具有增強(qiáng)扇區(qū)間干擾緩解的天線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在一個示例中，一種天線系統(tǒng)包括用于經(jīng)由發(fā)射端口來發(fā)射RF信號的無線電基站、用于從無線電基站接收RF信號且用于將RF信號分離成兩個分量信號的RF分離裝置以及分離大于一個波長的距離且被連接到RF分離裝置以便發(fā)射各分量信號、使得創(chuàng)建干涉測量輻射增益圖的至少兩個天線。無線電基站經(jīng)由分散式多路徑無線電信道與至少一個移動終端通信，其中，所述至少兩個天線與所述至少一個移動終端之間的RF能量的角展度促使跨一定角范圍的干涉測量輻射圖的零值減少。
【專利說明】
具有増強(qiáng)扇區(qū)間干擾緩解的天線系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開一般地涉及天線系統(tǒng)，并且更具體地涉及當(dāng)被部署在分扇區(qū)基站站點(diǎn)處時控制方位角福射圖滾降率(roll-off rate)的基站天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩基站站點(diǎn)通常設(shè)計(jì)并部署有被布置成服務(wù)于不同方位角的三個扇區(qū)，例如，每個扇區(qū)服務(wù)于離小區(qū)站點(diǎn)位置120度的角范圍。每個扇區(qū)由具有定義扇區(qū)覆蓋占用空間(footprint)的方位角輻射圖的天線組成?；旧葏^(qū)天線的方位角輻射圖一般地在約65度(+/- 3dB波束寬度)下是最佳的，因?yàn)檫@在服務(wù)蜂窩式網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)或集群中提供充分的增益和多個站點(diǎn)的高效三扇區(qū)站點(diǎn)棋盤形布置(tessellat1n)。
[0003]包括高速分組接入(HSPA)和長期演進(jìn)(LTE)的大多數(shù)移動數(shù)據(jù)蜂窩式網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)采用1:1或全譜再利用方案以便使譜效率和容量最大化。這個積極的譜再利用意味著需要使扇區(qū)間和小區(qū)間干擾最小化，使得可以使譜效率最大化。通常由電相控陣列波束傾斜輸送的天線傾斜提供網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化自由度以解決小區(qū)間干擾，但是存在用以優(yōu)化扇區(qū)間干擾的很少選項(xiàng)。天線方向圖的前后(FTB)、前側(cè)(FTS)和扇區(qū)功率比(SPR)是指示扇區(qū)間干擾的量的參數(shù);FTB和FTS越大且SPR值越低，則扇區(qū)間干擾越低。用以理解扇區(qū)間干擾和因此的潛在吞吐量(throughput)性能的更好度量可以是作為方位角的函數(shù)來計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生的信號與干擾(C/Ι)比，其中，期望針對盡可能寬的小孔實(shí)現(xiàn)高C/Ι比。
[0004]將3dB方位波束寬度減小至60度或者甚至55度通常將改善SPR，但是還可影響用于基本服務(wù)覆蓋的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)棋盤形布置效率，并且必要地要求更寬的天線來實(shí)現(xiàn)較窄的波束寬度，其然后在分區(qū)、風(fēng)力加載和租費(fèi)方面對站點(diǎn)施加附加壓力。具有例如可變方位波束寬度的基站天線是可用的，其可以用來提供扇區(qū)之間的更好的負(fù)荷平衡并調(diào)整扇區(qū)到扇區(qū)重疊。然而，這種解決方案可能不適合于容納多個陣列并因此支持多個譜帶，這對于基站天線而言是期望要求。此類可變波束寬度天線可以是大的(尺寸由最小可實(shí)現(xiàn)波束寬度支配)，其中某些解決方案要求機(jī)械和有源(active)電子裝置，并且因此可能部署和維護(hù)起來是昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個示例中，本公開描述了一種天線系統(tǒng)，其具有用于經(jīng)由至少一個發(fā)射端口來發(fā)射至少一個RF信號的至少一個無線電基站、用于從所述至少一個無線電基站接收所述至少一個RF信號且用于將所述至少一個RF信號分離成兩個分量信號的至少一個RF分離裝置以及分離大于一個波長的距離且被連接到所述至少一個RF分離裝置以便發(fā)射各分量信號、使得創(chuàng)建干涉測量(inf erome trie)福射增益圖的至少兩個天線。所述至少一個無線電基站經(jīng)由分散式多路徑無線電信道與至少一個移動終端通信，其中，所述至少兩個天線與所述至少一個移動終端之間的RF能量的角展度促使跨一定角范圍的干涉測量輻射圖的零值(null)減少。
【附圖說明】
[0006]通過結(jié)合附圖來考慮以下詳細(xì)描述，可以容易地理解本公開的教導(dǎo)，在所述附圖中:
圖1A-1C圖示出利用對故意創(chuàng)建的干涉測量輻射圖進(jìn)行零值填充并在天線布置的寬側(cè)保持強(qiáng)零值的移動無線電信道的角分散的本公開的示例;特別地，圖1A圖示出不具有多路徑的方位角輻射增益圖，圖1B圖示出根據(jù)本公開的方位角輻射增益圖示例和分散式無線電信道，并且圖1C圖示出處于分散式無線電信道中時的結(jié)果產(chǎn)生的有效方位角輻射增益圖；
圖2圖示出本公開的第一示例，示出了經(jīng)由RF分離器連接到兩個空間分離雙極化基站天線以創(chuàng)建方位角方面的優(yōu)化干涉測量輻射圖的2T2R無線電(具有兩個發(fā)射/接收(Tx/Rx)雙工端口的雙重雙工無線電單元);
圖3A—3C圖示出圖2的示例如何利用對故意創(chuàng)建干涉測量輻射圖進(jìn)行零值填充并在天線布置的寬側(cè)保持強(qiáng)零值的移動無線電信道的角分散;特別地，圖3A圖示出沒有多路徑的方位角輻射增益圖，圖3B圖示出分散式無線電信道中的方位角輻射增益圖，并且圖3C圖示出圖2的示例被部署在三扇區(qū)基站站點(diǎn)的三個扇區(qū)上時的作為方位角的函數(shù)的結(jié)果產(chǎn)生的C/Ι 比；
圖4圖示出包括經(jīng)由RF混合耦合器連接到兩個空間分離雙極化基站天線以創(chuàng)建方位角方面的優(yōu)化干涉測量發(fā)射(Tx)輻射圖的2T4R無線電(具有兩個Tx/Rx雙工端口和兩個僅Rx端口的無線電單元)的本公開的第二示例；
圖5圖示出本公開的第三示例，其包括經(jīng)由RF混合耦合器連接到兩個空間分離雙極化基站天線以創(chuàng)建方位角方面的優(yōu)化干涉測量Tx輻射圖的接近譜帶中操作的兩個2T2R無線電；
圖6圖示出本公開的第四示例，其包括經(jīng)由RF分離器連接到三個空間分離雙極化基站天線以創(chuàng)建方位角方面的優(yōu)化干涉測量輻射圖的2T2R無線電；以及
圖7A-7B圖示出圖6的示例如何利用對故意創(chuàng)建干涉測量輻射圖進(jìn)行零值填充并在天線布置的寬側(cè)保持強(qiáng)零值的移動無線電信道的角分散;特別地，圖7A圖示出分散式無線電信道中的方位角輻射增益圖，并且圖7B圖示出圖6的示例被部署在三扇區(qū)基站站點(diǎn)的三個扇區(qū)上時的作為方位角的函數(shù)的結(jié)果產(chǎn)生的C/Ι比。
[0007]為了便于理解，在可能的情況下，已使用相同的參考數(shù)字來指定為各圖所共有的相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本公開描述了一種基站天線解決方案，其在被部署在分扇區(qū)基站站點(diǎn)處時控制方位角輻射圖滾降率和特別地前側(cè)比(FSR)。在一個示例中，本公開包括兩個相同的常規(guī)定向雙極化基站扇區(qū)天線的使用，其面對同一方向或方位，并且其被標(biāo)稱上水平地設(shè)置在分開奇數(shù)個半波長處，其中，天線的同極化端口被一起共同定向以用于到基站的連接。結(jié)果產(chǎn)生的輻射圖是干涉測量的輻射圖，即具有多個柵瓣和零值，但是特別地在天線的寬側(cè)創(chuàng)建寬角福射圖零值，即在相對于天線的水平平面中的目苗準(zhǔn)線(bore sight)的約+/-90度處，其用于減小FSR，并且因此當(dāng)天線布置被部署在例如三扇區(qū)基站蜂窩站點(diǎn)的所有扇區(qū)上時減少扇區(qū)間同信道干擾。另外，利用移動無線電信道的多路徑分散，使得無線電信道的角展度促使跨期望的+/- 60度扇區(qū)服務(wù)區(qū)域創(chuàng)建的干涉測量方位角輻射圖通過無線電信道散射和分散被進(jìn)行零值填充。換言之，與沒有無線電信道分散和散射的情況下的同一通信方案相比，跨一定的角范圍減少了干涉測量輻射圖的零值。當(dāng)天線分離距離使得無線電信道的方位角展度大于期望方向上的干涉測量零值的角寬度，但是其中角展度小于在約+/_ 90度方位處創(chuàng)建的角零值的寬度時，天線解決方案一般地針對最小扇區(qū)間干擾被優(yōu)化。
[0009]本公開提供了適合于蜂窩式基站的天線部署和設(shè)計(jì)解決方案，其可以提供增強(qiáng)的扇區(qū)間干擾或可調(diào)整扇區(qū)重疊以用于優(yōu)化蜂窩式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。本公開的示例允許在期望的情況下使用運(yùn)營商優(yōu)選天線(包括多波段天線)，并且在多種情況下避免完全替換任何天線，這取決于現(xiàn)有天線安裝。例如，本公開的示例包括基站站點(diǎn)，其具有每個扇區(qū)兩個或更多水平設(shè)置的天線位置，這對于大多數(shù)基站站點(diǎn)是典型的，并且尤其是在北美洲中。多個天線位置被用來例如支持多個譜帶、多輸入/多輸出(M頂O )天線系統(tǒng)，包括空間分集等。
[0010]根據(jù)本公開，在一個實(shí)施例中，正常地意圖用于連接到單個天線的載送發(fā)射信號的基站端口被替代地連接到RF分離裝置以便連接到至少兩個天線，所述至少兩個天線被水平地分開超過波長，并且其具有相同的瞄準(zhǔn)線方位。本公開的示例故意地在包括跨扇區(qū)的多個柵瓣和零值的方位平面中創(chuàng)建干涉測量輻射圖。此外，在各種實(shí)施例中，將分離距離選擇成奇數(shù)個半波長。特別地，這確保在相對于天線方位角瞄準(zhǔn)線的+/- 90度處創(chuàng)建大量輻射圖干涉測量零值，并且因此顯著地改善前側(cè)(FTS)比，其繼而改善扇區(qū)間干擾。另外，根據(jù)本公開的對兩個空間分集天線進(jìn)行間隔和共同定向的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)邊緣的更陡峭滾動，保持更寬的方位角(例如，大于15 dB載波干擾(C/I)比)，并且提供改善的數(shù)據(jù)速率(例如，約50%的吞吐量增益)。
[0011]本公開的示例利用這樣的事實(shí)，即基站與移動終端之間的移動無線電信道是多路徑信道，并且因此由于散射而是分散的。多路徑分散意指基站與終端之間的RF能量與方位平面中的一定的角范圍對向(subtend);角分散或角展度通常從低分散信道中的幾度變動至高度分散信道中的數(shù)十度。例如，已經(jīng)觀察到典型的宏蜂窩無線電信道可展示5—15度之間的角分散。在下面更詳細(xì)地描述圖1A—IC的示例中圖示出此分散的效果。
[0012]在一個示例中，本公開包括被垂直地設(shè)置(例如，每個扇區(qū)至少兩個)的基站站點(diǎn)處的兩個或更多天線的布置。在此類情況下，將生成仰角平面中的干涉測量輻射圖。由于多路徑無線電信道引起的仰角平面中的角展度可作為仰角的函數(shù)而改變，其中當(dāng)移動終端接近于站點(diǎn)且因此處于從水平面向下的大仰角時觀察到更大的角展度。在接近于水平的低仰角下，當(dāng)移動設(shè)備遠(yuǎn)離時，將在仰角方面存在更小得多的角展度。例如，可以將分散體積視為移動終端周圍的恒定體積(例如，房屋、街道、建筑物等)，這將對在仰角方面與一定角范圍對向的多路徑有所貢獻(xiàn)，其隨著移動終端遠(yuǎn)離基站站點(diǎn)而減少。根據(jù)本公開的垂直設(shè)置天線可用來增加主波束滾降率的上部，其可以被用來使指向水平的能量和因此的站點(diǎn)間干擾最小化。
[0013]圖1A描繪了處于到常規(guī)基站扇區(qū)的近似方位角瞄準(zhǔn)線處的移動終端(500)，其中，在極坐標(biāo)圖(700)中描繪了天線方位角輻射或增益圖。用基站天線與移動終端之間的點(diǎn)線(600)來表示通信鏈路(上行鏈路或下行鏈路或兩者)。
[0014]圖1B描繪了與根據(jù)本公開的基站天線布置(例如，圖2的布置)通信的同一移動終端(500)，其展示出具有包括多個柵瓣和零值的干涉測量圖的方位角輻射圖(701)。多個主導(dǎo)傳播路徑(6011至601?)或多路徑傳播借助于無線電信道中的散射體(5011至501?)而存在，其在宏蜂窩無線電環(huán)境中通常接近于并圍繞移動終端(500)。多路徑傳播將在方位角方面與一定的角范圍對向，并且因此展示出角分散或角展度。如果無線電信道的角展度相當(dāng)于或大于柵瓣間(或光柵零值間)角寬度，則發(fā)生零值填充(換言之，與沒有無線電信道分散和散射的同一通信方案相比，跨一定角范圍減少干涉測量輻射圖的零值)，并且就移動終端(500)而言，基站天線圖看起來基本上未改變，例如在65度波束寬度下。
[0015]圖1C圖示出處于分散無線電信道中時的相對于至基站鏈路(602)的移動終端(500)的基站方位角輻射增益圖。基站天線增益圖(702)看起來在很大程度上未改變，并且并未與如在圖1A中描繪的天線增益圖(700)不同。例如，跨其小孔展示出一定的增益波動。然而，由于瓣間角距離是方位角的余弦的函數(shù)的事實(shí)，所以相對于瞄準(zhǔn)線以+/- 90度創(chuàng)建的干涉測量零值比在+/- 60至65度扇區(qū)小孔/波束寬度內(nèi)創(chuàng)建的干涉測量零值寬得多。理想地，+/- 90度處的零值比信道的角展度更寬以確保良好的扇區(qū)間干擾減小。無論如何，SP使角展度是大的，+/_ 90度處的零值的存在也將用于相比于單天線的情況改善扇區(qū)間干擾。另外，增益圖(702)圖示出與圖1B的增益圖(701)相比的+/- 60度扇區(qū)中的零值填充。
[0016]為了進(jìn)一步幫助理解本公開，在圖2中圖示出第一示例性系統(tǒng)(100)。如在圖2中描繪的，根據(jù)本公開部署并設(shè)計(jì)具有約65度方位角波束寬度的兩個雙交叉極化天線(170、270)。例如，圖2的示例可例如在700 MHz波段下提供LTE頻分雙工(FDD)服務(wù)。在這種情況下，LTE基站無線電(10)(例如，“無線電基站”)是具有兩個發(fā)射/接收(Tx/Rx)雙工端口(110、210)的常規(guī)雙重雙工無線電單元;稱為2了21?無線電。來自2了21?無線電(10)的第一丁叉/Rx信號(110)經(jīng)由到第一 180度混合耦合器(130)的同相端口(120)的連接而分離成兩個支路，在其端口(140、141)處提供同相支路;類似地，來自2T2R無線電(10)的第二Tx/Rx信號(210)被連接到第二 180度混合耦合器(230)的同相端口(220)，在其端口(240、241)處提供同相支路。如圖2中所示，180度混合耦合器(130、230)的端口處的信號A和B在表示為A+B的端口( 140、240)處被同相地矢量組合，并且在表示為A-B的端口( 141、241)處被異相地矢量組合。然而，應(yīng)注意的是信號僅在端口(120、220)處僅被連接為同相“A”信號。在本示例中不使用異相端口(針對信號“B”)。還應(yīng)注意的是，雖然圖2的示例圖示出180度混合耦合器(130、230)，但在其它更多且不同的實(shí)施例中，可替換地或者另外采用RF分離器、90度混合耦合器等。支路(140、141)的第一信號對被連接到兩個交叉極化天線(170、270)的+45度極化端口(160、260)，并且第二對支路(141、241)被連接到兩個交叉極化天線(170、270)的-45度極化端口(161、261)。
[0017]根據(jù)本公開，天線的分離距離d應(yīng)標(biāo)稱地分開奇整數(shù)個半波長(例如，c/?(η+.5)λ)，使得結(jié)果產(chǎn)生的跨65度瞄準(zhǔn)線波束寬度的Tx信號輻射圖柵瓣間距離小于無線電信道的角展度，并且相對于瞄準(zhǔn)線在+90度和-90度方位處創(chuàng)建強(qiáng)零值。例如，用無線電信道的較窄角展度，可能期望d的較大值以創(chuàng)建較短的瓣間距離。相反地，無線電信道的較大角展度可允許適應(yīng)較大的瓣間距離，由此允許使用d的較小值。還可選擇與奇數(shù)個半波長不同的距離d以便跨扇區(qū)小孔優(yōu)化C/Ι性能，這取決于特定天線方位圖可能是必要的?？梢栽陔p極化天線中的一個的連接端口之前可選地插入可變RF移相器(150、151)(例如，在圖2中被示為連接到雙極化天線(170)的連接端口(160、161))以調(diào)整相對支路定向以補(bǔ)償由于每個支路中的電纜長度差而引入的任何相位變化，或者在使用90度混合耦合器作為RF分離裝置的情況下補(bǔ)償相位，并且因此優(yōu)化Tx輻射圖以用于最小扇區(qū)間干擾。替換地，在期望更大扇區(qū)重疊的情況下，可以使用移相器(150、151)來改變扇區(qū)間重疊，其中，使用這些移相器來添加180度相位延遲將在+/- 90度方位角下創(chuàng)建側(cè)瓣而不是零值。
[0018]圖2的示例針對Tx信號優(yōu)化扇區(qū)間干擾，因?yàn)榉涓C式數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)一般地受到下行鏈路干擾限制。然而，用H)D系統(tǒng)，Rx信號將在譜帶中的不同頻率范圍下操作，并且還需要被考慮到。例如，如果此類頻率相對彼此接近，則可根據(jù)在Tx和Rx頻率之間的中頻來設(shè)定天線分離距離d。另一示例包括計(jì)算、選擇和/或利用分離距離d，其滿足這樣的條件，即針對Tx和Rx頻率兩者滿足奇數(shù)個半波長，其中，在Tx和Rx頻率之間可能存在較大雙工距離。應(yīng)注意的是在一個實(shí)施例中，圖2的示例還可在到雙重極化天線中的一個的連接上包括全通濾波器，使得延遲/相位特性向Tx頻率比向Rx頻率引入更多或更少的相位延遲。在另一實(shí)施例中，混合耦合器(130、230)被去除，并改為包括RF部件，其將使來自2T2R無線電(10)的Tx/Rx線路解雙工成Tx和Rx線路的兩個分量對，并在對Tx和Rx信號進(jìn)行重新雙工之前獨(dú)立地應(yīng)用分離和相移。在又一實(shí)施例中，例如在基站無線電設(shè)備中的功率放大之前，在基帶處執(zhí)行RF分離。
[0019]圖3A—3C圖示出來自圖2的示例的期望結(jié)果。圖3A圖示出沒有信道分散的情況下的使用間隔開4.5λ的2個天線的天線輻射圖和結(jié)果得到的干涉測量圖的圖表(320)。第一軸(323)表示以度為單位的方位角。第二軸(324)表示以dB為單位的相對于瞄準(zhǔn)線的天線增益。特別地，在圖3A中，點(diǎn)線(321)描繪了作為+45度極化陣列的市售雙交叉極化700 MHz波段天線的方位角(在740 MHz下電傾斜2度，并且其充當(dāng)參考)的函數(shù)的增益或輻射圖。實(shí)線(322)描繪了天線中的兩個被部署且分離4.5λ且無線電信道不具有分散時從圖2的第一示例所描述的配置得到的作為方位角的函數(shù)的結(jié)果產(chǎn)生的干涉測量輻射圖。
[0020]圖3Β描繪了使用間隔開4.5λ的2個天線且具有10度信道分散的天線輻射圖和結(jié)果得到的干涉測量圖的圖表(330)。第一軸(333)表示以度為單位的方位角。第二軸(334)表示以dB為單位的相對于瞄準(zhǔn)線的天線增益。特別地，圖表(330)具有與在圖3Α中相同的參考(點(diǎn)線(331))輻射圖，但是其中實(shí)線(332)表示當(dāng)無線電信道具有約10度的分散(α)時從圖2的第一示例得到的輻射圖。在本上下文中，將角分散(α)定義為其中90%的多路徑能量被包含在內(nèi)的角范圍。如在圖3B中可以清楚地看到的，盡管在方位圖中的某些波狀起伏(rippling)，但是方位圖滾降率相對于單個天線在很大程度上被增強(qiáng)，超過+/- 60度扇區(qū)方位。
[0021]圖3C描繪了使用間隔開4.5λ的2個天線且具有10度信道分散的C/Ι響應(yīng)(其中，“I”是扇區(qū)間干擾(ISI)))的圖表(340)。第一軸(343)表示以度為單位的方位角。第二軸(344)表示以dB為單位的C/Ι。在圖表(340)中，實(shí)線(342)表示當(dāng)三扇區(qū)站點(diǎn)的三個扇區(qū)以結(jié)合圖2描述和描繪的天線配置以120度間隔部署時的作為方位角的函數(shù)的結(jié)果得到的C/Ι響應(yīng)。圖3C中的點(diǎn)線(341)圖示出使用常規(guī)單天線作為參考時的結(jié)果得到的C/Ι。圖3C舉例說明方位的更寬得多的范圍內(nèi)的就C/Ι而言的顯著增益，這將繼而導(dǎo)致改善的譜效率。
[0022]圖4圖示出根據(jù)本公開的第二示例性系統(tǒng)(200)。如圖4中所示，根據(jù)本公開部署并設(shè)計(jì)具有約65度方位角波束寬度(170、270)的兩個雙交叉極化天線。例如，圖4的示例可例如在700 MHz波段下提供LTE FDD服務(wù)。在這種情況下，LTE基站無線電(20)(例如，“無線電基站”)是具有兩個Tx/Rx雙工端口( 110、210 )和兩個僅Rx端口( 111、211)的“2T4R”無線電。來自2T4R無線電(20)的第一Tx/Rx信號(110)經(jīng)由到第一 180度混合耦合器(130)的同相端口( 120)的連接而被分離成兩個同相支路或分量信號“A”，提供同相支路;類似地，來自2T4R無線電(20)的第二Tx/Rx信號(210)被連接到第二 180度混合耦合器(230)的同相端口(220)，在其端口(240、241)處提供同相支路或分量信號“A”。應(yīng)注意的是雖然圖2的示例圖示出180度混合耦合器(130、230)，但在其它更多且不同的實(shí)施例中，可替換地或者另外采用RF分離器、90度混合耦合器等。支路(140、141)的第一信號對被連接到兩個交叉極化天線(170、270)的+45度極化端口(160、261)，并且第二對支路(141、241)被連接到兩個交叉極化天線(170、270)的-45度極化端口。來自2T4R無線電(111)的僅第一Rx信號被連接到第一 180度混合耦合器(130)的第二(異相)端口(121)，其對于僅Rx信號而言是其端口(140、141)處的用“B”和“-B”表示的分量信號的異相矢量和。類似地，來自2T4R無線電(211)的僅第二Rx信號被連接到第二 180度混合耦合器(230)的第二(異相)端口(221)，其對于僅Rx信號而言是其端口(240、241)處的“B”和“-B”所表示的分量信號的異相矢量和。因此，端口(140、240)提供同相或A+B分量信號，而端口( 141、241)提供異相或A-B分量信號。
[0023]根據(jù)本公開，天線的分離距離d應(yīng)標(biāo)稱地分開奇整數(shù)個半波長(例如，d?(η+.5)λ)，使得結(jié)果產(chǎn)生的跨65度瞄準(zhǔn)線波束寬度的Tx信號輻射圖柵瓣間距離小于無線電信道的角展度，并且相對于瞄準(zhǔn)線在+90度和-90度方位處創(chuàng)建強(qiáng)零值。例如，用無線電信道的較窄角展度，可能期望d的較大值以創(chuàng)建較短的瓣間距離。相反地，無線電信道的較大角展度可允許適應(yīng)較大的瓣間距離，因此允許使用d的較小值。還可選擇與奇數(shù)個半波長不同的距離d以便跨扇區(qū)小孔優(yōu)化C/Ι性能，這取決于特定天線方位圖可能是必要的?？梢栽陔p極化天線中的一個的連接端口之前可選地插入可變RF移相器(150、151)(在圖4中被示為連接到雙極化天線(170)的連接端口( 160、161))以調(diào)整相對支路定向以補(bǔ)償由于每個支路中的電纜長度差而引入的任何相位變化，或者在使用90度混合耦合器作為RF分離裝置的情況下補(bǔ)償相位，并且因此優(yōu)化Tx輻射圖以用于最小扇區(qū)間干擾。替換地，在期望更大扇區(qū)重疊的情況下，可以使用移相器(150、151)來改變扇區(qū)間重疊，其中，使用移相器來添加180度相位延遲將在+/- 90度方位角下創(chuàng)建側(cè)瓣而不是零值。
[0024]諸如圖4中所示的2T4R無線電(20 )的2T4R無線電(20 )通常將要求到兩個雙極化天線陣列(S卩4X天線端口)的連接，并且因此第二示例性系統(tǒng)(200)(例如，如圖4中所示)允許在不添加任何附加天線或使用任何附加天線位置的情況下的改善的扇區(qū)間干擾。應(yīng)注意的是2T4R無線電(20)采用基帶處的4支路Rx組合，諸如最大比組合(MRC)或干擾抑制組合(IRC)。因此，所有Rx信號將在基帶處被以最佳方式矢量組合，并且因此不必必須將分離距離設(shè)計(jì)成迎合Rx頻率，如結(jié)合圖2的示例性系統(tǒng)(100)所討論的。應(yīng)注意的是在各種實(shí)施例中，可以以與上文結(jié)合圖2的示例性系統(tǒng)(100)所述的相同或類似的方式修改圖4的示例性系統(tǒng)(200)，例如，使用到雙極化天線中的一個的連接上的全通濾波器，使得延遲/相位特性向Tx頻率比向Rx頻率引入更多或更少的相位延遲，用RF分量替換混合耦合器等等。
[0025]圖5圖示出根據(jù)本公開的第三示例性系統(tǒng)(300)。如圖5中所示，根據(jù)本公開部署并設(shè)計(jì)具有約65度方位角波束寬度(170、270)的兩個雙交叉極化天線。例如，圖5的示例可提供LTE FDD服務(wù)(例如，在700 MHz波段(f!)下)和HSPA FDD服務(wù)(例如，在850 MHz波段(f2)下)οLTE和HSPA基站無線電(10、30)(例如，“無線電基站”)每個是2T2R無線電，每個具有兩個Tx/Rx雙工端口。雙極化天線(170、270)具有足以支持700 MHz和850 MHz譜帶的帶寬。來自LTE 2T2R無線電(10)的第一Tx/Rx信號(110)經(jīng)由到第一 180度混合耦合器(130)的同相端口(120)的連接而被分離成兩個支路，在其端口(140、141)處提供兩個同相支路或分量信號“A” ；類似地，來自LTE 2T2R無線電(10)的第二Tx/Rx信號(210)被連接到第二 180度混合耦合器(230)的同相端口(220)，在其端口(240、241)處提供同相支路或分量信號“A”。應(yīng)注意的是雖然圖5的示例圖示出180度混合耦合器(130、230)，但在其它更多且不同的實(shí)施例中，可替換地或者另外采用RF分離器、90度混合耦合器等。支路(140、141)的第一信號對被連接到兩個交叉極化天線(170、270)的+45度極化端口(160、260)，并且第二對支路(141、241)被連接到兩個交叉極化天線(170、270)的-45度極化端口(161、261)。來自HSPA 2T2R無線電(30)的第一 Tx/Rx信號(310)被連接到第一 180度混合耦合器(130)的第二 (異相)端口
(121),其分別地在其端口( 140、141)處創(chuàng)建“B”和“-B”所表示的異相分量信號。類似地，來自HSPA 2T2R無線電(30)的第二Tx/Rx信號被連接到第二 180度混合耦合器(230)的第二 (異相)端口(221)，其也在其端口(240、241)處創(chuàng)建“B”和“-B”所表示的異相分量信號。因此，端口(140、240)提供同相或A+B分量信號，而端口(141、241)提供異相或A-B分量信號。
[0026]根據(jù)本公開，天線的分離距離d應(yīng)針對700MHz LTE服務(wù)標(biāo)稱地分開奇整數(shù)個半波長(例如，d?(n+.5) A1),使得結(jié)果產(chǎn)生的跨65度瞄準(zhǔn)線波束寬度的Tx信號輻射圖柵瓣間距離小于無線電信道的角展度，并且相對于瞄準(zhǔn)線在+90度和-90度方位處創(chuàng)建強(qiáng)零值。另外，如果針對HSPA服務(wù)還期望最小扇區(qū)間干擾，則應(yīng)選擇距離d，其對于在850 MHz波段(例如，d?m λ2)下的Tx信號而言近似是整數(shù)個波長。特別地，整數(shù)個波長(而不是奇數(shù)個半波長)是優(yōu)選的，因?yàn)?50 MHz波段信號經(jīng)由180度混合耦合器的第二(異相)端口被分離，并且因此結(jié)果得到的850 MHz分離信號異相180度。例如，用無線電信道的較窄角展度，可能期望d的較大值以創(chuàng)建較短的瓣間距離。相反地，無線電信道的較大角展度可允許適應(yīng)較大的瓣間距離，由此允許使用d的較小值?？梢钥蛇x地將可變RF移相器(150、151)插入到天線信號路徑(在圖5中被示為連接到雙極化天線(170))中以調(diào)整相位以優(yōu)化Tx輻射圖以用于最小扇區(qū)間干擾，或者替換地提供扇區(qū)重疊方面的變化，如果期望的話。
[0027]諸如圖5中所示的兩個2T2R無線電(10、30)的兩個2了21?無線電(10、30)通常將要求到兩個雙極化天線陣列(即4 X天線端口)的連接。因此，本公開的第三示例(例如，如圖5中所示)允許在不添加任何附加天線或使用任何附加天線位置的情況下的改善的扇區(qū)間干擾。對圖5的示例的多個其它配置和變化也是可能的以支持到寬帶天線上的兩個或更多譜帶。這些包括90度混合耦合器、雙工或同相雙工組合濾波器的使用，例如以執(zhí)行RF分離和組入絕
I=I 寸 O
[0028]圖6圖示出根據(jù)本公開的第四示例性系統(tǒng)(400)。如圖6中描繪的，根據(jù)本公開部署并設(shè)計(jì)具有約65度方位角波束寬度(170、270、370)的三個雙交叉極化天線。例如，圖6的示例可例如在700 MHz波段下提供LTE頻分雙工(FDD)服務(wù)。本示例中的LTE基站無線電是具有兩個Tx/Rx雙工端口(110、210)的常規(guī)2T2R雙重雙工無線電單元(10)(例如，“無線電基站”)。來自2T2R無線電(10)的第一Tx/Rx信號(110)經(jīng)由具有同相支路的第一RF分離器(180 )被分離成三個分量信號;類似地，來自2T2R無線電(1 )的第二 Tx/Rx信號(210 )經(jīng)由第二 RF分離器(380)被分離成三個同相分量信號，由此形成兩組三個共同定向分量信號支路。RF分離器(180、380)可以在每個RF分離器上具有用a1、a2、a3表示的不相等分離比。第一組信號被連接到三個交叉極化天線(170、270、370)的+45度極化端口(160、260、360)，并且第二組信號被連接到三個交叉極化天線(170、270、370)的_45度極化端口( 161、261、361)。可以可選地在第一雙極化天線(170)的連接端口(160、161)之前插入可變RF移相器(150、151)，并且可以可選地在第三雙極化天線(370)的連接端口(360、361)之前插入可變RF移相器(350、351)，以調(diào)整相對信號支路定向以補(bǔ)償由于每個支路中的電纜長度差而引入的任何相位變化。RF分離器(I 80、380)的分離比、第一(I 70)和第二 (270)交叉極化天線(Cl1)以及第二 (270)和第三(370)交叉極化天線(d2)和可選移相器(150、151、350、351)之間的分離距離全部是變量，使得結(jié)果產(chǎn)生的跨基站+/_ 60度扇區(qū)的結(jié)果得到的Tx和/或Rx信號輻射圖柵瓣間距離小于無線電信道的角展度，并且可以因此對扇區(qū)間干擾進(jìn)行最小化或調(diào)整。例如，用無線電信道的較窄角展度，可能期望d的較大值以創(chuàng)建較短的瓣間距離。相反地，無線電信道的較大角展度可允許適應(yīng)較大的瓣間距離，因此允許使用d的較小值。三個空間分離天線位置和分散式無線電信道的使用可以導(dǎo)致非常低的扇區(qū)功率比(SPR)和最小的扇區(qū)間干擾(ISI)，并提供更多的設(shè)計(jì)自由。
[0029]圖7A和7B圖示出來自圖6的示例的期望結(jié)果。圖7A圖示出使用間隔開4.66λ且具有10度信道分散的3個天線的天線輻射圖和結(jié)果得到的干涉測量圖的圖表(710)。第一軸(713)表示以度為單位的方位角。第二軸(714)表示以dB為單位的相對于瞄準(zhǔn)線的天線增益。特別地，在圖7A中，點(diǎn)線(711)描繪了作為+45度極化陣列的市售雙交叉極化700 MHz波段天線的方位角(在740 MHz下電傾斜2度，并且其充當(dāng)參考)的函數(shù)的增益或輻射圖。圖7A中的實(shí)線(712)描繪部署了的第I和第2、以及第2和第3天線(S卩CU和d2)且其分離4.66λ且無線電信道在10度的方位平面(α)中具有角分散時的從第四示例(例如，圖6的系統(tǒng)(400))所述的配置得到的作為方位角的函數(shù)的結(jié)果得到的輻射圖。RF分離器(180、380)具有ai =
0.2、&2 = 0.6、&3 = 0.2的不相等分離權(quán)重，并且1^移相器(150、151、350、351)未引入附加的相位延遲。如在圖7B的圖表(720)中可以清楚地看到的，盡管在方位圖中的某些殘余波狀起伏，但是方位圖滾降率相對于單個天線很大程度上被增強(qiáng)，超過+/_ 60度扇區(qū)方位。特別地，圖表(720)圖示出使用間隔開4.66λ的3個天線且具有10度信道分散的C/Ι響應(yīng)(其中，“I”是扇區(qū)間干擾(ISI))。第一軸(723)表示以度為單位的方位角。第二軸(724)表示以dB為單位的C/Ι。圖7B中的實(shí)線(722)圖示出以結(jié)合圖6所述和描繪的天線配置以120度間隔部署三扇區(qū)站點(diǎn)的三個扇區(qū)時的作為方位角的函數(shù)的結(jié)果得到的C/Ι響應(yīng)(其中，I是扇區(qū)間干擾)。圖7B中的點(diǎn)線(721)圖示出使用常規(guī)單個天線作為參考時的結(jié)果得到的C/Ι。圖7B舉例說明方位的更寬得多的范圍內(nèi)的就C/Ι而言的顯著增益，其繼而將導(dǎo)致改善的譜效率。
[0030]雖然前文描述了根據(jù)本公開的一個或多個方面的各種示例，但是在不脫離由下面的(多個)權(quán)利要求及其等價物確定的本公開的范圍的情況下可設(shè)計(jì)根據(jù)本公開的一個或多個方面的(多個)其它和更多示例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種天線系統(tǒng)，包括: 至少一個無線電基站，其用于經(jīng)由至少一個發(fā)射端口發(fā)射至少一個射頻信號； 至少一個射頻分離裝置，其用于從所述至少一個無線電基站接收所述至少一個射頻信號且用于將所述至少一個射頻信號分離成兩個分量信號；以及 至少兩個天線，其被分離大于一個波長的距離且被連接到所述至少一個射頻分離裝置以便發(fā)射各分量信號，使得創(chuàng)建干涉測量輻射增益圖，其中，所述至少一個無線電基站經(jīng)由分散式多路徑無線電信道與至少一個移動終端通信，其中，所述至少兩個天線與所述至少一個移動終端之間的射頻能量的角展度促使跨一定角范圍的干涉測量輻射圖的零值減少。2.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述至少一個無線電基站進(jìn)一步用于接收至少第二射頻信號。3.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述至少兩個天線是多個天線元件的陣列，其中，所述天線元件被布置成提供方向性和特定輻射圖。4.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述至少兩個天線被設(shè)置在水平幾何平面中以在方位角輻射平面中創(chuàng)建干涉測量增益圖。5.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述至少一個無線電基站具有用于發(fā)射的至少兩個端口，并且其中，所述至少兩個天線包括至少兩個雙極化天線。6.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述至少兩個天線包括至少兩個雙極化天線，其中，所述至少一個無線電基站包括兩個雙工發(fā)射/接收端口和兩個僅接口端口，其中，所述至少一個射頻分離裝置包括兩個混合組合器，其中，所述兩個雙工發(fā)射/接收端口被連接到兩個混合組合器的各同相端口，并且所述兩個僅接收端口被連接到兩個混合組合器的各異相端□ O7.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述兩個至少兩個天線之間的距離是奇數(shù)個半波長，其中，所述距離被選擇成在所述至少兩個天線的方位平面中創(chuàng)建方位角輻射圖零值，其中，所述方位角輻射圖零值在所述至少兩個天線的方位平面中的加和減90度方位處包括至少兩個零值。8.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，天線之間的距離是整數(shù)個波長，其中，所述距離被選擇成在所述至少兩個天線的方位平面中創(chuàng)建方位角輻射圖瓣，其中，所述方位角輻射圖瓣在所述至少兩個天線的方位平面中的加和減90度方位處包括至少兩個瓣。9.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述至少兩個天線包括至少兩個雙極化天線，其中，所述至少一個無線電基站包括用于在第一譜帶中操作且具有兩個雙工發(fā)射/接收端口的第一無線電基站以及用于在第二譜帶中操作且具有兩個雙工發(fā)射/接收端口的第二無線電基站，其中，所述至少一個射頻分離裝置包括兩個混合組合器，其中，所述第一無線電基站的兩個雙工發(fā)射/接收端口被連接到所述兩個混合組合器的各同相端口，并且所述第二無線電基站的所述兩個雙工發(fā)射/接收端口被連接到兩個混合組合器的各異相端口。10.權(quán)利要求9的天線系統(tǒng)，其中，所述至少兩個天線之間的距離是與第一譜帶相關(guān)聯(lián)的奇數(shù)個半波長以及還與第二譜帶相關(guān)聯(lián)的整數(shù)個波長，其中，所述距離進(jìn)一步被選擇成在所述至少兩個天線的方位平面中創(chuàng)建方位角輻射圖零值，其中，所述方位角輻射圖零值在所述至少兩個天線的方位平面中的加和減90度方位處且針對第一譜帶和第二譜帶兩者包括至少兩個零值。11.權(quán)利要求1的天線系統(tǒng)，其中，所述至少一個無線電基站具有用于發(fā)射的兩個端口，其中，所述至少兩個天線包括三個雙極化天線，其中，無線電基站的第一端口被連接到第一個三路射頻分離器以創(chuàng)建第一組的三個分量信號，其中，無線電基站的第二端口被連接到第二個三路射頻分離器以創(chuàng)建第二組的三個分量信號，其中，來自第一組的三個分量信號的第一分量信號和來自第二組的三個分量信號的第一分量信號被連接到所述三個雙極化天線中的第一雙極化天線的各極化端口，其中，來自第一組的三個分量信號的第二分量信號和來自第二組的三個分量信號的第二分量信號被連接到所述三個雙極化天線的第二雙極化天線的各極化端口，其中，來自第一組的三個分量信號的第三分量信號和來自第二組的三個分量信號的第三分量信號被連接到所述三個雙極化天線的第三雙極化天線的各極化端口。12.權(quán)利要求11的天線系統(tǒng)，其中，第一雙極化天線與第二雙極化天線之間的分離距離、第二雙極化天線與第三雙極化天線之間的分離距離、第一三路射頻分離器和第二三路射頻分離器的分離比以及施加于第一組的三個分量信號的第一分量信號、第二分量信號和第三分量信號及第二組的三個分量信號的第一分量信號、第二分量信號和第三分量信號的相位延遲被選擇成在三個雙極化天線的方位平面中創(chuàng)建零值，其中，所述三個雙極化天線的方位平面中的零值包括在三個雙極化天線的方位平面中的加和減90度方位處的至少兩個零值。13.一種方法，包括: 經(jīng)由至少一個無線電基站的至少一個發(fā)射端口發(fā)射至少一個射頻信號； 經(jīng)由至少一個射頻分離裝置從所述至少一個無線電基站接收所述至少一個射頻信號； 經(jīng)由所述至少一個射頻分離裝置將所述至少一個射頻信號分離成兩個分量信號；以及 經(jīng)由分離大于一個波長的距離且被連接到所述至少一個射頻分離裝置的至少兩個天線來發(fā)射各分量信號，使得創(chuàng)建干涉測量輻射增益圖，其中，所述至少一個無線電基站經(jīng)由分散式多路徑無線電信道與至少一個移動終端通信，其中，所述至少兩個天線與所述至少一個移動終端之間的射頻能量的角展度促使跨一定角范圍的干涉測量輻射圖的零值減少。14.權(quán)利要求13的方法，還包括: 經(jīng)由所述至少兩個天線接收至少第二射頻信號。15.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少兩個天線是多個天線元件的陣列，其中，所述天線元件被布置成提供方向性和特定輻射圖。16.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少兩個天線被設(shè)置在水平幾何平面中以在方位角輻射平面中創(chuàng)建干涉測量增益圖。17.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少一個無線電基站具有用于發(fā)射的至少兩個端口，并且其中，所述至少兩個天線包括至少兩個雙極化天線。18.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少兩個天線包括至少兩個雙極化天線，其中，所述至少一個無線電基站包括兩個雙工發(fā)射/接收端口和兩個僅接口端口，其中，所述至少一個射頻分離裝置包括兩個混合組合器，其中，所述兩個雙工發(fā)射/接收端口被連接到兩個混合組合器的各同相端口，并且所述兩個僅接收端口被連接到兩個混合組合器的各異相端口。19.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少兩個天線之間的距離是奇數(shù)個半波長，其中，所述距離被選擇成在所述至少兩個天線的方位平面中創(chuàng)建方位角輻射圖零值，其中，所述方位角輻射圖零值在所述至少兩個天線的方位平面中的加和減90度方位處包括至少兩個零值。20.權(quán)利要求13的方法，其中，天線之間的距離是整數(shù)個波長，其中，所述距離被選擇成在所述至少兩個天線的方位平面中創(chuàng)建方位角輻射圖瓣，其中，所述方位角輻射圖瓣在所述至少兩個天線的方位平面中的加和減90度方位處包括至少兩個瓣。21.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少兩個天線包括至少兩個雙極化天線，其中，所述至少一個無線電基站包括用于在第一譜帶中操作且具有兩個雙工發(fā)射/接收端口的第一無線電基站以及用于在第二譜帶中操作且具有兩個雙工發(fā)射/接收端口的第二無線電基站，其中，所述至少一個射頻分離裝置包括兩個混合組合器，其中，所述第一無線電基站的兩個雙工發(fā)射/接收端口被連接到所述兩個混合組合器的各同相端口，并且所述第二無線電基站的所述兩個雙工發(fā)射/接收端口被連接到兩個混合組合器的各異相端口。22.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少兩個天線之間的距離是與第一譜帶相關(guān)聯(lián)的奇數(shù)個半波長以及還與第二譜帶相關(guān)聯(lián)的整數(shù)個波長，其中，所述距離進(jìn)一步被選擇成在所述至少兩個天線的方位平面中創(chuàng)建方位角輻射圖零值，其中，所述方位角輻射圖零值在所述至少兩個天線的方位平面中的加和減90度方位處且針對第一譜帶和第二譜帶兩者包括至少兩個零值。23.權(quán)利要求13的方法，其中，所述至少一個無線電基站具有用于發(fā)射的兩個端口，其中，所述至少兩個天線包括三個雙極化天線，其中，無線電基站的第一端口被連接到第一三路射頻分離器以創(chuàng)建第一組的三個分量信號，其中，無線電基站的第二端口被連接到第二三路射頻分離器以創(chuàng)建第二組的三個分量信號，其中，來自第一組的三個分量信號的第一分量信號和來自第二組的三個分量信號的第一分量信號被連接到所述三個雙極化天線的第一雙極化天線的各極化端口，其中，來自第一組的三個分量信號的第二分量信號和來自第二組的三個分量信號的第二分量信號被連接到所述三個雙極化天線的第二雙極化天線的各極化端口，其中，來自第一組的三個分量信號的第三分量信號和來自第二組的三個分量信號的第三分量信號被連接到所述三個雙極化天線中的第三雙極化天線的各極化端口。24.權(quán)利要求13的方法，其中，第一雙極化天線與第二雙極化天線之間的分離距離、第二雙極化天線與第三雙極化天線之間的分離距離、第一三路射頻分離器和第二三路射頻分離器的分離比以及施加于第一組的三個分量信號的第一分量信號、第二分量信號和第三分量信號及第二組的三個分量信號的第一分量信號、第二分量信號和第三分量信號的相位延遲被選擇成在三個雙極化天線的方位平面中創(chuàng)建零值，其中，所述三個雙極化天線的方位平面中的零值在三個雙極化天線的方位平面中的加和減90度方位處包括至少兩個零值。
【文檔編號】H04M1/00GK106063233SQ201580012208
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年1月6日 公開號201580012208.8, CN 106063233 A, CN 106063233A, CN 201580012208, CN-A-106063233, CN106063233 A, CN106063233A, CN201580012208, CN201580012208.8, PCT/2015/10341, PCT/US/15/010341, PCT/US/15/10341, PCT/US/2015/010341, PCT/US/2015/10341, PCT/US15/010341, PCT/US15/10341, PCT/US15010341, PCT/US1510341, PCT/US2015/010341, PCT/US2015/10341, PCT/US2015010341, PCT/US201510341
【發(fā)明人】D.E.巴克, L.巴姆福德, P.C.T.宋, B.歐文
【申請人】昆特爾科技有限公司