波束成型控制的方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及一种波束成型的方法及控制装置。所述方法一实施例包括：调整对于第一基频信号的第一振幅倍率，且调整对于第一基频信号的第二振幅倍率。根据第一基频信号与第一振幅倍率产生第一信号，且根据第一基频信号与第二振幅倍率产生第二信号。使第一信号与第二信号之间具备相位差。将具备相位差的第一信号与第二信号转换为波束成型信号，以控制天线。

Beam forming control method and device

The present disclosure relates to a beam forming method and a control device. The first embodiment of the method includes adjusting the first amplitude ratio for the first fundamental frequency signal and adjusting the second amplitude ratio for the first fundamental frequency signal. The first signal is generated from the first fundamental frequency signal and the first amplitude ratio, and the second signal is generated from the first fundamental frequency signal and the second amplitude ratio. A phase difference between the first signal and the second signal is achieved. The first and second signals with phase difference are converted into beamforming signals to control the antenna.

【技术实现步骤摘要】
波束成型控制的方法及装置
本公开涉及一种通信的方法及装置，且具体涉及一种波束成型的方法及控制装置。
技术介绍
随着科技的进步，使用毫米波(MillimeterWave，简称mmWave)的无线通信技术依然存在一些技术困难。基本上，首先需要面对的问题在于，毫米波的传播过程中可能遇到波能严重衰减。上述问题跟毫米波通信系统操作于高频带并使用相当大的带宽进行通信有非常大的关联。进一步来说，相较于现今普遍使用的第三代(3G)或第四代(4G)通信系统，毫米波通信系统使用相对高频的频段来进行通信。可以知道的是，接收机所接收到的电磁波能量强弱会与信号传送距离的平方成反比并与电磁波信号的波长成正比，于是毫米波通信系统将会因为使用短波长的高频信号而大幅提升信号能量衰减的幅度。并且，高频信号的使用也将造成天线孔径骤降，并可能导致毫米波通信系统中的传送信号的信号能量递减。因此，为了确保通信质量，毫米波通信系统中的收发器通常需要使用到多天线波束成型技术来改善信号能量衰减用以增益收发信号的效能。一般来说，多天线波束成型技术是在基地台/用户设备上配置包括多个天线的天线数组，根据控制这些天线让基地台/用户设备可产生具有指向性的波束。根据天线数组所达成的波束成型技术是影响毫米波无线通信系统的效能的关键因素之一。传统的波束成型通信架构主要是使用相移器(Phase-Shifter)或是数字波束(Digital-Beamforming)合成技术来实现。由于相移器在高频会产生主线路损耗过大的问题，且调整的相位精准度也不高，而使用数字波束合成技术时需要使用到数量庞大的数字模拟(Digital-Analog，DA)转换器而导致体积上升。因此，开发出具有较高精准度的毫米波波束成型装置，实为本领域技术所关心的重要议题之一。
技术实现思路
本公开提供一种波束成型的方法及控制装置，可在不使用相移器且不使用数量庞大的数字-模拟(DA)转换器的情况下，实现具备较高精准度的波束成型技术。依据本公开一实施例提出一种波束成型控制装置，包括：第一基频振幅控制电路、第二基频振幅控制电路、混频器以及控制器。第一基频振幅控制电路以及第二基频振幅控制电路，两者皆接收第一基频信号。混频器耦接第一基频振幅控制电路以及第二基频振幅控制电路。控制器耦接第一基频振幅控制电路及第二基频振幅控制电路，并调整第一基频振幅控制电路中对于第一基频信号的第一振幅倍率，且调整第二基频振幅控制电路中对于第一基频信号的第二振幅倍率。第一基频振幅控制电路根据第一基频信号与第一振幅倍率产生第一信号，且第二基频振幅控制电路根据第一基频信号与第二振幅倍率产生第二信号。混频器接收第一信号与第二信号，并使第一信号与第二信号之间具备相位差。混频器将具备相位差的第一信号与第二信号转换为波束成型信号，以控制天线。另一观点而言，依据本公开另一实施例提出一种波束成型控制方法，包括：调整对于第一基频信号的第一振幅倍率，且调整对于第一基频信号的第二振幅倍率。根据第一基频信号与第一振幅倍率产生第一信号，且根据第一基频信号与第二振幅倍率产生第二信号。使第一信号与第二信号之间具备相位差。将具备相位差的第一信号与第二信号转换为波束成型信号，以控制天线。基于上述，本公开的控制装置可由第一基频信号分离出两基频信号，并将两者转换为一波束成型信号。根据分别调整所述两基频信号的相位，本公开可以为多天线的通信系统调整出具有适当相位的波束成型信号。此外，本公开的控制装置还可在输入信号为多个基频信号的情形下，产生对应于所述多个基频信号的多个波束成型信号，由此利用多天线通信系统传输夹带不同基频信号讯息的多个波束成型信号。因此，本公开可以在不使用相移器且不使用数量庞大的数字-模拟(DA)转换器的情况下，实现具有较低线路损耗以及较高精准度的波束成型技术。为让本公开的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1A、1B、1C是示出波束成型技术的架构图。图2A是依据本公开一实施例示出用于单一天线及单一输入基频信号通信系统的波束成型控制装置的示意图。图2B是依据本公开一实施例示出用于多天线及单一输入基频信号通信系统的波束成型控制装置的示意图。图3是依据本公开一实施例示出使用混频器调变波束成型信号的示意图。图4A是依据本公开一实施例示出用于单一天线及多输入基频信号通信系统的波束成型控制装置的示意图。图4B是依据本公开一实施例示出用于多天线及多输入基频信号通信系统的波束成型控制装置的示意图。图5是依据本公开一实施例示出波束成型控制方法的流程图。具体实施方式传统的波束成型通信架构主要是使用相移器(Phase-Shifter)或是数字波束(Digital-Beamforming)合成技术来实现。使用相移器时，主要是将相移器配置于波束成型通信系统的射频(RadioFrequency，RF)端或是本地震荡器(LocalOscillator，LO)端。另一方面，使用数字波束技术合成时，波束成型通信系统会在基频信号还是数字信号时就调整其相位。图1A、1B、1C分别示出波束成型技术的架构图。首先，请先参考图1A。图1A所示的波束成型装置是将相移器配置于RF端，在天线将模拟信号发送出之前，会先由相移器103调整该模拟信号的相位。在此架构下，波束成型装置须替每一根天线的RF端配置对应的相移器103。然而，由于相移器操作于不同频段时所调整出来的相位会有所差异，且RF端所发送的信号经常会使用到不同的载波频率，因此，在设计上，要做到在RF端使用相移器精准地调整信号的相位较为困难。图1B所示的波束成型装置是将相移器103配置于LO端。由此，当相移器103在LO端的信号还未传输至混频器101之前，会先对此信号的相位进行调整。由于LO发出的信号皆为固定的频率，故在此架构下，相移器103可以较精准地调整天线所要发送的模拟信号之相位而不受到频率因素的影响。然而，相较于图1A所示的波束成型装置，此架构会使用到较多数量的混频器101。图1C所示的波束成型装置是使用数字波束技术合成的方式产生波束成型信号，波束成型装置可在波束成型信号的同相(InPhase，以I表示)与正交(Quadrature，以Q表示)分量信号还未由被数字信号转换为模拟信号之前，调整两数字信号，以使输出的波束成型信号具有适当的相位。在此架构下，波束成型装置不须使用到相移器，因此在设计上较为灵活。然而，此架构会使用到较多数量的数字-模拟(DA)转换器，容易导致波束成型装置的体积及成本上升。图2A是依据本公开一实施例示出用于单一天线及单一输入基频信号通信系统的波束成型控制装置200的示意图。波束成型控制装置200可包括第一基频振幅控制电路203、第二基频振幅控制电路205、混频器201以及控制器Ctrl，其中，控制器Ctrl耦接第一基频振幅控制电路203及第二基频振幅控制电路205并用以控制两者。第一基频振幅控制电路203与第二基频振幅控制电路205可例如是功率放大器(PowerAmplifier，PA)，两者可将输入信号的振幅放大或缩小一特定倍率，并将振幅经缩放的输入信号输出。第一基频振幅控制电路203与第二基频振幅控制电路205也可以是其他种可控制信号振幅的电路，本公开并不限定于此。控制器C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波束成型控制装置，其特征在于，包括：第一基频振幅控制电路以及第二基频振幅控制电路，两者皆接收第一基频信号；混频器，耦接该第一基频振幅控制电路以及该第二基频振幅控制电路；控制器，耦接该第一基频振幅控制电路及该第二基频振幅控制电路，该控制器调整该第一基频振幅控制电路中对于该第一基频信号的第一振幅倍率，且调整该第二基频振幅控制电路中对于该第一基频信号的第二振幅倍率，其中，该第一基频振幅控制电路根据该第一基频信号与该第一振幅倍率产生第一信号，且该第二基频振幅控制电路根据该第一基频信号与该第二振幅倍率产生第二信号；该混频器接收该第一信号与该第二信号，并使该第一信号与该第二信号之间具备相位差；以及该混频器将具备该相位差的该第一信号与该第二信号转换为波束成型信号，以控制天线。

【技术特征摘要】
2017.04.21 TW 1061135331.一种波束成型控制装置，其特征在于，包括：第一基频振幅控制电路以及第二基频振幅控制电路，两者皆接收第一基频信号；混频器，耦接该第一基频振幅控制电路以及该第二基频振幅控制电路；控制器，耦接该第一基频振幅控制电路及该第二基频振幅控制电路，该控制器调整该第一基频振幅控制电路中对于该第一基频信号的第一振幅倍率，且调整该第二基频振幅控制电路中对于该第一基频信号的第二振幅倍率，其中，该第一基频振幅控制电路根据该第一基频信号与该第一振幅倍率产生第一信号，且该第二基频振幅控制电路根据该第一基频信号与该第二振幅倍率产生第二信号；该混频器接收该第一信号与该第二信号，并使该第一信号与该第二信号之间具备相位差；以及该混频器将具备该相位差的该第一信号与该第二信号转换为波束成型信号，以控制天线。2.如权利要求1所述的波束成型控制装置，还包括：第三基频振幅控制电路，接收第二基频信号，其中该控制器耦接该第三基频振幅控制电路，且该控制器调整该第三基频振幅控制电路中对于该第二基频信号的第三振幅倍率；第四基频振幅控制电路，接收该第二基频信号，其中该控制器耦接该第四基频振幅控制电路，且该控制器调整该第四基频振幅控制电路中对于该第二基频信号的第四振幅倍率；第一加法器，耦接该第一基频振幅控制电路以及该第三基频振幅控制电路；以及第二加法器，耦接该第二基频振幅控制电路以及该第四基频振幅控制电路，其中，该第三基频振幅控制电路根据该第二基频信号与该第三振幅倍率产生第三输出信号，且该第一基频振幅控制电路更根据该第一基频信号与该第一振幅倍率产生第一输出信号；该第四基频振幅控制电路根据该第二基频信号与该第四振幅倍率产生第四输出信号，且该第二基频振幅控制电路更根据该第一基频信号与该第二振幅倍率产生第二输出信号；该第一加法器接收该第一输出信号与该第三输出信号，并依据该第一输出信号与该第三输出信号产生该第一信号；以及该第二加法器接收该第二输出信号与该第四输出信号，并依据该第二输出信号与该第四输出信号产生该第二信号。3.如权利要求2所述的波束成型控制装置，其中该波束成型信号包括对应于该第一基频信号的第一信号分量以及对应于该第二基频信号的第二信号分量。4.如权利要求1所述的波束成型控制装置，其中该混频器以线性迭加的方式将具备该相位差的该第一信号与该第二信号转换为该波束成型信号。5.如权利要求1所述的波束成型控制装置，其中该波束成型信号的相位为第一振幅倍率与第二振幅倍率的比值的反正切函数。6.如权利要求1所述的波束成...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡作敏，陈颢轩，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71