用于室外到室內覆蓋的增強秩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于與位于諸如建筑物等物理結構內的用戶設備進行通信的無線室外室內多輸入多輸出(MIMO)通信系統。該MIMO通信系統包括具有至少兩個節(jié)點天線的節(jié)點和至少兩個室外室內轉發(fā)器，其中，所述節(jié)點配置用于與至少兩個室外室內轉發(fā)器的直視線(LOS)無線MIMO通信，并且所述轉發(fā)器適用于與所述節(jié)點的LOS無線MIMO通信。所述轉發(fā)器各自具有在物理結構外提供的用于與所述節(jié)點的LOSMIMO通信的至少一個轉發(fā)器天線，并且各自具有在物理結構內提供的用于與位于物理結構內的用戶設備的室內MIMO通信的至少兩個DAS。所述轉發(fā)器在相同的物理結構上外部被提供并且被適當間隔開，并且提供每個轉發(fā)器的每個DAS使得它們提供該物理結構中的相同室內空間的相同室內覆蓋。
【專利說明】用于室外到室內覆蓋的增強秩
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信系統領域，并且具體地說，涉及利用分布式天線系統(DAS)與位于諸如建筑物等物理結構內的用戶設備進行通信的室外室內多輸入多輸出(MMO)通信系統。
【背景技術】
[0002]無線通信中大部分的當今業(yè)務負載來自諸如辦公室建筑、購物商場、咖啡店和飯館等物理建筑內的用戶。由于例如在通信信號通過建筑物的墻壁傳播時發(fā)生的滲透損耗，從外部基站為這些室內用戶提供良好覆蓋、高比特率和譜高效通信極具挑戰(zhàn)。
[0003]用于增強建筑物內通信信號的公知解決方案是使用室外室內轉發(fā)器(repeater)。室外室內轉發(fā)器具有放置在建筑物外部上的拾取天線，經雙向功率放大器連接到放置在建筑物內部上的施主(donor)天線。因此，來自基站的信號由信號級別高的建筑物的外部上的拾取天線接收，并且隨后信號在建筑物內由施主天線重新發(fā)射，并且由此避免滲透損耗。類似地，來自建筑物內諸如移動電話和便攜式計算機設備等用戶設備(UE)的通信信號由位于建筑物內的施主天線接收，并且由建筑物外部上的拾取天線重新發(fā)射。一般情況下，建筑物的外部上轉發(fā)器的拾取天線放置在基站天線的直視線(LOS)中以確保良好的鏈路質量。
[0004]無線通信系統中改進譜效率的公知方式是利用多輸入多輸出(MMO)通信系統。假設傳送器和接收器均使用不止一個天線(例如，#個傳送天線和#個接收天線)，并且在不同傳送與接收天線對之間的信道具有類似功率，并且能夠形成正交，則可能實現大約Jiiin(MK)的譜效率增益。為了允許經轉發(fā)器進行通信的室內用戶從MMO增益充分受益，需要至少與在基站的天線一樣多的轉發(fā)器天線。
[0005]室外室內MMO轉發(fā)器確保良好的室內覆蓋，這暗示著高信號強度。然而，室內覆蓋一般受限于通常與轉發(fā)器本身共處(co-locate)的轉發(fā)器施主天線的貼近處。此外，如上所提及的，在基站與轉發(fā)器拾取天線之間通常有LOS以便確保用于期望通信信號的良好鏈路質量，并且在【技術領域】中公知的是，在LOS環(huán)境中難以實現超過秩2的MMO信道，因為空間分隔的天線將遇到高相關。在LOS環(huán)境中實現足夠低的相關可能要求轉發(fā)器天線元素的極大的空間分隔，這可能難以使得室內施主天線與轉發(fā)器和拾取天線共處。在例如與更靠近施主天線之一的用戶設備進行通信時，具有非共處的施主天線能夠導致在施主天線之間嚴重的功率不平衡，這又將導致更低的MIMO增益。
[0006]因此，極其渴望找到提供帶有高比特率與譜高效通信的良好室內覆蓋的方式。

【發(fā)明內容】

[0007]鑒于以上描述，則本發(fā)明的一方面是提供一種無線通信系統，該系統尋求單獨或以任何組合方式減輕、緩和或消除【技術領域】中一個或多個上述缺陷和缺點。
[0008]本發(fā)明的第一方面涉及一種用于與位于物理結構內的用戶設備進行通信的無線MIMO通信系統，包括 上述本發(fā)明的第二方面的任何特征可以可能的任何方式被組合以形成本發(fā)明的不同實施例。結合本發(fā)明的第一方面所述的所有益處可以同樣方式適用于本發(fā)明的第二方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]從下面參照附圖的本發(fā)明的一些實施例和變型的詳細描述，將顯現本發(fā)明的另外目的、特征和優(yōu)點，其中，本發(fā)明的一些實施例或變型將參照附圖更詳細地描述，其中:
圖1根據本發(fā)明的一實施例，示出采用多個MMO轉發(fā)器和多個DAS的用于與位于物理結構內的用戶設備進行通信的無線室外室內MMO通信系統的框圖；以及
圖2根據本發(fā)明的一實施例，示出采用帶有雙極化的多個MIMO轉發(fā)器和多個DAS的用于與位于物理結構內的用戶設備進行通信的無線室外室內MMO通信系統的框圖；以及圖3根據本發(fā)明的一實施例，示出采用帶有連接到兩上DAS的兩個天線端口的一個轉發(fā)器的用于與位于物理結構內的用戶設備進行通信的無線室外室內MMO通信系統的框圖；以及
圖4示出描述可如何采用本發(fā)明的一種方式的流程圖；以及 圖5a-5c示出描述本發(fā)明的不同實施例和變型的多個流程圖的匯集。
【具體實施方式】
[0010]下面將參照示出本發(fā)明的實施例的附圖，更充分地描述本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可體現為許多不同的形式，因而不應視為限于本文所述的實施例。相反，這些實施例的提供使本公開將變得詳盡和完整，并且將向本領域的技術人員充分傳達本發(fā)明的范圍。類似的引用標號貫穿本描述表示類似的元素。
[0011]根據本發(fā)明的一實施例，提供帶有高比特率和譜高效通信的的良好室內覆蓋的方式是利用無線室外室內MMO通信系統100。圖1所示無線室外室內MMO通信系統100包括節(jié)點101和適用于無線MMO通信的至少兩個節(jié)點天線102。術語節(jié)點將在本發(fā)明的不同實施例和變型的描述各處被使用，并且應解釋為包括任何類型的無線通信重新分發(fā)點，如基站或端點，如用戶設備。節(jié)點101可還配置用于通過第一無線電信道103與至少兩個室外室內轉發(fā)器107、108的直視線(LOS) MMO通信。
[0012]圖1中的室外室內轉發(fā)器107、108可適用于通過第一無線電信道103與具有至少兩個節(jié)點天線102的至少一個節(jié)點101的LOS MIMO和/或非LOS MIMO通信。每個轉發(fā)器107,108可具有適用于通過第一無線電信道103從和向所述節(jié)點101接收和傳送通信信號的至少一個轉發(fā)器天線104、106。室外室內轉發(fā)器107、108通常被放置得貼近于轉發(fā)器要提供室內覆蓋的物理結構105的外側上或其內側上的轉發(fā)器天線104、106。通常，轉發(fā)器天線104、106放置或安裝在物理結構105的外墻、外表上，貼近于轉發(fā)器，以便最小化電纜損耗和降低安裝成本，并且一般在所述節(jié)點天線102的LOS中以便最大化通過第一無線電信道103在天線102、104、106之間傳送的通信信號的信號強度。
[0013]物理結構105可以是任何類型的人造結構，如具有不同大小和形狀的幾個內部空間(如房間、走廊等)的多層建筑物到像只包含一個內部空間(一個房間)的建筑物等小房子。術語物理結構105也應解釋為包括任何人造或任何非人造地下結構,如礦井、洞穴或諸如此類。[0014]轉發(fā)器107、108可安裝在物理結構105的外墻或內墻(或兩者)上。轉發(fā)器107、108經在物理結構105的外部上安裝的轉發(fā)器天線104、106與在物理結構105的內部安裝的施主天線109、110之間的雙向功率放大器提供連接。
[0015]在本發(fā)明的實施例中，在物理結構105內提供了適用于通過第一無線電信道103與所述節(jié)點101的LOS MMO通信并且各自具有至少一個轉發(fā)器天線104、106的所述至少兩個室外室內轉發(fā)器107、108。優(yōu)選的是，轉發(fā)器被適當間隔開，通常在幾米到最多超過100米的范圍，并且其間隔使得在節(jié)點101與轉發(fā)器107、108之間的第一無線電信道103支持與轉發(fā)器天線104、106的數量相等的秩。轉發(fā)器之間的分隔距離當然將取決于諸如建筑物的大小、具有到節(jié)點101的LOS的可能性等參數。盡管在LOS環(huán)境中實現，但通過適當地在空間上分開轉發(fā)器和轉發(fā)器天線，它們之間的相關將大幅降低，并且因此使得支持與轉發(fā)器天線的數量相等的秩變得可能。
[0016]施主天線109、110可使用任何類型的分布式天線系統來實現。分布式天線系統(DAS) 109、110 —般是連接到諸如轉發(fā)器107、108等共同源的空間分隔天線節(jié)點111、112的網絡，其經無線電信道(在此情況下為第二無線電信道)提供所述物理結構105內的內部空間內的無線服務。
[0017]根據本發(fā)明的實施例，所述至少兩個轉發(fā)器107、108通過至少一個DAS 109,110來實現，所述DAS連接到每個轉發(fā)器107、108，在物理結構105內被提供，適用于通過第二無線電信道113與位于所述物理結構105內的用戶設備(UE) 114的室內MMO通信。提供DAS 109,110以使得在轉發(fā)器107、108與位于所述物理結構105內的用戶設備114之間的所述第二無線電信道113支持與轉發(fā)器天線104、106的數量相等的秩。UE 114可以是能夠進行無線通信的任何類型的設備，如移動電話和計算機設備(即，膝上型計算機、臺式計算機、pad等XUE 114可以在物理結構105中所述內部空間中是固定的，或者它可以能夠在物理結構105內不同內部空間之間移動(B卩，移動型)。UE 114可適用于或不適用于通過第二無線電信道113與DAS 109、110的MMO通信。提供每個轉發(fā)器107、108的每個DAS 109、110以使得它們提供在所述物理結構105中基本上相同內部空間的基本上相同的統一室內覆蓋。術語“基本上”應解釋為表示“完全相同”和“接近但不完全相同”，這是因為現實中可難以實現內部空間的完全相同覆蓋。通過采用覆蓋基本上相同內部空間的DAS，實際上避免了在帶有普通施主天線的傳統轉發(fā)器設置中將發(fā)生的MMO信道中的功率不平衡。使用DAS的另一益處是與覆蓋以Ι/r2倍數或更快下降的傳統點源天線相比，它們在實現其以覆蓋的內部空間中提供了更一致的覆蓋。
[0018]DAS天線109、111在變型中能夠適用于使用正交極化。如果DAS 109、110遇到另外的縱向損失，則可能通過在沿DAS的某個位置使用雙向功率放大器進行補償。
[0019]上面提及的第一無線電信道103和第二無線電信道113可以是不同的無線電信道，或者它可以是相同的信道，這取決于系統的設置和設備的選擇。
[0020]通過采用圖1所示系統，由于第一無線電信道103是滿秩，第二無線電信道113也是滿足秩(由于從兩個DAS的分集)，并且第二無線電信道113由于來自兩個DAS天線109、110的相等覆蓋而功率平衡的事實，本發(fā)明的所有目的得以滿足?？赡苤匾氖窃谝恍┣樾沃?，在兩個DAS之間平衡功率分配器和饋電損耗，使得在每對天線111、112的輸出功率跨兩個轉發(fā)器107、108端口是平衡的。也能夠設想與光纖分發(fā)網絡組合使用諸如功率放大器或RF光電轉換器等有源組件的變型。
[0021]通過采用如上結合圖1的描述所述的無線室外室內MMO通信系統100，本發(fā)明的目的將得以滿足，因為通信系統100從室外基站為室內用戶提供良好覆蓋、高比特率和譜高效通信。顯然，使用所述通信系統100時，與具有帶共處的拾取天線的轉發(fā)器的傳統方式相比，以及與帶有非共處的施主天線的轉發(fā)器相比，能夠實現更高的MMO秩。本發(fā)明組合了適當間隔的轉發(fā)器天線和覆蓋基本上相同內部空間的DAS，它們將一起以高概率在大面積上提供極佳的更高階MMO室內覆蓋。
[0022]本發(fā)明的另一優(yōu)點是所述通信系統100與室外室內轉發(fā)器組合，改進了用于多流傳送的情況的信道。這將增大用于經此類轉發(fā)器與室外基站通信的室內用戶的空間復用增益，并且除其它之外還產生改進的用戶比特率。由于大部分高數據率用戶當前是且預期(也在將來)是室內用戶，因此，此類改進特別合乎需要。因此，本發(fā)明的目的因而得以滿足。
[0023]圖2示出結合圖1所述實施例的變型。在變型中，無線室外室內MMO通信系統200包括具有兩個雙極化節(jié)點天線202的節(jié)點201，其適用于與具有在物理結構205上適當分離安裝的雙極化轉發(fā)器天線204、206的兩個轉發(fā)器207、208的無線LOS MIMO通信。每個轉發(fā)器207、108連接到兩個DAS，轉發(fā)器I 207連接到DAS 209和210，并且轉發(fā)器2連接到DAS 211和212，其中，每對DAS覆蓋物理結構205中基本上相同的內部空間，或者在變型中覆蓋物理結構205中基本上相同的內部空間。DAS 209、210、211、212配置成與所述物理結構205內的UE 214進行通信。圖2所示通信系統200不限于使用只帶有兩個雙極化節(jié)點天線的節(jié)點和各自采用一個雙極化轉發(fā)器天線和兩個DAS的兩個轉發(fā)器，而是可擴展成采用幾個節(jié)點天線(雙極化或非雙極化)和具有多個轉發(fā)器天線(雙極化或非雙極化)和DAS的幾個轉發(fā)器。采用雙極化天線和多個DAS的主要益處在于通信系統的容量可以該方式從2乘2 MIMO系統擴展到4乘4 MIMO系統。
[0024]圖2中的通信系統200也能夠使用圖1中的通信系統100設置來實現，但要使用兩個雙極化DAS。
[0025]圖1中的轉發(fā)器107、108不一定要放置在轉發(fā)器天線104、106附近。只要轉發(fā)器天線104、106適當被間隔開，轉發(fā)器便能夠放置在任意處。然而，轉發(fā)器與拾取天線越近，由于降低的電纜損耗，一般能夠預期有更佳的性能。
[0026]圖3示出結合圖1所述實施例仍有的另一變型。在圖3所示通信系統300中，只使用具有兩個天線端口的一個轉發(fā)器303。轉發(fā)器天線301、302被適當地間隔開，但與單個轉發(fā)器303有一定的距離。單個轉發(fā)器303在此變型中可被更換成中繼。然而，圖3中通信系統300的功能性與圖1中通信系統100的功能性相同。
[0027]圖4示出描述用于提供位于物理結構外的節(jié)點與位于所述物理結構內的用戶設備之間LOS無線MMO通信的方法400中的主要步驟的流程圖。該方法包括以下步驟:
I)配置401所述節(jié)點用于與在所述物理結構外提供的至少兩個室外室內轉發(fā)器的LOS無線MMO通信；
II)配置402位于所述物理結構外的每個所述室外室內轉發(fā)器上的至少一個轉發(fā)器天線用于與所述節(jié)點的室外LOS MIMO通信；以及
III)配置403耦合到位于所述物理結構內的每個所述室外室內轉發(fā)器的至少一個DAS用于與位于所述物理結構內的所述用戶設備的室內MMO通信， IV)提供404在相同物理結構上外部并且適當間隔開的轉發(fā)器，使得在節(jié)點與轉發(fā)器之間的第一無線電信道支持與轉發(fā)器天線的數量相等的秩；以及
V)提供405所述至少兩個DAS，使得它們基本上提供所述物理結構中相同內部空間的相同室內覆蓋；以及
VI)提供406所述至少兩個DAS，使得在轉發(fā)器與位于所述物理結構內的用戶設備之間的所述第二無線電信道支持與轉發(fā)器天線的數量相等的秩。
[0028]如本發(fā)明的上述實施例中所述，重要的是轉發(fā)器在相同物理結構上提供，但有適當間隔開(使得在節(jié)點與轉發(fā)器之間的第一無線電信道支持與轉發(fā)器天線的數量相等的秩)，可能時使它們間隔開幾米，以及提供每個轉發(fā)器的每個DAS以使得在轉發(fā)器與位于所述物理結構內的用戶設備之間的第二無線電信道支持與轉發(fā)器天線的數量相等的秩，以及使得它們提供在所述物理結構中基本上相同內部空間的基本上相同的室內覆蓋。此方面的示例例如能夠是沿通道中的一面墻延伸一個DAS，并且沿通道中相反的墻上延伸另一 DAS。另一種方式將是靠近天花板延伸兩個DAS，但要間隔開。
[0029]圖5a到5c示出帶有圖4中流程圖400所述主要方法的三個可選增強或變化的三個流程圖。
[0030]如圖5a中流程圖中所述，該方法可選擇性地包括配置501所述節(jié)點天線和所述轉發(fā)器天線用于雙極化通信的步驟。
[0031]如圖5b中流程圖中所述，該方法可選擇性地包括配置502所述DAS用于雙極化通信的步驟。此可選步驟優(yōu)選可與圖5a中討論的可選501 —起實現。
[0032]如圖5c中流程圖中所述，該方法可選擇性地包括配置503所述每個轉發(fā)器包括與轉發(fā)器天線的數量相同數量的DAS。
[0033]在本文使用的術語只用于描述特殊的實施例，并無意限制本發(fā)明。在本文使用時，單數形式“一(a和an)”和“該”旨在也包括復數形式，除非上下文明確指示其它含義。還將理解，術語“包括(comprise、comprising、include和/或including)”在本文使用時指明所述特征、整數、步驟、操作、元素和/或或組件的存在，但不排除一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元素、組件和/或其組的存在或添加。
[0034]除非另有其它定義，否則，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域的技術人員通常理解的相同含意。還將理解，本文使用的術語應解釋為具有與本說明書的上下文和相關領域中其含意相符合的含意，并且不將以理想化或過分正式的意義來解釋，除非在本文中明確地如此定義。
[0035]前面描述了本發(fā)明的原理、優(yōu)選實施例和操作模式。然而，本發(fā)明應視為說明性而不是限制性，并且不應視為限于上面討論的特定實施例。本發(fā)明的各種實施例的不同特征能夠在與明確所述的那些組合不同的其它組合中被組合。因此，應領會到，本領域技術人員可在不脫離如隨附權利要求定義的本發(fā)明的范圍的情況下在那些實施例中做出變化。
【權利要求】
1.一種用于與位于物理結構(105)內的用戶設備(114)進行通信的無線室外室內多輸入多輸出(MMO)通信系統(100)，包括: -節(jié)點(101)，適用于無線MMO通信，具有至少兩個節(jié)點天線(102)； -至少兩個室外室內轉發(fā)器(107，108)，適用于通過第一無線電信道(103)與所述節(jié)點(101)的LOS MMO通信，其中各自具有至少一個轉發(fā)器天線(104，106)的所述轉發(fā)器(107，108)在所述物理結構(105)外被提供，其中所述轉發(fā)器各自被連接到所述物理結構(110)內提供的至少一個分布式天線系統(DAS，109，110)，所述至少一個分布式天線系統用于通過第二無線電信道(113)與位于所述物理結構(105)內的內部空間中的所述用戶設備(114)的室內MMO通信， 特征在于 -所述 轉發(fā)器(107，108)在該相同物理結構(105)上外部被提供并且被適當間隔開，使得所述節(jié)點(101)與所述轉發(fā)器(107，108)之間的所述第一無線電信道(103)支持與轉發(fā)器天線(104，106)的數量相等的秩， -提供所述至少兩個DAS (109,110)以使得從每個轉發(fā)器(107，108)提供所述物理結構(105)中該相同內部空間的基本上相同的室內覆蓋，以及使得所述轉發(fā)器(107，108)與位于所述物理結構(105)內的用戶設備(114)之間的所述第二無線電信道(113)支持與轉發(fā)器天線(104，106)的數量相等的秩。
2.如權利要求1所述的無線通信系統，其中所述第一無線電信道(103)和所述第二無線電信道(113)是相同的無線電信道。
3.如前面權利要求任一項所述的無線通信系統，其中所述節(jié)點天線(102)和所述轉發(fā)器天線(104，106)是雙極化天線。
4.如前面權利要求任一項所述的無線通信系統，其中所述DAS(109，110)是雙極化DAS。
5.一種用于提供位于物理結構外的節(jié)點與位于所述物理結構內的用戶設備之間無線MIMO通信的方法(400)，所述方法包括: -配置(401)所述節(jié)點用于通過第一無線電信道與在所述物理結構外提供的至少兩個室外室內轉發(fā)器的LOS無線MMO通信； -配置(402)位于所述物理結構外的每個所述室外室內轉發(fā)器上的至少一個轉發(fā)器天線用于通過所述第一無線電信道與所述節(jié)點的室外LOS MIMO通信； -配置(403)位于所述物理結構內的每個所述室外室內轉發(fā)器上的至少一個DAS用于通過第二無線電信道與位于所述物理結構內的內部空間中的所述用戶設備的室內MMO通信， 特征在于 -提供(404)該相同物理結構上外部并且適當間隔開的所述轉發(fā)器，使得在所述節(jié)點與所述轉發(fā)器之間的所述第一無線電信道支持與轉發(fā)器天線的數量相等的秩， -提供(405)至少兩個DAS，使得從每個轉發(fā)器提供所述物理結構中該相同內部空間的基本上相同的室內覆蓋，以及使得在所述轉發(fā)器與位于所述物理結構內的用戶設備之間的所述第二無線電信道支持與轉發(fā)器天線的數量相等的秩。
6.如權利要求5所述的方法，還包括配置(501)所述節(jié)點天線和所述轉發(fā)器天線用于雙極化通信。
7.如權利要求5-6所述的方法，還包括配置(502)所述DAS用于雙極化通信。
8.如權利要求5-7的任一項所述的方法，還包括配置(503)所述每個轉發(fā)器以包括與轉發(fā)器天線的數量相同數量的DAS`。
【文檔編號】H04W16/26GK103703811SQ201280037386
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權日:2011年8月4日
【發(fā)明者】A.內爾森, H.亞斯普倫德, M.科德雷 申請人:瑞典愛立信有限公司