CN103563170B - 用于天线辐射交叉极化抑制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

经由连接到基站天线之前的基站MIMO支路之间的交叉耦合网络使双正交交叉极化天线的交叉极化鉴别率（XPD）最大化。在一个实施例中，交叉耦合网络将每个MIMO支路信号与另一MIMO支路信号的已衰减的相位反转的（相移的）拷贝组合。每个支路的衰减量等效于每个天线阵列所需的交叉极化抑制。可以在基站内的信号处理的不同级处施加交叉耦合。

Description

用于天线辐射交叉极化抑制的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年3月25日提交的美国临时专利申请序号61/467,915的权益，该申请通过引用被整体地结合到本文中。

本公开总体上涉及蜂窝式通信领域，并且更具体地涉及使双正交交叉极化天线的交叉极化鉴别率（cross polar discrimination）最大化。

背景技术

天线元件或天线阵列的交叉极化鉴别率（XPD）是对阵列在其预定极化时进行辐射且不进入其正交（或交叉）极化的能力的度量。进入正交极化的辐射功率（和因此的XPD性能的退化）可能是由多个因素引起的，包括来自共同馈送网络的辐射、来自元件/共同馈送结点/平衡–不平衡转换器网络的辐射、X或十字形状被用于（一个或多个）双极化元件的事实（和因此的到近场内的共同入射正交极化辐射结构的互耦合的存在）、机架、到其它附近辐射阵列的互耦合和元件的宽频带操作常常意味着辐射结构厚度（或与纯倾斜辐射元件的偏离）的事实。此外，被设计成提供可变电倾角（VET）的天线阵列可能由于改变的相位和在阵列元件之间的作为结果的互耦合分量而显示出改变的XPD性能。类似地，在移动终端处，天线常常需要具有宽频带或多频带能力，并且X极化天线的近场耦合范围内的最近物理对象（诸如用户的手）的存在也将使XPD性能退化。

因此，对于基站天线而言，当设计用于宽带宽、多频带操作且具有VET的天线时，良好的XPD可能经证明是困难的优化实践。商用宽频带/多频带VET天线可以在视轴处实现远离视轴而减小的<15dB XPD。

发明内容

在一个实施例中，本公开经由连接到基站天线之前的基站MIMO支路之间的交叉耦合网络来使双正交交叉极化天线的交叉极化鉴别率（XPD）最大化。在一个实施例中，交叉耦合网络将每个MIMO支路信号与另一MIMO支路信号的已衰减的相位反转的（相移的）拷贝组合。每个支路的衰减量等效于每个天线阵列所需的交叉极化抑制。在各种实施例中，在基站内的信号处理的不同级处施加交叉耦合。

在一个实施例中，系统包括具有两个多输入多输出（MIMO）RF端口的基站、以及被配置成将来自MIMO RF端口中的每一个的功率矢量地组合到另一MIMO RF端口的交叉耦合网络，其中，该交叉耦合网络包括两个输入端口和两个输出端口，其中，两个输入端口中的一个上的第一输入信号被分裂成在两个分量信号之间具有可变功率差的两个分量信号，其中，该两个分量信号中的一个接收可变相位延迟以生成第一延迟分量信号，其中，两个输入端口中的一个上的第二输入信号被分裂成在两个分量信号之间具有可变功率差的两个分量信号，其中，该两个分量信号中的一个接收可变相位延迟以生成第二延迟分量信号，其中，将与第一输入信号相关联的未延迟分量信号和与第二输入信号相关联的第二延迟分量信号组合，其中，将与第二输入信号相关联的未延迟分量信号和与第一输入信号相关联的第一延迟分量信号组合。

附图说明

通过结合附图来考虑以下详细的描述，能够容易地理解本公开的教导，在附图中：

图1示出了根据本公开的一个实施例的交叉耦合网络；

图2示出了根据本公开的有和没有提出的交叉耦合的天线XPD的概要；

图3描绘了具有在功率放大之后并且在连接到双极化X极化天线之前施加的交叉耦合网络的一个实施例；

图4描绘了具有在功率放大之后并且在双工级之前施加的交叉耦合网络的一个实施例；

图5描绘了具有使用定向耦合器的在功率放大之后并且在连接到双极化X极化天线之前施加的交叉耦合网络的一个实施例；

图6描绘了具有在基站RF部内的低功率RF级处施加的交叉耦合网络的一个实施例；

图7图示了具有在基站系统的基带处理部与RF处理部之间在基带处施加的交叉耦合网络的一个实施例；

图8图示了具有在基站系统内的单独信道上在基带内施加的交叉耦合网络的一个实施例；

图9图示了具有在蜂窝式基站系统处施加以允许使用正交极化的无线系统的增强共存的交叉耦合网络的一个实施例。

为了促进理解，在可能的情况下，已经使用了相同的附图标记来指定为附图所共有的相同元件。

具体实施方式

本公开提供了一种交叉极化抑制技术，其能够用于大且多样化的范围的物理天线设计、宽带宽、大范围的方位角以及倾斜角。在一个实施例中，本公开发现了包含在大规模天线制造中并且供其中天线（而不是无线电信道）可以是XPD限制性的非分散无线电信道之用的特别益处。通过优化基站天线XPD，这确保了对于其MIMO性能能够被最大化的非分散无线电信道中的强多输入多输出（MIMO）支路隔离。

许多移动运营商现在正在开发或指望开发多输入多输出（MIMO）天线技术以增强频谱效率和容量。例如，使用MIMO的无线电接入技术包括演进型高速分组接入（HSPA+）、长期演进（LTE）、高级LTE和全球微波接入互操作性（WiMax）技术族。MIMO或多天线技术能够涵盖各种操作模式，其包括空间复用、发射分集和波束形成，但是当谈论到MIMO时，其更常见地与空间复用相关联。为了实现MIMO配置，在通信链路的每个末端处需要至少2个天线；同样地，这被称为2×2 MIMO配置。许多蜂窝式移动基站天线系统可以采用交叉极化（X极化）天线阵列，其使用以倾斜+45°和倾斜-45°线性极化阵列布置的X极化天线元件，以在相同的体积内提供两个天线阵列。为了体积/尺寸效率，MIMO移动终端设备还可以采用X极化天线。基站天线系统能够被封装为多频带天线，其中，多个X极化天线阵列相互非常接近，共享相同的天线机架和天线屏蔽器。此外，天线中的每个X极化阵列能够被设计成在大范围的频率上进行操作以迎合许多移动/蜂窝式频谱带中的操作。

使用X极化天线的空间复用MIMO链路的性能或频谱效率取决于多个因素，包括无线电信道的Ricean K因子（即，对链路视线（LoS）如何的度量）、信道质量（C/I）、链路的交叉极化鉴别率（XPD）（即，对去极化特性的度量）以及子信道相关性（即，对MIMO支路去相关以及功率不平衡的度量）。

链路的XPD是对MIMO支路之间的隔离的度量，并且通常由在无线电信道中经历的去极化表征。XPD随着Ricean K因子减小（即，当在无线电信道中存在增加的多路径机会时，并且特别是随着视线无线电路径减少）而减小。结果，XPD通常随着范围增加而减小。当经历低或差的XPD条件时，则空间复用的MIMO可能由于不充分的MIMO支路隔离而是不可能的，并且MIMO必须依赖于MIMO支路之间的多路径的去相关。然而，在LoS或接近LoS传播条件下，典型地，当移动终端接近于基站时，则经历良好或高的无线电信道XPD并且例如可以典型地是20dB。这意味着，如果使用X极化天线，则每个MIMO支路被相当好地隔离，并且因此能够支持其中每个支路将局限于20dB的C/I的空间复用。然而，重要的是认识到总链路XPD也受天线XPD特性影响。如果基站天线或终端天线具有差的XPD，则总MIMO链路XPD将变成“天线受限”而不是“无线电信道受限”。同样地，天线具有良好或高的XPD性能以便能够在视线无线电环境中接近于基站而保持空间复用MIMO通信是有利的。

特别地，本公开利用天线天生的交叉极化性能（即，通过测量）的知识。在用于大范围的方位角、倾角以及操作频率的增益和交叉极化分量方面，许多基站天线是通过测量来表征的。本公开使用对天生的交叉极化性能的此类交叉极化测量的知识来实现交叉极化分量的适当抑制。

在本公开的实施例确保通信链路的XPD为无线电信道受限而非天线受限的范围内，移动宽带运营商、基站供应商、天线供应商、功率放大器供应商可以受益于本公开。由于移动宽带正在经历的爆炸性的容量需求，所以移动运营商和供应运营商的设备供应商正在设法增强频谱效率。这包括迎合更宽带宽性能、更多频谱带（随着数字红利和白空间频谱变得可用）以及更高拓扑密度网络（以实现更紧密的地理频谱重用）。更宽且多频带天线对固有的XPD性能施加设计限制，并且网络密度正在增加的事实意味着视线（LoS）无线电信道条件的概率将是增加的，这又意味着无线电信道具有高XPD。

在各种实施例中，在非MIMO应用中应用本公开。一个此类应用是减轻相邻信道干扰，并且允许在相邻频谱的两个用户之间的更紧密的相邻频谱使用。例如，在欧洲，针对移动宽带提出的数字红利频谱为791–862MHz，并且数字地面TV广播装置是相邻的，使用从470–790MHz的频谱。可以示出的是，占用下至791MHz的频谱的来自附近移动基站（下行链路）的传输可能引起到附近家庭TV接收机中的相邻信道干扰，所述附近家庭TV接收机被调谐至占用上至790MHz的频谱的TV广播。这是因为家庭TV接收机的相邻信道选择性（ACS）只能在期望的TV广播与不期望的相邻信道信号之间提供典型地为30dB的保护比。如果TV广播正在使用一个线性极化（例如，水平极化），则在一个实施例中，通过使用正交极化（例如，垂直极化）向移动基站进行发射来减轻相邻信道干扰。假设垂直极化天线具有卓越的XPD，因为天线是被良好设计的单个极化阵列，或者确实使用如本文中所描述的交叉极化抑制技术。还假设附近TV接收机正在使用水平线性极化定向屋顶八木天线，其具有视线（LoS）无线电信道，并且因此该无线电信道具有非常高的XPD。此减轻技术由于家庭屋顶八木类型天线的XPD性能而可以提供附加的许多dB的相邻信道保护，并且受该家庭屋顶八木类型天线的XPD性能限制，但是可能不会提供足以确保相邻信道干扰被完全抑制的附加裕度。然而，如果基站还以相位反转且在相对于垂直极化基站下行链路传输的水平下从并置但单独的水平极化天线阵列发射水平极化传输，则垂直传输的交叉极化分量在家庭屋顶天线处被抵消或基本上抑制。此应用然后可以在家庭天线处为移动基站信号提供达到30dB的有效XPD，并且同样地连同TV接收机ACS一起提供总数为60dB的保护比。

此应用不同于MIMO应用，但是包括有意地辐射正交极化信号的相同特征，使得其在通信链路的源天线或接收天线处与固有的交叉极化分量矢量地抵消。

在一个实施例中，本公开提供了一种交叉极化抑制技术，其能够用于大且多样化的范围的物理天线设计、宽带宽、大范围的方位角以及倾斜角。例如，本公开的一个实施例经由连接到基站天线之前的基站MIMO支路之间的交叉耦合网络来使双线性交叉极化天线的XPD最大化。使用交叉耦合网络来将每个MIMO支路信号与另一MIMO支路信号的已衰减的相位反转的（相移的）拷贝组合。每个支路的衰减量将等效于每个天线阵列所需的交叉极化抑制。可以在基站内的信号处理的不同级处施加交叉耦合。

图1描绘了使用RF分裂、组合和相移部件的交叉耦合的功能性方法和结构。如图1中所示，MIMO支路1, 110被施加到交叉耦合网络100的端口A。MIMO支路1经由分裂器101A被分裂成不同功率的两个信号分量。MIMO支路2, 120被施加到交叉耦合网络100的端口B，其经由分裂器101B被分裂成不同功率的两个信号分量。MIMO支路1的第一信号分量112A（未延迟分量信号）被连接到2端口不对称功率信号组合器102A的第一端口。MIMO支路1的第二信号分量112B被可变相移器104相位延迟以相对于MIMO支路1的第一信号分量创建可持续相位反转的信号（延迟分量信号），并且被连接到2端口不对称功率信号组合器102B的一个端口。类似地，MIMO支路2的第一信号分量114A（未延迟分量信号）被连接到2端口不对称功率信号组合器102B的第二端口。MIMO支路2的第二信号分量114B被可变相移器103相位延迟以相对于MIMO支路2的第一信号分量创建可持续相位反转的信号（未延迟分量信号），并且被连接到2端口不对称功率信号组合器102A的一个端口。2端口组合器102A的输出处的端口A’处的组合信号由MIMO支路1和MIMO支路2的已衰减的相位反转的拷贝组成。2端口组合器102B的输出处的端口B’处的组合信号由MIMO支路2和MIMO支路1的已衰减的相位反转的拷贝组成。

在一个实施例中，分裂器（101A、101B）和组合器（102A、102B）分别具有可变功率分裂和组合以允许交叉耦合网络的调谐和优化。在一个实施例中，相移器是固定长度的线路以创建静态相移。在另一个实施例中，相移器是可变相移器以允许交叉耦合网络的调谐和优化。X极化天线可以具有有着方位角、倾角和操作频率的改变的固有XPD特性。因此，优选具有此类可变相位和功率参数，以便使在期望的方位角、倾角和频率范围内的XPD最大化。在一个实施例中，衰减和相移是连续可变的，或者包括可修改参数，其能够基于X极化天线的XPD特性如何跨越天线的操作带宽随着不同的频率和倾角（基站天线）而改变来进行调整。同样地，MIMO链路是无线电信道XPD受限而非天线XPD受限的，因此减轻了一些天线设计约束，并且确保MIMO链路针对频谱效率被最大化。

图2图示了使用本公开的实施例（例如，使用如图1中所示的交叉耦合网络）的可实现天线XPD性能增强。如图2中所示，顶部图表210描绘了作为-60度和+60度之间的方位角的函数的XPD（虚线211）。请注意在视轴方位角处/周围的相当差的XPD性能，其中，XPD在-30度与+30度之间小于20dB。实线曲线212描绘了在实现本公开的实施例之后的天线的XPD性能，其中，交叉耦合网络已经被调谐成在视轴周围提供最佳XPD性能。

图2的中心绘图220图示了相同的XPD性能，但是现在利用针对+30度方位角处的最大XPD性能（实线曲线222）被优化的交叉耦合网络（例如，图1的交叉耦合网络）。

图2的底部绘图230以10度间隔图示了在施加优化交叉耦合（例如，使用图1的交叉耦合网络）之后的跨越所有方位角的合成XPD性能232。此底部绘图图示了能够针对所有方位角实现>20dB XPD。请注意，在交叉耦合器件（例如，图1的交叉耦合网络）内使用1dB衰减步幅，在达到图2中的结果时已经施加了相对粗的交叉耦合调谐。能够示出的是，利用交叉耦合功能中的1dB振幅分辨率步幅调谐，基于量化误差分析，其将至少允许天线XPD性能的10dB改善。振幅调整的更高分辨率很可能显示出甚至更强的XPD增强。图2图示了如何能够优化作为方位角的函数的XPD。类似的方法适用于（但为了清楚起见而未图示）在不同倾角范围内的优化XPD并且适用于天线带宽内的不同频率。在一个实施例中，本公开生成一种信号，其在由天线进行的实际辐射之前通过天线的预期固有交叉极化分量的逆而被“预先失真”。

根据本公开的实施例，能够应用常规的天线元件和阵列构造技术，尤其是对于可能导致适中的天生的天线XPD性能的宽频带和/或多阵列平台而言。本公开的实施例甚至允许表现出适中或差的XPD的天线阵列具有良好/卓越的天线XPD性能，并且提供用以针对不同的波束倾角和频率范围优化XPD性能的装置。此外，下面描述的本公开的实施例能够在任何现有的X极化天线（具有适中的XPD性能）的外部（非侵入式）应用以便增强天线XPD性能。

另外，在低功率RF或基带处应用的本公开的实施例实现了增强的天线XPD性能；因此允许实现无损耗解决方案。此外，在基带处应用于独立信息信道的本发明的实施例在所有方位角上实现了一致的强天线XPD性能。

在各种实施例中，能够在高功率RF、低功率RF处（即，在功率放大之前）、在任何IF级处、在基带处（即，在RF上变频和放大之前）或在单独基带独立信道水平处（即，在将多个信息信道复用成合成基带信号之前）施加交叉耦合网络（例如，图1的交叉耦合网络），如下面在各种实施例中所描述的那样。根据在哪里施加交叉耦合网络，其将提供不同的益处。下面参考基站实施例来描述每个应用的益处。

实施例1：在基站与天线之间施加的交叉耦合：

图3图示了包括基带处理部（200）和RF处理部（300）的蜂窝式无线电基站具有两个天线RF端口（401A、401B）。图3还图示了具有X极化天线阵列的天线连接端口（501A、501B）的天线阵列500。在一个实施例中，如在图3中示意性地所示，在基站模块（例如，基站的基带处理部200以及基站的RF处理部300）之后且在连接到X极化天线（500）之前在基站配置中施加如以上在图1中所示的交叉耦合功能或模块（100），因此，交叉耦合网络被调谐/设计成在预定或最重要范围的方位角、电倾角和频率上使XPD最大化。应注意的是基站模块或部（统称为基站）仅仅是作为图示而被提供的，并且不应被解释为对本公开的限制。其它配置或具有不同功能的基站处于本公开的范围内。换言之，提供基站的各种部件或功能仅仅是用于给定关于图1的交叉耦合网络的相对位置或部署的上下文，如在本公开中所讨论的各种实施例中所描述的那样。

返回到图3，给定在分裂器101A和101B处在交叉耦合网络（100）中的功率分裂通常将是高度不对称的，则包含相移器的分量信号中的作为结果的绝对功率电平可能是小的。因此，在一个实施例中，相移部件可以是固态器件而不是机械相移器件。当按照本实施例（例如，在高功率RF处）施加交叉耦合网络时，则将需要无源RF分裂和组合器件，其可能引入一些小的无源损耗。然而，本实施例的益处意味着能够在现有基站设备与天线之间在外部应用该解决方案，并且因此能够在外部应用于基站。

实施例2：在功率放大器与双工之间施加的交叉耦合；

在另一个实施例中，如在图4中示意性地所示，在功率放大器（360A、360B）之后但在基站RF部（300）内的任何Tx/Rx双工级（370A、370B）之前施加如以上在图1中所示的交叉耦合网络（100）。在本实施例中，能够实现独立的Tx和Rx路径交叉耦合网络。频分双工（FDD）基站系统中的发射和接收RF信道常见地是在基站RF部（300）内被Tx/Rx双工（370A、370B），其中，Tx和Rx信道可以在频率方面被显著地分开，并且将导致针对Tx和Rx频率的不同天线XPD特性。本实施例允许用于Tx和Rx路径的独立交叉耦合网络和调谐。为了清楚起见，图4仅示出了在Tx路径中施加的交叉耦合网络。然而，类似的布置将针对Rx路径而存在，或者可替换地仅具有Tx或Rx交叉耦合网络。

实施例3：使用定向耦合器件的在基站与天线之间施加的交叉耦合：

如在图5中示意性地所示的再一个实施例使用具有定向功率耦合器件（111A、112A、111B、112B）的交叉耦合网络（100A）来执行交叉耦合网络的功率分裂和重新组合功能。此交叉耦合网络（100A）是图1的交叉耦合网络（100）的替换实施例。频分双工（FDD）基站系统中的发射和接收RF信道常见地是在基站内被Tx/Rx双工，其中，Tx和Rx信道可以在频率方面被显著地分开，并且将导致针对Tx和Rx频率的不同天线XPD特性。本实施例允许用于Tx和Rx路径的独立交叉耦合网络和调谐。换言之，能够施加两个交叉耦合网络，其中，两个交叉耦合网络共享相同的分裂和组合部件，其是允许用于基站下行链路（发射）和上行链路（接收）信道的单独且独立的交叉耦合的定向RF耦合器。

实施例4：在低功率RF与功率放大之间施加的交叉耦合：

在又一个实施例中，如在图6中示意性地所示，在基站RF部（300）内，在功率放大器级（360A、360B）之前施加如以上在图1中所示的交叉耦合网络（100）。这比起之前的实施例来减少了天线端口之间的RF功率耦合，并且允许交叉耦合网络（100）内的完全固态可变功率分裂/组合和相移功能。在一个实施例中，当在低功率RF处（例如，在功率放大之前）施加交叉耦合网络时，使用更小的RF耦合器件和相移器，具有能够利用电子相移（与机械耦合相反）的附加益处。此应用要求在基站功率放大器的前置放大级处施加交叉耦合网络。

实施例5：在基带与RF上变频之间施加的交叉耦合：

如在图7中示意性地所示的另一个实施例在基站系统的基带部（200）的输出处且在RF部（300）之前施加如以上在图1中所示的交叉耦合网络（100）。这允许全数字实现方式被实现为例如在数字信号处理硬件中的算法处理。因此，在一个实施例中，在DSP硬件中实现交叉耦合网络（100）。

如在图7的示例中所示，交叉耦合功能（100）执行如在图1中示意性地描绘的交叉耦合。然而，请注意，在基带处，实际上将不会使用物理分裂和相移器件/部件。当在基带处施加交叉耦合网络时，在一个实施例中，施加相位反转和衰减作为基带数字信号处理的一部分，其为每个MIMO支路的简单加权减法。这意味着不需要附加部件，仅仅是附加的数字信号处理步骤。

所有以上实施例旨在创建类似的结果；来自X极化天线的每个正交极化的每个辐射MIMO信号则包括：（1）期望线性极化处的期望MIMO支路信号加上（2）具有-XPD dB的相对功率的交叉极化分量加上（3）具有-XPD dB的相对功率的相位反转的交叉极化分量；其中，XPD是在该频率、方位角以及倾角处的阵列的交叉极化鉴别率性能。后面两个辐射分量将相位抵消，并且同样地，天线在远场中显示出接近完美的共极性能。

实施例6：在单独信道上的基带处理内施加的交叉耦合：

如在图8中示意性地所示的又一个实施例在基站系统的基带处理部（200）内施加交叉耦合（单独地示出为1001、1002和1003），并且将其应用在多个单独信息信道上。在LTE或高级LTE中，例如，与不同订户相关联的不同信息信道或不同的公共小区信道被映射到不同的物理资源块（PRB）。在所有以上的图3–7中，通过示例，为了清楚起见仅示出了用于LTE下行链路处理的基带处理级（200）。LTE物理资源块是对频率和时间方面的正交频分复用（OFDM）子通道（sub-tone）的分配。用于LTE的基站系统的下行链路基带处理部（200）由多个处理级组成，包括：加扰、调制映射、层映射、预编码、资源元素映射和OFDM调制。本实施例允许在每个PRB分辨率和因此的独立通信信号、信道或每个移动用户、分辨率处的XPD抑制，给定不同的用户将在不同的时间使用不同的PRB，并且此类用户能够处于通信系统的共同下行链路带宽内的不同方位角、波束倾角和（OFDM）频率处。在此类实施例中，能够在基带处理部（200）内的不同处理级处施加交叉耦合，但是在一个实施例中，其最适当地被实现为预编码过程的一部分，如图8中所图示的那样。

具体地，图8描绘了LTE基站基带处理功能（200）的扩展图示，以示出与不同数据（例如，用户数据）相关联的多个信息信道（可以是许多信道，仅仅为了清楚起见，示出三个信道）。每个信道被独立地处理直至LTE实现方式内的资源元素映射级。在LTE中资源元素映射级向不同信息信道分配不同的PRB。在图8中所描绘的实施例中，交叉耦合功能在各个预编码级之后具有三个不同的处理级（1001、1002、1003）。

用于每个信道的交叉耦合功能或网络（1001、1002、1003）执行如在图1中示意性地描绘的交叉耦合，虽然在基带处，实际上将不会使用物理分裂和相移器件/部件。当在基带逻辑信道水平（例如，用户水平分辨率）处施加交叉耦合网络时，则在一个实施例中，施加相位反转和衰减作为基带数字信号处理的一部分，其为每个用户特定信道的每个MIMO支路的简单加权减法。此应用中的附加优点是能够基于每个移动用户来抑制交叉极化。天线XPD将根据方位角而改变，正常地在视轴处为最大值。如果关于到由天线服务的移动用户的方位角的信息是已知的，并且作为方位角的函数的天线的XPD是已知的，则在一个实施例中，使用交叉耦合网络来跨越由天线服务的基站小区一致地抑制交叉极化。

实施例7：应用于减轻系统间干扰的交叉耦合：

在其它实施例中，本公开被用来增强无线系统的共存，减少系统间干扰，其中每个无线系统正在使用正交极化并且使用相同或接近的射频频谱且在物理上相互紧密地间隔开。

例如，如在图9中示意性地所描绘的那样，包括基带处理部（200）和RF处理部（300）的蜂窝式无线电基站具有两个天线RF端口（401A、401B），其经由交叉耦合器件（150A、150B）连接到每个具有垂直（V）和水平（H）极化阵列的两个双极化天线（500A、500B）。两个基站端口（401A、401B）可以例如与递送两个MIMO支路的LTE基站相关联。

考虑交叉耦合器件中的一个（150A），其从基站端口（401A）获得RF输入信号并经由分裂器（151）将其分裂成不同振幅的两个分量信号，并且经由相移器（153）向一个分量信号施加相位反转。分裂器（151）和相移器（153）可以是连续可变器件以允许分别用于交叉耦合器件（150A）的调谐的可变功率分裂和相移。来自交叉耦合器件的两个作为结果的分量信号（A’、B’）然后被施加于天线500A的Vn和Hn端口。本发明将向天线500A中的垂直极化阵列中递送大多数的RF功率并向天线500A中的水平极化阵列中递送小相位反转分量信号。

相同布置被应用于第二天线（500B）。因此，图9的基站系统被配置成经由两个在空间上分开的垂直极化天线阵列（例如，以允许空间复用MIMO和分集操作）向蜂窝式移动终端递送蜂窝式通信。在图9中将一个此类蜂窝式移动终端示出为用户设备（700），例如蜂窝式电话、智能电话等。

在一个实施例中，蜂窝式系统占用791–801MHz范围内的射频频谱并在其上进行发射。另外，数字电视广播系统使用达到790MHz的相邻频谱而共存。数字电视服务是经由家庭屋顶八木天线（950）而接收的，其又被连接到数字电视接收机（900）和电视监视器（800）。数字电视服务使用水平极化进行操作。八木天线（950）将具有特性XPD性能（典型地为15dB）。

在没有交叉耦合器件的情况下，八木天线将接收期望的水平极化数字TV服务和不期望的垂直极化蜂窝式基站信号；后一种信号由于八木（950）的有限天线XPD而在TV接收机（900）处被转换成RF功率。在其中数字TV广播发射机非常远和/或蜂窝式基站接近于八木天线的情况下，可能不存在足以保护TV服务接收的V/H XPD和相邻信道隔离。

因此，在一个实施例中，基站天线处的交叉耦合布置的应用有意地以其当在八木天线处被接收时将在八木处与来自蜂窝式基站的两个垂直极化信号矢量地抵消的水平来辐射两个垂直极化基站信号的小水平极化相位反转版本。如果八木天线具有15dB的XPD，则有意辐射的水平相位反转极化信号应比垂直极化蜂窝式基站信号低15dB。

本实施例依赖于共存区域中的具有相同或非常类似的XPD特性的所有八木天线。

本公开的各种实施例的非穷举列表如下：

一个实施例提供了具有被布置用于与双正交极化交叉极化天线阵列一起进行操作的两个MIMO RF端口的无线基站系统。该天线阵列由多个天线辐射元件组成。交叉耦合网络被配置成利用功率和相位调整控制将来自每个基站端口的功率矢量地组合到另一基站端口。

在一个实施例中，交叉耦合网络被布置成具有2个输入端口和2个输出端口，其中，第一输入信号被分裂成可变功率差的两个分量信号，并且一个分量信号接收可变相位延迟。第二输入信号被分裂成可变功率差的两个分量信号，并且一个分量信号接收可变相位延迟。

在一个实施例中，将与第一输入信号相关联的未延迟分量信号和与第二输入信号相关联的延迟分量信号组合。将与第二输入信号相关联的未延迟分量信号和与第一输入信号相关联的延迟分量信号组合。

在一个实施例中，在基站RF端口之后并且在交叉极化天线连接端口之前施加交叉耦合网络。

在一个实施例中，在基站下行链路（发射）信道中在基站功率放大器之后并且在基站发射/接收双工滤波器之前施加交叉耦合网络。

在一个实施例中，在基站上行链路（接收）信道中在发射/接收双工滤波器之后并且在基站接收（前端）放大器之前施加交叉耦合网络。

在一个实施例中，施加两个交叉耦合网络。两个交叉耦合网络共享相同的分裂和组合部件，其是允许用于基站下行链路（发射）和上行链路（接收）信道的单独且独立的交叉耦合的定向RF耦合器。

在一个实施例中，在用于基站发射（下行链路）信道信号的基站功率放大级之前的基站RF处理链中施加交叉耦合网络。

在一个实施例中，在用于基站接收（上行链路）信道信号的（前端）放大级之后的基站RF处理链中施加交叉耦合网络。

在一个实施例中，在用于基站下行链路（发射）信道信号的频率上变频级之前，交叉耦合网络被应用于合成基带信号上。

在一个实施例中，在用于基站接收（上行链路）信道信号的频率下变频级之后，交叉耦合网络被应用于合成基带信号上。

在一个实施例中，在用于基站下行链路（发射）信道信号的基带信号组合和频率上变频级之前，交叉耦合网络被应用于在基站的数字基带内的单独数据信道上。

在一个实施例中，在用于基站上行链路（接收）信道信号的合成基带信号的频率下变频级和解复用之后，交叉耦合网络被应用于在基站的数字基带内的单独数据信道上。

在另一个实施例中，无线基站系统包括被布置用于与两个或更多双正交极化的在空间上分开的（分集）线性极化天线一起进行操作的两个或更多MIMO RF端口。

在一个实施例中，在第一基站输出与第一天线之间施加第一三端口交叉耦合网络。在第二基站输出与第二天线之间施加第二三端口交叉耦合网络。

在一个实施例中，每个交叉耦合网络被布置成具有1个输入端口和2个输出端口，其中，输入信号被分裂成可变功率差的两个分量信号，并且一个分量信号接收可变相位延迟。在一个实施例中，每个交叉耦合网络的2个输出端口被连接到每个双极化天线的2个正交极化。

另一个实施例提供了一种控制和改变两个正交极化天线端口之间的功率和相位的交叉耦合，以便改变天线的交叉极化鉴别率特性的方法。

在一个实施例中，该方法响应于通信链路的已知操作参数（诸如通信链路的频率、天线电倾角以及方位角）来改变和控制交叉耦合以使天线交叉极化鉴别率最大化。

在另一个实施例中，一种方法从单个输入源跨越两个正交极化天线阵列来控制和改变功率和相位，以便改变天线的交叉极化鉴别率特性。

将认识到的是，可以将以上公开的变体及其它特征和功能或其替换方案组合成许多其它不同的系统或应用。随后可以由本领域技术人员进行其中的各种目前未预见到或未预期的替换、修改、变更或改善，其也意图被以下权利要求涵盖。

Claims (6)

1.一种用于天线辐射交叉极化抑制的系统，其包括：

基站，其具有两个多输入多输出（MIMO）RF端口；以及

交叉耦合网络，其被配置成将来自MIMO RF端口中的每一个的功率矢量地组合到另一MIMO RF端口，其中，该交叉耦合网络包括两个输入端口和两个输出端口，其中，两个输入端口中的一个上的第一输入信号被分裂成在两个分量信号之间具有可变功率差的两个分量信号，其中，该两个分量信号中的一个接收可变相位延迟以生成第一延迟分量信号，其中，两个输入端口中的一个上的第二输入信号被分裂成在两个分量信号之间具有可变功率差的两个分量信号，其中，该两个分量信号中的一个接收可变相位延迟以生成第二延迟分量信号，其中，将与第一输入信号相关联的未延迟分量信号和与第二输入信号相关联的第二延迟分量信号组合，其中，将与第二输入信号相关联的未延迟分量信号和与第一输入信号相关联的第一延迟分量信号组合，其中，交叉耦合网络被应用于在基站的数字基带内的多个单独数据信道上。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包括：

天线阵列，其包括多个天线辐射元件，其中，该天线阵列被通信地耦合到基站。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，在用于基站的发射信道信号的基带信号组合和频率上变频级之前，交叉耦合网络被应用于在基站的数字基带内的多个单独数据信道上。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，在用于基站的上行链路信道信号的合成基带信号的频率下变频级和解复用之后，交叉耦合网络被应用于在基站的数字基带内的多个单独数据信道上。

5.一种用于天线辐射交叉极化抑制的方法，其包括：

提供具有两个多输入多输出（MIMO）RF端口的基站；以及

提供一种交叉耦合网络，其被配置成将来自MIMO RF端口中的每一个的功率矢量地组合到另一MIMO RF端口，其中，该交叉耦合网络包括两个输入端口和两个输出端口，其中，两个输入端口中的一个上的第一输入信号被分裂成在两个分量信号之间具有可变功率差的两个分量信号，其中，该两个分量信号中的一个接收可变相位延迟以生成第一延迟分量信号，其中，两个输入端口中的一个上的第二输入信号被分裂成在两个分量信号之间具有可变功率差的两个分量信号，其中，该两个分量信号中的一个接收可变相位延迟以生成第二延迟分量信号，其中，将与第一输入信号相关联的未延迟分量信号和与第二输入信号相关联的第二延迟分量信号组合，其中，将与第二输入信号相关联的未延迟分量信号和与第一输入信号相关联的第一延迟分量信号组合，其中，交叉耦合网络被应用于在基站的数字基带内的多个单独数据信道上。

6.根据权利要求5所述的方法，其还包括：

天线阵列，其包括多个天线辐射元件，其中，该天线阵列被通信地耦合到基站。