[发明专利]具有高自由度的MIMO耦合器阵列

说明书

本发明提出耦合器阵列的实施例，用于MIMO基站的天线阵列和MIMO RF信道模拟器之间的RF信号。该实施例使得能够测试大规模MIMO无线通信系统而无需将大量RF电缆连接至MIMO基站的天线端口。

本申请要求2016年7月15日提交的美国临时申请No.62/362,595的优先权。

技术领域

本发明涉及用于测试大规模多用户多输入多输出(MU-MIMO)无线通信系统的无线电频率(RF)耦合器阵列。

背景技术

为满足移动数据的持续快速增长的需求，无线工业需要能够获得有限的频谱资源的空间重复利用的高秩的方案。用于增加无线频谱的空间重复利用的一种方法是MIMO，尤其是大规模多用户MIMO(MU-MIMO)，通常被称作大型MIMO。在无线通信系统中，具有多个天线的无线节点、基站(BS)或用户设备(UE)，可以在下行链路(DL)或上行链路(UL)中使用波束成形以增加信号噪声比(SNR)或信号与干扰及噪声比(SINR)，从而增加与其他无线节点的连路的数据速率。具有MU-MIMO的BS可以在频率和时间块(例如，资源块(RB))中同时向多个UE进行波束成形，即，使用空间复用以提供容量增长，而不必增加带宽。在大规模MIMO或大型MIMO系统中，BS可以配备有几十到数百甚至上千的发送(Tx)链以及接收(Rx)链，并且使用相同的RB同时向几十个UE进行波束成形。假设BS Tx和Rx链的数量为M，以及RB上的同时服务的UE的数量为K。需要能够实时模拟MxK个RF信道的硬件RF信道模拟器。在TDD系统中，需要这样的模拟器维持BS和UE之间的信道的互易性，从而BS能够使用UL信令估计DLOTA信道。这允许大型MIMO系统中的信道估计用K缩放而非M，因此，显著地降低大型MIMO系统中的信道估计的开销。进而，大型MIMO系统中的天线可以集成有RF电路，并且没有天线端口用于使用电缆将BS RF路径连接到信道模拟器。即使BS具有天线端口连接器，使用电缆将几十或者更多的RF端口连接也是很困难的。在我们之前在2016年2月18日提交的临时专利申请62/296，614“大型MIMO信道模拟器”中，我们提出了这样的实施例，即将BS的天线阵列、RF信道模拟器的天线阵列以及放置在其间以用于建立多路径的反射器和/或漫射器放置到RF室中，该RF室将设备和信道与外界环境隔离。目标是在BS上的M个Tx/Rx路径/天线和信道模拟器的N个Tx/Rx路径/天线之间建立秩为M的空中传输(OTA)信道矩阵G，该信道矩阵的秩为M，并且几乎时不变或具有足够长的相干时间。在我们2016年4月26日提交的相关的临时专利申请62/327，753“用于具有空中传输连接的大型MIMO信道模拟器的空中传输信道状态信息获取”中，我们提出了用于估计OTA信道矩阵G的实施例。

本发明提供一个新设备，提供用于将MIMO BS与MIMO RF信道模拟器连接的不同方式，而无需用于测试的RF端口连接器，并且不会降低用于连接大型MIMO BS和UE的总信道的信道矩阵的秩。

附图说明

图1a表示在BS的天线阵列，图1b表示梯形棱镜腔的内部视图，图1c表示该腔的外部视图。

图2a表示在BS的天线阵列，图2b表示在MCE的耦合器阵列，图2c表示BS天线阵列和MCE天线阵列之间通过OTA的耦合。

具体实施方式

现在可以参考附图，其中相同的数字始终表示相同的部分。现在说明本发明的示例的实施例。示例的实施例被提供用来说明本发明的方面，并且不应被解释为对于本发明范围的限制。当参考框图或流程图描述示例性实施例时，每个框可以表示用于执行方法步骤的方法步骤或装置元件。根据实现方式，相应的装置元件可以配置为硬件、软件、固件或其组合。此后，导频信号可以表示由一个天线发送的信号，用于估计发送天线与一个或多个接收天线之间的信道。它也可以称为参考信号、信道估计信号或测试信号。