发射/接收波束成形信号生成制造技术

本申请公开一种发射/接收波束成形信号生成。发射和/或接收波束成形信号生成包括压控振荡器(VCO 501)，用于根据较低或较高频率载波频率的选择而生成较低或较高主频率输出信号。本地振荡器(502、503)响应于主频率输出信号而生成正交形式本地振荡器信号。一个或更多个混频器级410和420响应于接收信息信号和正交形式本地振荡器信号而生成边带。一个或更多个混频器级410和420响应于当选择较低频率载波频率时开发的边带中的较低边带的高侧注入404而生成输出信息信号，并且响应于当选择较高频率载波频率时开发的边带中的较高边带的低侧注入而生成输出信息信号。可执行发射和接收阵列408的多频带操作。

Transmit / receive beamforming signal generation

The present application discloses a transmit / receive beamforming signal generation. The generation of transmitted and/or received beamforming signals includes a voltage controlled oscillator (VCO 501) for generating lower or higher main frequency output signals based on the selection of lower or higher carrier frequencies. Local oscillators (502, 503) generate orthogonal local oscillator signals in response to the main frequency output signals. One or more mixer stages 410 and 420 generate sidebands in response to received information signals and orthogonal local oscillator signals. One or more mixer stages 410 and 420 generate output information signals in response to high side injection 404 of the lower side band in the developed sideband when selecting a lower frequency carrier frequency, and in response to low side injection of the higher side band in the developed sideband when selecting a higher frequency carrier frequency. The multi band operation of the transmitting and receiving array 408 can be performed.

【技术实现步骤摘要】
发射/接收波束成形信号生成
技术介绍
下一代通信系统包括多输入、多输出(MIMO)收发器以在无线发射系统中容纳高的数据吞吐量。例如，在MIMO系统中的发射器通常被排列为发射器元件的阵列，其中每个发射器元件被耦合到各自的天线，并且其中各天线通常以选择的射频(RF)与相邻的天线物理地隔离波长的一部分(例如，半波长)。阵列中的发射器元件中的每个可以关于相邻发射器元件(例如，排列成行或列的连续发射器元件)被相移。相邻发射器元件的相移基于空间中电磁波的建设性相加而生成较高有效输出功率(例如，当与各发射器元件中的每个的平均功率输出的和相比时)。发射器元件中的每个由相对复杂的RF电路驱动，使得RF电路的相对成本是系统成本的相当大的部分。
技术实现思路
在描述的示例中，低功率发射和/或接收天线阵列系统被布置用于增强发射的波形的有效功率。在至少一个实施例中，描述了用于波束聚焦发射器和基于相位的波形重建的三角(trigonometric)加权矢量调制技术。用于三角加权矢量调制的技术包括(例如)以LO(本地振荡器)和RF频率的基带标量加权和正交定相信号。发射和接收阵列的多频带操作以响应于由适度调谐范围的压控振荡器(VCO)产生的正交信号而组合的两个或更多个LO频率根据不同的边带被执行，使得例如适度调谐范围的VCO能够用于针对相对宽的操作频率范围生成信号。使用可重配置的分频器和倍频器相参地生成本地振荡器(LO)频率。描述的实施例提供以基带频率加载的最小信号，提供由于电流模式操作和使用升频和/或降频转换器混频器的边带组合引起的低失真，并且允许用于发射/接收阵列的较低功率和面积消耗。附图说明图1A是波束成形MIMO发射器100的架构的示意图。图1B是用于生成LO信号和正交的移相器108的各种示例实施例的示意图。图2是波束成形MIMO接收器的架构的示意图。图3是VCO多相正交信号生成电路的示意图。图4是根据示例实施例的波束聚焦MIMO发射器的发射器元件的架构的示意图，该波束聚焦MIMO发射器包括交叉耦合的正交混频器元件。图5是根据示例实施例的用于调制波束聚焦MIMO发射器的发射器元件的本地振荡器(LO)的示意图。图6是根据示例实施例的基带移相器电路的示意图。图7是根据示例实施例的用于针对矢量调制器生成三角权重(weightage)的标量元件的示意图。图8是根据示例实施例的一个本地振荡器升频转换混频器的示意图。图9是根据示例实施例的一个本地振荡器升频转换混频器的示意图，该一个本地振荡器升频转换混频器包括可编程的分段晶体管。图10是根据示例实施例的两个本地振荡器升频转换混频器的示意图。图11是根据示例实施例的用于中频水平三角加权的发射器元件的示意图。图12是根据示例实施例的用于基带三角加权的接收器元件的示意图。图13是根据示例实施例的用于射频三角加权的接收器元件的示意图。图14是根据示例实施例的用于针对本地振荡器选择第一和第二乘法阶次操作的值的流程图。具体实施方式贯穿随后的说明和权利要求使用确定的术语以指代特定的系统组件。各种名称可用于指代特定的组件(或系统)，其中本文不必要在名称不同而非功能不同的组件之间做出区分。此外，系统可以是另一个系统的子系统。在随后的讨论和权利要求中，术语“包括(including)”和“包含(comprising)”用于开放式的方式，并且相应地被解释成意为“包括，但不限于…”。此外，术语“耦合至”或“与…耦合”(等)意在描述间接或直接的电连接。因此，如果第一装置耦合至第二装置，其连接可以通过直接电连接，或经由其他装置和连接通过间接电连接做出。术语“部分”可以意为整体部分或少于整体部分的部分。术语“分量”可以意为在对信号进行的较早(例如，“上行”)操作中引入信号中的信号的部分。如本文所述，基于MIMO(多输入、多输出)的发射器和接收器通过控制多个低功率发射器和接收器元件的阵列用于与相似元件同时且并行工作来实现较高的有效输出或输入功率。例如，发射器元件包括“同相”数模转换器(DAC)；同相基带模拟滤波器，用于调制同相DAC的输出；正交DAC；正交基带模拟滤波器，用于调制正交DAC的输出；升频转换混频器，用于组合同相和正交基带滤波器的输出；以及放大器，用于放大升频转换混频器的输出并且用于将放大的输出耦合至相应的天线。M数量的多个低功率发射器元件中的每个同时工作，例如，每个功率发射器元件发射相应的信号，该相应的信号具有与相邻发射器元件所发射的信号不同的相移。(相邻发射器元件可以包括布置成行和/或列的连续发射器元件。)同时工作多个发射器元件的协作增加了，例如有效发射的功率(例如，经由聚焦发射的波束)和/或发射的波形的信噪比。类似地，基于MIMO的接收器包括接收器元件的阵列，其中每个功率接收器元件耦合至天线阵列中的相应的天线，其中各天线与相邻天线物理地分开波长的部分(例如，半波长)。接收器元件包括，例如放大器，用于放大从相应的天线接收的输入信号；同相滤波器，用于滤波放大的输入信号；同相模数转换器(ADC)，用于数字化同相滤波的放大的输入信号并且将数字化的同相值耦合至数字信号处理器(DSP)；正交滤波器，用于滤波放大的输入信号；正交ADC，用于数字化正交滤波的放大的输入信号并且将数字化的正交值耦合至DSP。DSP是“后端”处理器，其被布置成相移并组合来自每个相应的接收器元件的数字化的正交值中的每个，使得例如升高天线阵列的有效增益。例如，接收器元件阵列中的M个接收器元件中的每个通过信号的接收器后端(例如，数字)处理而被选择性地相移用于建设性的组合，该信号由接收器元件阵列中被选择性地相移的M个接收器元件接收。当与各接收的信号中的任何一个相比时(例如，当噪声不相关时，基于相关的并且建设性地同相相加的信号的每个副本)，接收器后端处理的建设性的组合实现了对于组合的信号的较高信噪比(SNR)。例如，通过接收器后端处理的建设性的组合实现接收信号的空间滤波。相应地，当与从相应的接收器元件获得的接收信号的各波形中的每个的SNR相比时，后端处理导致较高的有效信噪比。MIMO发射器和接收器(例如，包括收发器)被广泛地用于新兴应用，诸如用于下一代通信系统(例如，5G-水平服务)的自动雷达和数据通信集成电路(IC)。为了改善效率，使用MIMO技术的通信系统通常以紧凑的、功率高效的方式实施。为了改善成本有效性，最大可再用架构被描述为根据确定设计的多个射频(RF)频带的使用是可扩展的(例如，其中新兴系统被设计用于在28GHz和35GHz频带内操作)。这种系统被提出以使用在16和512个天线之间的阵列(例如，根据两者的功率)，针对手持装置和基站使用大阵列的紧凑天线，其中手持装置和基站包括瓦片(tile)，其中每个瓦片包含四个天线阵列。在各种实施例中，接收器和发射器被描述用于处理两个中心频率(例如，28GHz和35GHz)。随着系统复杂度和集成水平的增长，基于MIMO的系统越来越多地使用低功率和低面积的发射器和接收器，用于实现具有商业可行的方案。根据各种通信标准，天线(例如，天线阵列)处常常需要单边带RF输出。在第一发射器架构中，基带频率处的正交形式(inquadrature)信号(例如，具有同相信号和与同相信号有正交相位关系的正交信号)与正交本地振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，其包括：乘法阶次操作单元，其用于接收主频率信号、用于响应于所述主频率信号根据第一乘法阶次操作生成第一导出频率信号、以及用于响应于所述第一导出频率信号根据第二乘法阶次操作生成第二导出频率信号，其中所述第二乘法阶次操作是与所述第一乘法阶次操作相反的乘法阶次操作；第一混频器级，其用于响应于所述第一导出频率信号正交形式混频输入信息信号，以生成包括所述第一导出频率信号的分量的第一混频器级输出信号；三角加权定标器，其用于响应于三角权重三角定标所述输入信息信号，以生成包括所述三角权重的分量的定标器输出信号；第二混频器级，其用于响应于所述第二导出频率信号正交形式混频所述输入信息信号，以生成包括所述第二导出频率信号的分量的第二混频器级输出信号；以及输出组合器，其用于生成输出信息信号，其中所述输出信息信号包括所述第一混频器级输出信号、所述定标器输出信号和所述第二混频器级输出信号的分量。

【技术特征摘要】
2017.04.14 US 15/488,4341.一种电路，其包括：乘法阶次操作单元，其用于接收主频率信号、用于响应于所述主频率信号根据第一乘法阶次操作生成第一导出频率信号、以及用于响应于所述第一导出频率信号根据第二乘法阶次操作生成第二导出频率信号，其中所述第二乘法阶次操作是与所述第一乘法阶次操作相反的乘法阶次操作；第一混频器级，其用于响应于所述第一导出频率信号正交形式混频输入信息信号，以生成包括所述第一导出频率信号的分量的第一混频器级输出信号；三角加权定标器，其用于响应于三角权重三角定标所述输入信息信号，以生成包括所述三角权重的分量的定标器输出信号；第二混频器级，其用于响应于所述第二导出频率信号正交形式混频所述输入信息信号，以生成包括所述第二导出频率信号的分量的第二混频器级输出信号；以及输出组合器，其用于生成输出信息信号，其中所述输出信息信号包括所述第一混频器级输出信号、所述定标器输出信号和所述第二混频器级输出信号的分量。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述输入信息信号经由天线或数模转换器即DAC被接收。3.根据权利要求1所述的电路，其中响应于所述第一混频器级输出信号生成所述第二混频器级输出信号。4.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一混频器级和所述第二混频器级被布置为根据调制操作或解调操作进行正交形式混频。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一混频器级和所述第二混频器级被布置为根据以下进行正交形式混频：cos(ωLO1+ωLO2+ωBB)t＝cos(ωLO1t)cos(ωLO2t)cos(ωBBt)-sin(ωLO1t)sin(ωLO2t)cos(ωBBt)-sin(ωLO1t)cos(ωLO2t)sin(ωBBt)-cos(ωLO1t)sin(ωLO2t)sin(ωBBt)，其中t是时间，ωLO1是具有高于基带频率的频率的第一导出频率信号正交形式输入信号，ωLO2是第二导出频率信号正交形式输入信号，以及ωBB是处于所述基带频率的正交形式信息信号。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述输出组合器被布置为根据电流操作模式组合所述第一混频器级输出信号或所述第二混频器级输出信号的分量。7.根据权利要求1所述的电路，其包括边带组合器，所述边带组合器被布置为响应于所述第二混频器级输出信号生成单边带输出信息信号。8.根据权利要求1所述的电路，其中所述三角加权定标器被配置为选择性地相移所述输出信息信号。9.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一乘法阶次操作通过将来自基本频率的能量转换为奇数阶次谐波来执行，并且其中所述第二乘法阶次操作通过一个或更多个一比二分频数字除法器来执行。10.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一乘法阶次操作和所述第二乘法阶次操作是可编程的。11.根据权利要求1所述的电路，其包括VCO，所述VCO在比由所述输出组合器生成的所述输出信息信号的载波频率低的频率下是可操作的。12.根据权利要求11所述的电路，其中所述VCO的中心操作频率是由所述输出组合器生成的所述输出信息信号的所述载波频率的子谐波。13.根据权利要求1所述的电路，其包括边带组合器，所述边带组合器被布置为响应于当选择较低频率载波频率时开发的边带中的较低边带的高侧注入而生成单边带输出信息信号，以及响应于当选择较高频率载波频率时开发的边带中的较高边带的低侧注入而生成所述单边带输出信息信号，其中所述输出组合器响应于所述单边带输出信息信号生成所述输出信息信号，并且其中所选择的载波频率是所述输入信息信号或所述输出信息信号之一的频率。14.一种系统，其包括：VCO，其用于根据选择较低频率载波频率或较高频率载波频率之一生成主频率输出信号，其中当选择所述较低频率载波频率时以第一VCO频率生成所述主频率输出信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·查克拉博蒂，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US