具备混合式波束成型的无线通信装置及其控制方法制造方法及图纸

一种具备混合式波束成型的无线通信装置及其控制方法。无线通信装置包括多个天线、波束成型数字电路、多个射频链、波束成型模拟电路、控制器以及储存器。射频链接收经所述波束成行数字电路处理的信号以产生天线信号。所述射频链通过所述波束成型模拟电路以连接到所述天线之一部分或全部，以使所述天线信号传递至对应的所述天线。射频链的数目小于所述天线的数目。储存器储存多个候选模拟码本。控制器依据场景环境信息以选择所述候选模拟码本的其中之一作为已选择模拟码本，并依据已选择模拟码本调整所述波束成型模拟电路。

【技术实现步骤摘要】
具备混合式波束成型的无线通信装置及其控制方法
本公开是有关于一种具备混合式波束成型的无线通信装置及其控制方法。
技术介绍
波束成型技术经常应用在无线通信当中，其利用天线数组来有效地进行无线信号传输，从而达到提高信号质量、降低干扰、增加传输效率等目的。由大量天线(如，16或64个以上的天线)所形成的多输入多输出(multiple-inputmultiple-output；MIMO)系统可利用天线数组来有效地补偿因为距离造成的路径衰减，并提高MIMO系统的效率。此种天线数组通常可利用全数字架构实现，亦即，天线数组中的每个天线皆须具备相对应的数字信号处理电路。例如，每个天线通常对应一个发射器链(TXchain)，每个发射器链至少包括有数字模拟转换器(DAC)、滤波器、功率放大器等多样化且高端的电路组件。但是，这些信号处理电路的成本较高，其功率消耗也较高。为了降低波束成型技术的建置成本，近年的混合式波束成型系统将信号处理电路从全数字形式转换为模拟与数字电路相混合的结构，降低部分电路(如，发射器链(TXchain)或其他组件)的数量，藉以降低建置成本。然而，模拟电路中相位偏移器(phaseshifter)与波束成型增益不易进行微调，导致混合式波束成型系统在实际运作时并不如以全数字架构实现的波束成型系统来的方便使用。从另一角度来说，在寻找混合式波束成型系统当中的最佳处理方案中，信号处理中的模拟电路限制形成十分复杂的非凸性(non-convex)的优化问题，不利于实际用途。
技术实现思路
本公开实施例提供一种具备混合式波束成型的无线通信装置及其控制方法，其可在不同的环境与场景下适应性地选用合适的模拟码本以有效地提高信号传输效率。本公开实施例提出一种无线通信装置，其包括多个天线、波束成型数字电路、多个射频链、波束成型模拟电路、控制器以及储存器。波束成型数字电路用以将信号进行处理。多个射频链耦接所述波束成型数字电路。所述射频链用以接收经波束成型数字电路处理的信号以产生天线信号。波束成型模拟电路耦接所述射频链及所述天线。射频链通过所述波束成型模拟电路以连接到所述天线之一部分或全部，以使所述天线信号传递至对应的所述天线。所述射频链的数目小于所述天线的数目。控制器耦接所述波束成型模拟电路。储存器耦接所述控制器。储存器储存多个候选模拟码本。所述控制器依据场景环境信息以选择所述候选模拟码本的其中之一作为已选择模拟码本，并依据所述已选择模拟码本调整所述波束成型模拟电路。本公开实施例提出一种具备混合式波束成型的无线通信装置的控制方法。所述无线通信装置包括多个天线、波束成型数字电路、多个射频链以及波束成型模拟电路。所述控制方法包括下列步骤。预先产生多个候选模拟码本。依据场景环境信息以选择所述候选模拟码本的其中之一作为已选择模拟码本。以及，依据所述已选择模拟码本调整所述波束成型模拟电路。基于上述，本公开实施例中的具备混合式波束成型的无线通信装置及其控制方法依据场景环境信息(如，无线通信装置的存取状态、布建环境、传输通道特性)以从多个候选模拟码本中选择具备较佳传输效率的候选模拟码本，并利用此模拟码本来调整波束成型模拟电路。换言之，以往具备混合式波束成型的无线通信装置通常仅具备单一模拟码本，无法适应性地符合不同环境与不同情况来自行调整波束成型模拟电路。相对地，本公开实施例的无线通信装置可预先仿真多种情境与情况(如，无线通信装置的存取状态、布建环境)以及动态的传输信道特性来藉由波束成型算法而分别产生多样化的默认数字码本及候选模拟码本，便可让无线通信装置在不同的场景或环境下皆可适应性地选用合适的数字码本及模拟码本，从而有效地提高信号传输效率。为让本公开能更明显易懂，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1为依照本公开实施例的一种无线通信装置的示意图。图2为依照本公开实施例的一种具备混合式波束成型的无线通信装置的控制方法的步骤流程图。图3为图2中步骤S220的详细流程图。图4为无线通信装置在初始存取场景的示意图。图5为在静态环境及动态环境中的无线通信装置以及用户装置的示意图。具体实施方式波束成型系统可通过天线数组形成多种不同方向的波束，这些波束的宽度可藉由信号处理电路来调整。具备波束成型系统的无线通信装置(如，基站或用户装置)可藉由这些波束来准确地且稳定地传输信息，从而提高传输中的信号强度以及传输覆盖率。波束成型系统依据其信号处理电路的类型可以区分为全数字式以及混合式两种。全数字式的波束成型系统需要高成本的硬件来实现。如此一来，全数字式的波束成型系统可具备最多的运算自由度，也就是，可利用数字电路来轻易地调整各个器件的加权值及参数，并适用于传统的波束成型(beamforming)算法，常见于长期演进技术(LongTermEvolution；LTE，又称4G)、或WIFI技术中。混合式波束成型系统通常应用在无线通信装置100当中，且其将信号处理部分区分为数字端(数字电路)及模拟端(模拟电路)。图1是依照本公开实施例的一种无线通信装置100的示意图。如图1所示，具备混合式波束成型的无线通信装置100主要包括波束成型数字电路110、多个射频链(RFchain)(本实施例以发射器链(TXchain)120作为射频链的实现电路)、波束成型模拟电路130、多个天线140、控制器150以及储存器160。储存器160耦接控制器150。波束成型模拟电路130耦接射频链(发射器链120)及天线140。本实施例的无线通信装置100是以无线通信系统中的基站作为实现范例，但应用本实施例者应可将本实施例的应用实现在用户装置当中。从另一个角度来说，波束成型数字电路110、射频链、波束成型模拟电路130以及控制器150可属于通信传输器的基频信号处理设备。波束成型数字电路110用以将信号进行处理以产生已处理的信号。本实施例中的每个发射器链120可以包括数字预失真器(digitalpre-distortion；DPD)、数字模拟转换器(DAC)、滤波器、功率放大器(PowerAmplifier；PA)、混频器(mixer)等组件。在以往的波束成型技术中，每个天线140皆会对应一个发射器链120。由于发射器链120的成本高昂，因此混合式波束成型系统利用波束成型模拟电路130来减少发射器链120的数量。换言之，发射器链120通过波束成型模拟电路130以连接到多个天线140之一部分或全部，以使射频链120所产生的天线信号传递至对应的天线140。发射器链120的数目将会小于天线140的数目。波束成型模拟电路130可包括相位偏移器(phaseshifter)、放大器等模拟电路组件。本实施例的波束成型模拟电路130主要是由多个相位偏移器组成。无线通信装置100可利用默认的模拟码本来调整相位偏移器的相关参数。然而，由于相位偏移器的功用主要是让输入信号的相位发生偏移，且相位偏移器是模拟电路，导致其偏移量只有固定几种调整方式。换言之，在符合混合式波束成型的无线通信装置中，模拟电路130形成的非线性限制将会对波束成形算法中的优化选择造成困扰。例如，模拟电路130中相位偏移器的震幅皆为固定数值，并且相位偏移器中的相位偏移量仅能从几种相位偏移量中选择。在此说明数字码本(codeb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线通信装置，其特征在于，包括：多个天线；波束成型数字电路，用以对信号进行处理；多个射频链，耦接所述波束成型数字电路，用以接收经所述波束成型数字电路处理的信号以产生天线信号；波束成型模拟电路，耦接所述射频链及所述天线，其中所述射频链通过所述波束成型模拟电路以连接到所述天线之一部分或全部，以使所述天线信号传递至对应的所述天线，其中所述射频链的数目小于所述天线的数目；控制器，耦接所述波束成型模拟电路；以及储存器，耦接所述控制器，并储存多个候选模拟码本，所述控制器依据场景环境信息选择所述候选模拟码本的其中之一作为已选择模拟码本，并依据所述已选择模拟码本调整所述波束成型模拟电路。

【技术特征摘要】
2017.12.15 TW 1061440671.一种无线通信装置，其特征在于，包括：多个天线；波束成型数字电路，用以对信号进行处理；多个射频链，耦接所述波束成型数字电路，用以接收经所述波束成型数字电路处理的信号以产生天线信号；波束成型模拟电路，耦接所述射频链及所述天线，其中所述射频链通过所述波束成型模拟电路以连接到所述天线之一部分或全部，以使所述天线信号传递至对应的所述天线，其中所述射频链的数目小于所述天线的数目；控制器，耦接所述波束成型模拟电路；以及储存器，耦接所述控制器，并储存多个候选模拟码本，所述控制器依据场景环境信息选择所述候选模拟码本的其中之一作为已选择模拟码本，并依据所述已选择模拟码本调整所述波束成型模拟电路。2.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述场景环境信息包括所述无线通信装置的应用场景信息，所述控制器判断所述无线通信装置的所述应用场景信息是否为初始存取场景，当所述应用场景信息是所述初始存取场景时，所述控制器从所述候选模拟码本选择具备最宽波束宽度的候选模拟码本作为所述已选择模拟码本。3.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述场景环境信息包括所述无线通信装置的布建环境信息，所述控制器判断所述无线通信装置的所述布建环境信息是否为静态环境，当所述布建环境信息是所述静态环境时，所述控制器从所述候选模拟码本选择具备最窄波束的模拟码本作为所述已选择模拟码本。4.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述场景环境信息包括通道信息，所述控制器依据位于所述无线通信装置的传输范围中的多个通信设备回报的所述通道信息，以获得每一通信设备在多个波束所对应的信号质量，其中所述波束是由所述天线产生，所述控制器还依据每一通信设备在所述波束所对应的所述信号质量，对所述通信设备进行分群以产生多个通信群组，并对每个通信群组分配对应的所述候选模拟码本的其中之一。5.如权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述控制器控制所述波束成型数字电路、所述射频链以及所述波束成型模拟电路以分别在不同的所述波束中传送下行领航信号，所述控制器依据每一通信设备回传的对应于每一波束的量测结果，对所述通信设备进行分群以产生所述通信群组。6.如权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于，所述控制器利用每一通信设备回传的对应于每一波束的所述量测结果，计算每个通信设备在所述多个波束的差异因子，并利用每一通信设备的差异因子及至少一群组门坎值来对每个通信设备进行分群。7.如权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述通信设备分别在不同的所述波束中传送上行领航信号，所述控制器分别量测所述波束中传送的所述上行领航信号的强度，依据所述量测结果对所述通信设备进行分群以产生所述通信群组。8.如权利要求4所述的无线通信装置，其特征在于，所述信道信息包括信号噪声干扰比、信噪比、已接收信号强度指针、参考信号接收质量、参考信号接收强度、所述无线通信通装置与所述通信设备之间的距离的其中之一或其组合。9.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述储存器还储存多个候选数字码本，所述控制器选择所述默认...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈治宇，张献文，许仁源，何建兴，
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