[发明专利]用于可缩放射频前端的波束成形架构

说明书

公开了用于配置可缩放射频(RF)架构的天线阵列的装置和方法。天线阵列的子集被分组为K个组，并且将接收或发射权重向量应用于K个组中的每一者中的每个天线阵列。针对在K个组中的每个天线测量信道响应。针对每个组相加响应，并基于相加的响应来计算复合缩放因子。基于缩放因子更新天线权重向量，并将经更新的权重向量应用于天线阵列。执行对天线进行分组并且细调权重向量的步骤，直到天线权重向量达到稳定点，即与先前天线权重相比，当前天线权重没有将波束成形增益提高预定阈值。

背景

1.公开领域

本公开一般涉及用于可缩放RF前端的波束成形架构，尤其涉及细调用于增强射频(RF)系统性能的接收机和发射机天线权重向量。

2.相关技术描述

波束成形技术已广泛用于无线(即射频)和毫米波应用空间，以增加定向天线阵列增益。定向天线阵列增益的增加有助于更好的信号传输和接收质量。使用无线技术的产品(诸如手机，膝上型电脑等)包括多个发射天线和多个接收天线，以传送和接收单个空间流。为了增加天线阵列增益，常规波束成形器使用固定的权重(振幅和相位)集来控制天线阵列。自适应波束成形器通常基于其从天线阵列接收到的信号响应来调整权重。

通常，波束成形器(不管是自适应的还是常规的)被设计用于固定数目的发射或接收天线。波束成形硬件被设计用于最坏情形，即发射/接收天线的最大数目，尽管可能并不是所有的天线用于通信，由此增加了整个系统成本。

概述

本公开的实施方式涉及用于配置发射和接收天线的阵列以用于为可变数目的天线进行波束成形的装置和方法。发射或接收阵列中的天线的数目不一定是固定的，并且因此可以是可变的，使得RF天线架构是可缩放的。为了配置发射或接收天线阵列，该天线被划分成K个组。当前的发射或接收机天线权重被应用于K个组中的每一者的发射或接收机天线。

测量组中发射或接收机天线中的每一者对当前权重向量的响应(例如，经相加的响应)。基于该测量，计算复合缩放因子以调整每个组的当前发射或接收机天线权重，使得输出功率(接收机或发射)被最大化。经更新的权重被应用于K个组中的每一组的天线。在应用经更新的权重之后，接收或发射天线阵列可以被重新分组。该过程可在多个循环中重复。该过程的循环可以重复，直到发射或接收机天线阵列被配置为输出最大功率或满足另一停止准则。细调迭代可在发射和接收天线细调循环之间交替。该过程可响应于检测到的状况或准则而重新开始。

在一特定方面，本发明包括一种用于细调接收机天线权重的方法，其包括将接收机天线分组成第一多个天线组。第一多个天线组中的每个天线组包括接收机天线的子集。接收机天线权重向量被应用于每个天线组。接收机天线权重向量对于给定天线组中的每个天线指定要应用到由该给定天线组中的每个天线所接收的信号的幅度和相位增益。当训练信号被接收时测量各天线组中的每一者的响应并且应用接收机天线权重向量。应用基于所测量的响应的用于天线权重向量的复合缩放因子。接收机天线权重向量是基于所计算的复合缩放因子而被更新。经更新的天线权重向量被应用于接收机天线组。

一方面涉及一种装置，该装置包括具有非瞬态存储介质的数据处理设备和与非瞬态存储介质耦合的数字信号处理器。该非瞬态存储介质存储当由数字信号处理器(DSP)执行时使得处理器进行以下操作的指令：将接收机天线分组为第一多个天线组，该第一多个天线组中的每个天线组包括接收机天线的子集。该指令还使得DSP将接收机天线权重向量应用于每个天线组，接收机天线权重向量对于给定天线组中的每个天线指定要应用于由该给定天线组中的每个天线所接收的信号的幅度和相位增益；当接收训练信号时测量各天线组中的每一者的响应并应用接收机天线权重向量；基于所测量的响应来计算用于天线权重向量的复合缩放因子；基于所计算的复合缩放因子来更新接收机天线权重向量；以及将经更新的天线权重向量应用于接收机天线组。