[发明专利]双极化波束成形

说明书

提出了一种用于双极化波束成形的无线设备。无线设备包括天线阵列。天线阵列包括相互正交极化的天线元件和基带链。两种极化的天线元件可操作地连接到基带链。还提出了一种由这种无线设备执行的用于双极化波束成形的方法。

技术领域

本文给出的实施例涉及用于双极化波束成形的方法、无线设备、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

在通信系统中，对于给定通信协议、其参数和在其中部署通信系统的物理环境，获得良好性能和容量(capacity)可能存在挑战。

例如，对于未来多代移动通信系统，可能需要处于许多不同载波频率的频带。例如，可能需要低的这样的频带以实现对于无线设备的充分的网络覆盖，并且可能需要高频带(例如，处于毫米波长(mmW)，即接近和高于30GHz)以达到所需的网络容量。一般而言，在高频率处，无线信道的传播特性是更具挑战性的，并且可能需要在网络的接入节点和无线设备处两者的波束成形以达到充分的链路预算(budget)。

无线设备可以借助模拟波束成形、数字波束成形或混合波束成形来实现波束成形。每种实现都有其优点和缺点。数字波束成形实现是三者中最灵活的实现，但由于大量的所需无线链和基带链也是最昂贵的。模拟波束成形实现的灵活性最低，但由于与数字波束成形实现相比的减少的数量的所需无线链和基带链，制造更便宜。混合波束成形实现是模拟波束成形实现和数字波束成形实现之间的折衷。如技术人员所理解的，取决于不同无线设备的成本和性能要求，将需要不同的实现。

对于无线设备正在讨论用于不同频带的不同天线架构。在高频带(例如，高于15GHz)，正在讨论被称为天线阵列的“面板(panel)”的某些事项。这些天线阵列面板可以是均匀的线性/矩形阵列(ULAs/URAs)，例如通过使用模拟移相器来掌控。为了从不同方向获得覆盖，可以在无线设备的不同侧上安装多个天线阵列面板。除非特别说明，术语天线阵列和面板在下文中可互换使用。

对于无线设备，输入信号可以从所有不同方向到达，因此可以有益的是在无线设备处具有天线配置，其有可能在高增益窄定向波束之外还产生类似全向(omnidirectional-like)的覆盖。例如，如果无线设备快速旋转，则可能难以维持与服务于无线设备的无线接入网络节点的窄波束通信，因此在无线设备处暂时优选更稳健的全向覆盖。

图1示意性地示出了无线设备200'，其包括可用于生成多种波束宽度的模拟天线阵列130a'的示例架构。模拟天线阵列130a'具有四个单极化天线元件160a，其可操作地连接到模拟分配网络150a，每天线元件具有一个移相器和开关。继而，模拟分配网络150a可操作地连接到单个基带(BB)链140a。可以提供具有单极化天线元件160a并且通过其自己的模拟分配网络150b可操作地连接到进一步的基带链140b的进一步的天线阵列130b'，以便能够使用正交极化进行通信。

通过关闭除了一个以外的所有天线元件160a，可以产生具有大波束宽度(与天线元件波束宽度相同)的波束。而且，通过关闭不同数量的天线元件160a，可以产生多种不同的波束宽度。因此，该架构在对模拟天线阵列130a的波束进行整形中提供了高灵活性。

然而，当关闭模拟天线阵列130a'的一个或多个天线元件160a时，在信号的组合/分离(splitting)期间，将丢失接收和/或发送的信号功率的部分。设计允许一个或多个天线断开的低损耗开关网络是可能的，但设计将非常复杂，例如参见用于一个这样的示例的示例文献US6323742B1。除了适用于接收和发送两者的复杂性/损耗问题之外，在分布式功率放大器的情况下，在传输期间还存在可用输出功率的损失。

因此，仍然需要在无线设备处改进波束成形。

发明内容

本文的实施例的目的是提供用于在无线设备处的有效率的波束成形的机制。