CN114402485A - 用于选择性地利用天线阵列的天线的方法和装置 - Google Patents

用于选择性地利用天线阵列的天线的方法和装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种方法、装置和计算机程序产品，该方法、装置和计算机程序产品用于禁用天线阵列的一个或多个天线以便实现预定义目标，同时选择性地利用天线阵列的天线的其余部分。要被禁用的一个或多个天线以一种方式被选择以避免对所得到的阵列辐射图案的保真度造成明显影响。例如，该方法、装置和计算机程序产品可以基于天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离(诸如距天线阵列的中心的距离)来禁用某些天线元件，并且可以选择性地利用天线元件的其余部分，使得天线阵列的有源部分近似于圆形阵列，这得到其保真度得以保持的阵列辐射图案。

Description

用于选择性地利用天线阵列的天线的方法和装置
技术领域
示例实施例总体上涉及一种方法、装置和计算机程序产品，该方法、装置和计算机程序产品用于选择性地利用天线阵列的多个天线使得天线中的一个或多个天线被选择为被禁用以便实现预定义目标(诸如降低功耗、降低增益和/或加宽天线辐射图案)以及减少由天线阵列生成的热量，同时基本维持天线辐射图案的完整性。
背景技术
为了解决客户和应用日益增长的带宽需求，蜂窝网络变得更小并且数目更多。结果，包括用于发送和/或接收信号的天线阵列的网络元件(诸如无线电)正位于更靠近个体用户的位置，并且部署在给定网络中的这种网络元件的数目正在增加。具有用于发送和/或接收信号的天线阵列的网络元件的数目的增加导致这种网络元件所需要的总能量的对应增加。由于不断努力减小包括具有天线阵列的网络元件的电子设备的尺寸，并且结合这种网络元件的能量需求的增加，网络元件的功率密度正在增加。然而，网络设备可以支持的功率密度受到内部温度和网络元件的机械外壳将由能量消耗生成的热量散发到环境中的能力的限制。
典型的厘米波无线电(即，以厘米(cm)范围内的载波频率进行操作的无线电)利用少量功率放大器，诸如每个端口一个功率放大器，功率放大器具有相对较高效率的高功率设备。由厘米波无线电利用的功率放大器通常具有40％或更高的效率。因此，为了降低厘米波无线电的能量需求并且对应地降低厘米波无线电必须支持的功率密度，提供给功率放大器的射频(RF)驱动水平以及因此来自功率放大器的输出水平可能会降低，从而显著降低所得到的热负载。
然而，当前一代的毫米波(即，以毫米(mm)范围内的载波频率进行操作的无线电，例如，在大于约20吉赫(GHz)的无线电频谱频带中操作的无线电，可以被用于例如高速宽带接入)通常不会以与厘米波无线电相同的高功率和高效率操作。例如，与厘米波无线电的40％或更高的效率相比，毫米波无线电的整体功率放大器效率可能只有几个百分点。
毫米波无线电的每个传输路径(包括相应功率放大器)与厘米波无线电的对应传输路径相比具有相对较低效率，因为毫米波无线电的功率放大器与厘米波无线电的对应功率放大器相比以更线性的状态操作。这是由于实际很难将预失真和/或效率增强技术(诸如道尔蒂(Doherty)结构)应用于相对较大的毫米波阵列。由于必须以更线性的状态操作，所以与通过厘米波无线电的RF输出功率的对应降低而提供的对功耗和散热的更大影响相比，毫米波无线电的传输路径中的RF输出功率的降低对整体功耗和散热的影响很小。
附加地，与厘米波无线电相比，毫米波无线电通常利用连接到阵列形式的个体天线的更多低功率传输路径。在一种配置中，毫米波无线电的天线阵列中的每个天线以定义的相位和功率操作，其中来自天线阵列的天线的结果信号在空间中在目标区域的远场中被组合。这种毫米波无线电中的个体传输路径的数目可能是32、64、256、1024或更多，因此与功耗和散热相结合的相对低效率迅速扩大到大量。
发明内容
根据示例实施例提供了一种方法、装置和计算机程序产品，以便选择性地利用天线阵列的多个天线元件。通过选择性地利用天线阵列的多个天线元件，天线元件中的一个或多个天线元件可以被禁用以便实现预定义目标，诸如降低由天线阵列消耗的功率、降低天线阵列的增益和/或加宽天线辐射图案。然而，示例实施例的方法、装置和计算机程序产品以实现预定义目标同时继续允许天线阵列有效操作的方式标识要被禁用的天线阵列的(多个)天线元件，诸如通过禁用天线阵列的一个或多个天线元件，这些天线元件的选择方式应当避免对所得到的阵列图案的保真度造成明显影响。例如，示例实施例的方法、装置和计算机程序产品被配置为选择性地利用天线阵列的多个天线元件，使得天线阵列的有源部分近似于圆形阵列，从而避免对所得到的阵列图案的保真度造成明显影响。
在示例实施例中，提供了一种装置，该装置包括处理电路系统和包括计算机程序代码的存储器，存储器和计算机程序代码被配置为与处理电路系统一起引起该装置确定要禁用以实现预定义目标的天线阵列的天线元件的数目。存储器和计算机程序代码还被配置为与处理电路系统一起引起该装置选择性地利用天线阵列的多个天线元件。该装置被引起以选择性地利用多个天线元件包括：基于被确定为要被禁用的天线元件的数目和天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识要禁用的天线阵列的天线元件，以及禁用已经被标识的天线阵列的天线元件，使得被禁用的天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，该装置被引起以禁用该数目的天线元件包括：禁用距天线阵列的中心最远的该数目的天线元件。在示例实施例中，预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。在示例实施例中，该装置被引起以基于该数目的天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识天线阵列的天线元件的数目包括参考天线阵列的天线元件的列表，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离的信息。
示例实施例的装置被引起以通过选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号来选择性地利用天线阵列的多个天线元件。在该实施例中，该装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器。在备选实施例中，该装置被引起以选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地处理由多个天线元件接收到的信号，使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理。在该实施例中，该装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器。
在另一示例实施例中，提供了一种方法，该方法包括：确定要禁用以实现预定义目标的天线阵列的天线元件的数目。该方法还包括选择性地利用天线阵列的多个天线元件。在这点上，选择性地利用多个天线元件包括：基于被确定为要禁用的天线元件的数目和天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识要禁用的天线阵列的天线元件，以及禁用已经被标识的天线阵列的天线元件，使得被禁用的天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，禁用该数目的天线元件包括禁用距天线阵列的中心最远的该数目的天线元件。在示例实施例中，预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。在示例实施例中，基于该数目的天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识天线阵列的天线元件的数目包括参考天线阵列的天线元件的列表，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离的信息。
示例实施例的方法通过选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号来选择性地利用天线阵列的多个天线元件。在该实施例中，禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器。在备选实施例中，选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地处理由多个天线元件接收到的信号，使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理。在该实施例中，禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器。
在另一示例实施例中，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品在非瞬态计算机可读介质上被实施并且包括计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为在由处理电路系统执行时引起装置或系统确定要禁用以实现预定义目标的天线阵列的天线元件的数目。该计算机程序产品还包括被配置为在由处理电路系统执行时引起该装置或系统选择性地利用天线阵列的多个天线元件的计算机程序代码。被配置为选择性地利用多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为基于被确定为要禁用的天线元件的数目和天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识要禁用的天线阵列的天线元件的计算机程序代码以及被配置为禁用已经被标识的天线阵列的天线元件使得被禁用的天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分的计算机程序代码。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，被配置为禁用该数目的天线元件的计算机程序代码包括被配置为禁用距天线阵列的中心最远的该数目的天线元件的计算机程序代码。在示例实施例中，预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。在示例实施例中，被配置为基于该数目的天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识天线阵列的天线元件的数目的计算机程序代码包括被配置为参考天线阵列的天线元件的列表的计算机程序代码，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离的信息。
被配置为选择性地利用天线阵列的多个天线元件的示例实施例的计算机程序代码包括被配置为选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号的计算机程序代码。在该实施例中，被配置为禁用一个或多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的计算机程序代码，诸如被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器的计算机程序代码。在备选实施例中，被配置为选择性地利用天线阵列的多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为选择性地处理由多个天线元件接收到的信号使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理的计算机程序代码。在该实施例中，被配置为禁用一个或多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的计算机程序代码，诸如被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器的计算机程序代码。
在又一示例实施例中，提供了一种装置，该装置包括用于确定要禁用以实现预定义目标的天线阵列的天线元件的数目的部件。该装置还包括用于选择性地利用天线阵列的多个天线元件的部件。在这点上，用于选择性地利用多个天线元件的部件包括用于基于被确定为要禁用的天线元件的数目和天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识要禁用的天线阵列的天线元件的部件以及用于禁用已经被标识的天线阵列的天线元件使得被禁用的天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分的部件。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，用于禁用该数目的天线元件的部件包括用于禁用距天线阵列的中心最远的该数目的天线元件的部件。在示例实施例中，预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。在示例实施例中，用于基于该数目的天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识天线阵列的天线元件的数目的部件包括用于参考天线阵列的天线元件的列表的部件，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列的预定义位置有关的距离的信息。
根据示例实施例的用于选择性地利用天线阵列的多个天线元件的部件包括用于选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号的部件。在该实施例中，用于禁用一个或多个天线元件的部件包括用于解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的部件，诸如用于解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器的部件。在备选实施例中，用于选择性地利用天线阵列的多个天线元件的部件包括用于选择性地处理由多个天线元件接收到的信号使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理的部件。在该实施例中，用于禁用一个或多个天线元件的部件包括用于解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的部件，诸如用于解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器的部件。
在示例实施例中，提供了一种装置，该装置包括处理电路系统和包括计算机程序代码的存储器，其中存储器和计算机程序代码被配置为与处理电路系统一起引起该装置选择性地利用天线阵列的多个天线元件，使得天线阵列的有源部分近似于圆形阵列。该装置被引起以选择性地利用多个天线元件包括基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识一个或多个天线元件，以及禁用已经被标识的天线阵列的一个或多个天线元件，使得被禁用的一个或多个天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，该装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：禁用距天线阵列的中心最远的一个或多个天线元件。在示例实施例中，该装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：确定要禁用以实现预定义目标的天线元件的数目。预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。示例实施例的装置被引起以通过参考天线阵列的天线元件的列表基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列的预定义位置有关的距离来标识一个或多个天线元件，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离的信息。
根据示例实施例的被引起以选择性地利用天线阵列的多个天线元件的装置包括：选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号。在该示例实施例中，该装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器。在该示例实施例中，该装置被引起以选择性地对天线阵列的多个天线元件馈电包括：选择性地对多个天线元件馈电使得被馈电的多个天线元件以最大功率水平操作。在备选实施例中，该装置被引起以选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地处理由多个天线元件接收到的信号，使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理。在该示例性实施例中，该装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器。
在另一示例实施例中，提供了一种方法，该方法包括：选择性地利用天线阵列的多个天线元件，使得天线阵列的有源部分近似于圆形阵列。选择性地利用多个天线元件包括：基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识一个或多个天线元件，以及禁用已经被标识的天线阵列的一个或多个天线元件，使得被禁用的一个或多个天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，禁用一个或多个天线元件包括：禁用距天线阵列的中心最远的一个或多个天线元件。在示例实施例中，禁用一个或多个天线元件包括：确定要禁用以实现预定义目标的天线元件的数目。预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。根据示例实施例，基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识一个或多个天线元件包括参考天线阵列的天线元件的列表，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离的信息。
根据示例实施例，选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号。在该示例实施例中，禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器。在该示例实施例中，选择性地对天线阵列的多个天线元件馈电包括：选择性地对多个天线元件馈电使得被馈电的多个天线元件以最大功率水平操作。在备选实施例中，选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地处理由多个天线元件接收到的信号，使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理。在该示例实施例中，禁用一个或多个天线元件包括：解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，诸如通过解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器。
在另外的示例实施例中，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被实施在非瞬态计算机可读介质上并且包括计算机程序代码，该计算机程序代码被配置为在由处理电路系统执行时使装置或系统选择性地利用天线阵列的多个天线元件使得天线阵列的有源部分近似于圆形阵列。被配置为选择性地利用多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识一个或多个天线元件的计算机程序代码以及被配置为禁用已经被标识的天线阵列的一个或多个天线元件使得被禁用的一个或多个天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分的计算机程序代码。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，被配置为禁用一个或多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为禁用距天线阵列的中心最远的一个或多个天线元件的计算机程序代码。在示例实施例中，被配置为禁用一个或多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为确定要禁用以实现预定义目标的天线元件的数目的计算机程序代码。预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。被配置为根据示例实施例的基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识一个或多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为参考天线阵列的天线元件的列表的计算机程序代码，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离的信息。
根据示例实施例的被配置为选择性地利用天线阵列的多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号的计算机程序代码。在该示例实施例中，被配置为禁用一个或多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的计算机程序代码，诸如被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器的计算机程序代码。在该示例实施例中，被配置为选择性地对天线阵列的多个天线元件馈电的计算机程序代码包括被配置为选择性地对多个天线元件馈电使得被馈电的多个天线元件以最大功率水平操作的计算机程序代码。在备选实施例中，被配置为选择性地利用天线阵列的多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为选择性地处理由多个天线元件接收到的信号使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理的计算机程序代码。在该示例实施例中，被配置为禁用一个或多个天线元件的计算机程序代码包括被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的计算机程序代码，诸如被配置为解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器的计算机程序代码。
在又一示例实施例中，提供了一种装置，该装置包括用于选择性地利用天线阵列的多个天线元件使得天线阵列的有源部分近似于圆形阵列的部件。用于选择性地利用多个天线元件的部件包括用于基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识一个或多个天线元件的部件以及用于禁用已经被标识的天线阵列的一个或多个天线元件使得被禁用的一个或多个天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分的部件。
示例实施例的预定义位置包括天线阵列的中心。在该示例实施例中，用于禁用一个或多个天线元件的部件包括用于禁用距天线阵列的中心最远的一个或多个天线元件的部件。在示例实施例中，用于禁用一个或多个天线元件的部件包括用于确定要禁用以实现预定义目标的天线元件的数目的部件。预定义目标可以是由天线阵列消耗的功率的降低、天线阵列的增益的降低或由天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。根据示例实施例，用于基于天线阵列的一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识一个或多个天线元件的部件包括用于参考天线阵列的天线元件的列表的部件，该列表还提供至少关于天线阵列的天线元件中的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离的信息。
根据示例实施例的用于选择性地利用天线阵列的多个天线元件的部件包括用于选择性地对多个天线元件馈电以便经由天线阵列的有源部分发送信号的部件。在该示例实施例中，用于禁用一个或多个天线元件的部件包括用于解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的部件，诸如用于解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器的部件。在该示例实施例中，用于选择性地对天线阵列的多个天线元件馈电的部件包括用于选择性地对多个天线元件馈电使得被馈电的多个天线元件以最大功率水平操作的部件。在备选实施例中，用于选择性地利用天线阵列的多个天线元件的部件包括用于选择性地处理由多个天线元件接收到的信号使得经由天线阵列的有源部分接收的信号被处理的部件。在该示例实施例中，用于禁用一个或多个天线元件的部件包括用于解激活与一个或多个天线元件相关联的电子电路系统的部件，诸如用于解激活与一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器的部件。
附图说明
已经如此概括地描述了本发明的一些实施例，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且在附图中：
图1是根据本公开的示例实施例而配置的天线阵列和关联装置的框图；
图2是示出根据本公开的示例实施例的诸如由图1的装置执行的操作的流程图；
图3是根据本公开的示例实施例的阵列孔径减小的天线阵列的功率消耗的图形表示；
图4是示出根据本公开的示例实施例的诸如由图1的装置执行的操作的流程图，其中要被禁用的天线阵列的一个或多个天线元件基于参考天线阵列的天线元件的列表而被标识；
图5是示出根据本公开的示例实施例的诸如由图1的装置执行以便构建天线阵列的天线元件的列表的操作的流程图；
图6描绘了根据本公开的示例实施例的16×16天线阵列的有源部分的减少；
图7描绘了根据本公开的示例实施例的8×8天线阵列的有源部分的减少；
图8描绘了根据本公开的示例实施例的4×16天线阵列的有源部分的减少；
图9a至图9c是根据本公开的示例实施例的经受幅度渐缩和不同激活水平的天线阵列的方位辐射图案的图形表示；以及
图10a至图10c是根据本公开的示例实施例的经受相位渐缩和不同激活水平的天线阵列的仰角辐射图案的图形表示。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的一些实施例，其中示出了本发明的一些但不是全部的实施例。实际上，本发明的各种实施例可以以很多不同的形式体现，并且不应当被解释为限于本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。相同的附图标记始终指代相同的元素。如本文中使用的，术语“数据”、“内容”、“信息”和类似术语可以互换使用以指代能够根据本发明的实施例而被发送、接收和/或存储的数据。因此，任何这样的术语的使用不应当被视为限制本发明的实施例的精神和范围。
此外，如本文中使用的，术语“电路系统”是指(a)仅硬件电路实现(例如，使用模拟电路系统和/或数字电路系统的实现)；(b)电路和(多个)计算机程序产品的组合，包括存储在一个或多个计算机可读存储器上的软件和/或固件指令，它们一起工作以引起装置执行本文中描述的一个或多个功能；(c)电路，诸如例如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，即使软件或固件在物理上不存在，也需要软件或固件来操作。“电路系统”的这一定义应用于本文中对该术语的所有使用，包括在任何权利要求中。作为另外的示例，如本文中使用的，术语“电路系统”还包括包括一个或多个处理器和/或其(多个)部分以及随附软件和/或固件的实现。作为另一示例，本文中使用的术语“电路系统”还包括例如用于便携式电子设备(诸如移动电话)的基带集成电路或应用处理器集成电路、或者服务器、蜂窝网络设备、其他网络设备和/或其他计算设备中的类似集成电路。
如本文中定义的，指代非瞬态物理存储介质(例如，易失性或非易失性存储器设备)的“计算机可读存储介质”可以与指代电磁信号的“计算机可读发送介质”区分开。
根据示例实施例提供了一种方法、装置和计算机程序产品，以便选择性地利用天线阵列的多个天线元件以实现预定义目标，诸如降低功率消耗和对应散热要求，同时基本维持由天线阵列生成的天线辐射图案的完整性。如下所述，示例实施例的方法、装置和计算机程序产品被配置为基于天线阵列的天线元件距与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离来禁用一个或多个天线元件。结果，示例实施例的方法、装置和计算机程序产品选择性地利用天线阵列的多个天线元件，使得天线阵列的有源部分近似于圆形阵列，即使示例实施例的天线阵列具有长方形。然而，天线阵列的有源部分在其他实施例中可以具有不同形状并且可以具有例如六边形、八边形、圆形、椭圆形等。通过基于天线元件距与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离来禁用天线阵列的某些天线元件，即使对于包括天线阵列的毫米波设备，功耗也会降低，诸如与第5代(5G)无线网络结合使用的毫米波设备。
如图1所示，根据示例实施例提供了用于选择性地利用天线阵列12的多个天线元件的装置10。该示例实施例的装置包括处理电路系统14和存储器16、与处理电路系统14和存储器16关联或以其他方式与处理电路系统14和存储器16通信，处理电路系统14和存储器16可以与天线阵列集成或可以与天线阵列分离但与之通信。处理电路系统可以经由总线与存储器设备通信以在装置的组件之间传递信息。存储器设备可以是非瞬态的并且可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。换言之，例如，存储器设备可以是包括门的电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)，该门被配置为存储由机器(例如，如处理电路系统等计算设备)可获取的数据(例如，比特)。根据本公开的示例实施例，存储器设备可以被配置为存储用于使得装置能够执行各种功能的信息、数据、内容、应用、指令等。例如，存储器设备可以被配置为缓冲输入数据以用于由处理电路系统处理。附加地或备选地，存储器设备可以被配置为存储用于由处理电路系统执行的指令。
在一些实施例中，装置10可以实施在各种设备中，包括各种网络设备，诸如接入点、基站，例如节点B(NB)，包括长期演进(LTE)系统中的eNB或5G新无线电(NR)中的gNB、宏基站、微微基站、毫微微基站等、或具有天线阵列的其他基础设施组件，包括其他无线发送和/或接收节点或点、与这样的网络设备相关联并且例如由网络设备或由诸如无线电网络控制器等单独控制器和/或诸如卫星地球终端、点对点系统、便携式设备(例如，智能电话、移动电话、膝上型计算机、平板计算机、导航设备、音乐/媒体设备)等各种用户设备或客户端设备实施的控制器装置。附加地，该装置可以由各种手持设备、可穿戴设备(诸如集成到可以由用户穿戴的服装配件中的设备)、便携式设备(诸如安装在车辆上的设备)等中的任何一种来体现。然而，在一些实施例中，该装置可以实施为芯片或芯片组。换言之，该装置可以包括一个或多个物理封装(例如，芯片)，物理封装包括结构组件(例如，基板)上的材料、组件和/或电线。结构组件可以为其上包括的组件电路系统提供物理强度、尺寸保持和/或电相互作用的限制。因此，在某些情况下，该装置可以被配置为在单个芯片上或作为单个“片上系统”实现本发明的实施例。因此，在一些情况下，芯片或芯片组可以构成用于执行一个或多个操作以用于提供本文中描述的功能的部件。在示例实施例中，芯片或芯片组可以包括模块或者是模块的一部分，或者可以在电子设备的子模块之间拆分。
处理电路系统14可以以多种不同方式体现。例如，处理电路系统可以实施为各种硬件处理部件中的一个或多个部件，诸如协处理器、微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、具有或不具有伴随DSP的处理元件、或包括集成电路的各种其他电路系统，例如例如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、微控制器单元(MCU)、硬件加速器、专用计算机芯片等。因此，在一些实施例中，处理电路系统可以包括被配置为独立执行的一个或多个处理核。多核处理电路系统可以在单个物理封装内实现多处理。附加地或备选地，处理电路系统可以包括一个或多个处理器，该处理器经由总线串联配置以实现指令、流水线和/或多线程的独立执行。
在示例实施例中，处理电路系统14可以被配置为执行存储在存储器设备16中或处理电路系统可访问的指令。备选地或另附加地，处理电路系统可以被配置为执行硬编码功能。因此，无论是通过硬件或软件方法还是通过它们的组合来配置，处理电路系统都可以表示在相应配置时能够执行根据本公开的实施例的操作的实体(例如，物理地实施在电路系统中)。因此，例如，当处理电路系统被实施为ASIC、FPGA等时，处理电路系统可以被具体配置为用于执行本文中描述的操作的硬件。备选地，作为另一示例，当处理电路系统被实施为指令的执行器时，指令可以具体地将处理电路系统配置为在指令被执行时执行本文中描述的算法和/或操作。然而，在一些情况下，处理电路系统可以是特定设备(例如，图像或视频处理系统)的处理器，该处理器被配置为通过用于执行本文中描述的算法和/或操作的指令进一步配置处理电路系统来采用本发明的实施例。处理电路系统尤其可以包括时钟、算术逻辑单元(ALU)和被配置为支持处理电路系统的操作的逻辑门。
天线阵列12包括多个天线元件。尽管天线阵列可以具有多种配置，但是示例实施例的天线阵列是具有多行天线元件和多列天线元件的矩形天线阵列。天线阵列可以包括多种不同类型的天线元件中的任何一种天线元件，包括但不限于例如贴片天线、偶极子、悬挂天线元件、缝隙、波导孔径或这些元素辐射器中的多个元素辐射器。天线阵列还包括用于控制天线元件和/或以其他方式与天线元件相互作用的电子电路系统。在示例实施例中，电子电路系统包括多个放大器，多个放大器中的至少一个放大器与天线阵列的每个相应天线元件相关联。尽管天线阵列可以包括放大器与天线元件之间的一一对应关系，其中每个放大器与相应天线元件相关联，并且每个天线元件与相应放大器相关联，在其他配置中，一个或多个放大器可以与一个或多个天线元件相关联。例如，单个放大器可以与两个或更多天线元件相关联。备选地，两个或更多放大器可以与同一天线元件相关联。
在其中天线阵列12以传输模式操作并且多个天线元件被选择性地馈电的实施例中，多个放大器可以包括多个功率放大器，多个功率放大器中的至少一个功率放大器与天线阵列的每个相应天线元件相关联并且用于对其馈电。在一些实施例中，诸如结合被配置为以毫米波频率操作的天线阵列，有源天线阵列可以被利用以便提供足够高的辐射功率水平。在这点上，多个功率放大器可以与多个天线元件中的每个天线元件相关联。在该示例实施例中，由天线元件基于由相应功率放大器馈电的信号而生成的个体辐射场可以被定相，使得个体辐射场在目标处被相长相加，诸如在作为发送信号的目标的用户设备的位置处或附近。在其中天线阵列以接收模式操作并且由所选择的多个天线元件接收到的信号被处理的备选实施例中，多个放大器可以包括多个低噪声放大器，多个低噪声放大器中的至少一个低噪声放大器与来自天线阵列的每个相应天线元件的信号相关联并且用于处理该信号。在示例实施例中，来自特定位置的远距离发送器的辐射场产生在每个天线元件的位置处接收的信号，该信号通过低噪声放大器输出的组合被相长地相加。尽管描述为交替地以传输模式或接收模式操作，但示例实施例的天线阵列可以被配置为以传输模式和接收模式两者操作。
在毫米波频率下操作期间，以传输模式操作的天线阵列的功率放大器的效率相对较小，诸如在百分之几的数量级上，从而降低了功率放大器的输出功率，但是继续操作所有功率放大器对天线阵列12、特别是与天线元件相关的放大器的功率消耗和对应的散热要求的影响有限。同样，以接收模式操作的天线阵列的低噪声放大器的效率基本上是恒定的并且与信号水平无关，使得降低低噪声放大器的输出功率但继续操作所有低噪声放大器对天线阵列的放大器的功耗和对应散热要求的影响有限。然而，解激活与天线元件中的一个或多个天线元件相关联的电子电路系统(诸如(多个)放大器)以对应地禁用天线阵列的天线元件中的一个或多个天线元件并且使其不活动确实以更明显的方式降低了天线阵列的电子电路系统(例如，放大器)的功率消耗和对应散热要求。然而，根据示例实施例选择性地标识继续被利用的天线阵列的天线元件和对应的被禁用的天线阵列的天线元件，使得所得到的阵列图案保持可接受并且不会受到显著不利影响。没有如根据示例实施例而提供的天线阵列的天线元件的这种选择性利用和天线阵列的一个或多个天线元件的明智禁用，天线阵列的功耗可以降低，但是所得到的辐射图案可能不再适用。
示例实施例的装置10包括用于选择性地利用天线阵列12的多个天线元件的部件，诸如处理电路系统14等。在示例实施例中并且如下面更详细描述的，选择性地利用的天线阵列的多个天线元件导致天线阵列的近似于圆形阵列的有源部分。在这点上，圆形阵列的近似于在其中天线阵列的有源部分(即，继续被利用的天线阵列的部分)具有圆形形状或至少具有与整个天线阵列的形状相比更接近或更加圆形的形状的情况下提供，诸如在其中天线阵列的所有天线元件都被馈电的情况下。通过禁用天线元件使得天线阵列的有源部分具有圆形形状，由天线阵列的有源部分提供的功率和增益可以降低，但对旁瓣水平的影响被最小化，从而有助于控制去往和/或来自天线阵列的干扰。
关于天线阵列12的多个天线元件的选择性利用，示例实施例的天线阵列可以以发送模式操作，其中多个天线元件被选择性地馈电或驱动。在该示例性实施例中，某些天线元件可以被禁用，诸如通过解激活与其相关联的电子电路系统，例如功率放大器，使得仅选择性地馈电的多个天线元件保持启用。然而，在其他实施例中，天线阵列可以以接收模式被操作，其中对多个天线元件的选择性利用通过对仅由多个天线元件接收到的信号的选择性处理来提供。在该示例实施例中，某些天线元件可以被禁用，诸如通过解激活与其相关联的电子电路系统，例如低噪声放大器，使得仅由多个天线元件接收的信号被处理。
如图2的框20所示，关于多个天线元件的选择性利用，该示例实施例的装置10包括用于基于一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置的距离来标识天线阵列12的一个或多个天线元件的部件，诸如处理电路系统14等。尽管预定义位置可以以各种方式定义，但是在一个示例实施例中，天线阵列的预定义位置是天线阵列的中心。在该实施例中，天线阵列的每个天线元件距天线阵列的预定义位置(例如，中心)的距离(例如欧几里得距离)可以被确定，并且位于距天线阵列的预定义位置(例如，中心)的最远位置处的天线阵列的一个或多个天线元件可以被标识。
如图2的框22所示，该示例实施例的装置10还包括用于禁用已经被标识的天线阵列12的一个或多个天线元件使得被禁用的一个或多个天线元件不被利用并且不包括天线阵列的有源部分的部件，诸如处理电路系统14等。因此，在其中距天线阵列的中心最远的天线元件被标识的上述示例实施例中，距天线阵列的中心最远的这些相同天线元件被禁用。由于已经被标识的一个或多个天线元件的禁用，诸如距天线阵列的中心最远的一个或多个天线元件，被禁用的一个或多个天线元件不被利用，诸如通过在传输模式下天线阵列的操作期间不被馈电或通过在接收模式下天线阵列的操作期间接收未处理的信号。为了禁用一个或多个天线元件，与已经被标识的一个或多个天线元件相关联的电子电路系统(诸如(多个)放大器)可以由处理电路系统解激活。附加地或备选地，与已经被标识为解激活的一个或多个天线元件相关联的电子电路系统(诸如(多个)放大器)可以诸如通过处理电路系统可切换地从信号源断开。与已经被标识为解激活的一个或多个天线元件相关联的电子电路系统(诸如(多个)放大器)可以通过例如关闭或移除电源、利用固有启用能力(例如，硬件信号和/或控制消息)或操纵偏置电压以引起某些有源元件基本上关闭来被解激活。
如图2的框24所示，该示例实施例的装置10还包括用于引起尚未禁用的天线阵列12的多个天线元件被利用的部件，诸如处理电路系统14等，诸如通过在传输模式下天线阵列的操作期间被馈电或驱动或者通过接收在接收模式下天线阵列的操作期间处理的信号。被利用的天线阵列的这些天线元件包括天线阵列的有源部分，并且在示例实施例中，近似于圆形阵列，因为已经基于一个或多个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离而被标识的一个或多个天线元件被禁用。在这点上，诸如处理电路系统等装置可以被配置为通过维持天线元件和/或与天线元件相关联的放大器与信号源之间的可切换连接和/或通过维持与将在活动状态下被选择性地利用的天线元件相关联的放大器来引起尚未被禁用的多个天线元件被选择性地利用。
如上所述，示例实施例的装置10(诸如处理电路系统14)被配置为通过禁用距天线阵列的中心最远的一个或多个天线元件来禁用一个或多个天线元件。例如，在其中天线阵列包括矩形天线阵列的实施例中，诸如处理电路系统等装置被配置为通过禁用矩形天线阵列的一个或多个角中(诸如矩形天线阵列的四个角中的每个角中)的一个或多个天线元件来禁用距天线阵列的中心最远的一个或多个天线元件。结果，在禁用矩形阵列的一个或多个角中的一个或多个天线元件之后，天线阵列的有源部分近似于圆形阵列。
通过禁用天线阵列12的一个或多个天线元件，各种优点可以被获得，从而允许实现预定义目标。例如，通过禁用天线阵列的一个或多个天线元件，天线阵列的电子电路系统(诸如放大器)的功率消耗和对应散热要求可以被降低，从而对应地降低包含天线阵列的设备所经历的功率密度。因此，降低了天线阵列和包含天线阵列的设备的电子电路系统(诸如放大器)的热管理要求，从而在一些实施例中促进了设备尺寸的减小。除了或代替减少由天线阵列消耗的功率，通过禁用天线阵列的一个或多个天线元件可以追求的其他预定义目标是天线阵列的增益的降低或天线阵列提供的天线辐射图案的加宽。然而，不管所实现的预定义目标如何，通过选择性地利用天线阵列的一些天线元件并且基于天线元件距与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离来禁用其他天线元件，所得到的阵列图案的完整性得以维持，诸如在其中天线阵列的有源部分近似于圆形阵列的情况下。
作为天线阵列12的功率消耗的示例，现在参考图3。图3描绘了具有以16×16图案布置的256个天线元件并且以39GHz(即，毫米波频率)操作的矩形天线阵列的直流(DC)功率消耗。如图3所示，相对于以分贝(dB)为单位的全功率关于有效全向辐射功率(EIRP)绘制了天线阵列的DC功率(以瓦特为单位)。在其中天线阵列的所有天线元件都被馈电的情况下，但一些天线元件以较低水平驱动(诸如在厘米波频率下进行以降低功率消耗)，DC功率消耗仅略微降低，因为EIRP相对于全功率降低，如行30所示。但是，这种降低相对较小，诸如从全EIPR的100％到其中EIRP相对于全功率降低10dB的情况下的大约85％。
相比之下，通过禁用天线阵列的一个或多个天线元件来选择性地对天线阵列12的多个天线元件馈电在天线阵列(诸如电子电路系统)的功率消耗方面提供了更显著的节省，如图3的线32所示。在这点上，在其中天线阵列的一些天线元件被禁用而天线阵列的天线元件的其余部分继续以最大驱动水平被驱动的实施例中，天线阵列(诸如电子电路系统)的功率消耗会显著降低，诸如从全EIRP的大约100％降低到其中EIRP相对于全功率降低10dB的情况下的大约35％。因此，对于以毫米波频率操作的天线阵列，相对于幅度逐渐减小，天线阵列的一个或多个天线元件的选择性禁用对降低天线阵列的功耗具有更显著的影响，其中天线阵列的所有天线元件被驱动，其中至少一些天线元件以较低水平被驱动。
诸如处理电路系统14等装置10可以被配置为确定天线阵列12的天线元件距与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离，实时地或接近实时地或以其他方式在被提供包括天线阵列的设备的操作参数时，诸如设备可以适应的功率密度和/或要生成的阵列图案的要求。然而，在一些实施例中，天线阵列的天线元件的列表可以诸如由处理电路系统预先生成，并且诸如由存储器16存储。天线阵列的天线元件的列表不仅标识每个天线元件，诸如基于相应天线元件的行和列位置，还包括关于天线阵列的每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离的信息。尽管该列表可以包括从每个天线元件到预定义位置(诸如天线阵列的中心)的实际距离，但是，通过基于距预定义位置(诸如天线阵列的中心)的相对距离对列表中的天线元件进行排序，示例实施例的列表提供了关于每个天线元件距预定义位置(诸如天线阵列的中心)的相对距离的信息。因此，天线元件的列表可以按照距预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离的递减来组织，使得距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最远的天线元件首先被列出，距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最近的天线元件最后被列出。相反，天线元件的列表可以按照距预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离的增加来组织，使得距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最近的天线元件首先被列出，距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最远的天线元件最后被列出。
在示例实施例中，装置10包括用于确定要被禁用的天线元件的数目的部件，诸如处理电路系统14等。诸如处理电路系统等装置可以被配置为以各种方式确定要被禁用的天线元件的数目。在其中预定义目标是减少由天线阵列12消耗的功率的一个实施例中，例如，诸如处理电路系统等装置被配置为确定在其中天线阵列的所有天线元件被利用的情况下要消散的功率与对应的要管理的热负载之间的差值、以及包括天线阵列的设备可以承受的最大热负载。在其中由所有天线元件被利用的天线阵列生成的热负载大于包括天线阵列的设备可以容纳的最大热负载的情况下，本示例实施例的装置(诸如处理电路系统)被配置为基于对由每个天线元件提供的总热负载的贡献来确定要被禁用的天线元件的数目，使得在禁用一个或多个天线元件之后天线阵列的所得到的热负载为不超过包括天线阵列的设备可以承受的最大热负载。
在一些实施例中，诸如处理电路系统14等装置10可以根据天线元件的实际数目来表达要被禁用的天线元件的数目。在其他实施例中，要被禁用的天线元件的数目可以根据天线阵列12的激活水平R来表示。在示例实施例中，天线阵列的激活水平R可以在从0到1的范围内，在0的情况下，天线阵列的所有天线元件被禁用，在1的情况下，天线阵列的所有天线元件被利用并且没有天线元件被禁用。通过根据激活水平R表示要被禁用的天线元件的数目，激活水平可以更容易地与各种尺寸的天线阵列一起使用，其中在一些实施例中，要被禁用的天线元件的数目与天线阵列的尺寸成比例。
作为示例并且假定有源阵列，由在激活水平R操作的天线阵列12辐射的可用功率减少因子(1-R/(M*N))，其中M和N相应地表示天线阵列的行数和列数。由于某些天线元件的解激活，存在更少的天线元件以同样的因子对远场作出贡献。因此，净辐射远场功率降低因子(1-R/(M-N))2如所指示的，因此可以选择激活水平R以实现期望功率降低。
在利用激活水平R的示例实施例中，图4描绘了用于解激活一个或多个天线元件的技术。如图4的框40所示，装置10包括用于确定要被解激活以用于期望激活水平R的天线元件的数目的部件，诸如处理电路系统14等。虽然诸如处理电路系统等装置可以以各种方式确定要解激活的天线元件的数目，但是示例实施例的装置(诸如处理电路系统)如下确定要解激活的天线元件的数目：
elements_to_deactivate＝floor[(1-R)*M_roWs*N_columns]
其中M_rows和N_columns相应地表示天线阵列的行数和列数。要解激活的元件的数目的计数可以由计数器保持，该计数器诸如可以由处理电路系统和/或存储器16实施，如框42所示。
在其中如框44所示要解激活的元件的数目大于0的情况下，装置10包括用于诸如从天线单元的列表中标识距与天线阵列12有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)最远的天线元件的部件，诸如处理电路系统14等。该示例实施例的装置还包括用于通过解激活电子电路系统(诸如与已经被标识的天线元件相关联的(多个)放大器)来解激活诸如从天线元件的列表中标识的距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最远的天线元件的部件，诸如处理电路系统等。参见框46。如图4的框48和框49所示，该装置还包括用于将要解激活的天线元件的数目的由计数器保持的计数减少1并且然后确定剩余的要解激活的天线元件的数目的减少后的计数是否大于0的部件，诸如处理电路系统等。在其中要解激活的天线元件的剩余数目大于0的情况下，诸如处理电路系统等装置重复上述过程以便诸如从天线元件的列表中标识尚未解激活并且距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最远的天线元件，并且然后解激活该天线元件。这个过程一直持续，直到最初被标识为解激活以实现期望激活水平R的数目的天线元件已经被标识和解激活。一旦要被解激活的剩余天线元件的数目不再大于0，则该过程结束。结果，已经基于天线元件距预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离而被标识的天线元件被解激活的所得到的天线阵列的操作提供了完整性得以保持的阵列图案，但它实现了预定义目标，诸如通过生成可以由包括天线阵列的设备管理的热负载。
如上所述，关于天线元件距天线阵列12的中心的距离(诸如相对距离)的信息可以由天线元件的列表提供，诸如基于距预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离的增加或减少而组织的天线元件的列表。天线元件的列表可以以各种方式生成。然而，图5描绘了根据示例实施例为生成天线元件的列表而执行的操作。如图5的框50所示，示例实施例的装置10包括用于最初创建空列表的部件，诸如处理电路系统14、存储器16等。对于具有M_rows和N_columns的天线阵列，该装置包括用于随后确定每个天线元件距与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离的部件，诸如处理电路系统等。在这点上，对于位于行i(其中i＝[1，...(M_rows)])和列j(其中j＝[1，...(N_columns)])的天线元件，该装置包括用于确定从位于行i和列j的天线元件到与天线阵列有关的预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离的部件，诸如处理电路系统等，行0列0的天线元件位于该预定义位置处。参见图5的框52、框54和框56。尽管示例实施例的装置(诸如处理电路系统)可以确定该距离并且然后将该距离本身连同相应天线元件的标识一起存储在列表中，但是示例实施例的装置(诸如处理电路系统)确定该距离的表示，诸如该距离的平方。在该示例实施例中，诸如处理电路系统等装置可以被配置为确定从天线元件的矩形阵列的中心测量的距离D的表示，其中第一元件具有索引(1，1)，如下：
D2＝[(Row i-1)-(M+1)/2]2+[(Column j-1)-(N+1)/2]2
其中行i表示行的索引，列j表示列的索引。在其他实施例中，行和列的索引可以被替换为从阵列的中心到相应天线元件的距离。
如图5的框58所示，该示例实施例的装置10包括用于将标识天线元件所在的行i和列j的相应天线元件的结果向量以及到天线元件的距离的表示(诸如D2)与正在构建的列表中的相应天线元件相关联的部件，诸如处理电路系统14、存储器16等。诸如处理电路系统等装置然后对每个天线元件重复上述过程，诸如相应行的各个列中的每个天线元件，然后依次对每个剩余行中的天线元件重复上述过程。参见图5的框60、框62、框64和框66。一旦天线阵列的每个天线元件连同关于到各个天线元件的距离的信息一起由列表表示，该装置包括用于基于相应天线元件与预定义位置(诸如天线阵列的中心)之间的距离对列表的元件进行排序的部件，诸如处理电路系统、存储器等。例如，可以对列表中的天线元件进行排序，使得从每个天线元件到预定义位置(诸如天线阵列的中心)的距离按降序布置，诸如基于与天线元件相关联的D2值。参见图5的框68。因此，距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最远的天线元件在结果列表中首先被列出，并且距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最近的天线元件在该示例实施例的列表中最后被列出。结果，诸如处理电路系统等装置可以随后参考天线元件的列表以标识距预定义位置(诸如天线阵列的中心)最远并且因此应当首先考虑用于解激活的天线元件。
在其中天线阵列14是矩形天线阵列的示例实施例中，基于天线元件与天线阵列的中心之间的距离的天线元件的解激活通常导致位于或接近天线阵列的角(诸如天线阵列的所有四个角)处的天线元件被解激活，使得天线阵列的有源部分具有圆形形状。在这点上，图6描绘了具有16×16个天线元件的矩形天线阵列。如图6中从左到右所示，其中激活水平R逐渐降低，从左到右分别为1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5和0.3，功率水平对应降低：0.0dB、-0.92dB、-1.94dB、-3.10dB、-4.44dB、-6.02dB和-10.46dB，由较暗的点(每个点表示被驱动或馈电的相应天线元件)标识的天线阵列的有源部分最初呈现圆形形状，其中激活水平进一步降低导致圆形有源部分的半径减小，从而进一步降低由天线阵列的操作生成的热负载。图7和图8提供了类似的示例，其中图7描绘了具有8×8天线元件的矩形天线阵列，以及图8表示了具有4×16天线元件的矩形天线阵列。在图7和图8两者中，激活水平R从1.0降低到0.3，这导致最初近似于圆形阵列的活动部分然后随着激活水平R的进一步降低而半径减小。如结合图8所示，圆形阵列的近似值是一个略呈椭圆形的阵列，它构成圆形，因为所得到的椭圆阵列比4×16矩形天线阵列更加圆。
在示例实施例中，装置10包括用于对多个天线元件馈电使得未被禁用的多个天线元件以最大功率水平操作的部件，诸如处理电路系统14等。然而，在其他实施例中，未禁用的至少一些天线元件可以以降低的功率水平被操作，从而导致幅度渐缩。图9a至图9c描绘了天线阵列在不同激活水平R下的方位辐射图案，同时受到幅度渐缩。例如，图9a描绘了相对于具有100％的激活水平R的相同天线阵列的方位角辐射图案(虚线)的具有88.1％的激活水平R的天线阵列的方位角辐射图案(实线)。如图所示，主瓣的波束宽度从激活水平R为100％时的6.9°增加到激活水平R为88.1％时的7.5°。附加地，旁瓣携带的能量从激活水平R为100％时的-20dB降低到激活水平R为88.1％时的-24dB。图9b和图9c类似地相应比较了由实线表示的76.6％和50.0％的激活水平R与由虚线表示的100％的激活水平R。如图所示，主瓣的波束宽度在76.6％的激活水平R下继续增加到8.0°，在50.0％的激活水平R下增加到9.9°。此外，旁瓣包含的功率最初在76.6％的激活水平R下继续下降到-27dB，然后在100％的激活水平R下开始增加并且通过在50.0％的激活水平R下返回-20dB来返回到旁瓣的原始功率水平。
除了或替代如图9a至图9c所示的幅度渐缩，在另一示例实施例中，可以通过利用通常用于加宽波束宽度的相位渐缩技术来对未解激活的天线元件馈电，与幅度渐缩相比，对EIRP的影响较小，如图10a至图10c所示。如图10a所示，其中被馈电的每个有源天线元件具有相同幅度，但采用相位渐缩技术，使得提供给某些天线元件的信号具有与提供给其他天线元件的信号不同相位，具有激活水平R为100％的天线阵列12的仰角辐射图案具有波束宽度为18°的主瓣，并且对于88.1％的激活水平R，具有波束宽度为17°的主瓣。作为比较，在没有相位渐缩的情况下，激活水平R为100％的主瓣的波束宽度约为4.6°。图10b和10c类似地分别比较了由实线表示的76.6％和50.0％的激活水平R与由虚线表示的100％的激活水平R。如图所示，主瓣的波束宽度在76.6％的激活水平R下继续减小到15°，在50.0％的激活水平R下减小到9°。如图10a至图10c所示，当天线元件被解激活时(当激活水平变低时)，展宽效应消失并且所得到的辐射图案变窄。然而，一旦一些天线元件被解激活而生成的旁瓣并不比通常当所有天线元件被驱动时生成的旁瓣差并且通常优于其，例如，对于100％的激活水平R，通过通常随着激活水平R从100％降低而在旁瓣中携带较少能量。
如上所述，示例实施例的方法、装置10和计算机程序产品提供了禁用天线阵列12的一个或多个天线元件，诸如通过解激活电子电路系统，诸如与一个或多个天线元件相关联的(多个)放大器，同时选择性地利用天线阵列的天线元件的其余部分。结果，可以减少功率消耗以及因此减少由包含天线阵列的设备管理的热负载，而不会明显损害所得到的阵列辐射图案的完整性。因此，包括天线阵列的设备必须适应的功率密度可以被降低，从而提高冷却效率并且潜在地允许设备的尺寸相应减小。要被管理的热负载的减少还可以允许包含天线辐射图案的设备具有改进的可靠性，并且在一些实施例中具有延长的电池运行时间。在一些实施例中，由设备管理的热负载的减少可能足以允许仅利用对流冷却来消散热负载，从而消除对风扇或用于冷却设备的其他有源设备的需要。类似地，示例实施例的方法、装置和计算机程序产品可以用于通过仅在超过某个内部温度时减小阵列孔径并且然后仅减小阵列孔径以足以将内部温度保持在最高允许温度来扩展包含天线阵列的设备的操作温度范围。
如上所述，方法、装置10和计算机程序产品可以与被配置为以毫米波频率或甚至更高频率操作的天线阵列12结合使用。因此，该方法、装置和计算机程序产品可以与5G设备结合使用。然而，该方法、装置和计算机程序产品可以与被配置为以其他频率通信的天线阵列结合使用。例如，示例实施例的方法、装置和计算机程序产品可以减少天线阵列的能量需求，这在各种应用中是有用的，应用包括其中功率放大器在静态模式下表现出显著功率耗散的应用，诸如在与功率放大器相关的应用中与功率放大器结合使用，无论工作频率如何都需要功率放大器有关的高度线性度，以及消耗大量功率并且生成大量热量的应用，诸如多输入多输出(MIMO)应用和不一定基于蜂窝但使用高功率发送器的其他RF系统。
示例实施例的方法、装置10和计算机程序产品在散热器(诸如包含天线阵列12的设备的散热器等)具有相对较低热阻抗的情况下可能是有利的，诸如，在散热器由包括具有相当高的导电率的金属块或包含热管等以分散热负荷的情况下。通过根据示例实施例的方法、装置和计算机程序产品降低功率密度，可以提高冷却效率并且可以相应地降低任何相邻有源设备的温度。
除了降低功率消耗以及因此由包含天线阵列12的设备管理的热负载，天线阵列的一个或多个天线元件的选择性解激活可以允许其他预定义目标被实现。例如，可以选择性地解激活天线阵列的一个或多个天线元件以降低由天线阵列提供的增益。附加地或备选地，天线阵列的一个或多个天线元件可以被选择性地解激活以便加宽由天线阵列提供的天线辐射图案，如图9a至图9c所示。
图2、图4和图5示出了描绘根据本发明的示例实施例的方法的流程图。应当理解，流程图的每个框和流程图中的框组合可以通过各种方式来实现，诸如硬件、固件、处理器、电路系统、和/或其他通信设备，该其他通信设备与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联。例如，上述过程中的一个或多个过程可以通过计算机程序指令来实施。在这点上，实施上述过程的计算机程序指令可以由采用本发明的实施例的装置的存储器设备16存储并且由处理电路系统14执行。如将理解的，任何这样的计算机程序指令可以被加载到计算机或其他可编程装置(例如，硬件)上以产生机器，使得所得到的计算机或其他可编程装置实现流程图框中所指定的功能。这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读存储器中，该存储器可以引导计算机或其他可编程装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生制品，该制品的执行实现流程图框中所指定的功能。计算机程序指令也可以被加载到计算机或其他可编程装置上，以引起在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图框中所指定的功能的操作。
因此，流程图的框支持用于执行指定功能的部件的组合和用于执行指定功能的操作的组合以用于执行指定功能。还应当理解，流程图的一个或多个框、以及流程图中的框的组合可以由执行指定功能的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
受益于前述描述和相关附图中呈现的教导的本领域技术人员将能够想到本文中阐述的本发明的很多修改和其他实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。
此外，尽管前面的描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述了示例实施例，但是应当理解，元件和/或功能的不同组合可以由备选实施例提供，而没有背离所附权利要求的范围。在这点上，例如，与上面明确描述的不同的元件和/或功能的组合也被考虑，如可以在一些所附权利要求中阐述的。尽管本文中使用特定术语，但它们仅用于一般性和描述性的意义，而不是为了限制的目的。

Claims (32)

1.一种装置，包括处理电路系统和包括计算机程序代码的存储器，所述存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述处理电路系统一起引起所述装置至少执行以下操作：
确定要禁用以实现预定义目标的天线阵列的天线元件的数目；以及
选择性地利用所述天线阵列的多个天线元件，
其中所述装置被引起以选择性地利用所述多个天线元件包括：基于被确定为要被禁用的天线元件的数目和所述天线元件距与所述天线阵列有关的预定义位置的距离来标识要禁用的所述天线阵列的所述天线元件，以及禁用已经被标识的所述天线阵列的所述天线元件，使得被禁用的所述天线元件不被利用并且不包括所述天线阵列的有源部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述预定义位置包括所述天线阵列的中心，并且其中所述装置被引起以禁用所述数目的天线元件包括：禁用距所述天线阵列的所述中心最远的所述数目的天线元件。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其中所述预定义目标包括由所述天线阵列消耗的功率的降低、所述天线阵列的增益的降低或由所述天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地对所述多个天线元件馈电，以便经由所述天线阵列的所述有源部分发送信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，以便对应地禁用所述一个或多个天线元件。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述装置被引起以解激活电子电路系统包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地处理由所述多个天线元件接收到的信号，使得经由所述天线阵列的所述有源部分接收的所述信号被处理。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，以便对应地禁用所述一个或多个天线元件。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述装置被引起以解激活电子电路系统包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以基于所述数目的天线元件距与所述天线阵列有关的所述预定义位置的所述距离来标识所述天线阵列的所述天线元件的数目包括：参考所述天线阵列的天线元件的列表，所述列表还提供至少关于所述天线阵列的所述天线元件中的每个天线元件距与所述天线阵列有关的所述预定义位置的所述距离的信息。
11.一种方法，包括：
确定要禁用以实现预定义目标的天线阵列的天线元件的数目；以及
选择性地利用天线阵列的多个天线元件，使得所述天线阵列的有源部分近似于圆形阵列，
其中选择性地利用所述多个天线元件包括：基于被确定为要被禁用的天线元件的数目和所述天线元件距与所述天线阵列有关的预定义位置的距离来标识要禁用的所述天线阵列的所述天线元件，以及禁用已经被标识的所述天线阵列的所述天线元件，使得被禁用的所述天线元件不被利用并且不包括所述天线阵列的有源部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述预定义位置包括所述天线阵列的中心，并且其中禁用所述一个或多个天线元件包括：禁用距所述天线阵列的所述中心最远的所述一个或多个天线元件。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中所述预定义目标包括由所述天线阵列消耗的功率的降低、所述天线阵列的增益的降低或由所述天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中选择性地利用所述天线阵列的所述多个天线元件包括：选择性地对所述多个天线元件馈电，以便经由所述天线阵列的所述有源部分发送信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其中禁用一个或多个天线元件包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，以便对应地禁用所述一个或多个天线元件。
16.根据权利要求15所述的方法，其中解激活所述电子电路系统包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器。
17.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中选择性地利用所述天线阵列的所述多个天线元件包括：选择性地处理由所述多个天线元件接收到的信号，使得经由所述天线阵列的所述有源部分接收的所述信号被处理。
18.根据权利要求17所述的方法，其中禁用一个或多个天线元件包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，以便对应地禁用所述一个或多个天线元件。
19.根据权利要求18所述的方法，其中解激活所述电子电路系统包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其中基于所述天线阵列的一个或多个天线元件距与所述天线阵列有关的所述预定义位置的所述距离来标识所述一个或多个天线元件包括：参考所述天线阵列的天线元件的列表，所述列表还提供至少关于所述天线阵列的所述天线元件中的每个天线元件距与所述天线阵列有关的所述预定义位置的所述距离的信息。
21.一种装置，包括处理电路系统和包括计算机程序代码的存储器，所述存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述处理电路系统一起引起所述装置至少执行以下操作：
选择性地利用天线阵列的多个天线元件，使得所述天线阵列的有源部分近似于圆形阵列，
其中所述装置被引起以选择性地利用所述多个天线元件包括：基于所述天线阵列的一个或多个天线元件距与所述天线阵列有关的预定义位置的距离来标识所述一个或多个天线元件，以及禁用已经被标识的所述天线阵列的所述一个或多个天线元件，使得被禁用的所述一个或多个天线元件不被利用并且不包括所述天线阵列的所述有源部分。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述预定义位置包括所述天线阵列的中心，并且其中所述装置被引起以禁用所述一个或多个天线元件包括：禁用距所述天线阵列的所述中心最远的所述一个或多个天线元件。
23.根据权利要求21或22中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以禁用所述一个或多个天线元件包括：确定要禁用以实现预定义目标的天线元件的数目。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述预定义目标包括由所述天线阵列消耗的功率的降低、所述天线阵列的增益的降低或由所述天线阵列提供的天线辐射图案的加宽中的至少一项。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地对所述多个天线元件馈电，以便经由所述天线阵列的所述有源部分发送信号。
26.根据权利要求25所述的装置，其中所述装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，以便对应地禁用所述一个或多个天线元件。
27.根据权利要求26所述的装置，其中所述装置被引起以解激活电子电路系统包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的一个或多个功率放大器。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以选择性地对所述天线阵列的所述多个天线元件馈电包括：选择性地对所述多个天线元件馈电，使得被馈电的所述多个天线元件以最大功率水平操作。
29.根据权利要求21至24中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以选择性地利用天线阵列的多个天线元件包括：选择性地处理由所述多个天线元件接收到的信号，使得经由所述天线阵列的所述有源部分接收的所述信号被处理。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述装置被引起以禁用一个或多个天线元件包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的电子电路系统，以便对应地禁用所述一个或多个天线元件。
31.根据权利要求31所述的装置，其中所述装置被引起以解激活电子电路系统包括：解激活与所述一个或多个天线元件相关联的一个或多个低噪声放大器。
32.根据权利要求21至31中任一项所述的装置，其中所述装置被引起以基于所述天线阵列的一个或多个天线元件距与所述天线阵列有关的所述预定义位置的所述距离来标识所述一个或多个天线元件包括：参考所述天线阵列的天线元件的列表，所述列表还提供至少关于所述天线阵列的所述天线元件中的每个天线元件距与所述天线阵列有关的所述预定义位置的所述距离的信息。
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