[發(fā)明專利]一種波束賦形架構、方法和基站

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910012461.3
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN111416643A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 付吉祥;王大鵬
• 申請（專利權）人: 中國移動通信有限公司研究院;中國移動通信集團有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

本發(fā)明涉及無線領域，特別涉及一種波束賦形架構、方法和基站。根據本發(fā)明實施例提供的方案，PA可以采用化合物工藝實現以提升其輸出功率，從而在改進后的波束賦形架構下，使用較少的PA數目，便可以達到設定的EIRP的要求，減少模擬通道數量，降低成本，同時波束賦形的自由度不會受到影響。且在相同的基站的重量、體積要求下，由于PA輸出功率的提升，也可以有效提升EIRP上限。

技術領域

本發(fā)明涉及無線領域，特別涉及一種波束賦形架構、方法和基站。

背景技術

與以往的第二代移動通信(2G)到第四代移動通信(4G)不同，第五代移動通信(5G)需要滿足更加多樣的業(yè)務類型與場景。為了滿足國際電信聯盟(ITU)定義的5G三大場景八項關鍵性能指標，5G系統(tǒng)需要逐漸面向高頻段，高頻段主要用于滿足城市熱點、郊區(qū)熱點與室內場景極高的用戶體驗速率和峰值容量需求。2017年7月3日，工信部新增批復4.8-5GHz，24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段開展5G技術試驗，明確釋放5G面向高頻段的信號。

隨著頻率的增加，傳播損耗顯著增加。5G高頻基站相比中、低頻基站的傳播損耗可以增加20～30dB。為了保證覆蓋范圍需要通過增加天線數目進行波束賦形的方式獲得一定的賦形增益。5G高頻基站采用的主流方案是大規(guī)模天線陣列，目前業(yè)界普遍認為5G高頻基站模擬通道數至少在64通道以上。由于5G高頻基站信號帶寬將達到800MHz以上，數模轉換模塊(數模轉換器(DAC)、模數轉換器(ADC))、數字處理芯片(如傅里葉變換(FFT/IFFT))、數字預失真(DPD)等)的處理容量會變得非常巨大。大規(guī)模天線陣列不宜采用純數字波束賦形架構。

基于上述原因，5G高頻基站比較合適的架構是數?；旌喜ㄊx形架構，主流的數?；旌喜ㄊx形架構如圖1所示。該數?；旌喜ㄊx形架構中，在基帶處理芯片(在圖1中簡單標記為基帶)之后，每一個數字通道中，DAC/ADC、本振、混頻器、濾波器依次連接，每一個數字通道可以對應N個模擬通道，N個模擬通道中，N路功分器的每一路依次連接有移相器，功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)和開關，以及一組天線。數字通道(可以理解為DAC和ADC)與模擬通道(可以理解為PA和LNA)的數量比例為1：N，其中N一般遠大于1。一組天線中天線陣子的數量為Y，Y一般不大于10。

如圖1所示的數?；旌喜ㄊx形架構中，通過基帶處理芯片以及位于模擬高頻部分的移相器實現相位控制，達到波束賦形的目的。其中，N路功分器、移相器、PA、LNA和開關通常是一個集成芯片實現，稱為波束形成(Beamformer)芯片。該芯片采用硅基工藝(例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)、硅(Si),硅鍺(SiGe))實現。一個芯片包括4路、8路、16路或者更多個通道(即可以理解為PA、LNA的數目)。

如圖1所示的數模混合波束賦形架構存在以下問題：

由于PA采用硅基工藝實現,受工藝限制，PA的平均輸出功率一般小于10分貝毫瓦(dBm)。由于PA的平均輸出功率較低，為實現一定的有效全向輻射功率(EIRP)，需要使用多路PA，使得模擬通道規(guī)模異常巨大，例如EIRP為65dBm時，至少需要512路PA。由于使用的模擬通道數量較多，造成成本較高。且由于5G高頻基站實際布放時的限制，對基站的重量、體積等都有一定的要求，波束賦形架構中模擬通道數量不能無上限的增加，造成EIRP到達一定值之后便很難提升(65dBm的EIRP已經到如圖1所示的數模混合波束賦形架構的極限)。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供一種波束賦形架構、方法和基站，由于解決現有的波束賦形架構下，模擬通道數量較多、成本較高，且EIRP提升困難的問題。

一種波束賦形架構，包括基帶處理芯片、數字通道和模擬通道，所述基帶處理芯片和所述數字通道連接：

每一個數字通道，用于與L個模擬通道連接,其中，L為正整數；