分布式天線及其配置方法

2023-10-10 10:36:39

分布式天線及其配置方法
【專利摘要】本發明是關於分布式天線及其配置方法。根據本發明的一實施例，一分布式天線包含：N個天線組，N≥2；和M個天線埠，M≥1。其中N個天線組是相互地理分離的，且N個天線組中的每一組包含若干根地理上相對集中定位的天線；M個天線埠中的每一個包含來自該N個天線組中的每一組的至少一根天線。本發明相較於現有技術可很好的解決功率不平衡的問題，具有提高系統吞吐量，易擴展等優點。
【專利說明】分布式天線及其配置方法【技術領域】
[0001]本發明是關於分布式天線系統(DAS, Distributed Antenna Systems),特別是關於分布式天線系統中的分布式天線與其配置方法。
【背景技術】
[0002]在下行鏈路多進多出(MMO，Multiple Input Multiple Output)中，為室內室外使用部署分布式天線是分布式天線系統的經典案例。與傳統的集中式電線系統相異，在分布式天線系統中，來自不同地理位置的各分布式天線埠到達用戶設備(UE，UserEquipment)的路徑損失(path loss)不同,往往會產生功率不平衡的問題。
[0003]圖1 是一種集中定位天線埠 部署(CAPD, Co-located Antenna PortsDeployment)方案的結構示意圖,其中該分布式天線包含N個地理分開的天線埠，天線端
口 O、天線埠 1、......天線埠 N-1,每個天線埠進一步包含集中定位的L(L≥2)根天線。
[0004]圖2 是一種交織天線埠部署(IAPD, Interleaved Antenna Ports Deployment)方案的結構示意圖，其中該分布式天線包含兩個天線埠，不同天線埠交織排列的一起。
[0005]然而這兩種部署方案並沒有解決功率不平衡的問題，不同天線埠間仍存在嚴重的功率不平衡。這意味著，在室內場景應用秩自適應時，將產生高秩虧信道而導致大幅度的性能衰退。此外，CAro和IAPD這兩種分布式天線部署方案的系統擴展性能也很低。在CAPD中，天線組數受制於天線埠數，因而限制了覆蓋區域的擴展。而IAro則根本沒有考慮多於兩個天線埠的場景，無法應用於具有多於兩個的天線埠的無線系統。
[0006]因而如何部署分布式天線，降低甚至避免天線埠間的功率不平衡，適於分布式天線系統的擴展，仍是業內亟需解決的問題。

【發明內容】

[0007]本發明的目的之一在於提供分布式天線及其方法，其天線埠之間不存在功率平衡的問題，而且可輕易的擴展分布式天線系統的覆蓋區域。
[0008]本發明的一實施例提供一分布式天線，包含:N個天線組，NS 2 ;和M個天線埠，MS I。其中N個天線組是相互地理分離的，且N個天線組中的每一組包含若干根地理上相對集中定位的天線；M個天線埠中的每一個包含來自該N個天線組中的每一組的至少一根天線。
[0009]在一實施例中，天線組之間的相互距離大於10個電磁波波長，所述天線組中每一者中的天線距離大於等於0.5個電磁波長且小於等於10個電磁波波長。屬於同一天線埠的天線連接於同一基站以發送相同的信號。
[0010]本發明的另一實施例還提供一配置分布式天線的方法，該方法包含:確定N個天線組，N > 2 ;其中N個天線組是相互地理分離的，且N個天線組中的每一者包含若干根地理上相對集中定位的天線；確定M個天線埠 ；及為M個天線埠中的每一個分配天線，所分配的天線是分別來自N個天線組中的每一組的至少一根天線。
[0011 ] 在一實施例中，天線埠的數量M是由網絡側確定的。
[0012]本發明的分布式天線及其配置方法使用分組天線埠部署(GAPD，GroupedAntenna Ports Deployment),相較於現有技術可很好的解決功率不平衡的問題。具有提高系統吞吐量，易擴展等優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是一種集中定位天線埠部署方案的示意圖；
[0014]圖2是一種交織天線埠部署方案的結構示意圖；
[0015]圖3是根據本發明一實施例的以分組天線埠部署的分布式天線的結構示意圖；
[0016]圖4是根據本發明一實施例的分布式天線的配置方法；
[0017]圖5是根據本發明一實施例的分布式天線的配置示意圖；
[0018]圖6所示是應用圖5中分布式天線的無線通信系統50的結構示意圖；
[0019]圖7是圖5中相同場景的分布式天線採用IAPD配置時的示意圖；
[0020]圖8是兩種配置下用戶設備在不同位置時的接收信號強度變化的仿真結果；
[0021]圖9是IAPD配置時不同位置的吞吐量的仿真結果；
[0022]圖10是GAPD配置時不同位置的吞吐量的仿真結果。
【具體實施方式】
[0023]為更好的理解本發明的精神，以下結合本發明的部分優選實施例對其作進一步說明。
[0024]長期演進(LTE,Long Term Evolution)項目是近年來第三代合作夥伴計劃(3GPP,3rd Generation Partnership Project)啟動的最大的新技術研發項目，這種以正交頻分復用/頻分多址技術(0FDM/FDMA)為核心的技術被看作「準4G」技術。LTE將是今後全球最主要的廣域寬帶移動通信系統，未來所有的2G/3G/3.5G技術都將殊途同歸，統一演進到LTE/LTE-A(LTE-Advanced)階段。目前業內已有多個LTE的標準版本，但都沒有解決分布式天線系統中功率不平衡的問題，阻礙了該技術的進一步發展和實施。
[0025]而本發明提供的分組天線埠部署(GAPD, Grouped Antenna Ports Deployment)的分布式天線及配置方法， 則可解決分布式天線系統中功率不平衡的問題。
[0026]需要指出的是，由於技術的發展和標準的更新，具有相同功能的部件往往具有多個不同的稱呼，如在分布式天線系統中，本領域技術人員對傳輸點(transport point)、分布式天線(distributed antenna)、遠程無線電頭(RRH, Remote Radio Head)等往往交替使用。本發明專利申請書中所使用的技術名詞是為解釋和演示本發明的技術方案，分布式天線亦包含傳輸點、遠程無線電頭等，應以其在本【技術領域】內所共識的功能為準，而不能僅以名稱的異同任意解讀。
[0027]圖3是根據本發明一實施例的以分組天線埠部署的分布式天線的結構示意圖，該分布式天線包含N (N≥2)組天線組，組O、組1、……組N-1，和M(M≥1)個天線埠，埠 O、埠 1、……埠 M-1。具體的，在需要的覆蓋區域內，配置有N個天線組，每個天線組內有若干根天線。M個天線埠中的每一個都包含來自該N個天線組中的每一組的至少一根天線。N個天線組相互之間是地理分離的，例如天線組之間的相互距離大於10個電磁波波長；而同一天線組內的天線則是地理上相對集中定位的，例如每組中天線間的距離大於等於0.5個電磁波長且小於等於10個電磁波波長。簡言之，天線組之間的距離遠大於每組內天線埠之間的距離。例如在一實施例中，每一個天線組內的天線之間的距離為0.6m(4個電磁波波長)，而天線組之間的距離為30m(200個電磁波波長)。本領域技術人員應當了解具體的距離可依不同的應用環境和要求進行調整。在本實施例中，每個天線埠配置為只需要來自各天線組的一 根天線。在其它實施例中，每個天線埠也可包含來自各天線組的兩根或更多根天線。每個天線埠的天線數可不同，例如埠 I具有N根天線，其中各天線組中有一根是分配給該天線埠 ；而埠 2可具有2N根天線，其中各天線組中有兩根是分配給該天線埠。不同天線組內的屬於同一天線埠的天線由基站連接，向用戶設備發送相同的信號。如此，各天線埠組的天線基本是均勻配置的，有效解決了功率不平衡的問題。
[0028]圖4是根 據本發明一實施例的分布式天線的配置方法，其可配置得到圖3所示的分布式天線。
[0029]如圖4所示，在步驟40中，確定N，N≥2個天線組。該N個天線組是相互地理分離的，且每一個天線組包含若干根地理上相對集中定位的天線。根據本發明的一實施例，所謂地理分離是指天線組之間的相互距離大於10個電磁波波長(電磁波波長由載波頻率確定，下同)，所謂地理上相對集中定位是指天線組中每一者中的天線距離大於等於0.5個電磁波長且小於等於10個電磁波波長。
[0030]在步驟42中，確定M個天線埠。確定天線埠的數量M可由網絡側，如基站或控制器，根據實際環境和應用確定。
[0031 ] 接著在步驟44中，為M個天線埠中的每一個分配天線，所分配的天線是分別來自N個天線組中的每一組的至少一根天線。譬如，每個天線埠配置為包含來自各天線組的一根或兩根天線。且如上所述，每個天線埠的天線數可不同。由於具有相同的天線埠，該來自不同天線組的N根天線連接至同一基站，從而可發送相同的信號至用戶設備。
[0032]相較於其它的分布式天線及其配置方法，本發明解決了分布式天線系統中的功率不平衡問題，相應的可大幅度提高吞吐量。此外，本發明還具有很高的擴展靈活性，可根據需要輕鬆提高可覆蓋的服務區域。在LTE/LTE-A的場景4中，本發明的優點尤為明顯。
[0033]圖5是根據本發明一實施例的分布式天線的配置示意圖，其應用於室內場景中。如圖5所示，兩地理分割的天線組、兩個天線埠沿室內長廊布置。每個天線組具有兩根地理上相對集中定位的天線，其中一根分配給天線埠 0，而另一根分配給天線埠 I。換言之，每個天線埠具有來自地理分隔的兩根天線。
[0034]圖6所示是應用圖5中分布式天線的無線通信系統50的結構示意圖。屬於同一天線埠，如天線埠 O或天線埠 I的來自不同天線組的兩根天線連接至同一基站52,從而可發送相同的信號至用戶設備54。
[0035]圖7是圖5中相同場景的分布式天線採用IAPD配置時的示意圖。以下通過對圖5和圖7中的不同分布式天線配置在系統層性能上仿真，進一步凸顯本發明的優點。仿真的參數與建模設定如表1所示，圖8是兩種配置下用戶設備沿行進方向在不同位置時的接收信號強度變化的仿真結果，圖9是IAPD配置時不同位置的吞吐量的仿真結果，而圖10則是GAPD配置時不同位置的吞吐量的仿真結果。由上述仿真結果可清楚的看到本發明相較於IAPD很好的解決了功率不平衡的問題，並大幅度的提高了系統的吞吐量。
[0036]表1仿真參數與建模設定
[0037]
【權利要求】
1.一種分布式天線，包含: N個天線組，N > 2 ;所述N個天線組是相互地理分離的，且所述N個天線組中的每一組包含若干根地理上相對集中定位的天線；和 M個天線埠，M≥I ;所述M個天線埠中的每一個包含來自該N個天線組中的每一組的至少一根天線。
2.如權利要求1所述的分布式天線，其中所述天線組之間的相互距離大於10個電磁波波長，所述天線組中每一者中的天線距離大於等於0.5個電磁波長且小於等於10個電磁波波長。
3.如權利要求1所述的分布式天線，其中屬於同一天線埠的天線連接於同一基站以發送相同的信號。
4.一種方法，配置分布式天線；該方法包含: 確定N個天線組，NS 2 ;其中所述N個天線組是相互地理分離的，且所述N個天線組中的每一者包含若干根地理上相對集中定位的天線； 確定M個天線埠 ；及 為所述M個天線埠中的每一個分配天線，所分配的天線是分別來自所述N個天線組中的每一組的至少一根天線。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述天線埠的數量M是由網絡側確定的。
6.如權利要求4所述的方法，其中所述天線組之間的相互距離大於10個電磁波波長，所述天線組中每一者中的天線距離大於等於0.5個電磁波長且小於等於10個電磁波波長。
7.如權利要求4所述的方法，其進一步包含將屬於同一天線埠的天線連接於同一基站以發送相同的信號。
【文檔編號】H04B7/04GK103684551SQ201210319739
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】佘鋒, 楊紅衛, 李棟 申請人:上海貝爾股份有限公司