用于支持多種波束架構(gòu)的天線陣列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于支持多種波束架構(gòu)的天線陣列(230)。例如，收發(fā)器(200)可以包括天線陣列(230)。天線陣列(230)包括多個(gè)天線單元，其中多個(gè)天線單元配置用于支持小區(qū)站點(diǎn)(130)中的至少兩種波束架構(gòu)。每種波束架構(gòu)與不同的扇區(qū)配置和波束形成信號相關(guān)聯(lián)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，每種波束架構(gòu)與不同的無線標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。根據(jù)另一實(shí)施方式，每種波束架構(gòu)與一個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的不同載波相關(guān)聯(lián)。天線單元可以布置為圓形陣列。
【專利說明】用于支持多種波束架構(gòu)的天線陣列
【背景技術(shù)】
[0001]期望在相同的小區(qū)站點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)多種無線技術(shù)。例如，隨著從第二代(2G)到第三代(3G)繼而第四代(4G)的未來增量式遷移，2G、3G和4G無線技術(shù)將會同時(shí)操作。這些方面作為融合的無線電接入網(wǎng)絡(luò)的一部分特別重要。極度期望相同的小區(qū)塔、射頻電纜和天線陣列的重復(fù)使用，以便提供成本高效的多技術(shù)解決方案。
[0002]一個(gè)關(guān)鍵問題在于不同的技術(shù)需要不同的波束架構(gòu)。例如，針對下行鏈路中的每個(gè)小區(qū)(即，扇區(qū))，全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)支持單天線傳輸，高速分組接入(HSPA)支持雙天線傳輸，而長期演進(jìn)(LTE)支持多達(dá)四天線傳輸。如果服務(wù)提供商決定采用每站點(diǎn)3個(gè)小區(qū)、每小區(qū)4天線的LTE，則服務(wù)提供商可能不得不在現(xiàn)有天線配置上手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)附加天線單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及用于支持多種波束架構(gòu)的天線陣列。
[0004]例如，收發(fā)器可以包括天線陣列。天線陣列包括多個(gè)天線單元，其中，多個(gè)天線單元配置用于支持小區(qū)站點(diǎn)中的至少兩種波束架構(gòu)。每種波束架構(gòu)與不同的扇區(qū)配置和波束形成信號相關(guān)聯(lián)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，每種波束架構(gòu)與不同的無線標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。根據(jù)另一實(shí)施方式，每種波束架構(gòu)與一個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的不同載波相關(guān)聯(lián)。天線單元可以被布置為圓形陣列。
[0005]收發(fā)器還可以包括多個(gè)波束形成器單元，其中，每個(gè)波束形成器單元與不同的波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)，并且每個(gè)波束形成器單元配置用于生成多個(gè)波束形成信號。每個(gè)波束形成信號可以包括與多個(gè)天線單元的天線單元子集相對應(yīng)的多個(gè)射頻(RF)信號。來自每個(gè)波束形成器單元的每個(gè)波束形成信號可以與小區(qū)站點(diǎn)中的不用扇區(qū)相關(guān)聯(lián)，并且多個(gè)波束形成信號可以與用于相應(yīng)波束架構(gòu)的多個(gè)扇區(qū)相對應(yīng)。從一個(gè)波束形成器單元生成的至少兩個(gè)波束形成信號可以使用子集中的相同天線單元中的至少兩個(gè)。
[0006]而且，收發(fā)器還可以包括多個(gè)基帶單元，其中，每個(gè)基帶單元與不同的波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)，并且該基帶單元配置用于生成基帶信號。每個(gè)基帶信號可以與不同的扇區(qū)相對應(yīng)。每個(gè)波束形成器單元可以配置用于基于波束形成系數(shù)和從相應(yīng)基帶單元接收的基帶信號來生成用于特定扇區(qū)的波束形成信號，并且每個(gè)波束形成系數(shù)可以與子集中不同的天線單元相對應(yīng)。每個(gè)波束形成器單元可以將基帶信號與每個(gè)波束形成系數(shù)相乘，以生成包括在一個(gè)波束形成信號中的RF信號。
[0007]收發(fā)器還可以包括多個(gè)RF調(diào)制單元，其中，每個(gè)RF調(diào)制單元配置用于將來自相應(yīng)波束形成器單元的RF信號調(diào)制到不同的頻帶。收發(fā)器還可以包括求和單元，該求和單元配置用于將來自每個(gè)RF調(diào)制單元的調(diào)制RF信號進(jìn)行求和，其中，經(jīng)求和的調(diào)制RF信號通過天線單元傳輸，以產(chǎn)生用于至少兩種波束架構(gòu)中的每一種的波束形成信號。
[0008]根據(jù)另一實(shí)施方式，收發(fā)器可以包括天線陣列，該天線陣列包括多個(gè)天線單元。多個(gè)天線單元配置用于支持使用相同天線單元的第一波束架構(gòu)和第二波束架構(gòu)，其中，第一波束架構(gòu)與不同于第二波束架構(gòu)的扇區(qū)配置和波束形成信號相關(guān)聯(lián)。收發(fā)器還包括與第一波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一波束形成器單元，并且該第一波束形成器單元配置用于通過天線單元生成多個(gè)第一波束形成信號，其中，每個(gè)第一波束形成信號包括與天線單元的第一天線單元子集相對應(yīng)的第一射頻(RF)信號。收發(fā)器還包括與第二波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第二波束形成器單元，并且該第二波束形成器單元配置用于通過天線單元生成多個(gè)第二波束形成信號，其中，每個(gè)第二波束形成信號包括與天線單元的第二天線單元子集相對應(yīng)的多個(gè)第二RF信號。
[0009]在一個(gè)實(shí)施方式中，第一波束架構(gòu)與第一無線標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，并且第二波束架構(gòu)與第二無線標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，其中，第一無線標(biāo)準(zhǔn)不同于第二無線標(biāo)準(zhǔn)。在其他實(shí)施方式中，第一波束架構(gòu)和第二波束架構(gòu)與相同的無線標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，并且第一波束架構(gòu)與不同于第二波束架構(gòu)的載波相關(guān)聯(lián)。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方式中，多個(gè)第一波束形成信號與第一波束架構(gòu)中的多個(gè)扇區(qū)相對應(yīng)，并且多個(gè)第二波束形成信號與第二波束架構(gòu)中的多個(gè)扇區(qū)相對應(yīng)。并且，至少兩個(gè)第一波束形成信號使用第一子集中的相同天線單元中的至少兩個(gè)，并且至少兩個(gè)第二波束形成信號使用第二子集中的相同天線單元中的至少兩個(gè)。
[0011]收發(fā)器還可以包括:與第一波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一基帶單元，并且該第一基帶單元配置用于生成第一基帶信號，其中，每個(gè)第一基帶信號與第一波束架構(gòu)中的不同扇區(qū)相關(guān)聯(lián)；以及，與第二波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第二基帶單元，并且該第二基帶單元配置用于生成第二基帶信號，其中，每個(gè)第二基帶信號與第二波束架構(gòu)中的不同扇區(qū)相關(guān)聯(lián)。第一波束形成器單元可以配置用于基于第一波束形成系數(shù)和第一基帶信號生成第一波束形成信號，并且每個(gè)第一波束形成系數(shù)可以與第一子集中的不同天線單元相對應(yīng)。而且，第二波束形成器單元可以配置用于基于第二波束形成系數(shù)和第二基帶信號生成第二波束形成信號，并且每個(gè)第二波束形成系數(shù)可以與第二子集中的不同天線單元相對應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，第二子集中的天線單元的數(shù)目大于第一子集中的天線單元的數(shù)目。
[0012]收發(fā)器還可以包括:與第一波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第一 RF調(diào)制單元，并且該第一 RF調(diào)制單元配置用于將第一 RF信號調(diào)制到第一頻帶上；以及，與第二波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的第二 RF調(diào)制單元，并且該第二 RF調(diào)制單元配置用于將第二 RF信號調(diào)制到第二頻帶上。第一頻帶可以不同于第二頻帶。
[0013]收發(fā)器還可以包括求和單元，該求和單元配置用于將第一調(diào)制RF信號與第二調(diào)制RF信號進(jìn)行求和，其中，經(jīng)求和的調(diào)制RF信號通過相同的天線單元傳輸，以產(chǎn)生用于第一波束架構(gòu)和第二波束架構(gòu)中的每一個(gè)的第一波束形成信號和第二波束形成信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]根據(jù)以下詳細(xì)描述和附圖將更加全面地理解示例實(shí)施方式，在附圖中，相似的元件通過相似的參考數(shù)字來表示，其僅通過示例性方式給出，并且由此不作為對本發(fā)明的限制，并且其中:
[0015]圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于實(shí)現(xiàn)用于支持多種波束架構(gòu)的天線陣列的系統(tǒng)；
[0016]圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有用于在下行鏈路通信信道上發(fā)射數(shù)據(jù)的天線陣列的收發(fā)器；
[0017]圖3A圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的波束形成器單元的邏輯塊；
[0018]圖3B圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出波束形成信號的天線單元的物理概覽;
[0019]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的天線單元映射圖；以及
[0020]圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有用于接收上行鏈路通信信道上的數(shù)據(jù)的天線陣列的收發(fā)器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在將參考附圖更加全面地描述本發(fā)明的各種示例實(shí)施方式，在附圖中示出了本發(fā)明的一些示例實(shí)施方式。貫穿附圖的描述，相似的數(shù)字表示相似的元素。
[0022]可以理解，雖然此處可能使用術(shù)語第一、第二等來描述各種元素，但是這些元素不應(yīng)當(dāng)由這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將元素彼此區(qū)分開。例如，第一元素可以命名為第二元素，并且類似地，第二元素可以命名為第一元素，而不會偏離示例實(shí)施方式的范圍。如在此使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)中的任何一個(gè)以及所有組合。
[0023]在此使用的術(shù)語僅是出于描述特定實(shí)施方式的目的，而并不旨在限制示例實(shí)施方式。如在此使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指出。還可以理解，術(shù)語“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”當(dāng)在此使用時(shí)，指定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或者附加。
[0024]還應(yīng)當(dāng)注意，在一些備選實(shí)現(xiàn)中，所提到的功能/動(dòng)作可能不按照附圖中提到的順序發(fā)生。例如，取決于所涉及的功能/動(dòng)作，連續(xù)示出的兩個(gè)附圖可能實(shí)際上同時(shí)執(zhí)行，或者有時(shí)可能以相反順序執(zhí)行。
[0025]除非另外定義，否則在此使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)與示例實(shí)施方式所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員所通常理解的意義相同。還可以理解的是，例如常用詞典中定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的意義相一致，并且不會在理想化或者過于正式的意義上解釋，除非此處有明確定義。
[0026]在以下描述中，將參考操作的動(dòng)作和符號表不來描述不例性實(shí)施方式(例如，以流程圖的形式)，操作可以實(shí)現(xiàn)為包括例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的程序模塊或者功能過程，其執(zhí)行特定任何或者實(shí)現(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型，并且可以使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)元件上的現(xiàn)有硬件來實(shí)現(xiàn)。此類現(xiàn)有硬件可以包括一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(CPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、計(jì)算機(jī)等。
[0027]然而，應(yīng)當(dāng)牢記，所有的這些以及類似的術(shù)語將要與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)，并且僅是應(yīng)用于這些量的方便標(biāo)簽。除非另外明確指出或者從討論中明顯看出，諸如“生成”或者“求和”之類的術(shù)語是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者類似電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和過程，其對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲器內(nèi)表示為物理、電子量的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和變換為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲器或者寄存器或者其他此類信息存儲、傳輸或者顯示設(shè)備內(nèi)相似地表示為物理量的其他數(shù)據(jù)。
[0028]術(shù)語“基站”可以同義地考慮和/或稱為基地收發(fā)站(BTS)、NodeB、擴(kuò)展NodeB、演進(jìn)NodeB、毫微微小區(qū)、微微小區(qū)、接入點(diǎn)等，并且可以描述提供用于網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)或多個(gè)用戶設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和/或語音連接的無線電基帶功能的設(shè)備。術(shù)語“用戶設(shè)備”可以同義地考慮為并且在下文中可能間或稱為移動(dòng)、移動(dòng)單元、移動(dòng)臺、移動(dòng)用戶、訂戶、用戶、遠(yuǎn)程臺、接入終端、接收機(jī)等，并且可以描述無線通信網(wǎng)絡(luò)中的無線資源的遠(yuǎn)程用戶。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施方式提供支持多種波束架構(gòu)的天線陣列。波束架構(gòu)涉及小區(qū)站點(diǎn)中的多個(gè)扇區(qū)以及每個(gè)扇區(qū)的多個(gè)波束形成信號。不同的波束架構(gòu)具有不同的扇區(qū)配置和波束形成信號。例如，一種類型的波束架構(gòu)可以每小區(qū)站點(diǎn)具有12個(gè)扇區(qū)，并且每扇區(qū)具有I個(gè)波束形成信號，而另一類型的波束架構(gòu)可以每小區(qū)站點(diǎn)具有I個(gè)扇區(qū)，并且扇區(qū)中具有多個(gè)波束形成信號。因此，本發(fā)明的天線陣列可以支持多種無線技術(shù)(例如，標(biāo)準(zhǔn))，諸如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、碼分多址(CDMA)/高速分組接入(HSPA)、長期演進(jìn)(LTE)和/或CDMA/LTE。另外，天線陣列可以支持一種類型的無線標(biāo)準(zhǔn)中的多個(gè)載波，其中每個(gè)載波實(shí)現(xiàn)不同的波束架構(gòu)。換言之，相同的天線陣列(例如，相同的天線硬件)與不同的波束架構(gòu)一起使用，其中，每種波束架構(gòu)可以與不同的無線標(biāo)準(zhǔn)或者載波相關(guān)聯(lián)。
[0030]圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于實(shí)現(xiàn)支持無線通信系統(tǒng)中的多種波束架構(gòu)的天線陣列的系統(tǒng)。
[0031]圖1所示的無線通信系統(tǒng)100可以支持多種技術(shù)，諸如GSM、HSPA、LTE和/或多載波。如圖1所示，無線通信系統(tǒng)100包括用戶設(shè)備(UE) 105、基站110、核心網(wǎng)120和互聯(lián)網(wǎng)125。另外，無線通信系統(tǒng)100可以包括本領(lǐng)域公知的用于通過無線通信系統(tǒng)100傳輸數(shù)據(jù)的其他聯(lián)網(wǎng)元件?；?10可以是多標(biāo)準(zhǔn)基站(MBS)，其包括支持以上無線技術(shù)中的每一種的模塊。
[0032]每個(gè)UE 105通過空中接口與基站110通信(反之亦然)。用于建立、維護(hù)和操作UE 105與基站110之間的空中接口以提供基站110與UE 105之間的上行鏈路和/或下行鏈路無線通信信道的技術(shù)是本領(lǐng)域已知的，并且僅出于清楚的考慮，此處將僅討論與本公開相關(guān)的建立、維護(hù)和操作空中接口的那些方面。
[0033]小區(qū)站點(diǎn)130可以服務(wù)基站110的覆蓋范圍，其稱為小區(qū)，并且小區(qū)可以劃分為多個(gè)扇區(qū)。為了易于解釋，術(shù)語小區(qū)是指小區(qū)站點(diǎn)130服務(wù)的整個(gè)覆蓋區(qū)域或者小區(qū)站點(diǎn)130的單個(gè)扇區(qū)。從基站110的小區(qū)站點(diǎn)130到UE 105的通信稱為前向鏈路或者下行鏈路。從UE 105到基站110的小區(qū)站點(diǎn)130的通信稱為反向鏈路或者上行鏈路。
[0034]基站110包括用于通過空中接口發(fā)射和/或接收信息的收發(fā)器。收發(fā)器包括天線陣列230。天線陣列230可以包括多個(gè)天線或者天線單元?；?10可以采用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)，以使得天線陣列230中的多個(gè)天線單元可以在使用空中接口的空間復(fù)用信道的相同頻帶上和/或在使用RF調(diào)制方案的不同頻帶上向UE 105發(fā)射多個(gè)獨(dú)立并且不同的信號，以便支持多載波或者標(biāo)準(zhǔn)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，天線陣列230配置用于支持多種波束架構(gòu)，其中，每種波束架構(gòu)可以涉及不同的無線標(biāo)準(zhǔn)或者載波。天線陣列230使用相同的天線硬件，該天線硬件被無線通信系統(tǒng)100采用的多種波束架構(gòu)重復(fù)使用。
[0036]波束架構(gòu)涉及小區(qū)站點(diǎn)130的扇區(qū)的數(shù)目以及每扇區(qū)的波束形成信號的數(shù)目。例如，S可以是每小區(qū)站點(diǎn)130的扇區(qū)的數(shù)目，并且b (s)可以是每個(gè)扇區(qū)s的波束形成信號的數(shù)目，其中，s = 1，…，S。因此，一個(gè)波束架構(gòu)可以包括每小區(qū)站點(diǎn)130的任何數(shù)目的扇區(qū)以及每扇區(qū)的任何數(shù)目的波束形成信號。波束形成信號可以是可以在方向和波束寬度上變化的自適應(yīng)信號，或者可以是固定波束。
[0037]在GSM中，無線通信系統(tǒng)100可以具有支持每小區(qū)站點(diǎn)130具有12個(gè)扇區(qū)并且每扇區(qū)具有I個(gè)波束形成信號的波束架構(gòu)。在HSPA中，無線通信系統(tǒng)100可以具有支持每小區(qū)站點(diǎn)130具有6個(gè)扇區(qū)并且每扇區(qū)具有2個(gè)波束形成信號的波束架構(gòu)。在LTE中，無線通信系統(tǒng)100可以具有支持每小區(qū)站點(diǎn)130具有3個(gè)扇區(qū)并且每扇區(qū)具有4個(gè)波束形成信號的波束架構(gòu)。由此，以上無線標(biāo)準(zhǔn)中的每一個(gè)都支持不同的波束架構(gòu)。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式涵蓋任何類型的波束架構(gòu)。
[0038]基站110配置用于基于從由基站110服務(wù)的UE 105接收的信息而在天線陣列230的特定數(shù)目的天線單元上執(zhí)行波束形成。波束形成是用于控制天線陣列230上的信號的接收或者發(fā)射的方向性的信號處理技術(shù)。從UE 105接收的信息可以由基站110的波束形成器單元用于控制最佳地用于與UE 105通信的信號的特性。本發(fā)明的實(shí)施方式涵蓋本領(lǐng)域公知的任何類型的波束形成技術(shù)。然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在通過天線陣列230發(fā)射波束形成信號時(shí)重復(fù)使用天線單元，以便支持多種波束架構(gòu)。進(jìn)一步參考圖2-圖5來解釋天線陣列230的細(xì)節(jié)。
[0039]基站110可以發(fā)射和接收來自核心網(wǎng)120的信息，核心網(wǎng)120是無線通信網(wǎng)絡(luò)100的中心部分。例如，在UMTS中，核心網(wǎng)120可以包括移動(dòng)交換中心(MSC)、無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)，其可以通過網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GSN)訪問互聯(lián)網(wǎng)125和/或通過移動(dòng)交換中心(MSC)來訪問公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)，以提供到其他基站110的連接性。UMTS網(wǎng)絡(luò)中的RNC提供與GSM網(wǎng)絡(luò)中的基站控制器(BSC)功能等效的功能。
[0040]圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有用于在下行鏈路通信信道上發(fā)射數(shù)據(jù)的天線陣列230的收發(fā)器200。
[0041]收發(fā)器200配置用于支持多種波束架構(gòu)，其中，每種波束架構(gòu)與不同的扇區(qū)配置和波束形成信號相關(guān)聯(lián)。收發(fā)器200包括具有多個(gè)天線單元的天線陣列230。如圖2所示，多個(gè)天線單元可以布置為圓形陣列。而且，多個(gè)天線單元可以放置在半球體上以形成多個(gè)波束形成信號。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式涵蓋以任意配置布置的密集放置的共形天線陣列，以符合部署環(huán)境的給定物理約束。換言之，共形天線陣列可以具體地適用于特定環(huán)境，諸如建筑。在建筑的情況下，共形天線陣列可以包括具有天線單元的兩個(gè)平板，其中每個(gè)平板位于建筑的相鄰側(cè)上。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式包括任何其他類型的天線單元布置，諸如三角形結(jié)構(gòu)。
[0042]可以標(biāo)出天線陣列230的尺寸，以使得相鄰天線單元之間的間隔不超過載波波長的一半。然而，天線單元之間的間隔可以涵蓋任何值。多個(gè)天線單元配置用于支持使用相同天線單元的至少兩種不同波束架構(gòu)。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式涵蓋任何數(shù)目的波束架構(gòu)。
[0043]收發(fā)器200可以包括多個(gè)基帶單元(BBU) 240、多個(gè)波束形成器單元250、多個(gè)RF調(diào)制單元260以及求和單元270。收發(fā)器200還可以包括本領(lǐng)域公知的其他組件，諸如校準(zhǔn)單元等。針對每種波束架構(gòu)提供單獨(dú)的波束形成器單元250、BBU 240和RF調(diào)制單元260。例如，如果收發(fā)器200支持2種波束架構(gòu)，則僅需要2個(gè)BBU 240,2個(gè)波束形成器單元250和2個(gè)RF調(diào)制單元260。
[0044]然而，在圖2所示的特定實(shí)施方式中，收發(fā)器200支持3種不同的波束架構(gòu)。例如，第一 RF調(diào)制單元260-1、第一波束形成器單元250-1和第一 BBU 240-1 (“第一分支”)可以與GSM標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，該GSM標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)每小區(qū)站點(diǎn)130具有12個(gè)扇區(qū)，并且每扇區(qū)具有I個(gè)波束形成信號。第二 RF調(diào)制單元260-2、第二波束形成器單元250-2和第二 BBU 240-2 ( “第二分支”)可以與HSPA標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，該HSPA標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)每小區(qū)站點(diǎn)130具有6個(gè)扇區(qū)，并且每扇區(qū)具有2個(gè)波束形成信號。第三RF調(diào)制單元260-3、第三波束形成器單元250-3和第三BBU 240-3 ( “第三分支”)可以與LTE標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，該LTE標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)每小區(qū)站點(diǎn)130具有3個(gè)扇區(qū)，并且每扇區(qū)具有4個(gè)波束形成信號。因此，連接到求和單元130的三個(gè)分支中的每一個(gè)涉及三種不同的波束架構(gòu)。而且，三個(gè)分支中的每一個(gè)根據(jù)不同的頻帶進(jìn)行操作。源自相應(yīng)BBU 240的數(shù)據(jù)流可以通過使用波束形成的多個(gè)天線單元而同時(shí)傳輸，下文將進(jìn)一步描述。
[0045]參考GSM分支(第一分支)，第一 BBU 240生成基帶信號(例如，12個(gè)基帶信號)，基帶信號包括要在下行鏈路通信信道上向小區(qū)站點(diǎn)130的12個(gè)扇區(qū)中每一個(gè)中的UE 105傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流。第一波束形成器單元250-1從第一 BBU 240接收基帶信號，并且生成多個(gè)波束形成信號，其中每個(gè)波束形成信號與小區(qū)站點(diǎn)130中的不同扇區(qū)相關(guān)聯(lián)。在第一分支中，波束形成信號的數(shù)目與波束架構(gòu)中的扇區(qū)的數(shù)目相對應(yīng)。在GSM的情況下，扇區(qū)的數(shù)目是12。這一特征將參考圖3A和圖3B進(jìn)一步解釋。
[0046]圖3A圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的波束形成器單元250的邏輯塊，并且圖3B圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示出波束形成信號的天線單元的物理概覽。
[0047]參考圖3A和圖3B，波束形成器單元250接收針對扇區(qū)中的每一個(gè)的基帶信號，并且通過多個(gè)天線單元生成多個(gè)波束形成信號。每個(gè)基帶信號與波束形成信號(和扇區(qū))相關(guān)聯(lián)。
[0048]然而，使用天線單元的子集生成每個(gè)波束形成信號。在這種情況下，使用7個(gè)相鄰的天線單元來生成每個(gè)波束形成信號，如圖3B所示。例如，使用天線單元22、23、24、1、2、3和4來生成波束形成信號I (BI)，使用天線單元24、1、2、3、4、5和6來生成波束形成信號
2(B2)，并且使用天線單元2-8來生成波束形成信號3 (B3)。針對其余的波束形成信號中的每一個(gè)重復(fù)相同的步驟。換另一種方式描述，每個(gè)波束形成信號包括跨天線單元的子集生成的多個(gè)射頻(RF)信號。在圖3A的示例中，波束形成器單元250基于12個(gè)基帶信號而生成24個(gè)RF信號。這24個(gè)RF信號用于形成12個(gè)波束形成信號中的每一個(gè)。例如，BI包括跨天線單元22、23、24、1、2、3和4的RF信號，B2包括跨天線單元24和1_6的RF信號，并且B3包括跨天線單元2-8的RF信號。
[0049]如圖3B所示，相同的天線單元被重復(fù)使用以生成波束形成信號。例如，來自波束形成器單元250的至少兩個(gè)波束形成信號使用子集中的至少兩個(gè)(或者更多個(gè))相同的天線單元。換另一種方式陳述，相鄰波束形成信號中的天線單元從先前的波束形成信號移位。因此，每個(gè)天線單元上的RF信號通常是針對一個(gè)特定波束形成信號的RF信號與針對另一特定波束形成信號的RF信號(或者更多)的求和。例如，在圖3B中，天線單元24上的BI的RF信號與天線單元24上的BI的RF信號相加。
[0050]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的天線單元映射圖。該圖示出了哪些天線單元與針對第一波束形成器單元250-1的每個(gè)波束形成信號相對應(yīng)，這是以上討論的繼續(xù)。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式涵蓋任何類型的天線映射。例如，如果使用諸如三角形天線結(jié)構(gòu)的不同天線結(jié)構(gòu)，則天線單元與波束形成信號之間的映射將會改變。另外，如果天線單元的數(shù)目不同于24，則天線單元與波束形成信號之間的映射將會改變。另外，映射取決于小區(qū)站點(diǎn)130中的扇區(qū)的數(shù)目以及每扇區(qū)的波束形成信號的數(shù)目。
[0051]第一波束形成器單元250-1基于相應(yīng)波束形成系數(shù)和相應(yīng)基帶信號來生成每個(gè)波束形成信號。例如，BI的波束形成系數(shù)可以是A22、A23、A24、A1、A2、A3和A4。這些波束形成系數(shù)與天線單元22、23、24、1、2、3和4相對應(yīng)。第一波束形成器單元250-1將基帶信號X1與波束形成系數(shù) 和A4中的每一個(gè)相乘，得到用于波束形成信號B2的針對天線單元22、23、24、1、2、3和4的RF信號。類似地，B2的波束形成系數(shù)可以是B24A1'B2、B3、B4、B5、B6。第一波束形成器單元250-1將基帶信號X2與波束形成系數(shù)B24、B1'B2、B3、B4、B5、B6中的每一個(gè)相乘，得到用于波束形成信號BI的針對天線單元24和1-6的RF信號。波束形成系數(shù)可以是固定的，或者自適應(yīng)地確定。
[0052]返回參考圖2，第一 RF調(diào)制單元260-1將來自第一波束形成器單元250-1的RF信號調(diào)制到特定頻帶，該特定頻帶不同于第二分支和第三分支的頻帶。換言之，每個(gè)分支根據(jù)不同的頻帶進(jìn)行操作。
[0053]在第二分支(例如，HSPA標(biāo)準(zhǔn))中，第二 BBU 240-2、第二波束形成器單元250-2和第二 RF調(diào)制單元260-2以相似的方式操作。然而，如以上指出的，HSPA標(biāo)準(zhǔn)的波束架構(gòu)實(shí)現(xiàn)每小區(qū)站點(diǎn)130具有6個(gè)扇區(qū)，并且每扇區(qū)具有2個(gè)波束形成信號。因此，第二基帶單元240-2生成12個(gè)基帶信號，其中，在6個(gè)扇區(qū)的每一個(gè)中包括2個(gè)基帶信號。第二波束形成器單元250-2生成6個(gè)波束形成信號，其中，每個(gè)波束形成信號在天線單元的子集上生成。然而，在該實(shí)現(xiàn)中，第二波束架構(gòu)(例如，HSPA)中的天線單元的子集大于第一波束架構(gòu)(例如，GSM)中的天線單元的子集。例如，代替在7個(gè)天線單元上生成波束形成信號，例如在9個(gè)天線單元上生成波束形成信號。但是，生成波束形成信號/RF信號的操作與先前描述的相同。
[0054]在第三分支(例如，LTE標(biāo)準(zhǔn))中，第三BBU 240_3、第三波束形成器單元250_3和第三RF調(diào)制單元260-3以類似的方式的操作。然而，如以上指出的，LTE標(biāo)準(zhǔn)的波束架構(gòu)實(shí)現(xiàn)每小區(qū)站點(diǎn)130具有3個(gè)扇區(qū)，并且每扇區(qū)具有4個(gè)波束形成信號。因此，第三基帶單元240-3針對每個(gè)扇區(qū)生成4個(gè)基帶信號。第三波束形成器單元250-3生成3個(gè)波束形成信號，其中，每個(gè)波束形成信號在天線單元的子集上生成。然而，在該實(shí)現(xiàn)中，第三波束架構(gòu)(例如，LTE)中的天線單元的子集大于第一波束架構(gòu)(例如，GSM)和第二波束架構(gòu)(例如，HSPA)中的天線單元的子集。然而，生成波束形成信號/RF信號的操作與先前描述的相同。
[0055]例如，求和單元270配置用于將來自跨標(biāo)準(zhǔn)的RF調(diào)制單元260中的每一個(gè)的調(diào)制RF信號進(jìn)行求和。因此，通過天線單元發(fā)射經(jīng)求和的調(diào)制RF信號，以產(chǎn)生針對多種波束架構(gòu)中的每一種的波束形成信號。
[0056]圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有用于在上行鏈路通信信道上接收數(shù)據(jù)的天線陣列230的收發(fā)器200。
[0057]圖5中的收發(fā)器200以與之前參考圖2-圖5描述的類似的方式進(jìn)行操作。然而，RF調(diào)制單元260中的每一個(gè)從天線陣列230的天線單元接收RF信號，并且作為下變頻器操作到特定于標(biāo)準(zhǔn)或者載波特定的頻帶的基帶。例如，第一 RF調(diào)制單元260-1將從天線單元接收的RF信號轉(zhuǎn)換為第一波束架構(gòu)(例如，GSM標(biāo)準(zhǔn))的頻帶的基帶信號。波束形成器單元250和BBU 240以與之前描述的相似的方式進(jìn)行操作，以便恢復(fù)針對波束架構(gòu)中的每一個(gè)的基帶信號。
[0058]因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的天線陣列具有在現(xiàn)有天線架構(gòu)上增加或者去除無線標(biāo)準(zhǔn)的能力，而不需要天線硬件的手動(dòng)重新配置。
[0059]本發(fā)明的示例實(shí)施方式的變體不應(yīng)視為偏離本發(fā)明的示例實(shí)施方式的精神和范圍，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員易見的所有此類變體旨在包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于支持無線通信系統(tǒng)中的多種波束架構(gòu)的收發(fā)器(200)，該收發(fā)器包括: 包括多個(gè)天線單元的天線陣列(230)，所述多個(gè)天線單元被配置用于支持小區(qū)站點(diǎn)(130)中的至少兩種波束架構(gòu)，每種波束架構(gòu)與不同的扇區(qū)配置和波束形成信號相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其中，每種波束架構(gòu)與不同的無線標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其中，每種波束架構(gòu)與一個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的不同載波相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，其中，所述天線單元被布置為圓形陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，還包括: 多個(gè)波束形成器單元(250)，每個(gè)波束形成器單元(250)與不同的波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)，每個(gè)波束形成器單元(250)被配置用于生成多個(gè)波束形成信號，每個(gè)波束形成信號包括與所述多個(gè)天線單元的天線單元子集相對應(yīng)的多個(gè)射頻(RF)信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的收發(fā)器，其中，來自每個(gè)波束形成器單元(250)的每個(gè)波束形成信號與所述小區(qū)站點(diǎn)中的不同扇區(qū)相關(guān)聯(lián)，并且波束形成信號的數(shù)目與用于相應(yīng)波束架構(gòu)的扇區(qū)的數(shù)目相對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的收發(fā)器，其中，從一個(gè)波束形成器單元(250)生成的至少兩個(gè)波束形成信號使用所述子集中的至少兩個(gè)相同天線單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的收發(fā)器，還包括: 多個(gè)基帶單元(240)，每個(gè)基帶單元(240)與不同的波束架構(gòu)相關(guān)聯(lián)，并且被配置用于生成基帶信號，每個(gè)基帶信號與不同的扇區(qū)相對應(yīng)， 其中，每個(gè)波束形成器單元(250)被配置用于基于波束形成系數(shù)和從相應(yīng)的基帶單元(240)接收的基帶信號來生成用于特定扇區(qū)的波束形成信號，并且每個(gè)波束形成系數(shù)與所述子集中的不同天線單元相對應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的收發(fā)器，其中，每個(gè)波束形成器單元(250)將所述基帶信號與每個(gè)波束形成系數(shù)相乘，以生成包括在一個(gè)波束形成信號中的RF信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的收發(fā)器，還包括: 多個(gè)RF調(diào)制單元(260)，每個(gè)RF調(diào)制單元(260)被配置用于將來自相應(yīng)的波束形成器單元(250)的所述RF信號調(diào)制到不同的頻帶。
【文檔編號】H04B1/00GK103443997SQ201180063875
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月5日
【發(fā)明者】D·M·薩瑪茲加, C·特蘭, H·C·黃, S·J·沃克, R·A·瓦倫蘇埃拉 申請人:阿爾卡特朗訊