CN103684551B - 分布式天线及其配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于分布式天线及其配置方法。根据本发明的一实施例，一分布式天线包含：N个天线组，N≥2；和M个天线端口，M≥1。其中N个天线组是相互地理分离的，且N个天线组中的每一组包含若干根地理上相对集中定位的天线；M个天线端口中的每一个包含来自该N个天线组中的每一组的至少一根天线。本发明相较于现有技术可很好的解决功率不平衡的问题，具有提高系统吞吐量，易扩展等优点。

Description

分布式天线及其配置方法

技术领域

本发明是关于分布式天线系统(DAS，Distributed Antenna Systems)，特别是关于分布式天线系统中的分布式天线与其配置方法。

背景技术

在下行链路多进多出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)中，为室内室外使用部署分布式天线是分布式天线系统的经典案例。与传统的集中式电线系统相异，在分布式天线系统中，来自不同地理位置的各分布式天线端口到达用户设备(UE，UserEquipment)的路径损失(path loss)不同，往往会产生功率不平衡的问题。

图1是一种集中定位天线端口部署(CAPD，Co-located Antenna PortsDeployment)方案的结构示意图，其中该分布式天线包含N个地理分开的天线端口，天线端口0、天线端口1、……天线端口N-1，每个天线端口进一步包含集中定位的L(L≥2)根天线。

图2是一种交织天线端口部署(IAPD，Interleaved Antenna Ports Deployment)方案的结构示意图，其中该分布式天线包含两个天线端口，不同天线端口交织排列的一起。

然而这两种部署方案并没有解决功率不平衡的问题，不同天线端口间仍存在严重的功率不平衡。这意味着，在室内场景应用秩自适应时，将产生高秩亏信道而导致大幅度的性能衰退。此外，CAPD和IAPD这两种分布式天线部署方案的系统扩展性能也很低。在CAPD中，天线组数受制于天线端口数，因而限制了覆盖区域的扩展。而IAPD则根本没有考虑多于两个天线端口的场景，无法应用于具有多于两个的天线端口的无线系统。

因而如何部署分布式天线，降低甚至避免天线端口间的功率不平衡，适于分布式天线系统的扩展，仍是业内亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供分布式天线及其方法，其天线端口之间不存在功率平衡的问题，而且可轻易的扩展分布式天线系统的覆盖区域。

本发明的一实施例提供一分布式天线，包含：N个天线组，N≥2；和M个天线端口，M≥1。其中N个天线组是相互地理分离的，且N个天线组中的每一组包含若干根地理上相对集中定位的天线；M个天线端口中的每一个包含来自该N个天线组中的每一组的至少一根天线。

在一实施例中，天线组之间的相互距离大于10个电磁波波长，所述天线组中每一者中的天线距离大于等于0.5个电磁波长且小于等于10个电磁波波长。属于同一天线端口的天线连接于同一基站以发送相同的信号。

本发明的另一实施例还提供一配置分布式天线的方法，该方法包含：确定N个天线组，N≥2；其中N个天线组是相互地理分离的，且N个天线组中的每一者包含若干根地理上相对集中定位的天线；确定M个天线端口；及为M个天线端口中的每一个分配天线，所分配的天线是分别来自N个天线组中的每一组的至少一根天线。

在一实施例中，天线端口的数量M是由网络侧确定的。

本发明的分布式天线及其配置方法使用分组天线端口部署(GAPD，GroupedAntenna Ports Deployment)，相较于现有技术可很好的解决功率不平衡的问题。具有提高系统吞吐量，易扩展等优点。

附图说明

图1是一种集中定位天线端口部署方案的示意图；

图2是一种交织天线端口部署方案的结构示意图；

图3是根据本发明一实施例的以分组天线端口部署的分布式天线的结构示意图；

图4是根据本发明一实施例的分布式天线的配置方法；

图5是根据本发明一实施例的分布式天线的配置示意图；

图6所示是应用图5中分布式天线的无线通信系统50的结构示意图；

图7是图5中相同场景的分布式天线采用IAPD配置时的示意图；

图8是两种配置下用户设备在不同位置时的接收信号强度变化的仿真结果；

图9是IAPD配置时不同位置的吞吐量的仿真结果；

图10是GAPD配置时不同位置的吞吐量的仿真结果。

具体实施方式

为更好的理解本发明的精神，以下结合本发明的部分优选实施例对其作进一步说明。

长期演进(LTE，Long Term Evolution)项目是近年来第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)启动的最大的新技术研发项目，这种以正交频分复用/频分多址技术(OFDM/FDMA)为核心的技术被看作“准4G”技术。LTE将是今后全球最主要的广域宽带移动通信系统，未来所有的2G/3G/3.5G技术都将殊途同归，统一演进到LTE/LTE-A(LTE-Advanced)阶段。目前业内已有多个LTE的标准版本，但都没有解决分布式天线系统中功率不平衡的问题，阻碍了该技术的进一步发展和实施。

而本发明提供的分组天线端口部署(GAPD，Grouped Antenna Ports Deployment)的分布式天线及配置方法，则可解决分布式天线系统中功率不平衡的问题。

需要指出的是，由于技术的发展和标准的更新，具有相同功能的部件往往具有多个不同的称呼，如在分布式天线系统中，本领域技术人员对传输点(transport point)、分布式天线(distributed antenna)、远程无线电头(RRH，Remote Radio Head)等往往交替使用。本发明专利申请书中所使用的技术名词是为解释和演示本发明的技术方案，分布式天线亦包含传输点、远程无线电头等，应以其在本技术领域内所共识的功能为准，而不能仅以名称的异同任意解读。

图3是根据本发明一实施例的以分组天线端口部署的分布式天线的结构示意图，该分布式天线包含N(N≥2)组天线组，组0、组1、……组N-1，和M(M≥1)个天线端口，端口0、端口1、……端口M-1。具体的，在需要的覆盖区域内，配置有N个天线组，每个天线组内有若干根天线。M个天线端口中的每一个都包含来自该N个天线组中的每一组的至少一根天线。N个天线组相互之间是地理分离的，例如天线组之间的相互距离大于10个电磁波波长；而同一天线组内的天线则是地理上相对集中定位的，例如每组中天线间的距离大于等于0.5个电磁波长且小于等于10个电磁波波长。简言之，天线组之间的距离远大于每组内天线端口之间的距离。例如在一实施例中，每一个天线组内的天线之间的距离为0.6m(4个电磁波波长)，而天线组之间的距离为30m(200个电磁波波长)。本领域技术人员应当了解具体的距离可依不同的应用环境和要求进行调整。在本实施例中，每个天线端口配置为只需要来自各天线组的一根天线。在其它实施例中，每个天线端口也可包含来自各天线组的两根或更多根天线。每个天线端口的天线数可不同，例如端口1具有N根天线，其中各天线组中有一根是分配给该天线端口；而端口2可具有2N根天线，其中各天线组中有两根是分配给该天线端口。不同天线组内的属于同一天线端口的天线由基站连接，向用户设备发送相同的信号。如此，各天线端口组的天线基本是均匀配置的，有效解决了功率不平衡的问题。

图4是根据本发明一实施例的分布式天线的配置方法，其可配置得到图3所示的分布式天线。

如图4所示，在步骤40中，确定N，N≥2个天线组。该N个天线组是相互地理分离的，且每一个天线组包含若干根地理上相对集中定位的天线。根据本发明的一实施例，所谓地理分离是指天线组之间的相互距离大于10个电磁波波长(电磁波波长由载波频率确定，下同)，所谓地理上相对集中定位是指天线组中每一者中的天线距离大于等于0.5个电磁波长且小于等于10个电磁波波长。

在步骤42中，确定M个天线端口。确定天线端口的数量M可由网络侧，如基站或控制器，根据实际环境和应用确定。

接着在步骤44中，为M个天线端口中的每一个分配天线，所分配的天线是分别来自N个天线组中的每一组的至少一根天线。譬如，每个天线端口配置为包含来自各天线组的一根或两根天线。且如上所述，每个天线端口的天线数可不同。由于具有相同的天线端口，该来自不同天线组的N根天线连接至同一基站，从而可发送相同的信号至用户设备。

相较于其它的分布式天线及其配置方法，本发明解决了分布式天线系统中的功率不平衡问题，相应的可大幅度提高吞吐量。此外，本发明还具有很高的扩展灵活性，可根据需要轻松提高可覆盖的服务区域。在LTE/LTE-A的场景4中，本发明的优点尤为明显。

图5是根据本发明一实施例的分布式天线的配置示意图，其应用于室内场景中。如图5所示，两地理分割的天线组、两个天线端口沿室内长廊布置。每个天线组具有两根地理上相对集中定位的天线，其中一根分配给天线端口0，而另一根分配给天线端口1。换言之，每个天线端口具有来自地理分隔的两根天线。

图6所示是应用图5中分布式天线的无线通信系统50的结构示意图。属于同一天线端口，如天线端口0或天线端口1的来自不同天线组的两根天线连接至同一基站52，从而可发送相同的信号至用户设备54。

图7是图5中相同场景的分布式天线采用IAPD配置时的示意图。以下通过对图5和图7中的不同分布式天线配置在系统层性能上仿真，进一步凸显本发明的优点。仿真的参数与建模设定如表1所示，图8是两种配置下用户设备沿行进方向在不同位置时的接收信号强度变化的仿真结果，图9是IAPD配置时不同位置的吞吐量的仿真结果，而图10则是GAPD配置时不同位置的吞吐量的仿真结果。由上述仿真结果可清楚的看到本发明相较于IAPD很好的解决了功率不平衡的问题，并大幅度的提高了系统的吞吐量。

表1仿真参数与建模设定

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求书所涵盖。

Claims (5)

1.一种分布式天线，包含：

N个天线组，N≥2；所述N个天线组是相互地理分离的，且所述N个天线组中的每一组包含若干根地理上相对集中定位的天线；和

M个天线端口，M≥1；所述M个天线端口中的每一个包含来自该N个天线组中的每一组的至少一根天线；

其中属于同一天线端口的天线连接于同一基站以发送相同的信号。

2.如权利要求1所述的分布式天线，其中所述天线组之间的相互距离大于10个电磁波波长，所述天线组中每一者中的天线距离大于等于0.5个电磁波长且小于等于10个电磁波波长。

3.一种配置分布式天线的方法；该方法包含：

确定N个天线组，N≥2；其中所述N个天线组是相互地理分离的，且所述N个天线组中的每一者包含若干根地理上相对集中定位的天线；

确定M个天线端口；及

为所述M个天线端口中的每一个分配天线，所分配的天线是分别来自所述N个天线组中的每一组的至少一根天线；

其中，所述方法进一步包含将属于同一天线端口的天线连接于同一基站以发送相同的信号。

4.如权利要求3所述的配置分布式天线的方法，其中所述天线端口的数量M是由网络侧确定的。

5.如权利要求3所述的配置分布式天线的方法，其中所述天线组之间的相互距离大于10个电磁波波长，所述天线组中每一者中的天线距离大于等于0.5个电磁波长且小于等于10个电磁波波长。