[發明專利]模數混合波束賦形的網絡設備、方法和控制器

有效

• 申請號: 201710208898.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN108667501B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 高昕宇;戴凌龍;施藝;張瑞齊
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;清華大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 范華英;毛威

本申請提供了一種模數混合波束賦形的網絡設備、方法和控制器，減小了該模擬波束賦形單元的能耗，進而降低了該模數混和波束賦形網絡設備的能耗與成本。該模數混合波束賦形的網絡設備包括：基帶信號處理單元，N個射頻鏈路單元，N個模擬波束賦形單元和控制器；該控制器根據第一模擬波束賦形矩陣中與模擬波束賦形單元對應的元素，控制模擬波束賦形單元對信號進行正相或反相調整，在該元素取值為第一數值時，對該模擬信號進行正相調整，在該元素取值為第二數值時，對模擬信號進行反相調整，該模擬波束賦形矩陣的每個元素取值為第一數值或第二數值，該第一數值不等于該第二數值。

技術領域

本申請涉及通信領域，并且更具體地，涉及一種模數混合波束賦形的網絡設備、方法和控制器。

背景技術

毫米波大規模多入多出(multiple-input multiple-output，MIMO)技術，可提供更寬的通信帶寬(比如2GHz，遠高于目前通信系統所支持的20MHz)以及更高的頻率效率(相比于目前通信系統可提升1-2個量級)，被認為是未來第五代移動通信系統的關鍵技術之一。在傳統MIMO系統中，每一根天線需要一個專用的射頻鏈路(包括混頻器，數模轉換器等等)來支持。在天線數成百上千的毫米波大規模MIMO系統中，基站所需的射頻鏈路數量急劇增高。此外，在毫米波波段，由于更高的頻率以及更寬的帶寬，射頻鏈路的能耗將十分可觀。例如在60GHz，每一射頻鏈路的能耗將高達250毫瓦，在種情況下，以256根天線為例，基站僅射頻網絡就將耗能64瓦，而在目前的第四代移動通信系統中，微蜂窩基站包括基帶、射頻、以及發射的總能耗才只有幾瓦。因此，龐大的射頻鏈路帶來的巨大能耗成為毫米波大規模MIMO的主要瓶頸問題。

為解決上述問題，模數混合波束賦形技術近年來被提出。其本質思想是將傳統需要大量射頻的高維數字波束賦形拆分為兩步實現：即先進行低維的數字波束賦形以盡可能地消除多數據流間干擾，再進行高維的模擬波束賦形以獲得足夠的陣列增益。然而，目前的模數混合波束賦形結構通常假設模擬移相器的分辨率足夠高(5-6bit)，以使得其相位近似連續可調。在實際系統中，高分辨率的移相器往往具有較高的能耗與成本。此外，該模數混合波束賦形結構所需要的移相器數量也很龐大。以256根發射天線，16個射頻鏈路為例，則系統所需要的移相器數量將高達4096個。因此，盡管目前的模數混合波束賦形結構可以有效減少系統所需的射頻數量，但其同時也會引入龐大的移相器網絡，其能耗與成本也仍然比較大。

因此，如何降低模數混合波束賦形網絡設備的能耗是一項亟待解決的問題。

發明內容

本申請提供一種模數混合波束賦形的網絡設備、方法和控制器，降低了移相器的分辨率與數量，減小了模數混合波束賦形中模擬波束賦形部分的能耗與成本。

第一方面，提供了一種模數混合波束賦形網絡設備，包括：基帶信號處理單元，N個射頻鏈路單元，N個模擬波束賦形單元和控制器，其中，該N個射頻鏈路單元與該N個模擬波束賦形單元一一對應連接，該N個模擬波束賦形單元中的每個模擬波束賦形單元與M個天線連接；

該控制器根據第一模擬波束賦形矩陣中與該每個模擬波束賦形單元對應的每個元素，控制該每個模擬波束賦形單元對該模擬信號進行正相或反相調整，

其中，該第一模擬波束賦形矩陣包括M行和N列，該M行與該M個天線一一對應，該N列與該N個模擬波束賦形單元一一對應，該模擬波束賦形矩陣的每個元素取值為第一數值或第二數值，該第一數值不等于該第二數值，該元素取值為第一數值時，該元素對應的模擬波束賦形單元對該模擬信號進行的調整為正相調整，在該元素取值為第二數值時，該元素對應的模擬波束賦形單元對該模擬信號進行的調整為反相調整；

該每個模擬波束賦形單元將進行正相或反相調整后的模擬信號輸入到與該每個模擬波束賦形單元對應的天線，用于網絡設備向終端設備發送所述模擬信號。