用于分布式大规模MIMO的改进天线装置的制作方法

本发明一般地涉及无线通信领域。更具体地说，它涉及用于大规模mimo(多输入和多输出)系统，更具体地说用于分布式大规模mimo系统(d-mamimo或分布式mamimo)的改进天线装置。

背景技术：

大规模mimo是多用户mimo(mu-mimo)的一个示例，其是用于无线通信的一组多输入和多输出技术，其中一组用户或无线终端(每个具有一个或多个天线)彼此通信。相比之下，单用户mimo考虑单个多天线发射机与单个多天线接收机通信。以类似于ofdma向ofdm添加多址(多用户)能力的方式，mu-mimo向mimo添加多址(多用户)能力。自从开始研究多天线通信以来，已研究mu-mimo，包括telatar关于mu-mimo上行链路容量的工作。多天线(mimo)技术正在成为用于无线通信的成熟技术，并且已被纳入lte和wi-fi等无线宽带标准。基本上，发射机/接收机配备的天线越多，可能的信号路径越多，并且在数据速率和链路可靠性方面的性能越好。要付出的代价是硬件的复杂性增加(rf放大器前端的数量)以及两端的信号处理的复杂性和能量消耗。

因此，如上所述，大规模mimo(也被称为大规模天线系统和超大型mimo)是多用户mimo技术，其中每个基站(bs)配备有大量天线元件(至少50个)，它们被用于服务许多终端，这些终端共享相同的时间和频带并且在空域中分离。一个关键假设是bs天线比终端多得多(至少两倍)，但理想情况下尽可能多。与传统的多用户mimo相比，大规模mimo提供许多优势。首先，传统的多用户mimo不是可扩展技术，因为它已被设计为支持具有大致相等数量的服务天线和终端的系统，并且实际实现通常依赖频分双工(fdd)操作。相比之下，在大规模mimo中，超过活动终端tdd操作的大量服务天线在吞吐量和辐射能效方面带来很大改进。这些优势由强空间复用产生，通过对由基站天线发出和接收的信号进行适当成形而实现强空间复用。通过向所有天线应用预编码，基站能够确保在预期终端的位置处的信号之间的相长干涉，并且几乎在其它任何位置是相消干涉。此外，随着天线数量的增加，能量可以极其精确地聚焦到空间中的小区域。大规模mimo的其它优势包括使用简单的低功率组件，因为它依赖简单的信号处理技术、减少的延迟、以及针对故意干扰的鲁棒性。

通过在tdd模式下工作，大规模mimo利用信道互易性属性，根据该属性，信道响应在上行链路和下行链路两者中相同。信道互易性允许bs从终端在上行链路中发送的导频序列获取信道状态信息(csi)，并且该csi然后用于上行链路和下行链路两者。借助大数定律，每个终端看到的有效标量信道增益接近确定性常数。这被称为信道强化。由于信道强化，终端可以仅使用长期统计csi对下行链路数据进行可靠解码，从而使得大多数物理层控制信令变得冗余，即低成本csi获取。这致使传统的资源分配概念变得不必要并且导致mac层的简化。这些优势解释了为什么大规模mimo在初步5g讨论中占据中心地位。

但是，大规模mimo系统性能受到某些限制因素的影响：即，信道互易性需要硬件校准。此外，所谓的导频污染效应是一种基本现象，它极大地限制了大规模mimo系统的性能。在理论上，可以为大规模mimo系统中的每个终端分配正交上行链路导频序列。但是，可以存在的正交导频序列的最大数量由相干间隔的大小来设置上限，该相干间隔是相干时间和相干带宽的乘积。因此，采用正交导频导致低效的资源分配，因为终端的数量增加，或者当相干间隔太短时在物理上不可能完成。因此，导频必须跨越小区重用，或者甚至在归属小区内重用(对于更高小区密度)。这不可避免地导致共享相同导频的终端之间的干扰。随着bs天线数量的变大，导频污染不会消失，并且因此它是一种保持渐近的损害。

要在无线网络中实现大规模mimo，可以采用两种不同的架构：

集中式(c-mamimo)101，其中所有天线110在bs120和用户侧ue115两者的紧凑区域中共址，如图1中所示。它表示传统的大规模mimo系统。

分布式(d-mamimo)102，其中bs天线(在此被称为接入点(ap))135以良好规划或随机的方式在地理上分散在大区域内，如图2中所示。天线135连接在一起，并且通过高容量回程链路140(例如光缆)连接到中央处理单元(cpu)130。它也被称为无小区大规模mimo系统。

发明人认为d-mamimo架构是未来标准中网络mimo的一个重要推动因素。网络mimo是用于无小区无线网络的术语，其中在覆盖区域内部署的所有bs充当具有分布式天线的单个bs。从性能角度来看，这可以被认为是理想的网络基础架构，因为网络具有很强的空间复用用户能力，并且精确控制对每个人造成的干扰。

d-mamimo与传统的分布式mimo之间的区别在于在相干地服务给定用户中涉及的天线数量。在d-mamimo中，每个天线服务每个用户。与c-mamimo相比，d-mamimo具有改进网络覆盖和能效两者的潜力，这是由于增加的宏分集增益所致。这以更高回程要求和分布式信号处理需求为代价。在d-mamimo中，经由ap与cpu之间的回程网络来交换关于有效载荷数据以及功率控制系数的信息。在ap或中央单元之间没有瞬时csi的交换，即，可以在每个ap本地执行csi获取。

由于网络拓扑，d-mamimo遭受由到不同分布式天线的不同接入距离导致的不同程度的路径损耗、以及不一定更好的完全不同的遮蔽现象(在街道级别部署的天线比在高位置处部署的天线更容易被建筑物阻挡)。此外，因为d-mamimo中的天线的位置对系统性能具有显著影响，所以天线位置的优化至关重要。此外，d-mamimo潜在系统遭受低程度的信道强化。如前所述，信道强化属性是大规模mimo中用于抑制小规模衰落的关键，并且源自相干传输中涉及的大量天线。在d-mamimo中，ap分布在广泛的区域内，许多ap与给定用户相距甚远。因此，每个用户有效地由更少数量的ap服务。因此，信道强化可能不太明显。这将显著影响系统性能。

任何无线网络的性能显然是足够好的csi的可用性，以促进多个天线处的相位相干处理。直观地，使用c-mamimo获取高质量csi应该比在d-mamimo(其中天线分布在大地理区域内)中更容易。然而，宏分集增益具有显著的重要性，并且导致改进的覆盖和能效。

大规模mimo部署的问题在于大量天线生成大量数据。这意味着对于传统的无线电到天线接口，需要超大容量光纤网络来反复移动该数据。光纤很昂贵并且需要熟练人员进行安装。这两者限制了大规模mimo的部署场景。还存在可扩展性问题，因为需要不同大小的基带单元来处理不同的阵列大小，例如一个用于处理32个天线，另一个用于128个天线等。

从实际的观点来看，与天线元件分布在更大区域内的d-mamimo解决方案相比，所有天线元件(即，ap)靠近放置的c-mamimo解决方案具有许多缺点，这些缺点例如是：

-非常大的服务变化：碰巧靠近中央大规模mimo节点的ue将体验非常好的服务质量，而对于远离的ue，服务质量将迅速下降。

-对阻挡敏感：特别是在高频带上，信号很容易被障碍物阻挡，这些障碍物遮挡了ue与c-mamimo节点之间的视线。在d-mamimo中，许多天线元件可能被阻挡，但需要更大的障碍物才能阻挡所有天线元件。

-高热量集中：由于热量集中，难以使得c-mamimo节点非常小。在d-mamimo中，每个天线元件(及其关联的处理)仅产生少量热量，并且这简化了小型化。

-大型可见安装：c-mamimo安装可以变大，尤其是在更低频带。d-mamimo安装实际上甚至更大，但视觉冲击几乎可以忽略。

-安装需要具有“无线电技能”的人员：在单个位置中安装复杂的硬件需要进行规划，并且最可能还需要认证人员正确安装。在d-mamimo安装中，非常多的天线元件中的每一个都安装在非常好的位置中不太至关重要。大多数元件安装在足够好的位置便已足够。使用d-mamimo部署，可以明显放宽安装要求。

-受法规限制的功率(例如，比吸收率sar)：如果天线元件靠近放置，则将存在靠近安装的区域，其中应用电磁波安全规则。这可能限制许多装置中的总辐射射频功率。在d-mamimo安装中，用户可能靠近少量天线元件，但不可能在物理上靠近分布在大区域内的许多元件。

与c-mamimo相比，d-mamimo具有许多显著优势。但是，d-mamimo中的天线元件之间的布线和内部通信在现有技术解决方案中近乎不可能。在d-mamimo安装中，在每个天线元件与中央处理单元之间连接单独的电缆(例如在星形拓扑中)在经济上不可行。任意和最佳ap拓扑两者本身可能导致过高的回程组件的成本、以及分配处理和设置的安装成本。

因此，需要提供一种安装简单并且更便宜的分布式mamimo系统。

在任何mimo安装中，即无论它是集中式还是分布式，并且无论mimo安装中的天线元件的数量是大还是小，还需要在单独天线元件与中央处理单元之间实现改进的处理和内部通信。

技术实现要素：

应该强调的是，当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用于指定所声明的特性、整数、步骤、或者组件的存在，但并不排除一个或多个其它特性、整数、步骤、组件、或者其组合的存在或增加。

某些实施例的一个目标是解决或缓解至少某些上述或其它缺点。

这总体上通过提供一种基站(bs)基站来实现，所述基站的特征在于，天线元件和关联的天线处理硬件位于向所述天线元件和处理硬件提供数据传输和电源的同一电缆中。

根据第一方面，这通过一种用于将要在分布式mamimo系统中使用的基站的天线装置来实现，所述天线装置包括主体，所述主体包括多个天线器件，所述天线装置的特征在于：所述主体具有柔性结构和细长形状。

在某些实施例中，所述天线装置可以进一步包括连接器(700)，用于将所述天线装置连接到充当基站的中央单元(610)。

在某些实施例中，所述天线装置可以进一步包括总线部分和电源线，用于向/自所述多个天线器件发送数据和/或向/自所述中央单元发送数据。

在一个实施例中，所述总线部分和所述电源线是相同的连接。

在某些实施例中，每个天线器件包括控制器和天线元件，其中，所述控制器被配置用于执行每元件处理，所述天线装置因此被布置用于利用所述天线器件的所述控制器的分布式处理。

在某些实施例中，所述天线装置可以进一步包括或者可以被布置为连接到用于将所述天线装置连接到至少一个其它天线装置的连接器。

在某些实施例中，所述天线装置可以进一步包括或者可以被布置为连接到电力单元。

在某些实施例中，所述天线器件被布置在一行中。

在某些实施例中，大多数所述天线器件例如所有所述天线器件被布置为面向相同的方向。

在某些实施例中，所述天线器件被布置在所述主体的盖或护套中。在某些实施例中，所述主体是电缆。

在某些实施例中，所述主体是细长条带。

在某些实施例中，所述主体是膜。

在某些实施例中，诸如额外传感器之类的额外器件可以被集成在所述天线装置中：例如温度传感器、压力传感器、光传感器、接近度传感器、振动传感器、麦克风、相机传感器、故障检测或警报，例如防盗警报。

根据第二方面，提供一种分布式大规模多输入多输出mimo系统，包括被布置为充当基站的中央单元和根据以上所述的至少一个天线装置。

某些实施例的优势是提供用于分布式ma-mimo基站的具有成本效益的构建实践。

本发明还提供简单和准确的定位。

本发明还消除对用于终端的定位的提前定时或角估计的要求。

附图说明

参考附图，从以下对实施例的详细描述，其他目标、特性和优势将显而易见，这些附图是：

图1是示出示例现有技术集中式mamimo系统的示意图；

图2是示出示例现有技术分布式mamimo系统的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的天线装置的示意图；

图4a示出根据本发明的一个实施例的天线装置的变型的示意侧视图；

图4b示出根据本发明的一个实施例的天线装置的变型的示意侧视图；

图5a至5c示出天线装置的放置的各种示例；

图6示出被配置为利用根据本发明的实施例的天线装置的系统的示例；

图7示出串联和并联连接多个天线装置的一般概念；

图8示出本发明的一个示例实施例的示意图；

图9示出根据本发明的一个示例实施例的与天线器件通信的ue的示意图；

图10示出根据本发明的一个示例实施例的用于执行图9中所示的处理的一般方法；

图11示出根据本发明的一个示例实施例的大规模mimo发送的序列化发送tx接口；

图12示出根据本发明的一个示例实施例的大规模mimo接收的序列化接收rx接口；

图13示出根据本发明的一个示例实施例的执行用于执行每元件处理的方法的流程图；

图14示出根据本发明的一个示例实施例的批处理接收机处理的示例；

图15示出根据本发明的一个示例实施例的用于基于互易性的发送的参考信号的配置的示例；

图16示出根据本发明的一个示例实施例的ul传输的接收的配置的示例；

图17示出根据本发明的一个示例实施例的不同α值的每用户可达到下行链路速率的第10百分位、中值和第90百分位；

图18示出本发明的一个示例实施例，其指示天线装置内部的通信可以包括模拟(例如短程)通信和数字(例如远程)通信两者；以及

图19示出本发明的一个示例实施例，其指示分布式时间同步装置可以用于实现分布式相干波束成形需要的所需时间和频率准确度。

具体实施方式

以下将描述其中使用柔性天线装置来提供分布式mamimo系统100的实施例。

图3是根据本发明的一个实施例的天线装置的示意图。天线装置300包括电缆301，其具有包围中心核心310的护套或盖305。如技术人员将理解的，盖或护套可以包括套管和/或绝缘护罩，其是金属护罩或介电绝缘体，具体取决于核心的类型。未示出这种元件以使示意图保持整洁并且易于理解。这种元件被认为包括在盖中。

如在图中可以看到，天线装置300包括多个天线器件315。一个天线装置中的天线器件315的数量随天线装置300的预期频率和长度而变化，但一个示例是100米长的电缆301容纳400个天线器件315。

在一个实施例中，天线器件315被封装在盖305中。在一个实施例中，天线器件315被容纳在盖305中。如技术人员将理解的，存在如何在天线装置300的盖305中提供天线器件315的数个选项，容纳或封装只是两个选项。

在一个实施例中，核心310包括用于发送信息和数据的总线部分311。在一个实施例中，总线部分311包括用于发送信息和数据的基于金属的电缆311。出于本申请的目的，数据与信息之间将没有差异，并且它们将被互换地称为信息或数据。在一个实施例中，总线部分311包括用于在天线器件315与处理单元(图3中未示出)之间发送信息和数据的光纤。

天线器件315包括数据端口313，其用于通过总线部分311向/从其它天线器件315和/或向/从处理单元发送信息和数据。

在一个实施例中，核心310还包括用于向天线器件315提供电力的电源线312。天线器件315包括用于从电源线312接收电力的耦合(coupling)314。

在一个实施例中，每个天线器件315需要2w的功率来应对所有处理并提供0.1w射频输出功率。在具有100个元件的天线装置中，这导致10w的无线电输出，总功耗为200w。

因为最可能需要更大数量的天线器件，所以整体所需功率将增加，并且将所有天线彼此靠近放置(如在现有技术系统中那样)产生散热问题。但是，通过根据本发明将所有元件布置在条带中，天线器件散布于更大区域内并且彼此之间的距离更大，因此解决了散热问题。

在总线部分311能够传输电力的一个实施例中，总线部分311和电源线312可以是同一个元件311/312。在一个这种实施例中，功率耦合314和数据端口313可以是相同的连接313/314。

在一个这种实施例中，通过将信息叠加在电流上而将数据与功率一起发送。

如在图3中可以看到，以放大示意图示出一个天线器件，从而示出天线器件315的某些组件。天线器件315包括诸如处理器或中央处理单元cpu之类的控制器，其具有用于存储指令和数据的附带存储器(未显式示出，但被认为包括在控制器中，即使不同于处理器)。

天线器件还包括电力单元(pu)，其被布置为根据各种组件的需要来接收和分配功率。电力单元(pu)还可以充当用于接收与功率一起发送的数据的数据端口。

天线器件315还包括至少一个天线元件ant。天线元件的大小取决于天线被设计为在其下工作的频率。每个天线元件的大小与波长的一半(λ/2)成比例，波长对载波频率(f)的依赖性等于λ＝c/f，其中c是光速。例如，60ghz的频率需要天线元件至少为2.5mm，30ghz需要天线元件至少为5mm；15ghz需要天线元件至少为10mm，2ghz需要天线元件至少为75mm。

如在图3中可以看到，天线装置300被容纳在具有圆形形状的电缆301中。但是，这仅是一个示例实施例，并且存在数个其它选项，如将在图4a和4b中所示。

图4a示出根据本发明的一个实施例的天线装置的变型的示意侧视图。如在图4a中可以看到，天线装置包括细长主体301，其包括容纳多个天线器件315(仅看到一个)的盖305，多个天线器件315通过耦合314连接到电源线312，并且通过数据端口313连接到总线部分311。

细长主体301的长度远远超过宽度，至少超过50倍。在一个实施例中，长度超过宽度100倍。在一个实施例中，长度超过宽度500倍。在一个实施例中，长度超过宽度1000倍。因此，在某些实施例中，与长度相比，宽度实际上可忽略。

主体301的高度被认为与宽度处于相同的数量级，或者小于宽度，在某些实施例中，与长度相比，实际上可忽略。

天线装置可以包括粘合层306，其用于简化将天线装置300安装到诸如墙壁或天花板或屋顶之类的结构。

图4b示出根据本发明的一个实施例的天线装置的变型的示意侧视图。如在图4b中可以看到，天线装置包括宽的细长主体301，例如包括容纳多个天线器件315a、315b和315c的盖305的膜。在图4b中，仅示出三个天线器件，但应该注意，因为这是侧视图，所以所示天线器件315a-c表示多行天线器件。对于天线器件315a，一行中的天线器件315可以由指定的(针对该行指定的)电源线312和总线部分311提供。备选地或此外，对于天线器件315b和315c，一行中的天线器件315可以由共享电源线312和总线部分311提供。

天线装置可以包括粘合层306，其用于简化将天线装置300安装到诸如墙壁或天花板或屋顶之类的结构。

天线装置的确切形状不是本发明的核心，核心是天线装置具有细长形状，因为这提供天线器件315的分布式放置。

天线装置300优选地是柔性的，至少以使得它能够在线轴上滚动。在一个实施例中，天线装置300是柔性的，以使得它可以以至少一个自由度(例如参考图4的向上/向下)弯曲。在一个实施例中，天线装置300是柔性的，以使得它可以以至少两个自由度(例如参考图4的向上/向下和向左/向右)弯曲。

这可以通过以下方式来实现：构造柔性材料的天线装置300的盖305，并且充分地分隔天线器件315以允许一定程度的弯曲。所需的确切间隔取决于天线器件315的大小和所需的柔性程度、以及还取决于护套305的形状。

通过提供细长和柔性的天线装置，获得若干优势。

一个优势是通过仅部署天线装置300，能够以更自由的方式分布天线。因为数据总线和电源包括在装置中，所以无需要求无线电技术知识的困难的安装过程。

另一个优势是天线装置变得明显更小，因为它能够以更聪明的方式分布，例如通过遵循建筑物的轮廓而不是作为大面板放置在建筑物的顶部。

另一个优势是天线装置可以被布置或放置在建筑物的角落周围，从而避免可能在城市安装中出现的许多所谓的阻挡问题，其中建筑物(甚至是在其上放置天线的建筑物)可能阻挡由天线(多个)发送或接收的无线电波。通过提供柔性天线装置，天线装置可以在角落周围覆盖，从而接收用于发送信号的自由视场。

因为天线装置能够以不规则的方式放置在更大区域内，所以所有可能的视场被覆盖的可能性显著增加，天线装置周围的整个视场(或大部分视场)可以由至少某些天线服务。这减少对精确安装的要求，并且此外，天线装置更易于安装。

图3和4a的实施例示出天线装置，其中所有天线器件被连接在一行中，例如串联连接，但也可以使用并联连接，只要天线器件基本上被布置在一行中。该行不需要是直线，但一般行将足以在所有方向上提供额外的灵活性。这种实施例还易于安装，因为它们具有高度灵活性以与现有技术中的不同广泛和/或刚性布置协同工作。

图3、4a和4b的实施例示出天线装置，其中所有天线器件被布置为面向相同的总体方向。但是，能够将天线器件布置为也面向不同的方向(以简化安装，因为安装者不需要将天线装置放置在任何特定方向上)，所有或大多数天线元件面向相同的总体方向的实施例(假设条带沿着直线放置)带来以下优势：所有天线器件被使用，它将易于安装，因为天线器件的方向能够很容易地被标记，并且所有天线器件面向相同的方向，从而确保知道覆盖哪个区域。如果想要覆盖更多或额外的区域/角度，则通过天线装置被布置为不同的形状很容易地实现这一点，因为天线装置是柔性的，从而允许这样做。

在一个这种实施例中，天线器件被布置为交叉极化。对于高频，天线元件小于天线装置(条带)厚度，并且可以在天线装置(条带)内部将两个天线元件布置为交叉，相反，如果元件大小大于条带厚度，则元件必须沿着条带方向放置。此外，灵活性还允许高精度安装，因为天线装置可以成形(在某种程度上)以适合周围环境。图5a至5c示出天线装置300的放置的各种示例，天线装置300由虚线指示。在图5a中，示出沿着购物中心的结构线放置根据本文的天线装置的示例。这将使购物中心中的所有顾客、员工以及(固定)设备能够在购物中心的所有区域/角落中被有效地服务，其方式是实际天线被隐藏或者至少不被提供突出位置，以使得访客可能甚至没有注意到大规模天线装置。

在图5b中，示出沿着机场的结构线放置根据本文的天线装置的示例。这将使机场中的所有旅客、员工以及(固定)设备能够在机场的所有区域/角落中被有效地服务，其方式是实际天线被隐藏或者至少不被提供突出位置，以使得访客可能甚至没有注意到大规模天线装置。因为这是在假设接收大量外来用户设备的机场中，这还允许放置额外的天线装置(如果需要如此)以针对具有外来或不寻常电信需求的用户提供服务，例如在不同频率下工作。使用大面板将不可能实现这一点，因为面板占用太多空间，该空间是信息或广告目的所需的空间。

在图5c中，示出沿着体育场的结构线放置根据本文的天线装置的示例。这将使体育场中的所有访客以及固定设备能够在体育场的所有区域/角落中被有效地服务，其方式是实际天线被隐藏或者至少不被提供突出位置，以使得访客可能甚至没有注意到大规模天线装置。这还允许放置大量天线，从而在一个小区域中服务大量访客(超过40,000名访客并不罕见，某些体育场甚至可以容纳超过100,000名访客，其中某些示例已知超过200,000名访客—斯特拉霍夫体育场)。使用大面板将不可能实现这一点，因为大面板将需要太多空间，对于现有结构可能太重的特殊安装，以及甚至可能阻挡运动场的视野。

图6示出被配置为利用根据在此公开的实施例(多个)的天线装置300的系统600的示例。

中央(处理)单元610连接到多个天线装置300，每个天线装置300包括多个天线元件(未被参考但由点指示)。因此，中央单元610或基站能够服务多个用户设备(ue)115。

如在图6中可以看到，天线装置可以沿着直线放置以提供结构化布置。天线装置还可以或者备选地沿着曲线放置以提供柔性布置，例如围绕房屋或其它建筑物或结构。

如在图6中可以看到，中央单元610还可以连接到接入点或天线面板620。因此，根据本文的天线装置可以与现有技术天线面板相组合。

天线装置300自然地在一端包括用于连接到中央单元的连接器。但是，天线装置还可以包括两个连接器，每端一个以连接到其他天线装置。这使得能够串联放置天线装置。也如在图6中可以看到，天线装置还可以通过连接器(可能通过多路连接器)拼接(spliced)或并联连接。

这种连接器的确切结构取决于总线部分的类型、电源线和天线装置的形状，但因为连接器通常已知，所以将不提供关于连接器结构的特定细节。但是，图7示出串联和并联连接多个天线装置的一般概念。图7的上部示出第一天线装置300a、第二天线装置300b与第三天线装置300c之间通过连接器700a的串行连接。图7的下部示出第一天线装置300a与第二天线装置300b之间通过连接器700b的串行连接。

为了针对所有天线元件300提供足够的电力，可能需要包括将要与天线装置300串联(或并联)连接的中间电力单元。在一个实施例中，连接器700可以包括电力单元710。电力单元710可以是电池供电的(被布置为连接到电源插座)，或者是太阳能供电的。

这允许连接许多天线装置，这又使每个天线装置具有小的大小，从而更容易运输到安装现场并且在安装现场处理。

在一个实施例中，如示出本发明的一个示例实施例的示意图的图8中所示，天线装置300被进一步布置为包括至少一个额外器件810。在图8的示例中，两个这种传感器810a、810b被示出为散布在天线器件315之间，但应该注意，额外器件810的数量及其相对于天线器件的放置可以根据实施例而变化。

额外器件810可以是警报、错误检测器件和/或传感器，例如温度传感器、麦克风、压力传感器、振动传感器、光学传感器，例如环境光传感器或照相机，仅提及几个示例。

传感器810可以与天线器件315一样连接到电源线312和总线部分311。这提供要分布在区域内的各种传感器或其它器件，其中它们的电源以及与设备的器件已经由天线装置300处理。

如何使用这种额外器件的示例可以是采用振动传感器以在更大区域内收集振动信息，该振动信息可以用于主动检测起始地震。

温度和光传感器可以用于提供准确的天气信息，并且还用于控制区域中的智能建筑物。

光传感器可以用于控制邻域中的街灯和其它灯。

在一个实施例中，额外器件810可以包括用于结构的可能装饰的led(发光二极管)。

在下面，将讨论根据本文的天线装置的操作。

发明人已做出的重要实现是能够在特定假设下分布发射机和接收机处理两者，例如示出与天线器件315通信的ue115的示意图的图9的处理。在图10(其中提供同时参考)中示出用于执行图9中所示的处理的一般方法。如图9a中所示，用户设备115发送1010导频传输。响应于此，发送1020去往用户ue115的数据信号，该数据信号携带用于波束成形的共轭，如图9b中所示，这使得能够按天线器件315执行所需的处理。

本发明还教导一种在多天线发射机(图11)和接收机(图12)中执行每天线元件处理的方法。图13示出执行用于执行每元件处理的方法的流程图。

参考图11，其示出大规模mimo发送的序列化发送tx接口，其中注意到在第一步骤1310中执行发送权重计算。这可以通过以下方式来完成：指示每个ue发送一个或多个导频，这些导频用于确定权重计算所需的发射机侧信道状态信息(csi-t)。例如，可以选择发送权重作为来自导频传输的信道估计的共轭。可以以许多方式来执行发送权重计算，并且这些方式不是本发明的主要焦点。在某些实施例中，“按元件”完成发送权重计算(例如，作为上面讨论的最大比率传输mrt权重计算)。

在发射机侧，参见图12，其示出大规模mimo接收的序列化接收rx接口，在共享数据总线上发送1320将要发送的数据。每个天线元件处理单元从共享数据总线接收1330多达k个数据流(每个用户一个数据流或者一个用户具有k个数据流，或者总共导致k个数据流的用户和数据流的某个其它组合)。

在每个天线元件中，用预计算的天线权重对数据流进行缩放1340，并且通过无线电信道向接收机(多个)发送总和信号。

在接收机侧，每个天线元件处理单元在共享数据总线上接收1350对应于不同数据流的数据。所接收的天线信号与对应于不同数据流的接收权重相乘(所述接收权重在前一个训练阶段中计算)。处理后的数据流与来自相邻天线元件处理器单元的接收数据流相组合1360，并且生成的数据流被编码并在所述数据总线上被发送1370到下一个天线处理单元。

本发明涉及产生单天线模块(可能双极化)或具有更小数量的天线元件的模型。将天线单元m上的天线表示为天线元件m。每个这种天线单元实现信道估计和合适的基带处理，例如多个天线可以包含高级接收机(例如irc)和可能的高级发射机(例如迫零等)。一个这种无线电单元包含来自前一个无线电单元的输入和去往下一个无线电单元的输出。

输入包含来自前一个天线单元m-1的入站数据，所述入站数据包含来自一个或多个ue的一个或多个先前天线单元1、...、m-1的组合信号。在接收中，天线单元针对每个所述ue使用其sinr和信道估计以对来自天线元件m(可能来自多个天线)的其天线信号进行缩放和相位旋转，以及将所述天线信号添加到针对每个ue接收的入站组合信号。然后，将该组合信号输出到下一个天线单元m+1。

在发送中，无线电单元接收一个或多个ue的输入数据，对于每个所述ue，无线电单元根据天线单元先前已执行的信道估计对输入数据进行缩放和相位旋转，以及将所述信号加在一起或形成在天线元件m上发送的发送信号。输入数据被转发到下一个无线电单元。

观察到这产生这种天线单元链，该序列由空的输入开始，并且通过将总和信号输出到被配置为对总和信号进行解码或以其它方式继续处理信号的单元而结束。

可以并行执行接收以及发射机处理。在接收机处理中，需要将每个数据流的结果加到来自链中的前一个天线元件的处理结果。组合步骤是简单的每流加操作，并且可以在几个批处理步骤中执行，如示出批处理接收机处理的示例的图14中所示。注意，批处理实现中的天线元件可以例如位于二维或一维阵列中。

为了减少接收机处理的延迟，可以并行地在多个天线元件处开始处理，并且在数个批处理上进行处理，如图14中所示。然后，可以通过简单的加操作来组合每个批处理步骤的中间结果。因为可以在没有来自其它元件的任何输入的情况下执行大多数每天线元件处理，所以能够并行执行几乎所有处理。还能够在数个步骤中进行批处理，即通过处理批处理的批处理(图14中未示出)。

下面是可如何在根据本发明的系统中实现配置和信道估计的示例实施例。

在所描述的发明的实际实现中，无线电单元需要获得有关无线电单元应该针对其进行处理的ue的知识。因此，无线电单元需要知道参考信号传输的定时以及何时应该发送数据的定时。如图11和图12中所示的时钟接口对于实现相干互易性很重要，因为这使得单元能够与公共时钟同步。在配置步骤中，可以示意性地看到图15中发送以及图16中的接收所需的事件之间的顺序，图15示出用于基于互易性的发送的参考信号的配置的示例，图16示出ul传输的接收的配置的示例。应该将示意图视为示例，例如可以在图15中的发送sk的配置的接收之后执行信道估计。观察到从控制单元到无线电单元的信令通常通过一组其它无线电单元来中继，其原理与通过转发配置数据分组来中继发送信号时相同。

应该注意，因为图15和16示出时间线或时间图，所以它们可以被视为用于例示方法的流程图。

下面是根据在此公开的发明可如何实现加权共轭波束成形的示例实施例。应该注意，尽管借助要用于如在此公开的分布式大规模mimo系统600的参考4(reference4)来教导该方式，但是它可以与如在此公开的天线装置300一起使用，而且还可以与传统的天线装置一起使用。

如在背景技术部分中所述，因为d-mamimo的网络拓扑，d-mamimo中的信道强化属性不太显著，从而导致系统容量更差。因此，在本发明内，还提出一种适当的预编码技术以在这种场景中提升用户侧的信道强化，这被称为加权共轭波束成形(wcb)。与用于d-mamimo的传统预编码方案(即共轭波束成形方案(cb)，也被称为最大比率传输(mrt))相比，wcb预编码技术执行发送信号的加权相移。分析地说，假设m、k分别是ap和ue的数量，q_k是用于第k个ue的数据符号，g_mk是第m个ap与第k个ue之间的信道系数，则从第m个ap发送到所有ue的数据信号可以被表示为

其中上标()*代表共轭，α被定义为波束成形权重，并且α≥0。对于wcb方案，比率(g_mk^*)/|g_mk|^α表示所谓的预编码因子。相比之下，对于cb，预编码因子是g_mk^*。因此，cb是wcb的特例，即当α＝0时。

通过增大α值，ap与给定用户越远，它向该给定用户发送的功率越大。因此，在相干地服务给定用户中有效涉及的ap的数量增加，从而导致更高程度的信道强化。另一方面，从ap的角度来看，要被服务的ue的数量增加导致更稀疏的功率分配，并且因此导致更低的每用户sinr，因为在更多的活动用户之间共享整体发送功率。这代表了一种权衡，并且可以通过求解以下优化问题来计算波束成形权重α的最佳值，该最佳值在每用户可达到下行链路速率方面最大化系统性能，

s.t.α≥0，

其中r_k是第k个ue的可达到dl速率，sinr_k是第k个ue处的有效sinr，其也取决于α。

接下来，介绍一个简单的示例，以显示我们的解决方案相对于现有技术提供的优势。考虑d-mamimo系统，其中配备m个ap的bs通过在tdd模式下工作，同时服务相同频带中的k个单天线ue(m>k)。仿真旨在比较性能(在通过使用我们的解决方案和现有技术解决方案获得的每用户可达到dl速率方面)。在下面列出主要仿真参数。

图17示出不同α值的每用户可达到下行链路速率的第10百分位、中值和第90百分位，其中可以看到，当α＝0时，wcb对应于cb。由对应于α＝0的参考方案(cb)提供的速率分别等于1.3、1.83、2.34比特/s/hz。如可以看到的，通过采用提出的方案(wcb)(即采取α>0)，能够进一步提高该速率。此外，曲线的凹形突出了前面提到的权衡：相干传输中涉及的ap越多，信道强化越好，但每用户sinr越差。通过采用α＝0.8的wcb，系统能够实现每用户dl速率的最大第10百分位，即1.57比特/s/hz，这对应于超过cb方案的大约21％的改进。同样，通过采用α＝1.2的wcb，系统实现的每用户dl速率的最大中值为2.58比特/s/hz，这对应于超过cb方案的大约41％的改进。就第90百分位速率而言，通过选择α＝1.4，参考方案的增益大约为53％。

最后，证明通过适当选择波束成形权重α，wcb能够优于cb方案。wcb预编码方案强化了用户的有效信道增益，并且因此减少了所谓的用户波束成形不确定性增益(其来自用户缺乏短期csi知识)。因此，用户能够仅使用长期统计csi对下行链路数据进行可靠解码。这潜在地使下行链路训练变得不必要，从而导致更好的系统总容量、资源分配和系统可扩展性。

图18示出使用远程接口将一个或多个天线装置连接到基站的示例。使用远程接口和短程接口的组合具有以下优势：使用更便宜的材料在更大距离上实现更大数据速度。一个示例是针对远程接口使用光纤或10gb以太网，以及针对短程接口使用电气和模拟组件。

图18还示出可如何将天线装置分成子装置，每个子装置具有分布式处理中心(dpu)以用于执行子装置的某些计算，例如核对来自或去往天线器件的部分处理结果。

图19示出本发明的一个示例实施例，其中示出具有分布式处理单元1903的一系列天线子装置。

为了保持准确的同步，每个子天线装置可以包括本地时钟振荡器1902，因为发送具有完美相位对齐的许多不同信号需要非常精确的时间同步。

这可以通过沿着天线装置的长度的分布式本地时钟电路(振荡器)来实现，每个本地时钟与中央时钟基准同步。

当在分布式处理单元中导出用于分布式处理的时间基准时，可以校准和补偿元件之间的时间延迟(相移)(由电缆中的信号传播延迟导致)。

在此已参考各种实施例。但是，本领域的技术人员将认识到描述的实施例的许多变型，这些变型仍将落入权利要求的范围内。例如，在此描述的方法实施例通过以特定顺序执行的方法步骤来描述示例方法。但是，认识到这些事件序列可以以另一种顺序发生而不偏离权利要求的范围。此外，某些方法步骤可以并行执行，即使它们已被描述为按顺序执行。

同样，应该注意，在实施例的描述中，将功能块划分成特定单元决不是限制。相反，这些划分仅是示例。在此描述为一个单元的多个功能块可以被分成两个或更多单元。同样，在此描述为实现为两个或更多单元的多个功能块可以被实现为单个单元而不偏离权利要求的范围。

因此，应该理解，所描述的实施例的细节仅用于说明性目的而决不是限制。而是，落入权利要求的范围内的所有变型都旨在包含在权利要求的范围内。