MIMO天线系统和方法与流程

本公开涉及多输入多输出(mimo)天线系统和操作mimo天线系统的方法。

背景技术：

1、例如支持4g或5g移动通信标准的网络等移动通信蜂窝式网络可以使用基站收发台(bts)或包括天线系统的基站来改进网络容量和覆盖范围，所述天线系统使用波束成形技术支持mimo通信。

2、这些天线系统包括天线阵列，所述天线阵列通常实施为布置成规则矩形网格的贴片天线。贴片天线的间距或间隔由发射或接收中使用的通信频率的波长决定。贴片天线可以为双极化天线，所述双极化天线具有正交极化，以改进天线分集并且允许天线元件数在给定区域内加倍。

3、在操作中，波束成形和/或波束转向既能在发射模式中用于使所发射rf信号的方向集中朝向另一bts或用户设备接收器(ue)，例如手机；又能在接收模式中用于提高从用户设备发射器发射的信号的灵敏度。

4、波束成形需要多个天线在发射(tx)或接收(rx)模式下工作。在发射模式下，针对相关天线中的每一个调整信号的相位和振幅，以形成期望波束方向。在接收模式下，使用信号处理技术组合来自多个天线贴片的所接收信号，以选择性地从期望波束方向接收信号并抑制不需要的信号。

5、可通过线性化天线系统来改进mimo天线的性能。一种线性化方法要求解调发射(tx)信号的副本，并将其与原始源信号进行比较，以便确定所谓的预失真系数。这些预失真系数用于对源信号进行重整形(预失真)，使得在模拟后处理后，使整体信号线性化。线性化带来的影响可能是更好的信号质量(以例如误差矢量幅度或另一信号质量指标衡量)或更低的功耗(通过使系统更接近其压缩点操作)。

技术实现思路

1、在所附权利要求书中限定本公开的各方面。在第一方面中，提供一种用于移动蜂窝式网络的多输入多输出(mimo)天线系统，所述天线系统包括：双极化天线的阵列，每个双极化天线具有第一极化馈电点和第二极化馈电点；第一极化无线电链；第二极化无线电链；耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的波束成形器，每个波束成形器具有多个第一极化波束成形器通道和多个第二极化波束成形器通道，所述第一极化波束成形器通道中的每一者耦合到相应双极化天线的第一极化馈电点，且所述第二极化波束成形器通道中的每一者耦合到所述相应双极化天线的第二极化馈电点；耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的数字预失真模块；以及其控制输出耦合到所述波束成形器的控制器；并且其中所述控制器能用以控制所述波束成形器以发射模式配置至少一个双极化天线的所述第一极化馈电点并且以接收模式配置所述至少一个双极化天线的所述第二极化馈电点；并且其中所述mimo天线系统被配置成：经由所述至少一个双极化天线的所述第一极化馈电点发射rf信号；经由所述至少一个双极化天线的所述第二极化馈电点检测所述rf信号的副本；并且其中所述数字预失真模块被配置成依据所述rf信号的检测到的副本对信号进行数字预失真以供发射。

2、在一个或多个实施例中，所述mimo天线系统可在时分双工(tdd)操作模式下操作，其中所述mimo天线系统另外被配置成在tdd时隙之间的保护带间隔期间检测所述rf信号的所述副本。

3、在一个或多个实施例中，所述多个第一极化波束成形器通道和所述多个第二极化波束成形器通道中的每个波束成形器通道可另外包括：发射器放大器，所述发射器放大器具有被配置成可切换地耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链中的相应一者的发射器放大器输入，被配置成可切换地耦合到相应双极化天线的第一极化馈电点和第二极化馈电点中的相应一者的发射器放大器输出；以及接收器放大器，所述接收器放大器具有被配置成可切换地耦合到所述第一极化馈电点和所述第二极化馈电点中的所述相应一者的接收器放大器输入，以及被配置成可切换地耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链中的所述相应一者的接收器放大器输出。

4、在一个或多个实施例中，每个波束成形器通道可另外包括第一开关，所述第一开关被布置成可切换地将所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链中的所述相应一者耦合到所述发射器放大器输入或所述接收器放大器输出。

5、在一个或多个实施例中，所述多个第一极化波束成形器通道和所述多个第二极化波束成形器通道中的每个波束成形器通道可另外包括第二开关，所述第二开关被布置成可切换地将所述发射器放大器输出或所述接收器放大器输入耦合到所述第一极化馈电点和所述第二极化馈电点中的所述相应一者。

6、在一个或多个实施例中，第一极化是水平极化，并且第二极化是竖直极化。

7、在一个或多个实施例中，所述第一极化是竖直极化，并且所述第二极化是水平极化。

8、在一个或多个实施例中，所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链中的每一者可包括：位于所述数字预失真模块与所述波束成形器之间的上/下转换器和分路器的串联布置；其中在所述发射模式下，所述上/下转换器被配置成对来自所述数字预失真模块的信号进行上转换，并且所述分路器被配置成对上转换后的信号进行分路并将所述上转换后的信号提供到所述波束成形器；并且在所述接收模式下，所述分路器被配置成组合从所述波束成形器接收到的信号并将组合信号提供到所述上/下转换器；并且所述上/下转换器被配置成对所述组合信号进行下转换。

9、在一个或多个实施例中，所述mimo天线系统可另外包括数字前端，所述数字前端包括所述数字预失真模块，并且另外包括布置在所述数字预失真模块与相应的所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链之间的第一极化模/数转换器和第二极化模/数转换器以及第一极化数/模转换器和第二极化数/模转换器。

10、在一个或多个实施例中，所述数字预失真模块可包括被配置成接收供通过所述天线系统发射的信号的数字输入。

11、在一个或多个实施例中，所述mimo天线系统可另外被配置成：提供所述rf信号供发射到所述第一极化无线电链；并且从所述第二极化无线电链接收所述rf信号的所述副本。

12、在第二方面中，提供一种方法，所述方法操作用于移动蜂窝式网络的多输入多输出mimo天线系统，所述天线系统包括：双极化天线的阵列，每个双极化天线具有第一极化馈电点和第二极化馈电点；第一极化无线电链；第二极化无线电链；耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的波束成形器，每个波束成形器具有多个第一极化波束成形器通道和多个第二极化波束成形器通道，所述第一极化波束成形器通道中的每一者耦合到相应双极化天线的第一极化馈电点，且所述第二极化波束成形器通道中的每一者耦合到所述相应双极化天线的第二极化馈电点；耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的数字预失真模块；并且其中所述方法包括：控制所述波束成形器以发射模式配置至少一个双极化天线的所述第一极化馈电点并且以接收模式配置所述至少一个双极化天线的所述第二极化馈电点；经由所述至少一个双极化天线的所述第一极化馈电点发射rf信号；经由所述至少一个双极化天线的所述第二极化馈电点检测所述rf信号的副本；以及依据所发射信号的所述副本对信号进行数字预失真以供发射。

13、在一个或多个实施例中，所述方法可另外包括：提供所述rf信号供发射到所述第一极化无线电链；以及从所述第二极化无线电链接收所述rf信号的所述副本。

14、在一个或多个实施例中，检测所述rf信号的所述副本可另外包括：将所述多个第一极化波束成形器通道中的波束成形器通道的发射器放大器输出耦合到所述至少一个双极化天线的所述第一极化馈电点，以及将所述多个第二极化波束成形器通道中的波束成形器通道的接收器放大器输入耦合到所述至少一个双极化天线的所述第二极化馈电点。

15、在一个或多个实施例中，所述方法可另外包括：以时分双工tdd操作模式配置所述mimo天线系统，并且在tdd时隙之间的保护带间隔期间检测所述rf信号的所述副本。

16、在一个或多个实施例中，所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链中的每一者可包括上/下转换器和分路器的串联布置；并且所述方法可另外包括在所述发射模式下：用所述上/下转换器对信号进行上转换；对上转换后的信号进行分路；以及将分路后的上转换后的信号提供到每个波束成形器；以及在所述接收模式下：用所述分路器组合从每个波束成形器装置接收到的信号；将组合信号提供到所述上/下转换器；以及用所述上/下转换器对所述组合信号进行下转换。

17、在一个或多个实施例中，第一极化可以是水平极化，并且第二极化可以是竖直极化。

18、在一个或多个实施例中，所述第一极化可以是竖直极化，并且所述第二极化可以是水平极化。

19、在第三方面中，提供一种包括计算机程序的非暂时性计算机可读介质，所述计算机程序包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由计算机执行时使得所述计算机执行操作用于移动蜂窝式网络的多输入多输出(mimo)天线系统的方法，所述天线系统包括：双极化天线的阵列，每个双极化天线具有第一极化馈电点和第二极化馈电点；第一极化无线电链；第二极化无线电链；耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的波束成形器，每个波束成形器具有多个第一极化波束成形器通道和多个第二极化波束成形器通道，所述第一极化波束成形器通道中的每一者耦合到相应双极化天线的第一极化馈电点，且所述第二极化波束成形器通道中的每一者耦合到所述相应双极化天线的第二极化馈电点；耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的数字预失真模块；并且其中所述方法包括：控制所述波束成形器以发射模式配置至少一个双极化天线的所述第一极化馈电点并且以接收模式配置所述至少一个双极化天线的所述第二极化馈电点；经由所述至少一个双极化天线的所述第一极化馈电点发射rf信号；经由所述至少一个双极化天线的所述第二极化馈电点检测所述rf信号的副本；以及依据所发射信号的所述副本对信号进行数字预失真以供发射。

20、在所述非暂时性计算机可读介质的一个或多个实施例中，所述方法另外包括：以时分双工(tdd)操作模式配置所述mimo天线系统，以及在tdd时隙之间的保护带间隔期间检测所述rf信号的所述副本。