有源天线系统的制作方法

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1.本公开涉及用于控制电信网络中的覆盖的有源天线系统aas的领域。本发明更特定地涉及通过调整aas的最大增益包络图来改进所述覆盖。

背景技术：

2.在5g移动通信系统中，先进天线系统或有源天线系统aas是通过利用空间域来改进容量和覆盖的关键组件。
3.正常情况下，要求用于移动蜂窝通信网络的aas在水平面中具有宽的主要覆盖角度范围，通常，其中是从天线宽边方向测量的方位角。在竖直面中，主要覆盖角度范围明显更小。用于主要覆盖的竖直角度范围通常取决于小区大小、aas的高度位置、用户分布以及路径损耗。这里，将主要覆盖角度范围定义为aas要在其中确保高的天线增益并由此确保高的有效各向同性辐射功率eirp和有效各向同性灵敏度eis的角度范围。
4.因此，如图1中所示，aas 10通常由全部相同的竖直子阵列11的阵列组成，以便针对期望的主要覆盖角度范围来优化阵列孔径和无线电链的数量。每个子阵列11包括多个辐射元件1，并且这些子阵列布置在天线表面12上。
5.这种类型的aas的辐射特性可以近似地写为其中：in=第n个天线子阵列的激励系数（波束成形权重），=这些子阵列的天线辐射图，=第n个子阵列的位置，k=作为以2π/λ换算的θ和的函数的方向矢量，以及，也就是说，对于这种类型的子阵列的阵列，辐射特性与子阵列图乘以阵列因数成比例。
6.即使是在主要覆盖角度范围内要为了高的天线增益而优化aas，也存在aas必须在其中具有合理天线增益的辅助覆盖角度范围，以便能够适当地服务于小区内的所有用户设备ue。
7.图2示出具备置于站点处天线杆15上的、如图1中所示的aas 10的节点20，连同实线所示的aas 10的辐射图22以及短划线所示的一个子阵列11的辐射图21的竖直切割的示意视图。点线指示俯仰方向上的角度区间，在该区间中，子阵列图低增益区域23阻碍aas 10
的覆盖。
8.为了补偿路径损耗，应该对于靠近小区边界的区域、即主要覆盖角度范围24优化天线增益，而越靠近该站点，路径损耗明显越小，并且以明显更小的天线增益就可以保持相同的链路预算。后者可以被视为竖直面中必须在其中确保合理天线增益的辅助覆盖角度范围25。
9.现在考虑式（1），其中有源天线系统具有激励系数（波束成形权重）in，原则上可以选择激励系数in以在任何方向上（但是当然在所选择的阵列几何结构给出的限制内）优化阵列因数af。因此，阵列因数不是在辅助覆盖角度区域25内获得合理覆盖的直接限制因素。
10.然而，对于辅助覆盖角度范围内的aas天线增益的限制因素将是子阵列11的天线辐射图21，并且特别是，如果子阵列图在某个方向上具有或多或少的零值（nulls），则在辅助覆盖角度范围25内存在低增益区域23。这些零值是子阵列11的硬件设计所设置的，并且因此与所选择的波束成形权重无关。因此，aas将不能在低增益区域23所定义的这些方向上生成合理覆盖，并且对于在那里的ue将存在不良覆盖。
11.不规则子阵列、稀疏阵列等有时被考虑用于诸如雷达和通信系统之类的应用，其目的是减少阵列元件/子阵列的数量，同时维持适当的主波束覆盖和低旁瓣电平。在这些系统中，业务被限制在可以在其中设计具备高增益的波束的角度区域。在实践中，这意味着覆盖区域落在子阵列的主波束内。这与移动电信系统形成对照，在该系统中也存在辅助覆盖角度范围，在该范围中aas必须具有合理的天线增益，以便适当地服务于小区内的所有ue。在实践中这意味着：对于这些移动电信系统，辅助覆盖角度范围可以落在子阵列的主波束之外。

技术实现要素：

12.本公开的一个目的是提供一种有源天线系统，该系统设法单独地或者以任何组合缓和、减轻或消除以上标识出的现有技术中的缺陷和劣势中的一个或多个，并且在电信网络中提供改进的覆盖。
13.这个目的通过用于控制电信网络中的覆盖的有源天线系统aas来达成，其中，aas包括多个子阵列，每个子阵列具有多个辐射元件。aas被配置为在覆盖角度范围内提供覆盖，并且多个子阵列包括至少两种类型的子阵列。至少两种类型的子阵列包括：具备第一辐射图的第一类型的子阵列，第一辐射图至少具有增益低于第一阈值的第一角度区域；以及具备第二辐射图的第二类型的子阵列，第二辐射图至少具有增益低于第二阈值的第二角度区域，其中，第二辐射图偏离第一辐射图，并且第一辐射图中的第一角度区域与第二辐射图中的第二角度区域不同。
14.根据一方面，第一辐射图在第二角度区域中具有高于第一阈值的增益，和/或第二辐射图在第一角度区域中具有高于第二阈值的增益。
15.根据一方面，可通过使子阵列具有：不同的相位锥度和/或幅度锥度和/或不同的高度和/或不同的元件间隔和/或不同的辐射元件数量，来创建具备不同辐射图的子阵列。
16.这个目的还通过一种用于使用具备有源天线系统aas的节点来控制电信网络中的覆盖的方法来实现，并且aas包括多个子阵列，每个子阵列具有多个辐射元件。aas被配置为在覆盖角度范围内提供覆盖，并且多个子阵列包括至少两种类型的子阵列。所述方法包括：
给第一类型的子阵列配置第一辐射图，第一辐射图至少具有增益低于第一阈值的第一角度区域；给第二类型的子阵列配置第二辐射图，第二辐射图至少具有增益低于第二阈值的第二角度区域；以及选择偏离第一辐射图的第二辐射图，以确保第一辐射图中的第一角度区域与第二辐射图中的第二角度区域不同。
17.这个目的还通过电信网络中的节点来实现，该节点包括如上文定义的有源天线系统aas。
18.本公开带来的优点是在辅助角度覆盖范围内增强的覆盖。
19.在详细描述中公开了另外的目的和优点。
附图说明
20.从如附图中所示的示例实施例的以下更特定描述中将会明白上述内容，在附图中，同样的参考标记在不同视图中始终指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在图解示例实施例上。
21.图1示出现有技术的有源天线系统aas，该aas具备由竖直子阵列组成的8
×
4阵列，每个子阵列具有三个辐射元件；图2示出置于站点上的aas连同辐射图的示意视图；图3是具备具有不同电气下倾的子阵列的aas的示例实施例；图4是具备通过具有不同的元件间隔而具有不同尺寸（高度）的子阵列的aas的第一示例实施例；图5a和图5b分别示出具备通过具有不同的元件间隔而具有不同尺寸（高度）的子阵列的aas的第二示例实施例和第三示例实施例；图6示出具备具有不同尺寸（高度）和辐射元件数量的子阵列的aas的示例实施例；图7示出具备布置在天线表面上的三种类型的子阵列的aas的示例实施例；图8a示出具备相同类型的子阵列的8
×
4天线阵列；图8b示出具备两种类型的子阵列的8
×
4天线阵列，所述两种类型的子阵列具备不同的电气下倾；图9a和图9b分别示出图8a中天线阵列的最大竖直增益包络图和图8a中那种类型的子阵列的子阵列辐射图；图10a和图10b分别示出图8b中天线阵列的最大竖直增益包络图和图8b中两种类型的子阵列的子阵列辐射图；图11a和图11b分别示出图8a和图8b中的天线在球面角151度处的最大可能增益的波束示例；图12a示出具备相同类型的子阵列的8
×
2天线阵列；图12b示出具备两种类型的子阵列的8
×
2天线阵列，所述两种类型的子阵列具备不同的辐射元件数量和元件间隔；图13a和图13b分别示出图12a中天线阵列的最大竖直增益包络图和图12a中那种类型的子阵列的子阵列辐射图；图14a和图14b分别示出图12b中天线阵列的最大竖直增益包络图和图12b中两种类型的子阵列的子阵列辐射图；
图14c和图14d分别示出备选天线阵列的最大竖直增益包络图和备选天线阵列中两种类型的子阵列的子阵列辐射图；图15示出具备两种类型的子阵列的8
×
2天线阵列，所述两种类型的子阵列具备不同下倾；图16a和图16b分别示出图15中天线阵列的最大竖直增益包络图和图15中两种类型的子阵列的子阵列辐射图；以及图17是示出方法步骤的实施例的流程图。
具体实施方式
22.下文将参考附图更全面地描述本公开的方面。然而，本文中公开的设备和方法可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于本文中阐述的方面。附图中同样的数字始终指代同样的元件。
23.本文中使用的术语仅用于描述本公开的特定方面的目的，而并非旨在限制本发明。如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“某一”和“该”旨在也包括复数形式。
24.本公开涉及由子阵列的阵列组成的有源天线系统aas，并且具体涉及用于减少子阵列图的可包括零值的低增益区域对aas空间辐射覆盖的影响的方法。这个目的通过以下方式来实现：将有些子阵列设计成与aas中的其它子阵列相比具有不同的辐射图，以便避免所有子阵列在相同方向上具有低增益，例如零值深度。
25.针对aas提出四个基本的不同实施例：使用具备相同物理特性（即相同的尺寸（高度）和相同的辐射元件数量）的子阵列，并将有些子阵列配置为具有不同的相位锥度（子阵列倾斜）和/或幅度锥度。这在图3中例示。
26.使用具备相同数量的辐射元件的子阵列，辐射元件具有不同的元件间隔，以获得具有不同尺寸（高度）的子阵列。这在图4、图5a和图5b中例示。
27.使用具备不同数量的辐射元件的子阵列，以获得具有不同尺寸（高度）的子阵列。这在图6中例示。
28.使用具备上述实施例的任何组合的子阵列。图7示出一个示例。
29.图1示出具备竖直子阵列11的阵列的有源天线系统aas 10，所有竖直子阵列11都是相同的，以便针对期望的主要覆盖角度范围来优化阵列孔径和无线电链的数量。每个子阵列11包括多个辐射元件1，并且这些子阵列布置在天线表面12上。
30.图2示出具备置于站点处天线杆15上的、如图1中所示的aas 10的节点20，连同实线所示的aas 10的辐射图22以及短划线所示的一个子阵列11的辐射图21的竖直切割的示意视图。点线指示俯仰方向上的角度区间，在该区间中，子阵列图低增益区域23阻碍aas 10的覆盖。
31.为了补偿路径损耗，应该对于靠近小区边界的区域、即主要覆盖角度范围24优化天线增益，而越靠近该站点，路径损耗明显越小，并且以明显更小的天线增益就可以保持相同的链路预算。后者可以被视为竖直面中必须在其中确保合理天线增益的辅助覆盖角度范围25。
32.将结合图3-7描述不同的实施例，并且将结合图8a-16b描述说明性示例。一般而言，本公开涉及一种用于控制电信网络中的覆盖的有源天线系统aas，所述aas包括多个子阵列，每个子阵列具有多个辐射元件。aas被配置为在覆盖角度范围内提供覆盖，并且多个子阵列包括至少两种类型的子阵列。至少两种类型的子阵列包括：具备第一辐射图的第一类型的子阵列，第一辐射图至少具有增益低于第一阈值的第一角度区域；以及具备第二辐射图的第二类型的子阵列，第二辐射图至少具有增益低于第二阈值的第二角度区域，其中，第二辐射图偏离第一辐射图，并且第一辐射图中的第一角度区域与第二辐射图中的第二角度区域不同。这还包括当使用相同子阵列并且这些子阵列的一部分经受如结合图3所描述的（例如远程生成的）电气倾斜时的情况。
33.在本公开中，以球面角θ来表示角度范围，其中在z方向上θ=0且在-z方向上θ=180
°
（参见图2）。覆盖角度范围是角度范围0-180度的一部分，并且可例如在60-180度的角度范围内小于120度。针对俯仰角示出了这些示例，但是有可能在方位角中实现相同的功能性。
34.根据一些实施例，第一角度区域与第二角度区域重叠，这将改进辅助角度覆盖范围内的覆盖，但未消除该区域中的不良覆盖。
35.根据一些实施例，第一辐射图在第二角度区域中具有高于第一阈值的增益。因而减少了第二辐射图的低增益区域的影响。
36.根据一些实施例，第二辐射图在第一角度区域中具有高于第二阈值的增益。因而消除了第一辐射图的低增益区域的影响。
37.根据一些实施例，每个角度区域在子阵列的相应辐射图中包括零值的方向上。
38.措词“子阵列的类型”不应排除当在aas中使用相同子阵列时的选项，只要不同类型的子阵列在操作期间创建不同的辐射图即可。这可当子阵列安装在天线表面上时通过子阵列的机械倾斜来实现，或者当其中第一类型的子阵列与第二类型的子阵列相比具有不同的相位锥度和/或幅度锥度以创建不同的辐射图时实现。
39.相位锥度将创建由子阵列生成的辐射图的“电气倾斜”。幅度锥度（或单独地或与相位锥度组合）将创建具备其中增益低于某个阈值的不同角度区域的不同辐射图。
40.根据一些实施例，相应角度区域中的每个阈值小于每个辐射图的最大增益的百分之一、即1/100。在一些实施例中，每个阈值可小于最大增益的千分之一、即1/1000。每个阈值可被单独选择并且取决于不同的条件。这样的条件的一个示例可以是电信系统中的服务等级。
41.根据一些实施例，第一阈值和第二阈值是相同的，或者至少基本上相同。
42.根据一些实施例，由至少两种类型的子阵列创建的组合辐射图具有对于覆盖角度范围内的所有角度均高于增益阈值的最大增益包络图。增益阈值优选相对于包络图在角度覆盖范围内的最大增益值是-30db或更高。增益阈值还可表示为在角度范围内包络图的最大增益值的百分比，例如，如果最大增益值是20db，则增益阈值可以是该最大值的0.1%，即-10db。
43.当控制竖直方向（俯仰方向）上的覆盖时，每种类型的子阵列具有高度，在该高度内布置多个辐射元件。根据一些实施例，第一类型的子阵列具有第一高度，以及第二类型的子阵列具有第二高度，并且第一高度与第二高度相比是不同的。根据一些实施例，第一高度与第二高度相同。
44.每个子阵列包括多个辐射元件，并且在每个子阵列内相邻布置的辐射元件具有元件间隔。根据一些实施例，第一类型的子阵列的元件间隔与第二类型的子阵列的元件间隔相比是不同的。根据一些实施例，第一类型的元件间隔等于第二类型的子阵列的元件间隔，但是倾角和/或辐射元件的数量可以不同，以创建具备不同辐射图的子阵列。元件间隔可例示为中心到中心的距离。
45.根据一些实施例，第一类型的子阵列包括第一数量（n）的辐射元件，并且第二类型的子阵列包括第二数量（m）的辐射元件。根据一些实施例，辐射元件的第一数量n等于辐射元件的第二数量m。根据一些实施例，辐射元件的第一数量n与辐射元件的第二数量m相比是不同的。
46.可在每个子阵列中实现任何类型的合适辐射元件，并且根据一些实施例，每个辐射元件都是双极化辐射元件。
47.多个子阵列可以任何合适的方式布置在天线表面之上。根据一些实施例，第一类型的子阵列和/或第二类型的子阵列关于对称线l非对称地布置在天线表面之上。根据一些实施例，第一类型的子阵列和/或第二类型的子阵列关于对称线l对称地布置在天线表面之上。这在以下示例实施例中例示。
48.将结合以下附图描述这些方面。
49.图3是包括具备子阵列11、31的8
×
4阵列天线的有源天线系统aas 30的示例实施例，子阵列11、31布置在天线表面12上并且具有不同的下倾。如上文所提及，aas包括具备相同物理特性（即相同的尺寸（高度）和相同的辐射元件数量1
×
3）的子阵列。在这个示例中，示出两种类型的子阵列：与结合图1所公开的子阵列相对应的第一类型的子阵列11；以及通过将有些子阵列配置成与第一类型的子阵列11相比具有不同的相位锥度（子阵列倾斜）和/或幅度锥度来获得第二类型的子阵列31。在这个示例中，第一类型的子阵列和第二类型的子阵列关于竖直对称线l对称地布置在天线表面12之上。
50.图4是包括具备子阵列11、41的8
×
4阵列天线的aas 40的第一示例实施例，子阵列11、41布置在天线表面42上并且具有相同数量的辐射元件，但是具有不同尺寸（高度）。在这个示例中，示出两种类型的子阵列：与结合图1所公开的子阵列相对应的第一类型的子阵列11；以及与第一类型的子阵列11相比具备不同的尺寸（高度）并因此具有不同的元件间隔的第二类型的子阵列41。在aas的右侧示出第一类型的子阵列和第二类型的子阵列之间的高度差。在这个示例中，第二类型的子阵列布置在阵列天线中子阵列的上行43中，并且第一类型的子阵列布置在阵列天线的下三行44中。此外，第一类型的子阵列11和第二类型的子阵列41关于竖直对称线l对称地布置在天线表面42之上。
51.图5a和图5b分别示出具备通过具有不同的元件间隔而具有不同的尺寸（高度）的子阵列的aas的第二示例实施例和第三示例实施例。
52.aas 50的第二示例包括具备如结合图4所描述的子阵列11、41的4
×
4阵列天线，子阵列11、41布置在天线表面52上并且具有相同数量的辐射元件，但是具有不同的尺寸（高度）。在这个示例中，第二类型的子阵列布置在阵列天线中子阵列的上行53a和下行53b中，并且第一类型的子阵列布置在阵列天线的中间行54中。此外，第一类型的子阵列11和第二类型的子阵列41关于竖直对称线l对称地布置在天线表面52之上。
53.aas 55的第三示例包括具备如结合图4所描述的子阵列11、41的4
×
4阵列天线，子
阵列11、41布置在天线表面52上并且具有相同数量的辐射元件，但是具有不同的尺寸（高度）。在这个示例中，从阵列天线中子阵列的上行53a开始每隔一行布置第二类型的子阵列，并且从阵列天线的下行53b开始每隔一行布置第一类型的子阵列。此外，第一类型的子阵列11和第二类型的子阵列41关于竖直对称线l对称地布置在天线表面52之上。
54.图6示出具备子阵列11、61的aas 60的示例实施例，子阵列11、61布置在天线表面62上并且具有不同的尺寸（高度）和辐射元件数量。在这个示例中，示出两种类型的子阵列：与结合图1所公开的、具有三个辐射元件的子阵列相对应的第一类型的子阵列11；以及具备四个辐射元件并因此具有不同尺寸（高度）的第二类型的子阵列61。在这个示例中，对于第一类型的子阵列和第二类型的子阵列，元件间隔是相同的。在aas 60的右侧示出第一类型的子阵列11和第二类型的子阵列61之间的高度差和辐射元件数量差。在这个示例中，第二类型的子阵列61布置在阵列天线中子阵列的上行63a和下行63b中，并且第一类型的子阵列11布置在阵列天线的中间行64中。此外，第一类型的子阵列11和第二类型的子阵列41关于竖直对称线l对称地布置在天线表面52之上。
55.图7示出具备布置在天线表面72上的三种类型的子阵列11、31、61的aas 70的示例实施例。在这个示例中，示出三种类型的子阵列：与结合图1所公开的子阵列相对应的第一类型的子阵列11；与结合图3所公开的子阵列相对应的第二类型的子阵列31；以及与结合图所公开的子阵列相对应的第三类型的子阵列61。在aas 70的右侧示出第一类型的子阵列11、第二类型的子阵列31和第三类型的子阵列61的高度差和辐射元件数量差。在这个示例中，第一类型的子阵列11和第二类型的子阵列31关于竖直对称线l非对称地布置，并且第三类型的子阵列关于竖直对称线l对称地布置。
56.考虑图3-6中子阵列的天线阵列。假设天线阵列由总共n个子阵列组成，其中一组（n1个）子阵列与第二组（n2个）子阵列的子阵列图相比具有不同的子阵列图。那么，可以将阵列天线的辐射特性写为：其中：=第一组子阵列的子阵列天线辐射图=第二组子阵列的子阵列天线辐射图并且并且其中：=第n个天线子阵列的激励系数（波束成形权重）=第n个子阵列的位置
。
57.式（1）针对具有一组具有相同子阵列图的子阵列的情况示出辐射特性。该式表明：对于角度，在子阵列图具有零值之处将变为零，而与激励系数无关。
58.然而，式（2）表明：只要和没有在相同方向上具备零值的子阵列辐射图，则对于每个总是可以选择激励系数以使得中将不存在零值。
59.更一般地说：假设天线阵列由总共n个子阵列组成，这些子阵列被划分为具有不同子阵列图的p种类型的子阵列，那么，可以将阵列天线的辐射特性写为：其中：=p种类型的子阵列的子阵列天线辐射图并且其中：=第(m,p)个天线子阵列的激励系数（波束成形权重）=第(m,p)个子阵列的位置。
60.在下文中，将描述一些示例。
61.作为第一示例，图8a示出包括具备相同类型的子阵列的8
×
4天线阵列的aas 80，每个子阵列81具有布置在天线表面82上的1
×
2个辐射元件。图9a示出在角度范围内天线阵列在竖直面中的最大增益包络图90，并且图9b示出图8a中的子阵列之一的子阵列辐射图91。最大增益包络图90是当对于每个为方向上的最大增益而选择激励系数in时获得的包络图。如从图9a所见，最大增益包络在大约30
°
和150
°
处具有零值。
62.对于子阵列81，辐射图91在0-180度的角度覆盖范围内具有两个低增益区域92和93，即增益低于第一阈值（例如-15db）的角度区域。
63.图8b示出包括具备两种类型的子阵列81、86的8
×
4天线阵列的aas 85，两种类型的子阵列具备不同的下倾，每个子阵列具有1
×
2个辐射元件。第一类型的子阵列81对应于具备下倾的、结合图8a所描述的子阵列，并且第二类型的子阵列86与第一类型的子阵列相比具有不同的下倾，如结合图3所描述。
64.图10a针对如图8b中所示的具有两种类型的子阵列的情况示出在天线阵列的竖直面中的最大增益包络图100。在这个示例中，有26个子阵列属于具备-2.8度的竖直下倾的第一类型81，有6个子阵列属于具备+12.2度的竖直下倾的第二类型86，并且它们关于竖直对称线l对称地布置。在图10b中示出对应的子阵列图。第一类型的子阵列81的辐射图101由实线示出，并且第二类型的子阵列86的辐射图105由短划线示出。在这种情况下，选择每个子
阵列的倾斜，以给出在所有子阵列上平均零度倾斜。
65.对于倾斜的子阵列81，辐射图101在0-180度的角度覆盖范围内具有两个低增益区域102和103，即增益低于第一阈值（例如-15db）的角度区域。对于倾斜的子阵列86，辐射图105在0-180度的角度覆盖范围内具有三个低增益区域106、107和108，即增益低于第一阈值（例如-15db）的角度区域。注意，角度区域102、103、106和107是不重叠的，而角度区域103和108是重叠的。
66.当将图10a与图9a进行比较时，可以看出最大增益包络在大约30
°
和150
°
处的明显改进，其中该包络未呈现任何零值。
67.图11a和图11b分别针对图8a和图8b中的天线示出在球面角151度处的最大可能增益的波束示例。在图11a和图11b中示出的两种情况下，阵列因数af都被设置为在西塔θ=151
°
处给出最大可能的增益。从其中波束被设计为在151度处具有最大增益的图11a和图11b中容易看出并非所有子阵列都具有相同倾斜对使用整个阵列生成的窄波束的影响。图11a示出所有子阵列都相同（如图8a中）的情况下的结果。因为子阵列在151度处具有零值或至少非常低的增益，所以由阵列因数af结合元件图生成的窄波束110在该方向上将不具有任何增益。图11a表明在大约151度处窄波束的增益与最大增益包络图一致。图11a中的窄波束可能看起来有点奇怪，因为它看起来好像波束实际上指向大约0度而不是151度。这是因为波束在俯仰方向上是经由四个子阵列形成的，并且子阵列之间的距离使得当将波束转向151度的角度时栅瓣出现在0度处。
68.图11b示出在大约151度处窄波束111的增益与包络图一致，并且在大约151度处性能已改进。
69.作为示例实施例的第二示例，考虑图12a中所示的、包括由1
×
4元件子阵列121组成的8
×
2天线阵列的aas 120。在这种情况下，子阵列高度为2.8λ，并且元件间隔为0.7λ（中心到中心）。因此，阵列天线的天线表面的总高度为5.6λ。
70.图13a针对根据图12a、具有一种类型的子阵列121的情况示出天线阵列的最大竖直增益包络图130。图13b示出图12a中的子阵列121之一的子阵列辐射图133。如从图13a所见，天线阵列的最大增益包络在水平线（θ=90
°
）以下具有两个零值，如参考标号131所示在大约115
°
处以及如参考标号132所示在大约145
°
处。
71.图12b示出包括具备两种类型的子阵列的8
×
2天线阵列的aas 125，这两种类型的子阵列具备不同的辐射元件数量和元件间隔。在这个示例中，8个高度为2.64λ的第一类型的子阵列126由4个元件间隔为0.66λ的辐射元件组成，并且8个高度为3.0λ的第二类型的子阵列127由5个元件间隔为0.60λ的辐射元件组成。即，阵列天线的总高度为5.64λ。
72.图14a针对图12b中所示的配置示出天线阵列的最大竖直增益包络图140，并且图14b中分别示出对应的子阵列图141和142。第一类型的子阵列126的辐射图141由实线示出，并且第二类型的子阵列127的辐射图142由短划线示出。
73.当将图14a与图13a进行比较时可以看出，现在明显改进了水平线以下在大约115
°
和145
°
处的零值。
74.如果期望更多的零值填充，则这可以通过额外增加子阵列图之间的差异来实现。然而，这必须与主要覆盖角度范围内增益包络的性能平衡。
75.图14c示出如结合图12b所描述的、具有两种类型的子阵列的天线阵列的备选配置
的最大竖直增益包络图145。在这个示例中，有8个高度为2.48λ的第一类型的子阵列和8个高度为3.10λ的第二类型的子阵列，所述第一类型的子阵列由4个元件间隔为0.62λ的辐射元件组成，所述第二类型的子阵列由5个元件间隔为0.62λ的辐射元件组成。即，阵列天线的总高度为5.58λ。
76.在图14d中分别示出对应的子阵列图146和147。第一类型的子阵列的辐射图146由实线示出，并且第二类型的子阵列的辐射图147由短划线示出。
77.示例实施例的第三示例还涉及包括图12a中所示的、由1
×
4元件子阵列组成的8
×
2天线阵列的aas 120。然而，在这个示例中，子阵列中辐射元件的尺寸和数量保持与图12a中相同，但是存在具备不同电气下倾的两种类型的子阵列。
78.图15示出包括8个具备4
°
电气下倾的第一类型的子阵列151以及8个具备8
°
电气下倾的第二类型的子阵列152的aas 150。图16a示出图15中天线阵列的最大竖直增益包络图160，而图16b分别示出对应的子阵列图161和162。第一类型的子阵列151的辐射图161由实线示出，并且第二类型的子阵列152的辐射图162由短划线示出。
79.当将图16a与图13a进行比较时可以看出，现在明显改进了水平线以下在大约115
°
和145
°
处的零值。
80.通过增加子阵列下倾之间的差异，可以实现更多的零值填充。然而，这必须与主要覆盖角度范围内的增益包络的性能平衡。
81.本公开还涉及电信网络中的节点，所述节点包括根据结合图3-16所描述的示例实施例的任何组合的有源天线系统aas。
82.图17是示出用于使用具备有源天线系统aas的节点控制电信网络中的覆盖的方法步骤的实施例的流程图，有源天线系统aas包括多个子阵列，每个子阵列具有多个辐射元件。aas被配置为在覆盖角度范围内提供覆盖，并且多个子阵列包括至少两种类型的子阵列。该方法包括：给第一类型的子阵列配置s10第一辐射图，第一辐射图至少具有增益低于第一阈值的第一角度区域；给第二类型的子阵列配置s20第二辐射图，第二辐射图至少具有增益低于第二阈值的第二角度区域；以及选择s30偏离第一辐射图的第二辐射图，以确保第一辐射图中的第一角度区域与第二辐射图中的第二角度区域不同。
83.该方法还可包括：将子阵列布置在天线表面上s40。根据一些方面，该方法进一步包括：将第一类型的子阵列和/或第二类型的子阵列关于对称线l非对称地布置s41在天线表面之上。根据一些实施例，该方法进一步包括：将第一类型的子阵列和/或第二类型的子阵列关于对称线l对称地布置s42在天线表面之上。
84.根据一些实施例，该方法进一步包括：将每个角度区域配置s11、s21在相应辐射图中包括零值的方向上。
85.根据一些实施例，该方法进一步包括：选择s12、s22小于每个辐射图的最大增益的百分之一的每个阈值。
86.根据一些实施例，将第一阈值和第二阈值选择为相同的，或者至少基本上相同。
87.每种类型的子阵列具有高度，在该高度内布置多个辐射元件。根据一些实施例，该方法进一步包括：将第一类型的子阵列配置s13为具有第一高度h1，并且将第二类型的子阵列配置s23为具有第二高度h2，并且第一高度与第二高度相比是不同的，。
88.在每个子阵列内相邻布置的辐射元件具有元件间隔。根据一些实施例，该方法进
一步包括：将第一类型的子阵列的元件间隔配置s14、s24为不同于第二类型的子阵列的元件间隔。
89.根据一些实施例，该方法进一步包括：将第一类型的子阵列选择s15为包括第一数量（n1）的辐射元件，以及将第二类型的子阵列选择s25为包括第二数量（n2）的辐射元件。辐射元件的第一数量n1可等于辐射元件的第二数量n2，或者辐射元件的第一数量n1可不同于辐射元件的第二数量n2。
90.根据一些实施例，该方法进一步包括：将每个辐射元件选择为双极化辐射元件。
91.根据一些实施例，选择s30偏离的辐射图进一步包括：选择s31在第二角度区域中具有高于第一阈值的增益的第一辐射图。
92.根据一些实施例，选择s30偏离的辐射图进一步包括：选择s32在第一角度区域中具有高于第二阈值的增益的第二辐射图。
93.根据一些实施例，选择s30偏离的辐射图进一步包括：选择s33与第二类型的子阵列相比具有不同的相位锥度和/或幅度锥度的第一类型的子阵列，以创建不同的辐射图。
94.根据一些实施例，选择s30偏离的辐射图进一步包括：选择s34至少两种类型的子阵列的辐射图，以创建具备对于覆盖角度范围内的所有角度均高于增益阈值的最大增益包络图的组合辐射图。
95.在一些实现中并且根据本公开的一些方面，框中所注明的功能或步骤可以不按照操作图示中所注明的顺序发生。例如，事实上可以基本上并发地执行接连地示出的两个框，或者有时可以按相反的顺序执行这些框，这取决于所涉及的功能性/动作。根据本公开的一些方面，还可以在循环中连续地执行框中所注明的功能或步骤。
96.为了说明的目的，已经提出本文中所提供的示例实施例的描述。该描述并非旨在穷举或者将示例实施例限制为所公开的精确形式，并且修改和变更按照以上教导是可能的，或者可从对所提供的实施例的各种备选方案的实践中获取。为了解释各种示例实施例的原理和性质及其实际应用，选择和描述了本文中所讨论的示例，以使本领域技术人员能够以各种方式并且以适于所设想的特定用途的各种修改来利用示例实施例。本文中所描述的实施例的特征可以以方法、设备和系统的所有可能组合来组合。应当理解，本文中所提出的示例实施例可以以彼此的任何组合来实践。
97.应当注意，词语“包括”不一定排除所列出的那些元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在，并且元件之前的词语“一”或“某一”不排除多个这样的元件的存在。应当进一步注意，任何参考标记不限制权利要求的范围，示例实施例可至少部分借助于硬件和软件这两者来实现，并且若干“部件”、“单元”或“装置”可由同一项硬件来表示。
98.在附图和说明书中，已经公开了本公开的示例性方面。然而，可以对这些方面进行许多变更和修改，而不会在实质上背离本公开的原理。因此，本公开应当被认为是说明性的而不是限制性的，并且不限于上面讨论的特定方面。因此，虽然采用了具体术语，但是这些术语仅用在一般和描述性意义上，而不是用于限制的目的。

技术特征：

1.一种用于控制电信网络中的覆盖的有源天线系统aas，所述aas包括多个子阵列，每个子阵列具有多个辐射元件，所述aas被配置为在覆盖角度范围内提供覆盖，并且所述多个子阵列包括至少两种类型的子阵列，所述至少两种类型的子阵列包括：
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具备第一辐射图的第一类型的子阵列（11），所述第一辐射图至少具有增益低于第一阈值的第一角度区域，以及
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具备第二辐射图的第二类型的子阵列（31；41；61），所述第二辐射图至少具有增益低于第二阈值的第二角度区域，其中，所述第二辐射图偏离所述第一辐射图，并且所述第一辐射图中的所述第一角度区域与所述第二辐射图中的所述第二角度区域不同。2.根据权利要求1所述的有源天线系统，其中，所述第一辐射图在所述第二角度区域中具有高于所述第一阈值的增益。3.根据权利要求1-2中任一项所述的有源天线系统，其中，所述第二辐射图在所述第一角度区域中具有高于所述第二阈值的增益。4.根据权利要求1-3中任一项所述的有源天线系统，其中，所述第一类型的子阵列（11）与所述第二类型的子阵列（31；41；61）相比具有不同的相位锥度和/或幅度锥度，以创建不同的辐射图。5.根据权利要求1-4中任一项所述的有源天线系统，其中，每个角度区域在相应辐射图中包括零值的方向上。6.根据权利要求1-5中任一项所述的有源天线系统，其中，每个阈值小于每个辐射图的最大增益的百分之一。7.根据权利要求1-6中任一项所述的有源天线系统，其中，所述第一阈值和所述第二阈值相同。8.根据权利要求1-6中任一项所述的有源天线系统，其中，由所述至少两种类型的子阵列创建的组合辐射图具有对于所述覆盖角度范围内的所有角度均高于增益阈值的最大增益包络图。9.根据权利要求1-8中任一项所述的有源天线系统，其中，每种类型的子阵列具有高度，在所述高度内布置所述多个辐射元件，其中，所述第一类型的子阵列具有第一高度，以及所述第二类型的子阵列具有第二高度，并且所述第一高度与所述第二高度相比是不同的。10.根据权利要求1-9中任一项所述的有源天线系统，其中，在每个子阵列内相邻布置的辐射元件具有元件间隔，并且所述第一类型的子阵列的元件间隔与所述第二类型的子阵列的元件间隔相比是不同的。11.根据权利要求1-10中任一项所述的有源天线系统，其中，所述第一类型的子阵列包括第一数量（n1）的辐射元件，并且所述第二类型的子阵列包括第二数量（n2）的辐射元件。12.根据权利要求11所述的有源天线系统，其中，辐射元件的所述第一数量（n1）等于辐射元件的所述第二数量（n2）。13.根据权利要求11所述的有源天线系统，其中，辐射元件的所述第一数量（n1）与辐射元件的所述第二数量（n2）相比是不同的。14.根据权利要求1-13中任一项所述的有源天线系统，其中，每个辐射元件是双极化辐
射元件。15.根据权利要求1-14中任一项所述的有源天线系统，其中，所述多个子阵列布置在天线表面上，并且所述第一类型的子阵列和/或所述第二类型的子阵列关于对称线（l）非对称地布置在所述天线表面之上。16.根据权利要求1-14中任一项所述的有源天线系统，其中，所述多个子阵列布置在天线表面上，并且所述第一类型的子阵列和/或所述第二类型的子阵列关于对称线（l）对称地布置在所述天线表面之上。17.一种用于使用具备有源天线系统aas的节点来控制电信网络中的覆盖的方法，所述aas包括多个子阵列，每个子阵列具有多个辐射元件，所述aas被配置为在覆盖角度范围内提供覆盖，并且所述多个子阵列包括至少两种类型的子阵列，所述方法包括：
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给第一类型的子阵列配置（s10）第一辐射图，所述第一辐射图至少具有增益低于第一阈值的第一角度区域，
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给第二类型的子阵列配置（s20）第二辐射图，所述第二辐射图至少具有增益低于第二阈值的第二角度区域，以及
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选择（s30）偏离所述第一辐射图的所述第二辐射图，以确保所述第一辐射图中的所述第一角度区域与所述第二辐射图中的所述第二角度区域不同。18.根据权利要求17所述的用于改进覆盖的方法，进一步包括：选择（s31）在所述第二角度区域中具有高于所述第一阈值的增益的所述第一辐射图。19.根据权利要求17-18中任一项所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：选择（s32）在所述第一角度区域中具有高于所述第二阈值的增益的所述第二辐射图。20.根据权利要求17-19中任一项所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：选择（s33）与所述第二类型的子阵列相比具有不同的相位锥度和/或幅度锥度的所述第一类型的子阵列，以创建不同的辐射图。21.根据权利要求17-20中任一项所述的用于控制覆盖的方法，其中，将每个角度区域配置在相应辐射图中包括零值的方向上。22.根据权利要求17-21中任一项所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：选择（s12，s22）小于每个辐射图的最大增益的百分之一的每个阈值。23.根据权利要求17-22中任一项所述的用于控制覆盖的方法，其中，将所述第一阈值和所述第二阈值选择为相同的。24.根据权利要求17-23中任一项所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：选择（s34）所述至少两种类型的子阵列的辐射图，以创建具备对于所述覆盖角度范围内的所有角度均高于增益阈值的最大增益包络图的组合辐射图。25.根据权利要求17-24中任一项所述的用于控制覆盖的方法，其中，每种类型的子阵列具有高度，在所述高度内布置所述多个辐射元件，并且其中，所述方法进一步包括：将所述第一类型的子阵列配置（s13）为具有第一高度，以及将所述第二类型的子阵列配置（s23）为具有第二高度，并且所述第一高度与所述第二高度相比是不同的。26.根据权利要求17-25中任一项所述的用于控制覆盖的方法，其中，在每个子阵列内相邻布置的辐射元件具有元件间隔，并且其中，所述方法进一步包括：将所述第一类型的子阵列的元件间隔配置（s14，s24）为不同于所述第二类型的子阵列的元件间隔。
27.根据权利要求17-26中任一项所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：将所述第一类型的子阵列配置（s15）为包括第一数量（n1）的辐射元件，以及将所述第二类型的子阵列配置（s25）为包括第二数量（n2）的辐射元件。28.根据权利要求27所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：将辐射元件的所述第一数量（n1）选择为等于辐射元件的所述第二数量（n2）。29.根据权利要求27所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：将辐射元件的所述第一数量（n1）选择为与辐射元件的所述第二数量（n2）不同。30.根据权利要求17-29中任一项所述的用于控制覆盖的方法，进一步包括：将每个辐射元件选择为双极化辐射元件。31.根据权利要求17-30中任一项所述的用于控制覆盖的方法，其中，所述多个子阵列布置在天线表面上，并且所述方法进一步包括：将所述第一类型的子阵列和/或所述第二类型的子阵列关于对称线（l）非对称地布置（s41）在所述天线表面之上。32.根据权利要求17-30中任一项所述的用于控制覆盖的方法，其中，所述多个子阵列布置在天线表面上，并且所述方法进一步包括：将所述第一类型的子阵列和/或所述第二类型的子阵列关于对称线（l）对称地布置（s42）在所述天线表面之上。33.一种电信网络中的节点，包括根据权利要求1-18中任一项所述的有源天线系统aas。

技术总结

本发明涉及一种用于控制电信网络中的覆盖的有源天线系统AAS，并且该AAS包括多个子阵列，每个子阵列具有多个辐射元件。AAS被配置为在覆盖角度范围内提供覆盖，并且多个子阵列包括至少两种类型的子阵列。所述至少两种类型的子阵列包括：具备第一辐射图的第一类型的子阵列（11），第一辐射图至少具有增益低于第一阈值的第一角度区域；以及具备第二辐射图的第二类型的子阵列（31；41；61），第二辐射图至少具有增益低于第二阈值的第二角度区域，其中，第二辐射图偏离第一辐射图，并且第一辐射图中的第一角度区域与第二辐射图中的第二角度区域不同。角度区域与第二辐射图中的第二角度区域不同。角度区域与第二辐射图中的第二角度区域不同。