一种单片射频双流传输的装置，使用方法，及天线系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种单片射频双流传输的装置，使用方法，及天线系统，其中装置包括：射频链路、电抗控制电路，寄生电抗、一根有源天线以及偶数M根寄生天线，M大于2；所述射频链路用于产生射频信号；有源天线与射频链路相连，寄生天线分别与寄生电抗相连，各寄生天线与有源天线的距离相等，相邻寄生天线之间的弧度为度；通过电抗控制电路调节寄生电抗可使任意一对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值不等，其余对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值分别相等。通过引入额外的可调寄生电抗自由度，以实现双流复用，从而实现Single RF MIMO的高阶调制。能够在实现高阶调制的同时，保证系统稳定性，节省系统功率并减轻计算负担。

【技术实现步骤摘要】
一种单片射频双流传输的装置，使用方法，及天线系统
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种单片射频双流传输的装置，使用方法，及天线系统。
技术介绍
MIMO（MultipleInputandMultipleOutput，多输入多输出）技术能够产生额外的空间自由度从而成倍地提高系统容量。理论和实践表明随着发射和接收天线数目的线性增长，MIMO系统容量也随之线性增长，从而极大地提高频谱利用效率。因此，MIMO技术已经广泛地应用于现有的无线通信系统中，例如：Wi-Fi（WirelessFidelity，无线保真），WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess，宽带码分多址接入），LTE（LongTermEvolution，长期演进）等等。然而，传统的MIMO技术要求每一副天线需要一个RF（RadioFrequency，射频）链路，使不同的数据流在不同的天线上进行发射，因此成本相对较大。另一方面，为了保证无线信道的独立衰落特性（即信道矩阵是良态的），发射天线之间的波长应保证最小为0.5个波长，但是对于一些对大小敏感的设备（如微型终端），传统MIMO技术的应用范围受到限制。为了解决成本和大小问题，技术人员提出了一种新的基于ESPAR天线（ElectronicallySteerableParasiticArrayRadiator，电子可调寄生阵列天线）的MIMO技术，一般称为SingleRFMIMO（单片射频多输入多输出）技术，该技术包含以下几个特征：1、由一根有源天线和多根寄生天线组成，并只需要一个RF链路，成本较低，结构简单；2、其中一个数据流在有源天线上进行传输，其它数据流通过由寄生天线和有源天线的耦合电磁场进行传输，因此能够同时发射多个数据流；3、即使天线之间的距离小于1/2个波长，它依然保证信道获得较好的独立衰落特性，因而适合应用于小型空间的设备。总的来说，SingleRFMIMO技术有效地避免了前述MIMO技术的两大应用不足。ESPAR天线由M+1个单元组成，其中一个单元为有源天线，它与RF链路相连，其余M个单元为寄生天线阵列，它们分别与可控负载相连。下面以三单元的ESPAR天线为例简要介绍现有的SingleRFMIMO技术。如图1所示的三单元ESPAR天线，中间示意的黑色填充的圆柱体天线为有源天线，它与RF链路相连，其余两根是寄生天线，它与寄生电抗相连，寄生电抗值通过控制电路进行控制，有源天线与寄生天线之间的距离假设为d，数据流s1通过RF链路加载到有源天线上发射出去，而另一路数据流s2和s1一起通过控制电路来调节寄生天线的电抗值，从而调节有源天线和寄生天线相互之间的互耦电磁场，最后把数据流发射s2出去。发射方向图G(θ)可以建模为：G(θ)＝gisol(θ)*AF＝gisol(θ)*a(θ)*i＝gisol(θ)*[1e-jkdcos(θ-0)e-jkdcos(θ-π)][I0I1I2]T＝gisol(θ)*[1e-jkdcos(θ)ejkdcos(θ)][I0I1I2]T上式中，gisol(θ)表示只考虑单根天线存在时的发射方向图；AF表示天线的阵列因子；k＝2π/λ，参数λ表示波长；d表示有源天线与寄生天线之间的间隔；θ表示辐射的离开角；I0，I1，I2依次表示三个天线的电流。利用欧拉公式进行展开，可得：上式中，B0(θ)＝1，B′0(θ)＝cos(kdcos(θ))，B1(θ)＝sin(kdcos(θ))；当散射体足够丰富的时候，有：B0(θ)≈cB′0(θ)，其中c≈o.9612；B0(θ)⊥B1(θ)。由此可见阵列因子AF可表示成两路正交的基函数B0(θ)和B1(θ)的线性组合，阵列因子AF可进一步简化为：其中，，表示所发射的第一路数据流，通过调整I0进行调制；调整系数1：，通过控制jX1与jX2，从而控制和的值，使得参数r用来平衡基函数之间的功率，当r＝3.67时，P(B0(θ))＝r2P(B1(θ))。所以：AF＝s1B0(θ)+rs2B1(θ)。另一方面，与可通过下述方法求解：V0＝I0Z00+I1Z01+I2Z02-jI1X1＝I0Z10+I1Z11+I2Z12-jI1X2＝I0Z20+I1Z21+I2Z22(1)其中Zii，i＝0，1，2表示三个天线的自阻抗；Zij，i≠j表示天线i与天线j的互阻抗；由式子(1)可得：由式子(2)和式子(3)可知，根据s1与s2的输入得到s2/s1，调整jX1与jX2改变与，使得，达到同时传输两个数据流的目的。BPSK(BinaryPhaseShiftKeying二进制移相键控)调制由于s1和s2在集合{-1，1}中选取，因此s2/s1的比值在集合{-1，1}中选取。假定jX1与jX2分别从-100j到-o.4j变化，最小步长为-0.2j；当r＝3.67，幅度偏差满足，角度偏差满足，就停止穷举搜索(注意：穷举搜索只需要一次就可以，因为它与信道实现没有关系)，输出相应的寄生电抗组合值，如下表1所示：表1：BPSK的寄生电抗组合值s1/s0X1X21-3.8-8.0-1-8.0-3.8QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying，正交相移键控)调制：由于s1和s2在集合{1+j，-1+j，-1-j，-1+j}中选取，因此s2/s1的比值在集合{1，-1，j，-j}中选取。假定jX1与jX2分别从-100j到-0.4j变化，最小步长为-0.2j；当r＝3.67，幅度偏差满足，角度偏差满足，就停止穷举搜索，输出相应寄生电抗组合值，如下表2所示：表2：QPSK的寄生电抗组合值s1/s0X1X21-3.8-8.0-1-8.0-3.8-j-33.8-51.8j-51.8-33.616QAM调制(QuadratureAmplitudeModulation，16种符号的正交幅度调制)：请一并参阅图2(a)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片射频双流传输的装置，其特征在于，包括：射频链路、电抗控制电路，寄生电抗、一根有源天线以及偶数M根寄生天线，M大于2；所述射频链路用于产生射频信号；有源天线与射频链路相连，寄生天线分别与寄生电抗相连，各寄生天线与有源天线的距离相等，相邻寄生天线之间的弧度为度；通过电抗控制电路调节寄生电抗可使任意一对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值不等，其余对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值分别相等。

【技术特征摘要】
1.一种单片射频双流传输的装置，其特征在于，包括：射频链路、电抗控制电路，寄生电抗、一根有源天线以及偶数M根寄生天线，M大于2；所述射频链路用于产生射频信号；有源天线与射频链路相连，寄生天线分别与寄生电抗相连，各寄生天线与有源天线的距离相等，相邻寄生天线之间的弧度为度；通过电抗控制电路调节寄生电抗可使任意一对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值不等，其余对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值分别相等；其中，数据流s1通过所述射频链路加载到有源天线上发射出去；电抗控制电路根据两路数据流s2与s1的输入，调整各寄生天线的电抗值，使第i对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值不相等，其余对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗值分别相等，使得成立，其中Ri为调整系数，参数ri用于保证两路基函数B0(θ)和Bi(θ)的功率相等，即P(B0(θ))＝ri2P(Bi(θ))；P(B0(θ))表示基函数B0(θ)的功率；P(Bi(θ))表示基函数Bi(θ)的功率；B0(θ)与Bi(θ)分别为天线远场所展开的两路正交波形基函数。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，电抗控制电路，还用于对所有以有源天线镜像对称的寄生天线对执行如下轮询操作：设置jXi＝L1,jX′i＝L2，jXi和jX′i分别为第i对以有源天线镜像对称的寄生天线的电抗，L1和L2为设定的不相等的电抗值；其余互为镜像的寄生天线对应的电抗值分别相等，使得用于发送第i个方向图的导频信息pi(n)给接收端；然后设置jXi＝L2,jX′i＝L1，其余互为镜像对称的寄生天线对应的电抗分别相等，使得用于发送第i个镜像方向图的导频信息p′i(n)给接收端。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，还包括：接收装置，用于接收来自接收端反馈的最大信道容量的方向图索引i*，所述方向图索引i*由接收端接收到的pi(n)和p′i(n)估计出各方向图及其镜像的信道信息，并计算出各方向图及其镜像所对应的两个基函数的信道信息，得到各方向图的信道容量，并据此得到最优信道容量的方向图索引i*；所述pi(n)为第i个方向图的导频信息，所述p′i(n)为第i个镜像方向图的导频信息。4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述电抗控制电路，还用于根据来自接收端的最大信道容量的方向图索引i*以及所述两路输入数据流s1和s2，调整和使得其中，和分别为i*对应的一对寄生天线的寄生电抗，为调整系数，用于保证两路基函数B0(θ)和的功率相等。5.一种单片射频双流传输的装置的使用方法，其特征在于，包括：获得单片射频双流传输的装置，所述单片射频双流传输的装置包括：一根有源天线，它与射频链路相连，射频链路、电抗控制电路，寄生电抗、以及偶数M根寄生天线，M大于2；寄生天线分别与寄生电抗相连，各寄生天线与有源天线的距离相等，相邻寄生天线之间的弧度为度；通过电抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟山，吴涛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44