[發明專利]波束控制方法和系統

在審

• 申請號: 202210055300.4
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN116505985A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 戴凌龍;譚競搏;崔銘堯;陸宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 毛宏寶

本發明提供一種波束控制方法和系統，所述方法包括：對接收到的多路獨立數據流采用數字預編碼器進行預編碼，得到數字基帶預編碼矩陣；對所述數字基帶預編碼矩陣采用射頻鏈路進行射頻采樣，得到模擬預編碼矩陣；根據設定的時延采用第一移相器對所述模擬預編碼矩陣的參數進行第一相位調整；根據設定的角度采用第二移相器對所述模擬預編碼矩陣的參數進行第二相位調整；根據進行所述第一相位調整和所述第二相位調整后的所述模擬預編碼矩陣采用生成器生成N維列向量信號，以供N個天線分別發送。本發明的技術方案可以降低波束控制的開銷。

技術領域

本發明涉及無線移動通信技術領域，尤其涉及一種波束控制方法和系統。

背景技術

為滿足日益增長的業務需求，以毫米波(30GHz-300GHz，5G標準采納)、太赫茲(0.1THz-10THz)等高頻段提供的極高帶寬進行移動通信成為未來移動通信網絡的重要技術內容。然而，在頻譜資源豐富的毫米波、太赫茲等頻段，無線傳播存在嚴重的路徑損耗，以0.16THz頻段的太赫茲信號為例，其傳播過程將會經歷高達80dB/km的嚴重路損。大規模多輸入多輸出(Multi-Input?Multi-Output，簡稱MIMO)技術被公認為是攻克這一問題的關鍵技術之一。通過配置超大規模天線陣列，采用大規模MIMO技術形成具有極高陣列增益的方向性波束，能夠補償高頻段的路徑損耗，同時提高系統的頻譜效率。

但由于大規模MIMO系統的天線數過多，信道維度過大，實現完整的信道信息獲取較為困難。針對這個問題，通過大規模MIMO陣列產生不同角度的波束，探測用戶所在的物理角度方向，進行波束訓練或波束追蹤來快速的獲取信道信息成為關鍵的解決方案。然而，隨著未來大規模MIMO系統的天線數的進一步增多，波束訓練或波束追蹤方法中的備選波束也進一步增多。在傳統的波束訓練或波束追蹤方法中，在同一個時隙僅能夠生成一個波束，探測一個物理角度方向，因此會產生過多的備選波束，這些備選波束將導致傳統波束訓練或波束追蹤方法的信道信息獲取開銷過大，從而可供傳輸有效信息的資源變少，出現較大的容量損失。如何實現低開銷的波束訓練或波束追蹤是未來大規模MIMO系統所面臨的重要挑戰。

發明內容

本發明提供一種波束控制方法和系統，用以解決現有技術中波束控制開銷較大的問題，降低波束控制開銷。

本發明提供一種波束控制方法，包括：對接收到的多路獨立數據流采用數字預編碼器進行預編碼，得到數字基帶預編碼矩陣；對所述數字基帶預編碼矩陣采用射頻鏈路進行射頻采樣，得到模擬預編碼矩陣；根據設定的時延采用第一移相器對所述模擬預編碼矩陣的參數進行第一相位調整；根據設定的角度采用第二移相器對所述模擬預編碼矩陣的參數進行第二相位調整；根據進行所述第一相位調整和所述第二相位調整后的所述模擬預編碼矩陣采用生成器生成N維列向量信號，以供N個天線分別發送。

根據本發明提供的一種波束控制方法，所述時延和所述角度由給定的角度域覆蓋范圍和系統參數確定，所述系統參數至少包括以下任一種：天線數、帶寬和子載波數量。

根據本發明提供的一種波束控制方法，所述根據設定的時延對所述模擬預編碼矩陣的參數采用第一移相器進行第一相位調整，包括：根據所述時延獲取第一模擬波束賦形矩陣A_m^d，并根據所述第一模擬波束賦形矩陣對所述模擬預編碼矩陣的參數進行第一相位調整；

其中，所述第一模擬波束賦形矩陣為：

其中，表示連接到第i個射頻鏈路的K_d個頻率選擇性移相模塊提供的時延的大小，i＝1，2，……，K，f_m為第m個子載波的頻率，blkdiag()是塊對角線矩陣。

根據本發明提供的一種波束控制方法，所述根據設定的角度對所述模擬預編碼矩陣的參數采用采用第二移相器進行第二相位調整，包括：