用于无线通信系统的双极化切换波束天线技术方案

本文公开了一种天线设备（10，40，60），包括：第一天线组件（11，41，62），被配置为接收根据第一极化被极化的第一射频信号；第二天线组件（12，42，65），被配置为接收根据第二极化被极化的第二射频信号，第二极化与第一极化正交；和射频信号处理组件，与第一（11，41，62）和第二（12，42，65）天线组件耦接，并被配置为分离地处理接收的第二射频信号和接收的第一射频信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线通信系统的双极化切换波束天线
本专利技术总地涉及无线通信系统，并且更具体地涉及无线通信设备中用于发送/接 收射频(RF)信号的天线。无线通信设备的示例可以是通用串行总线(USB)插接式收发器、 用于无线局域网(LAN)(例如基于IEEE802.lla/b/g/n标准)和/或蜂窝网络(例如基于高 速下行链路分组接入(HSDPA)标准或基于长期演进(LTE)标准)的便携式迷你集线器、游戏 机、控制设备、个人计算机、膝上型计算机等等。
技术介绍
如所知道的，当前在诸如USB插接式收发器之类的无线电通信设备中使用的天线 其特征在于几乎全向的辐射图(即具有低增益)，这严重限制数据速率方面可实现的性能。一般，低天线增益限制在诸如农村地区之类的那些场景中的覆盖范围，在这些场 景中，热噪声的效应相比小区间干扰占优势。因此较大的天线增益对于减小数字鸿沟是有益的，因为其潜在地使得能够在固定 数字订户线路(DSL或xDSL)不能到达的区域中供应高数据速率连接。并且，使用高增益定向天线的优势涉及到通过对天线的辐射图进行电子赋形来执 行空间域中的抗干扰的可能性。这方面在以高语音/数据流量为特征的城市区域中非常重 要，在城市区域中对可实现的数据速率的主要限制因素是小区间干扰。可以通过向无线电通信设备提供多个天线来提高无线电通信设备的性能，其中， 可以根据这多个天线的特征，诸如方向性、极化、相对间隔等，来以不同方式利用它们。具体地，提高无线电通信设备的性能的最简单的方式是使用多个较宽地间隔开的 全向天线，以便从衰落实现某一水平的空间分集。可以通过使用与接收天线的数目相等数 目的RF接收器来在基带级重新组合来自不同全向天线的信号。该方案的缺点在于每个天线需要一个RF接收器，因此实际上能够使用的全向天 线的数目非常有限。另外，当前无线电通信设备的小尺寸，尤其在诸如USB插接式收发器或迷你集线 器之类的便携式无线电通信设备的情况下，进一步限制了能够集成到一起的天线的数目和 其间的相对距离。具体地，由天线之间的小距离引起的不期望的效应增大衰落相关(fading correlation)，这限制了能够实现的分集水平并且在多输入多输出(MMO)传输中，使得不 可以进行多个数据流的并行的空间复用。 申请人:的国际专利申请W02008064696提供了对具有多个RF接收器的问题的解决方案。具体地，W02008064696公开了一种无线通信系统，其装备了切换波束天线，切换波 束天线包括一定数目的定向天线元件，并且其中，从对应天线元件接收的RF信号的子集被 选择并被组合成单个RF信号，该单个RF信号在单个处理链中被处理并被解调。具体地，W02008064696所公开的无线通信系统包括:RF调相网络(RF phasing network),用于在组合选定的RF信号之前使它们共相(co-phasing),和处理器,用于控制RF信号组合和调相以便获得单个RF信号，其中该单个RF信号具有满足预定条件的无线电性能指标(RPI)。通过使用从预定集合或码本取得的一组组合权重来在射频执行接收的RF 信号的组合。根据W02008064696，RF接收器的最小数目刚好等于所发送的数据流的数目， 而与接收天线的数目无关。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供能够解决以上列出的问题中的至少一个的天线设备。具体地， 申请人:已经解决了接收天线之间的衰落相关问题。 申请人:面临的另一问题在于特别是对于便携式无线电通信设备中的应用而减小天线尺寸。本专利技术实现了该目的，因为其涉及如所附权利要求书中所定义的天线设备和通信设备。具体地，本专利技术通过一种天线设备实现了上述目的，该天线设备包括:?第一天线组件，被配置为接收根据第一极化被极化的第一射频信号；?第二天线组件，被配置为接收根据第二极化被极化的第二射频信号，第二极化与第一极化正交；和?射频信号处理组件，与第一和第二天线组件耦接，并被配置为分离地处理接收的第二射频信号和接收的第一射频信号。根据本专利技术的所述天线设备允许通过被优化用于接收正交极化的两个天线组件和通过被配置为分离地处理由两个天线组件接收的射频信号来解决衰落相关的问题。该特征使得所提出的天线设备也适合于其中多个数据流通过空间复用被并行传输的MMO应用。优选地，天线组件中的至少一个包括多个印刷天线元件，和/或基于超材料的天线元件,和/或多个或者全向或者定向的天线元件。更优选地，第一天线组件包括多个印刷的定向天线元件而第二天线组件包括多个印刷的全向的基于超材料的天线元件。具体地，基于不同技术的两个天线组件允许解决当前无线电通信设备中空间有限的问题。越加优选地，第一天线组件包括被配置为接收第一射频信号的多个第一天线元件，第二天线组件包括可操作用于接收第二射频信号的多个第二天线元件，并且射频信号处理组件被配置为提供或者基于至少一个接收的第一射频信号和至少一个接收的第二射频信号的单个输出射频信号，或者，基于至少一个接收的第一射频信号的第一输出射频信号和基于至少一个接收的第二射频信号的第二输出射频信号。便利地，为了便于射频信号处理组件提供单个输出射频信号，所述射频信号处理组件可以被配置为:?或者对由所有第一天线元件接收的第一射频信号和由所有第二天线元件接收的第二射频信号进行加权和组合来提供单个输出射频信号；?或者选择由第一天线元件接收的第一射频信号中的一个或多个和/或由第二天线元件接收的第二射频信号中的一个或多个，并且-将选定的第一和第二射频信号进行加权和组合来提供单个输出射频信号，或-将选定第一射频信号和由所有第二天线元件接收的第二射频信号进行加权和组合来提供单个输出射频信号，或-将由所有第一天线元件接收的第一射频信号和选定第二射频信号进行加权和组合来提供单个输出射频信号。便利地，为便于射频信号处理组件提供第一输出射频信号，所述射频信号处理组件可以被配置为:?选择由第一天线元件之一接收的第一射频信号并提供所述选定的第一射频信号作为第一输出射频信号；或?选择由第一天线元件接收的第一射频信号的子集，并将选定的第一射频信号进行加权和组合来提供第一输出射频信号；或?将由所有第一天线元件接收的第一射频信号进行加权和组合来提供第一输出射频信号。便利地，为了便于射频信号处理组件提供第二输出射频信号，所述射频信号处理组件可以被配置为:?选择由第二天线元件之一接收的第二射频信号和提供所述选定的第二射频信号作为第二输出射频信号；或?选择由第二天线元件接收的第二射频信号的子集，并将选定的第二射频信号进行加权和组合来提供第二输出射频信号；或?将由所有第二天线元件接收的第二射频信号进行加权和组合来提供第二输出射频信号。具体地，所有先前描述的用于选择由两个多元件天线组件接收的射频信号和/或对其进行加权和组合的策略提供如下优势:射频收发器的数目不被限制为等于天线元件的数目，因此，可以在使接收器复杂度保持在可接受水平的同时使用较大数目的天线元件。【附图说明】·为了更好地理解本专利技术，现在将参考附图来描述仅通过示例方式而不应理解为限制性的优选实施例，在附图中:?图1示意性地示出根据本专利技术第一实施例的天线设备；?图2和3示出图1的天线设备的加权单元的两个示例性实施例；?图4示意性地示出根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线设备（10，40，60），包括：·第一天线组件（11，41，62），被配置为接收根据第一极化被极化的第一射频信号；·第二天线组件（12，42，65），被配置为接收根据第二极化被极化的第二射频信号，第二极化与第一极化正交；和·射频信号处理组件，与第一天线组件（11，41，62）和第二天线组件（12，42，65）耦接，并被配置为分离地处理接收的第二射频信号和接收的第一射频信号，其中，第一天线组件（62）包括多个印刷的定向天线元件（63），并且其中，第二天线组件（65）包括多个印刷的全向的基于超材料的天线元件（66）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.01 IT TO2011A0003011.一种天线设备(10，40，60)，包括:?第一天线组件(11，41，62)，被配置为接收根据第一极化被极化的第一射频信号；?第二天线组件(12，42，65)，被配置为接收根据第二极化被极化的第二射频信号，第二极化与第一极化正交；和?射频信号处理组件，与第一天线组件(11，41，62)和第二天线组件(12，42，65)耦接， 并被配置为分离地处理接收的第二射频信号和接收的第一射频信号，其中，第一天线组件(62)包括多个印刷的定向天线元件(63)，并且其中，第二天线组件(65)包括多个印刷的全向的基于超材料的天线元件(66)。2.根据权利要求1所述的天线设备，其中，第一天线组件(11，41，62)包括被配置为接收第一射频信号的多个第一天线元件，其中，第二天线组件(12，42，65)包括可操作用于接收第二射频信号的多个第二天线元件，并且其中，所述射频信号处理组件被配置为或者提供基于至少一个接收的第一射频信号和至少一个接收的第二射频信号的单个输出射频信号(R)，或者提供基于至少一个接收的第一射频信号的第一输出射频信号(Y)和基于至少一个接收的第二射频信号的第二输出射频信号(Z)。3.根据权利要求2所述的天线设备，其中，所述射频信号处理组件包括:?第一切换网络(13)，与第一天线组件(11)耦接，并且可操作用于选择由第一天线元件接收的第一射频信号的子集；?第二切换网络(14)，与第二天线组件(12)耦接，并且可操作用于选择由第二天线元件接收的第二射频信号的子集；以及?单个组合网络(15)，与第一切换网络(13)和第二切换网络(14)耦接来接收分别由所述第一切换网络(13)和所述第二切换网络(14)选择的第一和第二射频信号作为输入信号，并且可操作用于对所述输入信号进行加权并将经加权的输入信号组合成单个输出射频信号(R)。4.根据权利要求3所述的天线设备，还包括控制单元(18)，其与第一切换网络(13)和第二切换网络(14)以及所述单个组合网络(15)耦接，以基于以一个或多个先前提供的单个输出射频信号(R)为基础的一个或多个无线电性能指标，控制由所述第一切换网络(13) 和第二切换网络(14)执行的选择以及由所述单个组合网络(15)执行的加权。5.根据权利要求2所述的天线设备，其中，所述射频信号处理组件包括:?第一切换网络(43)，与第一天线组件(41)耦接，并且可操作用于选择由第一天线元件接收的第一射频信号的子集；?第一组合网络(45)，与第一切换网络(43)耦接来接收由所述第一切换网络(43)选择的第一射频信号作为第一输入信号，并且可操作用于对第一输入信号进行加权并将经加权的第一输入信号组合成第一输出射频信号(Y)；?第二切换网络(44)，与第二天线组件(42)耦接，并且可操作用于选择由第二天线元件接收的第二射频信号的子集；以及?第二组合网络(46)，与第二切换网络(44)耦接来接收由所述第二切换网络(44)选择的第二射频信号作为第二输入信号，并且可操作用于对第二输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·伯廷，M·布拉吉利亚，I·S·科洛塔，B·麦利斯，B·皮奥瓦诺，R·瓦拉尤里，F·比洛蒂，L·维格尼，
申请(专利权)人：意大利电信股份公司，
类型：
国别省市：