[发明专利]人工相互耦合的天线阵列

说明书

一种用于在无线通信环境中相互耦合多个用于传输的天线的机制，其中针对接收或发送的无线信号，创建包括人工相互天线耦合系数的预编码矩阵，以及使用所创建的预编码矩阵来处理接收或发送的无线信号。

技术领域

所描述的发明涉及无线通信，并且更具体地涉及相互耦合多个天线以用于传输。

背景技术

天线到天线的相互耦合通常是不合需要的。在全向第一天线位于与预期接收天线不同的第二天线附近的情况下，在发送时第二天线倾向于吸收并再辐射由第一天线辐射的能量。类似地，当第二天线发送时其一部分能量被第一天线吸收，因此耦合是相互的。因为一个天线可以作为另一个天线传输的高欧姆电阻，所以有时这被称为互阻抗。当任一天线正在接收时，通过相同的原理，其可能采集的能量受附近其它天线影响。相互的天线耦合影响天线发送和接收性能，并且天线阵列的物理布局通常设计为λ半间距，这可以避免或最小化该相互耦合。

当前的蜂窝和WiFi系统利用MIMO天线传输技术，并且诸如3GPP5G(LTE-A)的未来蜂窝系统考虑来自网络/eNB侧的大规模MIMO传输。在该方面，大规模指的是阵列中天线单元的总数。用于5GHz LTE-A系统的这些大规模MIMO天线阵列可容易在物理尺寸上变得非常大，这主要是由于相对较大的波长λ，波长λ在4到40cm范围内。

在UE侧处，约10cm范围内的波长λ仅允许手持装置设计者放置非常有限数量的UE天线。但是，在UE侧处的波束成形增益将是非常有价值的；两个此类示例为强大的干扰抑制合并(IRC)滤波器和用于相关信道分量的相关多路径分量(MPC)的下选。

在网络/eNB侧处，具有半λ间隔天线单元的大小为16×32个单元的大规模MIMO阵列通常会呈现约0.8m*1.6m的物理大小。对于通常拥有城市地区宏小区站点的移动运营商来说，实施此类大的物理大小可能具有挑战性：较大的天线阵列尺寸通常会增加成本并相应地增加假定的性能；风载荷成为可能进一步增加实施成本的日益重要的因素；而有关来自小区塔的美观性和辐射的抱怨可能随着所增加的大型天线阵列而增加。

这些教导的实施例通过提供物理上较小的天线阵列以及增加MIMO和波束形成场景中的天线性能来解决上述问题中的一些问题。

附图说明

图1是具有32个天线单元的虚拟波束成形器的波束模式图(虚拟波束模式(以dB为单位)相对于入射角(以度为单位))，其中更接近间隔的绘图线示出根据这些教导的人工相互耦合，而间隔更大的绘图线没有此类人工相互耦合。

图2是示出用于人工相互耦合矩阵W_MC的相互耦合单元的典型分配的幅度的三维图。

图3示出了在eNB处具有非常窄的半功率波束宽度的人工相互耦合生成波束的示例，用于生成每个小区的波束网格。

图4A是示出在网络侧用于不同大规模MIMO波束成形器的CTF上的传统卡尔曼滤波以及用于测量和射线追踪无线信道的1、16或32个虚拟天线上的虚拟波束成形的仿真结果的图。

图4B是具有和不具有人工相互耦合的信道冲激响应的每抽头的简单线性预测器的比较。

图5是总结这些教导的某些方面的过程流程图。

图6是其中可以设置这些教导的实施例以利用其优点的一些示例性通信实体的高级示意性框图。

具体实施方式

上面的背景部分中的相互天线耦合的示例示出了全向天线之间的物理相互天线耦合。通常在蜂窝基站中使用的天线阵列具有(接近)λ半间距，因为其允许生成一个单个可控波束并且另外避免了相邻天线单元之间的物理相互耦合。基于任何类型的波束成形的方向性根据增加的吞吐量和降低的错误率而在无线通信中提供巨大的优势，使得能够通过在较小的地理区域上更高的无线频率重用而更有效地使用无线频谱。本文这些教导的实施例涉及与物理相互耦合相对的人工相互天线耦合，这将在下面进一步详细描述，使天线传输能够具有更大的方向性。