本申請一般涉及無線通信系統(tǒng)，更具體地，涉及集成二維有源天線陣列通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：由移動設(shè)備驅(qū)動的數(shù)據(jù)通信的快速增長對無線網(wǎng)絡(luò)的容量提出挑戰(zhàn)。多輸入多輸出(mimo)和多用戶mimo(mu-mimo)是在3gpplte和高級lte系統(tǒng)中引入以提高頻譜效率的關(guān)鍵技術(shù)。在當(dāng)前的mimo系統(tǒng)中，演進(jìn)型節(jié)點b(enb)通常配備有具有天線元件以水平線放置的線性陣列，并且enb利用方位角(水平)域中的空間多樣性。相比之下，垂直地部署天線允許enb通過例如仰角(elevation)波束成形來利用仰角域中的多樣性，從而實現(xiàn)系統(tǒng)容量的高達(dá)30％的增益。技術(shù)實現(xiàn)要素：技術(shù)問題本公開的一方面提供一種具有比線性陣列更高性能的天線陣列。問題的解決方案在第一實施例中，提供了一種天線陣列模塊。天線陣列模塊包括被配置為執(zhí)行基帶功能的基帶單元。天線陣列模塊還包括以組布置的多個物理天線元件。每個組包括相等數(shù)量的天線元件。這些組圍繞基帶信號處理被對稱地布置。在第二實施例中，提供了一種裝置。該裝置包括被配置為控制波束成形發(fā)送或接收的處理器和集成天線陣列系統(tǒng)。天線陣列模塊包括被配置為執(zhí)行基帶功能并布置在兩個部分之間的基帶單元。天線陣列模塊還包括以組布置的多個物理天線元件。每個組包括相等數(shù)量的天線元件。這些組圍繞基帶信號處理被對稱地布置。從以下附圖、描述和權(quán)利要求，其他技術(shù)特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。在本專利文檔全文中提供了其他某些詞和短語的定義。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在許多(即使不是大多數(shù))情況下，這些定義適用于這樣定義的詞和短語的先前以及將來的使用。在進(jìn)行下面的具體實施方式之前，闡述貫穿本專利文檔全文中使用的某些詞和短語的定義可能是有利的。術(shù)語“耦接”及其派生詞是指兩個或更多個元件之間的任何直接或間接通信，無論那些元件是否彼此物理接觸。術(shù)語“發(fā)送”、“接收”和“通信”及其派生詞包括直接和間接通信。術(shù)語“包括”和“包括”及其派生詞意味著包括但不限于。術(shù)語“或”是包括性的，意指和/或。短語“與……相關(guān)聯(lián)”以及其派生詞意味著包括、被包括在內(nèi)、與……互連、包含、包含在……內(nèi)、連接到或與……連接、耦接到或與……耦接、可與……傳播、與……協(xié)作、交織、并置、接近于、綁定到或與……綁定、具有、具有……的屬性、涉及到或與……具有關(guān)系等等。術(shù)語“控制器”是指控制至少一個操作的任何設(shè)備、系統(tǒng)或其一部分。這樣的控制器可以以硬件或硬件和軟件和/或固件的組合來實現(xiàn)。與任何特定控制器相關(guān)聯(lián)的功能可以是集中式或分布式的，無論是本地還是遠(yuǎn)程。短語“至少一個”當(dāng)與項目列表一起使用時，意味著可以使用所列出的項目中的一個或多個的不同組合，并且可能僅需要列表中的一個項目。例如，“a、b和c中的至少一個”包括以下組合中的任何一個：a、b、c、a和b、a和c、b和c、以及a和b和c。本發(fā)明的有益效果可以提高通信系統(tǒng)性能。附圖說明為了更完整地理解本公開及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖的以下描述，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分：圖1示出了根據(jù)本公開的示例無線網(wǎng)絡(luò)；圖2a和圖2b示出了根據(jù)本公開的示例無線發(fā)送和接收路徑；圖3示出了根據(jù)本公開的示例用戶設(shè)備(ue)；圖4示出了根據(jù)本公開的演進(jìn)型節(jié)點b(enb)；圖5示出了根據(jù)本公開的全維度mimo(fd-mimo)系統(tǒng)；圖6示出了示例天線陣列系統(tǒng)；圖7示出了根據(jù)本公開的集成天線陣列系統(tǒng)；圖8示出了根據(jù)本公開的用于無線通信系統(tǒng)的集成天線陣列系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖9示出了根據(jù)本公開的用于無線通信系統(tǒng)的集成天線陣列系統(tǒng)的另一實施例的側(cè)視圖；圖10示出了根據(jù)本公開的用于無線通信系統(tǒng)的集成天線陣列系統(tǒng)的處理電路；圖11示出了根據(jù)本公開的2×2rf收發(fā)器模塊的示意圖；圖12示出了根據(jù)本公開的2×2rf收發(fā)器模塊和母板連接；圖13示出了根據(jù)本公開的安裝在母板上的集成天線陣列系統(tǒng)的部分；圖14a和圖14b示出了根據(jù)本公開的天線元件；圖15示出了根據(jù)本公開的雙極化寬帶天線元件的s參數(shù)和包絡(luò)相關(guān)曲線；圖16a、圖16b和圖16c示出了根據(jù)本公開的模擬天線元件增益模式和相應(yīng)的天線陣列配置；圖17示出了根據(jù)本公開的集成天線陣列系統(tǒng)的陣列配置3；圖18示出了根據(jù)本公開的利用所提出的rf和天線架構(gòu)的鏈路級仿真結(jié)果；圖19示出了根據(jù)本公開的slnr預(yù)編碼的總速率分布；以及圖20示出了根據(jù)本公開的sinr分布分析。具體實施方式下面討論的圖1至圖20以及用于在本專利文檔中描述本公開的原理的各種實施例僅僅是通過說明性的方式，而不應(yīng)以任何方式解釋來限制本公開的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本公開的原理可以在任何適當(dāng)布置的無線電中實現(xiàn)。以下文檔和標(biāo)準(zhǔn)說明在此被并入本公開內(nèi)容，如同在此充分闡述：vuokko，v.m.kolmonen，j.kivinen和p.vainikainen，“resultsfrom5.3ghzmimomeasurementcampaign”，在cost273td(04)193，duisburg，2004(參考1)中介紹；young-hannam，boonloongng，krishnasayana，yangli，jianzhong(charlie)zhang，younsunkim和juholee，“fulldimensionmimo(fd-mimo)fornextgenerationcellulartechnology”，communicationmagazin,ieee,51卷6號，第172-179頁，2013年6月(參考2)；以及標(biāo)題為“sparsearrayantenna”的美國專利號6351243b1，命名andersderneryd和bjorngunnarjohannisson為發(fā)明人(參考3)。通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。本公開的實施例提供了一種用于大的二維(2d)天線陣列通信系統(tǒng)的新穎架構(gòu)。根據(jù)某些實施例，有源天線陣列被劃分為由基帶單元物理分離的兩個部分。兩個天線陣列部分之間的距離大于一個波長(1λ)。這種分離提供了兩個關(guān)鍵的好處。首先，基帶單元使用對稱跡線連接到有源天線收發(fā)器單元。因此，盡管天線陣列的尺寸大，但路由是對稱的并且易于實現(xiàn)。其次，盡管發(fā)生了旁瓣，但大于1λ的不均勻(交叉)間隔增強(qiáng)了系統(tǒng)性能(更高的容量)。通常，有源天線陣列采用小于1λ的均勻天線間隔，以避免旁瓣和柵瓣。圖1示出了根據(jù)本公開的示例無線網(wǎng)絡(luò)100。圖1所示的無線網(wǎng)絡(luò)100的實施例僅用于說明?？梢允褂脽o線網(wǎng)絡(luò)100的其他實施例，而不脫離本公開的范圍。如圖1所示，無線網(wǎng)絡(luò)100包括enodeb(enb)101、enb102和enb103。enb101同enb102和enb103通信。enb101還與至少一個比如互聯(lián)網(wǎng)、專有ip網(wǎng)絡(luò)或其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(ip)網(wǎng)絡(luò)130通信。取決于網(wǎng)絡(luò)類型，可以使用其他比如“基站”或“接入點”的公知的術(shù)語代替“enodeb”或“enb”。為了方便起見，術(shù)語“enodeb”和“enb”在本專利文檔中用于指代提供對遠(yuǎn)程終端的無線接入的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施組件。此外，取決于網(wǎng)絡(luò)類型，可以使用其他公知的術(shù)語，比如“移動站”、“用戶站”、“遠(yuǎn)程終端”、“無線終端”或“用戶設(shè)備”，來代替“用戶裝備”或“ue”。為了方便起見，在本專利文檔中使用術(shù)語“用戶裝備”和“ue”是指無線地接入enb的遠(yuǎn)程無線裝備，無論ue是移動設(shè)備(比如移動電話或智能電話)還是通常被認(rèn)為是固定設(shè)備(比如臺式計算機(jī)或自動售貨機(jī))。enb102為enb102的覆蓋區(qū)域120內(nèi)的第一多個用戶裝備(ue)提供到網(wǎng)絡(luò)130的無線寬帶接入。第一多個ue包括：ue111，其可以位于小企業(yè)(sb)中；ue112，其可以位于企業(yè)(e)中；ue113，其可以位于wifi熱點(hs)中；ue114，其可以位于第一住宅(r)中；ue115，其可以位于第二住宅(r)中；以及ue116，其可以是類似手機(jī)、無線筆記本電腦、無線pda等的移動設(shè)備(m)。enb103為enb103的覆蓋區(qū)域125內(nèi)的第二多個ue提供到網(wǎng)絡(luò)130的無線寬帶接入。第二多個ue包括ue115和ue116。在一些實施例中，一個或多個enb101至103可以使用5g、lte、lte-a、wimax或其他高級無線通信技術(shù)彼此通信并與ue111至116通信。虛線示出了覆蓋區(qū)域120和125的近似范圍，僅為了說明和解釋的目的，這些區(qū)域被示出為近似圓形。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，與enb相關(guān)聯(lián)的覆蓋區(qū)域(比如覆蓋區(qū)域120和125)可以具有其他形狀，包括不規(guī)則形狀，這取決于enb的配置以及與自然和人為阻礙相關(guān)聯(lián)的無線電環(huán)境中的變化。如下面更詳細(xì)地描述的，enb101、102和103中的一個或多個利用集成2d有源天線陣列架構(gòu)來與ue111、112、113、114、115和116中的一個或多個進(jìn)行通信。在某些實施例中，ue111、112、113、114、115和116中的一個或多個包括集成2d有源天線陣列架構(gòu)以與enb101、102或enb103中的一個或多個通信。雖然圖1示出了無線網(wǎng)絡(luò)100的一個示例，但是可以對圖1進(jìn)行各種改變。例如，無線網(wǎng)絡(luò)100可以包括任何數(shù)量的enb和任何合適布置的任何數(shù)量的ue。此外，enb101可以與任何數(shù)量的ue直接通信，并且向這些ue提供對網(wǎng)絡(luò)130的無線寬帶接入。類似地，enb102至103的每一個可以直接與網(wǎng)絡(luò)130通信，并向ue提供對網(wǎng)絡(luò)130的直接無線寬帶接入。此外，enb101、102和/或103可以提供對其他或附加外部網(wǎng)絡(luò)(比如外部電話網(wǎng)絡(luò)或其他類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò))的接入。圖2a和圖2b示出了根據(jù)本公開的示例性無線發(fā)送和接收路徑。在下面的描述中，發(fā)送路徑200可以被描述為在enb(比如enb102)中實現(xiàn)，而接收路徑250可以被描述為在ue(比如ue116)中實現(xiàn)。然而，將理解，接收路徑250可以在enb中實現(xiàn)，并且發(fā)送路徑200可以在ue中實現(xiàn)。在一些實施例中，發(fā)送路徑200和接收路徑250被配置為經(jīng)由集成2d有源天線陣列架構(gòu)進(jìn)行通信。發(fā)送路徑200包括信道編碼和調(diào)制塊205、串行到并行(s-到-p)塊210、長度為n的快速傅里葉逆變換(ifft)塊215、并行到串行(p-到-s)塊220、添加循環(huán)前綴塊225和上變頻器(uc)230。接收路徑250包括下變頻器(dc)255、去除循環(huán)前綴塊260、串行到并行(s-到-p)塊265、長度為n的快速傅立葉變換(fft)塊270、并行到串行(p-到-s)塊275、以及信道解碼和解調(diào)塊280。在發(fā)送路徑200中，信道編碼和調(diào)制塊205接收一組信息比特，應(yīng)用編碼(比如低密度奇偶校驗(ldpc)編碼)，并且調(diào)制輸入比特(比如使用正交相移鍵控(qpsk)或正交幅度調(diào)制(qam))以產(chǎn)生頻域調(diào)制符號序列。串行到并行塊210將串行調(diào)制符號轉(zhuǎn)換(比如解復(fù)用)為并行數(shù)據(jù)以便生成n個并行符號流，其中n是在enb102和ue116中使用的ifft/fft長度。長度為n的ifft塊215對n個并行符號流執(zhí)行ifft運算以生成時域輸出信號。并行到串行塊220轉(zhuǎn)換(例如多路復(fù)用)來自長度為n的ifft塊215的并行時域輸出符號，以便產(chǎn)生串行時域信號。添加循環(huán)前綴塊225將循環(huán)前綴插入到時域信號。上變頻器230將添加循環(huán)前綴塊225的輸出調(diào)制(比如上變頻)為rf頻率用于經(jīng)由無線信道傳輸。該信號也可以在轉(zhuǎn)換到rf頻率之前在基帶處被濾波。來自enb102的被發(fā)送的rf信號在通過無線信道之后到達(dá)ue116，并且在ue116處執(zhí)行與enb102處的那些操作相反的操作。下變頻器255將所接收的信號下變頻到基帶頻率，并且去除循環(huán)前綴塊260去除循環(huán)前綴以生成串行時域基帶信號。串行到并行塊265將時域基帶信號轉(zhuǎn)換為并行時域信號。長度為n的fft塊270執(zhí)行fft算法以產(chǎn)生n個并行頻域信號。并行至串行塊275將并行頻域信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制數(shù)據(jù)符號序列。信道解碼和解調(diào)塊280對調(diào)制符號進(jìn)行解調(diào)和解碼，以恢復(fù)原始輸入數(shù)據(jù)流。enb101至103中的每一個可以實現(xiàn)類似于在下行鏈路中向ue111至116進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送路徑200，并且可以實現(xiàn)類似于在上行鏈路中從ue111至116進(jìn)行接收的接收路徑250。類似地，每個ue111至116可以實現(xiàn)用于在上行鏈路中向enb101至103進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送路徑200，并且可以實現(xiàn)用于在下行鏈路中從enb101至103進(jìn)行接收的接收路徑250。圖2a和圖2b中的每個組件可以僅使用硬件或使用硬件和軟件/固件的組合來實現(xiàn)。作為特定示例，圖2a和圖2b中的組件中的至少一些可以用軟件實現(xiàn)，而其他組件可以由可配置硬件或軟件和可配置硬件的混合來實現(xiàn)。例如，fft塊270和ifft塊215可以被實現(xiàn)為可配置軟件算法，其中可以根據(jù)實現(xiàn)方式來修改長度n的值。此外，盡管被描述為使用fft和ifft，但是這僅僅是說明性的方式，并且不應(yīng)被解釋為限制本公開的范圍?？梢允褂闷渌愋偷淖儞Q，比如離散傅立葉變換(dft)和離散傅里葉逆變換(idft)函數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，變量n的值可以是用于dft和idft函數(shù)的任何整數(shù)(比如1、2、3、4等)，而變量n的值可以是用于fft和ifft函數(shù)的2的冪的任何整數(shù)(比如1、2、4、8、16等)。雖然圖2a和圖2b示出了無線發(fā)送和接收路徑的示例，但是可以對圖2a和圖2b進(jìn)行各種改變。例如，圖2a和圖2b中的各種組件可以組合、進(jìn)一步細(xì)分或省略，并且可以根據(jù)特定需要添加附加組件。此外，圖2a和圖2b旨在說明可以在無線網(wǎng)絡(luò)中使用的發(fā)送和接收路徑的類型的示例。任何其他合適的架構(gòu)可以用于支持無線網(wǎng)絡(luò)中的無線通信。圖3示出了根據(jù)本公開的示例ue116。圖3中所示的ue116的實施例僅用于說明，并且圖1a的ue111至115可以具有相同或類似的配置。然而，ue具有各種各樣的配置，并且圖3不將本公開的范圍限制為ue的任何特定實現(xiàn)。ue116包括多個天線305a-305n、射頻(rf)收發(fā)器310a-310n、發(fā)送(tx)處理電路315、麥克風(fēng)320和接收(rx)處理電路325。tx處理電路315和rx處理電路325分別耦接到rf收發(fā)器310a-310n中的每一個，例如耦接到rf收發(fā)器310a、rf收發(fā)器210b到第n個rf收發(fā)器310n，其分別耦接到天線305a、天線305b和第n個天線305n。在某些實施例中，ue116包括單個天線305a和單個rf收發(fā)器310a。在某些實施例中，單個天線305a或多個天線305a-305n包括集成2d有源天線陣列架構(gòu)。ue116還包括揚聲器330、主處理器340、輸入/輸出(i/o)接口(if)345、鍵盤350、顯示器355和存儲器360。存儲器360包括基本操作系統(tǒng)(os)程序361和一個或多個應(yīng)用362。rf收發(fā)器310a-310n從相應(yīng)的天線305a-305n接收由網(wǎng)絡(luò)100的enb或ap發(fā)送的輸入rf信號。在某些實施例中，rf收發(fā)器310a-310n中的每一個和各自的天線305a-305n被配置用于特定頻帶或技術(shù)類型。例如，第一rf收發(fā)器310a和天線305a可以被配置為經(jīng)由近場通信(比如)進(jìn)行通信，而第二rf收發(fā)器310b和天線305b可以被配置為經(jīng)由ieee802.11通信(比如wi-fi)進(jìn)行通信，并且另一個rf收發(fā)器310n和天線305n可以被配置為經(jīng)由蜂窩通信(比如3g、4g、5g、lte、lte-a或wimax)進(jìn)行通信。在某些實施例中，rf收發(fā)器310a-310n和相應(yīng)天線305a-305n中的一個或多個被配置用于特定頻帶或相同技術(shù)類型。rf收發(fā)器310a-310n將輸入的rf信號下變頻以生成中頻(if)或基帶信號。if或基帶信號被發(fā)送到rx處理電路325，rx處理電路325通過將基帶或if信號濾波、解碼和/或數(shù)字化來生成處理后的基帶信號。rx處理電路325將處理后的基帶信號發(fā)送到揚聲器330(比如用于語音數(shù)據(jù))或發(fā)送到主處理器340用于進(jìn)一步處理(比如用于網(wǎng)絡(luò)瀏覽數(shù)據(jù))。tx處理電路315從麥克風(fēng)320接收模擬或數(shù)字語音數(shù)據(jù)，或從主處理器340接收其他輸出基帶數(shù)據(jù)(比如web數(shù)據(jù)、電子郵件或交互式視頻游戲數(shù)據(jù))。tx處理電路315對輸出的基帶數(shù)據(jù)編碼、多路復(fù)用、和/或數(shù)字化以生成處理后的基帶或if信號。rf收發(fā)器310a-310n從tx處理電路315接收輸出的處理后的基帶或if信號，并將基帶或if信號上變頻為經(jīng)由天線305a-305n中的一個或多個發(fā)送的rf信號。主處理器340可以包括一個或多個處理器或其他處理設(shè)備，并且執(zhí)行存儲在存儲器360中的基本os程序361，以便控制ue116的整體操作。例如，主處理器340可以根據(jù)公知的原理，通過rf收發(fā)器310a-310n、rx處理電路325和tx處理電路315控制前向信道信號的接收和反向信道信號的發(fā)送。在一些實施例中，主處理器340包括至少一個微處理器或微控制器。主處理器340還能夠執(zhí)行駐留在存儲器360中的其他進(jìn)程和程序，比如用于經(jīng)由集成2d有源天線陣列架構(gòu)進(jìn)行通信的操作。主處理器340可以如執(zhí)行進(jìn)程所需的將數(shù)據(jù)移入或移出存儲器360。在一些實施例中，主處理器340被配置為基于os程序361或響應(yīng)于從enb或操作者接收的信號來執(zhí)行應(yīng)用362。主處理器340還耦接到i/o接口345，該i/o接口345向ue116提供連接到比如膝上型計算機(jī)和手持式計算機(jī)的其他設(shè)備的能力。i/o接口345是這些配件和主控制器340之間的通信路徑。主處理器340還耦接到鍵盤350和顯示單元355。ue116的用戶可以使用鍵盤350將數(shù)據(jù)輸入到ue116中。顯示器355可以是液晶顯示器或能夠渲染文本或比如來自網(wǎng)站的至少有限的圖形或其組合的其他顯示器。存儲器360耦接到主處理器340。存儲器360的一部分可以包括隨機(jī)訪問存儲器(ram)，并且存儲器360的另一部分可以包括閃存或其他只讀存儲器(rom)。雖然圖3示出了ue116的一個示例，但是可以對圖3進(jìn)行各種改變。例如，圖3中的各種組件可以被組合、進(jìn)一步細(xì)分或省略，并且可以根據(jù)特定需要添加附加組件。作為特定示例，主處理器340可以被劃分為多個處理器，比如一個或多個中央處理單元(cpu)和一個或多個圖形處理單元(gpu)。此外，雖然圖3示出了被配置為移動電話或智能電話的ue116，但是ue可以被配置為作為其他類型的移動或固定設(shè)備操作。圖4示出了根據(jù)本公開的示例enb102。圖4所示的enb102的實施例僅用于說明，并且圖1的其他enb可以具有相同或類似的配置。然而，enb具有各種各樣的配置，并且圖4不將本公開的范圍限制為enb的任何特定實現(xiàn)。enb102包括多個天線405a-405n、多個rf收發(fā)器410a-410n、發(fā)送(tx)處理電路415和接收(rx)處理電路420。enb102還包括控制器/處理器425、存儲器430和回程或網(wǎng)絡(luò)接口435。在某些實施例中，多個天線405a-405n包括集成的2d有源天線陣列架構(gòu)。rf收發(fā)器410a-410n從天線405a-405n接收輸入的rf信號，比如由ue或其他enb發(fā)送的信號。rf收發(fā)器410a-410n將輸入的rf信號下變頻以生成if或基帶信號。if或基帶信號被發(fā)送到rx處理電路420，rx處理電路420通過對基帶或if信號進(jìn)行濾波、解碼和/或數(shù)字化來生成處理后的基帶信號。rx處理電路420將處理后的基帶信號發(fā)送到控制器/處理器425用于進(jìn)一步處理。tx處理電路415從控制器/處理器425接收模擬或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(比如語音數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、電子郵件或交互式視頻游戲數(shù)據(jù))。tx處理電路415對輸出的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、多路復(fù)用和/或數(shù)字化以產(chǎn)生處理后的基帶或if信號。rf收發(fā)器410a-410n從tx處理電路415接收輸出的處理后的基帶或if信號，并將基帶或if信號上變頻為經(jīng)由天線405a-405n發(fā)送的rf信號?？刂破?處理器425可以包括控制enb102的整體操作的一個或多個處理器或其他處理設(shè)備。例如，控制器/處理器425可以根據(jù)公知原理通過rf收發(fā)器410a-410n、rx處理電路420和tx處理電路415控制前向信道信號的接收和反向信道信號的傳輸?？刂破?處理器325還可以支持附加功能，比如利用集成2d有源天線陣列架構(gòu)的更先進(jìn)的無線通信功能?？刂破?處理器425可以在enb102中支持各種各樣的其他功能中的任何功能。在一些實施例中，控制器/處理器425包括至少一個微處理器或微控制器?？刂破?處理器425還能夠執(zhí)行駐留在存儲器430中的程序和其他進(jìn)程，比如基本os?？刂破?處理器425可以如執(zhí)行進(jìn)程所需的將數(shù)據(jù)移入或移出存儲器430?？刂破?處理器425還耦接到回程或網(wǎng)絡(luò)接口435?；爻袒蚓W(wǎng)絡(luò)接口435允許enb102通過回程連接或通過網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備或系統(tǒng)通信。接口435可以支持通過任何合適的有線或無線連接的通信。例如，當(dāng)enb102被實現(xiàn)為蜂窩通信系統(tǒng)(比如支持5g、lte或lte-a的系統(tǒng))的一部分時，接口335可以允許enb102通過有線或無線回程連接與其他enb通信。當(dāng)enb102被實現(xiàn)為接入點時，接口435可以允許enb102通過有線或無線局域網(wǎng)或通過有線或無線連接與更大的網(wǎng)絡(luò)(比如互聯(lián)網(wǎng))進(jìn)行通信。接口435包括支持通過有線或無線連接的通信的任何合適的結(jié)構(gòu)，比如以太網(wǎng)或rf收發(fā)器。存儲器430耦接到控制器/處理器425。存儲器430的一部分可以包括ram，且存儲器430的另一部分可以包括閃存或其他rom。如下面更詳細(xì)描述的，enb102(使用rf收發(fā)器410a-410n、tx處理電路415和/或rx處理電路420實現(xiàn))的發(fā)送和接收路徑支持與fdd小區(qū)(cell)和tdd小區(qū)的聚合的通信。雖然圖4示出了enb102的一個示例，但是可以對圖4進(jìn)行各種改變。例如，enb102可以包括任何數(shù)量的圖4中所示的每個組件。作為特定示例，接入點可以包括若干接口435，并且控制器/處理器425可以支持路由功能以在不同的網(wǎng)絡(luò)地址之間路由數(shù)據(jù)。作為另一特定示例，盡管被示為包括tx處理電路415的單個實例和rx處理電路420的單個實例，但是enb102可以包括每一者的多個實例(例如每個rf收發(fā)機(jī)一個)。圖5示出了根據(jù)本公開的全維度mimo(fd-mimo)系統(tǒng)。圖5所示的fd-mimo系統(tǒng)500的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├?，而不脫離本公開的范圍。fd-mimo已經(jīng)成為顯著增加系統(tǒng)容量的有前途的技術(shù)。在fd-mimo中，enb102在二維平面中部署大量有源天線元件。也就是說，enb102采用一個或多個2d有源天線陣列505。enb102可以向ue111至116中的一個或多個發(fā)送信號以及從ue111至116中的一個或多個接收信號。例如，enb102可以向ue111和112使用仰角波束成形(elevationbeamforming)，向ue115和116使用方位角波束成形(azimuthbeamforming)，而ue113和114可能不能接收信號或不能調(diào)度用于通信。圖6示出了根據(jù)某些系統(tǒng)的示例天線陣列系統(tǒng)構(gòu)造。圖6中所示的天線陣列系統(tǒng)600的實施例僅用于說明。天線陣列系統(tǒng)600包括若干個天線元件605。天線元件605被布置為在方位域中具有等距dx610間隔，并且在仰角域中具有等距dy615間隔?？梢酝ㄟ^連接到相應(yīng)天線列625的巴特勒矩陣620，在方位平面中產(chǎn)生若干個同時固定的掃描波束。存在設(shè)計的不同變化；然而，天線元件以相等的距離分開。圖7示出根據(jù)本公開的集成天線陣列系統(tǒng)。圖7中所示的集成天線陣列系統(tǒng)700的實施例僅用于說明。可以使用其他實施例，而不脫離本公開的范圍。集成天線陣列系統(tǒng)可以被稱為“天線陣列模塊”。在圖7中所示的示例中，集成天線陣列系統(tǒng)700包括兩個16元件部分705a和705b。集成2d有源天線陣列系統(tǒng)700包括基帶信號處理單元710(也稱為基帶模塊或基帶單元)、多個物理天線元件715、多個rf收發(fā)器模塊720和校準(zhǔn)模塊725。基帶信號處理單元710被設(shè)置在部分705a和705b當(dāng)中，使得部分705a和705b圍繞基帶信號處理單元710對稱地定位。部分705a和705b可以通過電連接或只要部分705a和705b圍繞基帶信號處理單元710對稱地定位的任何合適的手段來邏輯地分組。注意，對稱是指部分705a和705b中的每一個具有彼此面對或圍繞由基帶信號處理單元710定義的軸的完全相似的部分；示出了部分705a和705b與基帶信號處理單元710之間的對稱性。天線元件715在方位角域中以元件之間的距離d1間隔開。元件的頂部705a包括以彼此分開d2間隔來布置的天線元件的第一行730a和元件的第二行730b。包括第三行730c和第四行730d的天線元件的底部705b具有作為集成2d有源天線陣列系統(tǒng)700的頂部705a的天線元件715的對稱配置。包括第一行730a和第二行730b的天線陣列的頂部705a，和包括第三行730c和第四行730d的底部705b以d3的距離間隔分開。部分705a和705b中的每一個的圖示在其中具有兩行是為了便于說明，并且部分705a和705b中的每一個可以具有更多或更少的行以及更多或更少的天線元件715或更多或更少的rf收發(fā)器模塊720。在某些實施例中，集成天線陣列系統(tǒng)700包括多于兩個的部分705?；鶐盘柼幚韱卧?10包括處理電路，比如一個或多個處理器?；鶐盘柼幚韱卧?10通過等長連接跡線735、740、745和750耦接到收發(fā)器模塊720和天線元件715。在這些跡線735、740、745和750上承載的信號可以是模擬基帶信號，模擬中頻信號或高速數(shù)字信號。跡線735、740、745和750彼此對稱。校準(zhǔn)模塊725包括處理電路，比如一個或多個處理器和一個或多個產(chǎn)生周期性的振蕩電子信號的本地振蕩器件，比如晶體振蕩器或電子電路。校準(zhǔn)模塊725與基帶信號處理單元710通信。校準(zhǔn)模塊725還連接到天線元件715和收發(fā)器模塊720。在某些實施例中，集成天線陣列系統(tǒng)700被水平地安裝。也就是說，圖7中的圖示旋轉(zhuǎn)九十度。在這種情形下，由于基帶信號處理單元710和校準(zhǔn)模塊725的放置，在方位角維度中引入頂部705a和底部705b之間的非均勻(較大)間隔。本公開的實施例不限于集成天線陣列系統(tǒng)700的任何一個具體朝向，并且可以采用許多不同的朝向，而不脫離本公開的范圍。另外，圖7中所示的示例中所示的天線元件715的數(shù)量僅用于說明。集成天線陣列系統(tǒng)700的各種實施例可以包括不同數(shù)量的天線元件715、元件的不同配置或其組合。在某些實施例中，集成天線陣列系統(tǒng)700包括一個或多個非對稱部分，其可以類似于或不同于部分705a和705b。在某些實施例中，集成天線陣列系統(tǒng)700在三維中被配置，使得一個或多個部分705a或705b被布置在基帶信號處理單元710之上或之下。圖8示出了根據(jù)本公開的用于無線通信系統(tǒng)的集成天線陣列系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖8所示的集成天線陣列系統(tǒng)700的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├?，而不脫離本公開的范圍。集成天線陣列系統(tǒng)700包括散熱器805，散熱器805圍繞所有電路，比如基帶信號處理單元710、天線元件715、rf收發(fā)器模塊720和校準(zhǔn)模塊725。散熱器805被配置為提供結(jié)構(gòu)保護(hù)和散熱。母板可以是單個母板元件或包括兩個或更多個單獨的板。在圖8所示的示例中，集成天線陣列系統(tǒng)700包括第一母板810a和第二母板810b。天線元件715安裝在母板810a、810b的頂部，rf收發(fā)器模塊720安裝在母板810a、810b的底部?；鶐盘柼幚韱卧?10包括基帶板820和基帶處理器825。基帶板820通過各自的連接器830連接到母板810a、810b?；鶐幚砥?25鄰近于散熱器805安裝。圖9示出了根據(jù)本公開的用于無線通信系統(tǒng)的集成天線陣列系統(tǒng)的另一側(cè)視圖。圖9所示的集成天線陣列系統(tǒng)700的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├?，而不脫離本公開的范圍。集成天線陣列系統(tǒng)700包括散熱器805，散熱器805圍繞所有電路，比如基帶信號處理單元710、天線元件715、rf收發(fā)器模塊720和校準(zhǔn)模塊725。散熱器805被配置為提供結(jié)構(gòu)保護(hù)和散熱。母板810包括單片pcb板。天線元件715安裝在母板810的頂部，rf收發(fā)器模塊720安裝在母板810的底部?；鶐幚砥?25安裝在母板810的底部，與散熱器805相鄰。圖10示出了根據(jù)本公開的用于無線通信系統(tǒng)的集成天線陣列系統(tǒng)700的處理電路。圖10所示的集成天線陣列系統(tǒng)700的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├?，而不脫離本公開的范圍。集成天線陣列系統(tǒng)700包括基帶信號處理單元710、多個rf收發(fā)器模塊720和天線元件715?；鶐盘柼幚韱卧?10包括基帶處理器825?；鶐幚砥?25可以是數(shù)字信號處理器(dsp)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)或?qū)Ｓ眉呻娐?asic)。由基帶處理器825發(fā)送的信號由一個或多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)1005轉(zhuǎn)換為模擬信號，并向rf模塊720發(fā)送。由基帶信號處理單元710接收的信號被一個或多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)1010轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。模擬發(fā)送信號通過一個或多個發(fā)送(tx)混頻器1015和前端模塊1020進(jìn)行處理，并經(jīng)由一個或多個天線元件715進(jìn)行發(fā)送。通過使用具有發(fā)送(tx)本地振蕩器(lo)頻率的tx混頻器1015，模擬發(fā)送信號被調(diào)制到rf頻率。在接收路徑中，rf信號經(jīng)由一個或多個天線元件715接收，由前端模塊1020處理，并且由一個或多個rf混頻器1025下變頻為中頻(if)信號或基帶信號。圖11示出了根據(jù)本公開的2×2rf收發(fā)器模塊的示意圖。圖11中所示的2×2rf收發(fā)器模塊720的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├?，而不脫離本公開的范圍。在圖11所示的示例中，2x2rf收發(fā)器模塊720包括蜂窩形通路通路(castellatedvia)1105。rf收發(fā)器模塊720可以安裝在母板810上的銅焊盤上，并將rf、數(shù)字和dc信號傳送到天線715和基帶板820以及從天線715和基帶板820傳送rf、數(shù)字和dc信號。例如，蜂窩形通路1105被配置為將rf、數(shù)字和dc信號從rf模塊傳送到天線元件715和基帶單元。圖12示出了根據(jù)本公開的2×2rf收發(fā)機(jī)模塊720和母板810連接。圖12中所示的2×2rf收發(fā)器模塊720的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├?，而不脫離本公開的范圍。在圖12所示的示例中，2x2rf模塊720通過蜂窩形通路1105連接到母板810上的銅焊盤1205。蜂窩形通路1105被配置為將來自2x2rf模塊720的rf、數(shù)字和dc信號運載到天線元件和基帶單元。圖13示出了根據(jù)本公開的安裝在母板810上的集成天線陣列系統(tǒng)700的部分。安裝在圖13中所示的母板810上的集成天線陣列系統(tǒng)700的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├?，而不脫離本公開的范圍。在圖13所示的示意表述中，安裝在母板810上的集成天線陣列系統(tǒng)700的部分包括基帶信號處理單元710和rf模塊720，并示出關(guān)鍵跡線。在某些實施例中，基帶信號處理單元710被放置在母板810的中心，并且有源天線陣列705元件在基帶信號處理單元710的任一側(cè)被分成兩個部分705a、705b?；鶐盘柼幚韱卧?10設(shè)置在中心且有源天線陣列705被分成兩個部分705a、705b的配置，使得容易分布攜帶rf信號、lo信號或校準(zhǔn)電路相關(guān)信號的關(guān)鍵、相位或長度匹配的線。這種配置對于實現(xiàn)關(guān)鍵信號線(比如lo信號、rf信號、adc和dac信號)以及校準(zhǔn)電路線的相位和長度容易的匹配是非常重要的。此外，兩個天線陣列部分705a、705b之間的大于1λ的間隔有助于增加系統(tǒng)容量。圖14a和圖14b示出了根據(jù)本公開的天線元件。圖14a示出了具有帶有寬帶性能的寬帶雙線性對角(±45°)極化貼片天線的天線配置和母板上的安裝的平面視圖示意表述，該天線配置包括饋電技術(shù)。圖14b示出了天線配置的橫截面視圖示意表述。圖14a和圖14b所示的天線元件的實施例僅用于說明?？梢允褂闷渌麑嵤├幻撾x本公開的范圍。在某些實施例中，天線元件715是配置有具有寬帶性能(12％帶寬)的雙線性對角線極化(±45°)貼片天線元件1405的貼片天線元件1400。為每個極化提供單獨的端口1410。例如，第一饋線1410a饋送第一貼片天線元件1405a，第二饋線1410b饋送第二貼片天線元件1405b。貼片天線1400由天線接地平面1420上的槽開口1415饋送，天線接地平面1420包括多層母板810的頂層。貼片天線1400包括在天線饋電板1430中的耦接槽1425，并且被設(shè)置為與傾斜開口1415相鄰。2×2(2tx和2rx)rf收發(fā)器模塊720設(shè)置在母板810的底側(cè)上的每個貼片天線元件1400下方，并且電連接到相應(yīng)的貼片天線元件1400。由于包括或以其他方式耦接到基帶處理器825的基帶板820位于天線陣列即集成天線陣列系統(tǒng)700的中心，從基帶模塊到rf收發(fā)器模塊720的路由容易地實現(xiàn)。圖15示出了根據(jù)本公開的雙極化寬帶天線元件的s參數(shù)和包絡(luò)相關(guān)曲線。圖15中所示的圖1500僅用于說明并且僅代表示例性示例。在一個示例中，集成天線陣列系統(tǒng)700包括d1＝0.75λ、d2＝1λ和d3＝2.5λ的間隔，該間隔被選擇為使系統(tǒng)容量最大化并使天線元件之間的耦接和包絡(luò)相關(guān)最小化?？梢允褂蒙善渌鹲參數(shù)和包絡(luò)相關(guān)曲線的其他值，而不脫離本公開的范圍。圖16a、圖16b和圖16c示出了根據(jù)本公開的仿真天線元件增益模式和對應(yīng)的天線陣列配置。圖16a和圖16c中所示的圖1600、1605僅用于說明并且僅代表一個示例。如圖所示，集成天線陣列系統(tǒng)700被設(shè)計成在高度和方位角上具有相等的波束寬度。集成天線陣列系統(tǒng)700配置1610也在圖16b中示出。為了容納集成天線陣列系統(tǒng)700的中心處的基帶信號處理單元710，將其分為分別放置在基帶單元的上方和下方的兩個部分705a、705b。這種布置提供了關(guān)鍵數(shù)字和rf信號的對稱跡線路由的益處，并且可以隨著天線數(shù)量的增加而特別有用。此外，將天線陣列分成兩個部分705a、705b在天線元件之間產(chǎn)生大于1λ的間隔，比如在特定示例中d3＝2.5λ，并且因此在仰角域中具有更窄的波束寬度，如在天線陣列波束模式1605中所見的。與均勻間隔的天線陣列相比，盡管發(fā)生了旁瓣，但2.5λ間隔提供更高的系統(tǒng)容量。系統(tǒng)級(基于幾何的)模擬假設(shè)表1列出了在系統(tǒng)級仿真中使用的假設(shè)。表1：系統(tǒng)級仿真假設(shè)表2總結(jié)了所研究的三種天線和rf配置。所有三個配置具有三十二個天線。配置1和配置2是典型的均勻矩形陣列，其中配置2是配置1的90度旋轉(zhuǎn)版本，而配置3是在兩組之間具有間隙的非均勻矩形陣列。圖17示出了根據(jù)本公開的集成天線陣列系統(tǒng)的陣列配置3。圖17中所示的配置31700的實施例僅用于說明。可以使用其他實施例，而不脫離本公開的范圍。在配置3中，存在水平放置的天線710的八列1705和垂直放置的天線710的四行1717，其中每列1705由四個天線元件組成，并且每行1710由八個天線元件組成。第一和第二行形成為一個組1715，第三和第四行1720形成為另一組。第一組1715和第二組1720相距2.5倍波長被放置(非均勻放置)。表2：所研究的天線和rf配置的概述系統(tǒng)級(基于幾何的)模擬結(jié)果表3總結(jié)了三種天線和rf配置的模擬結(jié)果，與基線方法(集群的小小區(qū)解決方案)進(jìn)行比較。配置2在三種配置中始終達(dá)到最佳性能：在5％(％瓦(tile))吞吐量中增加53.6％，在50％瓦(中值)吞吐量中增加57.1％，在95％瓦中增加74.4％。結(jié)果表明，具有非均勻矩形陣列作為配置-2，即放置于兩個或更多個天線組當(dāng)中的分離優(yōu)于其他配置。表3：模擬結(jié)果的概述9.5.3鏈路級仿真假設(shè)表4列出了在鏈路級仿真中使用的假設(shè)。在信道的四百個隨機(jī)實現(xiàn)中進(jìn)行模擬，每個實現(xiàn)具有四百個子幀的持續(xù)時間。表4：鏈路級仿真假設(shè)的概述信道模型3ditu、nlos頻率10mhz@3.5ghzue布置隨機(jī)分布調(diào)度對所有ue全帶寬預(yù)編碼slnr或共軛波束成形ue接收器具有mmseirc的兩個天線信道狀態(tài)信息(csi)理想csicqimucqi預(yù)測鏈路適配是9.5.4鏈路級仿真結(jié)果圖18示出了根據(jù)本公開的具有所提出的rf和天線架構(gòu)的鏈路級仿真結(jié)果。鏈路級仿真結(jié)果的圖示僅用于示例目的，并且可以實現(xiàn)其他仿真和結(jié)果。評估兩種預(yù)編碼方法：共軛波束成形(cb)和信號泄漏比最小化(slnr)。使用slnr預(yù)編碼，所提出的用于集成天線陣列系統(tǒng)700的架構(gòu)在15db處達(dá)到27bps/hz，這幾乎是通過具有秩1傳輸?shù)?uemu-mimo(即29.6bps/hz)可以獲得的最大總速率，與su秩1相比，達(dá)到7.3倍的增益，與秩2的su相比，達(dá)到3.6倍的增益。圖19示出了根據(jù)本公開的slnr預(yù)編碼的總速率分布。slnr結(jié)果的總速率分布的圖示僅出于示例的目的，并且可以實現(xiàn)其他結(jié)果。結(jié)果總結(jié)在表5中，從該表顯而易見，在高snr下，總速率的中值為28bps/hz，這幾乎與29bps/hz的最優(yōu)總速率相同。表5：在不同snr下slnr的中間總速率圖20示出了根據(jù)本公開的sinr分布分析。sinr分布分析結(jié)果的圖示僅用于示例目的，并且可以實現(xiàn)其他結(jié)果。顯而易見的是，對于slnr，所提出的架構(gòu)對于所有ue維持高sinr，大約在15到29db變動。在用于無線通信系統(tǒng)的集成大型天線陣列系統(tǒng)中，形狀因素、陣列性能、硬件布局和散熱是四個主要挑戰(zhàn)。在某些實施例中，天線元件以某個距離放置以便最小化天線元件的耦合，這可能導(dǎo)致不同天線元件當(dāng)中的干擾。此外，就寬度、長度和深度而言，集成單元的形狀因素足夠小，使得部署可以是靈活的，例如在建筑物的燈柱、天花板、側(cè)壁等之上。在許多部署情況下，單元的尺寸和重量是主要考慮因素。因此，減小單元的形狀因素是重要的。其次，就天線陣列系統(tǒng)的容量而言確定通信系統(tǒng)性能的主要因素是孔徑尺寸。仰角域中的孔徑尺寸決定系統(tǒng)級性能。系統(tǒng)級設(shè)計權(quán)衡包括增加仰角域孔徑而不犧牲整體單元尺寸。通過將天線陣列分成兩個部分，在兩個部分之間留有空間；因此在仰角域中孔徑尺寸增加。同時，中間的空間由基帶模塊提供。第三，在大規(guī)模2d有源天線陣列硬件布局中，高頻和寬帶寬模擬信號或高速數(shù)字信號的路由和分布是主要的挑戰(zhàn)。在pcb板上信號可能具有導(dǎo)致干擾的串?dāng)_。此外，數(shù)據(jù)路徑信號需要長度匹配以便實現(xiàn)在整個單元上均勻的信號傳播。如本公開的實施例中所示的對稱和集中式基帶模塊使得更容易以對稱方式路由信號，因此減少了跡線的總長度以及跡線之間的串?dāng)_。最后，大規(guī)模2d有源天線陣列系統(tǒng)的散熱對于實現(xiàn)系統(tǒng)的良好性能是重要的。通常對于室外部署，主要由于可靠性原因(沒有移動部件)，單元不能具有冷卻風(fēng)扇。集成單元具有許多有源組件，包括pa、收發(fā)器、基帶單元和電源。在本公開的實施例中，這些單元使用散熱器散熱以保持結(jié)溫(junctiontemperature)低于擊穿閾值(breakdownthreshold)。為了最大化散熱器的使用，有源組件被均勻分布。在傳統(tǒng)的1d有源天線陣列系統(tǒng)中，由于天線的數(shù)量少，pa被配置為以相對高的功率輸出。pa產(chǎn)生的熱量主導(dǎo)該單元產(chǎn)生的整體熱量。然而，在大型2d天線陣列系統(tǒng)中，收發(fā)器鏈的數(shù)量很大。因此，每個單獨的pa可以具有相對較低的輸出功率?？商娲?，由于多個信道的大量信號處理，基帶單元需要消耗更高百分比的功率。通過具有集中式基帶單元，基帶處理器可以在整個散熱器上均勻地散熱。這將反過來減小散熱器的厚度，因為散熱器的更大面積可用于散熱。為了確保對基帶單元容易物理接入以及充分的散熱，基帶單元安裝在母板的頂部朝向單元的前(開放)面。雖然已經(jīng)利用示例性實施例描述了本公開，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以建議各種改變和修改。本公開旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這些改變和修改。當(dāng)前第1頁12