無(wú)線電天線定位的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容設(shè)及對(duì)無(wú)線電天線的定位，并且特別設(shè)及收發(fā)機(jī)布置和一種用于定位 第一無(wú)線電天線和第二無(wú)線電天線的方法、W及天線主瓣寬度變更設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 非視線NLOS通信是指發(fā)射機(jī)與至少一個(gè)接收機(jī)之間的如下無(wú)線通信：在該無(wú)線 通信中，被發(fā)射的信號(hào)沿著該發(fā)射機(jī)與該至少一個(gè)接收機(jī)之間的至少一個(gè)非直接路徑進(jìn)行 傳播。運(yùn)種非直接傳播路徑可能例如由于周圍環(huán)境中的反射和/或衍射效應(yīng)而出現(xiàn)。應(yīng)當(dāng) 注意，歸因于上述定義，本文中的化OS通信也包括其中除了 一個(gè)或若干化OS傳播路徑之外 還存在視線LOS成分的通信。
[0003] 定向無(wú)線電天線是一種天線，其被配置為將所放射的電磁場(chǎng)能量聚焦在預(yù)定的方 向上，即給定的高度角和方位角上，因此相比于其他發(fā)射方向而言在該預(yù)定方向上提供了 增加的天線增益。在文本中，能量的運(yùn)一焦點(diǎn)將被稱為天線主瓣。歸因于互易性，最大發(fā)射 增益的方向經(jīng)常與最大接收增益的方向相一致，即發(fā)射天線主瓣和接收天線主瓣的高度角 和方位角經(jīng)常相一致。因此，在本文中，在發(fā)射天線主瓣與接收天線主瓣之間將不進(jìn)行區(qū) 分。然而，所理解的是，發(fā)射天線主瓣和接收天線主瓣能夠既在寬度上又在方位角和高度角 上是不同的。
[0004] 為了達(dá)到利用了一個(gè)或若干定向天線的通信系統(tǒng)的通信容量中的完全潛能，定向 天線或多個(gè)定向天線必須仔細(xì)地被定位并且天線主瓣必須關(guān)于彼此而被定向，W便于優(yōu)化 通信系統(tǒng)在例如接收信號(hào)功率和誤比特率BER方面的性能。
[0005] 定向無(wú)線電天線在恰當(dāng)?shù)乇欢ㄎ缓投ㄏ驎r(shí)，相比于在所有方向上福射等量能量的 無(wú)向性天線而言，經(jīng)常提供更優(yōu)的通信系統(tǒng)性能。然而，有缺陷的定位或定向在接收信號(hào)功 率和BER方面可能具有低劣的結(jié)果。因此，在例如部署諸如微波無(wú)線電鏈路的無(wú)線電鏈路 時(shí)，無(wú)線電天線的定位和定向是關(guān)鍵性的。
[0006] 天線主瓣在方位角和高度角上的定向經(jīng)常被稱為無(wú)線電天線的對(duì)準(zhǔn)（aligning)， 即使所述定向并不是關(guān)于天線之間的視線LOS來執(zhí)行的。因此，在本文中，無(wú)線電天線的對(duì) 準(zhǔn)是指一個(gè)或若干天線主瓣關(guān)于一個(gè)或若干入站無(wú)線電信號(hào)的定向，并且不必然是指關(guān)于 另一天線的物理地點(diǎn)或方向進(jìn)行定向。
[0007] 對(duì)定向天線（并且尤其是具有窄天線主瓣的天線）進(jìn)行定位和對(duì)準(zhǔn)，可能是耗時(shí) 的并且因此是高代價(jià)的。原因是諸如反射、衍射和穿透的傳播現(xiàn)象，它們可能引起電磁能量 的復(fù)雜接收?qǐng)觯渲欣缱鳛樘炀€主瓣方向的函數(shù)的接收信號(hào)功率不是位置和天線主瓣方 向的單峰函數(shù)。因此，存在對(duì)于在天線對(duì)準(zhǔn)過程中用W減少天線部署時(shí)間和成本的改進(jìn)的 需求。
[0008] 對(duì)化OS通信系統(tǒng)中的定向天線進(jìn)行定位和對(duì)準(zhǔn)可能尤其具有挑戰(zhàn)性，運(yùn)歸因于 發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間存在多個(gè)傳播路徑。運(yùn)在城市環(huán)境中尤其是真實(shí)的，在城市環(huán)境中，找 到適合的化OS傳播路徑經(jīng)常要求對(duì)天線的定位和定向兩者。因此，存在對(duì)于如下天線對(duì)準(zhǔn) 過程的需求，該天線對(duì)準(zhǔn)過程允許了對(duì)化OS通信環(huán)境中的天線的高效和準(zhǔn)確的定位和定 向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本公開內(nèi)容的一個(gè)目的是提供至少一種方法和多種收發(fā)機(jī)布置，它們尋求單獨(dú)地 或者W任何組合地緩解、減輕、或者消除上面所識(shí)別的本技術(shù)領(lǐng)域中的缺陷和缺點(diǎn)中的一 個(gè)或多個(gè)，并且提供用于無(wú)線電天線的改進(jìn)的定位和定向的裝置。
[0010] 運(yùn)個(gè)目的通過一種用于定位第一無(wú)線電天線和第二無(wú)線電天線的方法來獲得，該 方法包括步驟：將第一天線配置為具有天線主瓣LlW及還有步驟：將第二天線配置為是具 有天線主瓣L2的定向天線。該方法還包括步驟：將第一對(duì)準(zhǔn)信號(hào)從第一天線發(fā)射給第二天 線，W及基于所接收的第一對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來定位第二天線。該方法進(jìn)一步包括步驟：將第一天線 重配置為是具有天線主瓣L3的定向天線。天線主瓣L3具有比天線主瓣Ll窄的天線主瓣 寬度。
[0011] 根據(jù)一個(gè)方面，該方法還包括步驟：將第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)從第二天線發(fā)射給第一天線， W及基于所接收的第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來定位第一天線。
[0012] 根據(jù)一個(gè)方面，定位第二天線的步驟進(jìn)一步包括步驟：基于所接收的第一對(duì)準(zhǔn)信 號(hào)，在高度角和方位角上定向第二天線的天線主瓣L2。定位第一天線的步驟進(jìn)一步包括： 基于所接收的第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，在高度角和方位角上定向第一天線的天線主瓣L3。
[0013] 根據(jù)一個(gè)方面，定位第二天線的步驟進(jìn)一步包括：將第二天線關(guān)于第一對(duì)準(zhǔn)信號(hào) 進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并且定位第一天線的步驟進(jìn)一步包括：將第一天線關(guān)于第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
[0014] 根據(jù)一個(gè)方面，第一天線和第二天線是被適配用于在非視線化OS條件下的通信 的無(wú)線電天線。
[0015] 通過所公開的方法的上面提到的方面獲得了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，所公開的方法提供 了一種找到最優(yōu)天線位置和對(duì)應(yīng)的天線主瓣方向的系統(tǒng)性方法，其尤其適合用于在化OS 通信場(chǎng)景中對(duì)準(zhǔn)定向無(wú)線電天線。因此，相比于先前的方法（它們包括例如從位置和天線 主瓣方向的粗略的第一集合開始迭代地定位天線和定向天線主瓣），簡(jiǎn)化了使用定向天線 的無(wú)線電鏈路的部署。此外，通過所公開的方法增加了實(shí)現(xiàn)關(guān)于例如接收信號(hào)功率的有利 的或者甚至最優(yōu)的通信條件的概率。
[0016] 進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是在定位和天線主瓣定向過程中減少了工作步驟的數(shù)目，因?yàn)橄啾?于使用較窄的天線主瓣，通過使用較寬的天線主瓣LI,更多的傳播路徑同時(shí)是可見的。運(yùn)一 天線安裝簡(jiǎn)化有可能導(dǎo)致對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者的成本節(jié)省并且導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)推出（roU-out) 時(shí)間上的減少。
[0017] 根據(jù)一個(gè)方面，將第一天線配置為具有天線主瓣Ll的步驟進(jìn)一步包括：當(dāng)沒有天 線被連接到開放波導(dǎo)天線接口時(shí)，使用具有被配置為生成天線主瓣Ll的所述波導(dǎo)天線接 口的無(wú)線電收發(fā)機(jī)。此外，重配置的步驟包括：當(dāng)連接到無(wú)線電收發(fā)機(jī)波導(dǎo)天線接口時(shí)，連 接被適配為生成天線主瓣L3的定向天線。
[0018] 對(duì)所述開放波導(dǎo)天線接口的使用進(jìn)一步簡(jiǎn)化了安裝實(shí)踐，因?yàn)樵谥嘏渲貌襟E中 (即，將第一天線的天線主瓣從較寬的天線主瓣Ll變換為較窄的天線主瓣L3)，不需要另外 的天線、或者其他的天線修改裝備。
[0019] 根據(jù)一個(gè)方面，重配置的步驟進(jìn)一步包括：使用包括用于附接到已有的天線設(shè)備 的裝置的天線主瓣寬度變更設(shè)備。天線主瓣寬度變更設(shè)備被適配為接收從已有的天線設(shè)備 發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)并且處理所接收的無(wú)線電信號(hào)，并且使用與已有的天線設(shè)備的天線主瓣 不同的次級(jí)天線主瓣來重新發(fā)射該無(wú)線電信號(hào)。
[0020] 根據(jù)一個(gè)方面，相比于已有的天線設(shè)備的天線主瓣而言，次級(jí)天線主瓣在波束寬 度上較窄。
[0021] 根據(jù)一個(gè)方面，相比于已有的天線設(shè)備的天線主瓣而言，次級(jí)天線主瓣在波束寬 度上較寬。
[0022] 根據(jù)一個(gè)方面，定向天線主瓣L2的步驟進(jìn)一步包括：評(píng)估作為第二天線的位置和 天線主瓣L2的方向的函數(shù)的至少一個(gè)性能度量，該至少一個(gè)性能度量包括W下各項(xiàng)中的 任一項(xiàng)或者它們的組合：接收信號(hào)功率、檢測(cè)均方誤差、誤比特率、W及互信息。定位第二天 線的步驟還包括：基于該至少一個(gè)所評(píng)估的性能度量，來選擇天線主瓣L2的優(yōu)選方向。
[0023] 根據(jù)一個(gè)方面，定向天線主瓣L3的步驟進(jìn)一步包括：評(píng)估作為第一天線的位置和 天線主瓣L3的方向的函數(shù)的至少一個(gè)性能度量，該至少一個(gè)性能度量包括W下各項(xiàng)中的 任一項(xiàng)或者它們的組合：接收信號(hào)功率、檢測(cè)均方誤差、誤比特率、W及互信息。定位第一天 線的步驟還包括：基于該至少一個(gè)所評(píng)估的性能度量，來選擇天線主瓣L3的優(yōu)選方向。
[0024] 根據(jù)一個(gè)方面，定向天線主瓣L2的步驟和定向天線主瓣L3的步驟兩者進(jìn)一步包 括：在預(yù)定的持續(xù)時(shí)間上評(píng)估所述至少一個(gè)性能度量，W確定該至少一個(gè)性能度量的第一 穩(wěn)定性度量，并且其中對(duì)天線主瓣L2和天線主瓣L3的優(yōu)選方向的選擇進(jìn)一步基于所述第 一穩(wěn)定性度量。
[00巧]根據(jù)一個(gè)方面，定向天線主瓣L2的步驟和定向天線主瓣L3的步驟兩者進(jìn)一步包 括：在預(yù)定的頻率范圍上評(píng)估所述至少一個(gè)性能度量，W確定該至少一個(gè)性能度量的第二 穩(wěn)定性度量。進(jìn)一步地，對(duì)天線主瓣L2和天線主瓣L3的優(yōu)選方向的選擇進(jìn)一步基于所述 第二穩(wěn)定性度量。
[00%] 確定該至少一個(gè)性能度量的第一穩(wěn)定性度量或第二穩(wěn)定性度量的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，能 夠通過應(yīng)用所公開的方法的多個(gè)方面來檢測(cè)并且丟棄表示了不穩(wěn)定傳播路徑的傳播路徑 W及對(duì)應(yīng)的天線位置和天線主瓣方向、W及還有通過多徑傳播而虛假地表現(xiàn)為是適合的傳 播路徑的傳播路徑。
[0027] 本公開內(nèi)容的一個(gè)目的是也提供一種第一收發(fā)機(jī)布置和第二收發(fā)機(jī)布置，它們尋 求緩解、減輕、或者消除上面所識(shí)別的本技術(shù)領(lǐng)域中的缺陷中的一個(gè)或多個(gè)缺陷。運(yùn)個(gè)目的 通過一種第一收發(fā)機(jī)布置來獲得，該第一收發(fā)機(jī)布置包括第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)、連接到第一 無(wú)線電收發(fā)機(jī)的對(duì)準(zhǔn)工具、W及第一天線。第一天線被布置為在具有天線主瓣Ll與具有天 線主瓣L3之間是可重配置的。第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)被布置為使用天線主瓣Ll從第一天線發(fā) 射第一對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。第一無(wú)線電收發(fā)機(jī)還被適配為使用天線主瓣L3通過第一天線來接收第 二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。對(duì)準(zhǔn)工具進(jìn)一步被適配為基于作為第一天線的位置和天線主瓣L3的方向的 函數(shù)的第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來測(cè)量至少一個(gè)性能度量。該至少一個(gè)性能度量包括W下各項(xiàng)中的任 一項(xiàng)或者它們的組合：接收信號(hào)功率、檢測(cè)均方誤差、誤比特率、W及互信息。
[0028] 根據(jù)一個(gè)方面，對(duì)準(zhǔn)工具進(jìn)一步被適配為基于該至少一個(gè)所評(píng)估的性能度量，來 選擇第一天線的優(yōu)選位置和天線主瓣L3的優(yōu)選方向。
[0029] 上面所陳述的目的因此也通過一種第二收發(fā)機(jī)布置來獲得，該第二收發(fā)機(jī)布置包 括第二無(wú)線電收發(fā)機(jī)、第二天線、W及連接到第二無(wú)線電收發(fā)機(jī)的對(duì)準(zhǔn)工具。第二天線被配 置為是具有在方向上可調(diào)整的天線主瓣L2的定向天線。第二無(wú)線電收發(fā)機(jī)被適配為通過 第二天線來接收第一對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。對(duì)準(zhǔn)工具被適配為基于作為第二天線的位置和天線主瓣L2 的方向的函數(shù)的第一對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來測(cè)量至少一個(gè)性能度量。該至少一個(gè)性能度量包括W下各 項(xiàng)中的任一項(xiàng)或者它們的組合：接收信號(hào)功率、檢測(cè)均方誤差、誤比特率、W及接收機(jī)互信 息。第二無(wú)線電收發(fā)機(jī)進(jìn)一步被布置為通過第二天線來發(fā)射第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。
[0030] 根據(jù)一個(gè)方面，對(duì)準(zhǔn)工具還被適配為基于該至少一個(gè)所評(píng)估的性能度量，來選擇 第二天線的優(yōu)選位置和天線主瓣L2的優(yōu)選方向。
[0031] 本公開內(nèi)容的一個(gè)進(jìn)一步的目的是提供一種天線主瓣寬度變更設(shè)備，其尋求緩 解、減輕、或者消除上面所識(shí)別的本技術(shù)領(lǐng)域中的缺陷中的一個(gè)或多個(gè)缺陷。運(yùn)個(gè)天線主瓣 寬度變更設(shè)備包括用于附接到已有的天線設(shè)備的裝置。天線主瓣寬度變更設(shè)備被適配為接 收從已有的天線設(shè)備發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)并且處理所接收的無(wú)線電信號(hào)，W及使用與已有的 天線設(shè)備的天線主瓣不同的次級(jí)天線主瓣來重新發(fā)射所述無(wú)線電信號(hào)。因此，所公開的天 線主瓣寬度變更設(shè)備能夠被用來變更主瓣形狀（即它的寬度），而無(wú)需拆卸或者W其他方 式變更已有的天線設(shè)備。
[0032] 根據(jù)一個(gè)方面，天線主瓣寬度變更設(shè)備進(jìn)一步包括吸收元件，該吸收元件被布置 為吸收已有的天線設(shè)備的所放射的電磁能量的第一部分，并且傳遞已有的天