[发明专利]一种基于波束对准的MIMO天线阵列

说明书

本发明提供一种基于波束对准的MIMO天线阵列，包括：发射阵，具有第一数量的阵元端口；接收阵，具有第二数量的阵元端口；所述发射阵的阵元端口之间具有第一间距；所述接收阵的阵元端口之间具有第二间距；所述发射阵与所述接收阵之间具有一间距；其特征在于，所述发射阵中第一数量的阵元与所述接收阵中所述第二数量的阵元相等，且发射阵阵元端口与接收阵阵元端口一一对准；所述发射阵阵元端口与接收阵阵元端口一一对准包括，发射端口的主波束与所述接收端口的主波束相互对准。

技术领域

本发明属于天线领域，特别地，涉及一种基于波束对准的MIMO天线阵。

背景技术

在无线系统中，通过多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术，在发射端和接收端同时采用多个天线，结合空时信号处理技术，能成倍地提高通信系统的频谱效率和信道容量，因此MIMO技术已经受到人们的广泛关注，成为802.11n，802.16，LTE和5G等无线通信和雷达系统中的核心技术。

在实际的无线通信系统中，由于基站和移动用户端的空间尺寸都很有限，从而使MIMO技术的应用受到了很大限制，特别是在强直射信道中，由于在这种信道中以直射信号为主，多径角度扩展较小，为了在不同的收发阵元对之间获得相互独立的信道响应，一般需要较大的收发阵元间距。因此，在强直射信道中，如何获得满秩的紧凑型MIMO天线阵的结构，一直是MIMO天线阵列设计理论和实现中所急需解决的难题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一方面提供一种基于波束对准的MIMO天线阵列，在直射信道或稀疏多径信道中，所述MIMO天线阵列的发射阵列阵元端口与接收阵列阵元端口为具有方向性的辐射阵元，且发射阵列阵元端口与接收阵列阵元端口的波束相互对准。

优选地，通过紧凑的天线阵元端口间距获得一个满秩的MIMO信道矩阵。紧凑的天线阵元间距是指，基于波束对准的MIMO天线阵列可以比全向天线具有更小的阵元间距，即其更加“紧凑”。

优选地，当所述发射阵列阵元端口间距为零时，增加所述接收阵列阵元端口间距，以获得满自由度的MIMO系统；或者，当所述接收阵列阵元端口间距为零时，增加所述发射阵列阵元端口间距，以获得满自由度的MIMO系统。

本发明的第二方面，提供一种通讯系统，包括，第一通讯设备，以及与所述第一通讯系统设备通讯的第二通讯设备；所述第一通讯设备搭载MIMO天线阵列的发射阵列阵；所述第二通讯设备搭载MIMO天线阵列的接收阵列阵；在直射信道或稀疏多径信道中，所述MIMO天线阵列的发射阵列阵元端口与接收阵列阵元端口为具有方向性的辐射阵元，且发射阵列阵元端口与接收阵列阵元端口的波束相互对准。

优选地，所述第一通讯设备搭载MIMO天线阵列的发射阵列阵阵元间距为零；所述第二通讯设备搭载MIMO天线阵列的接收阵列阵阵元间距满足第一间距以使得所述系统为满自由度的MIMO系统；或者，所述第二通讯设备搭载MIMO天线阵列的接收阵列阵阵元间距为零；所述第一通讯设备搭载MIMO天线阵列的发射阵列阵阵元间距满足第二间距以使得所述系统为满自由度的MIMO系统。

本发明的第三方面，提供一种基站，所述基站搭载基于波束对准的MIMO天线阵列的发射阵列，或者，基站搭载基于波束对准的MIMO天线阵列的接收阵列。

本发明的第四方面，提供一种移动终端，所述移动终端搭载基于波束对准的MIMO天线阵列的发射阵列，所述基站搭载基于波束对准的MIMO天线阵列的发射阵列。

本发明的第五方面，综合本发明的第三方面和第四方面，可以在所述基站上设置基于波束对准的MIMO天线阵列的发射/接收阵列；而在所述移动终端上设置基于波束对准的MIMO天线阵列的接收/发射阵列。如此，可以保证例如移动终端处具有阵元间距为零的，发射/接收阵列。