CN113676232A - 天线系统以及操作天线系统的方法 - Google Patents

天线系统以及操作天线系统的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113676232A
CN113676232A CN202110508188.0A CN202110508188A CN113676232A CN 113676232 A CN113676232 A CN 113676232A CN 202110508188 A CN202110508188 A CN 202110508188A CN 113676232 A CN113676232 A CN 113676232A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
transmit
antenna system
communication
receive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110508188.0A
Other languages
English (en)
Inventor
保罗·马泰森
康斯坦丁诺斯·多丽丝
多米尼克斯·马蒂纳斯·威廉默斯·莱纳特
马克·托梅森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NXP BV
Original Assignee
NXP BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NXP BV filed Critical NXP BV
Publication of CN113676232A publication Critical patent/CN113676232A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0695—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/003—Bistatic radar systems; Multistatic radar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/003—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations
    • G01S7/006—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations using shared front-end circuitry, e.g. antennas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/024—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using polarisation effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/024—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using polarisation effects
    • G01S7/025—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using polarisation effects involving the transmission of linearly polarised waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/411—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
    • G01S13/4454—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing phase comparisons monopulse, i.e. comparing the echo signals received by an interferometric antenna arrangement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/867—Combination of radar systems with cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/878—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

描述了一种用于移动通信基站的天线系统以及一种操作包括基站的通信网络的方法。所述天线系统包括用于波束成形的天线阵列，并且被配置为雷达传感器、通信天线或组合的雷达传感器。雷达图像可以用于确定所述天线系统附近的对象的地图并且调整所述天线系统的波束控制或波束成形。

Description

天线系统以及操作天线系统的方法
技术领域
本公开涉及一种用于移动通信网络基站的天线系统以及一种用于操作包括基站的移动通信网络的方法。
背景技术
例如支持4G或5G移动通信标准的网络等移动通信蜂窝式网络可以使用基站收发台(BTS)或包括天线系统的基站来改进网络容量和覆盖范围，所述天线系统使用波束成形技术支持多输入多输出(MIMO)通信。
这些天线系统包括天线阵列，所述天线阵列通常实施为布置成规则矩形网格的贴片天线。贴片天线的间距或间隔由发射或接收中使用的通信频率的波长决定。贴片天线可以为双极化天线，所述双极化天线具有正交极化，以改进天线分集并且允许天线元件在给定区域内加倍。
在操作中，波束成形和/或波束控制既能在发射模式下用于使所发射RF信号的方向集中朝向另一BTS或用户设备接收器(UE)，例如手机；又能在接收模式下用于提高从用户设备发射器发射的信号的灵敏度。
波束成形需要两个或更多个天线在发射(TX)或接收(RX)模式下工作。在发射模式下，针对相关天线中的每一个调整信号的相位和振幅，以形成期望波束方向。在接收模式下，使用信号处理技术组合来自多个天线贴片的所接收信号，以选择性地从期望波束方向接收信号并抑制不需要的信号。
天线系统可以被配置成在发射和接收模式下使用不同数量的贴片天线。在发射模式下，这会使得在所发射信号的功率与所发射波束的窄度之间进行权衡。使用更多的贴片天线会使得功率更高且波束更窄。在接收模式下，使用更多的贴片天线会使得在特定方向上灵敏度更高且波束更窄。
此类天线系统可以用于在不同用户设备与其余移动通信网络之间形成若干通信信道。在5G通信标准中，时分双工(TDD)用于信道上的通信。在TDD中，使用相同的频率来进行发射和接收。
发明内容
在所附权利要求书中限定本公开的各方面。
在第一方面中，提供一种用于移动通信网络基站的天线系统，所述天线系统包括：用于波束成形的天线阵列，所述天线阵列包括多个双极化贴片天线和多个波导天线中的至少一个，以及控制器，所述控制器耦合到所述天线阵列，用于将每一天线配置成发射或接收RF信号；其中所述控制器用以：(i)将所述多个天线中的至少两个天线配置成发射和/或接收RF通信信号，并且将所述多个天线中的至少一个天线配置成发射雷达信号且将所述多个天线中的一个天线配置成接收反射雷达信号，或(ii)在第一模式下将所述多个天线中的至少两个天线配置成发射和/或接收RF通信信号，并且在第二模式下将所述多个天线中的至少一个天线配置成发射雷达信号且将所述多个天线中的至少一个另外的天线配置成接收所述反射雷达信号。
在一些实施例中，所述天线阵列包括：两个贴片天线，并且其中所述控制器在所述第一模式下用以：将第一贴片天线配置成处于第一极化且将第二贴片天线配置成处于第二极化，并且经由所述第一和第二贴片天线接收检测到的通信信号，或经由所述第一和第二贴片天线发射通信信号。
在一些实施例中，所述天线阵列包括：两个贴片天线，并且其中所述控制器在第一模式下用以：将所述第一贴片天线和所述第二贴片天线配置成处于第一极化和第二极化之一，并且经由所述第一和第二贴片天线接收检测到的通信信号，或经由所述第一和第二贴片天线发射通信信号。
在一些实施例中，所述天线阵列包括：两个贴片天线，并且其中所述控制器在第二模式下用以：将所述第一贴片天线配置成处于所述第一极化且将所述第二贴片天线配置成处于所述第二极化，并且经由所述第一和第二贴片天线之一发射雷达信号，并且经由所述第一和第二贴片天线中的另一个接收所述反射雷达信号。
在一些实施例中，所述天线阵列包括：四个贴片天线，其中所述控制器在第一模式下用以将波束成形天线配置成发射和/或接收两个RF通信信号，并且所述控制器在第二模式下用以将所述波束成形天线配置成发射两个雷达信号和接收两个反射雷达信号。
在一些实施例中，在所述第一模式下，所述控制器用以：将两个贴片天线配置成处于第一极化，以分别发射和接收第一RF通信信号，并且将两个贴片天线配置成处于第二极化，以分别发射和接收第二RF通信信号。
在一些实施例中，在所述第二模式下，所述控制器用以：将两个贴片天线配置成处于第一极化，以分别发射第一雷达信号和接收第一反射雷达信号，并且将两个贴片天线配置成处于第二极化，以分别发射第二雷达信号和接收第二反射雷达信号。所述第二反射雷达信号通常为来自所述第二雷达信号的反射。然而，在其它实施例中，所述第二反射雷达信号可以为来自所述第一雷达信号的反射。
在一些实施例中，所述天线阵列包括：布置成具有m行和n列的阵列的多个贴片天线的瓦片，并且其中所述控制器被配置成将每一贴片天线配置成处于第一极化和第二极化中的同一极化。
在一些实施例中，所述天线阵列包括四个瓦片的阵列，并且所述控制器用以：(i)将第一瓦片配置成在所述第一极化下发射RF通信信号且将第二瓦片配置成在所述第二极化下发射RF通信信号；以及(ii)将所有瓦片配置成在所述第一极化和所述第二极化之一下发射或接收RF通信信号；以及(iii)将两个瓦片配置成在所述第一极化下发射RF通信信号且将两个瓦片配置成在所述第二极化下发射RF通信信号；以及(iv)将两个瓦片配置成在所述第一极化下接收RF通信信号且将两个瓦片配置成在所述第二极化下接收RF通信信号。
在一些实施例中，所述天线阵列包括四个瓦片的阵列，并且所述控制器用以：(i)将所有瓦片配置成处于所述第一极化和所述第二极化之一，并且进一步将两个瓦片配置成发射雷达信号且将另外两个瓦片配置成接收雷达信号；以及(ii)将第一瓦片配置成在所述第一极化下发射第一雷达信号，将第二瓦片配置成在所述第一极化下接收所述第一雷达信号，将第三瓦片配置成在所述第二极化下发射第二雷达信号且将第四瓦片配置成在所述第二极化下接收所述第一雷达信号，每一雷达信号具有相同的频率；以及(iii)将所有瓦片配置成处于所述第一极化和所述第二极化之一，将第一瓦片配置成发射第一雷达信号，将第二瓦片配置成接收所述第一雷达信号，将第三瓦片配置成发射第二雷达信号且将第四瓦片配置成接收所述第一雷达信号，其中所述第一和第二雷达信号具有不同的频率。
在一些实施例中，所述雷达信号可以包括与RF通信载波信号频率相同的频率。
在一些实施例中，所述雷达信号可以包括为所述RF通信载波信号的频率的二分之一的频率。
在一些实施例中，所述天线系统可以包括在RF通信设备中，其中所述天线系统可配置为成像雷达传感器、RF通信天线或组合的成像雷达传感器和RF通信天线。
所述天线系统可以包括在用于通信网络的移动通信基站中，所述通信网络可根据第三代合作伙伴计划3GPPTM开发的标准来操作。
在第二方面中，提供一种操作移动通信网络中的RF设备的方法，所述RF设备包括用于波束成形的天线系统，所述天线系统包括多个天线贴片且可配置为成像雷达传感器、RF通信波束成形天线或组合的成像雷达传感器和RF通信波束成形天线，所述方法包括：配置所述天线系统的至少一部分，以发射雷达信号并接收反射雷达信号；从接收到的反射雷达信号确定至少一个参数，以用于信道估计；将所述天线系统的至少一部分配置成波束成形天线，以发射和/或接收通信信号；针对网元与用户设备之间的至少一个通信信道接收和/或发射信号。
在第三方面中，提供一种用于操作包括基站的移动网络的方法，所述基站包括天线系统，所述天线系统包括用于波束成形的天线阵列，所述天线阵列可配置为成像雷达传感器、RF通信天线或组合的成像雷达传感器和RF通信天线中的任一个，所述方法包括：将所述天线系统的至少一部分配置为成像雷达传感器；发射雷达信号并接收反射雷达信号，从而从所述反射雷达信号确定移动通信基站的周围环境的雷达图像；根据所述雷达图像确定对象的位置和对象的分类中的至少一个；将所述天线系统的至少一部分配置为RF通信天线；发射和/或接收至少一个通信信号。所述反射雷达信号可以包括来自所发射雷达信号的至少一个反射。
在一些实施例中，所述方法另外包括：根据所述对象的分类和位置从接收到的雷达信号确定至少一个参数，以用于信道估计。
在一些实施例中，所述方法另外包括：确定用户设备与至少一个对象相关联；基于所述雷达图像中的所述用户设备的位置和其它对象的位置确定至少一个信道通信路径；以及使所述天线系统的至少一部分的波束控制适应所述至少一个信道通信路径的方向。
在一些实施例中，所述方法另外包括：响应于所述对象中无一者为人，配置所述天线系统以降低功耗。
在一些实施例中，所述方法另外包括：响应于将所述对象中的至少一个分类为人，根据所述人的位置调整所述天线系统的发射功率。
在一些实施例中，所述方法另外包括：响应于将所述对象中的至少一个分类为人，响应于所述人在所述移动通信基站的预定范围内而启用灯和相机中的至少一个。
在一些实施例中，所述方法另外包括：将至少一个对象分类为车辆；确定用户设备是否与所述车辆相关联，并且响应于确定用户设备与所述车辆相关联而借助于所述通信信号将预定数据集发射到所述用户设备。在一些实施例中，所述预定数据集包括：广告、所述雷达图像中标识的对象的地图和危险通知中的至少一个。
在一些实施例中，所述方法另外包括：根据所述雷达图像确定是否发起用户设备到相邻移动通信基站的切换。使用雷达的多普勒测量可以用于确定对象的速度，所述对象的速度以及位置信息可以用于确定所述基站是否应发起到下一小区的切换。
在一些实施例中，所述方法另外包括存储每一切换的位置。
在一些实施例中，所述方法另外包括：通过将从所述雷达图像标识的当前位置与先前存储的位置进行比较来确定是否发起切换。
在一些实施例中，所述方法另外包括：组合从第一基站确定的雷达图像与从另外的基站确定的雷达图像。
在一些实施例中，所述方法另外包括：将来自所述雷达图像的对象的地图提供到一件用户设备。
在第四方面中，提供一种包括天线系统的移动通信基站，所述天线系统包括用于波束成形的天线阵列和耦合到所述天线阵列的控制器，并且所述控制器用以：将所述天线系统的至少一部分配置为成像雷达传感器；发射雷达信号并接收反射雷达信号；将反射雷达信号信息发射到网络设备；将所述天线系统的至少一部分配置为RF通信天线；以及发射和/或接收至少一个通信信号。所述反射雷达信号信息可以为从所述反射雷达信号提取的反射雷达信号数据和/或信息。
在一些实施例中，所述移动通信基站另外被配置成：根据从所述反射雷达信号确定的对象的位置和对象的分类中的至少一个，从所述网络设备接收用于所述天线系统的所述波束成形或波束控制的参数。
在第四方面中，提供一种移动通信网络设备，所述移动通信网络设备被配置成：从移动通信基站接收检测到的雷达信号；从所述检测到的雷达信号确定所述移动通信基站的周围环境的雷达图像；根据所述雷达图像确定对象的位置和对象的分类。
在一些实施例中，所述网络设备被配置成：根据所述对象的位置和所述对象的分类中的至少一个而将用于天线系统的波束成形或波束控制的参数发射到所述移动通信基站。
所述移动通信网络设备和所述移动通信基站的实施例可以包括在移动蜂窝式通信网络中。
附图说明
在图和描述中，相同的附图标记指代相同的特征。现在仅借助于通过附图示出的例子详细地描述实施例，在附图中：
图1示出了根据实施例的包括具有天线系统的基站的移动通信网络。
图2A示出了图1的配置成处于雷达操作模式的天线系统。
图2B示出了图1的配置成处于雷达操作模式的天线系统。
图2C示出了图1的配置成处于通信操作模式的天线系统。
图2D示出了图1的配置成处于通信操作模式的天线系统。
图3A示出了根据实施例的用于移动网络通信系统中的RF设备的操作方法。
图3B示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图4示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图5示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图6示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图7示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图8示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图9A示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图9B示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图9C示出了根据实施例的移动网络的操作方法。
图10A示出了根据实施例的天线系统。
图10B示出了用于图10A的天线系统的发射/接收链的详图。
图10C示出了图10A的天线系统的天线贴片的替代布置的平面视图。
图11A示出了根据实施例的天线系统。
图11B示出了用于图11A的天线系统的发射/接收链的详图。
图12A、12B和12C示出了根据实施例的具有两个贴片天线的天线系统的不同操作配置。
图13A、13B、13C、13D和13E示出了根据实施例的具有四个贴片天线的天线系统的不同操作配置。
图14A示出了根据实施例的天线系统的贴片天线的瓦片。
图14B、14C、14D、14E、14F和14G示出了根据实施例的包括图14A的四个瓦片的天线系统的不同操作配置。
具体实施方式
图1示出了包括基站120的移动通信网络100。移动通信网络100可以包括形成广域网(WAN)116的一部分的中心网元118。中心网元118可以经由链路108与基站或无线电远程单元120通信。基站120包括可重新配置的天线系统110。
通信网络100可以为使用毫米波通信的时分双工(TDD)通信网络。天线系统110可配置成形成成像雷达传感器，所述成像雷达传感器可以经由中心网元118使用的数据链路108提供信息，以创建计算模型104。
天线系统110还可配置为波束成形天线，所述波束成形天线在中心网元118与用户设备114的各种件或其它二基站之间构建一个或多个空间上选择性的通信信道112。
计算模型104可以提供周围环境的准静态物理模型，以及存在于基站120的发射范围内的人和/或车辆和其它对象(例如，建筑物和树)的地图。计算模型104可以包括基站120与用户设备114之间的物理通信链路的信道估计，并且还可以例如通过使用多个(三个或更多个)基站扫描进行三角测量来得出x、y、z坐标，从而确定用户设备的位置。这可以允许用户设备与雷达图像中的对象相关，以允许对人和/或车辆的准确追踪。这些信道估计可以由中心网元118用作对波束控制算法106的输入。波束控制算法可以用于控制天线系统110驱动空间波束控制元件，使得能高效利用视距特性，即基站120与用户设备114之间的没有物理障碍物的直接路径，以及特别地，毫米波通信系统100的非视距传播路径(反射)。例如，如图所示，信道112经由建筑物利用非视距路径。中心网元118可以硬件或硬件与软件的组合实施。
可以用于控制波束成形的示例波束控制算法可以包括延迟和总和(Bartlett)或最小方差波束成形算法。天线系统110可以被配置成在使用最低电功率的情况下优化最高数据吞吐量。
计算模型104还可以包括可从移动通信网络获得的准静态参数，所述准静态参数可以存储在数据库102中。这些参数可以包括例如用户订阅类型，所述用户订阅类型可以限定期望的数据需要，并且还可以为特定用户设备提供信道的优先权。其它参数可以包括当日时间和天气条件或可以用作互补元素的其它环境数据，以优化波束控制算法106。
天线系统110可以在(雷达)图像感测与实际网络到UE通信之间的时隙中在雷达操作模式与通信操作模式之间进行重新配置。可以在时隙中分配最小所需时间，以创建确定用于计算模型104的信道估计部分的参数所需的周围环境的足够精确的图像。信道估计随后可以用于优化信道链路。在一些例子中，天线系统110的一部分可以同时用于雷达图像感测，而天线系统110的其它部分仍用于网络到UE通信。
本公开的发明人已了解，对于毫米波通信系统，尤其是使用例如5G移动通信网络等TDD的毫米波通信系统，用于通信的天线阵列还可以被配置成用作雷达图像传感器。此外，此重新配置可能不需要对天线阵列进行任何物理改变，但根据实施例，可以通过将适当的信号提供到天线阵列中的一个或多个天线来实现。此雷达图像传感器提供的雷达图像可以提供信息，以通过改进信道估计来降低功耗或提高通信质量和/或数据吞吐量。天线系统110可以被配置成使得阵列的至少一部分处于发射模式，且另一部分处于接收模式。用于雷达感测的频率可以与用于RF通信的载波频率相同或不同。在一些例子中，用于雷达感测的频率可以包括为RF通信频率的二分之一的任何倍数的频率，例如1/2或1/4的RF通信频率。在频率处于92GHz到100GHz的一些毫米波系统中，信号的带宽可以为8GHz。雷达信号可以为线性调频信号或通过代码调制的线性调频信号。换句话说，雷达信号的频率可以随时间变化，或为固定的。
图2A示出了被配置为雷达图像传感器的天线系统110。天线系统110包括控制器130和天线阵列140，所述天线阵列140包括可为双极化的贴片天线122的阵列。如图所示，贴片天线122为圆形，因为已发现这能实现理想性能。然而，在其它例子中，贴片天线122可以使用不同形状的贴片。天线阵列140示出了天线贴片122的4×6阵列。然而，应了解，在其它例子中，可以使用更少或更多天线贴片。在其它例子中，代替贴片天线或除贴片天线之外，可以使用波导天线的阵列，所述波导天线可以被称作发射器天线。控制器130可以控制连接到每一天线贴片122的发射器/接收器链(未示出)。控制器130经由连接126连接到天线阵列，所述连接126可以包括多个单独的连接，每一天线贴片122具有两个连接。控制器130可以硬件或硬件与软件的组合实施。控制器130可以经由连接128发送或接收控制和通信数据，所述控制和通信数据可以发送到中心网元118和/或从中心网元118接收。
控制器130可以将贴片天线122的子集124配置成发射雷达信号或接收(反射)雷达信号。在其它例子中，控制器130可以将一半的贴片天线122配置成各自发射可以为相同信号或不同信号的雷达信号，并且将另一半贴片天线122配置成检测一个或多个反射雷达信号。在其它例子中，用于发射和检测的贴片天线122的数量可以不同。在雷达配置中，天线系统110可以使用波束成形和波束控制来扫描环境，以映射对象。在其它例子中，天线系统110可以在不使用波束成形的情况下确定周围环境在所有方向上的雷达图像。在其它例子中，波束成形可以用于扫描环境，以使用相对较窄的波束宽度来映射对象。例如，较窄的波束宽度可以与发射天线具有5度或更小的发散角。较宽的波束宽度可以与发射天线具有30度或更大的发散角。图2B示出了天线系统110，所述天线系统110发射雷达信号132并且检测来自天线系统110附近的各个对象的反射雷达信号134。
图2C和图2D示出了被配置成用于通信的天线系统110。控制器130可以配置第一波束成形天线142，在所示非限制性例子中，所述第一波束成形天线142具有形成第一通信信道146的两个天线贴片122。控制器130可以配置天线阵列140的波束成形天线144，并且在所示非限制性例子中，所述波束成形天线144具有用以形成第二通信信道148的四个天线贴片122。第一波束成形天线142和第二波束成形天线144中的每一个均可以发射和接收通信信号。
图3A示出了根据实施例的用于移动网络通信系统中的RF设备的操作方法200。在步骤202，波束成形天线的至少一部分可以被配置成发射和接收雷达信号。在步骤204，可以从接收到的雷达信号确定至少一个参数，以用于信道估计。在步骤206，天线系统可以被重新配置成发射和/或接收通信信号。在步骤208，可以使用天线系统通过网元与用户设备之间的至少一个通信信道接收或发射信号。
图3B示出了根据实施例的用于移动网络通信系统的操作方法210。在步骤212，基站中的至少一部分天线可以被配置成发射和接收雷达信号，从而充当雷达传感器。在步骤214，可以根据从检测到的雷达信号得出的雷达图像确定对象的分类和对象的位置。在步骤216，移动基站的天线系统可以被重新配置成发射和/或接收通信信号。重新配置可以包括使用从雷达图像得出的位置和对象信息来更新波束控制和波束成形参数。在步骤218，可以使用天线系统通过网元与用户设备之间的至少一个通信信道接收或发射信号。
图4示出了根据实施例的操作包括天线系统的移动网络的方法220。天线系统可以包括在一个或多个基站中。在步骤222，波束成形天线的至少一部分可以被配置成发射和接收雷达信号。在步骤224，可以创建天线系统的周围环境的雷达图像。在步骤226，可以进行检查以查看是否已基于创建的雷达图像检测到人。如果未检测到人，则方法进行到步骤228，并且天线系统可以进入低功率模式且雷达成像占空比减小。
可替换的是，代替减小雷达成像占空比，雷达模式可以用于使用渐进算法来追踪移动对象。例如，无线电信号强度指示器(RSSI)可以用于结合例如用于使用信标信号的Wi-Fi接入点中的例如指纹校正加权质心(FCWC)等位置算法来及时确定位置。可以渐进地进行此算法，以根据连续的雷达图像动态跟踪用户位置。
以此方式，通过将天线配置为雷达传感器且使用由检测到的雷达信号提供的信息，可以降低包括天线系统的移动通信网络中的基站或射频拉远单元的功耗。在步骤228之后，方法可以返回到步骤222。如果在步骤226中已检测到人，则方法可以进行到步骤230，并且波束成形天线可以被配置成发射和接收通信信号。
图5示出了根据实施例的操作包括天线系统的移动网络的方法240。天线系统可以包括在基站中。在步骤242，波束成形天线的至少一部分可以被配置成发射和接收雷达信号。在步骤244，可以创建周围环境的雷达图像。在步骤246，基于确定的雷达图像，可以确定具有最低路径损耗的包括所有可能的视距和非视距路径的信道。在步骤248，波束成形天线可以被重新配置成发射和/或接收通信信号。用于配置波束成形的波束成形参数可以由确定的信道特性确定。方法240可以产生可以提高通信信道的质量和/或数据速率的理想选择的信道路径。
图6示出了根据实施例的操作包括天线系统的移动网络的方法250。天线系统可以包括在基站中。在步骤252，波束成形天线的至少一部分可以被配置成发射雷达信号和接收反射雷达信号。在步骤254，可以从反射雷达信号创建周围环境的雷达图像。在步骤256，可以基于检测到的与预定安全参数相比最接近的人安全参数而确定最大发射功率。在步骤258，波束成形天线可以被重新配置成使用在步骤256确定的最大功率来发射和/或接收通信信号。
图7示出了根据实施例的操作包括天线系统的移动网络的方法260。天线系统可以包括在基站中。在步骤262，波束成形天线的至少一部分可以被配置成发射和接收雷达信号。在步骤264，可以创建周围环境的雷达图像。在步骤266，可以确定是否有人在附近并且基于时间信息确定是否为夜间。如果人在附近且为夜间，则方法移动到步骤268且可以启用灯和/或相机。当天线系统包括在基站中时，这可以用于为所述天线系统提供安全保护。在步骤268之后，方法可以进行到步骤270，其中波束成形天线被重新配置成发射和/或接收通信信号。返回到步骤246，如果未检测到有人在附近，则步骤直接进行到250。
图8示出了根据实施例的关于包括天线系统的移动网络的方法280。天线系统可以包括在基站中。在步骤282，波束成形天线的至少一部分可以被配置成发射和接收雷达信号。在步骤284，可以创建周围环境的雷达图像。在步骤286，波束成形天线可以被重新配置成发射和/或接收通信信号。在步骤288，特定消息或广告可以上传到通信网络或从所述通信网络下载。可替换的是或另外，在一些例子中，可以发射根据雷达图像确定的对象的地图，所述地图可以由驾驶员或自动驾驶车辆用于导航。如果检测到汽车或其它车辆且车辆中的任何用户设备被启用，则可以将这些消息发射到用户设备。
图9A示出了根据实施例的操作包括天线系统的移动网络的方法500。天线系统可以包括在基站中。在步骤502，波束成形天线的至少一部分可以被配置成发射和接收雷达信号。在步骤504，可以创建周围环境的雷达图像。在步骤506，雷达图像中的例如人或车辆等对象可以与移动用户设备(UE)相关联。在步骤508，可以确定一件用户设备正移动离开蜂窝式网络的小区。在一个非限制性例子中，这可以通过将雷达图像与先前的雷达图像进行比较来实现。如果UE正移动离开小区，则在步骤510，例如使用UE的速度和角度位置来确定UE的路径。此信息接着可以用于标识下一小区，以进行小区切换。所述方法然后进行到步骤512，并且波束成形天线被重新配置成发射和/或接收通信信号。返回到步骤508，如果UE没有移动离开小区，则所述方法直接进行到步骤512。
图9B示出了根据实施例的操作包括天线系统的移动网络的方法520。天线系统可以包括在基站中。在步骤522，可以通过监测UE信号的功率强度来确定小区边缘，即距天线系统的最大距离，在所述最大距离处UE仍可以有效地与天线系统通信。在步骤524，可以确定对象的速度和方向的确定。速度的值可以由反射雷达信号与所发射雷达信号相比的频率的多普勒频移确定。如果UE与可以通过对象位置和UE位置的相关性确定的对象相关联，所述对象位置是根据雷达图像确定的，则可以在步骤526检查对象且因此检查UE是否正移动离开小区。如果UE正移动离开小区，则在步骤528可以将切换消息发射到标识的基站，所述标识的基站为网络中的另一基站、通常在UE正离开小区时移动朝向的位置附近，以指示所述基站负责与UE的通信。在步骤532，可以存储雷达图像中的切换的位置。所述方法然后前进到步骤530，并且波束成形天线被重新配置成发射和/或接收通信信号。返回到步骤526，如果UE没有移动离开小区，则所述方法直接进行到步骤530。
图9C示出了根据实施例的操作包括天线系统的移动网络的方法540。天线系统可以包括在基站中。在步骤542中，可以根据如方法520中所描述的先前存储的位置确定预定的优选切换位置。在步骤544，可以例如使用先前描述的方法来确定对象的速度和方向的确定。如果UE与可以通过UE位置和对象位置的相关性确定的对象相关联，则可以在步骤546检查对象且因此检查UE是否正移动离开小区。可以例如通过确定对象位于预定小区边缘处来完成此检查，所述对象例如通过通信网络与UE相关联的人或车辆。如果UE正移动离开小区，则在步骤548，将对象的当前位置与用于切换的预定位置的列表进行比较。如果当前位置在预定位置的列表中，则在步骤554，可以将切换消息发射到标识的基站。所述方法然后前进到步骤552，并且波束成形天线被重新配置成发射和/或接收通信信号。返回到步骤546，如果UE没有移动离开小区，则所述方法直接进行到步骤552。返回到步骤548，如果当前位置不是预定位置的列表，则可以存储当前对象的位置，用于在步骤550进行后续估计以确定所述当前对象的位置是否为切换的候选。所述方法然后返回到步骤542。
在一些例子中，可以组合从多个相邻基站检测到的雷达图像，以建构更详细的图像。
可以将天线系统从远程雷达重新配置为近程雷达。较远程的雷达可以使用较低的频率，但对于时间分辨率仍为宽频带的。近程雷达可以使用较高的频率和/或较大的带宽来限制由于其它雷达发射器而产生的自干扰。例如，天线系统的实施例可以被配置为远程雷达，所述远程雷达使用对应于1GHz的带宽的76GHz到77GHz的频率。天线系统的实施例可以被配置为近程雷达，所述近程雷达使用对应于4GHz的带宽的76GHz到81GHz的频率。
在一些例子中，天线面板可以被配置成在‘稀疏操作(sparse operation)’模式下操作，以避免使用相邻天线贴片和/或以使用更少的贴片。这可以通过改变频率以维持半λ(波长)间隔来实现，例如通过使频率减半且接着一个隔一个地使用贴片来实现。
图10A示出了根据实施例的用于蜂窝式网络的天线系统300。天线系统300包括控制器310、天线阵列340和波束成形器312，所述波束成形器312可以为模拟或数字波束成形器，或混合模拟和数字波束成形器。在一些例子中，波束成形器可以为控制器的一部分。控制器310可以具有端302，所述端302可以为单线或总线连接，所述单线或总线连接被配置成从中心网元(未示出)接收通信信号和控制参数或将通信信号和控制参数发射到中心网元。控制器310可以具有到波束成形器312的连接308，以发送或接收通信或雷达信号。连接308可以为单线或总线连接。控制器310可以具有连接到RF发射/接收链320a-d的控制输入的第一控制输出304。控制器306可以具有连接到波束成形器312的控制输入的第二控制输出。波束成形器312可以连接到发射/接收链320a-d中的每一个的相应RF端314a-d。天线阵列340包括双极化贴片天线330a-d。贴片天线330a-d中的每一个的相应第一馈送点连接到RF发射器/接收器链320a-d的相应发射器输出322a-d。贴片天线330a-d中的每一个的相应第二馈送点连接到RF发射器/接收器链320a-d的相应接收器输入324a-d。
图10B示出了可以在发射/接收器信道320a-d中的每一个中使用的发射/接收器电路320。发射/接收器电路320包括连接到RF开关332的RF端314。RF开关332的控制输入可以连接到控制端304，以在发射与接收路径之间进行选择。发射放大器338的输入334连接到RF开关332。接收器放大器342的输出336连接到RF开关332。发射器放大器338的输出连接到发射器输出322。接收器放大器342的输入连接到接收器输入324。
图10C示出了布置成网格而非线性阵列的贴片天线330a的替代布置。
在操作中，控制器310可以经由通信接口302接收波束控制参数。控制器可以使用所述参数来控制波束成形器312，以使用贴片天线322a-d的子集产生用于通信信道的一个或多个波束。可替换的是，例如，当使用雷达操作模式时，控制器310可以配置波束成形器312使得不执行波束成形，即不对不同信道的增益和/或相位进行修改。控制器310可以控制贴片天线是否被配置成通过控制输出304发射或接收信号。如图所示，单个控制输出用于将所有贴片天线330a-d配置成处于发射模式或处于接收模式。然而，应了解，在其它例子中，控制器310可以被配置成例如通过用总线连接替换单个控制连接304来独立控制每一发射/接收信道320a-d。在通信模式下，对于给定通信信道，控制器310可以将一组贴片天线330a-d配置成在发射与接收之间进行时间复用，以支持TDD通信。贴片天线330通常为双极化的，极化通过使用哪一馈送点来发射和接收确定。在雷达模式下，控制器360可以将贴片天线330a-d的第一子集配置成发射可以由控制器360生成的雷达信号，并且将贴片天线330a-d的第二子集配置成检测反射雷达信号。
图11A示出了根据实施例的用于蜂窝式网络的天线系统350。天线系统350包括控制器360、天线阵列390，以及可以为模拟或数字波束成形器的波束成形器362。在一些例子中，波束成形器可以为控制器的一部分。控制器360可以具有端352，所述端352可以为单线或总线连接，所述单线或总线连接被配置成从中心网元(未示出)接收通信信号和控制参数或将通信信号和控制参数发射到中心网元。控制器360可以具有到波束成形器362的连接358，以发送或接收通信或雷达信号。连接358可以为单线或总线连接。控制器360可以具有连接到RF发射/接收链370a-d的相应控制输入的控制输出354、354′。控制器360可以具有连接到波束成形器312的控制输入的控制输出356。波束成形器312可以连接到发射/接收链370a-d中的每一个的相应RF端364a-d、364a′-364d′。天线阵列390包括双极化贴片天线380a-d。贴片天线380a-d中的每一个的相应第一馈送点连接到RF发射器/接收器链370a-d的相应发射器/接收器端372a-d。贴片天线380a-d中的每一个的相应第二馈送点连接到RF发射器/接收器链370a-d的相应发射器/接收器端374a-d。
图11B示出了可以在发射/接收器信道370a-d中的每一个中使用的发射/接收器电路370。发射/接收器电路370允许贴片天线380a-d的每一馈送点被连接，用于发射或接收。发射/接收器电路370包括连接到相应RF开关382、382′的两个RF端364、364′。RF开关382、382′的控制输入可以连接到控制端354、354′，以在每一信道的发射与接收路径之间进行选择。每一发射放大器388、388′的输入384、384′连接到相应RF开关382、382′。每一接收器放大器392、392′的输出386、386′连接到相应RF开关382、382′。每一发射器放大器388、388′的输出连接到相应第二RF开关398、398′。每一接收器放大器392、392′的输入连接到相应第二RF开关398、398″。第一发射/接收端372连接到第二RF开关398。第二发射/接收端374连接到第二RF开关398″。
在操作中，控制器360可以经由通信接口352接收波束控制参数。控制器可以使用接收到的波束控制参数来控制波束成形器362，以使用贴片天线372a-d的子集产生用于通信信道的一个或多个波束。可替换的是，例如，当使用雷达操作模式时，控制器360可以配置波束成形器362使得不执行波束成形。控制器360可以控制贴片天线是否被配置成通过控制输出354、354′发射或接收信号。如图所示，对于每一馈送点，控制输出354、354′用于将所有贴片天线380a-d配置成处于发射模式和接收模式中的同一模式。然而，应了解，在其它例子中，控制器可以被配置成例如通过用总线连接替换单个控制连接354、354′来独立控制每一发射/接收信道370a-d。在通信模式下，对于给定通信信道，控制器360可以将一组贴片天线380a-d配置成在发射与接收之间进行时间复用，以支持TDD通信。贴片天线380a-d通常为双极化的，所述极化通过使用哪一馈送点来发射和接收确定。在其它例子中，贴片天线380a-d可以被配置成在水平和垂直极化下发射或在水平和垂直极化下接收。在雷达模式下，控制器360可以将一组贴片天线380a-d配置成发射可以由控制器360生成的雷达信号或检测雷达信号。
图12A到12C示出了根据实施例的具有两个双极化贴片天线402a、402b的天线系统400的不同配置。天线系统400可以由控制器(未示出)配置。图12A示出了通信模式，其中天线400被配置为具有一个流和两个极化的两个天线贴片，H和V分别表示水平极化和垂直极化。应了解，术语水平和垂直极化在相对意义上用于指示正交极化的流。如图所示，天线贴片402a、402b可以被配置成在相应水平和垂直极化下接收或在相应水平和垂直极化下发射。图12B示出了通信模式下的替代配置，其中天线系统400可以在可为水平或垂直的单个极化下接收或发射。在图12C所示的雷达操作模式下，天线贴片402b被配置成仅接收并且天线贴片402a被配置成仅发射。应注意，如此图和下图所示，箭头的方向指代到/从天线的电馈送，而不是到在空气中传播的信号的电馈送。天线贴片402a因此可以发射雷达信号，并且天线贴片402b可以接收反射雷达信号。天线贴片402a和天线贴片402b均可以被配置成处于相同的极化
图13A到13E示出了根据实施例的具有四个双极化贴片天线412a-d的天线系统410的不同配置。天线系统410可以由控制器(未示出)配置。
图13A示出了在两个正交极化下配置用于两个流的四个天线贴片412a-d的通信操作模式。贴片天线412a和412c可以被配置成发射或接收水平极化的信号。贴片天线412b和412d可以被配置成发射和接收垂直极化的信号。在此配置中，天线系统410可以接收水平和垂直极化的波束，一个波束使用天线贴片412a和412c，且一个波束使用天线贴片412b和412d。
图13B示出了天线系统410的在两个正交极化下用于两个流的替代通信操作模式，所述两个正交极化具有用于天线贴片412a和412b的水平极化以及用于天线贴片412c和412d的垂直极化。
图13C示出了天线系统410的雷达操作模式，其中贴片天线412a被配置成在水平极化下发射，贴片天线412b被配置成在垂直极化下发射，贴片天线412c被配置成在水平极化下接收，并且贴片天线412d被配置成在垂直极化下接收。这可以允许两个不同的雷达流，一个处于水平极化且一个处于垂直极化，以改善雷达图像的分辨率。可替换的是，除了使用不同的极化之外，对于两个雷达流可以使用不同频率。
图13D示出了用于天线系统410的雷达操作模式的替代配置，用于在两个不同极化下发射和检测两个雷达流。贴片天线412a被配置成在水平极化下发射，贴片天线412b被配置成在水平极化下接收，贴片天线412c被配置成在垂直极化下发射，并且贴片天线412d被配置成在垂直极化下接收。
图13E示出了用于天线系统410的雷达操作模式的替代配置，用于在两个不同极化下发射和检测两个雷达流，其中雷达流成对角地定位。贴片天线412a被配置成在水平极化下发射，贴片天线412b被配置成在垂直极化下接收，贴片天线412c被配置成在垂直极化下发射，并且贴片天线412d被配置成在水平极化下接收。应注意，在此情况下，天线贴片之间的有效间距比直接相邻的贴片之间的间距大(二的平方根的倍数)，因此最优频率相应地降低根号二的倍数。
图14A示出了具有连接到RF端424的布置成n列和m行的网格的m×n个天线贴片422的瓦片420。每一贴片极化为发射(TX)和接收(RX)，因此瓦片420可以启用为处于一个极化且操作为发射或接收。可以通过分别地设置每一天线贴片的发射或接收模式来有效地调整瓦片420的大小。
图14B到14G示出了根据实施例的具有四个瓦片420a-d和对应的RF连接424a-d的天线系统430的不同配置。天线系统430可以由控制器(未示出)配置。
图14B示出了天线系统430的通信模式，其中在发射模式和水平极化下瓦片420a具有m×n个贴片，并且在发射模式和垂直极化下瓦片420b具有m×n个贴片。瓦片420a可以形成一个波束并且瓦片420b可以形成另一波束。在其它例子(未示出)中，瓦片420a可以被配置成处于接收模式和水平极化，并且瓦片420b可以被配置成处于接收模式和垂直极化。
图14C示出了天线系统430的通信模式，其中所有瓦片420a-d处于发射或接收模式且处于相同(水平)极化。
图14D示出了天线系统430的通信模式，其中两个瓦片420a、420c处于发射或接收模式且处于相同(水平)极化，并且另外两个瓦片420b、420d被配置成处于另一(垂直)极化。
图14E示出了天线系统430的雷达模式，其中两个瓦片420a、420c处于发射模式，并且另外的两个瓦片420b、420d被配置成处于接收模式且处于相同(水平)极化。
图14F示出了天线系统430的雷达模式，其中瓦片420a处于发射模式，瓦片420b处于接收模式且处于一个(水平)极化，瓦片420c处于发射模式，并且瓦片420d被配置成处于接收模式且处于另一(垂直)极化。可替换的是，瓦片420c和420d可以被配置成与瓦片420a和420b处于相同的极化，但使用不同频率。
图14G示出了组合的操作模式。在此模式下，雷达频率可以通常不同于通信频率，以避免干扰。瓦片420a和420b可以被配置成发射或接收通信信号。瓦片420c可以被配置成发射雷达信号。瓦片420d可以被配置成检测反射雷达信号。
描述了一种用于移动通信基站的天线系统以及一种操作包括基站的通信网络的方法。所述天线系统包括用于波束成形的天线阵列，并且被配置为雷达传感器、通信天线或组合的雷达传感器。雷达图像可以用于确定所述天线系统附近的对象的地图并且调整所述天线系统的波束控制或波束成形。
所描述的示例实施例可以包括在基站以及用于移动和/或无线通信网络的其它网络设备中。例如，实施例可以在例如根据标准操作的WCDMA或LTE等移动通信无线电接入网络(RAN)中操作，所述标准包括但不限于由3GPPTM限定的标准。本文中描述的示例实施例可以硬件、软件或硬件与软件的组合实施。
在一些示例实施例中，上文描述的指令集/方法步骤实施为体现为可执行指令集的功能和软件指令，所述可执行指令集在计算机或以所述可执行指令编程和控制的机器上实现。此类指令经过加载以在处理器(例如，一个或多个CPU)上执行。术语处理器包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统(包括一个或多个微处理器或微控制器)，或其它控制或计算装置。处理器可以指代单个组件或多个组件。
在其它例子中，本文中示出的指令集/方法以及与其相关联的数据和指令存储在相应存储装置中，所述存储装置被实施为一个或多个非暂时性机器或计算机可读或计算机可用存储介质。此类计算机可读或计算机可用存储介质被视为物品(或制品)的一部分。物品或制品可以指代任何所制造的单个组件或多个组件。如本文所定义的非暂时性机器或计算机可用介质不包括信号，但此类介质能够接收并处理来自信号和/或其它暂时性介质的信息。
本说明书中论述的材料的示例实施例可以整体或部分地经由网络、计算机或基于数据的装置和/或服务实施。这些可以包括云、因特网、内联网、移动装置、台式计算机、处理器、查找表、微控制器、消费者设备、基础架构，或其它致能装置和服务。如本文和权利要求书中可使用，提供以下非排他性定义。
在一个例子中，使本文中论述的一个或多个指令或步骤自动化。术语自动化或自动(和其类似变型)意味着使用计算机和/或机械/电气装置控制设备、系统和/或过程的操作，而不需要人类干预、观测、努力和/或决策。
尽管所附权利要求书是针对特定特征组合的，但是应理解，本发明的公开内容的范围还包括本文中明确地或隐含地公开的任何新颖特征或任何新颖特征组合或所述新颖特征的任何概括，而不管所述新颖特征是否涉及与当前在任何权利要求中要求保护的本发明相同的发明或所述新颖特征是否缓和与本发明所缓和的技术问题相同的任一或全部技术问题。
在单独的实施例的上下文中描述的特征也可以在单个实施例中以组合形式提供。相反，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合形式提供。
申请人特此提醒，在审查本申请或由此衍生的任何另外的申请期间，可以针对此类特征和/或此类特征的组合而制定新的权利要求。
为完整性起见，还规定术语“包括”不排除其它元件或步骤，术语“一”或“一个”不排除多个，单个处理器或其它单元可以满足权利要求书中叙述的若干构件的功能，并且权利要求书中的附图标记不应被解释为限制权利要求书的范围。

Claims (10)

1.一种用于移动通信网络基站的天线系统，其特征在于，所述天线系统包括：
用于波束成形的天线阵列，所述天线阵列包括多个贴片天线和多个波导天线中的至少一个，
控制器，所述控制器耦合到所述天线阵列，用于将每一天线配置成发射或接收RF信号；
其中所述控制器用以：
(i)将所述多个天线中的至少两个天线配置成发射和/或接收RF通信信号，并且将所述多个天线中的至少一个天线配置成发射雷达信号且将所述多个天线中的一个天线配置成接收所述雷达信号的反射作为反射雷达信号，或
(ii)在第一模式下将所述多个天线中的至少两个天线配置成发射和/或接收RF通信信号，并且在第二模式下将所述多个天线中的至少一个天线配置成发射雷达信号且将所述多个天线中的至少一个另外的天线配置成接收所述反射雷达信号。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线阵列包括：两个双极化贴片天线，并且其中所述控制器在所述第一模式下用以：将第一贴片天线配置成处于第一极化且将第二贴片天线配置成处于第二极化，并且经由所述第一和第二贴片天线接收检测到的通信信号，或经由所述第一和第二贴片天线发射通信信号。
3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线阵列包括：两个双极化贴片天线，并且其中所述控制器在所述第一模式下用以：将所述第一贴片天线和所述第二贴片天线配置成处于第一极化和第二极化之一，并且经由所述第一和第二贴片天线接收检测到的通信信号，或经由所述第一和第二贴片天线发射通信信号。
4.根据权利要求2或3所述的天线系统，其特征在于，所述控制器在所述第二模式下用以：将所述第一贴片天线配置成处于所述第一极化且将所述第二贴片天线配置成处于所述第二极化，并且经由所述第一和第二贴片天线之一发射雷达信号，并且经由所述第一和第二贴片天线中的另一个接收所述反射雷达信号。
5.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线阵列包括四个双极化贴片天线，其中所述控制器在第一模式下用以将所述波束成形天线配置成发射和/或接收两个RF通信信号，并且在第二模式下用以将所述波束成形天线配置成发射两个雷达信号和接收两个反射雷达信号。
6.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，在所述第一模式下，所述控制器用以：将两个贴片天线配置成处于第一极化以分别发射和接收第一RF通信信号，并且将两个贴片天线配置成处于第二极化以分别发射和接收第二RF通信信号。
7.根据权利要求5或6所述的天线系统，其特征在于，在所述第二模式下，所述控制器用以：将两个贴片天线配置成处于第一极化以分别发射第一雷达信号和接收第一反射雷达信号，并且将两个贴片天线配置成处于第二极化以分别发射第二雷达信号和接收第二反射雷达信号。
8.一种包括根据在前的任一项权利要求所述的天线系统的RF通信设备，其特征在于，所述天线系统能配置为成像雷达传感器、RF通信天线或组合的成像雷达传感器和RF通信天线。
9.一种移动通信基站，其特征在于，包括根据权利要求8所述的RF通信设备。
10.一种操作移动通信网络中的RF设备的方法，所述RF设备包括用于波束成形的天线系统，所述天线系统包括多个贴片天线和多个波导天线中的至少一个，并且其中所述天线系统为且能配置为成像雷达传感器、RF通信波束成形天线或组合的成像雷达传感器和RF通信波束成形天线，其特征在于，所述方法包括：
配置所述天线系统的至少一部分，以发射雷达信号并接收反射雷达信号；
从接收到的反射雷达信号确定至少一个参数以用于信道估计；
将所述天线系统的至少一部分配置成波束成形天线，以发射和/或接收通信信号；
针对网元与用户设备之间的至少一个通信信道接收和/或发射信号。
CN202110508188.0A 2020-05-14 2021-05-10 天线系统以及操作天线系统的方法 Pending CN113676232A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20174731.8 2020-05-14
EP20174731.8A EP3910814A1 (en) 2020-05-14 2020-05-14 Antenna system and method of operating an antenna system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113676232A true CN113676232A (zh) 2021-11-19

Family

ID=70736756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110508188.0A Pending CN113676232A (zh) 2020-05-14 2021-05-10 天线系统以及操作天线系统的方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11689265B2 (zh)
EP (1) EP3910814A1 (zh)
CN (1) CN113676232A (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11451270B2 (en) 2020-07-29 2022-09-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for end-to-end gigahertz beamforming system
EP4270799A1 (en) * 2022-04-29 2023-11-01 Nxp B.V. Dual-mode analog beam former and method therefor
CN117097377A (zh) * 2022-05-13 2023-11-21 台达电子工业股份有限公司 天线装置以及波束控制方法
FI20235298A1 (en) * 2023-03-14 2024-09-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Defining the road surface

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8306473B2 (en) * 2008-02-15 2012-11-06 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for using multiple antennas having different polarization
US9977122B2 (en) 2015-03-27 2018-05-22 The Boeing Company Multi-function shared aperture array
ES2820756T3 (es) 2015-08-11 2021-04-22 Deutsche Telekom Ag Método para potenciar la seguridad de navegación de un vehículo proporcionando al vehículo datos de navegación en tiempo real mediante una red de comunicaciones móviles, sistema para potenciar la seguridad de navegación de un vehículo proporcionando al vehículo datos de navegación en tiempo real mediante una red de comunicaciones móviles, programa y producto de programa informático
US9853358B2 (en) * 2015-08-26 2017-12-26 The Chinese University Of Hong Kong Air-filled patch antenna
WO2018005498A2 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 Raytheon Company Systems and methods for interpolation in systems with non-linear quantization
WO2018097817A1 (en) 2016-11-22 2018-05-31 Sony Mobile Communications Inc. Radar-assisted tracking of mobile devices to improve the communication link in high frequency communciation
DE102016125190A1 (de) * 2016-12-21 2018-06-21 Infineon Technologies Ag Radarsysteme für Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben von Radarsystemen von Fahrzeugen
EP3625895B1 (en) * 2017-05-18 2021-10-06 Sony Group Corporation Method for performing radar-assisted wireless data communication
KR102013923B1 (ko) * 2017-06-23 2019-10-21 한국전자통신연구원 레이더 신호 획득 장치 및 방법
US10431534B2 (en) * 2017-12-11 2019-10-01 Nxp Usa, Inc. Package with support structure
US11196463B2 (en) * 2018-06-27 2021-12-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for beamforming control in a wireless communication network
EP3837569A4 (en) * 2018-08-17 2022-04-27 Aura Intelligent Systems, Inc. SYNTHETIC APERTURE NETWORK ANTENNA FOR 3D IMAGING
EP3857263A4 (en) * 2018-09-26 2022-04-27 Saab Ab VEHICLE RADAR SYSTEM WITH AN AUXILIARY POWER SOURCE

Also Published As

Publication number Publication date
US20210359739A1 (en) 2021-11-18
US11689265B2 (en) 2023-06-27
US20230283339A1 (en) 2023-09-07
EP3910814A1 (en) 2021-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11929802B2 (en) Unmanned aerial vehicle communication
CN113676232A (zh) 天线系统以及操作天线系统的方法
US10405360B2 (en) Method and equipment for establishing millimetre connection
EP3301825B1 (en) Location estimation system, location estimation method, and base station control device
CN113676233A (zh) 天线系统以及操作天线系统的方法
US11522590B2 (en) Wireless communication apparatus and display method for use in wireless communication apparatus
CN110402548B (zh) 基于用户设备定位精度配置参考信号波束的设备
US9318799B2 (en) Wireless communication apparatus and method for controlling antenna radiation patterns based on fading conditions
US9942778B2 (en) Virtual base station apparatus and communication method
EP3295516B1 (en) Beamforming control based on monitoring of multiple beams
CN107852210B (zh) 确定至少一个波束成形参数的接入节点、用户节点以及方法
TWI656758B (zh) 適用飛行器的通訊終端裝置及其行動通訊方法
US20190123797A1 (en) Object detection for beamforming configuration and coverage optimization
EP3433943B1 (en) A wireless communication node adapted to radiate antenna beams of different types
EP2887562A1 (en) Method to establish mm-wave links with adaptive antennas
KR20170073507A (ko) 영상 정보와 위치 정보를 이용하여 빔을 조정하고 스위칭하는 방법 및 장치, 그리고 빔을 전송하는 방법 및 장치
CN114531187B (zh) 自动天线波束对准
WO2018228684A1 (en) Control device, client device, network node and methods thereof for serving beam selection
Shchesniak et al. Analyzing the impact of ITS mobile node antenna HPBW on primary network SINR
US10938461B2 (en) Wireless control apparatus
KR20160135542A (ko) 해상 광대역 통신 시스템
CN115623587A (zh) 终端设备的定位
CN117595903A (zh) 用于离散通信设备间的协同波束形成的系统和方法
JP2021087088A (ja) 通信制御装置、通信制御方法、及び、通信システム
CN115549730A (zh) 最优波束的确定方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination