CN110718744A - 自配置通信节点布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通信节点布置，该通信节点布置包括至少两个天线单元。各天线单元包括至少一个信号端口和至少一个天线元件，其中，各信号端口连接到至少一个对应的天线元件。各天线单元包括至少一个传感器单元，该至少一个传感器单元被布置为感测其相对于预定参考延伸的方位。通信节点布置包括至少一个控制单元，并且被布置为将各测试信号馈送到至少两个不同信号端口中的每个信号端口。对于每个这种测试信号，通信节点布置被布置为经由至少一个其他信号端口接收测试信号。通信节点布置被布置为基于所接收的测试信号确定所述天线单元的相对位置，并且基于从传感器单元接收的数据确定所述天线单元的相对方位。

Description

自配置通信节点布置
本申请是2014年11月13日提交的、申请号为201480083346.0、发明名称为“自配置通信节点布置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种包括至少两个天线单元的通信节点布置。各天线单元包括至少一个信号端口和至少一个天线元件，并且各信号端口至少间接连接到至少一个对应的天线元件。
本发明还涉及一种用于确定至少两个天线单元之间的相对位置和相对方位的方法，其中各天线单元使用至少一个信号端口。
背景技术
为了优化覆盖范围和容量，可以以许多种方式来配置高级基站；基站无线电架构例如可以包括若干更多或更少的相同天线单元(即，被置于可以用作构件块的一个公共天线单元中的天线和无线电装置)。这种天线单元例如可以装配有两个单独的无线电装置；针对每个极化有一个无线电装置。将许多这种天线单元构件块放置在一起可以促进具有可扩展特性的模块化站点配置，并且配置可以被称为基站星座。
蜂窝网络中的另一个问题是，在多个有源单元经由光或电I/Q链路(还被称为CPRI(通用公共无线电接口)链路)被置于天线塔高处时，而基带处理位于地面上。
通过将天线单元用作公共构件块组件，基站系统可以被设置有用于不同覆盖范围和容量场景的不同数量的辐射元件。该构件块然后可以被用于创建适于不同场景(诸如广域、中程或局域)的不同类型的基站。同样，天线孔径可以被设计为适应特殊的覆盖范围场景(诸如高层建筑)，这意味着天线孔径可以被配置为在水平或垂直域或这两者中展开。然后通过使用一个或更多个天线单元将系统配置为促进MIMO(多输入多输出)和/或小区特定的波束成型。
通过计算用于各辐射元件的相位和幅度权重来创建小区特定的波束成型。在计算小区特定的波束成型所需的阵列激励时，基带处理需要各独立天线元件或至少各天线单元的位置和方位。各辐射元件的相对位置可以由位置矩阵来表示，其中各元件位置(x,y,z)存储在具有维数Nx3的公共矩阵中，其中N为基站中辐射元件的总数。
基站星座中天线单元的相对位置作为用于上述基带处理以及用于OSS(作业支持系统)的信息而相关。对于OSS，信息可以用于使基站如何被配置可视化。
在当前系统中，当包括所有辐射元件时，位置矩阵通过设计已知。然而，对于将天线单元用作根据上述内容的构件块以模块化样式创建的系统，概念需要系统被配置有正确的设置信息，其中各元件的位置可连同各元件相对于地球重力的方位一起可用。
由此，需要找到正确的信号映射，其中安装以高效且可靠方式映射到基带端口。该需要对于具有传统馈线电缆的旧有基站也是相关的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于获取关于基站星座的数据的手段，其中基站包括天线单元构件块。
该目的借助于包括至少两个天线单元的通信节点布置来实现。各天线单元包括至少一个信号端口和至少一个天线元件，并且各信号端口至少间接连接到至少一个对应的天线元件。各天线单元包括至少一个传感器单元，该至少一个传感器单元被布置为感测其相对于预定参考延伸的方位。通信节点布置包括至少一个控制单元，并且被布置为将各测试信号馈送到至少两个不同信号端口中的每个信号端口。对于每个这种测试信号，通信节点布置被布置为经由至少一个其他信号端口接收测试信号。通信节点布置被布置为基于所接收的测试信号确定天线单元的相对位置，并且基于从传感器单元接收的数据确定天线单元的相对方位。
该目的借助于用于确定至少两个天线单元之间的相对位置和相对方位的方法来实现，其中各天线单元使用至少一个信号端口。该方法包括以下步骤：
-将各测试信号馈送到至少两个不同的信号端口中的每个信号端口。
-对于每个这种测试信号，经由至少一个其他信号端口接收所述测试信号。
-基于所接收的测试信号确定所述天线单元的相对位置。
-基于从传感器单元接收的数据确定所述天线单元的相对方位，该传感器单元在各天线单元中被使用，用于感测其相对于预定参考延伸的方位。
根据示例，通信节点布置被布置为一次将相应的测试信号馈送到一个信号端口中。
根据另一个示例，控制单元被布置为从所接收的测试信号形成散射矩阵，并且从散射矩阵提取定位矩阵。定位矩阵包括所述天线单元的相对位置。
根据另一个示例，控制单元被布置为根据所述被确定的相对位置和所述被确定的相对方位来控制至少一个通风(ventilation)布置。
根据另一个示例，至少一个天线单元包括至少一个收发器布置，并且所述至少一个天线单元的各信号端口被布置为发送和接收数字基带信号。对于所述至少一个天线单元中的每个天线单元，通信节点布置例如可以被布置为经由对应的信号端口向至少两个不同的天线元件中的每个天线元件馈送相应的测试信号。对于每个这种测试信号，通信节点布置被布置为经由对应的信号端口从至少一个其他天线元件接收测试信号。通信节点布置然后被布置为基于所接收的测试信号确定所述天线元件的相对位置，并且基于从传感器单元接收的数据确定所述天线元件的相对方位。
根据另一个示例，至少一个天线单元被连接到至少一个收发器布置，其中这种天线单元的各信号端口被布置为发送和接收RF(射频)信号。
根据另一个示例，通信节点布置包括至少一个基带处理单元。各这种基带处理单元包括端口的第一集合和端口的第二集合，并且被布置为根据所获取数据将端口的第一集合中所包括的至少两个第一集合端口连接到端口的第二集合中所包括的至少两个第二集合端口。端口的第一集合中的每个端口至少间接地连接到信号端口。
根据另一个示例，控制单元被布置为检测端口的第一集合至少间接连接到哪些信号端口。
根据另一个示例，控制单元被布置为组合所述被确定的相对位置与所述被确定的相对方位，以形成总矩阵。控制单元还被布置为将总矩阵与一组预定义的天线矩阵进行比较，并且选择与总矩阵最佳对应的预定义的天线矩阵。
其他示例根据从属权利要求是明显的。
借助于本发明获得若干优点，例如：
-提供自动的且可重配置的节点布置；以及
-使得正确的天线单元能够映射到正确的基带端口。这将缩短站点部署时间，并使得引入由于错误连接或放置零件而引起的错误的风险最小化。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明，附图中：
图1显示了通信节点布置的示意立体图；
图2显示了通信节点布置的第一示例的示意图；
图3显示了通信节点布置的第二示例的示意图；以及
图4显示了用于确定通信节点布置中的至少两个天线单元之间的相对位置和相对方位的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，存在在无线通信网络70中示意性地指示的通信节点布置1。参照显示了第一示例的图2，通信节点布置1包括具有第一天线单元2、第二天线单元3、第三天线单元4以及第四天线单元5的模块化配置。
各天线单元2、3、4、5包括对应的第一信号端口8、第二信号端口9、第三信号端口10以及第四信号端口11和对应的第一传感器单元29、第二传感器单元30、第三传感器单元31以及第四传感器单元32，其中各传感器单元29、30、31、32被布置为感测其相对于预定参考延伸35(在该示例中为垂直延伸)的方位。这里，第二天线单元3被安装为使得沿着第二天线单元3的纵向延伸来延伸的参考延伸71呈现对垂直延伸35的角度α。在其他平面中偏离垂直延伸35的形式的方位当然也被检测。
第一天线单元2包括第一天线元件14、第二天线元件15、第三天线元件16、第四天线元件17以及第一收发器布置37。第一信号端口8经由第一收发器布置37被连接到这些天线元件14、15、16、17。
对应地，第二天线单元3包括第五天线元件18和第二收发器布置38，其中第二信号端口9经由第二收发器布置38被连接到第五天线元件18。此外，第三天线单元4包括第六天线元件19和第三收发器布置39，其中第三信号端口10经由第三收发器布置39被连接到第六天线元件19。最后，第四天线单元5包括第七天线元件20和第四收发器布置40，其中第四信号端口11经由第四收发器布置40被连接到第七天线元件20。
通信节点布置1还包括控制单元63和基带控制单元45，其中基带处理单元45包括端口的第一集合47和端口的第二集合49。端口的第一集合47包括四个第一集合端口51、52、53、54，其中第一端口51连接到第一信号端口8，第二端口52连接到第二信号端口9，第三端口53连接到第三信号端口10，并且第四端口54连接到第四信号端口11。
端口的第二集合49包括经由基带无线电端口的集合73连接到基带无线电布置72的四个第二集合端口57、58、59、60。基带处理单元45被布置为执行端口的第一集合47与端口的第二集合49之间的映射，使得第一集合端口51、52、53、54连接到合适的第二集合端口57、58、59、60。
通信节点布置1被布置为将第一发送的测试信号馈送到第一信号端口8中，并且经由其他信号端口9、10、11接收对应的第一接收的测试信号。通信节点布置1被布置为对于每个信号端口重复这一点，即，将发送的测试信号馈送到一个信号端口中，并且经由其他信号端口接收对应的接收的测试信号，一次一个。
基于所接收的测试信号，通信节点布置1被布置为确定天线单元2、3、4、5的相对位置，并且还基于从传感器单元29、30、31、32接收的数据确定天线单元2、3、4、5的相对方位。
对于第一天线单元2，存在连接到四个单独的天线元件14、15、16、17的一个收发器布置37。这意味着，取决于第一收发器布置的特性，可以获得独立天线元件的相对位置。如果第一收发器布置37不能在到四个天线元件14、15、16、17的信号与来自这四个天线元件的信号之间进行分离，则如上所述仅获得第一天线单元2的相对位置。
但如果第一收发器布置37被布置为在到四个天线元件14、15、16、17的信号与来自这四个天线元件的信号之间进行分离，则通信节点布置1被布置为将第一发送的测试信号馈送到第一天线元件14中，并且经由第一信号端口8从其他天线元件15、16、17、并且经由其他信号端口9、10、11从其他天线元件18、19、20接收对应的第一接收的测试信号。
然后，因为其他天线单元3、4、5在该示例中各仅包括一个天线元件18、19、20，所以通信节点布置1被布置为一次将发送的测试信号馈送到一个天线元件中，并且一次从所有的其他天线元件接收对应的第一接收的测试信号，并且对于所有天线元件重复该操作。以该方式，将获得所有独立天线元件14、15、16、17；18、19、20的相对位置。
天线元件通过与彼此之间的相互方位和距离以及天线元件的尺寸和形状成比例的因数耦合到彼此。通过一次将功率注入到一个天线或天线元件中并且测量所有其他天线或天线元件中的耦合信号的功率和相位，确定各天线对或天线元件对之间的耦合因数。
在稍后将讨论的第二示例中，将公开其他类型的天线和信号端口。
所获数据可以被用于若干目的，例如：
-基带处理单元45被布置为执行端口映射，根据所获数据将第一集合端口51、52、53、54连接到第二集合端口57、58、59、60。这样，错误连接得以补偿。
-如果在旁瓣抑制和EIRP/EIS(等效各向同性辐射功率/有效各向同性灵敏性)方面具有受控特性的波束成型是目标，则关于每个独立天线元件的位置的知识是必要的。
-进一步地，如对于第一天线单元2指示的，存在可控的多个通风布置69a、69b、69c(适当地为风扇)。提供关于第一天线单元2的相对位置和方位的知识的所获得的数据然后被用于控制风扇69a、69b、69c，使得对于第一天线单元获得最佳冷却。虽然未显示，但类似的通风布置也可以被用于其他天线单元3、4、5。控制风扇可以包括调节旋转方向和速度。还可想得到的是风扇可以借助于伺服电机或类似物倾斜。
为了根据上述内容获得相对位置，控制单元63被布置为由所接收的测试信号形成散射矩阵S，并且从散射矩阵S提取定位矩阵R。定位矩阵R包括所述天线单元2、3、4、5和/或天线元件的相对位置，并且可以被描述为：
Figure BDA0002246266910000081
其中yn和zn与坐标位置有关。R的最左列中的零意指所有天线单元2、3、4、5和/或天线元件位于同一平面中；在通常情况下，R的最左列可以包括多个不同x值x1,x2,...xN。
散射矩阵S可以被描述为：
Figure BDA0002246266910000082
因为对角线保持关于匹配的信息，所以不关注散射矩阵的对角线。其他矩阵元素保持关于互耦合的信息。互耦合可以通过在进行对互耦合的所有组合的测量的同时发送测试信号来确定。
方位矩阵O被形成为：
O＝[α1 α1 ...αN]。
方位矩阵O包括天线单元2、3、4、5的相对方位。
在下文中，将描述用于从散射矩阵S提取位置矩阵R的方式的三个不同示例。
根据用于提取位置矩阵R的第一示例，控制单元63被布置为通过将散射矩阵与具有对应定位矩阵的预定义散射矩阵的集合进行比较来从散射矩阵S提取定位矩阵R。然后，选择与由所接收的测试信号形成的散射矩阵S最佳匹配的预定散射矩阵和对应定位矩阵。
根据用于提取位置矩阵R的第二示例，控制单元63被布置为通过以下方式来从散射矩阵S提取定位矩阵R：从所发送的测试信号的幅度和相位之间以及所接收的测试信号的幅度和相位之间的比较确定传输特性。基于这些比较，发送天线单元与接收天线单元之间的距离被确定。
根据用于提取位置矩阵R的第三示例，各测试信号包括之前已知的数据序列。控制单元63被布置为基于所有发送的测试信号与所有接收的测试信号的相关、以及发送的测试信号与接收的测试信号之间的检测的时间差来从散射矩阵S提取定位矩阵R。
现在将参照图3描述通信节点布置1’的第二示例。
通信节点布置1’包括第一天线单元6和第二天线单元7。每个天线单元6、7包括对应的第一信号端口12和第二信号端口13以及对应的第一传感器单元33和第二传感器单元34，其中，各传感器单元33、34被布置为感测其相对于预定参考延伸36(在该示例中为垂直延伸)的方位。这里，第二天线单元7被安装，使得沿着第二天线单元7的纵向延伸来延伸的参考延伸75呈现对垂直延伸36的角度β。在其他平面中偏离垂直延伸36的形式的方位当然也被检测。
第一天线单元6包括第一天线元件21、第二天线元件22、第三天线元件23以及第四天线元件24。第一天线单元6包括连接到第一天线元件21的第一收发器布置41、连接到第二天线元件22的第二收发器布置42、连接到第三天线元件23的第三收发器布置43以及连接到第四天线元件24的第四收发器布置44。第一信号端口12经由信号分配器/组合器76被连接到收发器布置41、42、43、44。
第二天线单元7包括第一天线元件25、第二天线元件26、第三天线元件27以及第四天线元件28。天线元件25、26、27、28合适地经由分布网络直接连接到第二信号端口13。第二信号端口13被连接到第五收发器布置64，该第五收发器布置64关于第二天线单元7在外部，并且具有收发器端口77。第二信号端口13被布置为发送和接收RF(射频)信号。
通信节点布置1’还包括控制单元69和基带处理单元46，其中基带处理单元46包括端口的第一集合48和端口的第二集合50。端口的第一集合48包括两个第一集合端口55、56，两个端口中，第一端口55连接到第一信号端口12，并且第二端口56连接到收发器端口77。
端口的第二集合50包括经由基带无线电端口的集合79连接到基带无线电布置78的两个第二集合端口61、62。基带处理单元46被布置为执行端口的第一集合48与端口的第二集合50之间的映射，使得第一集合端口55、56连接到合适的第二集合端口61、62。
对于第一天线单元6，通信节点布置1’被布置为将第一发送的测试信号馈送到第一天线元件21中，并且经由第一信号端口8从其他天线元件22、23、24、并且经由第二信号端口13和收发器端口77从其他天线元件25、26、27、28接收对应的第一接收的测试信号。这一操作利用对应的第二发送的测试信号、第三发送的测试信号以及第四发送的测试信号、针对第一天线单元6的天线元件21、22、23、24重复，一次一个。
对于第二天线单元7，不可能区分单独的天线元件，并且这里通信节点布置1’被布置为经由收发器端口77将第五发送的测试信号馈送到第二信号端口13中，并且经由第一信号端口8从第一天线单元6的天线元件22、23、24接收对应的第五接收的测试信号。
对于第一天线单元6，可以确定所有独立天线元件21、22、23、24的相对位置，并且对于第二天线单元7，可以确定天线单元7本身的相对位置，而不是确定独立天线元件25、26、27、28的相对位置。方位矩阵O被形成为与第一示例中相同，并且包括天线单元6、7的相位方位。
与第一示例中相同，确定散射矩阵S、定位矩阵R以及总矩阵Z。矩阵可以被用于与第一示例中相同的目的。
对于两个示例，通常，定位矩阵R已经被描述为包括从测试信号的连续发送和接收获取的相对位置。然而，为了能够执行对如之前提及的波束成型和通风布置的控制，也需要方位矩阵O的方位数据。因此，方位矩阵O和定位矩阵R被组合以形成总矩阵Z。借助于总矩阵Z，可以计算用于期望波束成型(诸如例如，波束控制和束成形)的正确天线激励。
此外，通过将总矩阵Z与预定义天线矩阵的集合进行比较，可以选择与总矩阵Z最佳对应的预定义天线矩阵，然后确定所估计的天线配置。
由此，可以通过使用天线之间存在耦合因数的事实、并且通过使用加速计或陀螺仪、使得基站或其他节点布置能够可自配置或重配置来确定天线或集成基站在蜂窝站点中的方位和相对位置。
具有天线元件的位置矩阵，可以将各天线单元映射到正确的基带无线电端口73、79。这可以使用例如TDD(时分双工)技术用于蜂窝网络的安装以及具有传统馈线电缆的旧有基站的安装中。对于FDD(频分双工)系统，应在各接收器支路中添加检测器，这使得能够检测各发送器频带中的耦合能量。
此外，借助于总矩阵Z，可以更好地估计并优化节点布置的冷却能力，并且优化能耗。这是因为冷却凸缘的方位和冷却能力存在依赖性，并且存在控制风扇旋转、保证冷却空气与热力学定律一致地向上流动的可能性。同样，可以考虑无线电单元关于彼此的方位和位置、保证来自一个无线电核心的暖风流最低限度的重用于另一个无线电单元中，来进一步优化冷却能力和能耗。
方位传感器单元29、30、31、32；33、34以任意合适的方式连接到控制单元63、69，在附图中，它们连接到相应信号端口。对于天线单元2、3、4、5；6包括至少一个收发器布置37；38、39、40；41、42、43、44的情况，CPRI(通用公共无线电接口)可以用于通信，并且对于收发器单元64关于天线单元7在外部的情况，可以使用AISG(天线接口标准组)协议。还可能的是方位传感器单元29、30、31、32；33、34经由无线链路或经由有线连接二者之一被单独控制。
通风布置69a、69b、69c；70a、70b、70c连接到电源80、81，该电源可以以与方位传感器单元29、30、31、32；33、34相同的方式控制并且连接到控制单元63、69。各电源80、81经由在图2和图3中用虚线指示的合适的电源总线连接被连接到通风布置69a、69b、69c；70a、70b、70c。
该部署可以通过将该自配置方法用于有源天线阵列来简化，其中，基站自身确定辐射元件的独立位置(在适用的情况下)。
阵列几何布置可以手动配置或自动检测。通过使用就在站点部署之后要被应用的测试信号的具体模式，节点布置可以通过确定各辐射元件的位置来发现并自动配置自己(在适用的情况下)。
参照图4，本公开还涉及了一种用于确定至少两个天线单元2、3、4、5；6、7之间的相对位置和相对方位的方法。各天线单元2、3、4、5；6、7使用至少一个信号端口8、9、10、11；12、13，其中方法包括以下步骤：
65：将相应测试信号馈送到至少两个不同的信号端口8、9、10、11；12、13中。
66：对于每个这种测试信号，经由至少一个其他信号端口接收所述测试信号。
67：基于接收的测试信号确定所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对位置。
68：基于从传感器单元29、30、31、32；33、34接收的数据确定所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对方位，该传感器单元在各天线单元2、3、4、5；6、7中被使用，用于感测其相对于预定参考延伸35、36的方位。
本公开不限于上述示例，而是可以在所附权利要求的范围内自由变化。例如，不必一次一个地将信号馈送到信号端口和/或天线元件，取决于测试信号的类型，可以同时在许多或所有信号端口和/或天线元件发送测试信号和接收测试信号。
通信节点布置1、1’包括至少两个天线单元2、3、4、5；6、7，并且各天线单元2、3、4、5；6、7包括至少一个信号端口8、9、10、11；12、13和至少一个天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24；25、26、27、28。每个信号端口至少间接连接到至少一个对应的天线元件；这意味着对于一些示例，存在信号端口与对应的天线元件之间连接的一个或更多个组件，诸如例如收发器布置37；38、39、40；41、42、43、44。
对于天线单元2、3、4、5；6包括至少一个收发器布置37；38、39、40；41、42、43、44的情况，对应的信号端口8、9、10、11；12被合适地布置为发送和接收数字基带信号。连接可以为铜或光纤的形式，在后者的情况下，数字基带信号在光纤电缆中光学地传送。
本公开可以对于不同的无线电系统技术(诸如例如，之前提及的TDD和FDD)来实现。
所示出的示例仅用于传达本公开的理解；自然而然地，天线单元的数量和各天线单元中天线元件的数量可以变化。具有集成收发器单元的天线单元的多个阵列例如可以被定位在邻域中的不同位置处，并且然后天线单元、基带处理以及基带无线电管理的所有控制可以完全或部分地在可以关于邻域远程的中心位置中执行。
在所述示例中，通信节点布置1、1’已经被显示为包括一个控制单元63、74。控制单元的数量及其确切位置当然可以变化，示例示意性公开了一个可能的示例。
测试信号例如为单CW(连续波)、经调制UTRA(UMTS(通用移动通信系统)地面无线接入)信号、E-UTRA(演进UMTS(地面无线电接入))信号或具有用于计算时间差的相关特性的信号中的至少一个。
所有或一些天线单元可以为单极化或双极化的。
通常，本公开涉及一种包括至少两个天线单元2、3、4、5；6、7的通信节点布置1、1’。各天线单元2、3、4、5；6、7包括至少一个信号端口8、9、10、11；12、13和至少一个天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24；25、26、27、28，其中每个信号端口至少间接地被连接到至少一个对应的天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24；25、26、27、28。各天线单元2、3、4、5；6、7包括至少一个传感器单元29、30、31、32；33、34，该至少一个传感器单元被布置为感测其相对于预定参考延伸35、36的方位。通信节点布置1、1’包括至少一个控制单元63、74，并且被布置为将相应测试信号馈送到至少两个不同信号端口8、9、10、11；12、13中的每个信号端口中。对于每个这种测试信号，通信节点布置1、1’被布置为经由至少一个其他信号端口接收测试信号。通信节点布置1、1’被布置为基于所接收的测试信号确定所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对位置，并且基于从传感器单元29、30、31、32；33、34接收的数据确定所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对方位。
根据示例，通信节点布置1、1’可以被布置为一次将相应测试信号馈送到一个信号端口8、9、10、11；12、13中。
根据另一个示例，所述控制单元63、74可以被布置为从接收的测试信号形成散射矩阵S并从散射矩阵S提取定位矩阵R。定位矩阵R包括所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对位置。
所述控制单元63、74可以被布置为通过以下来从散射矩阵S提取定位矩阵R：将散射矩阵与具有对应定位矩阵的预定义散射矩阵的集合进行比较，并且然后选择与由所接收的测试信号形成的散射矩阵S最佳匹配的预定义散射矩阵和对应定位矩阵。
另选地，所述控制单元63、74可以被布置为通过以下来从散射矩阵S提取定位矩阵R：从所发送的测试信号的幅度与相位之间以及所接收的测试信号的幅度与相位之间的比较确定传输特性，以及基于所述比较确定发送天线单元与接收天线单元之间的距离。
另选地，每个测试信号可以包括之前已知的数据序列，并且所述控制单元63、74可以被布置为基于所有所发送的测试信号与所有所接收的测试信号的相关以及所发送的测试信号与所接收的测试信号之间的所检测的时间差来从散射矩阵S提取定位矩阵R。
根据另一个示例，所述控制单元63、74可以被布置为根据被确定的所述相对位置和被确定的所述相对方位来控制至少一个通风布置69a、69b、69c；70a、70b、70c。
根据另一个示例，至少一个天线单元2、3、4、5；6可以包括至少一个收发器布置37；38、39、40；41、42、43、44，其中所述至少一个天线单元2、3、4、5；6的每个信号端口8、9、10、11；12然后被布置为发送和接收数字基带信号。对于至少一个天线单元3、4、5；6，单独的收发器布置38、39、40；41、42、43、44可以连接到各天线元件18、19、20；21、22、23、24。
对于所述至少一个天线单元2；3、4、5；6中的每个天线单元，通信节点布置1、1’可以被布置为经由对应的信号端口8、9、10、11；12向至少两个不同的天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24中的每个天线元件馈送相应的测试信号。对于每个这种测试信号，通信节点布置1、1’然后被布置为经由对应的信号端口8、9、10、11；12从至少一个其他天线元件接收测试信号。通信节点布置1、1’然后进一步被布置为基于所接收的测试信号确定所述天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24的相对位置，并且基于从传感器单元29、30、31、32；33、34接收的数据确定所述天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24的相对方位。
根据另一个示例，至少一个天线单元7连接到至少一个收发器布置64，其中所述至少一个天线单元6的每个信号端口13被布置为发送和接收RF(射频)信号。
根据另一个示例，通信节点布置1、1’可以包括至少一个基带处理单元45、46，其中所述至少一个基带处理单元45、46中的每个基带处理单元包括端口的第一集合47、48和端口的第二集合49、50。通信节点布置1、1’然后被布置为根据所获取的数据将端口的第一集合47、48中所包括的至少两个第一集合端口51、52、53、54；55、56连接到端口的第二集合49、50中所包括的至少两个第二集合端口57、58、59、60；61、62，其中端口的第一集合47、48中的各端口至少间接地被连接到信号端口8、9、10、11；12、13。所述控制单元63、74可以被布置为检测端口的第一集合47、48至少间接地被连接到哪些信号端口。
根据另一个示例，测试信号可以为经调制的信号。
根据另一个示例，测试信号可以为单CW(连续波)、经调制的UTRA(UMTS(通用移动通信系统)地面无线电接入)信号、E-UTRA(演进UMTS(地面无线电接入))信号或具有用于计算时间差的相关特性的信号中的至少一个。
根据另一个示例，所述控制单元63、74可以被布置为组合所确定的所述相对位置与所确定的所述相对方位，以形成总矩阵Z，其中所述控制单元63、74被布置为将总矩阵Z与预定义天线矩阵的集合进行比较，并且以选择与总矩阵Z最佳对应的预定义天线矩阵。
通常，本公开还涉及一种用于确定至少两个天线单元2、3、4、5；6、7之间的相对位置和相对方位的方法，其中各天线单元2、3、4、5；6、7使用至少一个信号端口8、9、10、11；12、13。方法包括以下步骤：
65：将相应测试信号馈送到至少两个不同的信号端口8、9、10、11；12、13中。
66：对于每个这种测试信号，经由至少一个其他信号端口接收所述测试信号；
67：基于所接收的测试信号确定所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对位置；以及
68：基于从传感器单元29、30、31、32；33、34接收的数据确定所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对方位，该传感器单元在每个天线单元2、3、4、5；6、7中被使用，用于感测其相对于预定参考延伸35、36的方位。
根据示例，方法包括以下步骤：一次将相应的测试信号馈送到一个信号端口8、9、10、11；12、13中。
根据另一个示例，方法包括以下步骤：从所接收的测试信号形成散射矩阵S；以及从散射矩阵S提取定位矩阵R，其中定位矩阵R包括所述天线单元2、3、4、5；6、7的相对位置。
根据另一个示例，从散射矩阵S提取定位矩阵R的步骤可以包括将散射矩阵与具有对应定位矩阵的预定义散射矩阵的集合进行比较；以及选择与由所接收的测试信号形成的散射矩阵S最佳匹配的预定义散射矩阵和对应定位矩阵。
另选地，从散射矩阵S提取定位矩阵R的步骤可以包括：从所发送的测试信号的幅度与相位之间以及所接收的测试信号的幅度与相位之间的比较确定传输特性；以及基于所述比较确定发送天线单元与接收天线单元之间的距离。
另选地，从散射矩阵S提取定位矩阵R的步骤可以包括：将之前已知的数据序列用于每个测试信号；以及通过使所有已发送的测试信号与所有接收的测试信号相关、并使用发送的测试信号与接收的测试信号之间的所检测的时间差来从散射矩阵S提取定位矩阵R。
根据另一个示例，所确定的所述相对位置和所确定的所述相对方位可以在控制至少一个通风布置69a、69b、69c；70a、70b、70c时被使用。
根据另一个示例，至少一个天线单元2、3、4、5；6的每个信号端口8、9、10、11；12被用于发送和接收数字基带信号。对于所述至少一个天线单元2；3、4、5；6中的每个天线单元，方法可以包括以下步骤：
-经由对应的信号端口8、9、10、11；12向至少两个不同的天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24中的每个天线元件馈送相应测试信号；
对于每个这种测试信号，经由对应的信号端口8、9、10、11；12从至少一个其他天线元件接收所述测试信号；
-基于所接收的测试信号确定所述天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24的相对位置；以及
-基于从传感器单元29、30、31、32；33、34接收的数据确定所述天线元件14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24的相对方位。
根据另一个示例，至少一个信号端口12被用于发送和接收RF射频信号。
根据另一个示例，端口的第一集合47、48中的至少两个第一集合端口51、52、53、54；55、56根据所确定的相对位置和相对方位被连接到端口的第二集合49、50中的至少两个第二集合端口57、58、59、60；61、62，其中端口的第一集合47、48中的每个端口至少间接连接到信号端口8、9、10、11；12、13。
根据另一个示例，方法包括以下步骤：检测端口的第一集合47、48至少被间接地连接到哪些信号端口。
根据另一个示例，经调制的信号被用作测试信号。
根据另一个示例，单CW(连续波)、经调制的UTRA(UMTS(通用移动通信系统)地面无线电接入)信号、E-UTRA(演进UMTS(地面无线电接入))信号或具有用于计算时间差的相关特性的信号中的至少一个被用作测试信号。
根据另一个示例，方法包括以下步骤：组合所确定的所述相对位置与所确定的所述相对方位，以形成总矩阵Z；将总矩阵Z与预定义天线矩阵的集合进行比较；以及选择与总矩阵Z最佳对应的预定义天线矩阵。

Claims (31)

1.一种通信节点布置(1、1’)，所述通信节点布置(1、1’)包括至少两个天线单元(2、3、4、5；6、7)，其中每个天线单元(2、3、4、5；6、7)包括至少一个信号端口(8、9、10、11；12、13)和至少一个天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24；25、26、27、28)，每个信号端口至少间接地连接到至少一个对应的天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24；25、26、27、28)，其中每个天线单元(2、3、4、5；6、7)包括至少一个传感器单元(29、30、31、32；33、34)，所述至少一个传感器单元被布置为感测其相对于预定参考延伸(35、36)的方位，其中所述通信节点布置(1、1’)包括至少一个控制单元(63、74)，并且被布置为将相应测试信号馈送到至少两个不同信号端口(8、9、10、11；12、13)中的每个信号端口中，并且对于每个这种测试信号，所述通信节点布置(1、1’)被布置为经由至少一个其他信号端口接收所述测试信号，所述通信节点布置(1、1’)被布置为基于所接收的所述测试信号确定所述天线单元(2、3、4、5；6、7)的相对位置，并且基于从所述传感器单元(29、30、31、32；33、34)接收的数据确定所述天线单元(2、3、4、5；6、7)的相对方位。
2.根据权利要求1所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述通信节点布置(1、1’)被布置为一次将相应测试信号馈送到一个信号端口(8、9、10、11；12、13)中。
3.根据权利要求1或权利要求2中的任一项所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述控制单元(63、74)被布置为从所接收的所述测试信号形成散射矩阵(S)并从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)，其中所述定位矩阵(R)包括所述天线单元(2、3、4、5；6、7)的所述相对位置。
4.根据权利要求3所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述控制单元(63、74)被布置为通过以下来从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)：将所述散射矩阵与具有对应定位矩阵的预定义散射矩阵的集合进行比较，并且继而选择与从所接收的所述测试信号形成的所述散射矩阵(S)最佳匹配的预定义散射矩阵和对应定位矩阵。
5.根据权利要求3所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述控制单元(63、74)被布置为通过以下方式来从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)：从所发送的测试信号的幅度与相位之间以及所接收的测试信号的幅度与相位之间的比较确定传输特性以及基于所述比较确定发送天线单元与接收天线单元之间的距离。
6.根据权利要求3所述的通信节点布置(1、1’)，其中每个测试信号包括之前已知的数据序列，并且其中所述控制单元(63、74)被布置为基于所有所发送的测试信号与所有所接收的测试信号的相关性以及所发送的测试信号与所接收的测试信号之间的所检测的时间差来从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的通信节点布置(1)，其中所述控制单元(63、74)被布置为根据所确定的所述相对位置和所确定的所述相对方位来控制至少一个通风布置(69a、69b、69c；70a、70b、70c)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的通信节点布置(1、1’)，其中至少一个天线单元(2、3、4、5；6)包括至少一个收发器布置(37；38、39、40；41、42、43、44)，其中所述至少一个天线单元(2、3、4、5；6)的每个信号端口(8、9、10、11；12)被布置为发送和接收数字基带信号。
9.根据权利要求8所述的通信节点布置(1、1’)，其中对于至少一个天线单元(3、4、5；6)，单独的收发器布置(38、39、40；41、42、43、44)被连接到每个天线元件(18、19、20；21、22、23、24)。
10.根据权利要求8或权利要求9中的任一项所述的通信节点布置(1)，其中对于所述至少一个天线单元(2；3、4、5；6)中的每个天线单元，所述通信节点布置(1、1’)被布置为经由对应的信号端口(8、9、10、11；12)向至少两个不同的天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24)中的每个天线元件馈送相应的测试信号，并且对于每个这种测试信号，所述通信节点布置(1、1’)被布置为经由对应的信号端口(8、9、10、11；12)从至少一个其他天线元件接收所述测试信号，其中所述通信节点布置(1、1’)还被布置为基于所接收的所述测试信号确定所述天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24)的相对位置，并且基于从所述传感器单元(29、30、31、32；33、34)接收的数据确定所述天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24)的相对方位。
11.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的通信节点布置(1’)，其中至少一个天线单元(7)被连接到至少一个收发器布置(64)，其中所述至少一个天线单元(6)的每个信号端口(13)被布置为发送和接收射频RF信号。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述通信节点布置(1、1’)包括至少一个基带处理单元(45、46)，其中所述至少一个基带处理单元(45、46)中的每个基带处理单元包括端口的第一集合(47、48)和端口的第二集合(49、50)，并且被布置为根据所获取的所述数据将端口的所述第一集合(47、48)中所包括的至少两个第一集合端口(51、52、53、54；55、56)连接到端口的所述第二集合(49、50)中所包括的至少两个第二集合端口(57、58、59、60；61、62)，其中端口的所述第一集合(47、48)中的每个端口至少间接地被连接到信号端口(8、9、10、11；12、13)。
13.根据权利要求12所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述控制单元(63、74)被布置为检测端口的所述第一集合(47、48)至少被间接连接到哪些信号端口。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述测试信号是经调制的信号。
15.根据权利要求1至权利要求13中的任一项所述的通信节点布置(1、1’)，其中所述测试信号是单连续波CW、经调制的通用移动通信系统UMTS地面无线电接入UTRA信号、演进UMTS地面无线电接入E-UTRA信号、或具有用于计算时间差的相关特性的信号中的至少一个。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的通信节点布置(1)，其中所述控制单元(63、74)被布置为组合所确定的所述相对位置与所确定的所述相对方位，以形成总矩阵(Z)，其中所述控制单元(63、74)被布置为将所述总矩阵(Z)与预定义的天线矩阵的集合进行比较，并且选择与所述总矩阵(Z)最佳对应的所述预定义天线矩阵。
17.一种用于确定至少两个天线单元(2、3、4、5；6、7)之间的相对位置和相对方位的方法，其中每个天线单元(2、3、4、5；6、7)使用至少一个信号端口(8、9、10、11；12、13)，其中所述方法包括以下步骤：
(65)将相应测试信号馈送到至少两个不同的信号端口(8、9、10、11；12、13)中的每个信号端口中；
(66)对于每个这种测试信号，经由至少一个其他信号端口接收所述测试信号；
(67)基于所接收的所述测试信号确定所述天线单元(2、3、4、5；6、7)的相对位置；以及
(68)基于从传感器单元(29、30、31、32；33、34)接收的数据确定所述天线单元(2、3、4、5；6、7)的相对方位，所述传感器单元在每个天线单元(2、3、4、5；6、7)中被使用，以用于感测其相对于预定参考延伸(35、36)的方位。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述方法包括一次将相应测试信号馈送到一个信号端口(8、9、10、11；12、13)中的步骤。
19.根据权利要求17或权利要求18中的任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：由所接收的所述测试信号形成散射矩阵(S)，以及从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)，其中所述定位矩阵(R)包括所述天线单元(2、3、4、5；6、7)的所述相对位置。
20.根据权利要求19所述的方法，其中从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)的所述步骤包括：将所述散射矩阵与具有对应定位矩阵的预定义散射矩阵的集合进行比较，以及选择与从所接收的所述测试信号形成的所述散射矩阵(S)最佳匹配的所述预定义散射矩阵和对应定位矩阵。
21.根据权利要求19所述的方法，其中从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)的所述步骤包括：从所发送的测试信号的幅度与相位之间以及所接收的测试信号的幅度与相位之间的比较确定传输特性，以及基于所述比较确定发送天线单元与接收天线单元之间的距离。
22.根据权利要求19所述的方法，其中从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)的所述步骤包括：针对每个测试信号使用之前已知的数据序列，以及通过将所有所发送的测试信号与所有所接收的测试信号相关、并使用所发送的测试信号与所接收的测试信号之间的所检测的时间差来从所述散射矩阵(S)提取定位矩阵(R)。
23.根据权利要求17至权利要求22中的任一项所述的方法，其中所确定的所述相对位置和所确定的所述相对方位在控制至少一个通风布置(69a、69b、69c；70a、70b、70c)时被使用。
24.根据权利要求17至权利要求23中的任一项所述的方法，其中至少一个天线单元(2、3、4、5；6)的每个信号端口(8、9、10、11；12)被用于发送和接收数字基带信号。
25.根据权利要求24所述的方法，其中对于所述至少一个天线单元(2；3、4、5；6)中的每个天线单元，所述方法包括以下步骤：
-经由对应的信号端口(8、9、10、11；12)向至少两个不同天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24)中的每个天线元件馈送相应测试信号；
-对于每个这种测试信号，经由对应的信号端口(8、9、10、11；12)从至少一个其他天线元件接收所述测试信号；
-基于所接收的所述测试信号确定所述天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24)的相对位置；以及
-基于从所述传感器单元(29、30、31、32；33、34)接收的数据确定所述天线元件(14、15、16、17；18、19、20；21、22、23、24)的相对方位。
26.根据权利要求17至权利要求23中的任一项所述的方法，其中至少一个信号端口(12)被用于发送和接收射频RF信号。
27.根据权利要求17至权利要求26中的任一项所述的方法，其中端口的第一集合(47、48)中的至少两个第一集合端口(51、52、53、54；55、56)根据所确定的所述相对位置和相对方位被连接到端口的第二集合(49、50)中的至少两个第二集合端口(57、58、59、60；61、62)，其中端口的所述第一集合(47、48)中的每个端口至少间接地被连接到信号端口(8、9、10、11；12、13)。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述方法包括检测端口的所述第一集合(47、48)至少被间接地连接到哪些信号端口。
29.根据权利要求17至权利要求28中的任一项所述的方法，其中，经调制的信号被用作测试信号。
30.根据权利要求17至权利要求28中的任一项所述的方法，其中单连续波CW、经调制的通用移动通信系统UMTS地面无线电接入UTRA信号、演进UMTS地面无线电接入E-UTRA信号、或具有用于计算时间差的相关特性的信号中的至少一个被用作测试信号。
31.根据权利要求17至权利要求30中的任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：组合所确定的所述相对位置与所确定的所述相对方位，以形成总矩阵(Z)；将所述总矩阵(Z)与预定义天线矩阵的集合进行比较；以及选择与所述总矩阵(Z)最佳对应的所述预定义天线矩阵。
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