[发明专利]模块化天线阵列波束成形

说明书

本申请涉及模块化天线阵列波束成形。一种无线电通信设备包括：多个天线阵列，每个天线阵列被配置为根据相应的波束成形码字来生成可操控天线波束，其中多个天线阵列中的每个被配置为从被多个天线阵列中的每个重复使用的单天线阵列操控码本来获取相应的波束成形码字；以及波束成形电路，被配置为对多个天线阵列的信号加权，以协调来自多个天线阵列的子集的可操控天线波束，从而在第一操控方向形成组合天线波束。

技术领域

各种实施例整体涉及模块化天线阵列的操控(steering)。

背景技术

基于天线的通信系统可以利用波束成形来创建具有天线阵列的操控天线波束。波束成形系统可以调节通过(或在接收方向上接收)天线阵列的元件发送的信号中的每个的延迟和/或增益，以便在某些角度方向上产生建设性和破坏性推断的模式。通过精确选择每个天线元件的延迟和增益，波束成形架构可以控制所得到的干涉图案，以便实现在特定方向上提供高波束增益的可操控的“主瓣”。许多波束成形系统可以允许通过动态调节每个天线元件的延迟和增益参数来对波束图案进行自适应控制，并且因此可以允许波束成形器恒定地调节波束的操控方向，以便跟踪目标发射器或接收器的移动。

波束成形架构可以常规地采用数字和射频(RF)处理中的一者或两者，以便在阵列的每个元件处应用期望的延迟和增益因子。相控天线阵列是用于窄带信号的特别有利的RF波束成形技术，其依赖于窄带信号的相移和时间延迟之间的近似等效。因此，相控天线阵列可以将 RF移相器置于每个天线元件的信号路径中，并且允许调节各个相移值以便操控所得到的天线波束。尽管许多相控阵列设计通过仅相位控制实现了足够的性能，但是可以另外实施可变增益放大器和其他技术，如锥形化，以便也可以实现增益调节。

与RF波束成形器的模拟RF处理相反，数字波束成形器可以在基带域中采用数字处理，以便在天线阵列上赋予期望的相位/延迟和增益因子。因此，在数字波束成形系统中，每个天线元件的相位和增益可以作为复权重以数字方式应用于基带域中的每个相应的天线信号。所得到的加权信号然后可以分别被应用到单独的射频(RF)链，每个射频链可以将接收到的加权信号混合到射频，并将经调制信号提供给天线阵列的相应天线元件。由于数字波束成形系统中的每个天线元件需要专用的RF链，所以许多数字波束成形解决方案可能需要大量的硬件，并且因此具有可观的成本和功率消耗率。

混合波束成形解决方案可以同时在基带和RF域中应用波束成形，并且可以利用连接到多个低复杂度模拟RF移相器的数量减少的RF链。每个模拟RF移相器可以馈送到阵列的相应天线元件中，从而产生各自对应于唯一RF移相器并且共同对应于共用RF链的天线元件组。因此，此类混合系统可以通过接受由于依赖于RF移相器而不是数字复加权元件导致的轻微的性能降级来减少所需RF链的数量。

发明内容

本发明涉及一种无线电通信设备，包括：多个天线阵列，每个所述天线阵列被配置为根据相应的波束成形码字来生成可操控天线波束，其中所述多个天线阵列中的每个被配置为从被所述多个天线阵列中的每个重复使用的单天线阵列操控码本获取相应的波束成形码字；以及波束成形电路，被配置为对所述多个天线阵列的信号加权，以协调来自所述多个天线阵列的子集的可操控天线波束，从而在第一操控方向形成组合天线波束。

附图说明

在附图中，相同的附图标记通常在不同的视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常重点说明本发明的原理。在下面的描述中，参考以下附图描述本发明的各种实施例，其中：

图1示出RF波束成形架构；

图2示出混合数字/RF波束成形架构；

图3示出用于天线阵列的波束操控的图示；

图4示出第一模块化波束成形架构；

图5示出第二模块化波束成形架构；

图6示出模块化成形的第一示例性操作模式；