[發明專利]數字波束形成系統和方法

在審

• 申請號: 201780028108.3
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN109155643A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: D.賴尼什;A.弗里德曼;D.戈伯曼;Y.加特;L.本韋尼斯蒂
• 申請（專利權）人: 薩迪斯飛英國有限公司
• 主分類號: H04B7/005
• 分類號: H04B7/005;H04B17/11;H01Q1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳嵐

公開一種新的數字基帶波束形成系統，包括多個數字基帶波束形成通道，該多個數字基帶波束形成通道配置并且可操作以用于經由通道端口來連接到與相應天線元件關聯的多個天線通道，以用于經過所述多個天線元件對于對數據流進行編碼的一個或多個波形信號進行傳送和接收的至少一個。數字基帶波束形成通道配置并且可操作以將選擇性幅值的相位和時間延遲的至少一個應用于與對由多個天線元件所傳送和/或接收的波形信號進行編碼的數據流關聯的基帶信號，由此對所述波形信號進行波束形成，以便通過所述波形來產生與相應傳播方向關聯的一個或多個數據編碼波束并且分別對所述數據流進行編碼。數字基帶波束形成系統可在芯片(例如硅芯片)中實現，以及可配置并且可操作以用于構成包括多個這類波束形成芯片(其可連接到天線陣列的天線元件的相應編組)的可縮放陣列，以用于執行通過天線元件的相應編組對波束形成波形信號進行傳送和接收的至少一個。

技術領域

本發明處于天線信號的可導向波束形成領域，以及更具體來說涉及數字波束形成技術。

背景技術

波束形成技術是一般已知的，并且通常在使用天線元件陣列的天線系統中執行，以用于創建定向天線圖(波束)或者接收來自特定方向的波束。這類已知技術通常針對提供預期天線圖，即，天線系統的預期增益和定向性(如與旁瓣相比的主瓣幅度)等。

所指定種類的常規天線系統極大地依靠模擬信號處理，其通常工作在帶通(RF)頻率體系(其中通帶以載波頻率為中心)，以便以正確時間和/或相位延遲來致動天線元件的有源部件，以便由天線陣列來產生預期波束。

發明內容

基于模擬信號處理的常規天線系統采用模擬處理通道的實現是麻煩和高費用的，特別是當要求大天線陣列(具有天線輻射部件的大尺寸和/或天線元件的大數量)時。這可能歸因于如下事實：RF傳輸線和模擬RF處理模塊對經過其中傳播的模擬信號引入各種偽影，并且因而其中還遭受天線元件之間的信號參數(即，增益、相位、頻率參數)的失配，這使波束形成精度退化。這對大規模天線(其具有需要校準的長傳輸線)更為關鍵。

本發明涉及一種數字系統，其例如實現為硅芯片，以用于實現多種新電子導向陣列天線(ESAA)類型，其特征在于極小尺寸、低功率消耗和低成本。該系統可配置成以數字方式工作在待傳送/接收信號的基帶，以用于引入已經在基帶中的正確相位和/或時間延遲，同時還補償產生于模擬RF前端(其連接在系統與天線之間)的模擬偽影。另外，該系統提供用于大規模天線的構造的可縮放架構。

電子導向陣列天線(ESAA)是一種天線陣列，其中為天線饋電的相應信號的相對相位或延遲按照如下方式來設置：使得陣列的有效輻射圖沿預期方向被增強，而同時沿非預期方向被抑制。天線之間的關系(相對延遲、相位、增益等)可以是固定的或者可以是可調整的。

根據具體情況，按照本發明的實施例所理解的芯片或芯片集合允許它在ESAA內的集成，使得設計可縮放以滿足所要求天線大小和波束數量。芯片和ESAA可選地還可包括自校準電路。

按照本發明的廣義方面，提供一種系統(例如數字基帶波束形成芯片)，其包括：多個數字基帶波束形成通道，配置并且可操作以用于經由通道端口來連接到與相應天線元件關聯的多個天線通道。以用于經過多個天線元件對于對數據流進行編碼的一個或多個波形信號進行傳送和接收的至少一個；其中所述數字基帶波束形成通道配置并且可操作以便將選擇性幅值的相位和時間延遲中的至少一個應用于與對通過多個天線元件所傳送和/或接收的波形信號進行編碼的數據流關聯的基帶信號，由此對所述波形信號進行波束形成以通過所述波形來產生與相應傳播方向關聯的一個或多個數據編碼波束，并且分別對所述數據流進行編碼。