[发明专利]MIMO天线系统和方法

说明书

描述用于移动蜂窝式网络的多输入多输出(MIMO)天线系统和方法。MIMO天线系统包括双极化贴片天线的阵列，每个双极化贴片天线具有第一极化馈电点和第二极化馈电点、第一极化无线电链和第二极化无线电链。MIMO天线系统包括耦合到第一极化无线电链和第二极化无线电链的波束成形器。波束成形器针对相应馈电点包括波束成形器通道，并且另外包括发射放大器和耦合到发射放大器输出的检测器(耦合器)。在一种操作模式下，经由双极化贴片天线的第一极化馈电点发射信号，并且可使用发射放大器的输出处的耦合器感测所发射信号的副本，并经由第二极化无线电链将副本路由到数字预失真模块。数字预失真模块被配置成依据RF信号的副本对信号进行数字预失真以供发射。

技术领域

本公开涉及多输入多输出(MIMO)天线系统和操作MIMO天线系统的方法。

背景技术

例如支持4G或5G移动通信标准的网络等移动通信蜂窝式网络可以使用基站收发台(BTS)或包括天线系统的基站来改进网络容量和覆盖范围，所述天线系统使用波束成形技术支持MIMO通信。

这些天线系统包括天线阵列，所述天线阵列通常实施为布置成规则矩形网格的贴片天线。贴片天线的间距或间隔由发射或接收中使用的通信频率的波长决定。贴片天线可以为双极化天线，所述双极化天线具有正交极化，以改进天线分集并且允许天线元件数在给定区域内加倍。

在操作中，波束成形和/或波束转向既能在发射模式中用于使所发射RF信号的方向集中朝向另一BTS或用户设备接收器(UE)，例如手机；又能在接收模式中用于提高从用户设备发射器发射的信号的灵敏度。

波束成形需要多个天线在发射(TX)或接收(RX)模式下工作。在发射模式下，针对相关天线中的每一个调整信号的相位和振幅，以形成期望波束方向。在接收模式下，使用信号处理技术组合来自多个天线贴片的所接收信号，以选择性地从期望波束方向接收信号并抑制不需要的信号。

可通过线性化天线系统来改进MIMO天线的性能。一种线性化方法要求解调发射(TX)信号的副本，并将其与原始源信号进行比较，以便确定所谓的预失真系数。这些预失真系数用于对源信号进行重整形(预失真)，使得在模拟后处理后，使整体信号线性化。线性化带来的影响可能是更好的信号质量(以例如误差矢量幅度或另一信号质量指标衡量)或更低的功耗(通过使系统更接近其压缩点操作)。

发明内容

在所附权利要求书中限定本公开的各方面。在第一方面中，提供一种用于移动蜂窝式网络的多输入多输出(MIMO)天线系统，所述天线系统包括：双极化天线的阵列，每个双极化天线具有第一极化馈电点和第二极化馈电点；第一极化无线电链；第二极化无线电链；耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的波束成形器，所述波束成形器具有多个第一极化波束成形器通道和第二极化波束成形器通道，所述第一极化波束成形器通道中的每一者耦合到相应双极化天线的第一极化馈电点且所述第二极化波束成形器通道中的每一者耦合到所述相应双极化天线的第二极化馈电点，其中每个波束成形器通道包括发射放大器和耦合到发射放大器输出的检测器；并且其中所述MIMO天线系统另外包括：耦合到所述第一极化无线电链和所述第二极化无线电链的数字预失真模块；以及其控制输出耦合到所述波束成形器的控制器；并且其中所述控制器能用以控制所述波束成形器在第一模式下进行以下操作：将所述波束成形器配置成经由相应的所述第一极化馈电点和所述第二极化馈电点发射或接收RF信号；并且控制所述波束成形器在第二模式下进行以下操作：将至少一个第一极化波束成形器通道配置成将RF信号发射到相应第一极化馈电点，并且将所述至少一个第一极化波束成形器通道的检测器输出耦合到所述第二极化无线电链；经由所述第一极化无线电链发射RF信号；经由所述第二极化无线电链检测所述RF信号的副本；并且其中所述数字预失真模块被配置成依据所述RF信号的所述副本对信号进行数字预失真以供发射。

在一个或多个实施例中，所述MIMO天线系统可被配置为时分双工(TDD)MIMO系统，并且其中所述波束成形器在TDD时隙期间以所述第一模式进行配置且在TDD时隙之间的保护带间隔中以所述第二模式进行配置。