[发明专利]多输入多输出发送和接收

说明书

公开了多输入多输出(MIMO)发送器、接收器和收发器、以及其它相关联的设备、系统和方法。特别地，本发明的多个方面和实施方式涉及MIMO发送器、接收器和收发器，所述MIMO发送器、接收器和收发器被实现为用于向基站(10)和/或移动站(15)和/或从基站(10)和/或移动站(15)发送信号的中继设备的模块，特别是当这种设备在移动载具和/或飞行器(13)上实现，并且特别是用于以所谓的“毫米波波段”的频率发送、接收和/或转发无线通信信号。在这种设备中，功率控制单元被配置为确定能量可用性度量和/或功率需求度量，并且作为响应，使切换单元在不同状态下将多个RF链连接到多个天线元件。

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)发送器、接收器和收发器、以及其它相关设备、系统和方法。具体而言，优选实施方式涉及作为用于向和/或从基站和/或移动站发送信号的中继设备的模块实现的MIMO发送器、接收器和收发器，特别是当这些设备在移动载具和/或飞行器上实现时，并且特别是用于以所谓的“毫米波波段”中的频率发送、接收和/或转发无线通信信号。

背景技术

毫米波(mmWave)无线通信系统因其有望满足无线设备日益增长的带宽需求而受到越来越多的关注。用语“毫米波波段”通常是指从约几千兆赫(例如，3.0GHz)到几百千兆赫的频率，而毫米波系统通常在30GHz-300GHz的频段中运行。这是一个比目前用于长期演进(LTE)网络的sub-6GHz波段大得多的频段，并且因此与目前在sub-6GHz波段中运行的现有系统可以支持的带宽相比，可以支持更大的带宽。

与毫米波通信相关的一个问题是可能会经历的相对高自由空间路径损耗。这种路径损耗会导致经历阻挡(例如，由于建筑物或其它大型物体影响了基站与它可能试图与之通信的移动站之间的“视线”)或远距离通信的信号严重衰减。

解决此问题的一种方法是在多输入多输出(MIMO)系统内或使用多输入多输出(MIMO)系统实现毫米波通信，该多输入多输出(MIMO)系统可以在中继节点上实现，所述中继节点可能位于固定位置或可能本身在移动的、可能的飞行器(例如，无人驾驶飞行器(UAV)或“无人机”)上实现，从而允许在视线障碍物(诸如建筑物)上方和/或周围中继信号。图1例示了这种情景，其示出了所谓的UAV辅助毫米波MIMO系统。

在这样的系统中，如图1所示，UAV 13可以用作基站(BS)10与一个或更多个移动站(MS)15(在这个示例中被标记为具有移动设备的用户)之间的可移动中继节点，所述一个或更多个移动站(MS)15可能由于障碍物(诸如建筑物12)而无法与基站10进行视线通信。

毫米波通信的相对短波长使得MIMO系统(即，涉及发送器、接收器或收发器和/或其它组件)的天线阵列中的天线元件的天线间距得以减小，并且因此使相对大的天线阵列(例如，包含256个至1024个天线元件)被封装在相对小的物理尺寸中(相比于在sub-6GHz波段中运行时可实现的物理尺寸)。这些大型天线阵列能够有效补偿由毫米波的高频通信引起的高路径损耗。

尽管如此，在实践中实现毫米波MIMO系统仍然存在挑战。

传统上，MIMO系统已经被实现为具有全数字预编码。图2示出了具有全数字预编码的示例MIMO发送器。

在该示例中，发送器200包括数字预编码器202和联接到数字预编码器202的多个射频(RF)链(一般表示为204)。每个RF链联接到天线(总体被表示为208)。在此处所示的示例中，每个RF链通过放大器联接到相应的天线，放大器总体被表示为206。