DE112014002832B4

DE112014002832B4 - Netzelement, integrierte Schaltung und Verfahren zur Bestimmung von Konnektivität von Antennenelementen zu Sendeempfänger-Lineups

Info

Publication number: DE112014002832B4
Application number: DE112014002832.0T
Authority: DE
Inventors: O Keeffe Conor; Alex Brophy
Original assignee: Analog Devices Global ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2020-03-05
Anticipated expiration: 2034-06-06
Also published as: CN105474562B; US10003413B2; GB2516617A; GB201310435D0; DE112014002832T5; CN105474562A; GB2516617B; US20160142124A1; WO2014198624A1

Abstract

Verfahren zum Zuweisen einer Beziehung zwischen mindestens einem logischen Kanal und mindestens einer mit mindestens einem Antennenelement einer Antennenanordnung koppelbaren Antennenelement-Einspeisung in einer Datenbank, wobei das Verfahren folgende Alternativen umfasst:Anlegen eines ersten Signals an mindestens einen ersten logischen Kanal; undDetektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem ersten Signal umgesetzten Hochfrequenzsignals auf mindestens einer ersten Antennenelement-Einspeisung besteht; oderAnlegen eines zweiten Signals an mindestens eine erste mit mindestens einem ersten Antennenelement der Antennenanordnung koppelbare Antennenelement-Einspeisung; undDetektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem zweiten Signal umgesetzten logischen Signals auf mindestens einem ersten logischen Kanal besteht; undZuweisen einer Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten logischen Kanal und der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung als Reaktion darauf in der Datenbank.

Description

Technisches Gebiet
Das Gebiet der Erfindung betrifft ein Antennenarray für ein Netzelement und eine integrierte Schaltung dafür. Das Gebiet der Erfindung ist ohne Beschränkung darauf anwendbar auf einen Mechanismus zum Zuweisen logischer Kanäle zu physischen Kanälen für ein Antennenarray.
Stand der Technik
Herkömmliche Antennenarrays für drahtlose Kommunikationssysteme umfassen mehrere Antennenelemente. Die Antennenarrays werden oft in den meisten Mobilfunkinstallationen mit existierenden Node-B-Geräten verwendet und benutzen ein festes 65°-Strahlmuster. Außerhalb der Hauptkeule des Antennenstrahls werden die Signale räumlich gefiltert und signifikant gedämpft. Herkömmliche Netzplanung und passive Antennenarraylösungen verarbeiten alle ankommenden Signale mit einem gemeinsamen festen Strahlmuster. Solche Empfangsverarbeitung auf der Basis von Signalen, die in dem durch die Antennenstrahl-Hauptkeule identifizierten geographischen Gebiet empfangen werden, das als HF-Footprint bezeichnet wird, tendiert dazu, ein entsprechendes gemeinsames Strahlmuster für den Senderbetrieb vorzuschreiben. Somit wird ein identischer Hochfrequenz- bzw. HF-Footprint sowohl für Empfangs- bzw. Rx- als auch Sende- bzw. Tx-Betrieb verwendet.
Empfangs-Strahlformung unter Verwendung von Antennenarrays richtet sich nach der Möglichkeit, konstruktiv einfallende Signale an jedem der Antennenelemente auf eine Weise zu addieren, die diejenigen aus der gewünschten Richtung kohärent addiert. Einfallende Signale, die nicht aus der gewünschten Richtung kommen, werden somit inkohärent addiert und erfahren somit nicht denselben Verarbeitungsgewinn. Der Ausdruck „Kohärenz“ suggeriert, dass die Signale im Wesentlichen denselben Phasenwinkel aufweisen. Außerdem weist thermisches Rauschen von mehreren Quellen auch inkohärente Eigenschaften auf, und bei der Addition erfahren somit die Signale von mehreren Quellen nicht denselben Verarbeitungsgewinn wie ein kohärentes erwünschtes Signal. Umgekehrt werden bei aktiven Sende-Antennenarrays die Signale kohärent mit dem beabsichtigten Strahlmuster als elektromagnetische bzw. EM-Signale in der „Luft“ kombiniert, so dass sie am Empfänger der Mobilstation (MS) (z.B. dem Benutzergerät (UE) in der Ausdrucksweise des Partnerschaftsprojekts der dritten Generation (3GPP™) kohärent ankommen.
In den hier beschriebenen Beispielen ist ein Antennenelement eine strahlende Struktur, deren Zweck darin besteht, elektromagnetische bzw. EM-Signale in elektrische Signale umzuwandeln oder umgekehrt, wobei ein einzelnes Element ein festes Strahlungsmuster aufweist. Der hier beschriebene Ausdruck „strahlende Elemente“ bezieht sich auf Elemente mit der Fähigkeit, ein elektromagnetisches Signal abzustrahlen. Ferner schließt der hier beschriebenen Ausdruck „strahlende Elemente“ auch Strukturen ein, die EM-Strahlung absorbieren und in elektrische Signale umwandeln können. Diese als ein Array konstruierten Elemente können dafür ausgelegt werden, durch Manipulation von mit den Elementen gekoppelten elektrischen Signalen verschiedene Strahlungsmuster aufzuweisen. Somit kann die Möglichkeit erzielt werden, die Strahlungs-Strahlform zu ändern.
Der Vollständigkeit halber ist es sinnvoll, dass Antennenreziprozitätstheorem klarzustellen, dass in klassischen Werken über elektromagnetische Felder und Antennen gewöhnlich folgendermaßen formuliert wird:

Wenn zwei Antennen „A“ und „B“ gegeben sind, die in einem bestimmten Abstand platziert sind, kann jede dieser entweder als Sendeantenne oder als Empfangsantenne betrieben werden. Man nehme an, dass Antenne „B“ intakt gehalten wird, während die Leistungsfähigkeit von Antenne „A“ als Sender modifiziert wird. Eine Konsequenz hiervon besteht darin, dass für eine feste Eingangsleistung sich das durch Antenne „B“ empfangene Signal aufgrund der Antenne „A“ auferlegten Änderung um einen Faktor „F“ ändert. Dieselbe Modifikation ändert dann auch die Leistungsfähigkeit von Antenne „A“ als Empfänger, und zwar um denselben Faktor „F“. Das Theorem folgt aus bestimmten Symmetrien von Maxwellschen Gleichungen, und seine Gültigkeit wird experimentell leicht verifiziert und wurde vielfach publiziert. Das Strahlungsmuster, das durch einen wirksam mit einer Antenne gekoppelten Sender mit derselben Trägerfrequenz wie ein Empfänger verursacht wird, weist daher identische Azimut-Winkelverbindungsverluste auf. Der Ausdruck strahlend und „Strahlungs-Strahlmuster“ kann im Folgenden somit auch für einen Empfänger gelten.

Ein aktives Antennensystem (AAS) ist eine Gruppe von Antennen, die Signale emittieren, um ein gerichtetes Strahlungsmuster zu produzieren. Jedes Antennenelement ist mit einem Funksendeempfänger verbunden. Das Strahlungsmuster des Arrays kann durch Konfigurieren der relativen Phasen und Amplituden der jeweiligen Signale an jedem AAS-Antennenelement gesteuert werden. Durch genaues Steuern relativer Phasen und Amplituden verarbeiteter Signale, bevor sie kombiniert werden, ist es möglich, Spitzen und Nullen in den abgestrahlten Signalen auszurichten, um einen Strahl zu bilden, ein Prozess, der im Folgenden als „Strahlformung“ bezeichnet wird.
Phase und Amplitude des Signals an einem gegebenen Antennenelement werden durch Justierungen im Sendeempfänger gesteuert. Nach der Installation und insbesondere nach einer Umkonfiguration von Hochfrequenzgeräten und/oder -schaltungen ist es deshalb wichtig, zu wissen, welcher Funksendeempfänger mit welchem Antennenelement verbunden ist. Ferner kann ein Sendeempfänger aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein, wie etwa Leistungsverstärker- bzw. PA- Vorrichtungen.
In einem Antennenelementarray kann die Anzahl möglicher Konnektivitätspfade der Antennenelemente zu den Funksenderempfänger-Lineups definiert werden als: $N_{element} x (M_{1}!- (M_{1} - N_{element})!) x \dots x (M_{n}!- (M_{n} - N_{element})!) x L$
wobei:

N_element die Anzahl verwendeter Antennenelemente im System ist;
M₁ die Anzahl der Pfade durch den 1. Mehrpfad-Schalter ist;
M_n die Anzahl der Pfade durch den n. Mehrpfad-Schalter ist; und
L die Anzahl verwendeter Funksendeempfänger-Lineups im System ist.

Die Anzahl möglicher Pfade steigt deshalb mit jeweils zunehmender Anzahl von Mehrwege-Schaltern und Pfaden durch jeden Mehrwege-Schalter exponentiell an. Wenn die Routung durch das System für eines oder mehrerer der Antennenelemente nicht wie erwartet ist, wird die Systemleistungsfähigkeit zumindest verschlechtert und kann in einem ungünstigsten Szenario bezüglich ihrer Strahlformungsfähigkeit völlig funktionsunfähig sein. Somit ist es wichtig zu wissen, welcher PA von welchem Sendeempfänger mit welchem Antennenelement verbunden ist.
Typischerweise erlegt dies dem AAS-Herstellungs- und -Montageprozess Beschränkungen auf, so dass Konnektivität vorbestimmt werden muss und die Montage gemäß einer etwas inflexiblen vorbestimmten Konnektivität stattfindet.
Es kann auch notwendig sein, zusätzliche Schaltelemente über die verschiedenen Antennenelemente zu logischen Kanalpfaden zu berücksichtigen. Ferner kann dynamische Auswahl der Anzahl der Antennenelemente, die mit Sendeempfänger-Funklineups verbunden sind, für eine gegebene Konfiguration des Arrays notwendig sein.
US 8,265,572 B2 offenbart ein Mehrfach-Hüllkurven-Verfolgungssystem für ein aktives Antennenarray, wobei die Prämisse darin besteht, dass die logische Kanalroutung zu individuellen Antennenelementen bekannt und fest ist. Es wird keinerlei Mechanismus offenbart, durch den ein Antennenarray die Signalroutung von logischen zu physischen Elementen detektieren kann.
Sowohl US 7,212,838 als auch US 6,952,455 spezifiziert ein Verfahren zur Anpassung von Strahlgewichtungen zur Vergrößerung von Empfangssignal-Leistungspegeln in einem System. Dieses Nur-Empfangsverfahren verwendet nicht die Konnektivität zwischen Antennen und logischen Kanälen im Sender oder Empfänger und stellt sich auch nicht her. Umso mehr würde die Anwendung dieses Verfahrens die Steuerung der Strahlrichtung stören, da der resultierende Strahl immer auf die Quelle mit der höchsten Leistung (Blindanpassung) vorbelastet wäre, statt die beabsichtigte Richtung, und die Strahlformen wären im Allgemeinen unvorhersehbar.
US 2012/064838 A1 offenbart ein Gerät, das aufeinanderfolgende negative Bestätigungen (NACKs) empfängt, eine Downlink-Kanalqualität misst, die dem Gerät zugeordnet ist, und eine autonome Neuübertragung auslöst, wenn die Leistung im Gerät begrenzt ist, wenn das Gerät eine minimale verwendbare Enhanced Dedicated Channel (E-DCH)-Transportformatkombination (ETFC) verwendet und wenn einer von mehreren aufeinanderfolgenden NACKs größer als eine vordefinierte Anzahl ist oder der gemessene Downlink-Kanal Qualität unter einem vordefinierten Schwellenwert liegt.
US 2010/0142321 A1 offenbart eine Methode zur Erstellung eines synthetischen Seismogramms. In einer Implementierung kann das Verfahren das Erzeugen eines ersten Seismogramms in einer Tau-P-Domäne für eine Wellenfront umfassen, die sich durch eine Überlastung zu einer oberen Grenze eines Reservoirs bewegt. Das erste Seismogramm basiert auf einer gemeinsamen Schusspunkterfassung. Das Verfahren kann ferner das Erzeugen eines zweiten Seismogramms in der Tau-P-Domäne für die Wellenfront, die sich von der oberen Grenze zu einer unteren Grenze des Reservoirs bewegt und zurück zur oberen Grenze reflektiert wird, das Erzeugen eines dritten Seismogramms in der Tau-P-Domäne für die Wellenfront, die sich von der oberen Grenze des Reservoirs durch die Überlagerung bewegt; und das Hinzufügen des ersten Seismogramms in der Tau-P-Domäne, des zweiten Seismogramms in der Tau-P-Domäne und des dritten Seismogramms in der Tau-P-Domäne umfassen.
US 2002/089447 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren von intelligenten Antennenanordnungen in Echtzeit. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Kalibrierungsverbindung mit einer Kopplungsstruktur, Speisekabeln und einem Pilot-Transceiver; Vorkalibrieren der Kopplungsstruktur mit einem Vektornetzwerkanalysator und Aufzeichnen ihrer Empfangs- bzw. Sendeübertragungskoeffizienten; Implementieren der Empfangskalibrierung für eine intelligente Antennenanordnung durch Einstellen des Übertragungskoeffizienten jeder Empfangsverbindung und einer Referenzverbindung auf die gleiche Amplitude und Phasendifferenz Φ, die in einem Basisbandprozessor aufgezeichnet und gespeichert wird, und Implementieren der Sendekalibrierung durch Einstellen des Übertragungskoeffizienten jeder Sendeverbindung und einer Referenzverbindung auf die gleiche Amplitude und Phasendifferenz Ψ, die im Basisbandprozessor aufgezeichnet und gespeichert ist. Die offenbarte Kopplungsstruktur wird durch eine Pilotantenne unter Verwendung eines räumlichen Kopplungsmodus oder eines passiven Netzwerks implementiert.
Somit gibt es derzeit kein bekanntes Verfahren zum dynamischen Herstellen von Konnektivität zwischen Antennen und logischen Kanälen in einem Sender oder einem Empfänger.
Kurzfassung der Erfindung
Folglich zielt die Erfindung darauf ab, einen oder mehrere der oben erwähnten Nachteile einzeln oder in einer beliebigen Kombination zu mindern, zu verringern oder zu beseitigen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, um in einer Datenbank eine Beziehung zwischen mindestens einem logischen Kanal und mindestens einer Antennenelement-Einspeisung, die mit mindestens einem Antennenelement einer Antennenanordnung koppelbar ist, zuzuweisen. Das Verfahren umfasst entweder Anlegen eines ersten Signals an mindestens einen ersten logischen Kanal; und Detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem ersten Signal umgewandelten Hochfrequenzsignals an mindestens einer ersten Antennenelement-Einspeisung besteht; oder Anlegen eines zweiten Signals an mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung, die mit mindestens einem ersten Antennenelement der Antennenanordnung koppelbar ist, und Detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem zweiten Signal umgewandelten logischen Signals auf mindestens einem ersten logischen Kanal besteht. Das Verfahren umfasst ferner, in der Datenbank als Reaktion darauf eine Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten logischen Kanal und der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung zuzuweisen. Dies erlaubt vorteilhafterweise, logische Kanäle über mehrere Sendeempfänger mehreren Antennenelementen zuzuweisen. Ferner kann eine Zuweisung von logischen Kanälen zu Strahlform-Koeffizienten für das aktive Antennenarray bestimmt werden.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren ferner entweder Umwandeln des an den mindestens einen ersten logischen Kanal angelegten ersten Signals in das Hochfrequenzsignal; und Anlegen des Hochfrequenzsignals an die mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung; oder Umwandeln des an die mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung angelegten zweiten Signals in das logische Signal; und Anlegen des logischen Signals an den mindestens einen ersten logischen Kanal umfassen.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren Routen des zweiten Signals über mindestens ein Schaltungselement, das einen physischen Kanal von mehreren physischen Kanälen unterstützt; Detektieren einer Anwesenheit des zweiten Signals auf mindestens einem ersten Schaltungselement von mehreren Schaltungselementen; und Zuweisen einer Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten Schaltungselement und dem mindestens einen ersten logischen Kanal und/oder der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung in der Datenbank umfassen.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Umwandeln eines Signals Ausführen mindestens eines Schritts aus einer folgenden Gruppe umfassen: einem Aufwärtsumwandlungsprozess, einem Abwärtsumwandlungsprozess, einem Digital-Analog-Umwandlungsprozess, einem Analog-Digital-Signalverarbeitungsprozess, einem Leistungsverstärkungsprozess, einem Schaltprozess.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren als Reaktion auf keine Detektion der Anwesenheit des logischen Signals auf dem mindestens einen ersten logischen Kanal ferner Folgendes umfassen: iteratives Detektieren, ob eine Anwesenheit des logischen Signals auf mindestens einem weiteren logischen Kanal mehrerer logischer Kanäle besteht; und Zuweisen einer Beziehung zwischen der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung und dem detektierten mindestens einem weiteren logischen Kanal in der Datenbank als Reaktion auf eine positive Detektion.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren ferner als Reaktion auf keine Detektion der Anwesenheit des aus dem ersten Signal auf der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung umgewandelten Hochfrequenzsignal Folgendes umfassen: iteratives Detektieren, ob eine Anwesenheit des Hochfrequenzsignals auf mindestens einer weiteren Antennenelement-Einspeisung mehrerer Antennenelement-Einspeisungen besteht; und Zuweisen einer Beziehung zwischen mindestens einem ersten logischen Kanal und er detektierten mindestens einen weiteren Antennenelement-Einspeisung in der Datenbank als Reaktion auf eine positive Detektion.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Anlegen, Detektieren und Zuweisen automatisch beim Detektieren einer Routungskonfiguration zwischen der Antennenanordnung und mehreren logischen Kanälen durchgeführt werden, um dadurch vorteilhafterweise zu erlauben, dass das Zuweisen der verschiedenen Elemente und Kanäle automatisch erzielt wird. In einem Beispiel kann dies einen Teil eines Selbsttestprogramms für ein aktives Antennenarraysystem bilden.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren ferner umfassen, das zweite Signal auf keiner Antennenelement-Einspeisung zu detektieren, nachdem das logische Signal an den mindestens einen ersten logischen Kanal angelegt wird; und als Reaktion darauf identifizieren des mindestens einen ersten logischen Kanals als mit keiner Antennenelement-Einspeisung verbunden; oder das erste Signal auf keinem logischen Kanal zu detektieren, nachdem das Hochfrequenzsignal an die mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung angelegt wird; und als Reaktion darauf identifizieren der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung als mit keinem logischen Kanal verbunden. Auf diese Weise kann das Verfahren vorteilhafterweise nichtfunktionsfähige Komponente oder Schaltungen oder ein unverbundenes Antennenelement eines physischen oder logischen Kanals identifizieren.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren ferner als Reaktion auf Identifizierung dieses logischen Kanals als mit keinem Antennenelement verbunden Implementierung mindestens eines der folgenden Schritte umfassen: einer Umkonfigurationsroutine des aktiven Antennenarrays; Setzen eines dem identifizierten logischen Kanal zugeordneten Alarms; Melden eines Fehlschlags. Auf diese Weise können nichtfunktionsfähige Komponenten oder Schaltungen schnell identifiziert und korrigiert werden.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren beim Zuweisen der Beziehungen zwischen mehreren Antennenelement-Einspeisungen und mehreren logischen Kanälen in der Datenbank ferner umfassen, mindestens eines von Folgenden zu bestimmen: eine Arraygröße für ein Antennenarray, eine Arrayform für das Antennenarray, um dadurch vorteilhafterweise eine Bestimmung einer Arraygröße und Konfiguration der Antennenanordnung als bestimmte Arrayform als Reaktion darauf zu erlauben.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren ferner Extrahieren von Zuweisungsinformationen aus der Datenbank und Verwenden der Zuweisungsinformationen zum Anwenden von Strahlgewichtungen auf logische Kanäle umfassen, um einen gewünschten Strahl der Antennenanordnung zu bilden.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird mehr als ein logischer Kanal einer einzelnen Antennenelement-Einspeisung zugewiesen, wenn Mehrträger-Betrieb unterstützt wird.
Gemäß einer optionalen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann das mindestens eine erste Signal ein Sende-Pilotsignal sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogrammprodukt Programmcode, um in einer Datenbank eine Beziehung zwischen mindestens einem logischen Kanal und mindestens einer mit mindestens einem Antennenelement einer Antennenanordnung koppelbaren Antennenelement-Einspeisung zuzuweisen, wobei das Computerprogrammprodukt Programmcode umfasst, der bei Ausführung in einem Netzelement betreibbar ist, um das Verfahren des ersten Aspekts auszuführen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Netzelement eine Antennenanordnung, umfassend mehrere Antennenelement-Einspeisungen, mehrere Hochfrequenzschaltungen, die mehrere physische Kanäle unterstützen, und mehrere damit verbindbare logische Kanäle und eine Schnittstelle zum Koppeln der mehreren Antennenelement-Einspeisungen mit den mehreren Hochfrequenzschaltungen. Ein Signalprozessor ist ausgelegt entweder zum Anlegen eines ersten Signals an mindestens einen ersten logischen Kanal; und Detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem ersten Signal umgewandelten Hochfrequenzsignals auf mindestens einer ersten Antennenelement-Einspeisung besteht, oder Anlegen eines zweiten Signals an mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung, die mit mindestens einem ersten Antennenelement der Antennenanordnung koppelbar ist und detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem zweiten Signal umgewandelten logischen Signals auf mindestens einem ersten logischen Kanal besteht. Der Signalprozessor ist ferner dafür ausgelegt, in der Datenbank als Reaktion darauf eine Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten logischen Kanal und der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung zuzuweisen.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, um eine Antennenanordnung, umfassend mehrere Antennenelement-Einspeisungen, mehrerer Hochfrequenzschaltungen, die mehrere physische Kanäle unterstützen, und mehrere damit verbindbare logische Kanäle, umzukonfigurieren. Das Verfahren umfasst Empfangen einer Anforderung, die Antennenanordnung umzukonfigurieren; Zugreifen auf eine Datenbank, die Beziehungen zwischen mehreren logischen Kanälen und den mehreren Antennenelement-Einspeisungen umfasst; Bestimmen von Informationen in Bezug auf mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung und mindestens einen ersten logischen Kanal aus der Datenbank; und Umkonfigurieren der Antennenanordnung als Reaktion darauf durch Verbinden des mindestens einen logischen Kanals mit der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung über mindestens einen physischen Kanal von mehreren physischen Kanälen.
Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und mit Bezug darauf erläutert.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden lediglich anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein Beispiel für ein 3GPP™-Mobilfunk-Kommunikationssystem, das gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ausgelegt ist.
2 ein Beispiel für einen Teil einer Kommunikationseinheit, die dafür ausgelegt ist, unter Verwendung eines Sendeempfänger-Antennenarrays mehrere Polarisationstypen zu unterstützen.
3 ein Beispiel für eine Kopplerstruktur.
4 ein Beispiel für einen Teil einer Kommunikationseinheit, die dafür ausgelegt ist, in einem Antennenarray mehrere typische Verbindungen zu unterstützen.
5 ein Beispiel für Arrayformen, die in einem 4x4-Array möglich sind, und ihre Verwendung bei der Strahlformung.
6 ein Beispiel für ein Flussdiagramm zum Beschaffen und Verwenden von Zuweisungsdaten.
7 ein Beispiel für ein Flussdiagramm zum automatischen Zuweisen aktiver Antennenarrays.
8 ein typisches Datenverarbeitungssystem, das verwendet werden kann, um Signalverarbeitungsfunktionalität in Ausführungsformen der Erfindung zu implementieren.

Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf manchmal als aktive Antennensysteme (AAS) bezeichnete intelligente (oder aktive) Antennentechnologie beschrieben, die in einem drahtlosen Kommunikationssystem verwendet wird. Der Einfachheit halber wird die folgende Beschreibung mit Bezug auf ein Netzelement erläutert, die ein AAS ist. Intelligente (oder aktive) Antennentechnologie ist eine Funktechnologie, bei der das Antennensystem eigene Signalverarbeitungslogik pro Antennenarrayelement umfasst. In kolokalisierten Antennen- und Signalverarbeitungseinheiten können alternative Ausführungsformen verwendet werden. Intelligente (aktive) Antennentechnologien fallen in drei allgemeine Familien, nämlich (i) Mehrantennensysteme (MAS); (ii) Funkkopf-Implementierungen mit oder ohne MIMO-Funkports (mehrere Eingänge, mehrere Ausgänge); und (iii) aktive Antennensysteme. AAS-Systeme sind dadurch gekennzeichnet, dass sie alle elektronische HF-Signalverarbeitung in der Antennenkuppel umfasst, wobei das Gehäuse auch die Antennenelemente des Arrays unterbringt.
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf Ausführungsformen der Erfindung, die auf aktive Antennenarrays anwendbar sind, die in UMTS™-Mobilfunk-Kommunikationssystemen (Universal Mobile Telecommunication System) und insbesondere in einem UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), das in einem 3GPP™-System (Partnerschaftsprojekt der dritten Generation) und Weiterentwicklungen dieses Standards wie HSPA+ und LTE verwendet werden. Es ist jedoch ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf dieses konkrete Mobilfunk-Kommunikationssystem beschränkt ist, sondern auf ein beliebiges drahtloses Kommunikationssystem angewandt werden kann, darunter terrestrischer Rundfunk, Kommunikations-Bodenbasisstationen und Radararrays und Satellitenkommunikationssysteme, die Antennenanordnungen verwenden.
Beispiele für die Erfindung werden mit Bezug auf ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die eine vollständige Konnektivität durch das System von Antennenelementen zu Sendeempfänger-Lineups bestimmen, um dadurch Vorbestimmung der Konnektivität bei Entwurf und Montage unnötig zu machen.
Nunmehr mit Bezug auf 1 ist ein auf Mobilfunk basierendes Kommunikationssystem 100 im Umriss gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform genügt das auf Mobilfunk basierende Kommunikationssystem 100 einer UMTS™-Funkschnittstelle (Universal Mobile Telecommunication System) oder einer beliebigen Weiterentwicklung dieses Funkschnittstellen-Zugangsverfahrens und enthält Netzelemente, die zum Betrieb darüber fähig sind.
Mehrere drahtlose Teilnehmerkommunikationseinheiten/-endgeräte (oder Benutzergeräte (UE) in der Nomenklatur von UMTS™) 105 kommunizieren über Funkstrecken mit mehreren Basis-Sendeempfängerstationen, die in der Terminologie von UMTS™ als Node-Bs bezeichnet werden, 115, die Kommunikationsversorgung über eine bestimmte Kommunikationszelle 110 unterstützen. Das System 100 umfasst viele andere UEs und Node-Bs, die der Klarheit halber nicht gezeigt sind.
Das drahtlose Kommunikationssystem, das manchmal als Netzdomäne des Netzbetreibers bezeichnet wird, ist mit einem externen Netzwerk 140, zum Beispiel dem Internet, verbunden. Die Netzdomäne des Netzbetreibers umfasst Folgendes:

(i) ein Kernnetz, nämlich mindestens ein GGSN (Gateway General Packet Radio System (GPRS) Support Node) 125 und mindestens einen SGSN (Serving GPRS Support Nodes) 130; und
(ii) ein Zugangsnetz mit einer UMTS-Funknetzsteuerung (RNC) 120; und mindestens einem UMTS-Node-B 115, wobei jede RNC 120 einen oder mehrere Node-Bs 115 steuern kann.

Der GGSN 125 oder der SGSN 130 ist für UMTS-Anschaltung mit einem öffentlichen Netzwerk verantwortlich, zum Beispiel einem PSDN (Public Switched Data Network) (wie etwa dem Internet) 140 oder einem PSTN (öffentlichen Fernsprechwählnetz). Der SGSN 130 führt eine Routungs- und Tunnelungsfunktions für Verkehr aus, während ein GGSN 125 mit externen Paketnetzwerken verbindet. Jeder SGSN 130 stellt ein Gateway zu dem externen Netzwerk 140 bereit. Das OMC (Operations and Managements Centre) ist wirksam mit RNCs 120 und Node-Bs 115 verbunden. Das OMC umfasst Verarbeitungsfunktionen und Logikfunktionalität, um Teile des Mobilfunk-Kommunikationssystems 100 zu administrieren und zu verwalten, so wie es von Fachleuten verstanden wird.
Die Node-Bs 115 sind mittels Stationen von Funknetzsteuerungen (RNC), darunter die RNC 120 und Mobilvermittlungsstellen (MSC) wie der SGSN 130, mit externen Netzen verbunden. Ein Mobilfunk-Kommunikationssystem wird typischerweise eine große Anzahl solcher Infrastrukturelemente aufweisen, wobei in 1 der Klarheit halber nur eine begrenzte Anzahl gezeigt ist.
Jeder Node-B 115 enthält einen oder mehrere Sendeempfängereinheiten und kommuniziert mit dem Rest der auf Zellen basierenden Systeminfrastruktur über eine I_ub-Schnittstelle, so wie es in der UMTS™-Spezifikation definiert ist. Jeder Node-B 115 ist wirksam mit einem Antennenmast 117 gekoppelt um Signale zu/von entfernen UEs zu senden und zu empfangen, wobei jeder Antennenmast 117 ein Antennenarray 119 umfasst, das gemäß Ausführungsformen der Erfindung ausgelegt ist.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung wird aktive Arraytechnologie in dem Mobilfunk-Kommunikationssystem 100 eingesetzt. Im Gegensatz zum Stand der Technik stellen Ausführungsformen der Erfindung eine Kommunikationseinheit in Form einer Systemsteuervorrichtung 150 bereit, die zum Beispiel zwischen einem Node B 115 und dem Antennenarray 119 anzuordnen ist. In dem dargestellten Beispiel befindet sich die Systemsteuervorrichtung 150 an dem Antennenmast 117. Die Systemsteuervorrichtung 150 in Form eines Netzelements ist dafür ausgelegt, eines oder mehrere Signale (z.B. ein Testsignal) iterativ durch jeden der logischen Kanäle anzulegen und einen Algorithmus auszuführen, um das gekoppelte Signal an einem gemessenen Punkt eines Antennenarrays entsprechend einer bekannten physischen Stelle und/oder Polarisation zu detektieren. Die Systemsteuervorrichtung 150 bestimmt dann den logischen Kanal, der eine positive Detektion des Signals registriert, und speichert mindestens einen Wert(e) in einer Datenbank, wodurch der detektierte logische Kanal einem bestimmten Antennenelement zugewiesen wird. In einem Beispiel wird der Prozess iterativ für jede Antennenelement-Einspeisung ausgeführt, bis zum Beispiel die Zuweisungsdatenbank mehrerer detektierter logischer Kanäle zu entsprechenden Antennenelementen voll aufgefüllt ist. Jedes Antennenelement kann mehr als eine Einspeisung aufweisen, wie durch Kreuzpolarisations-Antennenelemente exemplifiziert, bei denen jede Einspeisung eine andere Polarisation von demselben Antennenelement darstellt.
In Beispielen der Erfindung umfasst das Netzelement der Systemsteuervorrichtung 150 eine Antennenanordnung mit mehreren Antennenelementen, mehreren Hochfrequenzschaltungen, die mehrere physische Kanäle unterstützen, und mehreren damit verbindbaren logischen Kanälen. Die Systemsteuervorrichtung 150 bzw. das Netzelement umfasst eine Schnittstelle zum Koppeln der mehreren Antennenelement-Einspeisungen mit den mehreren Hochfrequenzschaltungen; und einen Signalprozessor, ausgelegt zum Anlegen mindestens eines Signals an mindestens ein erstes Antennenelement der Antennenanordnung; Detektieren, ob eine Anwesenheit mindestens eines Signals auf mindestens einem ersten logischen Kanal besteht; und Zuweisen einer Verbindung zwischen der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung und dem mindestens einen ersten logischen Kanal.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Schaltkopplernetzwerk verwendet, um das Zuweisen von logischen Funkpfaden zu physischen Pfaden zu unterstützen, zum Beispiel durch Routen verschiedener Signale zwischen logischen Kanälen und zu/von jeweiligen Antennenelementen, zum Beispiel in einem Antennenarray. In diesem Kontext kann ein logischer Kanal betrachtet werden als eine auf ein vordefiniertes Ziel abgezielte digitale Datenquelle einschließend, der mit anderen logischen Kanälen in einem Verteilungsmedium, wie etwa einem seriellen Verbindungselement, transportiert werden kann. In einem Beispiel kann ein logischer Kanal mit anderen logischen Kanälen in dem Transportmedium zeitlich gemultiplext werden (TDM) oder kann in angrenzenden Datenbussen transportiert werden. In einem Beispiel können alle logischen Kanäle zugewiesene Ziele aufweisen, die über etikettieren der Daten oder mittels ihrer Sequenznummer in einem TDM-Rahmen (Zeitmultiplex) durchgeführt werden können. In einem Beispiel kann ein physischer Pfad betrachtet werden als eine elektrische oder optische Verbindung auf einer Leiterplatte (PCB) oder einer integrierten Schaltung (IC) einschließend oder residiert zwischen PCB-/Antennenmodulen.
Auf diese Weise kann ein Mechanismus bereitgestellt werden, um Antennenarray-Systemkonfiguration, -Herstellung und -Test besser zu ermöglichen, zum Beispiel durch Bereitstellung automatisierter Detektion von AAS-Pfadzuweisung. In einigen Beispielen können hier beschriebene Operationen des automatischen Anlegens, Detektierens und Zuweisens einen Teil eines Selbsttestprogramms für ein aktives Antennenarraysystem bilden.
Nunmehr mit Bezug auf 2 ist ein Beispiel für einen Teil einer Kommunikationseinheit 200 dargestellt, wobei die Kommunikationseinheit 200 dafür ausgelegt ist, mehrere Sendeempfänger 230, 240, 250 zu unterstützen, die wirksam mit einem Antennenarray und einer Schaltkoppleranordnung 225 gekoppelt sind. In 2 werden mehrere Paare von Antennenelementen und Antennenelement-Einspeisungen (nicht gezeigt) in dem Antennenarray verwendet, womit zusätzlich Strahlformungsfunktionalität implementiert werden kann. Strahlformung ist die Erzeugung eines gewünschten Strahlungsmusters, das zu und von dem Antennenarray hervortritt.
In 2 werde IQ-Abtastwertpaare 220, 222 in die digitale Signalverarbeitungskette eingegeben und in Tiefpassfiltern 224, 226 für jeden der einzelnen Übertragungspfade gefiltert, sowie zur Bereitstellung eines Bezugs auf die Kalibrationssteuerung 252. Komplexe Skalierungsmodule 207 wenden einen oder mehrere in einem oder mehreren Speichermodulen 212 gespeicherte komplexe Skalarwerte auf jedes der jeweiligen Basisbandsignale des „I-“ und „Q-“ Paars an, um dem im Sendebetrieb verwendeten Polarisationstyp Rechnung zu tragen. Die in einem oder mehreren Speichermodulen 212 gespeicherten komplexen Skalarwerte können einen oder mehrere Strahlformkoeffizienten und einen oder mehrere Kalibrationskorrekturkoeffizienten für den verarbeiteten logischen Kanal umfassen. Dementsprechend kann die Zuweisung des logischen Kanals mit seiner physischen Kopplung in dem Array benutzt werden, um sicherzustellen, dass der korrekte Koeffizient bzw. die korrekten Koeffizienten für die konkrete physische Einspeisung in ein bestimmtes Antennenelement des Arrays angewendet wird bzw. werden. Die Datenbank in beispielhaften Ausführungsformen kann die Adresse des einen oder der mehreren Speichermodule 212 enthalten, sowie sie in einem logischen Kanal mit der entsprechenden Routung zu einer physischen Antennenelemente-Einspeisung zugewiesen wird.
Für Fachleute ist erkennbar, dass jeder Element-Einspeisung mehr als ein logischer Kanal zugewiesen werden kann. Wenn zum Beispiel mehr als eine Trägerfrequenz durch das AAS verarbeitet wird, weist jeder Träger eine logische Kanalzuweisung pro Antennenelement-Einspeisung auf, wobei dieselben Antennenelement-Einspeisungen wie für andere Träger verwendet werden.
Die Kalibrationssteuerung 252 kann gemäß Beispielen der Erfindung von einer beaufsichtigenden Mikroprozessoreinheit 253 befehligt werden. Die Mikroprozessoreinheit 253 kann wirksam mit vielen Schaltungsfunktionen in dem AAS verbunden sein (der Klarheit halber nicht gezeigt), um Konfigurations- und Steueroperationen auszuführen. Die Mikroprozessoreinheit 253 kann auch zur Verwaltung der von der Node-B-Basisband-Prozessoreinheit gerouteten Software-Befehlsnachrichten verwendet werden. Die Mikroprozessoreinheit 253 kann auch wirksam mit nichtflüchtigem Speicher wie Flash-Speicher 255 verbunden sein. In einigen Beispielen kann der Flash-Speicher 255 eine getrennte integrierte Schaltung oder auf derselben monolithischen integrierten Schaltung wie die Mikroprozessoreinheit 253 sein. Der Flash-Speicher 255 kann für beispielhafte Ausführungsformen der Ort der Datenbank der Zuweisungen von logischen Kanälen zu Antenneneinspeisung wie hier beschrieben sein.
Ein komplexer Skalierer (der manchmal als komplexer Multiplizierer bezeichnet wird) besteht aus einem Modul, wobei für jeden komplexen IQ-Abtastwert das Modul den IQ-Abtastwert in einer Form wie etwa {(I+jQ) × (Z+jY)} mit einem anderen komplexen Term multipliziert, wobei das Ergebnis eine weitere komplexe Zahl ist. Mit dem Buchstaben „j“ wird der komplexe Zahlenoperator bezeichnet. In diesem Beispiel wird das von mehreren Empfängerpfaden ausgegebenen Signal nach Signaljustierung von Phase/Amplitude/Latenz in Konfigurationsmodulen 208, 210 zusammen mit nachfolgender Strahlformungsverarbeitung addiert, um aus einem Polarisationstyp erzeugte Empfangsstrahlen zu bilden, (240). Umgekehrt wird der andere orthogonale lineare Polarisationstyp auf ähnliche Weise erzeugt (246). Wenn im Wesentlichen auf einem Pfad im Gegensatz zum anderen eine 90°-Offset-Phasenoffsetbeziehung zu den in einem oder mehreren Speichermodulen 212 gespeicherten Skalarwerten addiert wird, können links-zirkularpolarisierte bzw. LHCP- und rechts-zirkularpolarisierte bzw. RHCP-Signale erzeugt werden.
Im Sinne des Sendens umfasst jede von mehreren Senderschaltungen der Sendeempfängerschaltungen 230, 230, 250 Digital-Analog-Umsetzungsmodule zur Erzeugung von komplexen Basisband-Analogsignalen. Die Analogsignale werden gefiltert und in ein gewünschtes HF-Band frequenzumgesetzt. Ein Quadraturphasenschieber stellt sicher, dass die Quadratur-Basisbandsignale korrekt in Hochfrequenzsignale aufwärtsumgesetzt werden. Diese HF-Signale werden in einem Leistungsverstärker verstärkt. Nach der Verstärkung werden die HF-Signale über eine Kopplerstruktur 225, zum Beispiel wie nachfolgend in 3 beschrieben, zu den Antennenelementen geroutet.
Im Empfangsmodus werden die logischen Kanäle von Informationen in Summierungseinheiten 201 kombiniert. Die logische Kanalverteilung im Netz wird durch die mehreren Signale 211 und die mehreren Signal-zu-Kalibration-Korrekturmodule 209, 210 bezeichnet.
In einigen Beispielen wird in Betracht gezogen, dass einer einzelnen Antennenelement-Einspeisung mehr als ein logischer Kanal zugewiesen werden kann, zum Beispiel wenn Mehrträgerbetrieb unterstützt wird.
Aus der Antenne empfangene Digitalsignale, auf die in der vorliegenden Offenbarung verwiesen wird, werden zu einer (nicht gezeigten) Basisbandprozessoreinheit übermittelt. Die Basisband-Verarbeitungsarbeit schließt den Demodulationsprozess des Decodierens der Signale ab. In einem Beispiel wird ein Transportschema bereitgestellt, um solche Informationen zu einer Basisband-Verarbeitungseinheit zu übermitteln. In einem Netzelement wie in Mobilfunk-Infrastrukturgeräten kann das Transportschema eine CPRI- oder OB SAI-RP3-01-Strecke zur Anschaltung an eine Basisband-Verarbeitungseinheit einer Mobilfunk-Basisstation, wie eines 3GPP-Node-B, sein. Auf diese Weise kann ein Antennenarray auch dafür konfiguriert werden, dieselbe Funktionalität wie die für eine Einzelelementantenne aufzuweisen.
Ähnlich sind Sendesignale von der Basisband-Verarbeitungseinheit ausgegebene IQ-Abtastwertsignale zur Verwendung zur Übertragung.
In diesem Beispiel umfasst eine Kalibrationssignalerzeugungs- und Kalibrationsrückkopplungs-Detektionssendeempfängerschaltung 240 einen zweipoligen Wechselschalter 232, der dafür ausgelegt ist, ein einzelnes Rückkopplungs- oder Kalibrationssignal aus der Kopplerstruktur 225 zu routen. Die Funktion der Kalibrationssignalerzeugungs- und Rückkopplungs-Sendeempfängerschaltung 240 ist das Verbinden des Rückkopplungspunkts mit dem jeweiligen Kopplerpfad unter Kalibrationsmessung und in den Fällen der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen einem Mittel zur Detektion des logischen Kanals zur Antenneneinspeisung.
Zur Empfangskalibration sind die Kalibrationssignalerzeugungs- und Rückkopplungs-Sendeempfängerschaltkreise dafür ausgelegt, ein logisches Kanalkalibrationssignal in die Betriebsfrequenz des gerade gemessenen Empfängers aufwärts umzusetzen.
Für Sendebetrieb sind die Kalibrationssignalerzeugungs- und Rückkopplungs-Sendeempfängerschaltkreise dafür ausgelegt, von einem HF-Signal, zum Beispiel einem gerade getesteten HF-Signal des Senders, in einen logischen Basisbandkanal abwärts umzusetzen. Vorteilhafterweise ist ein großer Teil der Rückkopplungs- oder Signalerzeugung gemeinsam, um dadurch eine etwaige Auswirkung auf Messergebnisse zu minimieren. In einem Beispiel kann die Zuweisung der Programmierung der Auswahl von Schalterrückkopplung zu Antennenelement-Einspeisung a priori definiert sein. Dementsprechend kann auf diese Weise der programmierte Wert für die Schaltmatrixauswahl des ausgewählten Antenneneinspeisungsports bereits bekannt sein.
Eine Antenneneinspeisung für die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Übertragungsleitungs-Leiter zum Transfer von Signalen zu oder von einem Antennenelement sein. Die Übertragungsleitung kann einen Übertragungsleitungskoppler zum Erfassen oder Einfügen eines Signals wie in den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben umfassen.
Ein Koppler kann als eine Vorrichtung definiert werden, die mindestens drei Ports aufweist, zwei Durchgangsports und mindestens einen gekoppelten Port. Die Durchgangsports verbinden den Sendeempfänger zu oder von dem Antennenelement. Der mindestens eine dritte (gekoppelte) Port weist ein Signal auf, das ein Anteil des an mindestens einem der Durchgangsport anwesenden Signals ist.
Für Fachleute ist erkennbar, dass andere Empfangs- und Sendearchitekturen verwendet werden können, wie etwa diejenigen, die digitale Abwärtsumsetzungs- und digitale Aufwärtsumsetzungsstufen umfassen.
Nunmehr mit Bezug auf 3 ist ein ausführlicheres Beispiel für eine geschaltete Kopplerstruktur 326, die beim Kalibrieren verwendet wird oder für die Datenbankzuweisung von logischem Kanal zu Antennenelement-Einspeisung eines Strahlform-Antennenarrays gemäß der beispielhaften Netzelement-Ausführungsform von 2 dargestellt. Die beispielhafte Kopplerstruktur von 3 umfasst ein Antennenarray, das sechzehn kreuzpolarisierte Antennenelemente von zwei Spalten und acht Zeilen enthält, und zwar jedes Element mit einer gekoppelten Rückkopplungsstruktur, verbunden mittels mehrerer Schaltvorrichtungen mit einem gemeinsamen Rückkopplungspunkt für alle Antennen und alle Polarisationstypen.
Von der Kopplerstruktur von 3 sind zweiunddreißig Sendeempfängerports dargestellt. Der Einfachheit halber wird nur die obere Hälfte der Antennenkoppler-Arrayteile beschrieben. Es versteht sich, dass die symmetrische Beschaffenheit keine weitere Beschreibung erfordert. Es werden sechzehn XPOL-Antennenelementpaare in dem Antennenarray benutzt. Die Antennenelemente bestehen aus sechzehn Elementen mit -45° Polarisation 341, 343, 345, 347, 349, 351, 353, 355 und sechzehn Elementen mit +45° Polarisation 357, 359, 361, 363, 365, 367, 369, 371. Jedes Antennenelement beider Polarisationstypen ist einzeln wirksam mit einem ersten Einspeisungsport einer jeweiligen Kopplerstruktur 304, 354, 360, 310, 316, 364, 322, 372, 326, 332, 382, 338, 388, 348, 398, 354 gekoppelt. Außerdem sind zweiunddreißig Sendeempfängerports 302, 352, 308, 358, 314, 364, 320, 370, 330, 380, 336, 388, 346, 392, 352, 353 jeweils einzeln wirksam mit einem zweiten Port der jeweiligen Kopplerstrukturen 304, 354, 360, 310, 316, 364, 322, 372, 326, 332, 382, 338, 388, 348, 398, 354 gekoppelt. Jeder Sendeempfängerport 302, 352, 308, 358, 314, 364, 320, 370, 330, 380, 336, 388, 346, 392, 352, 353 ist auch wirksam mit einem jeweiligen Sendeempfängerport an dem Sendeempfängerarray in dem Kommunikationselement gekoppelt, zum Beispiel den Sendeempfängerarrays 230, 250 in 2. Sechzehn Sendeempfängerports 302, 352, 308, 358, 314, 364, 320, 370, 330, 380, 336, 388, 346, 392, 352, 353 sind wirksam mit dem Sendeempfängerarray 230 gekoppelt, und weitere sechzehn Sendeempfängerports sind wirksam mit dem Sendeempfängerarray 250 gekoppelt. Das Sendeempfängerarray 230 verarbeitet Signale von Antennenelementen mit -45° Polarisation 341, 343, 345, 347, 349, 351, 353, 355, während das Sendeempfängerarray 250 Antennenelemente mit +45° Polarisation 357, 359, 361, 363, 365, 367, 369, 371 verarbeitet. Die Kopplerstrukturen 304, 354, 360, 310, 316, 364, 322, 372, 326, 332, 382, 338, 388, 348, 398, 354 weisen zwei Koppelports auf, von denen mindestens ein Koppelport wirksam mit dem Schaltnetzwerk 326, 327, 307, 301, 376, 366, 377, 303, 305 gekoppelt ist. Jeder Koppler entspricht einem Einspeisungspunkt in mindestens ein Antennenelement des Antennenarrays. Jedes Kopplersignal repräsentiert eine Antennenelement-Einspeisung, die der hier beschriebene Algorithmus benutzt, um auf logische Kanalzuweisungen abzubilden.
Das geschaltete Rückkopplungsnetzwerk erlaubt es den Kalibrationssignalerzeugungs- und Kalibrations-Rückkopplungsdetektions-Sendeempfängerschaltkreisen 240, wirksam an einem bestimmten Zeitpunkt an einen einzelnen jeweiligen Kopplerstrukturport angeschlossen zu sein. Die Kalibrationssignalerzeugungs- und Kalibrations-Rückkopplungsdetektions-Sendeempfängerschaltung 240 ist wirksam mit dem geschalteten Netzwerkausgangsport 311 verbunden.
Die Funktionsweise der geschalteten Kopplerstruktur 326 von 3 kann bei Betrachtung der folgenden beispielhaften Signalflüsse besser verstanden werden.
Zum Beispiel kann ein Signal auf Ant 3 345 zu einem Schalterport 318 rückgekoppelt bzw. durch die Kopplerstruktur 316 gekoppelt werden. Der Schalter 326 kann ausgewählt werden, sein gekoppeltes Signal zum Schalter 305 auszugeben/einzugeben. Der Schalter 305 kann dieses Signal zum einpoligen Wechselschalter 309 (SPDT) eingeben/ausgeben, dessen Ausgangsport wirksam mit der Kalibrationssignalerzeugungs- und Kalibrations-Rückkopplungsdetektions-Sendeempfängerschaltung 240 von 2 gekoppelt sein kann.
Unter Verwendung der beispielhaften Kopplerstruktur und/oder eines Signalprozessors in einem Netzelement, wodurch logische Kanäle verarbeitet werden, wird ein Mechanismus bereitgestellt, um automatisierte Detektion unverbundener Antennenelemente zu ermöglichen, zum Beispiel nachdem Schritte des Anlegens, Detektierens und Zuweisen (wie hier beschrieben) automatisch beim Detektieren einer Routungskonfiguration zwischen der Antennenanordnung und mehreren logischen Kanälen ausgeführt werden. In einigen Beispielen können unverbundene Elemente oder Kanäle entweder bestimmt werden, indem an keiner Antennenelement-Einspeisung ein zweites (HF-) Signal nach dem Anlegen eines logischen Signals an mehrere logische Kanäle detektiert wird; und als Reaktion darauf der mindestens eine erste logische Kanal als mit keiner Antennenelement-Einspeisung verbunden identifiziert wird; oder auf keinem logischen Kanal ein erstes (logisches) Signal detektiert wird, nachdem ein Hochfrequenzsignal an mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung angelegt wird; und als Reaktion darauf die mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung als mit keinem logischen Kanal verbunden identifiziert wird. In einigen Beispielen wird als Reaktion auf das Identifizieren des mindestens einen ersten logischen Kanals als mit keiner Antennenelement-Einspeisung verbunden oder als Reaktion auf das Identifizieren der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung als mit keinem logischen Kanal verbunden mindestens eine der folgenden Alternativen implementiert: eine Umkonfigurationsroutine des Antennenarrays; Setzen eines Alarms, der dem identifizierten mindestens einen ersten logischen Kanal oder der identifizierten mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung zugeordnet ist; Melden eines Fehlschlags. In einigen Beispielen kann der hier beschriebene Mechanismus zur Unterstützung von Detektion von Antennenarraygröße und -form und/oder Detektion von nicht funktionsfähigen Pfaden verwendet werden (zum Beispiel Unterstützung der Detektion von Arrayelement-Fehlschlagsdetektions- und - korrekturprozessen).
Auf diese Weise kann somit die Systemsteuervorrichtung zusammen mit dem geschalteten Kopplernetzwerk unterstützen, logische Funkpfade physischen Pfaden zuzuweisen, zum Beispiel durch Routen verschiedener Signale zwischen logischen Kanälen und zu/von jeweiligen Antennenelementen zum Beispiel in einem Antennenarray. Die jeweiligen Antennenpfade können getrennt kalibriert werden, um absolute Prozesspfadverzögerungen, das Phasenansprechverhalten und Amplitudenansprechverhalten von Signalverarbeitungspfad-Einspeisungen in die Antennenelemente zu bestimmen. Im Sendemodus kann, wenn zu einem beliebigen Zeitpunkt nur der logische Kanal mit einem Pilotsignal erregt wird, der Kalibrationsrückkopplungspfad verwendet werden, um den erregten Pfad zu bestimmen. Im Fall der Empfangsmodus-Zuweisung von physischen Antenneneinspeisungen zu logischen Kanälen wird ein logischer Kanal aufwärts umgesetzt und an ein Antennenelement angelegt, und der logische Empfangskanal wird geprüft, um den erregten Pfad zu bestimmen.
Der Ausdruck „umgesetztes Signal“ kann für die Zwecke der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen einen beliebigen Aufwärtsumsetzungsprozess, Abwärtsumsetzungsprozess, Digital-Analog-Umsetzungsprozess, Analog-Digital-Signalverarbeitungsprozess, Leistungsverstärkungsprozess oder Schaltprozess umfassen.
4 zeigt ein Beispiel für einen Teil einer Kommunikationseinheit 400, die dafür ausgelegt ist, mehrere typische Verbindungen in einem aktiven Antennenarray 410 zu unterstützen. Das Antennenarray 410 umfasst mehrere Antennenelemente (wobei lediglich der Klarheit halber vier Antennenelemente gezeigt sind) 412, 414, 416, 418. Die jeweiligen Antennenelemente 412, 414, 416, 418 sind jeweils mit einer jeweiligen von mehreren (420) jeweiligen analogen Schaltungen 422, 424, 426, 428 verbunden. Jede Verbindung ist als eine physische Verbindung von dem Antennenelement zu einem Hochfrequenzschaltkreis-Lineup dargestellt. Die jeweiligen analogen Schaltungen 422, 424, 426, 428 sind jeweils mit einem jeweiligen von mehreren (430) jeweiligen digitalen Signalverarbeitungsblöcken 432, 434, 436, 438 verbunden. Jede Verbindung ist als eine Leiterplatten- bzw. PCB-Verbindung zwischen der analogen Schaltung und einem digitalen Prozessor, zum Beispiel auf einem FPGA (Field Programmable Gate Array) dargestellt. Die jeweiligen digitalen Signalverarbeitungsblöcke 432, 434, 436, 438 sind jeweils mit einem jeweiligen von mehreren (440) jeweiligen logischen Kanälen 442, 444, 446, 448 verbunden. Jede Verbindung ist als eine logische Zuweisung zwischen einem digitalen Port und einer softwaredefinierten Kanalkennung (ID) dargestellt. In einem Beispiel kann eine Softwareroutine ausgeführt werden, um eine Verbindung zwischen den jeweiligen physischen Elementen und logischen Kanälen zu bestimmen. Die Softwareroutine kann im Speicher die Zuweisung der Routung von logischem Kanal zu Element während oder nach dem Laufenlassen eines Detektionsalgorithmus speichern, zum Beispiel wie mit Bezug auf 6 oder 7 beschrieben.
Auf diese Weise wird somit eine logische Kanalzuweisung zu jedem mehrerer Sendeempfänger beschrieben. Ferner kann eine Zuweisung von logischen Kanälen zu Strahlformkoeffizienten für das Antennenarray bestimmt werden.
Auf diese Weise kann ein aktives Antennenarray mit mehreren Antennenelementen und mehreren logisch zugewiesenen Datenkanälen konfiguriert werden. In einigen Beispielen kann eine Softwareroutine die verschiedenen Verbindungen von Elementen in 4 bestimmen und jedem der mehreren logisch zugewiesenen Datenkanäle durch Auswählen einen physischen Kanal zuweisen, um nur einen logischen Pfad zum Antennenarray zu ermöglichen. In einem Beispiel kann die Softwareroutine sequenziell einen Rückkopplungspfad beobachten, um eine Routung von logisch zu physisch zu bestimmen, wie in den Flussdiagrammen von 6 und 7 gezeigt. Eine Bestimmung der Routung von logisch zu physisch kann zum Beispiel erfolgen, indem die Leistung im Rückkopplungspfad etwa unter Verwendung algorithmischer Mittel beobachtet wird. In einigen Beispielen kann dieser Algorithmus sogar einfach nur Verarbeitung des Quadrats des „I“ - Abtastwerts und des Quadrats des „Q“ -Abtastwerts zusammenaddiert sein, wodurch die quadrierte Momentanleistung im Rückkopplungsignal angegeben würde. Es kann eine vordefinierte Schwelle bezüglich des leistungsquadrierten Signals ausgewählt werden, um zu bestimmen, ob die Empfangsleistung diejenige für eine positive Zuweisung von logischem Kanal zu Antennenelement übersteigt. In einem anderen Beispiel kann ein Pilotsignal auf dem logischen Kanal eingefügt werden und bestimmt werden, ob die eindeutige Kennung des Pilotsignals auf irgendeinem der Rückkopplungspunkte detektiert wurde.
In einigen Beispielen können beim Zuweisen der Beziehungen zwischen mehreren Antennenelement-Einspeisungen und mehreren logischen Kanälen in der Datenbank Beispiele für die Erfindung ferner eine Arraygröße für ein Antennenarray und/oder eine Arrayform für das Antennenarray bestimmen. Beim Bestimmen einer Arraygröße für ein Antennenarray und/oder einer Arrayform für das Antennenarray können Beispiele für die Erfindung ferner die Antennenanordnung als Reaktion darauf als eine bestimmte Arrayform konfigurieren oder umkonfigurieren. Zum Beispiel zeigt 5 eine Anzahl von Beispielen 500 für Arrayformen, die in einem 4x4-Array möglich sind, und ihre nachfolgende Verwendung bei der Strahlformung. Die Beispiele 500 zeigen physisch verbundene Arrayelemente 510 und unverbundene Arrayelemente 520. Eine erste Arrayform 530 zeigt zwei Spalten von jeweils vier Antennenelementen als aktiv, während die Strahldimension vertikal schmal und horizontal breit ist. Eine zweite Arrayform 540 zeigt zwei Zeilen von jeweils vier Antennenelementen als aktiv, wobei die Strahldimension vertikal breit und horizontal schmal ist. Eine dritte Arrayform 550 zeigt alle Zeilen und alle Spalten jeweils von vier Antennenelementen als aktiv, wobei die Strahldimension vertikal schmal und horizontal schmal ist.
Auf diese Weise kann somit ein aktives Antennenarray mit mehreren Antennenelementen und mehreren logisch zugewiesenen Datenkanälen konfiguriert werden. In einigen Beispielen kann eine Softwareroutine automatisch eine mögliche Antennenarraygröße bestimmen, indem sequenziell verfügbare logische Kanäle von Elementen von 4 durchlaufen werden, und jedem der mehreren logisch zugewiesenen Datenkanäle einen physischen Kanal zuweisen, um nur einen logischen Pfad zum Antennenarray zu ermöglichen. In einem Beispiel kann die Softwareroutine sequenziell einen Rückkopplungspfad beobachten, um eine Routung von logisch zu physisch der konfigurierten Pfade von 5 zu beobachten, wie in den Flussdiagrammen von 6 und 7 gezeigt.
Nunmehr mit Bezug auf 6 liefert ein Flussdiagramm 600 ein beispielhaftes Verfahren zum Beschaffen und Verwenden von Zuweisungsdaten, die zum Beispiel aus einer Datenbank extrahiert werden. In einem Beispiel kann man mit den Zuweisungsinformationen Strahlgewichtungen auf logische Kanäle anwenden, um einen gewünschten Strahl der Antennenanordnung zu bilden. Das Flussdiagramm beginnt in 602 mit einer Operation des Beschaffens und Verwendens von Zuweisungsdaten. In 604 wird eine Datenbank erzeugt, die jedes Antennenelement durch einen physischen Ort im Array mit einer Adresse einer mit diesem Antennenelement verbundenen Kopplervorrichtung assoziiert. In 606 wird dann ein Algorithmus ausgeführt, um Zuweisung(en) von dem Antennenelement zu einem oder mehreren logischen Kanälen im System zu bestimmen. Die erzeugte Zuweisung bzw. die erzeugten Zuweisungen werden dann zusammen mit dem physischen Ort des Antennenelements im Array aus der Datenbank verwendet, um Strahlgewichtungen auf logischen Kanäle anzuwenden, um einen gewünschten Strahl zu bilden, wie in 608 gezeigt. Der Prozess endet dann in 610.
Die Datenbank kann bei einer beispielhaften Ausführungsform in nichtflüchtigem Speicher gespeichert werden. In einem Beispiel könnte dies Flash-Speicher 255 von 2 sein. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform können andere Speichertechnologien verwendet werden.
Die Datenbank kann als Ergebnis nachfolgend für eine beliebige danach definierte neu zugewiesene Strahlform verwendet werden, ohne Notwendigkeit des Laufenlassens des Algorithmus, zum Beispiel durch Einsatz in Feldversuchen.
Nunmehr mit Bezug auf 7 liefert ein Flussdiagramm 700 ein beispielhaftes Verfahren zur automatischen Antennenarrayzuweisung. Das Flussdiagramm beginnt in 702. In 704 wird ein Pilotsignal aus allen Antennenelementen entfernt, um Zuweisungsdaten von Antennenelement zu Funkverarbeitungselement und logischem Kanal aufzuzeichnen. In 706 wird der derzeitige Antennenelementindex („i“) auf „1“ gesetzt. Dann wird in 708 bestimmt, ob der derzeitige Antennenelementindex („i“) kleiner oder gleich „n“ ist, der Anzahl der Antennenelemente, oder einer Maximalzahl adressierbarer Antennenelemente, wenn Arraygrößenbestimmung auch abgeleitet wird. Wenn in 708 bestimmt wird, dass der derzeitige Antennenelementindex („i“) gleich „n“ ist, der Anzahl der Antennenelemente oder einer maximalen Anzahl adressierbarer Antennenelemente, endet der Prozess in 710.
Wenn in 708 bestimmt wird, dass der derzeitige Antennenelementindex („i“) nicht gleich „n“ ist, der Anzahl der Antennenelemente, wird in 712 ein Sendepilotsignal an den derzeitigen Antennenelementindex („i“) angelegt. Der derzeitige logische Kanalindex („j“) wird in 714 auf „1“ gesetzt. Dann wird in 716 bestimmt, ob der derzeitige logische Kanalindex („j“) kleiner oder gleich „m“ ist, der Anzahl logischer Kanäle. Wenn in 716 bestimmt wird, dass der derzeitige logische Kanalindex („j“) gleich „m“ ist, der Anzahl logischer Kanäle, wird der derzeitige Antennenelementindex („i“) um „1“ vergrößert und der Prozess kehrt in einer Schleife zu 708 zurück. Wenn in 716 bestimmt wird, dass der derzeitige logische Kanalindex („j“) kleiner oder gleich „m“ ist, der Anzahl logischer Kanäle, wird in 718 bestimmt, ob das Pilotsignal auf dem derzeitigen logischen Kanal („j“) detektiert wird, wie in 720 gezeigt. Wenn in 720 das Pilotsignal auf dem derzeitigen logischen Kanal („j“) detektiert wird, werden in 722 diese Informationen in einer Datenbank aufgezeichnet und der derzeitige Antennenelementindex („i“) dem derzeitigen logischen Kanal („j“) zugewiesen. Der derzeitige Antennenelementindex („i“) wird dann um „1“ vergrößert und der Prozess kehrt in einer Schleife zu 708 zurück.
Wenn dagegen auf dem derzeitigen logischen Kanal („j“) in 720 kein Pilotsignal detektiert wird, wird der derzeitige logischen Kanalindex („j“) in 724 um „1“ vergrößert, und der Prozess kehrt in einer Schleife zu 716 zurück.
In anderen Beispielen kann der Ausdruck „Pilotsignal“ in dem beispielhaften Flussdiagramm von 7 durch ein beliebiges gewünschtes/geeignetes Testsignal ersetzt werden und ist nicht auf Pilottonstimuli begrenzt.
Wenn der Prozess für jedes (oder mehrere) Antennenelement(e) abgeschlossen wurde, kann die Datenbank eine komplette Zuweisung der Zuweisung von Antennenelement zu Funkverarbeitungselement enthalten. Dann kann man Standard-Datenbank-Abfrageverfahren verwenden, um Folgendes zu bestimmen:

• Welche Antennenelement-Einspeisungen zu welchen logischen Kanälen geroutet werden.
• Welche logischen Kanäle zu welchen Antennenelement-Einspeisungen geroutet werden.
• Welche Antennenelemente nicht verbunden sind.
• Welche logischen Kanäle nicht verbunden sind.
• Detektion von fehlgeschlagenen physischen oder logischen Modi bei der Herstellung oder im Dienst.

Somit kann ein Verfahren in einigen Beispielen umfassen, als Reaktion auf keine Detektion einer Anwesenheit des Hochfrequenzsignals auf mindestens einer ersten Antennenelement-Einspeisung, das aus einem ersten (logischen) Signal umgesetzt wird, Folgendes durchzuführen: iteratives Detektieren, ob eine Anwesenheit des Hochfrequenzsignals auf mindestens einer weiteren Antennenelement-Einspeisung mehrerer Antennenelement-Einspeisungen besteht; und Zuweisen einer Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten logischen Kanal und der detektierten mindestens einen weiteren Antennenelement-Einspeisung in einer Datenbank. Und ähnlich als Reaktion auf keine Detektion einer Anwesenheit eines logischen Signals auf mindestens einem ersten logischen Kanal: Kann es möglich sein, iterativ zu detektieren, ob eine Anwesenheit des logischen Signals auf mindestens einem weiteren logischen Kanal mehrerer logischer Kanäle besteht; und in der Datenbank als Reaktion auf eine positive Bestimmung eine Beziehung zwischen der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung und dem detektierten mindestens einen weiteren logischen Kanal zuzuweisen.
In einigen Beispielen kann der Durchschreitungsprozess ein Merkmal zum „Überspringen“ von logischen Kanälen, die bereits als mit einem anderen Antennenelement verbunden bestimmt wurden, umfassen, um dadurch die Anzahl der Detektionsschritte zu verringern.
Auf diese Weise können Beispiele für die Erfindung eine dynamische Baukonfiguration (oder Bau-Umkonfiguration) einer AAS-Plattform hinsichtlich dessen unterstützen/ermöglichen, welche Antennenelemente mit welchen Signalpfaden verbunden sind. Solche Beispiele erlauben dadurch unter anderem mehr Freiheit bei der Endmontage oder -konfiguration hinsichtlich dessen, wie AAS-Kabel- und logische Kanalroutung erreicht wird. Im Gegensatz zu bekannten AAS-Plattformen besteht ferner keine Notwendigkeit mehr, dass die Verbindungen festliegen.
Auf diese Weise können Beispiele für die Erfindung ein Problem in bekannten AAS-Plattformen lösen, wobei, wenn ein Fehler in einer Zusammenschaltung von Signalpfaden zu Antennenelementen oder logische Kanalfehlzuweisungen in Systemen existieren, ein gemäß 6 oder 7 arbeitender Algorithmus den Fehler identifizieren und dadurch Korrektur der Fehlzuweisung ermöglichen kann. Somit kann die AAS-Plattform im Hinblick auf Strahlformungsfähigkeit eine verbesserte Leistungsfähigkeit tragen, da der falsche Phasen- und Amplituden-Strahllenkungskoeffizient nicht einem inkorrekten Antennenelement zugewiesen werden könnte.
In einigen Beispielen kann für jeden Baustandard von AAS dieselbe Softwareprogramm-/Konfigurationsroutine verwendet werden, wodurch das Softwareprogramm die Routingkonfiguration automatisch detektiert.
In einigen Beispielen findet, wenn bestimmte Pfade aufgrund schlechter Montage nicht mit einem logischen Kanalpfad verbunden wären, die Softwareprogramm/Konfigurationsroutine den Fehler und hebt die Antennenelemente/logischen Kanalpfad(e) hervor, die nicht verbunden sind, um dadurch schnelleres Debuggen zu erleichtert. In einigen Beispielen kann dies auch einen Teil einer Selbsttestroutine für eine AAS-Plattform bilden. In einigen Beispielen kann ein generisches Arraysteuermodell, nachdem es mit Adresseninformationen für jedes Antennenelement programmiert wurde, in der Lage sein, eine Arraygröße für ein Antennenarray zu bestimmen und danach das Antennenarray für einen bestimmten Betriebsmodus zu konfigurieren. Unter Berücksichtigung der Detektion von Arraygröße und -Form, z.B. für ein Array von 4x4 Antennenelementen, können die physischen Verbindungen zum Beispiel eine bestimmte begrenzte Menge nützlicher Arrayformen erlauben. Die Form der Strahlen, die erzeugt werden kann, hängt von der Arraygröße und -form ab, wie gezeigt in
In einigen Beispielen kann eine Bestimmung von Antennenelementen erfolgen, die mit keinem Funkpfad verbunden sind (zum Beispiel ein Antennenelement, das mit keinem Funk-Lineup verbunden ist). Eine solche Bestimmung erleichtert die Detektion von Lineup-Fehlschlägen im Dienst, womit man „Soft-Fail“ -Umkonfigurationsroutinen implementieren und zugeordnete Alarmmeldung von Fehlschlägen veranlassen kann.
In einigen Beispielen können die Architektur und das zugeordnete Softwareprogramm Arrayumkonfiguration erlauben, zum Beispiel falls sich ein Zweck des AAS ändert, z.B. um verschiedene Einrichtungen von mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen (MIMO) zu unterstützen.
Nunmehr mit Bezug auf 8 ist ein typisches Datenverarbeitungssystem 800 dargestellt, das zur Implementierung von Signalverarbeitungsfunktionalität in Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann. Datenverarbeitungssysteme dieses Typs können in Netzelementen/drahtlosen Kommunikationseinheiten verwendet werden. In einigen Beispielen können sich Computerprogramm und Speichermedien in der Cloud oder an irgendeiner Stelle im Netzwerk der Betreiberumgebung befinden, zum Beispiel in einem OMC (Operations and Management Centre). Fachleute auf dem relevanten Gebiet werden auch erkennen, wie die Erfindung unter Verwendung anderer Computersysteme oder Architekturen zu implementieren ist. Das Datenverarbeitungssystem 800 kann zum Beispiel einen Desktop-, Laptop- oder Notebook-Computer, eine in der Hand gehaltene Datenverarbeitungsvorrichtung (PDA, Mobiltelefon, Palmtop usw.), einen Zentralrechner, einen Server, einen Client oder eine beliebige andere Art von Spezial- oder Vielzweck-Datenverarbeitungsvorrichtung, die für eine gegebene Anwendung oder Umgebung erwünscht oder angemessen sein kann, repräsentieren. Das Datenverarbeitungssystem 800 kann einen oder mehrere Prozessoren umfassen, wie etwa einen Prozessor 804. Der Prozessor 804 kann unter Verwendung einer allgemeinen oder Spezial-Verarbeitungsengine implementiert werden, wie zum Beispiel eines Mikroprozessors, Mikrocontrollers oder anderer Steuerlogik. In diesem Beispiel ist der Prozessor 804 mit einem Bus 802 oder einem anderen Kommunikationsmedium verbunden.
Das Datenverarbeitungssystem 800 kann auch einen Hauptspeicher 808 umfassen, wie etwa Direktzugriffsspeicher (RAM) oder anderen dynamischen Speicher, um Informationen und Anweisungen zur Ausführung durch den Prozessor 804 zu speichern. Der Hauptspeicher 808 kann auch zum Speichen von temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während der Ausführung von Anweisungen, die durch den Prozessor 804 auszuführe sind, verwendet werden. Das Datenverarbeitungssystem 800 kann ähnlich einen Nurlesespeicher (ROM) oder eine andere statische Speichervorrichtung umfassen, die mit dem Bus 802 gekoppelt ist, um statische Informationen und Anweisungen für den Prozessor 804 zu speichern.
Das Datenverarbeitungssystem 800 kann auch ein Informationsspeichersystem 810 umfassen, das zum Beispiel ein Medienlaufwerk 812 und eine Wechselspeicherschnittstelle 820 umfassen kann. Das Medienlaufwerk 812 kann ein Laufwerk oder einen anderen Mechanismus zur Unterstützung von Fest- oder Wechselspeichermedien umfassen, wie etwa ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein Magnetbandlaufwerk, ein optisches Laufwerk, ein Laufwerk des Typs CD (Compact Disc) oder DVD (Digital Video Drive) zum Lesen oder Schreiben (R oder RW), oder ein anderes Wechsel- oder Festmedienlaufwerk. Speichermedien 818 wären zum Beispiel eine Festplatte, eine Diskette, ein Magnetband, ein optischer Datenträger, eine CD oder DVD oder ein anderes Fest- oder Wechselmedium, das durch das Medienlaufwerk 812 gelesen und beschrieben wird. Wie diese Beispiele zeigen, können die Speichermedien 818 ein computerlesbares Speichermedium umfassen, auf dem bestimmte Computersoftware oder Daten gespeichert sind.
Bei alternativen Ausführungsformen kann das Informationsspeichersystem 810 andere ähnliche Komponenten umfassen, um das Laden von Computerprogrammen oder anderen Anweisungen in das Datenverarbeitungssystem 800 zu erlauben. Solche Komponenten wären zum Beispiel eine Wechselspeichereinheit 822 und eine Schnittstelle 820, wie etwa eine Programmkassette und Kassettenschnittstelle, ein wechselbarer Speicher (zum Beispiel ein Flash-Speicher oder eine anderes wechselbares Speichermodul) und Speicherschlitz und andere Wechselspeichereinheiten 822 und Schnittstellen 820, die Transfer von Software und Daten von der Wechselspeichereinheit 818 zu dem Datenverarbeitungssystem 800 erlauben.
Das Datenverarbeitungssystem 800 kann auch eine Kommunikationsschnittstelle 824 umfassen. Mit der Kommunikationsschnittstelle 824 kann man den Transfer von Software und Daten zwischen dem Datenverarbeitungssystem 800 und externen Vorrichtungen erlauben. Beispiele für die Kommunikationsschnittstelle 824 wären ein Modem, eine Netzwerkschnittstelle (wie etwa eine Ethernet- oder andere NIC-Karte), ein Kommunikationsport (wie zum Beispiel ein USB-Port (Universal Serial Bus)), ein PCMCIA-Steckplatz mit Karte usw. Software und Daten, die über die Kommunikationsschnittstelle 824 transferiert werden, liegen in Form von Signalen vor, die elektronische, elektromagnetische und optische oder andere Signale sein können, die durch die Kommunikationsschnittstelle 824 empfangen werden können. Diese Signale werden über einen Kanal 828 der Kommunikationsschnittstelle 824 zugeführt. Dieser Kanal 828 kann Signale tragen und unter Verwendung von einem drahtlosen Medium, Leitung oder Kabel, Faseroptik oder anderen Kommunikationsmedien implementiert werden. Einige Beispiele für einen Kanal wären eine Telefonleitung, eine Mobiltelefonstrecke, eine HF-Strecke, eine Netzwerkschnittstelle, ein lokales oder großflächiges Netzwerk und andere Kommunikationskanäle.
In der vorliegenden Schrift können die Ausdrücke „Computerprogrammprodukt“, „computerlesbares Medium“ und dergleichen im Allgemeinen zur Bezeichnung von Medien verwendet werden, wie zum Beispiel des Speichers 808, der Speichervorrichtung 818 oder der Speichereinheit 822. Diese und andere Formen von computerlesbaren Medien können eine oder mehrere Anweisungen zur Verwendung durch den Prozessor 804 speichern, um zu bewirken, dass der Prozessor spezifizierte Operationen ausführt. Solche Anweisungen, die im Allgemeinen als „Computerprogrammcode“ bezeichnet werden (der in Form von Computerprogrammen oder anderen Gruppierungen gruppiert werden kann) ermöglichen bei Ausführung dem Datenverarbeitungssystem 800, Funktionen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen. Man beachte, dass der Code direkt bewirken kann, dass der Prozessor spezifizierte Operationen ausführt, dafür kompiliert werden und/oder mit anderer Software, Hardware und/oder Firmwareelementen (z.B. Bibliotheken zum Ausführen von Standardfunktionen) hierfür kombiniert werden kann.
Bei einer Ausführungsform, bei der die Elemente unter Verwendung von Software implementiert werden, kann die Software in einem computerlesbaren Medium gespeichert und zum Beispiel unter Verwendung des Wechselspeicherlaufwerks 822, des Laufwerks 812 oder der Kommunikationsschnittstelle 824 in das Datenverarbeitungssystem 800 geladen werden. Die Steuerlogik (in diesem Beispiel Softwareanweisungen oder Computerprogrammcode) bewirkt bei Ausführung durch den Prozessor 804, dass der Prozessor 804 die hier beschriebenen Funktionen der Erfindung ausführt.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung der Klarheit halber Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf verschiedene Funktionseinheiten und Prozessoren beschrieben hat. Es ist jedoch ersichtlich, dass eine beliebige geeignete Verteilung von Funktionalität zwischen verschiedenen Funktionseinheiten oder Prozessoren zum Beispiel mit Bezug auf die Rundsendemoduslogik oder Verwaltungslogik verwendet werden kann, ohne von der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann für Ausführung durch separate Prozessoren oder Controller dargestellte Funktionalität durch denselben Prozessor oder Controller ausgeführt werden. Erwähnungen spezifischer Funktionseinheiten sind daher nur als Verweise auf geeignete Mittel zur Bereitstellung der beschriebenen Funktionalität aufzufassen, statt als Angabe einer strikten logischen oder physischen Struktur oder Organisation.
Aspekte der Erfindung können in einer beliebigen geeigneten Form implementiert werden, darunter Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination dieser. Die Erfindung kann gegebenenfalls mindestens teilweise als Computersoftware implementiert werden, die auf einem oder mehreren Datenprozessoren und/oder digitalen Signalprozessoren läuft. Die Elemente und Komponenten einer Ausführungsform der Erfindung können somit physisch, funktional und logisch auf eine beliebige geeignete Weise implementiert werden. Tatsächlich kann die Funktionalität in einer einzigen Einheit, in mehreren Einheiten oder als Teil anderer Funktionseinheiten implementiert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einigen Ausführungsformen beschrieben wurde, soll sie nicht auf die hier dargelegte spezifische Form beschränkt werden. Stattdessen wird der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur durch die angefügten Ansprüche begrenzt. Obwohl ein Merkmal scheinbar in Verbindung mit konkreten Ausführungsformen beschrieben wird, ist für Fachleute außerdem erkennbar, dass verschiedene Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung kombiniert werden können. In den Ansprüchen schließt der Ausdruck „umfassend“ die Anwesenheit anderer Element oder Schritte nicht aus.
Obwohl sie individuell aufgelistet werden, können ferner mehrere Mittel, Element oder Verfahrensschritte zum Beispiel durch eine einzige Einheit oder einen einzigen Prozessor implementiert werden. Obwohl einzelne Merkmale in verschiedenen Ansprüchen enthalten sein können, können diese zusätzlich möglicherweise vorteilhaft kombiniert werden, und aus der Aufnahme in verschiedene Ansprüche folgt nicht, dass eine Kombination von Merkmalen nicht durchführbar und/oder vorteilhaft ist. Außerdem folgt aus der Aufnahme eines Merkmals in eine Kategorie von Ansprüchen nicht eine Beschränkung auf diese Kategorie, sondern stattdessen gibt sie an, dass das Merkmal gleichermaßen auf andere Anspruchskategorien anwendbar ist, je nachdem, wie es angemessen ist.
Weiterhin bedingt die Reihenfolge von Merkmalen in den Ansprüchen keinerlei spezifische Reihenfolge, in der die Merkmale ausgeführt werden müssen, und insbesondere bedingt die Reihenfolge einzelner Schritte in einem Verfahrensanspruch nicht, dass die Schritte in dieser Reihenfolge ausgeführt werden müssen.
Stattdessen können die Schritte in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem schließen Singular-Verweise eine Mehrzahl nicht aus. Erwähnungen von „ein“, „eine“, „erstes“, „zweites“ usw. schließen somit eine Mehrzahl nicht aus.

Claims

Verfahren zum Zuweisen einer Beziehung zwischen mindestens einem logischen Kanal und mindestens einer mit mindestens einem Antennenelement einer Antennenanordnung koppelbaren Antennenelement-Einspeisung in einer Datenbank, wobei das Verfahren folgende Alternativen umfasst: Anlegen eines ersten Signals an mindestens einen ersten logischen Kanal; und Detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem ersten Signal umgesetzten Hochfrequenzsignals auf mindestens einer ersten Antennenelement-Einspeisung besteht; oder Anlegen eines zweiten Signals an mindestens eine erste mit mindestens einem ersten Antennenelement der Antennenanordnung koppelbare Antennenelement-Einspeisung; und Detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem zweiten Signal umgesetzten logischen Signals auf mindestens einem ersten logischen Kanal besteht; und Zuweisen einer Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten logischen Kanal und der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung als Reaktion darauf in der Datenbank.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner folgende Alternativen umfasst: Umsetzen des an den mindestens einen ersten logischen Kanal angelegten ersten Signals in das Hochfrequenzsignal; und Anlegen des Hochfrequenzsignals an die mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung; oder Umsetzen des an die mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung angelegten zweiten Signals in das logische Signal; und Anlegen des logischen Signals an den mindestens einen ersten logischen Kanal.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Routen des zweiten Signals über mindestens ein Schaltungselement, das einen physischen Kanal von mehreren physischen Kanälen unterstützt; Detektieren einer Anwesenheit des zweiten Signals auf mindestens einem ersten Schaltungselement von mehreren Schaltungselementen; und Zuweisen einer Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten Schaltungselement und dem mindestens einen ersten logischen Kanal und/oder der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung in der Datenbank.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Umsetzen eines Signals Ausführen mindestens eines aus einer folgenden Gruppe umfasst: eines Aufwärtsumsetzungsprozesses, eines Abwärtsumsetzungsprozesses, eines Digital-Anal og-Umsetzungsprozesses, eines Analog-Digital-Signalverarbeitungsprozesses, eines Leistungsverstärkungsprozesses, eines Schaltprozesses.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner als Reaktion auf keine Detektion der Anwesenheit des logischen Signals auf dem mindestens einen ersten logischen Kanal Folgendes umfasst: iteratives Detektieren, ob eine Anwesenheit des logischen Signals auf mindestens einem weiteren logischen Kanal mehrerer logischer Kanäle besteht; und Zuweisen einer Beziehung zwischen der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung und dem detektierten mindestens einen weiteren logischen Kanal in der Datenbank als Reaktion auf eine positive Detektion.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren ferner als Reaktion auf keine Detektion der Anwesenheit des aus dem ersten Signal umgesetzten Hochfrequenzsignals auf der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung Folgendes umfasst: iteratives Detektieren, ob eine Anwesenheit des Hochfrequenzsignals auf mindestens einer weiteren Antennenelement-Einspeisung mehrerer Antennenelement-Einspeisungen besteht; und Zuweisen einer Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten logischen Kanal und der detektierten mindestens einen weiteren Antennenelement-Einspeisung in der Datenbank als Reaktion auf eine positive Detektion.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anlegen, Detektieren und Zuweisen automatisch beim Detektieren einer Routungskonfiguration zwischen der Antennenanordnung und mehreren logischen Kanälen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Detektieren des zweiten Signals auf keiner Antennenelement-Einspeisung nach dem Anlegen des logischen Signals an den mindestens einen ersten logischen Kanal; und als Reaktion darauf Identifizieren des mindestens einen ersten logischen Kanals als mit keiner Antennenelement-Einspeisung verbunden; oder Detektieren des ersten Signals auf keinem logischen Kanal nach dem Anlegen des Hochfrequenzsignals an die mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung; und als Reaktion darauf Identifizieren der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung als mit keinem logischen Kanal verbunden.
Verfahren nach Anspruch 8, das als Reaktion auf das Identifizieren des mindestens einen ersten logischen Kanals als mit keiner Antennenelement-Einspeisung verbunden oder als Reaktion auf das Identifizieren der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung als mit keinem logischen Kanal verbunden, Implementierung mindestens einer der folgenden Alternativen umfasst: einer Umkonfigurationsroutine des Antennenarrays; Setzen eines dem identifizierten mindestens einen ersten logischen Kanal oder der identifizierten mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung zugeordneten Alarms; Melden eines Fehlschlags.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das automatische Anlegen, Detektieren und Zuweisen einen Teil eines Selbsttestprogramms für ein aktives Antennenarraysystem bilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einer einzelnen Antennenelement-Einspeisung mehr als ein logischer Kanal zugewiesen wird, wenn Mehrträgerbetrieb unterstützt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste logische Kanal ein Sendekanal oder ein Empfangskanal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren beim Zuweisen der Beziehungen zwischen mehreren Antennenelement-Einspeisungen und mehreren logischen Kanälen in der Datenbank ferner Bestimmen einer Arraygröße für ein Antennenarray und/oder einer Arrayform für das Antennenarray umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Konfigurieren der Antennenanordnung als eine bestimmte Arrayform als Reaktion darauf umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Extrahieren von Zuweisungsinformationen aus der Datenbank und Verwenden der Zuweisungsinformationen zum Anwenden von Strahlgewichtungen auf logische Kanäle umfasst, um einen gewünschten Strahl der Antennenanordnung zu bilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anlegen des zweiten Signals an mindestens eine mit mindestens einem Antennenelement koppelbare erste Antennenelement-Einspeisung Programmieren einer geschalteten Rückkopplung umfasst, um mit der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung zu koppeln.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine erste Signal ein Sendepilotsignal ist.
Computerprogrammprodukt, das Programmcode umfasst, um in einer Datenbank eine Beziehung zwischen mindestens einem logischen Kanal und mindestens einer mit mindestens einem Antennenelement einer Antennenanordnung koppelbaren Antennenelement-Einspeisung zuzuweisen, wobei das Computerprogrammprodukt Programmcode umfasst, der bei Ausführung in einem Netzelement betreibbar ist, um das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Netzelement, das eine Antennenanordnung umfasst, umfassend mehrere Antennenelement-Einspeisungen, mehrere Hochfrequenzschaltungen, die mehrere physische Kanäle unterstützen, und mehrere damit verbindbare logische Kanäle: eine Schnittstelle zum Koppeln der mehreren Antennenelement-Einspeisungen mit den mehreren Hochfrequenzschaltungen; und einen Signalprozessor ausgelegt für die folgenden Alternativen: Anlegen eines ersten Signals an mindestens einen ersten logischen Kanal; und Detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem ersten Signal umgesetzten Hochfrequenzsignals auf mindestens einer ersten Antennenelement-Einspeisung besteht; oder Anlegen eines zweiten Signals an mindestens eine erste mit mindestens einem ersten Antennenelement der Antennenanordnung koppelbare Antennenelement-Einspeisung; und Detektieren, ob eine Anwesenheit eines aus dem zweiten Signal umgesetzten logischen Signals auf mindestens einem ersten logischen Kanal besteht; und Zuweisen einer Beziehung zwischen dem mindestens einen ersten logischen Kanal und der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung als Reaktion darauf in der Datenbank.
Verfahren zum Umkonfigurieren einer Antennenanordnung, die mehrere Antennenelement-Einspeisungen, mehrere Hochfrequenzschaltungen, die mehrere physische Kanäle unterstützen, und mehrere damit verbindbare logische Kanäle umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen einer Anforderung, die Antennenanordnung umzukonfigurieren; Zugreifen auf eine Datenbank, die Beziehungen zwischen den mehreren logischen Kanälen und den mehreren Antennenelement-Einspeisungen umfasst; Bestimmen von Informationen aus der Datenbank in Bezug auf mindestens eine erste Antennenelement-Einspeisung und mindestens einen ersten logischen Kanal; und Umkonfigurieren der Antennenanordnung als Reaktion darauf durch Verbinden des mindestens einen logischen Kanals mit der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung über mindestens einen physischen Kanal von mehreren physischen Kanälen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Umkonfigurieren der Antennenanordnung Verbinden des mindestens einen logischen Kanals mit der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung über mindestens ein Schaltungselement, das einen physischen Kanal unterstützt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei das Umkonfigurieren der Antennenanordnung als Reaktion darauf durchgeführt wird, dass eine Anwesenheit eines umgesetzten Testsignals auf dem mindestens einen ersten logischen Kanal oder der mindestens einen ersten Antennenelement-Einspeisung nicht detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei das Empfangen, Zugreifen, Bestimmen und Umkonfigurieren automatisch als Reaktion auf mindestens eine der folgenden Alternativen durchgeführt werden: Initialisieren einer Umkonfigurationsroutine des Antennenarrays; Setzen eines einen identifizierten logischen Kanal oder einer identifizierten Antennenelement-Einspeisung zugeordneten Alarms; Melden eines Fehlschlags.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei das Empfangen, Zugreifen, Bestimmen und Umkonfigurieren automatisch durchgeführt werden und einen Teil eines Selbsttestprogramms für ein aktives Antennenarraysystem bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, das ferner Bestimmen einer Arraygröße für ein Antennenarray und/oder einer Arrayform für das Antennenarray und Umkonfigurieren der Antennenanordnung als eine bestimmte Arrayform als Reaktion darauf umfasst.