CN102893536A

CN102893536A - 降低无线通信系统中的功耗同时提供足够的定向无线电覆盖

Info

Publication number: CN102893536A
Application number: CN2010800669449A
Authority: CN
Inventors: P.拉尔森
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: WO2011145990A1; EP2572457B1; EP2572457A1; US9698891B2; US20130050053A1; CN102893536B

Abstract

提供了用于无线通信系统的装置，其包含一组功率放大器(10-1,10-2,10-3)和一组天线(20-1,20-2,20-3)，基于它们提供至少两个不同配置，包含功率放大器和天线的第一配置(1)以及功率放大器和天线的第二配置(2)。该装置还包含配置成在配置之间切换的切换电路(40)。相比第一配置，第二配置采用数量更少的功率放大器，并且第二配置具有比天线更少的功率放大器，其中至少一个功率放大器经由配置有由延迟元件(30-1,30-2)所表示的不同延迟的相应天线分支连接到至少两个天线。这些天线分支的对之间的延迟差异基于表示要通过天线传送的信号的带宽倒数的度量。

Description

降低无线通信系统中的功耗同时提供足够的定向无线电覆盖

技术领域

本发明涉及无线通信系统，并且更具体地说涉及用于这种无线通信系统中的功率放大器和天线的装置。

背景技术

能量成本可占移动运营商的运营费用的一半那么多，因此改进能量效率的无线网络解决方案不仅对环境好，而且对于运营商而言有商业上的意义，并支持可持续盈利的生意。

图1是具有若干天线ANT1、ANT2、ANT3的无线电基站100的示例的示意性例证，其中每一个天线通常覆盖相应扇区或小区。如图2A中所例证的，若干功率放大器10-1、10-2、10-3用于给天线20-1、20-2、20-3供电。正常情况下，每个天线具有其自己的功率放大器。对于标准定向天线，每个天线设置成具有覆盖相应角扇区(也称为小区)的辐射图案，使得所有天线一起提供基本上全向的无线电覆盖，如图2B中所例证的。

节能的解决方案涉及暂时将小区去激活成不活跃小区，其中相关联的无线电基站不为不活跃小区而仅为活跃小区传送任何定义小区的信号。这种小区去激活不仅为无线电基站节能，而且有助于降低无线电通信网络中的总干扰级别。然而，这个解决方案的缺点当然是一个或多个去激活小区中没有无线电覆盖，并且因此在对应地理区域内没有对于用户业务的支持。这种类型解决方案由此可能在一些小区中在没有对于无线电通信服务的需要的时段期间是令人满意的。

已知功率放大器和周围电子器件消耗相当高的静态功率(即使在输出功率为零的时候)，如图3中所例证的。

因此，使用较少的功率放大器是有意义的，这是因为可降低总功耗。可能方法是仅将功率放大器的子集(例如单个功率放大器)连接到现有天线，如图4中所例证的。可惜，所有天线的结果组合辐射图案将具有许多深零位(deep null)，即某些方向上非常低的辐射功率(所谓的零位深度(null-depth))，如图5A-B中所例证的。这意味着，这种方法提供了不充足的定向覆盖。

由此期望降低功耗，同时确保足够的定向无线电覆盖-两个看起来冲突的要求。

参考文献[1]公开了一种基站，该基站包括多个定向天线的装置，天线的各个方位角射束图案实现了基本上全向的覆盖。来自基站收发器的信号被分成三个信号，每个都被放大并馈送到定向天线中的相应天线以提供“伪全向”图案。这个解决方案的主要缺陷是在“伪全向”图案中创建了若干尖锐零位深度，这将造成覆盖不良或没有覆盖的区域。相移器可用于移位所传送信号的相位以便降低源于在某一时间收发器连接到多于一个天线的零位深度的影响。相移器由此可移动零位深度，但一般将不能够消除它们。

参考文献[2]描述了如何允许基站在多射束天线配置的多个射束中同时传送信号，其中通过对于每隔一个射束采用正交极化取向来保持天线图案控制。

参考文献[3]涉及配置成当在某些条件下组合若干部分交叠射束的辐射图案(包含将不同正交极化用于覆盖相邻角扇区的天线群集)时提供基本上没有零位深度的全向辐射图案的天线装置。

发明内容

一般目的是降低无线通信系统中的功耗同时提供足够的定向无线电覆盖。

特定目的是提供用于无线通信系统的装置。

另一目的是提供包括此类装置的无线电基站。

另一个特定目的是提供用于配置具有一组功率放大器和一组天线的装置的方法。

这些和其它目的通过由所附专利权利要求书所定义的实施例满足。

根据第一方面，提供了用于无线通信系统的装置。该装置包含一组功率放大器和一组天线，基于它们提供至少两个不同配置，包含功率放大器和天线的第一配置以及一个或多个功率放大器和天线的第二配置。该装置还包含配置成在这些配置之间切换的切换电路。相比第一配置，第二配置采用数量更少的功率放大器，并且第二配置具有比天线更少的功率放大器，其中至少一个功率放大器经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到至少两个天线。这些天线分支的对之间的延迟差异基于表示要通过天线传送的信号的带宽倒数的度量。

用这种方式，有可能在不同功率放大器-天线配置之间切换，其中为了功耗降低的目的，第二配置采用比天线更少的功率放大器。通过用不同延迟配置第二配置的天线分支(其中天线分支对之间的延迟差异基于表示带宽倒数的度量)，可以确保足够的定向无线电覆盖(即使是采用包括比天线更少的功率放大器的配置)。

还提供了包括此类装置的无线电基站。

根据第二方面，提供了用于配置具有一组功率放大器和一组天线的装置的方法。该方法涉及提供可交替用于传送信号的一个或多个功率放大器和天线的至少两个不同配置，包含功率放大器和天线的第一配置和功率放大器和天线的第二配置。相比第一配置，第二配置采用数量更少的功率放大器，并且第二配置具有比天线更少的功率放大器，其中至少一个功率放大器经由相应天线分支连接到至少两个天线。该方法还涉及用不同延迟配置天线分支，其中所述天线分支的对之间的延迟差异基于表示要通过天线传送的信号的带宽倒数的度量。

当阅读对本发明实施例的如下描述时将认识到本发明提供的其它优点。

附图说明

通过参考如下结合附图进行的描述可最好地理解本发明连同另外目的和优点，附图中：

图1是具有若干天线的无线电基站的示例的示意性例证。

图2A是例证每个天线具有指定功率放大器的常规天线装置的示意性图解。

图2B是例证每个天线具有覆盖相应角扇区(小区)的辐射图案并且所有天线一起提供基本上全向无线电覆盖的辐射图案图解。

图3是例证功率放大器消耗的功率与输出功率之间关系的示意性图解。

图4是例证单个功率放大器连接到多个天线的示例的示意性图解。

图5A-B是例证对应于图4装置的所有天线的组合辐射图案的两个示例的示意性辐射图案图解。

图6例证了基础天线阵列模型的示例。

图7例证了射束图案模型的示例。

图8是例证两个不同功率放大器-天线配置的示例以及在这些配置之间切换的可能性的示例的示意性图解。

图9A-B是对应于图8的低功率配置的示意性辐射图案图解，图9A中例证按照副载波的各个辐射图案的示例，并且在图9B中例证所有副载波上的总功率。

图10是例证包含提供至少两个不同配置所基于的一组功率放大器和一组天线的装置的示意性框图。

图11是例证功率放大器和多个天线的低功率配置示例的示意性图解。

图12A-B是示意性辐射图案图解，在图12A中例证当使用4个功率放大器时的辐射图案的示例并且在图12B中例证当对于所有天线使用单个功率放大器而在天线分支之间没有任何相互延迟的示例。

图13A-B是当天线分支根据图11的示例配置有不同延迟时的示意性辐射图案图解，在图13A中例证按照副载波的各个辐射图案的示例并且在图13B中例证所有副载波上总功率。

图14是例证使用原始4PA(功率放大器)-4天线集合中的两个功率放大器和四个天线(所谓的2PA-4天线配置)的低功率配置的示例的示意性图解。

图15A-B是示意性辐射图案图解，在图15A中例证当使用4个功率放大器时的辐射图案的示例并且在图15B中例证当使用2个功率放大器而在天线分支之间没有任何相互延迟时的辐射图案的示例。

图16A-B是当天线分支根据图14的示例配置有不同延迟时的示意性辐射图案图解，在图16A中例证按照副载波的各个辐射图案的示例并且在图16B中例证所有副载波上总功率。

图17是例证根据一实施例的无线电基站的示例的示意性框图。

图18是例证根据另一实施例的无线电基站的示例的示意性框图。

图19是例证根据又一实施例的无线电基站的示例的示意性框图。

图20是例证类似于图14的低功率配置的示例的示意性图解，只是每个经调制和编码的信号被分成分开的副载波。

图21A例证了按照副载波的各个辐射图案的示例，并且图21B例证了所有副载波上的总功率(对应于图20的配置)。

图22是例证类似于图8的低功率配置的示例的示意性图解，只是经调制和编码的信号被分成分开的副载波。

图23A例证了每个副载波的各个辐射图案的示例，并且图23B例证了所有副载波上的总功率(对应于图22的配置)。

图24是例证支持使用多个极化的功率放大器-天线装置的示例的示意性图解。

图25是例证用于配置具有一组功率放大器和一组天线的装置的方法的示意性流程图。

具体实施方式

全部附图中，对于类似单元或对应单元使用相同的附图标记。

如之前所提到的，现有功率放大器-天线设计消耗了大量所谓静态功率(见图3)。因此，至少在具有降低的业务载荷的时段期间(诸如在夜晚期间)，使用较少功率放大器是有意义的(因为可降低总功耗)。

可能有用的是简单地回顾仅将功率放大器的子集(例如单个功率放大器)连接到现有天线的方法，如图4中所例证的。如所提到的，可惜的是，所有天线的结果组合辐射图案将具有许多所谓的零位深度，如在图5A-B的辐射功率图解中所例证的。

图6例证了当计算结果辐射图案时消耗的基础天线阵列模型的示例。在天线阵列模型中，d是从公共原点到天线的距离，

。

图7例证了当对于v的不同值计算结果辐射图案时使用的简单射束图案模型的示例，v是描述各个天线的射束图案的模型的参数。

回头参考图5A-B，在d/λ=2、v=1.16的假设下计算图5A的辐射图案，并在d/λ=3、v=1.16的假设下计算图5B的辐射图案，其中λ是波长。从图5A-B中显然的是，图4的功率放大器-天线装置在不同方向上辐射变化量的功率，并明显提供不充足的定向无线电覆盖。

基本想法是在一个或多个功率放大器和天线的至少两个不同配置之间切换，其中一个配置相比一个或多个其它配置采用数量更小的功率放大器，并具有比天线更少的功率放大器用于降低的功耗。适合于降低的功耗的配置具有经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到至少两个天线的至少一个功率放大器，其中这些天线分支的对之间的延迟差异基于表示要通过天线传送的信号的带宽倒数的度量。

图8是例证两个不同功率放大器-天线配置的示例以及在这些配置之间切换的可能性的示例的示意性图解。第一配置1(左)包含一组功率放大器(这里由三个放大器10-1、10-2、10-3例示)和一组天线(这里由三个天线20-1、20-2、20-3例示)。第二配置2(右)相比第一配置包含数量更小的功率放大器，并且第二配置也具有比天线更少的功率放大器。在这个示例中，存在连接到与第一配置中相同数量天线的单个功率放大器10-1。功率放大器10-1经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到天线20-1、20-2、20-3。在这个示例中，延迟差异由延迟单元30-1和30-2表示。

用这种方式，有可能在不同功率放大器-天线配置之间切换，其中为了功耗降低的目的，第二配置采用比天线更少的功率放大器。在不同配置之间的切换通过切换构件40实现，并且例如可根据时间和/或业务载荷执行。例如，当业务载荷较高时(例如在白天期间)可使用第一配置(左)，而当业务载荷较低时(例如在夜晚期间)可使用第二配置(右)。

例如，这给出了使能耗/功耗适应变化的业务载荷(例如在白天和夜晚之间)的可能性，同时利用相同天线部署并保持缓解方向零位(direction null)的组合总体辐射图案。

自然地，当使用较小数量的功率放大器时，减小了通信范围。这可通过例如使调制和编码适合于较低速率和/或使用多个多载波符号(也叫做重复编码)和/或使用适当的重传方案(诸如混合自动重复请求(HARQ))进行处理。在后一情况下，通过多次传送累积接收的能量。

通过给第二配置的天线分支配置有不同延迟，并基于表示带宽倒数的度量调整天线分支对之间的延迟差异，可确保足够的定向无线电覆盖(即使是采用包括比天线更少的功率放大器的配置)，将在下面对此进行说明。

优选地，当第二配置的功率放大器经由相应天线分支连接到多个天线时，不同的天线分支对之间的延迟差异对应于带宽倒数的不同非零整数倍，例如根据：延迟

，其中

，并且K是非零整数(1、2…)，并且BW是信号带宽。参考图8的示例，优选延迟配置由此将设置以及

。天线20-1(Ant 1)的天线分支可视为参考分支，其优选具有尽可能小的延迟。理论上，这种参考分支可具有标称零延迟，但实际上零延迟是达不到的。

在具体示例中，当功率放大器经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到N个天线时，天线n的天线分支与天线n+1的天线分支之间的延迟差异优选对应于带宽倒数，其中n=1，…，N-1。

有可能使用延迟的“串行”或“并行”表示。在图8的示例中，“并行”表示延迟，但如将稍后例证的那样，同样可行的是：作为接连的延迟步串行表示延迟。延迟的这两个表示是等效的。

优选地，这些天线是定向天线，如图8中示意性指示的。每个定向天线设置成具有辐射图案(包含方位角辐射图案)，并且每个辐射图案通常覆盖相应角扇区，使得所有天线的组合辐射图案相比单独天线的辐射图案提供更大的无线电覆盖。天线辐射图案可部分交叠。

延迟的影响是射束图案变成频率相关的，并且用正确调整的延迟，辐射图案变得几乎方向不变，由此提供足够的定向无线电覆盖。优选地，使用带宽倒数的不同整数的小延迟。这是因为不同天线分支的信号乘以的频率(因此还有副载波)相关指数相位因子将彼此正交，并恰好覆盖需要在不同方向上均匀移位射束的多圈2π相移。

在扇区覆盖图案之间的区域中，将存在仅两个信号占支配地位的有效信道脉冲响应，其中一个信号相对另一个信号延迟。该延迟一般容易在基于多载波的传送方案(诸如正交频分复用(OFDM))的循环前缀(CP)中被吸收。

例如，用OFDM并使用1/BW和2/BW延迟，所有副载波上的总接收功率变得几乎方向不变，如在图9A-B中所例证的。

图9A例证了按照副载波的各个辐射图案的示例，并且图9B例证了所有副载波上的总功率。在这个示例中，使用如下配置：d/λ=2，v=1.16，t₁=1/BW且t₂=2/BW。

在具体示例中，天线分支的延迟适合于提供基本上没有零位深度的组合辐射图案。优选地，组合辐射图案是“全向”辐射图案。

在具有交叠射束的衰落信道中使用线性延迟分集(LDD)[4]以引起信道中的频率选择性，但这里与之不同，对于视线(LoS)信号使用这些延迟以引起射束图案中的频率相关方位角移位。注意，用于基于循环前缀的通信方案的循环延迟分集(CDD)[5]和[6]的相关但更普及的想法在这里是不适用的，这是因为CDD需要在基带中被执行，并因此需要多个功率放大器。

应该理解，天线分支对之间的延迟差异基于表示要通过天线传送的信号的带宽倒数的度量。当天线分支对之间的延迟差异等于带宽倒数时，获得了最优性能，但正常情况下，距准确带宽倒数的某一偏差将是可接受的(取决于给定无线电基站的性能要求)。

模拟和实验指示，只要天线分支对之间的延迟差异等于具有25%的精度裕度(margin of precision)的带宽倒数，就可保持合理高的性能。然而，优选地，该天线分支对之间的延迟差异等于具有10%精度裕度的带宽倒数，或当延迟差异等于具有5%精度裕度的带宽倒数时甚至更好。

表示有关延迟配置的要求的另一种方式将是规定：第二配置中的天线分支的延迟适合于将组合辐射图案的辐射功率的最大最小比保持在预定级别以下。在此上下文中，期望至少将组合辐射图案的辐射功率的最大最小比保持在10dB以下。然而，优选地，组合辐射图案的辐射功率的最大最小比应保持在6dB以下，或者在3dB以下甚至更好。

图10是例证了一种装置的示意性框图，该装置包含：一组功率放大器10-1、10-2、10-3和一组天线20-1、20-2、20-3，基于它们提供至少两个不同配置，包含功率放大器和天线的第一配置以及功率放大器和天线的第二配置；以及切换电路40-1、40-2，配置成在这些配置之间切换。不同配置的功率放大器和天线优选取自同一集合，再用无线电基站或类似收发器站中的现有功率放大器和天线。

图10例证了允许在功率放大器和天线的两个不同配置之间切换的电路设计的示例(对应于图8的配置)。

延迟单元30-1和30-2优选是基于适当长度同轴电缆的延迟线，但应该理解，可以使用任何适当的延迟单元。实际上，这意味着，天线分支具有不同长度的同轴电缆以实现延迟差异。例如，对于具有光速的2/3的信号速度和20MHz OFDM信号的同轴电缆，提供延迟单元30-1和30-2的期望延迟所需的同轴电缆的附加长度分别近似为10m和20m。

例如可用射频(RF)继电器或PIN二极管实现切换电路40-1、40-2。RF继电器这里可能是好选项，原因在于它提供低插入损耗，在高功率的线性，并且不需要经常或极其快速地切换。

从RF设计角度来看，也可能优选的是：在延迟线30-1、30-2的输入端上具有开关以避免反射和阻抗匹配问题。

控制(Ctrl)信号移动开关40-1、40-2以激活功率放大器和天线的期望配置。该装置因此响应于适当切换控制信号操作。例如可在用于由适当处理器(例如基于测量的业务载荷或基于定时器)执行的控制程序中确定改变配置的实例。

所提出的装置可实现为与例如图1的基站100类似的无线电基站的一部分。

当然，该想法不限于在3PA-3天线配置与1PA-3天线配置之间切换。可使用任何数量的功率放大器和天线，只要其中一个配置相比一个或多个其它配置采用数量更小的功率放大器并具有比天线更少的功率放大器即可。

图11是例证原始4PA-4天线集合的低功率1PA-4天线配置的示例的示意性图解。在这个具体配置示例中，单个功率放大器10-1经由通过使用延迟单元30-1、30-2、30-3配置有不同延迟的相应天线分支连接到四个天线20-1、20-2、20-3、20-4。

在图11的示例中，延迟单元被例证为接连的延迟步，它们相对于第一天线20-1的参考分支接连地增加额外延迟。

图12A-B是示意性辐射图案图解，在图12A中例证当使用4个功率放大器时的辐射图案的示例，并且在图12B中例证当对于所有天线使用单个功率放大器而这些天线分支之间没有任何相互延迟时的辐射图案。

图13A-B是当天线分支根据图11的示例配置有不同延迟时的示意性辐射图案图解，在图13A中例证按照副载波的各个辐射图案的示例，并且在图13B中例证所有副载波上的总功率。在这个示例中，使用如下配置：d/λ=3，v=1.4，t₁=t₂=t₃=1/BW。应该阐明，在图11的示例中，作为接连的延迟步串行地例证延迟，这意味着，到第二天线20-2的额外延迟是1/BW，到第三天线20-3的累计额外延迟是1/BW+1/BW=2/BW，并且到第四天线20-4的累计额外延迟是1/BW+1/BW+1/BW=3/BW。

另外，该想法不限于只是支持一个功率放大器作为唯一的低能量配置。图14是例证使用原始4PA-4天线集合中的两个功率放大器和四个天线(所谓的2PA-4天线配置)的低功率配置的示例。在这个具体配置示例中，第一功率放大器10-1经由通过使用延迟单元30-1配置有不同延迟的相应天线分支连接到两个天线20-1、20-2。第二功率放大器10-2经由通过使用延迟单元30-2配置有不同延迟的相应天线分支连接到两个其它天线20-3、20-4。

图15A-B是示意性辐射图案图解，在图15A中例证当使用4个功率放大器时的辐射图案的示例，并且在图15B中例证当使用2个放大器而在天线分支之间没有任何相互延迟时的辐射图案。

图16A-B是当天线分支根据图14的示例配置有不同延迟时的示意性辐射图案图解，在图16A中例证按照副载波的各个辐射图案的示例，并且在图16B中例证所有副载波上的总功率。在这个示例中，使用如下配置：d/λ=3，v=1.85，t₁=t₂=1/BW。

此外，天线参数已经被调谐成使辐射图案有点类似正方形，如从图16A-B中可看到的。这在具有类似矩形对称性的一些城市中可能有用。

应该理解，有可能不只采用根据业务载荷使用的两个配置，而是在现有功率放大器和天线的多个不同配置(例如4PA-4天线、2PA-4天线和1PA-4天线配置)之间切换。

在图17-19的如下示例中，总体无线通信系统通常是基于不同频率副载波操作的多载波系统。作为示例，多载波系统是正交频分复用(OFDM)系统或正交频分多址(OFDMA)系统。

图17是例证为多载波系统中的操作设计的无线电基站的示例的示意性框图。基本上，无线电基站100包括一组功率放大器10和具有一个或多个延迟单元30的一组天线20以及相关联的切换电路40、一个或多个(信道)编码器和调制器单元50、副载波处理器60、频率转换器70、控制电路80和调整电路90。

编码器和调制器50配置成接收输入数据并执行适当的信道编码和调制，并且副载波处理器60配置成执行标准副载波处理以便在频域将经编码和调制的数据加载到正交副载波上，并将副载波转换成时域信号(通常形式为多载波符号，诸如OFDM符号)，以便随后传送。在数模转换(未示出)之后，模拟多载波符号被发送到频率转换器70，其配置成执行到射频的频率向上转换。

在这个示例中，在两个不同配置中设置该组功率放大器10和天线20，可借助切换电路40交替使用所述两个不同配置。第一配置包含功率放大器10-1和10-2连同天线20-1和20-2。第二配置包含功率放大器10-2连同天线20-1和20-2。在第二配置中，从功率放大器10-2到天线20-1和20-2的天线分支配置有不同延迟，其中天线分支之间的延迟差异由延迟单元30表示。延迟差异(δ)优选对应于要通过天线传送的信号的带宽倒数。

应该理解，可能存在多于两个功率放大器和天线。一般而言，功率放大器的数量是整数K，并且天线数量是整数M，其中K可以等于M。

控制电路80配置成控制切换电路40的切换操作(优选基于时间和/或业务载荷)。

在这个具体示例中，无线电基站100还包括调整电路90，调整电路90配置成调整编码器和调制器50的调制和编码以便基本上全带宽传送多载波符号。这例如可通过调整调制和编码方案由此还有编码率以便在可能时用数据填充整个多载波符号(例如OFDM符号)来实现。

在下文，将描述多载波符号的部分带宽传送的两个不同实现。

图18是例证根据另一实施例的无线电基站的示例的示意性框图。图18的无线电基站类似于图17的基站，只是图17的调整电路90在图18的基站中不存在。图18的无线电基站100还包括信道相关调度器92，其可以是通用资源分配器95的一部分。信道相关调度器92配置成执行信道相关调度以根据多载波符号的部分带宽传送的频率相关信道质量为每个用户选择副载波的指定集合。调度器92由此(从(例如在导频信号上)测量信道质量的一个或多个用户)接收信道质量信息作为输入，并结合副载波处理器60操作以选择副载波的适当集合。

图19是例证根据又一实施例的无线电基站的示例的示意性框图。图19的无线电基站类似于图18的无线电基站，但这里图18的信道相关调度器由分配电路94替换或补充。分配电路94可形成总体资源分配器95的一部分。假设功率放大器经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到M个天线，分配电路94配置成分配M个副载波的指定子集用于多载波符号的部分带宽传送。接连地使M个副载波彼此分开N/M个副载波，其中N是副载波的总数，这将在下面详细说明。

上面的功能块可使用任何硬件技术(诸如集成电路(IC)技术)用硬件实现。备选地，可用运行在适当处理硬件(诸如微处理器或数字信号处理器)上的软件实现至少一些功能块。

图20是例证类似于图14的低功率配置的示例的示意性图解。设想，该配置采用原始4PA-4天线集合中的两个功率放大器和四个天线(所谓的2PA-4天线配置)。在这个示例中，表示多载波符号(诸如OFDM符号)的每个经调制和编码的信号被分成分开相距N/2个副载波的两个大块。两个分开的副载波的指定集合由此被分配用于通过天线20-1和20-2的表示多载波符号的信号S ₁ (t)的部分带宽传送。对应地，两个分开的副载波的指定集合由此被分配用于通过天线20-3和20-4的表示多载波符号的信号S ₂ (t)的部分带宽传送。

图21A例证了按照副载波的各个辐射图案的示例，并且图21B例证了对应于图20配置的所有副载波上的总功率。在这个示例中，使用如下配置：d/λ=3，v=1.85，t₁=t₂=1/BW。

图22是例证类似于图8的低功率配置的示例的示意性图解，只是经调制和编码的信号被分成分开的副载波。设想，该配置采用原始3PA-3天线集合中的一个功率放大器和三个天线(所谓的1PA-3天线配置)。在这个示例中，表示多载波符号(诸如OFDM符号)的经调制和编码的信号S ₁ (t)被分成接连接连地分开相距N/3个副载波的三个大块。相应地，三个分开的副载波的指定集合被分配用于通过天线20-1、20-2和20-3的表示多载波符号的信号S ₁ (t)的部分带宽传送。

图23A例证了按照副载波的各个辐射图案的示例，并且图23B例证了对应于图22的配置的所有副载波上的总功率。在这个示例中，使用如下配置：d/λ=3，v=1.85，t₁=t₂=1/BW。

本发明也可用于支持利用多极化的传送方案。在这种情况下，最小配置使用两个功率放大器，每个功率放大器连接到相同极化的一组天线。显然，不同组天线具有不同极化。用这种方式，可同时对于每个方向/扇区使用两个极化。

图24是例证支持使用多个极化的功率放大器-天线装置的示例的示意性图解。在这个示例中，第一功率放大器10-1经由配置有由延迟单元30-1和30-2所表示的不同延迟的相应天线分支连接到天线20-1、20-2、20-3。天线20-1、20-2、20-3具有第一极化，例如水平(H)线性极化或左手(LH)循环极化。第二功率放大器10-2经由配置有由延迟单元30-3和30-4所表示的不同延迟的相应天线分支连接到天线20-4、20-5、20-6。天线20-4、20-5、20-6具有第二极化，例如垂直(V)线性极化或右手(RH)循环极化，其与第一相应极化正交。用这种方式，可同时传送两个不同信号S ₁ (t)和S ₂ (t)(即使在一边的天线组20-1、20-2、20-3和在另一边的天线组20-4、20-5、20-6具有基本上相同的定向覆盖)。

图25是例证用于配置具有一组功率放大器和一组天线的装置的方法的示意性流程图。在步骤S1，该方法涉及提供可交替用于传送信号的一个或多个功率放大器和天线的至少两个不同配置，包含功率放大器和天线的第一配置和一个或多个功率放大器和天线的第二配置。相比第一配置，第二配置采用数量更少的功率放大器，并且第二配置具有比天线更少的功率放大器，其中至少一个功率放大器经由相应天线分支连接到至少两个天线。在步骤S2，该方法涉及用不同延迟配置天线分支，其中天线分支对之间的延迟差异基于表示要通过天线传送的信号的带宽倒数的度量。

用这种配置，降低的功耗可与足够的定向无线电覆盖组合。

上面描述的实施例要理解为本发明的几个例证性示例。本领域技术人员将理解到，可以在不脱离本发明的范围的情况下对实施例进行各种修改、组合和改变。具体地说，不同实施例中的不同部分解决方案可组合在其它配置中(在技术上有可能的情况下)。然而，本发明的范围由所附权利要求书定义。

参考文献

Claims

1.一种用于无线通信系统的装置，其中所述装置包含：一组功率放大器(10)和一组天线(20)，基于它们提供至少两个不同配置，包含功率放大器和天线的第一配置(1)以及一个或多个功率放大器和天线的第二配置(2)；以及配置成在所述配置之间切换的切换电路(40)，

其中，相比第一配置，第二配置(2)采用数量更少的功率放大器，并且第二配置(2)具有比天线更少的功率放大器，其中至少一个功率放大器经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到至少两个天线，其中所述天线分支的对之间的延迟差异基于表示要通过所述天线传送的信号的带宽倒数的度量。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个功率放大器经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到多个天线，并且不同天线分支对之间的延迟差异对应于所述带宽倒数的不同非零整数倍。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述至少一个功率放大器经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到N个天线，并且天线n的天线分支与天线n+1的天线分支之间的延迟差异对应于所述带宽倒数，其中n=1，…，N-1。

4.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述天线分支的对之间的延迟差异等于具有25%精确裕度的所述带宽倒数。

5.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述天线分支的对之间的延迟差异等于具有10%精确裕度的所述带宽倒数。

6.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述天线分支的对之间的延迟差异等于具有5%精确裕度的所述带宽倒数。

7.如权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述天线是定向天线，每个定向天线设置成具有辐射图案，每个辐射图案覆盖相应角扇区，使得所有天线的组合辐射图案提供比单独天线的所述辐射图案更广的无线电覆盖。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述第二配置中的所述天线分支的所述延迟适合于将所述组合辐射图案的辐射功率的最大最小比保持在预定级别以下。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述延迟适合于将所述组合辐射图案的辐射功率的所述最大最小比保持在10dB以下。

10.如权利要求8所述的装置，其中所述延迟适合于将所述组合辐射图案的辐射功率的所述最大最小比保持在6dB以下。

11.如权利要求8所述的装置，其中所述延迟适合于将所述组合辐射图案的辐射功率的所述最大最小比保持在3dB以下。

12.如权利要求1-11中任一项所述的装置，其中所述装置还包括控制电路(80)，所述控制电路(80)配置成基于时间或业务载荷控制所述切换电路(40)的切换操作。

13.如权利要求1-12中任一项所述的装置，其中所述无线通信系统是基于不同频率的副载波操作的多载波系统，并且所述装置还包括调整电路(90)，所述调整电路(90)配置成调整多载波符号的基本上全带宽传送的调制和编码调整电路(90)。

14.如权利要求1-12中任一项所述的装置，其中所述无线通信系统是基于不同频率的副载波操作的多载波系统，并且所述装置还包括信道相关调度器(92)，所述信道相关调度器(92)配置成执行信道相关调度以根据多载波符号的部分带宽传送的频率相关信道质量为每个用户选择副载波的指定集合。

15.如权利要求1-12中任一项所述的装置，其中所述无线通信系统是基于不同频率的副载波操作的多载波系统，并且其中所述至少一个功率放大器经由配置有不同延迟的相应天线分支连接到M个天线，并且所述装置还包括分配电路(94)，所述分配电路(94)配置成为多载波符号的部分带宽传送分配M个副载波的指定子集，其中所述M个副载波接连地彼此分开N/M个副载波，其中N是副载波的总数。

16.如权利要求13-15中任一项所述的装置，其中所述多载波系统是正交频分复用(OFDM)系统或正交频分多址(OFDMA)系统。

17.一种无线电基站(100)，包括如权利要求1-16中任一项所述的装置。

18.一种用于配置具有一组功率放大器和一组天线的装置的方法，其中所述方法包括如下步骤：

-提供(S1)可交替用于传送信号的一个或多个功率放大器和天线的至少两个不同配置，包含功率放大器和天线的第一配置和一个或多个功率放大器和天线的第二配置，其中，相比第一配置，第二配置采用数量更少的功率放大器，并且第二配置具有比天线更少的功率放大器，其中至少一个功率放大器经由相应天线分支连接到至少两个天线；

-用不同延迟配置(S2)所述天线分支，其中所述天线分支的对之间的延迟差异基于表示要通过所述天线传送的信号的带宽倒数的度量。