[发明专利]阵列天线及其波束成形方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及移动通讯技术领域，尤其涉及一种阵列天线及其波束成形方法。

背景技术

LTE-Advanced在版本13中引入了全维度的多入多出(Full dimensional multiple input multiple output,FD-MIMO)技术，进一步来提升系统性能。与传统MIMO相比，FD-MIMO通过引入二维天线阵列结构开发和利用了无线空间的垂直维度信息，可以进行更精确的三维波束赋形。因此大幅改善了波束赋形的精度和多用户的空间复用能力。

3GPP在研究FD-MIMO时，定义了两种不同的收发单元(TXRU)虚拟化方式：部分连接模式和全连接模式。在部分连接模式中，每个TXRU可以和某一列同一个极化方向上的部分天线单元连接，通过模拟移相网络产生一个粗波束。每一个天线单元仅仅受控于一个TXRU。而在全连接模式中，每一个TXRU和某一列同一个极化方向上的全部天线单元相连接。通过移相网络产生指向某一个方向的粗波束。每一个天线单元可以受控与多个TXRU。与部分连接模式相比，全连接模式可以产生更高增益和更高指向性的波束，同时由于每个TXRU连接的天线单元数比较多，增加了波束在垂直维度上的自由度。但相应的代价是实现复杂度较高，功耗较大。而且现在的码本都是全数字域的设计，只能在一个粗波束范围内进行多用户传输。不仅会增加用户间的干扰，也限制了多用户传输中的用户数目。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种阵列天线及其波束成形方法，以允许更多的用户进行数据传输。

一方面，本发明实施例提供了一种阵列天线，所述阵列天线包括：

至少两个天线单元，所述天线单元呈一列或至少两列分布；

至少两个收发单元，所述收发单元被划分为至少两个收发单元组，每个收发单元组内的收发单元与同一列中相同极化方向的天线单元中相同的部分天线单元连接；

并且，所述收发单元根据模拟移相网络生成对应于不同扇区的粗波束，并对同一粗波束内的用户进行预编码，而且，相同收发单元组内的收发单元采用相同的模拟波束成形向量生成所述粗波束。

另一方面，本发明实施例还提供了一种阵列天线的波束成形方法，所述方法包括：

将收发单元划分为至少两个收发单元组，其中，每个收发单元组内的收发单元与同一列中相同极化方向的天线单元中相同的一部分天线单元连接；

根据模拟移相网络生成对应于不同扇区的粗波束，其中，相同收发单元组内的收发单元采用相同的模拟波束成形向量生成所述粗波束；

对同一粗波束内的用户进行预编码。

本发明实施例提供的阵列天线及其波束成形方法，通过划分收发单元组，将所述收发单元组内的收发单元与同一列具有相同极化方向的天线单元中的一部分天线单元连接，并通过模拟域及数字域的两级波束成形，使得多用户传输不再局限于一个粗波束范围，从而允许更多的用户进行数据传输。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明第一实施例提供的阵列天线的结构图；

图2是本发明第二实施例提供的阵列天线的结构图；

图3A是现有技术提供的一种二维阵列天线的模型图；

图3B是现有实数提供的另一种二维阵列天线的模型图；

图4是本发明第三实施例提供的阵列天线的波束成形方法的流程图；

图5是本发明第四实施例提供的阵列天线的波束成形方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

第一实施例

本实施例提供了阵列天线的一种技术方案。在该技术方案中，所述阵列天线中的天线呈一维分布，也即，所述阵列天线中的天线分布在一列中。

参见图1，所述阵列天线包括：至少两个天线单元及至少两个收发单元。所述天线单元与所述收发单元之间通过模拟移相网络连接。

所述天线单元是阵列天线中独立的一个天线单元。所述天线单元与模拟移相网络连接。通过所述模拟移相网络的移相处理，所述移相网络能够控制天线阵列形成的波束的方向、强度等物理参数。