CN109155459B - 适用于aas校准的天线元件和装置 - Google Patents

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Abstract

适用于通过选择性耦合器线和TRX RF子组的AAS校准的天线元件和装置一种天线布置包括天线元件和相应的馈线，被配置为向天线元件馈送信号和从天线元件馈送信号，并且包括与天线元件、馈线和选择性元件间隔开但接近天线元件、馈线和选择性元件的耦合器线的一部分。耦合器线的该部分被配置为经由感应耦合接收来自馈线和天线元件中的一个或两个的信号，并且被配置为经由感应耦合将信号传输到馈线和/或天线元件。天线布置包括选择性元件，该选择性元件与天线元件、馈线和耦合器线的一部分间隔开但接近天线元件、馈线和耦合器线的一部分，并且被配置成选择或不选择天线元件用于耦合到耦合器线的该部分。装置可以包括多个天线布置（具有子组）并且被配置用于AAS校准。图2。

Description

适用于AAS校准的天线元件和装置
技术领域
本发明一般地涉及无线通信，并且更具体地涉及适用于无线通信中使用的天线的校准的天线元件。
背景技术
该部分旨在提供下面公开的本发明的背景或上下文。本文的描述可以包括可以追寻的概念，但不一定是先前已经构思、实现或描述的概念。因此，除非本文另有明确说明，否则本部分中描述的内容不是本申请中的描述的现有技术，并且不因包括在本部分中而被承认是现有技术。在详细描述部分的主要部分之后，可以在说明书和/或附图中找到的缩写在下面定义。
在当前有源（active）天线校准系统中，硬件电路同时提供对所有TRX端口的访问，以允许信号的相位差测量。当水平TRX端口适当地彼此接近并且存在用于并联（parallel）组合部件的空间时，在TDD系统的一些情况中使用基于Wilkinson分配器（divider）的信号并联耦合（parallel coupling）。Wilkinson分配器（也称为Wilkinson功率分配器）是一种功率划分器/功率组合器的公知形式，其通常在微波应用中使用。它使用四分之一波变换器（quarter wave transformer），其容易地被制造为印刷电路板上的四分之一波长线，并且因此它提供证明廉价和简单的划分器/分配器/组合器的可能性，而仍然提供高水平的性能。在例如3D波束成形和5G的多TRX结构中，可以替代地使用串联双向耦合器线（couplerline），或者多个耦合器线可以例如与Wilkinson分配器并联或被切换，并且从线的两端测量耦合器线/多个耦合器线以消除耦合位置之间的串联耦合器线距离传播效应。
在最高频率AAS/5G实现中，将存在IF设计，并且通过辐射元件HW直接或者利用具有在高端频率TRX子组（sub group）内部的相位调整块的模拟/混合波束成形来进行波束成形。为此目的，除了整个系统校准之外，还可以使用高RF频率子组校准，以最小化需要对/从整个系统校准级别可见的连接的数量。
尽管当前有源天线校准系统能够执行天线校准，但是可以改进这些系统。
发明内容
本部分旨在包括示例并且不旨在限制。
在示例性实施例中，公开了一种包括天线布置的装置。该天线布置包括天线元件和相应的馈线，所述相应的馈线被配置为向天线元件馈送信号和从天线元件馈送信号，并且包括与天线元件、馈线和选择性元件间隔开但接近天线元件、馈线和选择性元件的耦合器线的一部分。耦合器线的该部分被配置为经由感应耦合接收来自馈线和天线元件中的一个或两个的信号，并且被配置为经由感应耦合将信号传输到馈线和天线元件中的一个或两个。天线布置包括选择性元件（selectivity element），该选择性元件与天线元件、馈线和耦合器线的一部分间隔开但接近天线元件、馈线和耦合器线的一部分，并且被配置成选择或不选择天线元件用于耦合到耦合器线的该部分。
在另一示例性实施例中，装置可以进一步包括：其中选择性元件未耦合到电压或地，其配置选择性元件以选择天线元件用于耦合到耦合器线的部分;并且其中选择性元件耦合到地以配置选择性元件以不选择天线元件用于耦合到耦合器线的部分。
如上的装置可以进一步包括，其中选择性元件被配置成至少通过定位在耦合器线的部分与馈线和天线元件中的一个或两个之间来选择或不选择用于耦合到耦合器线的部分的天线元件，以便影响耦合器线的部分与馈线和天线元件中的一个或两个之间的感应耦合。
如上的装置可以进一步包括，其中选择性元件定位在耦合器线的部分和馈线之间，并且其中轴穿过选择性元件、耦合器线的部分和馈线但不穿过天线元件，其中选择性元件、耦合器线的部分和馈线中的每个在不同的平面上，并且其中轴垂直于平面。
如上的装置可以进一步包括，其中轴穿过耦合器线的部分、选择性元件和天线元件但不穿过馈线，其中选择性元件、耦合器线的部分和馈线中的每个在不同的平面上，并且其中轴垂直于平面。
如上的装置可以进一步包括，其中天线布置还包括开关，所述开关耦合到选择性元件并且被配置为将选择性元件连接到地或者不将选择性元件连接到地。
如上的装置可以进一步包括多个天线布置，其中用于多个天线布置的耦合器线的部分是串联连接到多个天线布置中的每个的单个耦合器线的部分。附加示例性实施例是本段的装置，其中该装置进一步包括至少一个控制器，并且其中该至少一个控制器被配置为使该装置：在馈线上放置信号;配置选择性元件中的至少一个以选择相应的至少天线元件用于耦合到单个耦合器线;并从单个耦合器线的部分接收信号用于天线校准。另外的示例性实施例是本段的装置，其中该装置进一步包括至少一个控制器，并且其中该至少一个控制器被配置为使该装置：在单个耦合器线上放置信号;配置至少一个选择性元件以选择相应的至少一个天线元件用于耦合到单个耦合器线;并从馈线接收信号用于天线校准。
另一示例性实施例是如上的装置，其中多个天线布置布置成具有列和行的阵列。
另一示例性实施例是如上的装置，其中多个天线布置中的每个包括开关和定向耦合器，开关被配置为将耦合器线连接或不连接到定向耦合器，其中每个定向耦合器与相应的馈线间隔开，但被配置为感应耦合到相应的馈线。
另外的示例性实施例是如上的装置，其中，耦合器线在两端处终止，两端中的每个都具有校准端口。另一示例性实施例是本段的装置，其中校准端口是波束成形器的部分，并且波束成形被配置为将信号应用于天线元件中的每个用于波束成形。另一示例性实施例是本段的装置，还包括至少一个控制器，其中该至少一个控制器被配置为使得装置选择多个天线元件中的单独一些或多个天线元件，并且利用多个天线元件中的单独一些或多个天线元件、单个耦合器线及其校准部分，以及选择性元件执行天线校准。另一示例性实施例是本段的装置，其中至少一个控制器还包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，一个或多个存储器包括计算机程序代码，并且其中一个或多个存储器和计算机程序代码利用一个或多个处理器被配置为使装置执行天线校准。
附加示例性实施例是如上的装置，其中多个天线布置形成天线子阵列，并且其中该装置包括多个子阵列，每个子阵列具有其自己的单个耦合器线。如本段中的装置进一步包括多个耦合，多个耦合中的每个集合被配置为将下行链路业务数据和上行链路业务数据引导向天线子阵列的相应的单独一些并引导向相应的选择性双向校准耦合器线。如本段中的装置是另一示例，其中多个耦合和选择性双向校准耦合器线耦合到至少一个控制器，并且其中至少一个控制器被配置为选择耦合的集合的单独一些以执行相应天线子阵列的天线校准。如本段中的装置是另外的示例，其中每个天线子阵列具有相应的波束成形器和耦合的集合，并且耦合的每个集合将下行链路业务数据和上行链路业务数据引导向相应的波束成形器。
该装置的任何配置（例如，诸如执行校准的操作）可以全部或部分地由计算机程序产品执行，该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质承载包含在其中的计算机程序代码用于与计算机一起使用。计算机程序代码将包括用于执行用于装置的配置的操作的任何操作的代码。类似地，装置的任何配置（例如，执行校准的操作）可以全部或部分地由包括代码的计算机程序执行，以在计算机程序在处理器上运行时执行装置的配置。计算机程序可以是包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质承载包含在其中的计算机程序代码用于与计算机一起使用。
附图说明
在附图中：
图1是可以实践示例性实施例的一个可能的和非限制性的示例性系统的框图;
图2是在示例性实施例中通过选择性耦合器线进行AAS校准的单个校准线示例的图示;
图3A是用于图2的天线阵列的两个天线元件的可能电路的示例。2;
图3B是使用PCB的图3的可能实现的示例；
图4A是用于图2的天线阵列的两个天线元件的可能电路的另一示例;
图4B是使用PCB的图4A的可能实现的示例;
图5是在示例性实施例中通过选择性耦合器线和TRX RF子组进行AAS校准的多校准线实现示例;
图6是在示例性实施例中通过选择性耦合器线和TRX RF子组进行AAS校准的校准线耦合方向性增强示例;和
图7是通过选择性耦合器线和TRX RF子组进行AAS校准的逻辑流程图，并且示出了示例性方法的操作、计算机可读存储器上包含的计算机程序指令的执行的结果、由硬件中实现的逻辑执行的功能和/或用于执行根据示例性实施例的功能的互连装置。
具体实施方式
本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为相对于其他实施例是优选或有利的。在本具体实施方式中描述的所有实施例是被提供使本领域技术人员能够制造或使用本发明并且不是限制由权利要求书限定的本发明的范围的示例性实施例。
本文中的示例性实施例描述了用于通过选择性耦合器线和TRX RF子组进行AAS校准的技术。在描述了其中可以使用示例性实施例的系统之后，呈现了这些技术的附加描述。
转到图1，该图示出了其中可以实践示例性实施例的一个可能的和非限制性的示例性系统的框图。在图1中，用户设备（UE）110与无线网络100进行无线通信。UE是可以访问无线网络的无线的、通常是移动设备。UE 110包括通过一个或多个总线127互连的一个或多个处理器120、一个或多个存储器125以及一个或多个收发器130。一个或多个收发器130中的每个包括接收器Rx 132和发射器Tx 133。一个或多个总线127可以是地址、数据或控制总线，并且可以包括任何互连机制，诸如主板或集成电路上的一系列线路、光纤或其他光通信设备以及诸如此类。一个或多个收发器130连接到一个或多个天线128。一个或多个存储器125包括计算机程序代码123。UE 110经由无线链路111与eNB 170通信。
eNB（演进NodeB）170是基站（例如，用于LTE，长期演进），其提供诸如UE 110之类的无线设备对无线网络100的接入。eNB 170包括通过一个或多个总线157互连的一个或多个处理器152 、一个或多个存储器155、一个或多个网络接口（N/WI/F）161，以及一个或多个收发器160。一个或多个收发器160中的每个包括接收器Rx 162和发射器Tx 163。一个或多个收发器160连接到天线阵列158。一个或多个存储器155包括计算机程序代码153。eNB 170包括AAS校准模块150，其包括可以以多种方式实现的部分150-1和/或150-2之一或两者。AAS校准模块150可以在硬件中实现为AAS校准模块150-1，诸如被实现为一个或多个处理器152的部分。AAS校准模块150-1也可以被实现为集成电路或通过诸如可编程门阵列之类的其他硬件来实现AAS校准模块150-1。在另一示例中，AAS校准模块150可以被实现为AAS校准模块150-2，其被实现为计算机程序代码153并且由一个或多个处理器152执行。例如，一个或多个存储器155和计算机程序代码153被配置为利用一个或多个处理器152使得eNB 170执行如本文中描述的操作中的一个或多个。一个或多个网络接口161通过网络诸如经由链路176和131进行通信。两个或更多eNB 170使用例如链路176进行通信。链路176可以是有线的或无线的或两者并且可以实现例如X2接口。AAS校准模块150允许eNB 170执行天线阵列158的天线校准，如下描述的那样。一个或多个存储器155和一个或多个处理器152可以形成控制器151或者可以形成多个控制器151中的一个控制器151-1。例如，天线校准可以部分地或完全地是来自控制器151的控制器，尽管一些校准量和对此的控制可以传递给多个其他控制器（例如，参见图2中的控制器151-2），使得控制器151是若干个控制器中的一个控制器151-1。
一个或多个总线157可以是地址、数据或控制总线，并且可以包括任何互连机制，诸如主板或集成电路上的一系列线路、光纤或其他光通信设备、无线信道以及诸如此类。例如，一个或多个收发器160可以被实现为远程无线电头端（RRH）195，其中eNB 170的其他元件在物理上位于与RRH不同的位置，并且可以将一个或多个总线157部分地实现为光纤线缆以将eNB 170的其他元件连接到RRH 195。
无线网络100可以包括网络控制元件（NCE）190，其可以包括MME（移动性管理实体）/ SGW（服务网关）功能性，并且提供与另外的网络的连接性，另外的网络诸如是电话网络和/或数据通信网络（例如，因特网）。eNB 170经由链路131耦合到NCE 190。链路131可以被实现为例如S1接口。NCE 190包括通过一个或多个总线185互连的一个或多个处理器175、一个或多个存储器171以及一个或多个网络接口（N/WI/F）180。一个或多个存储器171包括计算机程序代码173。一个或多个存储器171和计算机程序代码173被配置为利用一个或多个处理器175来允许NCE 190执行一个或多个操作。
无线网络100可以实现网络虚拟化，网络虚拟化是将硬件和软件网络资源和网络功能性组合到单个基于软件的管理实体、虚拟网络中的过程。网络虚拟化涉及平台虚拟化，通常与资源虚拟化组合。网络虚拟化被分类为外部的、将许多网络或网络的部分组合成虚拟单元或内部的、向单个系统上的软件容器提供类似网络的功能性。注意，仍然使用诸如处理器152或175以及存储器155和171之类的硬件来在某个水平上实现由网络虚拟化产生的虚拟化实体，并且这样的虚拟化实体也产生技术效果。
计算机可读存储器125、155和171可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储器设备、闪存、磁存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移动存储器。计算机可读存储器125、155和171可以是用于执行存储功能的装置。处理器120、152和175可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器（DSP）和基于多核处理器架构的处理器中的一个或多个，作为非限制性示例。处理器120、152和175可以是用于执行功能的装置，诸如控制UE 110、eNB 170和如本文中所描述的其他功能。
因此已经为本发明的示例性实施例的实践引入了一种合适但非限制性的技术上下文，现在将以更大的具体性来描述示例性实施例。
如上所述，存在能够执行天线校准的当前有源天线校准系统。对于许多当前的AAS校准系统，所有信号同时可见，并且希望无论校准是否正在进行都使所有业务正常运行。也就是说，所有端口都需要数字信号处理DA/AD访问。对于需要对所有端口进行完全DA/AD访问的全数字波束成形系统而言，这是可行的。对于校准，在业务数据的水平以下（即，功率低于业务数据以最小化业务吞吐量的干扰）使用特殊的校准代码，以经由不应受到仅承载业务数据的其他TRX路径的影响的所需信号路径找到与校准码的相关性。
在较高的5G频带中，补偿传播路径损耗所需的TRX端口的数量是如此之大，以至于全数字波束成形不再是合理使用，因此将替代地使用模拟波束成形或模拟和数字波束成形的混合来形成期望的辐射束图案。更具体地，5G中的较高频带通常意味着高于6 GHz的频率（其中模拟波束成形很可能是优选而不是全数字波束成形，或者例如，高于15GHz至毫米波长），其中由于频率导致的传播损耗增加，使得需要大量的天线元件来实现足够的元件增益以更好地补偿传播损耗。为此，非选择性双向耦合器线仍可用于捕捉信号路线（route），但由于不再存在来自数字域的对所有高频RF TRX路径的访问，因此单独的AD/DA访问需要从/向波束成形处理路由，以识别来自其他的所需路径信号路线。然而，这需要AD/DA访问和IFRF部分与高频RF TRX子组部分之间的选择性切换。如果希望用较少的AD/DA连接来管理这一点，则通过在定义信号路径相位关系中使用模拟方法，高频TRX子组校准可以提供最低的复杂度。这可以通过反馈相位调整并与来自另一个管道或输入/输出的相同信号组合来执行这一点，以将相位数据锁定到已知参考，然后可以在整个系统的外部耦合电路中测量其。这将链接子组的数据用于整个系统补偿目的。
一些用于校准的技术包括以下内容。串联测量在2010年10月28日提交的发明人Murat W.Ermutlu和Risto T.Martikkala的美国公开号2013/0265203中说明。例如，美国公开号2013/0265203的图5示出了用于许多天线元件的单个校准线。以连接到开关的耦合器执行另一校准。参见2013年3月15日提交的发明人John S.Rucki等人的美国公开号2013/0260844。参见例如美国公开号2013/0260844的图1。由此存在进行的选择（120），其选择使用耦合器（112（n））测量中的哪个。
尽管这些当前的AAS校准技术可以提供校准，但是5G天线需要比较旧的有源天线更多的信息。需要提供更准确的信息的新的实现。
本文中的实现可以使用串联校准线，但也使用耦合器和校准线之间的开关。利用该系统，可以选择要根据其测量一个或多个元素的信息。这些开关的控制可以来自传输线，因此可以不需要外部布线。
此外，与通过例如RF开关选择性地耦合的TRX端口处的定向耦合器一起使用AAS校准串联双向耦合器线可以增强校准方法。特别地，不必使用校准代码。此外，在例如模拟波束成形中，代码最可能不能用于选择测量端口，因为数字域不具有对各个端口的访问，而是代之于一次访问所有端口或端口的组。可以存在经由RF开关连接到双向耦合器线的定向耦合器，因此耦合还提供了由于更多方向性而对来自环境的反射的更大容忍度。双向耦合器线仍用于从两端进行测量，以消除耦合点之间的物理距离传播效应。模拟相位调整的RF子组还可以包括以类似的方式在RF TRX子组内选择性地耦合的校准反馈电路。这提供了简单的反馈相位调整和组合电路，并且组合的信号电平检测可用于将每个信号相位差定义到主TRX输入或输出。对于上行链路方向，使用校准码、导频或一些宽带调制用于定义RF子组相位关系。然后通过选择性双向多TRX耦合器线测量RF子组主TRX输入或输出，以定义主TRX之间的相位差，来定义用于所有TRX端口的相位校正。
以下图示出了具有AD/DA访问的IF TRX和没有端口的AD/DA选择性访问的RF TRX的混合/模拟波束成形电路。如果希望单独地创建去往/来自RF TRX子组路径的带有校准码的选择性AD/DA访问，其也可以通过去往/来自例如IF TRX的AD/DA部分的取得的RF TRX子组输入处的选择性双向耦合器线实现。
在对示例性实施例的附加描述之前，考虑以下的点。
模拟/混合BF的一个潜在问题是需要选择要校准的TX/RX线的一些具体解决方案。一种示例性解决方案是将双向耦合器线与如本文所述的TX/RX选择可能性组合。
模拟/混合BF的另一个潜在问题是解决方案将最可能与高频带一起使用（相当于小型滤波器和天线），因此外部校准电路可能难以实现所需的预期的（due）可用空间和物理准确性以及具有长馈线的高线缆损耗（相对于RF信号波长）。在该上下文中，“高”频带意味着例如高于6 GHz的5G频带或高于15 GHz到毫米波长，其中模拟波束成形是最可能的实现，因为TRX的数量和波长如此小以至于完全数字波束成形实现在制造具有全数字BF的基站的成本和大小方面太难或过分（overkill）。由于空中接口信道行为中的足够多路径而导致的大量MiMo可用性在低频率（例如，低于6GHz）处最佳，并且因此数字访问/波束成形仅在低频处最有效，并且其中波长较大且单位HW成本/大小对于制造完全数字的是可行的。这些问题的示例性解决方案是可以集成到TRX或天线结构本身的选择性耦合器线，如本文中所描述的。
混合BF和高频带的另外的潜在问题是通常需要使用集成RF芯片来满足RF空间要求。但就像存在对于实际IC大小的硬限制，完整的混合BF系统将通常需要不止一个RF IC，并且然后存在对于在不同的RF IC之间校准TRX的需要。本文中的示例性实施例中的一种可能的解决方案是TRX天线元件的子组（例如，用一个RF IC服务的那些）可以彼此校准，并且然后可以彼此校准那些子组（例如，通过多个IC），以便校准整个系统。
转到图2，该图示出了耦合到波束成形器205的天线阵列158。波束成形器205形成图1的收发器160的部分。天线阵列158具有64个天线元件（E1至E64），它们分别被标记为210-1至210-64。天线元件E1 210-1、E8 210-8、E57 210-57和E64 210-64在图2中具有参考标号。每个天线元件210是用于传输或接收数据的辐射元件。与每个天线元件210相关联的是耦合区域230。耦合区域230-1、230-8、230-57和230-64具有参考标号并且分别对应于天线元件E1 210-1、E8 210-8、E57 210-57和E64 210-64。耦合区域230示出了在元件之间发生物理耦合和/或电耦合的近似区域。存在单个选择性双向校准耦合器线225，其将耦合区域230连接到波束成形器205（经由校准端口215和220）。波束成形器205可以包括控制器151-2，其可以执行和控制天线阵列158的一些或全部天线校准。
如下面更详细描述的（例如，参见图3和图4），耦合区域230具有选择性元件280，其允许选择天线元件210中的各个天线用于校准。为了实现该选择，使用选择性控制电路227。该电路227至少部分地驻留在天线阵列158中，并且还可以部分地驻留在波束成形器205中（诸如在RFIC或TRX中）。例如，选择性控制电路227可以例如由RFIC中的电路实现，其可以使用TRX ASIC/FPGA的可用控制引脚，并且可以根据例如来自波束成形器的（例如，通过总线发送的）选择消息和其相关性执行算法来选择选择性元件中的各个元件。其他例子是可能的。例如，在图2中，存在64个天线元件210，其可以对应于6位。选择性控制电路227可以具有6位寄存器，并且控制器151-2可以（例如，经由消息）写入6位寄存器并因此选择天线元件210中的一个。例如，000001可以选择210-1、000010可以选择210-2、00001可以选择210-3，以及诸如此类。可以使用更多位，诸如使用64位，或使用一系列消息来选择天线元件210中多个元件。选择性控制电路227可以将各个（或多个）控制信号（图3B和4B中所示）输出到每个选择性元件280。
波束成形器205包括校准端口215和220、波束成形分配电路265和加法器235。下行链路业务数据240来自eNB 170的内部，并且经由链路245（例如，其可以经由总线157实现）被传送到波束成形分配电路265。经由天线阵列158传输下行链路业务数据240。上行链路业务数据250由天线阵列158接收，通过波束成形分配电路265并经由链路255（例如，其可以经由总线157实现）传递到eNB 170的内部。波束成形分配电路265经由馈线270执行下行链路业务数据240到天线阵列158的分配以由阵列传输，并且执行由天线阵列158-1接收的和在馈线270上的信号到上行链路数据250的分配。
如这里和下文所述，在校准期间使用校准端口215、220。电路271可以包括特殊校准接收器/发射器部分（例如，作为FD LTE中的移动芯片）或现有TRX端口（例如，在TD LTE和5G中，因为正常端口中的诸如一个或两个之类的一些端口除了业务传输之外还用于在TX/RX的频率是相同的时同时执行相反的TX/RX方向上的测量。特殊校准接收器/发射器部分可以访问校准端口215、220上的信号和/或向校准端口215、220提供信号。电路271还可以包括加法器235和相关260（可以诸如在（一个或多个）处理器152中由电路或由专用电路执行）或者与加法器235和相关260分离。加法器235和相关260中的一个或两个可以由（一个或多个）处理器152执行，例如，在AAS校准模块150的控制下。
在由加法器235加上（或减去）以创建MAX/MIN（最大或最小）相关260之后，可以比较关于链路245、255、216和217的信息。更特别地，比较在DL路径（经由链路245）和校准反馈（经由链路216和217接收的）之间（在DL校准阶段中）或在校准信号（经由链路216和217发送的）与从UL路径（经由链路255）接收的反馈之间（在UL校准阶段中）。相关260可以意味着包括例如被解码并且与在数据链的不同位置中的相同信号的参考相位进行比较的传输的调制的数字信号比较，通常可用于比较测量的端口相位。相关260也可以是非常低级智能类型的相关/比较，例如，通过组合两个信号并测量组合信号幅度，同时改变它们中的每个的比较反馈相位以搜索哪个相位调整显示最高级别和什么显示最低级别，这意味着两个信号的相等和相反的相位。在比较中通常可以忽略RF频率中小于几十个波长的全波长延迟差异，并且可以在简单组合和幅度检测之前应用额外延迟，如果存在大的延迟差异以补偿用于比较的两个信号之间的话。可以存在用于所有测量的共同选择的信号参考点，或者信号例如在两个的对中被相互比较，例如，如果使用最简单的模拟方法，或者对于由于频率偏移而没有大的绝对相位值漂移的端口具有共同的本地振荡器（LO）是重要的。
图3A是用于图2的天线阵列的两个天线元件的可能电路的示例并且用于更详细地解释校准。示出了两个天线元件210-N和210-N+1，以及它们对应的馈线270-N和270-N+1。选择性双向校准耦合器线225在下面（在该示例中）基本上垂直于馈线270地通过馈线270。在耦合器线225和馈线270之间的是相应的选择性元件（诸如是或包括垫）280，其可以接地或不接地，并且用于天线元件210的选择。即，存在用于天线元件N 210-N的选择性元件N 280-N和用于天线元件N+1 210-N+1的选择性元件N+1 280-N+1。另外，与每个选择性元件280和每个元件210相关联的是相应的耦合区域230。存在用于选择性元件N 280-N和天线元件N210-N的耦合区域N 230-N和用于天线元件N+1 210-N+1的选择性元件N+1 280-N+1的耦合区域N+1 230-N+1。
存在可以实现图3A中的天线元件的多种方式。图3B是使用PCB 285的图3A的可能实现的一个示例。在该示例中，PCB 285的一部分被示出为包括一个天线元件210-N。PCB285包括多个层，包括四个导电（通常为铜）层295-1、295-2、295-3和295-4以及三个绝缘层266-1、266-2和266-3。天线元件210-N是导电层295-1上的区域，并且馈线270也在导电层295-1上用于该示例。耦合器线225至少部分地实现为导电层295-3中的导电迹线。选择性元件280-N被示为在导电层295-2中并且连接到通孔275-N。通孔275-N将可由波束成形器205（和/或AAS校准模块150）访问。
示出了开关（Sw）221-N，并且开关通过一个或多个控制信号224耦合到选择性控制电路227，并且耦合到选择性元件280-N。期望开关221-N和到选择性控制电路227和选择性元件280-N的耦合形成在PCB 285上或PCB 285中，但是为了易于展示而示出为与PCB 285分离。开关Sw 221-N可以将选择性元件280-N耦合到地223或开放连接222（即，如果开关Sw221-N将选择性元件280-N耦合到开放连接222并且不连接到任何电压源或地，则选择性元件280-N将保持浮动）。术语“耦合”不排除其他元件在两个设备之间，尽管通常两个设备将使用导电元件连接，导电元件诸如导电PCB层中的布线。开关221可以是任何合适的开关，诸如单位置单掷开关（即，连接或不连接到地）、单位置双掷开关（即，一个段子连接到地并且一个端子浮动）或诸如此类，包括一个或多个MOSFET、一个或多个BJT、一个或多个继电器或诸如此类。选择性开关221也可以用例如由跨二极管的DC电压控制的电容二极管耦合、较高的电压使耦合接地或使能耦合来实现，这取决于二极管如何连接以执行选择。
两个图3A和3B示出了轴A。可以看出，选择性元件280位于耦合器线225和馈线270之间。此外，轴A穿过选择性元件280、耦合器线225和馈线270，但是不穿过天线元件210。选择性元件280、耦合器线225和馈线270中的每个在不同的平面上（例如，用于绝缘层266和/或导电层295的表面的平面）。轴A垂直于平面。该示例中的选择性元件280可以影响耦合器线225和馈线270之间的感应耦合。特别地，如果选择性元件280接地，则选择性元件280将对感应耦合具有主要的负面影响（即，显着地或潜在地减少阻挡）。如果选择性元件280通过不将选择性元件280连接到地或连接到电压而保持浮动，则选择性元件280将对感应耦合几乎不具有影响（即，几乎没有减少）。
转到图4A和4B，图4A示出了用于图2的天线阵列的两个天线元件的可能电路的另一示例，并且图4B是使用PCB 285的图4A的可能实现的示例。示出了两个天线元件N 270-N和N+1 270-N+1。还示出了相应的耦合区域230-N和230-N+1，以及被示出为导电垫的选择性元件280-N和280-N+1。相应的馈线270-N和270-N+1分别连接到天线元件N 210-N或N+1210-N+1。图4B示出了天线元件210-N是导电层295-1上的区域，并且馈线270-N（示为馈送270-N）是通孔（至少部分地）并且连接到未示出但可以在导电层295-4中的馈线270的另一部分。耦合器线225至少部分地实现为导电层295-3中的导电迹线。选择性元件280-N示出为在导电层295-2中并且连接到也终止于导电层295-4上的通孔275-N。通孔275-N将可由波束成形器205（和/或AAS校准模块150）访问。
图4A和4B还示出了轴B。在这些图中可以看出，轴B穿过耦合器线225、选择性元件280-N和天线元件210，但是没有穿过馈线270。选择性元件280、耦合器线225和天线元件210中的每个在不同的平面上（至少部分地示出），并且轴B垂直于平面。平面是用于绝缘层266和/或导电层295的表面的平面。该示例中的选择性元件280可以减少（例如，阻挡）或允许耦合器线225和天线元件之间的耦合，这取决于选择性元件280是否接地（分别）。轴B垂直于平面。该示例中的选择性元件280可以减少（例如，阻挡）或允许耦合器线225和馈线270之间的耦合，这取决于选择性元件280是否接地（分别）。
图2、3A和4A的示例涉及整个天线阵列158。然而，这些技术也可以应用于多个天线阵列。特别地，模拟相位调整的RF子组还可以包括以类似的方式在RF TRX子组内选择性地耦合的校准反馈电路。图5是此的示例，并且该图是在示例性实施例中通过选择性耦合器线和TRX RF子组进行AAS校准的多校准线实现示例。
在该示例中，存在M个TRX/RFIC 410，其被示为TRX/RFIC号1 410-1到TRX/RFIC号M410-M。每个TRX/RFIC 410包括波束成形器205，使得存在波束成形器205-1到205-M。每个TRX/RFIC号410 /波束成形器205连接到天线子阵列158。示出了天线子阵列158-1到158-M。存在用于TRX/RFIC级的两个选择性双向校准耦合器线430、445。选择性耦合425-1到425-M选择下行链路业务数据245，用于将放在耦合器线430上的TRX/RFIC 410中的一个（或多个）。默认地，一次只选择一个TRX/RFIC 410，并且它们都被单独选择，但是选择TRX/RFIC410中的多个可以是可能的。类似地，选择性耦合440-1到440-M为将放在耦合器线445上的TRX/RFIC 410中的一个（或多个）选择上行链路业务数据255。再次，默认地，一次仅选择TRX/RFIC 410。例如，选择性耦合425-1和440-1可以被配置为使得下行链路业务数据240和上行链路业务数据250分别耦合到耦合器线430和445，但是所有其他选择性耦合425-2到425-M和440-2到440-M可以被配置为防止下行链路业务数据240和上行链路业务数据250耦合到耦合器线430和445。默认选择是一个接一个，使得一次仅选择一个TRX/RFIC 410，但是选择性耦合425和440可用于选择要被校准的TRX/RFIC 410中的多个。耦合器线430去往“上游”，诸如去往AAS校准模块150或其他这样的控制器151。
另外，存在双向校准耦合器线225，其由用于波束成形器级的选择性耦合455控制。对于TRX/RFIC 410和相应的天线子阵列158中的每个存在存在一个（在该示例中）选择性耦合455。每个耦合455可以将校准端口1 215和耦合器线225连接到相应的天线子阵列158，或者可以将校准端口1 215和耦合器线225从相应的天线子阵列158断开。耦合425、440和455应该一致地操作。也就是说，eNB 170控制这些以选择哪个（哪些）TRX/RFIC 410和相应的天线子阵列正在执行校准。
在该示例中，每个天线子阵列158包括耦合区域230-1到230-16，每个耦合区域与相应的天线元件210相关联。在该图中更详细地示出了馈线270。特别地，示出了馈线270-1至270-16。
参照图6，该图是在示例性实施例中通过选择性耦合器线和TRX RF子组进行的AAS校准的校准线耦合方向性增强示例。该示例使用M个波束成形器205、RRX/RFIC 410和天线子阵列158，并示出了波束成形器205-N、RRX/RFIC 410-N和天线子阵列158-N中的一个（第N个）。天线子阵列158-N包括X+3个天线元件210-1到210-X+3。每个天线元件210具有相应的耦合区域230、开关510和定向耦合器520。因此，示出了耦合区域230-1至230-X+3、开关510-1至510-X+3和定向耦合器520-1到520-X+3。经由未示出的电路控制各个开关510。这种开关510可以是例如FET或继电器。定向耦合器520与相应的馈线270间隔开，但用于感应地耦合到馈线270（并因此测量其上的信号）。选择性耦合425、440和455可在图6中用于将DL/UL业务数据和（一个或多个）波束成形器耦合到天线子阵列。也就是说，选择性仍然相同，但每个端口处的定向耦合器向返回到元件的信号的可能环境反射提供附加的容差，但即使在最差的反射中，直接信号总是比反射强，但方向性可以改进并且仍然使用耦合器线解决方案和选择性。
图7是通过选择性耦合器线和TRX RF子组进行的AAS校准的逻辑流程图，并且示出了示例性方法的操作、计算机可读存储器上包含的计算机程序指令的执行的结果、由硬件中实现的逻辑执行的功能和/或用于执行根据示例性实施例的功能的互连装置。假设图7中的框由基站或其他网络节点，诸如eNB 170，例如，在部分地由AAS校准模块150的控制下执行。为了便于参考，将假设基站执行图7中的框，但这只是示例。没有校准，元件阵列相位将是随机的并且辐射图案在质量上完全不可用。另一方面，通过校准，可以将必要的相位校正信息写入TX和RX的信号路径，例如写入TX和RX HW部分中的相位调整部分（例如，在模拟波束成形移相器中）或写在例如每个业务信号的I＆Q数据的复数乘法器上（在TRX HW RF部分之前的数字域中的数字波束成形情况中）。
图7中的流程开始于框605中。在框610中，基站确定是否是校准时间。如果不是（框610 =否），则流程返回到框610。如果是（框610 =是），则流程前进到执行校准的一组框。注意，存在许多用于执行校准的不同技术。框613表示这些技术中的一些。在框613中，示出了可以通过例如一次测量单个端口或者一次比较两个端口并调整它们中的一个端口的相位以找到最高/最低组合级别来改变校准的处理顺序。另外，该序列还可以是首先从一个方向（例如，上行链路）依次逐个地测量所有端口，并且然后从另一个方向（例如，下行链路）逐个地测量所有端口。作为另一个例子，序列可以是在两个方向上测量一个端口并且然后在两个方向上测量下一个端口，并且依此类推。此外，可以以不同的顺序测量较低的模块级耦合器线和较高的模块级耦合器线，以确定所有校准值。
就一个可能的流程而言，在框615中，基站选择（一个或多个）RF子组进行校准。框620中的基站选择选择的（一个或多个）RF子组之一中的天线元件用于校准。在框625中，基站配置耦合区域和其他元件（例如，图6中的开关）以使能使用所选择的天线元件。
在框630中，基站在TRX/RFIC级别处和相应的波束成形器/天线子阵列级别处（例如，选择性耦合455）配置选择性耦合（例如，选择性耦合425和445）以使能使用用于校准的子组。框635中的基站使用配置的天线阵列（例如，利用其选择的天线元件）和配置的TRX/RFIC和波束成形器/（一个或多个）天线阵列（即，被配置以便选择被校准的RF子组）来执行校准测量。注意，框635中的校准可以在天线阵列/子阵列正在传输和/或接收数据时发生。注意，将相位校正应用于TX和RX路径或波束成形器矩阵通常在测量（例如，并且计算和存储结果）之后稍后执行，并且在数字波束成形中，实际结果处理通常使用一些相位漂移估计来选择运行下一次测量的时间段或者例如单元的热信息用于估计要进行的下一次测量或者执行滤波以使原始结果方差噪声较小。在更简单的RF IC解决方案中，最可能的是，存在可用于确定如何使用捕捉的原始相位信息数据的较少智能。
在框640中，确定是否存在更多的RF子组以经历校准。如果是（框640 =是），则流程前进到框620。如果不是（框640 =否），则流程前进到框645。在框645中，基站将在框635期间将确定的校准信息应用于波束成形器元件。相位数据结果的必要信息在低基本部分和较高级系统之间按需分配，以补偿整个系统的相位误差。如前所述，测量和调整过程可以以许多不同的方式执行，但主要导致划分为校正的测量计算并将测量的校正因子应用于数字和/或模拟域中的信号波束成形路径。
现在呈现其他可能的实现细节。耦合器线路实现也可以在PCB上链接在一起的RFIC或者在PCB层中的耦合器内部实现，或者例如用同轴线缆将若干TRX一起链接到共同链来实现。如果PCB的线宽和层厚度等都针对线路中的最小反射的相同阻抗进行了优化，则也可以用50 ohm以外的阻抗来实现耦合器线。RFIC可以例如在某个点处具有RF校准链接支持或选择控制支持，但是当前的28..29GHz RFIC还没有这样的支持，因此确切的实现可以变化。
在不以任何方式限制下面出现的权利要求的范围、解释或应用的情况下，本文公开的一个或多个示例实施例的技术效果是在任何未来AAS实现中实现示例性实施例的能力，例如，通过在测量下应用具有TRX端口/多个端口的选择性的双向耦合器线。也可以用相同的选择性耦合原理测量RF子组校准，相同的选择性耦合原理包括搜索信号组合幅度对相位曲线。不一定需要在下行链路数据中使用校准码的优点和技术效果将提供优势，因为对下行链路业务吞吐量没有影响。此外，在子组校准中的选择性耦合使用也是一种简单的计算方式，并且最可能是5G的未来中具有的益处。本技术还可以/可能在单个5G单元中校准机械结构的大小内的分布式子元件组，并且可以使用将子系统相位链接以一起操作的该选择性链式方法。而且，如果RFIC供应商在RFIC内部锁相之后具有显着的相位的剩余误差，如本文所述的选择性耦合器线解决方案可用于增强目的，因为总误差将小于其他常规技术中的误差。
本文的实施例可以以软件（由一个或多个处理器执行）、硬件（例如，专用集成电路）或软件和硬件的组合来实现。在示例实施例中，软件（例如，应用逻辑、指令集）被维护在各种常规计算机可读介质中的任何一个上。在本文件的上下文中，“计算机可读介质”可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令以供指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的任何介质或装置，指令执行系统、装置或设备诸如是计算机，其中例如在图1中描述和描绘的计算机的一个示例。一种计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质（例如，存储器155或其他设备），其可以是能够包含、存储和/或传输指令以供指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的任何介质或装置，指令执行系统、装置或设备诸如是计算机。计算机可读存储介质不包括传播信号。
如果需要，这里讨论的不同功能可以以不同顺序执行和/或彼此同时执行。此外，如果需要，上述功能中的一个或多个可以是可选的或可以组合。
尽管在独立权利要求中阐述了本发明的各个方面，但是本发明的其他方面包括来自所描述的实施例和/或从属权利要求的特征与独立权利要求的特征的其他组合，并且不仅仅是在权利要求中明确阐述的组合。
在此还应注意，虽然以上描述了本发明的示例实施例，但是这些描述不应被视为具有限制意义。而是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，存在可以进行的若干变化和修改。
可以在说明书和/或附图中找到的以下缩写定义如下：
3D三维（al）
5G第五代
AAS有源天线系统
AD模拟到数字
ASIC专用集成电路
BF波束成形
BJT双极结型结晶体管
DA数字到模拟
DC 直流
DL下行链路（从网络到UE）
eNB（或eNodeB）演进节点B（例如，LTE基站）
FD频分
FDD频分双工
FET场效应晶体管
FPGA现场可编程门阵列
GHz千兆赫兹
HW 硬件
IC集成电路
I/F接口
IF中频
LO本地振荡器
LTE长期演进
MAX 最大
MiMo多输入，多输出
MIN 最小
MME移动性管理实体
MOSSFET金属氧化物半导体场效应晶体管
NCE网络控制元件
N/W网络
PCB印刷电路板
RF射频
RFIC射频集成电路
RFH远程无线电头端
Rx接收器
SGW服务网关
Sw开关
TD时分
TDD时分双工
Tx或TRX发射器或传输/接收
UE用户设备（例如，无线、通常是移动设备）
UL上行链路（从UE到网络）

Claims (18)

1.一种用于无线通信的装置，包括：
天线布置，包括：
天线元件和相应的馈线，被配置为向天线元件馈送信号和从天线元件馈送信号；
与天线元件、馈线和选择性元件间隔开但接近天线元件、馈线和选择性元件的耦合器线的一部分，耦合器线的所述部分被配置为经由感应耦合接收来自馈线和天线元件中的一个或两个的信号，并且被配置为经由感应耦合将信号传输到馈线和天线元件中一个或两个；以及
选择性元件，其与天线元件、馈线和耦合器线的部分间隔开但接近天线元件、馈线和耦合器线的部分，并且其被配置为选择或不选择天线元件用于耦合到耦合器线的部分，
其中所述选择性元件被配置为至少通过位于耦合器线的部分与馈线和天线元件中的一个或两个之间以便影响耦合器线的部分与馈线和天线元件中的一个或两个之间的感应耦合来选择或不选择天线元件用于耦合到耦合器线的部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：
选择性元件没有耦合到电压或地，其配置选择性元件以选择天线元件用于耦合到耦合器线的部分；以及
选择性元件耦合到地以配置选择性元件以不选择天线元件用于耦合到耦合器线的部分。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中，选择性元件位于耦合器线的部分与馈线之间，并且其中轴穿过选择性元件、耦合器线的部分和馈线，但不穿过天线元件，其中选择性元件、耦合器线的部分和馈线中的每个在不同的平面上，并且其中轴垂直于平面。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中轴穿过耦合器线的部分、选择性元件和天线元件，但不穿过馈线，其中选择性元件、耦合器线的部分和馈线中的每个在不同的平面上，并且其中轴垂直于平面。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中，天线布置还包括开关，所述开关耦合到选择性元件并且被配置为将选择性元件连接到地或者不将选择性元件连接到地。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，还包括多个天线布置，其中用于多个天线布置的耦合器线的部分是串联连接到多个天线布置中的每个的单个耦合器线的部分。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，装置还包括至少一个控制器，并且其中至少一个控制器被配置为使得装置：
在馈线上放置信号;
配置选择性元件中的至少一个以选择相应的至少一个天线元件用于耦合到单个耦合器线;和
从单个耦合器线的部分接收信号用于天线校准。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置还包括至少一个控制器，并且其中至少一个控制器被配置为使得装置：
在单个耦合器线上放置信号;
配置至少一个选择性元件以选择相应的至少一个天线元件用于耦合到单个耦合器线;和
从馈线接收信号用于天线校准。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，以具有列和行的阵列布置多个天线布置。
10.根据权利要求6所述的装置，其中多个天线布置中的每个包括开关和定向耦合器，开关被配置为将耦合器线连接或不连接到定向耦合器，其中每个定向耦合器与相应的馈线间隔开，但被配置为感应地耦合到相应的馈线。
11.根据权利要求6所述的装置，其中，耦合器线在两端处终止，两端中的每个都具有校准端口。
12.根据权利要求11所述的装置，其中校准端口是波束成形器的部分，并且波束成形被配置为将信号应用于天线元件中的每个用于波束成形。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的装置，还包括至少一个控制器，其中至少一个控制器被配置为使得装置选择多个天线元件中的单独一些或多个天线元件并利用多个天线元件中的单独一些或多个天线元件、单个耦合器线和其校准部分以及选择性元件执行天线校准。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，至少一个控制器还包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，一个或多个存储器包括计算机程序代码，并且其中配置一个或多个存储器和计算机程序代码利用一个或多个处理器使得装置执行天线校准。
15.根据权利要求6所述的装置，其中，多个天线布置形成天线子阵列，并且其中装置包括多个子阵列，每个子阵列具有其自己的单个耦合器线。
16.根据权利要求15所述的装置，还包括多个耦合，多个耦合的每个集合被配置为将下行链路业务数据和上行链路业务数据引导向天线子阵列中的相应的单独子阵列并且引导向相应的选择性双向校准耦合器线。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，多个耦合和选择性双向校准耦合器线耦合到至少一个控制器，并且其中至少一个控制器被配置为选择耦合的集合中的单独的耦合以执行相应的天线子阵列的天线校准。
18.根据权利要求16或17中任一项所述的装置，其中，每个天线子阵列具有相应的波束成形器和耦合的集合，并且耦合的每个集合将下行链路业务数据和上行链路业务数据引导向相应的波束成形器。
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