一种波束赋形的控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通信技术，特别涉及一种波束赋形的控制方法、装置及系统。用以实现波束赋形的灵活控制。该系统为：通过在各组功率放大器和天线阵元之间增加扩展移相控制装置，增加了对各路射频信号（即待发送数据）的进一步移相控制，即采用扩展相位的方法来提高相位控制的精度。这样，便构建了一个扩展移相控制架构，弥补了模拟波束赋形相位精度低的缺陷，结合天线阵元可以针对某路经由粗颗粒度移相器及功率放大器的输出信号，进一步作出细颗粒度地更精确地相位控制，从而能够以一个实现更高精度实现射频信号的控制，以及波束赋形控制。

A beam forming control method, device and system

The invention relates to communication technology, in particular to a beam forming control method, device and system. It is used to achieve flexible control of beamforming. The system is as follows: by adding an extended phase shift control device between the power amplifier and the antenna element, the further phase shift control is added to the radio frequency signal (the data to be sent), that is to use the extended phase method to improve the precision of the phase control. In this way, an extended phase shift control architecture is constructed to make up the defects of the low precision of the analog beam shaped phase. In combination with the antenna array element, the phase control can be further made in a fine particle size by the output signal of a coarse granular phase shifter and power amplifier. The accuracy is achieved by RF signal control and beamforming control.

【技术实现步骤摘要】
一种波束赋形的控制方法、装置及系统
本专利技术涉及通信技术，特别涉及一种波束赋形的控制方法、装置及系统。
技术介绍
随着通信技术的迅速发展，无线移动宽带的应用将越来越广泛，便携移动设备中将使用非常高的频段进行数据通信，如，厘米波、毫米波等等。由于载频的原因以及环境的影响，信号传播的损耗非常高，为了解决此问题，一般的做法是在便携移动设备中利用波束赋形技术进行路损补偿，以保证链路质量；如，采用多天线组成阵列并采用波束赋形的方法提高增益以保证链路质量。现有技术下，高频段信号通常采用数控移相器，参阅图1所示，待发送数据经数模转换处理以及上变频处理后，扩展为三路，每一路待发送数据分别经由一个移相器1获得相位移动处理，再经由一个功率放大器2获得功率放大处理，最后，三路待发送数据经由各自的天线阵元3被联合波束赋形发送；其中，各路天线阵元3通常采用固定天线阵元的方式。然而，这种模拟波束赋形的方案成本较小，但相位值固定，可控性和灵活性比较差，增益比较低，不能满足多种应用场景的波束赋形需求。例如，实现60GHz无线通信的方案时，采用有限位数(假设为N)的数控移相器来控制模拟信号的相位，可控相位由位数决定，假设移相控制可从0度到160度，采用3位数字控制信号(即N＝3)可以控制0度、20度、40度、60度直到160度的8个相位。由于成本以及功耗的原因，位数更多的数控移相器与模拟射频电路集成在同一个固态电路中难度非常大，而天线阵元固定，这样的结果，实际上没有充分利用模拟波束赋形带来的益处，很难满足无线通信比较灵活的波束控制需求，从而很难达到良好的赋形能力。为了解决固定天线阵元带来的不足，现有技术下，可以采用数字波束赋形方式加以解决。参阅图2所示，此方案中，各路待发送数据在数模转换阶段便完成相位移动处理，接着，再经上变频处理及功率放大处理后，经由天线阵元3被联合波束赋形发送。理论上讲用数字波束赋形可以达到最优的波束赋形的效果，具体参见图2，可以在待发送数据1、2……n中加入相位信息，但由于增加了多个数模转换器件，其成本和功耗却远远高于于模拟波束赋形。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种波束赋形的控制方法、装置及系统，用以实现波束赋形的灵活控制。本专利技术实施例提供的具体技术方案如下：第一方面、一种波束赋形的控制系统，包括：至少两个移相器，用于分别按照各自预设的角度对各自获得的待发送数据进行相位调整；至少两个功率放大器，每一个功率放大器分别与一个移相器相连接，用于分别对各自获得的经相位调整的待发送数据进行功率放大；至少两个扩展移相控制装置，每一个扩展移相控制装置分别与一个功率放大器相连接，用于分别按照各自预设的修正值对各自获得的经功率放大后的待发送数据进行相位修正；其中，预设的修正值不大于所述移相器能够使用的两个相邻可调角度的差值；至少两个天线阵元，每一个天线阵元分别与一个扩展移相控制装置相连接，用于分别对各自获得的经相位修正的待发送数据进行发送。这样，便构建了一个扩展移相控制架构，弥补了模拟波束赋形相位精度低的缺陷，结合天线阵元可以针对某路经由粗颗粒度移相器及功率放大器的输出信号，进一步作出细颗粒度地更精确地相位控制，从而能够以一个实现更高精度实现射频信号的控制，以及波束赋形控制。结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述天线阵元为微带天线、圆极化天线或椭圆极化天线。结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述系统在待发送数据接入高频段系统后立即进行处理，或者，在高频无线链路存活期间接收到指令时再进行处理。结合第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，扩展移相控制装置进一步用于：用于根据信号发送需求控制对应的天线阵元的开闭。这样，可以可灵活地使用或不使用某些天线阵元，即采用不同的天线阵元组合控制方式以调整天线信号整合方向、改变信号增益，甚至可以达到适应不同频段的效果，尤其是可以采用简洁的阵元组合方式即满足可移动设备多模多频的挑战，以节约成本。第二方面、一种波束赋形的控制装置，至少包括：移相控制器，用于按照预设的修正值对获得的经相位调整及功率放大的待发送数据进行相位修正，再将修正的待发送数据发往相应的天线阵元；其中，预设的修正值小于系统中实现相位调整的移相器能够使用的两个相邻可调角度的差值。这样，便构建了一个扩展移相控制架构，弥补了模拟波束赋形相位精度低的缺陷，结合天线阵元可以针对某路经由粗颗粒度移相器及功率放大器的输出信号，进一步作出细颗粒度地更精确地相位控制，从而能够以一个实现更高精度实现射频信号的控制，以及波束赋形控制。结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述移相控制器为微机电式移相控制器或开关线式移相器。结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，进一步包括：开关控制器，用于根据信号发送需求控制对应的天线阵元的开闭。这样，可以可灵活地使用或不使用某些天线阵元，即采用不同的天线阵元组合控制方式以调整天线信号整合方向、改变信号增益，甚至可以达到适应不同频段的效果，尤其是可以采用简洁的天线阵元组合方式即满足可移动设备多模多频的挑战，以节约成本。结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述开关控制器为微机电式开关。结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述装置在待发送数据接入高频段系统后立即进行处理，或者，在高频无线链路存活期间接收到指令时再进行处理。第三方面、一种波束赋形的控制方法，包括：按照预设的角度对获得的待发送数据进行相位调整；对经相位调整的待发送数据进行功率放大；按照预设的修正值对经功率放大后的待发送数据进行相位修正；其中，预设的修正值不大于所述移相器能够使用的两个相邻可调角度的差值；对经相位修正的待发送数据进行发送。这样，便构建了一个扩展移相控制架构，弥补了模拟波束赋形相位精度低的缺陷，结合天线阵元可以针对某路经由粗颗粒度移相器及功率放大器的输出信号，进一步作出细颗粒度地更精确地相位控制，从而能够以一个实现更高精度实现射频信号的控制，以及波束赋形控制。结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述待发送数据为参考信号，或者，为信道反馈信息。结合第三方面，在第二种可能的实现方式中，在待发送数据接入高频段系统后立即进行处理，或者，在高频无线链路存活期间接收到指令时再进行处理。结合第三方面或第三的第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，进一步包括：根据信号发送需求对发送待发送数据的天线阵元的数目进行控制。这样，可以可灵活地使用或不使用某些天线阵元，即采用不同的天线阵元组合控制方式以调整天线信号整合方向、改变信号增益，甚至可以达到适应不同频段的效果，尤其是可以采用简洁的天线阵元组合方式即满足可移动设备多模多频的挑战，以节约成本。附图说明图1为现有技术下模拟波束赋形原理图；图2为现有技术下数字波束赋形原理图；图3为本专利技术实施例中实现数控式模拟波束赋形的系统原理图；图4为本专利技术实施例中扩展移相控制装置结构图；图5和图6为本专利技术实施例中天线阵元控制示意图；图7为本专利技术实施例中波束赋形控制流程图。具体实施方式为了实现波束赋形的灵活控制，本专利技术实施例中，不再使用模拟移相器进行相位调整，而在扩展的移相控制网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波束赋形的控制系统，其特征在于，包括：至少两个移相器，用于分别按照各自预设的角度对各自获得的待发送数据进行相位调整；至少两个功率放大器，每一个功率放大器分别与一个移相器相连接，用于分别对各自获得的经相位调整的待发送数据进行功率放大；至少两个扩展移相控制装置，每一个扩展移相控制装置分别与一个功率放大器相连接，用于根据信号发送需求控制对应的天线阵元的开闭，以及分别按照各自预设的修正值对各自获得的经功率放大后的待发送数据进行相位修正；其中，预设的修正值不大于所述移相器能够使用的两个相邻可调角度的差值；至少两个天线阵元，每一个天线阵元分别与一个扩展移相控制装置相连接，用于分别对各自获得的经相位修正的待发送数据进行发送。

【技术特征摘要】
1.一种波束赋形的控制系统，其特征在于，包括：至少两个移相器，用于分别按照各自预设的角度对各自获得的待发送数据进行相位调整；至少两个功率放大器，每一个功率放大器分别与一个移相器相连接，用于分别对各自获得的经相位调整的待发送数据进行功率放大；至少两个扩展移相控制装置，每一个扩展移相控制装置分别与一个功率放大器相连接，用于根据信号发送需求控制对应的天线阵元的开闭，以及分别按照各自预设的修正值对各自获得的经功率放大后的待发送数据进行相位修正；其中，预设的修正值不大于所述移相器能够使用的两个相邻可调角度的差值；至少两个天线阵元，每一个天线阵元分别与一个扩展移相控制装置相连接，用于分别对各自获得的经相位修正的待发送数据进行发送。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述天线阵元为微带天线、圆极化天线或椭圆极化天线。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统在待发送数据接入高频段系统后立即进行处理，或者，在高频无线链路存活期间接收到指令时再进行处理。4.一种波束赋形的控制装置，其特征在于，所述波束赋形的控制装置至少包括若干扩展移相控制装置，每一所述扩展移相控制装置至少包括：开关控制器，用于根据信号发送需求控制对应的天线阵元的开闭；移相控制器，用于按照预...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蒙军，
申请(专利权)人：电信科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11