[發(fā)明專利]一種低復(fù)雜度的模擬波束賦形天線陣列

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810090680.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN108461932A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳澤海;吳永樂;莊正;李明星;吳壁群;蘇振華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東博緯通信科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q23/00
• 分類號(hào): H01Q23/00;H01Q21/06;H01Q21/24;H01Q19/10
• 代理公司: 廣州容大益信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44397
• 代理人: 牛麗霞;汪小梅

本發(fā)明公開一種低復(fù)雜度的模擬波束賦形天線陣列，涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，包含一個(gè)或者多個(gè)具備獨(dú)立的模擬波束賦形功能的子陣列，每個(gè)子陣列包含金屬反射板、天線輻射單元陣列和數(shù)字移相器；所述的數(shù)字移相器直接與輻射單元或者單元組相連，至少有一個(gè)數(shù)字移相器具有不同的位數(shù)或者具有不同延遲總量程，可通過降低部分移相器的移相量降低其復(fù)雜程度。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模擬波束賦形方案，通過不同位數(shù)或者不同延遲總量程的數(shù)字移相器的組合使用，降低Massive MIMO天線陣列的復(fù)雜程度，降低了功耗與成本，為大規(guī)模的部署5G移動(dòng)通信系統(tǒng)提供了一種經(jīng)濟(jì)而且更加實(shí)用的解決方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低復(fù)雜度的模擬波束賦形天線陣列。

背景技術(shù)

第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)使用大規(guī)模的多輸入輸出(Massive MIMO)技術(shù)，基站天線側(cè)部署多達(dá)64個(gè)或以上的天線單元，同時(shí)在移動(dòng)終端布置多個(gè)天線，大幅度增強(qiáng)了空間復(fù)用能力，在無線傳輸技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破性創(chuàng)新，大幅度提高頻譜效率以及功率效率。

理論上具有全數(shù)字的波束賦形方式的Massive MIMO系統(tǒng)具有最優(yōu)的性能，但需要昂貴的數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，存在成本高、數(shù)據(jù)傳輸及處理量過大等難題。數(shù)字結(jié)合模擬的混合波束賦形方式將數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊置于公共通道，大幅度減少了數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)量，從而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

混合波束賦形已成為5G的一個(gè)研究熱點(diǎn)，數(shù)字移相器作為其核心部件，則受到越來越多的學(xué)者以及企業(yè)研發(fā)技術(shù)人員關(guān)注。現(xiàn)有的5G技術(shù)中所應(yīng)用的數(shù)字移相器，采用歸一的形式，即具有相同的位數(shù)和移相量；移相器位數(shù)越多，波束掃描角度的精度越高，但移相器本身及其控制電路也越復(fù)雜，成本和損耗隨位數(shù)及移相量的增加而明顯增加。對(duì)工作在射頻的動(dòng)態(tài)波束賦形天線，需要盡量地降低數(shù)字移相器的位數(shù)及其移相量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)5G Massive MIMO天線陣列使用混和波束賦形方法所遇到的問題，提供一種低復(fù)雜度的模擬波束賦形天線陣列；通過輻射單元或者輻射單元組配對(duì)不同位數(shù)或者不同延遲總量程的數(shù)字移相器，降低了部分?jǐn)?shù)字移相器的相移位數(shù)或者延遲總量程。本發(fā)明可以局部地簡(jiǎn)化移相器設(shè)計(jì)，降低Massive MIMO天線陣列的復(fù)雜度以及成本，以解決或者至少部分地緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種低復(fù)雜度的模擬波束賦形天線陣列，包含一個(gè)或者多個(gè)具備獨(dú)立模擬波束賦形功能的子陣列，每個(gè)子陣列包含金屬反射板、天線輻射單元陣列和數(shù)字移相器，所述子陣列與位于公共通道的射頻前端部件相連，所述射頻前端部件包括功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)和濾波器；

所述數(shù)字移相器為延遲器或者移相器形式，延遲器的相位偏移量隨工作頻率線性變化，移相器的相位偏移量在工作頻帶范圍內(nèi)恒定；

所述的數(shù)字移相器直接與天線輻射單元陣列中的輻射單元或者輻射單元組相連，對(duì)于數(shù)字移相器為移相器的子陣列，至少有一個(gè)數(shù)字移相器具有不同的位數(shù)；對(duì)于數(shù)字移相器使用延遲器的子陣列，至少有一個(gè)數(shù)字移相器具有不同的延遲總量程。

優(yōu)選地，所述的輻射單元為雙極化或者單極化的天線單元。

優(yōu)選地，每個(gè)子陣列包含數(shù)字移相器的個(gè)數(shù)，小于或等于輻射單元的個(gè)數(shù)。

優(yōu)選地，每個(gè)子陣列與對(duì)應(yīng)的公共通道的一端相連接，公共通道的另一端與數(shù)字域波束網(wǎng)絡(luò)連接，所述的公共通道至少包含功率放大器、混頻器和數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

優(yōu)選地，所述子陣列的天線輻射單元陣列呈水平垂直二維排列，行數(shù)和列數(shù)均大于或等于2。

優(yōu)選地，所述子陣列輻射單元陣列的列數(shù)為4，行數(shù)為2。