用于干扰受限场景的用户终端设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用户终端设备(1，1’)，包括第一和第二天线装置(2，2’；3)、以及第一和第二无线电链装置(4，5)。第一天线装置(2)包括至少第一天线元件(6，7；16)以及第一和第二天线端口(8，9)。第二天线装置(3)包括第三和第四天线端口(10，11)、被布置成经由第三天线端口(10)在第一极化(P1)处发送和/或接收信号的第一极化天线元件(12)以及被布置成经由第四天线端口(11)在第二极化(P2)处发送和/或接收信号的第二极化天线元件(13)。极化(P1，P2)在至少一个方向上互相正交。第一切换设备(14)被布置成将第一无线电链装置(4)与第一或第三天线端口(8，10)连接，并且,第二切换设备(15)被布置成将第二无线电链装置(5)与第二或第四天线端口(9，11)连接。本发明还涉及相应的方法。
【专利说明】
用于干扰受限场景的用户终端设备
技术领域
[0001]本发明涉及用户终端设备，用户终端设备包括第一天线装置、第二天线装置、第一无线电链装置、以及第二无线电链装置。第一天线链装置至少包括第一天线元件、第一天线端口、以及第二天线端口。
[0002]本发明还涉及用于将用户设备适配于所检测的通信性能的方法。
【背景技术】
[0003]将来，无线通信系统可以使用更小的小区和更密集的部署。这将导致基站和用户终端之间的增加的概率的视线(Line-of-sight，L0S)通信以及增加的干扰电平。今天的无线通信系统通常是干扰受限的，并且将来在噪声级别之上的干扰将可能更高。
[0004]用于用户终端的天线通常被设计成针对大量频带具有高效率，S卩，所谓的多带天线。当针对用户终端设计多带天线时，在保持效率高的同时实现针对天线模式的期望的极化是困难的。这意味着如果在用户终端中具有两个多带天线，天线之间的极化正交性通常是不良好的。当用户终端处于距基站的LOS中时，由于低散射，实现每个极化多于一个流是困难的。在这样的情况下，希望具有互相正交极化的用户终端天线。
[0005]在上下文中，在天线的天线端口处的长期效率(term efficiency)被定义成1_(Sn)2，其中Sn是所讨论的天线端口处的回波损耗(return loss)。
[0006]因此希望提供在无线通信系统中使用的用户终端设备，该用户终端设备被布置成针对诸如LOS和非LOS场景的不同场景而提供所希望的功能，场景中的散射可以是低的或高的。
【发明内容】
[0007]本发明的目标是提供用户终端设备，该用户终端设备被布置成针对诸如LOS和非LOS场景的不同场景而提供所希望的功能，场景中的散射可以是低的或高的。
[0008]所述目标通过用户终端设备的方式而获得。该用户终端设备包括第一天线装置、第二天线装置、第一无线电链装置以及第二无线电链装置。第一天线装置包括至少一个天线元件、第一天线端口、和第二天线端口。第二天线装置包括第三天线端口、第四天线端口、布置用于经由第三天线端口以第一极化发送和/或接收信号的第一极化天线元件、以及布置用于经由第四天线端口以第二极化发送和/或接收信号的第二极化天线元件。极化在至少一个方向上是互相正交的。用户终端设备还包括第一切换设备和第二切换设备。第一切换设备被布置成将第一天线链装置与第一天线端口或第三天线端口连接，并且其中第二切换设备被布置成将第二天线链装置与第二天线端口或第四天线端口连接。
[0009]所述目标还通过用于使用户设备适配于所检测的通信性能的方法的方式而获得。该方法包括以下步骤:将第一无线电链装置与第一天线端口或第三天线端口连接；以及将第二无线电链装置与第二天线端口或第四天线端口连接。
[0010]第一天线端口和第二天线端口被用在用户设备处的第一天线装置处，并且第三天线端口和第四天线端口被用在用户设备处的第二天线装置处。第二天线装置具有用于经由第三天线端口以第一极化发送和/或接收信号的第一极化天线元件，以及用于经由第四天线端口以第二极化发送和/或接收信号的第二极化天线元件。极化在至少一个方向上是互相正交的。
[0011]根据一个示例，第一极化天线元件和第二极化天线元件是偶极天线的形式。
[0012]根据另一个实施例，第一极化天线元件和第二极化天线元件位于共同平面中，并且垂直于这个共同平面，极化是互相正交的。
[0013]根据另一个示例，在用户终端设备被布置进行操作的那个频带或那些频带处，与信号经由第一天线端口和第二天线端口处被发送和/或接收的那些极化相比，信号经由第三天线端口和第四天线端口被发送和/或接收的极化针对所有的传播角度具有更高的平均正交程度。
[0014]根据另一个示例，取决于所测量的信号电平、所测量的噪声电平、所测量的干扰电平、以及预先知道的在连接到相应的无线电链装置的那些天线端口处的效率程度之间的关系，第一切换单元和第二切换单元被布置成将相应的无线电链装置连接到对应的天线端
□ O
[0015]根据另一个示例，第一切换设备被布置成:当在第一天线端口处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系超过第一阈值时，从将第一无线电链装置与第一天线端口连接切换到将第一无线电链设备与第三天线端口连接。相应地，第二切换设备被布置成:当在第二天线端口处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系超过第二阈值时，从将第二无线电链装置与第二天线端口连接切换到将第二无线电链设备与第四天线端口连接。
[0016]根据另一个示例，第一切换设备被布置成:当在第三天线端口处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系下降到第三阈值以下时，从将第一无线电链装置与第三天线端口连接切换到将第一无线电链装置与第一天线端口连接。相应地，第二切换设备被布置成:当在第四天线端口处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系下降到第四阈值以下时，从将第二无线电链装置与第四天线端口连接切换到将第二无线电链装置与第二天线端口连接。
[0017]更多的示例在从属权利要求中被公开。
[0018]通过本发明的方式获得许多优势。主要地，针对经历干扰受限条件的用户终端的能力被增加。
【附图说明】
[0019]现在将参考附图对本发明进行更详细地被描述，其中:
[0020]图1示出了根据本发明的用户终端设备的第一示例的示意性视图，以及；
[0021]图2示出了根据本发明的用户终端设备的第二示例的示意性视图。
【具体实施方式】
[0022]参考图1，具有用户终端设备I，其包括:第一天线装置2、第一无线电链装置4、以及第二无线电链装置5。第一天线装置2包括第一天线元件6、第二天线元件7，其中这些天线元件被设计成作为多带天线工作，并且例如具有所谓的PIFA:s(平面反转F天线)的形式。第一天线元件被连接到第一天线端口 8并且第二天线元件7被连接到第二天线端口 9。
[0023]第一天线端口通过第一切换设备14能够可切换地连接到第一无线电链装置4，并且第二天线端口通过第二切换设备15能够可切换地连接到第二无线电链装置5。
[0024]根据本发明，用户终端设备I包括第二天线装置3，其进而包括第三天线端口10、第四天线端口 11、布置成用于经由第三天线端口 10以第一极化Pl发送和/或接收信号的第一极化天线元件12、以及被布置成用于经由第四天线端口 11以第二极化P2发送和/或接收信号的第二极化天线元件13。
[0025]极化P1、P2在至少一个方向上互相正交，在本示例中，第一极化天线元件12和第二极化天线元件13具有位于共同平面的偶极天线的形式。极化互相正交、垂直于所述共同平面。在用户终端设备I被布置进行操作的那个频带或那些频带处，与信号经由第一天线端口8和第二天线端口9处被发送和/或接收的那些极化相比，信号经由第三天线端口 10和第四天线端口 11被发送和/或接收的极化P1、P2针对所有传播角度具有更高的平均正交程度。平均正交程度被定义成针对所有角度在不同的极化P1、P2的天线图之间的所计算的正交性的平均值。
[0026]第一偶极天线具有第一长度LI和正交于第一长度LI的第一宽度Wl，并且第二偶极天线13具有第二长度L2和正交于第二长度L2的第二宽度W2。
[0027]第三天线端口10通过第一切换设备14能够可切换地连接到第一无线电链装置4，并且第四天线端口 11通过第二切换设备15能够可切换地连接到第二无线电链装置5。
[0028]这意味着第一切换设备14被布置成如第一虚线18a所指示的将第一无线电链装置4与第一天线端口8连接，或者如第一实线19a所指示的与第三天线端口 10连接。此外，第二切换设备15被布置成如第二虚线18b所指示的将第二无线电链装置5与第二天线端口 9连接，或者如第二实线19b所指示的与第四天线端口 11连接。
[0029]在这个示例中，第一天线端口 8和第二天线端口 9、或者第三天线端口 10和第四天线端口 11被连接到相应的无线电链装置4、5，即，切换设备14、15经由虚线18a、18b或者经由实线19a、19b进行连接。在第一操作模式中，第一天线端口 8和第二天线端口 9被连接到相应的无线电链装置4、5，并且在第二操作模式中，第三天线端口 10和第四天线端口 11被连接到相应的无线电链装置4、5。
[0030]第一操作模式被用于存在高的散射环境的场景，其中干扰电平低于噪声电平和/或在两个天线之间的相关性相对地低的情况下。
[0031]第二操作模式被用于存在低的散射环境的场景，可能是用户终端和基站之间的L0S，其中干扰电平超过了噪声电平一定程度，干扰受限的场景，并且其中第一天线端口和第二天线端口之间的相关性相对较高。
[0032]更具体地，在干扰受限场景中，在用户终端设备中所使用的天线的效率不影响性能，只要天线的效率没有下降到干扰电平与噪声电平之间的差值之下。例如，如果存在-90dBm的噪声电平、-60dBm的干扰电平并且如果天线的效率是-20dB，那么噪声电平之上的干扰将仍然是10dB，这意味着天线的效率不影响性能。
[0033]在上下文中，在天线的天线端口处的长期(term)效率被定义成1-(SiI)2，其中Sn是所讨论的天线端口处的回波损耗。
[0034]与第一天线装置2的第一天线6和第二天线7相比，两个极化天线元件12、13可能具有受限的效率。这意味着在用户终端设备被布置进行操作的那个频带或那些频带处，与第三天线端口 10和第四天线端口 11中的任何一个端口相比，第一天线端口 8和第二天线端口 9中的任意一个端口呈现更高的效率程度。
[0035]因此，在干扰远大于噪声的场景下只使用两个极化天线元件12、13是重要的；否则当切换到这些天线时性能将会受到不利的影响。因此，取决于所测量的信号电平、所测量的噪声电平、所测量的干扰电平、以及预先知道的在被连接到相应的无线电链装置4、5的那些天线端口 8、10及9、11处的效率程度，第一切换设备14和第二切换设备15被布置成将相应的无线电链装置4、5连接到对应的天线端口 8、10; 9、11。
[0036]为了这个目的，在用户终端设备I处需要计算和比较噪声和干扰的算法，该算法适于以一个或多个控制单元17的方式来实现。用户终端设备I可以被布置成通过使用对参考信号的测量来估计噪声和干扰两者。主要在第一天线装置2的第一天线6和第二天线7之间的相关性高的情况下，通常在低散射的环境中，例如在LOS条件的示例中，切换到极化天线元件12、13是优选的。这可以例如通过研究信道矩阵的秩而实现。
[0037]作为这样的过程的适于以所述控制单元的方式实现视的示例，首先检查所接收的信号是否是干扰受限的或噪声受限的。这应当优选地在一定时间段上完成以增加测量的可靠性。如果用户终端设备I被确定是干扰受限的，则测试天线之间的信号相关性。这应当优选地在一定时间段上完成以便收集统计结果，这将增加可靠性。如果第一天线装置2的第一天线6和第二天线7之间的信号相关性相对较低，并且下降到某一阈值以下，则用户终端设备I被布置成切换到两个极化天线元件12、13，即，从第一操作模式到第二操作模式。
[0038]在切换到第二操作模式之后，用户终端设备I被布置成跟踪干扰和噪声电平以及信号相关性。如果干扰电平低于噪声电平，或者如果两个天线之间的相关性下降到某一阈值之下，用户终端设备被布置成切换回到第一操作模式。
[0039]—般地，第一切换设备14被布置成:当在第一天线端口8处所测量的干扰电平和噪声电平的关系超过第一阈值时，从将第一无线电链装置4与第一天线端口 8连接切换到将第一无线电链装置4与第三天线端口 10连接。以同样的方式，第二切换设备15被布置成:当在第二天线端口 9处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系超过第二阈值时，从将第二无线电链装置5与第二天线端口 9连接切换到将第二无线电链装置5与第四天线端口 11连接。
[0040]相应地，第一切换设备14被布置成:当在第三天线端口10处所测量的干扰电平和噪声电平的关系下降到低于第三阈值时，从将第一无线电链装置4与第三天线端口 10连接切换到将第一无线电链装置4与第一天线端口 8连接。以同样的方式，第二切换设备15被布置成:当在第四天线端口 11处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系下降到低于第四阈值时，从将第二无线电链装置5与第四天线端口 11连接切换到将第二无线电链装置5与第二天线端口 9连接。
[0041]备选地，如果第三天线端口 10和第四天线端口 10之间的相关性下降到低于某一阈值，则可以想到所有天线端口8、9;10、11的不同组合，以便维持针对当前场景的最优功能。
[0042]两个极化天线元件12、13的效率随频率而变化。因此，使用极化天线元件12、13针对不同的频率所需的干扰噪声比是不同的。为了解决这个问题，用户终端设备I可以具备效率是作为针对两个极化天线元件12、13的频率的函数的先验知识。备选地，当在第二操作模式中切换到极化天线元件12、13时，用户终端设备I被布置成记录结果。并且使用这些统计结果来理解两个极化天线元件12、13是如何取决于频率的。
[0043]图2示出了用户终端设备I’的另一种类型的第一天线装置2’的示例。这里，第一天线装置2 ’仍然包括第一天线端口 8和第二天线端口 9，但是这些天线端口 8、9被连接在一个并且是同一个连贯的天线元件16的不同位置处。通过将两个天线端口连接到一个连贯的天线元件，可以更高效地使用可用区域。
[0044]主要地，本发明涉及用户终端设备1、1’，用户终端设备1、1’包括第一天线装置2、2’，第二天线装置3、第一无线电链装置4和第二无线电链装置5。第一天线装置2包括具有两个多带天线端口的一个或两个多带天线，并且第二天线装置3包括具有两个天线端口的极化天线元件12、13，这两个天线端口具有尽可能正交的极化。极化天线元件不需要具有高效率;相反设计重点将是最大化极化正交性。在由于多带天线端口之间的高的相关性而使得用户终端设备1、I ’具有好的信号强度但为干扰受限并且秩是低的情况下，用户终端设备1、I ’被布置成从这些天线端口切换到具有正交极化的两个天线端口。
[0045]本发明不限于上文中的示例，而是可以在所附的权利要求范围内进行自由地变化。例如，用户终端设备I可以由任何类型的移动电话、平板、膝上型电脑等来构成。
[0046]极化天线元件不需要是偶极天线，但是应该具有所期望的、使得极化P1、P2在至少一个方向上能够互相正交的比例。作为极化天线元件12、13的所期望的比例的示例，每个长度L1、L2超出相对应的宽度Wl、W2至少5倍。
[0047]第一天线装置2、2’的天线16或天线6、7可以是任何合适类型的多带天线。
[0048]所有的天线可以被蚀刻在电路板上，或者可以具有分离的部件的形式。
[0049]切换设备可以具有任何合适的种类，例如它们可以包括PIN二极管。无线电链装置可以具有任何适当的设计以用于在用户终端设备中使用。测量、切换设备4、5以及其他功能可以由一个或多个所述控制单元17来控制。
[0050]仅仅描述了被认为用于解释本发明的用户终端1、1’的那些相关的部分，所有其他部分被认为对于技术人员是显而易见的。
[0051]诸如例如正交之类的术语在上下文中不意味着被解释成在数学上精确的，而是在本技术领域中实际可获得的。
【主权项】
1.一种用户终端设备(I，1’)，包括第一天线装置(2，2’)、第二天线装置(3)、第一无线电链装置(4)以及第二无线电链装置(5)，其中所述第一天线装置(2)至少包括第一天线元件(6，7; 16)、第一天线端口(8)和第二天线端口(9)，其特征在于，所述第二天线装置(3)包括第三天线端口(10)、第四天线端口(11)、布置成经由所述第三天线端口(10)以第一极化(Pl)发送和/或接收信号的第一极化天线元件(12)、以及布置成经由所述第四天线端口(11)以第二极化(P2)发送和/或接收信号的第二极化天线元件(13)，其中所述极化(PI，P2)在至少一个方向上互相正交，并且其中所述用户终端设备(1，Γ)还包括第一切换设备(14)和第二切换设备(15)，其中所述第一切换设备(14)被布置成将所述第一无线电链装置(4)与所述第一天线端口(8)或所述第三天线端口(10)连接，并且其中所述第二切换设备(15)被布置成将所述第二无线电链装置(5)与所述第二天线端口(9)或所述第四天线端口(11)连接。2.根据权利要求1所述的用户终端设备，其特征在于，所述第一极化天线元件(12)具有第一长度(LI)和与所述第一长度(LI)正交的第一宽度(Wl)，并且所述第二极化天线元件(13)具有第二长度(L2)和与所述第二长度(L2)正交的第二宽度(W2)，其中所述第一长度(LI)与所述第二长度(L2)正交，并且其中每个长度(LI，L2)超过相对应的宽度(W1，W2)至少5倍。3.根据权利要求1或2中任一项所述的用户终端设备，其特征在于，所述第一极化天线元件(12)和所述第二极化天线元件(13)具有偶极天线的形式。4.根据前述权利要求中任一项所述的用户终端设备，其特征在于，所述第一极化天线元件(12)和所述第二极化天线元件(13)处于共同平面中，并且其中所述极化(PI，P2)互相正交、垂直于所述共同平面。5.根据前述权利要求中任一项所述的用户终端设备，其特征在于，在所述用户终端设备(I，I’)被布置进行操作的那个频带或那些频带中，与信号经由所述第一天线端口(8)和所述第二天线端口(9)而被发送和/或接收的那些极化相比，信号经由所述第三天线端口(10)和所述第四天线端口(11)而被发送和/或接收的所述极化(PI，P2)针对所有传播角度具有更高的平均正交程度。6.根据前述权利要求中任一项所述的用户终端设备，其特征在于，在所述用户终端设备被布置进行操作的那个频带或那些频带中，与所述第三天线端口(10)和所述第四天线端口(11)中的任意一个端口相比，所述第一天线端口(8)和所述第二天线端口(9)中的任意一个端口呈现更高的效率程度。7.根据前述权利要求中任一项所述的用户终端设备，其特征在于，取决于所测量的信号电平、所测量的噪声电平、所测量的干扰电平、以及预先知道的在被连接到相应的无线电链装置(4，5)的那些天线端口(8，10;9，11)处的效率程度之间的关系，所述第一切换设备(14)和所述第二切换设备(15)被布置成将相应的无线电链装置(4，5)连接到对应的天线端口(8，10;9，ll)o8.根据权利要求5所述的用户终端设备，其特征在于，所述第一切换设备(14)被布置成:当在所述第一天线端口(8)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系超过第一阈值时，从将所述第一无线电链装置(4)与所述第一天线端口(8)连接切换到将所述第一无线电链装置(4)与所述第三天线端口(10)连接，并且其特征在于，所述第二切换设备(15)被布置成:当在所述第二天线端口(9)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系超过第二阈值时，从将所述第二无线电链装置(5)与所述第二天线端口(9)连接切换到将所述第二无线电链装置(5)与所述第四天线端口(11)连接。9.根据权利要求5或6中任一项所述的用户终端设备，其特征在于，所述第一切换设备被布置成:当在所述第三天线端口(10)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系下降到低于第三阈值时，从将所述第一无线电链装置(4)与所述第三天线端口(10)连接切换到将所述第一无线电链装置(4)与所述第一天线端口(8)连接，并且其特征在于，所述第二切换设备(15)被布置成:当在所述第四天线端口(11)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系下降到低于第四阈值时，从将所述第二无线电链装置(5)与所述第四天线端口(11)连接切换到将所述第二无线电链装置(5)与所述第二天线端口(9)连接。10.一种用于将用户终端设备(I，I ’)适配于所检测的通信特性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 将第一无线电链装置(4)与第一天线端口(8)或第三天线端口(10)连接；以及 将第二无线电链装置(5)与第二天线端口(9)或第四天线端口(11)连接； 其中所述第一天线端口(8)和所述第二天线端口(9)被用在所述用户终端设备处的第一天线装置(2)处，并且其中所述第三天线端口(10)和所述第四天线端口(11)被用在所述用户终端设备(I，1’)处的第二天线装置(3)处，其中所述第二天线装置(3)具有第一极化天线元件(12)和第二极化天线元件(13)，所述第一极化天线元件(12)用于经由所述第三天线端口(10)以第一极化(Pl)发送和/或接收信号，所述第二极化天线元件(13)用于经由所述第四天线端口(11)以第二极化(P2)发送和/或接收信号，其中所述极化(P1，P2)在至少一个方向上是互相正交的。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:取决于所测量的信号电平、所测量的噪声电平、所测量的干扰电平、以及预先知道的在被连接到相应的无线电链装置(4，5)的那些天线端口(8，10;9，11)处的效率程度之间的关系，将相应的无线电链装置(4，5)连接到对应的天线端口(8，10;9，11)。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:当在所述第一天线端口(8)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系超过第一阈值时，从将所述第一无线电链装置(4)与所述第一天线端口(8)连接切换到将所述第一无线电链装置(4)与所述第三天线端口(10)连接，并且包括以下步骤:当在所述第二天线端口(9)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系超过第二阈值时，从将所述第二无线电链装置(5)与所述第二天线端口(9)连接切换到将所述第二无线电链装置(5)与所述第四天线端口(11)连接。13.根据权利要求10或11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括步骤:当在所述第三天线端口(10)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系下降到低于第三阈值时，从将所述第一无线电链装置(4)与所述第三天线端口(10)连接切换到将所述第一无线电链装置(4)与所述第一天线端口(8)连接，并且包括步骤:当在所述第四天线端口(11)处所测量的干扰电平和噪声电平之间的关系下降到低于第四阈值时，从将所述第二无线电链装置(5)与所述第四天线端口(11)连接切换到将所述第二无线电链装置(5)与所述第二天线端口(9)连接。14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其特征在于，所述阈值是使用预先知道的效率程度而被确定的。
【文档编号】H04B7/06GK105981216SQ201480075274
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年2月11日
【发明人】A·尼尔森
【申请人】瑞典爱立信有限公司