低努力大规模MIMO天线阵列及其用途制造技术

提供了低努力大规模MIMO天线阵列及其用途。一种装置包括被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第一天线的数个第一RF链以及被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第二天线的数个第二RF链。第一和第二天线不同。第一和第二RF链被配置为创建来自基带信号的RF信号。第一RF链具有某一功能性，并且第二RF链具有相对于第一RF链的所述某一功能性减小的功能性。该装置可以包括天线阵列。第一和第二天线可以具有相同或不同特性。基站可以包括该装置。用于第二RF链的天线的集合可以被用来在接收器处创建用于空中信号组合的信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及无线通信，并且更具体地涉及用于多输入、多输出（MIMO）通信的大天线阵列。
技术介绍
该部分意在提供下文所公开的专利技术的背景或上下文。本文的描述可以包括可研究的概念，但是未必就是之前已经设想的、实现的或描述的那些。因此，除非在本文以其它方式明确指示，否则该部分所描述的内容不是该申请中的描述的现有技术并且不通过包括在该部分而承认成为现有技术。在该申请或图中使用的缩写词在下文权利要求之前给予限定。作为概述，EU资助的项目METIS以及许多其它研究团体中的活动承诺针对部署大规模MIMO的系统的大潜在增益。METIS项目的主要目标是铺设5G、下一代移动和无线通信系统的基础设施。MIMO使用多个天线来与UE通信。用于5G的大规模MIMO当前处于100或更多个天线元件的假定之下，并且相比用于3GPP中的1个系统的4x2MIMO情形的大约3比特/s/Hz/小区（参见3GPPTR36.819V11.0.0（2011-09），表格7.2.1.2-5）而言，数十个比特/s/Hz/小区（例如，每赫兹每小区的一个或多个比特）的频谱效率在理想条件之下已经被报道。真实世界条件中可获得的增益有待进一步研究，但是明显的是，具有低成本大规模MIMO阵列将具有巨大益处。更详细地，上述大性能增益是强多用户MIMO（MUMIMO）传输的结果，即例如与强射束成形增益组合的一个时间-频率资源块中同时的十个或更多个用户的空间复用。射束成形增益通过提供天线元件的过量供应而实现。在为所服务的用户的十倍多并且大于十个所服务的UE的天线的因子的情形中，天线元件的总数目将在100或更多的量级上。今天的LTE系统具有作为基线的两个天线端口，其可扩展直至8x8MIMO，这很少被部署。因此，目前仅存在每扇区所需要的几个RF前端。这些RF前端当前是复杂且繁重的设备，其向eNB的总成本贡献很大部分。基于每天线元件的一个RF前端的大阵列的直接实现将引起总系统的爆发成本、功耗和大小。参见例如有源天线的当前状态，其中每有源天线元件的RF前端目前为0.2x0.2x0.1m3的量级。对于有源天线，当前存在正运行的将大小减为大约0.1x0.1x0.05m3的项目，其仍远不及未来大规模MIMO天线阵列的理想意图大小。例如，用于256个天线元件阵列的RF前端的空间将为[0.1x0.1m2]x256=2.45m2的量级，从而引起总体积为2.45x0.05m3=0.1225m3。以英尺为单位，这大约为14.1ft3。用于未来大规模MIMO阵列的典型理想景象为例如放置在墙壁处的平坦面板，其具有16x16=256个天线的阵列和每天线元件的单个低成本有源设备或芯片，其包含具有功率放大器（PA）以及滤波器等的完整RF链。问题的一部分在于每RF链的相对大数目的复杂组件，诸如宽带高分辨率模拟数字转换器（ADC和DAC）、高度线性功率放大器再加用于以大头上空间线性化的其控制电路、具有强带外拟制的块状滤波器（例如陶瓷滤波器）等等。将有益的是减小用于实现大规模MIMO阵列的成本，这是考虑到大量天线元件的实际挑战。
技术实现思路
该部分包含可能的实现的示例并且不意为限制性的。在示例性实施例中，一种装置包括：被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第一天线的多个第一射频链；以及被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第二天线的多个第二射频链，其中第一和第二天线不同；其中第一和第二射频链被配置为创建来自基带信号的射频信号，其中第一射频链具有某一功能性，并且其中第二射频链具有相对于第一射频链的所述某一功能性减小的功能性。在另一示例性实施例中，一种装置包括：基站，包括：被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第一天线的多个第一射频链；以及被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第二天线的多个第二射频链，其中第一和第二天线不同；其中第一和第二射频链被配置为创建来自基带信号的射频信号，其中第一射频链具有某一功能性，并且其中第二射频链具有相对于第一射频链的所述某一功能性减小的功能性。附图说明在所附各图中：图1，包括图1A和1B，图示了示例性大规模MIMO天线概念，其中几个天线元件（AE）具有完整RF链并且大多数其它AE被限制为用于哑RF链的非常简单的开-关PA；图2，包括图2A和2B，图示了包括建议组合可能非常细长的、低成本RF链的发射器，所述RF链避免ADC，具有由于例如半速率切换所致的恒定幅度PA和简单RF滤波器以及常规RF前端；图3图示了来自至少两个天线的半速率切换信号与对应窄频谱的空中组合，从而允许低成本紧凑尺寸的RF滤波器；图4图示了其中可以实践示例性实施例的系统；图5是依照本文的示例实施例的用于使用低努力大规模MIMO天线阵列的示例性逻辑流程图的框图，并且其图示了示例性方法的操作，体现在计算机可读存储器上的计算机程序指令的执行的结果，和/或由在硬件中实现的逻辑执行的功能；图6，包括图6A和6B，图示了以下内容：在图6A中，y轴是相对于Tx天线（x轴）的数目的abs（预编码权重的总和）（其中abs（）是绝对值）或者是根据abs（总权重）的PA的开-关切换；图6B是在具有/没有PA的开-关切换的情况下用于所有Tx天线的Tx信号的星座图；注意某些点全在圆上——或在零处——这是由于恒定信号强度，而其它可以采取该圆内的任何值；图7，包括图7A和7B，图示了用于PA开-关切换的所有三个UE的Rx信号强度的CDF（图7A）和相位偏移（图7B）；图8，包括图8A和8B，在图8A中图示了用于UE一到三的完美预编码的预编码功率的CDF和用于简单PA解决方案的每UE的预编码功率，并且在图8B中图示了包括利用常规4x3预编码（例如四个天线和三个UE）所要求的总Tx功率的曲线。具体实施方式如以上所指示的，将有益的是减小用于实现大规模MIMO阵列的成本，这是考虑到大量天线元件的实际挑战。已经提出不同方案以用于实现大规模MIMO阵列，但是甚至第一大规模MIMO证明者典型为繁重的、昂贵的和复杂的。对于测量而言，序列性测量的信号通常必须离线存储和组合以用于另外的分析。已经发现若干方案用于设计大规模MIMO天线阵列，其中目的总是减小所要求的努力和成本同时保持射束成形增益和用于射束操纵的灵活性。例如，参见“MassiveMIMOForNextGenerationWirelessSystems”,ErikG.Larsson,OveEdfors,FredrikTufvesson,ThomasL.Marzetta,IEEECommunicationMagazion,52期，2卷，页码186-195,2014年2月。在第一方案（方案1）中，使用仅N＜＜NAE数目的RE链。要指出的是，RF链在本文中还被称为RF前端。变量N被适配为同时服务的用户的最大数目，而NAE是天线元件的总数目。实际上，这意味着可能仅需要例如数目N=10个RF链而不是NAE=100个RF链。这例如引起混合型数字-模拟天线概念，其中每UE的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第一天线的多个第一射频链；以及被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第二天线的多个第二射频链，其中第一和第二天线不同；其中第一和第二射频链被配置为创建来自基带信号的射频信号，其中第一射频链具有某一功能性，并且其中第二射频链具有相对于第一射频链的所述某一功能性减小的功能性。

【技术特征摘要】
2014.05.12 US 14/2749441.一种装置，包括：
被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第一天线的多个第一射频链；以及
被配置为能够耦合到来自天线阵列的多个第二天线的多个第二射频链，其中第一和第二天线不同；
其中第一和第二射频链被配置为创建来自基带信号的射频信号，其中第一射频链具有某一功能性，并且其中第二射频链具有相对于第一射频链的所述某一功能性减小的功能性。
2.权利要求1的装置，其中第一射频链的所述某一功能性至少部分地基于多个特征，并且其中第二射频链具有减小的功能性，因为用于第二射频链的一个或多个特征相对于用于第一射频链的相同的一个或多个特征被放松。
3.权利要求1的装置，还包括天线阵列。
4.权利要求1的装置，其中第一天线具有与第二天线的特性不同的特性。
5.权利要求1的装置，其中至少一个第二射频链包括具有以下仅两个状态的功率放大器：其中功率放大器以完整功率传输的开状态；以及其中功率放大器沉默的关状态。
6.权利要求5的装置，其中至少一个第一射频链包括能够在功率范围之上放大信号的第二功率放大器。
7.权利要求6的装置，其中至少一个第一射频链运行第一速率，并且其中用于至少一个第二射频链的功率放大器以比第一速率小的速率在开状态和关状态之间切换。
8.权利要求7的装置，其中用于至少一个第二射频链的功率放大器以作为第一速率的一半或小于第一速率的一半的速率在开状态和关状态之间切换。
9.权利要求6的装置，其中至少一个第一射频链以第一速率运行，并且其中耦合到用于至少一个第二射频链的信号的功率放大器的输出的信号在朝向天线路由的输出和接地的电阻器之间切换，其中切换以比第一速率小的速率发生并且功率放大器保持在开状态中。
10.权利要求9的装置，其中在朝向天线路由的输出和接地的电阻器之间的针对至少一个第二射频链的切换以作为第一速率的一半或小于第一速率的一半的速率发生。
11.权利要求5的装置，其中至少一个第二射频链包括被配置为接收基带信息并将经偏离的信号输出到功率放大器的相位偏离器，并且包括对功率放大器的输出滤波并创建能够耦合到多个第二天线之一的经滤波的输出的滤波器。
12.权利要求11的装置，其中至少一个第一射频链包括接受数字基带信号并创建模拟基带信号的数模转换器、用本地振荡器信号乘以模拟基带信号以创建耦合到第二功率放大器的射频信号的乘法器、以及对来自第二功率放大器的经放大的信号滤波并创建能够耦合到多个第一天线之一的经滤波的输出的第二滤波器，其中第二滤波器实现有特征集合，并且至少一个第二射频链中的滤波器实现有相对于第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：W齐瓦斯，B潘茨纳，
申请(专利权)人：诺基亚通信公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI