多天线系统的收发机架构技术方案

本发明专利技术提出一种具有综合的数字波束成形以及模拟/混合波束成形的收发机架构。数字波束成形用于波束训练，具有降低的开销(切换时间)，同时有利于估计所有用户设备的到达角。此外，导频/训练信号在窄带中发送，可以降低复杂度。模拟/混合波束成形用于数据传送，具有高定向增益和低复杂度。模拟域中的波束成形权重的值(移相器值)可基于波束训练中估计的到达角。通过采用数字波束成形进行波束训练，加上模拟/混合波束成形用于数据传送，可达到具有降低的开销、复杂度和成本的高效波束成形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求2014年11月17日递交的美国临时申请案62/080,626，专利技术名称为“TransceiverArchitectureforMultipleAntennaSystems”的优先权，且将此申请作为参考。
本专利技术有关于无线通信，且尤其有关于多天线系统中具有综合波束成形(beamforming)的收发机架构。
技术介绍
在下一代宽带蜂窝通信网络中，移动载波带宽的日益短缺促进了对利用不足的3G到300GHz之间的毫米波(MillimeterWave,mmWave)频谱的探索。mmWave频带的可用频谱是传统蜂窝系统的两百倍大。mmWave无线网络采用窄波束进行定向通信，并可支持数千兆位(multi-gigabit)的数据率。利用不足的mmWave频谱的带宽具有1mm到100mm的波长。mmWave频谱如此小的波长可使大量微型天线(miniaturizedantenna)放置在较小区域内。这种微型天线系统可通过电操纵阵列(electricallysteerablearray)形成定向传送，从而产生较高的波束成形增益。由于mmWave半导体电路最近的发展，mmWave无线系统已成为实作中一种很有前途的方案。然而，对定向传送的严重依赖以及传播环境的脆弱也给mmWave网络带来特别的挑战。在mmWave或高频系统中，定向天线用来提供较高增益，以补偿路径损耗。定向天线可通过相位阵列(phasedarray)以及多个天线单元实现。波束成形和空间复用(spatialmultiplexing)方法可用于多天线系统中。模拟、数字或混合(hybrid)波束成形技术被用于相位阵列天线系统中。当应用波束成形或空间复用时，需要信道状态信息。信道状态信息可通过估计上行链路或下行链路导频训练符号获取。在波束成形技术中，到达角(AngleofArrival,AoA)是一种信道状态信息。通过调整移相器(phaseshifter)的值，相位阵列系统中的波束方向可被相应控制(steer)。在模拟波束成形中，一个移相器值集合只能用于一个训练周期。一种特定天线样式(pattern)与一个移相器值集合有关。如需要检测N个天线样式(方向)，则需要N个训练周期。这很耗费时间。另一方面，在数字波束成形中，在一个训练周期中，不同的移相器值可通过数字信号处理器给出。需要多个RF链路(NA个天线需要NA个RF链路)，这会导致较高的复杂度。寻找一种方案，来解决数字波束成形中的高数据率处理和高功耗问题，以及模拟或混合波束成形中的切换(switch)波束的切换时间的高开销(overhead)问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种具有综合的数字波束成形以及模拟/混合波束成形的收发机架构。数字波束成形用于波束训练，具有降低的开销(切换时间)，同时有利于估计所有用户设备的到达角。此外，导频/训练信号在窄带中发送，可以降低复杂度。模拟/混合波束成形用于数据传送，具有高定向增益和低复杂度。模拟域中的波束成形权重的值(移相器值)可基于波束训练中估计的到达角。通过采用数字波束成形进行波束训练，加上模拟/混合波束成形用于数据传送，可达到具有降低的开销、复杂度和成本的高效波束成形。在一实施例中，在波束成形蜂窝网络中，由基站通过天线单元集合接收携带数据符号的多个数据信号。基站进行模拟波束成形以处理该数据符号。该天线单元集合通过移相器集合，应用第一移相值集合来形成第一天线样式，以接收该多个数据信号。基站通过该天线单元集合接收携带训练符号的多个训练信号。基站进行数字波束成形以处理该训练符号。该天线单元集合通过基带处理器，应用第二移相值集合来形成第二天线样式，以接收该多个训练信号。如下详述其它实施例以及优势。本部分内容并非对专利技术作限定，本专利技术范围由权利要求所限定。附图说明附图说明了本专利技术的实施例，其中相同的符号代表相同的元件。图1是根据一新颖性方面的波束成形蜂窝系统中用于波束训练的数字波束成形和用于数据传送的模拟/混合波束成形的综合的示意图。图2是实现本专利技术某些实施例的基站或用户设备的简化方块示意图。图3是具有综合数字波束成形和模拟波束成形的接收机的第一实施例的示意图。图4是具有综合数字波束成形和混合波束成形的接收机的第二实施例的示意图。图5是具有综合数字波束成形和混合波束成形的接收机的第三实施例的示意图。图6是具有综合数字波束成形和混合波束成形的接收机的第四实施例的示意图。图7是具有综合数字波束成形和混合波束成形的接收机的第五实施例的示意图。图8是具有综合数字波束成形和混合波束成形的接收机的第六实施例的示意图。图9是具有综合数字波束成形和混合波束成形的接收机的第七实施例的示意图。图10是具有综合数字波束成形和混合波束成形的接收机的第八实施例的示意图。图11是具有综合数字波束成形和混合波束成形的发射机的第九实施例的示意图。图12是具有综合数字波束成形和混合波束成形的发射机的第十实施例的示意图。图13是根据一新颖性方面的波束成形蜂窝系统中数字波束成形进行波束训练以及模拟/混合波束成形用于数据传送的综合的方法流程图。具体实施方式以下将详述本专利技术的一些实施例，其中某些示范例通过附图描述。图1是根据一新颖性方面的波束成形mmWave蜂窝网络100中用于波束训练的数字波束成形和用于数据传送的模拟/混合波束成形的综合的(combined)示意图。波束成形mmWave移动通信网络100包括基站BS101，第一用户设备UE102和第二用户设备UE103。mmWave蜂窝网络采用窄波束进行定向通信，并可支持数千兆位的数据率。定向通信通过数字(自适应)以及/或者模拟(切换)波束成形达到，其中多个天线单元应用多个波束成形权重(移相值)集合，以形成多个波束样式。在图1所示的示范例中，BS101定向配置多个小区，每个小区被粗糙TX/RX控制波束成形集合覆盖。举例来说，小区110由四个控制波束CB1、CB2、CB3和CB4的集合覆盖。控制波束CB1-CB4的集合覆盖小区110的整个服务区域，且每个控制波束具有较宽的空间覆盖范围和较低的阵列增益。每个控制波束依次由专用数据波束集合覆盖。举例来说，CB2由四个专用数据波束DB1、DB2、DB3和DB4的集合覆盖。专用数据波束的集合覆盖一个控制波束的服务区域，且每个专用数据波束具有较窄的空间覆盖范围和较高的阵列增益。类似地，UE102和UE103也可应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在波束成形蜂窝网络中，由基站通过天线单元集合接收携带数据符号的多个数据信号；进行模拟波束成形以处理该数据符号，其中该天线单元集合通过移相器集合，应用第一移相值集合来形成第一天线样式，以接收该多个数据信号；由该基站通过该天线单元集合接收携带训练符号的多个训练信号；以及进行数字波束成形以处理该训练符号，其中该天线单元集合通过基带处理器，应用第二移相值集合来形成第二天线样式，以接收该多个训练信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.17 US 62/080,629;2015.11.16 US 14/941,7751.一种方法，包括：
在波束成形蜂窝网络中，由基站通过天线单元集合接收携带数据符号的多个数据
信号；
进行模拟波束成形以处理该数据符号，其中该天线单元集合通过移相器集合，应
用第一移相值集合来形成第一天线样式，以接收该多个数据信号；
由该基站通过该天线单元集合接收携带训练符号的多个训练信号；以及
进行数字波束成形以处理该训练符号，其中该天线单元集合通过基带处理器，应
用第二移相值集合来形成第二天线样式，以接收该多个训练信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该训练符号和该数据符号在频域上
复用，且被同时处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个数据信号占据一宽带，以及每
个训练信号占据一窄带。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该训练符号用于估计发送装置的到
达角。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该基站同时估计多个发送装置的到
达角信息。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该移相器的移相值基于所估计的该
发送装置的到达角确定。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个训练信号通过窄带低通滤波器
和低速率模数转换器，以由该基带处理器处理。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该训练符号和该数据符号由开关集
合控制，在时域上被分开处理。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该多个训练信号由开关集合控制，
在时域上被顺序处理。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该多个训练信号由单个低通滤波器
以及/或者单个模数转换器处理。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该数据符号被分成多个组，以由模
拟波...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈儒雅，詹景宏，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71