用于传送参考信号的天线布置
技术领域
本文中提出的实施例涉及用于传送参考信号的天线布置（antennaarrangement）、方法、无线电收发器装置、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
在通信网络中，对于给定的通信协议、它的参数和其中部署通信网络的物理环境，要获得良好的性能和容量可能存在挑战。
例如，对于未来几代的移动通信系统，可能需要在许多不同载波频率的频带（frequency band）。例如，可能需要低的此类频带来对无线装置实现足够的网络覆盖，并且可能需要较高的频带（例如，在毫米波长（mmW），即，接近以及高于30 GHz）来达到所要求的网络容量。一般来说，在高频，无线电信道的传播特性更具挑战性，并且可能要求网络的接入节点和无线装置处的波束成形（beamforming）两者都达到足够的链路预算。
无线装置可借助于模拟波束成形、数字波束成形或混合波束成形来实现波束成形。每个实现都有它的优点和缺点。数字波束成形实现是三种实现中最灵活的实现，但是由于大量所要求的无线电链和基带链，因此也是最昂贵的。模拟波束成形实现最不灵活，但是由于与数字波束成形实现相比，无线电链和基带链的数量减少，因此制造成本更低。混合波束成形实现是模拟波束成形实现和数字波束成形实现之间的折衷（compromise）。如技术人员所了解的，取决于不同无线装置的成本和性能要求，将需要不同的实现。
针对无线装置，正在讨论用于不同频带的不同天线架构。在高频带（例如，高于15GHz），正在讨论称为天线阵列的“面板（panel）”的事物。天线阵列的这些面板可以是例如通过使用模拟移相器操控的均匀线性/矩形阵列（ULA/URA）。为了从不同方向获得覆盖，可在无线装置的不同侧上安装天线阵列的多个面板。除非特别规定，否则术语天线阵列和面板将在下文中互换使用。
根据电信标准的第三代合作伙伴计划（3GPP）套件（suite），天线端口（antennaport）是逻辑实体而不是由传送的参考信号定义的物理实体。此类天线端口可或者可不对应于物理天线端口。前者的示例是当在到天线元件的连接器上传送定义端口的参考信号时。后者的示例是当使用数字波束成形器来传送定义端口的参考信号时。参考信号（例如，信道状态信息参考信号（CSI-RS）或解调参考信号（DMRS））可具有一个或若干个端口。例如，CSI-RS资源可具有可在两个不同的物理天线端口上传送的两个端口。
图1示意性地示出了天线布置120的示例架构。天线布置120由两个天线阵列130a、130b组成，每个天线阵列具有两个极化（polarization）p1、p2的天线元件140a、140b。因此，每个天线阵列130a、130b每极化连接到一个收发器单元（TXRU），因此总共有4个面板端口。每个面板端口（对应于一个TXRU）能够借助于模拟波束成形生成窄的可操控波束。使用具有移相器的模拟分配网络来操控在每个天线阵列130a、130b处生成的传输波束。例如，可使用多面板码本来支持天线阵列130a、130b的共定相（co-phasing）。
天线布置120可用于在单用户（SU）或多用户（MU）多输入多输出（MIMO）传输中每面板传送一个或两个层。在这方面，在使用MIMO传输的系统中，可在相同的时间-频率无线电资源中传送多个独立的数据流，从而导致所谓的空间复用。一个此类数据流有时称为层。根据一示例，通过两个天线阵列130a、130b的相干组合来传送单层（每极化），以便增加波束成形增益。
有些情况下，使用带有四个面板端口的双面板天线进行传输可能会导致一些问题。
对于秩1（rank-1）或秩2传输（例如，物理下行链路共享信道（PDSCH）信令），当使用如图1中的天线布置120时，有两种备选方案。第一种备选方案是要只使用天线阵列130a、130b中的单个天线阵列进行传送。由此，只使用总传送功率的一半，从而导致覆盖减少。第二种备选方案是要使用天线阵列130a、130b两者使用相干组合进行传送。这要求了解如何使两个天线阵列130a、130b同相，以便沿正确的方向操控所得波束。这种了解可通过上行链路信道估计（如果互易性（reciprocity）成立的话）或通过来自接收无线电收发器装置的反馈来获得。对于基于互易性的上行链路信道估计，除了要求时分双工（TDD）之外，这还要求校准两个天线阵列中的传送分支和接收分支，实现这一点可能是昂贵的。基于反馈的上行链路信道估计可通过使用所谓的多面板码本报告来实现。然而，这会增加信令开销。此外，多面板码本可能不支持每天线阵列和极化一个天线端口，并且因此可能甚至不能用于图1中的天线布置。
对于只使用一个或两个天线端口的在一个天线端口上传送的所谓的信道或信号（例如，同步信号（SS）块（包括PSS、SSS和PBCH，其中PSS是主同步信号的简称，SSS是辅同步信号的简称，并且PBCH是物理广播信道的简称））的传输，传送无线电收发器装置可执行波束扫描以沿不同的方向传送SS块。然而，两个天线阵列130a、130b的相干组合可能产生非常窄的传输波束。对于SS块传输，可能希望相对较宽的传输波束，以便实现对接收无线电收发器装置的阻塞和移动性的鲁棒性。此外，SS块波束扫描中的可能的传输波束的数量可能会受到限制。此类波束扫描应当覆盖传送无线电收发器装置的整个覆盖区域，并且因此波束不应太窄。例如，这可能是当传送SS块的波束扫描中的波束的数量有限制时的情况。此外，如果天线阵列130a、130b没有相对于彼此进行校准，那么当将相同的信号馈送到天线阵列130a、130b两者时，传送无线电收发器装置就不了解所得波束的指向。
因此，存在其中不希望跨两个天线阵列130a、130b进行相干传输的场景，因为它可能会造成太窄的传输波束和/或失去对波束指向的控制。
因此，对于诸如网络节点或无线装置的无线电收发器装置，仍然存在对于改进的天线布置的需要。
发明内容
本文中的实施例的一目标是要提供一种改进的天线布置，该天线布置可在诸如网络节点或无线装置的无线电收发器装置中使用，并且不会遭受上述问题，或者至少其中减少或减轻这些问题。
根据第一方面，提出有一种天线布置。该天线布置包括第一天线阵列和第二天线阵列。每个天线阵列包括第一极化的天线元件和第二极化的天线元件。两个天线阵列被布置成共同被馈送四个信号，使得每个天线阵列处的每个极化的天线元件被馈送四个信号中的相应一个信号。如馈送到第二天线阵列的第二极化的天线元件的信号相对于如馈送到其它天线元件的其它信号中的至少一个信号相移180°。
有利地，该天线布置可在诸如无线装置的无线电收发器装置中使用，并且不会遭受上述问题。
有利地，该天线布置便于（allow for）充分利用所有功率放大器，而不会引起跨天线阵列的非计划的波束成形，从而例如相对于图1中的天线布置导致改进的覆盖。
根据第二方面，提出有一种无线电收发器装置。该无线电收发器装置包括根据第一方面的天线布置。
根据第三方面，提出有一种用于传送信号的方法。该方法由根据第二方面的无线电收发器装置执行。该方法包括通过经过天线布置馈送信号来传送所述信号。
根据第四方面，提出有一种用于传送参考信号的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在根据第二的无线电收发器装置上运行时使无线电收发器装置执行根据第三方面的方法。
根据第五方面，提出有一种计算机程序产品，它包括根据第四方面的计算机程序以及在其上存储计算机程序的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是非暂时性计算机可读存储介质。
从以下详细公开、随附从属权利要求以及附图，所附实施例的其它目标、特征和优点将显而易见。
一般来说，除非本文中另外明确定义，否则权利要求中所使用的所有术语都要根据它们在技术领域中的普通含义进行解释。除非另外明确规定，否则对“一/一个/该元件、设备、组件、部件、模块、步骤等”的所有引用都要开放地解释为指的是元件、设备、组件、部件、模块、步骤等的至少一个实例。除非明确规定，否则本文中公开的任何方法的步骤不一定按照公开的确切顺序执行。
附图说明
现在通过示例的方式参考附图来描述本发明的概念，附图中：
图1示意性地示出了根据现有技术的天线布置；
图2是示出根据实施例的通信系统的示意图；
图3、4、5和6示意性地示出了根据实施例的天线布置；
图7是根据实施例的方法的流程图；
图8是示出根据实施例的无线电收发器装置的功能单元的示意图；
图9是示出根据实施例的无线电收发器装置的功能模块的示意图；以及
图10示出了根据实施例的包括计算机可读存储介质的计算机程序产品的一个示例。
具体实施方式
现在将在下文参考附图更充分地描述本发明的概念，在附图中示出了本发明的概念的某些实施例。然而，本发明的概念可用许多不同形式体现并且不应解释为限于本文中阐述的实施例；相反，这些实施例通过示例的方式提供，使得该公开将是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的概念的范围。贯穿本描述，相似的数字指的是相似的元件。由虚线图示的任何步骤或特征应视为可选的。
图2是示出通信系统100的示意图，通信系统100包括实现为无线电接入网络节点的无线电收发器装置（诸如无线电收发器装置200），所述无线电收发器装置向实现为无线装置的无线电收发器装置（诸如无线电收发器装置300）提供网络接入。无线电接入网络节点可以是以下项中的任何项：接入节点、无线电基站、基站收发信台、节点B、演进的节点B、g节点B、接入点等。无线装置可以是以下项中的任何项：无线装置、移动站、移动电话、手持机（handset）、无线本地环路电话、用户设备（UE）、智能电话、膝上型计算机、平板计算机、无线传感器等。
假设无线电收发器装置200包括被配置成用M个波束110a、110b、…、110M向无线电收发器装置300传送信号的天线布置。波束110a、110b、…、110M可能全都具有相同的宽度，或者波束110a、110b、…、110M中的至少两个波束具有相互不同的宽度。因此，无线电收发器装置200被配置成用M个波束110a、110b、…、110M通信（与全向波束形成对比）。
如上所述，对于无线电收发器装置，存在对于改进的天线布置的需要。特别地，公开有一种使跨无线电收发器装置中的天线布置120的两个天线阵列130a、130b的无意识的、不受控制的波束成形能够被避免的天线配置。
现在参考图3、4、5和6。图3、4、5和6示意性地示出了根据实施例的天线布置120a、120b、120c、120d。
天线布置120a、120b、120c、120d包括第一天线阵列130a和第二天线阵列130b。每个天线阵列130a、130b包括第一极化p1的天线元件140a和第二极化p2的天线元件140b。
两个天线阵列130a、130b被布置成共同被馈送四个信号，使得每个天线阵列130a、130b处的每个极化p1、p2的天线元件140a、140b被馈送四个信号中的相应一个信号。如下文将公开，这四个信号可能源自两个公共信号s1、s2（就图3、4、6中的天线布置120a、120b、120d而论）或一个单独的公共信号s（就图5中的天线布置120c而论）。
如馈送到第二天线阵列130b的第二极化p2的天线元件140b的信号相对于如馈送到其它天线元件的其它信号中的至少一个信号相移180°。
通过被布置用于在两个天线阵列130a、130b上的正交极化上传输，该天线布置120a、120b、120c、120d能够实现跨这两个天线阵列130a、130b的非相干传输。
现在将公开与天线布置的进一步细节有关的实施例。
在一些方面，向天线元件140a、140b馈送来自模拟波束成形网络的信号。特别地，根据实施例，天线布置120a、120b、120c、120d进一步包括模拟波束成形网络。然后，将信号从模拟波束成形网络馈送到天线元件140a、140b。
可有不同类型的第一和第二极化p1、p2。在一些方面，第一子阵列130a和第二子阵列130b具有带有相互正交的极化的天线元件140a、140b。即，根据实施例，第一极化p1和第二极化p2相互正交。
可有不同的方式来配置天线布置120a、120b、120c、120d，使得如馈送到第二天线阵列130b的第二极化p2的天线元件140b的信号相对于如馈送到其它天线元件的其它信号中的至少一个信号相移180°。
根据第一实施例，如馈送到第二天线阵列130b的第二极化p2的天线元件140b的信号至少相对于如馈送到第一天线阵列130a的第一极化p1的天线元件140a的信号相移180°。这是图3、4、5中的天线布置120a、120b、120c的情况。
根据第二实施例，如馈送到第二天线阵列130b的第二极化p2的天线元件140b的信号至少相对于如馈送到第二天线阵列130b的第一极化p1的天线元件140a的信号相移180°。这是图6中的天线布置120d的情况。
现在具体参考图3的天线布置120a。根据图3中的天线布置120a，如馈送到第一天线阵列130a的两个信号源自第一公共信号s1，并且如馈送到第二天线阵列130b的两个信号源自第二公共信号s2。此外，第一公共信号s1表示第一层信号，并且第二公共信号s2表示第二层信号，或者第一公共信号s1和第二公共信号s2表示诸如CSI-RS的参考信号的两个端口。因此，图3示出了其中可在利用所有功率放大器的同时传送每天线阵列130a、130b一个层的实施例。
在第一天线阵列130a上通过同相地馈送两个极化来传送第一层的信号s1，从而导致传送信号的竖直极化。在第二天线阵列130b上通过以180°的相位差馈送两个极化来传送第二层的信号s2，从而导致传送信号的水平极化。由于一个天线阵列130a、130b上的两个面板端口具有正交极化，所以除了由模拟波束成形网络已经执行的波束成形之外，天线阵列130a、130b内的面板端口将不会有任何额外的波束成形。此外，将利用正交的极化来传送这两个层，因为来自第一天线阵列130a的传输的所得极化是竖直的，而来自第二天线阵列130b的传输的所得极化是水平的。
现在具体参考图4的天线配置120b。根据图4中的天线布置120b，可通过引入额外的相移α来获得除了线性水平极化和竖直极化以外的天线阵列130a、130b的其它所得极化状态。根据图4中的天线布置120b，如馈送到第一天线阵列130a的第二极化p2的天线元件140b的信号相对于如馈送到第一天线阵列130a的第一极化p1的天线元件140a的信号相移α°。此外，如馈送到第二天线阵列130b的第一极化p1的天线元件140a的信号相对于如馈送到第一天线阵列130a的第一极化p1的天线元件140a的信号相移-α°。可有不同的方式来确定α的值。例如，α可能具有信道相关的值。
应用的相移（分别为α和-α）的反对称性确保利用正交的极化来传送这两个层。在其中每天线阵列130a、130b传送一个层的传输方案中，这两个天线阵列130a、130b可能具有相互不同的模拟波束成形网络。然而，每个天线阵列130a、130b内的两个极化的模拟波束成形网络应当相同。此外，每个天线阵列130a、130b内的两个极化应当相对于彼此进行校准。
可使用模拟波束成形网络在每个天线阵列130a、130b内应用（如在WO2011/050866A1和WO2016/141961 A1中所公开的）双极化波束成形。以此方式，可创建具有任意波束宽度的波束，同时保持功率放大器的充分利用和这两个传输层之间的正交极化。能够创建具有不同波束宽度的波束对于波束管理期间的分级波束搜索非常有用。例如，第一波束管理过程可包括使用相对宽波束的宽角度扇区的波束扫描，并且用于波束细化（beamrefinement）的第二波束管理过程可包括在如由第一波束管理过程确定的受限制的角度扇区中使用较窄的波束。两个波束具有正交极化可能是有利的，此后（since then）波束管理中的两端口CSI-RS资源将跨越极化空间，从而消除极化失配的风险。
现在具体参考图5的天线布置120c。根据图5中的天线布置120c，第一公共信号s1和第二公共信号s2源自一个单独的公共信号s。然后，该单独的公共信号s可能表示单独的层信号或单端口参考信号。可用图5中所示的天线布置120c来实现利用所有功率放大器的秩1传输。
由于两个天线阵列130a、130b的所得极化正交，所以在没有两个天线阵列130a、130b的任何相干组合的情况下，可向天线阵列130a、130b两者馈送相同的信号s。所得秩1传输波束将具有与天线阵列130a、130b中的单个天线阵列相同的辐射模式，并将充分利用所有功率放大器。这可能要求第一天线阵列130a上的第一极化p1具有与第二天线阵列130b上的第二极化p2相同的模拟波束成形网络，并且第一天线阵列130a上的第二极化p2具有与第二天线阵列130b上的第一极化p1相同的模拟波束成形网络。
天线布置120c进一步适合于传送1-端口信号，诸如SS块或物理下行链路控制信道（PDCCH）信令。另一个用途可以是要增加波束管理方面的覆盖。例如，CSI-RS可能与多达两个天线端口一起用于波束管理。然后，典型的用途将是要用来自每极化具有一个CSI-RS端口的天线阵列130a、130b之一的一个波束传送CSI-RS。在此类传输中，由于在传输时只使用两个天线阵列130a、130b之一，所以每波束将只使用总传输功率的一半。用天线布置120c，来自天线阵列130a、130b两者的总传送功率可用于一个波束（和两个极化）。用天线阵列130a、130b，该波束将具有与来自单独的天线阵列130a、130b的波束相同的辐射模式。
现在具体参考图6的天线布置120d。根据图6中的天线布置120d，如馈送到第一天线阵列130a的第二极化p2的天线元件140b的信号相对于如馈送到第二天线阵列130b的第一极化p1的天线元件140a的信号相移α°。此外，如馈送到第一天线阵列130a的第一极化p1的天线元件140a的信号相对于如馈送到第二天线阵列130b的第一极化p1的天线元件140a的信号相移-α°。可有不同的方式来确定α的值。例如，如上，α可能具有信道相关的值。
此外，根据图6中的天线布置120d，如馈送到第二天线阵列130b的第一极化p1的天线元件140a的信号和如馈送到第一天线阵列130a的第二极化p2的天线元件140b的信号源自第一公共信号s1。更进一步，如馈送到第二天线阵列130b的第二极化p2的天线元件140b的信号和如馈送到第一天线阵列130a的第一极化p1的天线元件140a的信号源自第二公共信号s2。
图6的天线布置120d适合于秩2传输。特别地，第一公共信号s1可能表示第一层信号，并且第二公共信号s2可能表示第二层信号，或者第一公共信号s1和第二公共信号s2可能表示参考信号的两个端口。
根据图6的示例，第一层信号使用来自一个天线阵列130a的一个极化p1和来自另一个天线阵列130b的正交极化p2，并且对于第二层信号类似。在这种情况下，两个层将只有在视轴（boresight）方向上具有正交极化。在其它方向上，极化平行度将随方向改变，因为传输结合了具有不同相位中心的正交极化的天线端口。
图7是示出用于传送信号的方法的实施例的流程图。方法由无线电收发器装置200执行。无线电收发器装置200包括如上文所公开的天线布置120a、120b、120c、120d。方法有利地被提供为计算机程序1020。
S102：无线电收发器装置200通过经过天线布置120a、120b、120c、120d馈送信号来传送所述信号。
信号可以是数据信号、控制信号或参考信号。参考信号可以是任何类型的参考信号，诸如CSI-RS、SS块等。
图8从多个功能单元方面示意性地示出了根据实施例的无线电收发器装置200的组件。使用以下项中一个或多个的任何组合来提供处理电路210：合适的中央处理单元（CPU）、多处理器、微控制器、数字信号处理器（DSP）等，其能够执行例如采用存储介质230的形式的计算机程序产品1010（如在图10中）中存储的软件指令。处理电路210可进一步被提供为至少一个专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）。
特别地，处理电路210被配置成使无线电收发器装置200执行如上文公开的步骤或操作的集合。例如，存储介质230可存储操作的集合，并且处理电路210可被配置成从存储介质230检索操作的集合以使无线电收发器装置200执行操作的集合。操作的集合可被提供为可执行指令的集合。
因此，处理电路210由此被布置成执行如本文中公开的方法。存储介质230还可包括持久存储装置，其例如可以是以下项中的任何单个或组合：磁存储器、光存储器、固态存储器乃至远程安装的存储器。无线电收发器装置200可进一步包括至少为与另一个无线电收发器装置300通信而配置的通信接口220。如此，通信接口220可包括一个或多个传送器和接收器，所述传送器和接收器包括模拟和数字组件。在这方面，无线电收发器装置200包括如上文所公开并且其因此可能是通信接口220的部分的天线布置120a、120b、120c、120d。
处理电路210例如通过以下操作来控制无线电收发器装置200的一般操作：向通信接口220和存储介质230发送数据和控制信号、从通信接口220接收数据和报告、以及从存储介质230检索数据和指令。
省略了无线电收发器装置200的其它组件以及相关功能性，以免模糊本文中提出的概念。
图9从多个功能模块方面示意性地示出了根据实施例的无线电收发器装置200的组件。图9的无线电收发器装置200包括被配置成执行步骤S102的传送模块210a。在一些方面，传送模块210a由处理电路210和通信接口220实现。在一些方面，图9的无线电收发器装置200进一步包括如本文中所公开的天线布置120a、120b、120c、120d。
图9的无线电收发器装置200可进一步包括多个可选的功能模块。一般来说，功能模块210a可在一个实施例中只用硬件实现，并且在另一个实施例中借助于软件实现，即后一实施例具有存储在存储介质230上的计算机程序指令，这些指令在处理电路上运行时使无线电收发器装置200执行上文结合图9提到的对应步骤。还应提到，尽管模块对应于计算机程序的部分，但是它们不需要是其中的独立模块，但其中用软件实现它们的方式则取决于所使用的编程语言。优选地，一个或多个或所有功能模块210a可由处理电路210实现（可能与通信接口220和/或存储介质230协作）。因此，处理电路210可被配置成从存储介质230提取如由功能模块210a提供的指令并执行这些指令，由此执行如本文中所公开的任何步骤。
无线电收发器装置200可被提供为独立的装置或至少一个进一步装置的一部分。在一些方面，无线电收发器装置200是无线装置或设置在无线装置中。
图10示出了包括计算机可读存储介质1030的计算机程序产品1010的一个示例。在该计算机可读存储介质1030上，可存储计算机程序1020，该计算机程序1020可使处理电路210以及与之可操作地耦合的实体和装置（诸如通信接口220和存储介质230）执行根据本文中描述的实施例的方法。因此，计算机程序1020和/或计算机程序产品1010可提供用于执行如本文中所公开的任何步骤的部件。
在图10的示例中，将计算机程序产品1010示为是光盘，诸如CD（压缩盘）或DVD（数字多功能盘）或蓝光盘。计算机程序产品1010还可体现为存储器，诸如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）或电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）以及更特定地体现为外部存储器（诸如USB（通用串行总线）存储器或闪速存储器（诸如压缩闪速存储器））中的装置的非易失性存储介质。因此，尽管这里将计算机程序1020示意性地示为是描绘的光盘上的轨道，但是可用适合于计算机程序产品1010的任何方式存储计算机程序1020。
已经在上文参考一些实施例主要描述了本发明的概念。然而，如本领域技术人员容易领会到的，除了上文公开的实施例以外的其它实施例同样可能在如由随附专利权利要求定义的本发明的概念的范围内。
