一种天线装置及波束状态切换方法制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种天线装置，能够根据业务场景进行状态切换，适用于多种业务场景。所述天线装置包括：S组天线子阵，S组移相馈电网络以及S个波束形成网络；第i组天线子阵包括Ni个子阵2011，第i组移相馈电网络包括Ni个移相馈电网络2021，Ni个子阵与Ni个移相馈电网络一一连接；第一状态时，第i个波束形成网络203用于形成Ni个子阵对应的ni个波束，该波束形成网络对应的Ni个第一端口与Ni个移相馈电网络一一连接，该波束形成网络对应的ni个第二端口与ni个天线端口一一连接，ni小于Ni；第二状态时，第i个波束形成网络用于形成Ni个子阵对应的Ni个波束，该波束形成网络对应的Ni个第一端口与Ni个移相馈电网络一一连接，该波束形成网络对应的Ni个第二端口与Ni个天线端口一一连接。

An Antenna Device and Beam State Switching Method

【技术实现步骤摘要】
一种天线装置及波束状态切换方法
本申请涉及通信
，尤其涉及一种天线装置及波束状态切换方法。
技术介绍
智能天线也叫自适应阵列天线，它由天线阵、波束形成网络、波束形成算法三部分组成。它通过满足某种准则的算法去调节各阵元信号的加权幅度和相位，从而调节天线阵列的方向图形状，以达到增强所需信号抑制干扰信号的目的。智能天线技术适宜于时分双工(TimeDivisionDuplexing，TDD)方式的CDMA系统，能够在较大程度上抑制多用户干扰、提高系统容量。现有技术中，面向TDD智能天线扩容场景，一般使用立体多波束天线技术或大规模阵列天线(MassiveMIMO，MM)技术。立体多波束天线技术就是将无线蜂窝系统三扇区覆盖网络的天线方向图分成多份，水平维度分几份，垂直维度分几份。而MM是多天线技术演进的一种高端形态，是4.5G网络的一项关键技术。MM站点的射频通道数和天线数显著提升，且天线与射频单元一起集成为有源天线处理单元(ActiveantennaUnit,AAU)。通过使用大规模天线阵列对信号进行联合接收解调或发送处理，相对于传统多天线技术，MM可以大幅提升单用户链路性能和多用户空分复用能力，从而显著增强了系统链路质量和传输速率。此外，MM系统增加了垂直维的自由度，可灵活调整水平维和垂直维的波束形状。因此，基站的三维覆盖能力显著提升两种技术在成本、性能、技术成熟度上各有优略，所使用的场景也有所不同，例如立体多波束适用于用户分布均匀的小包业务场景，而MM可以适用于大包业务景，但是其通道数多成本高，在小包业务性能收益低。如何如何同时兼顾两种特性，支持平滑演进，成为运营商关心的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种天线装置及波束状态切换方法，能够根据业务场景进行状态切换，适用于多种业务场景。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种天线装置，该天线装置包括S组天线子阵，S组移相馈电网络网络以及S各波束形成网络，其中，S为大于或等于1的整数；M组天线子阵中的第i组天线子阵包括Ni个子阵，M组移相馈电网络中的第i组移相馈电网络包括Ni个移相馈电网络，Ni个子阵与Ni个移相馈电网络一一连接，M为小于或等于S的整数，i为1至M的任意整数，Ni为大于1的整数；当天线装置处于第一状态时，M个波束形成网络中的第i个波束形成网络用于形成Ni个子阵对应的ni个波束，第i个波束形成网络对应的Ni个第一端口与Ni个移相馈电网络一一连接，第i个波束形成网络对应的ni个第二端口与ni个天线端口一一连接，ni为小于等于Ni的整数；当天线装置处于第二状态时，M个波束形成网络中的第i个波束形成网络用于形成所述Ni个子阵对应的Ni个波束，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第一端口与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第二端口与Ni个天线端口一一连接。本实施方式的天线装置可以根据业务需求在多波束天线状态和MM状态之间灵活切换，如在小包业务场景下，天线装置可以作为多波束天线使用，节约资源，在用户不均匀的场景下，天线装置可以作为MM使用，也就是说本申请的天线装置可以适用于多种业务场景，灵活性强。结合本申请第一方面，在本申请第一方面的第一种实现方式中，该天线装置还包括：L个天线端口，与所述L个天线端口对应的端口校正网络以及校正端口；其中，L大于等于1,示例的，L可以等于S组天线子阵所包含的子阵总数；端口校正网络用于将L个天线端口对应的信号耦合到校正端口中。本实施方式中，端口校准网络可以将天线端口的信号都耦合到校正端口中，为射频系统提供了校正的端口，为射频系统对信号校正提供了条件。结合本申请第一方面的第一种实现方式，在本申请第一方面的第二种实现方式中，当天线装置处于第二状态时，校正端口与射频系统中校准模块对应的端口连接，从而使得校准模块对L个天线端口对应的信号进行校正。本实施方式中，天线装置处于MM状态时，射频系统可以根据耦合到校正端口的信号对射频系统与天线端口之间传输的信号进行校准，从而使得天线装置能够发射或接收更准确的信号。结合本申请第一方面的第一种实现方式，在本申请第一方面的第三种实现方式中，当天线装置处于第一状态时，校正端口与射频系统中校准模块对应的端口连接，从而使得校准模块对L个天线端口对应的信号进行校正。本实施方式中，天线装置处于MM状态时，射频系统可以根据耦合到校正端口的信号对射频系统与天线端口之间传输的信号进行校准，从而使得天线装置能够发射或接收更准确的信号。结合本申请第一方面，第一方面的第一至第三种实现方式中的任意一种实现方式，在本申请第一方面的第四种实现方式中，第i个波束形成网络包括：ni驱Ni多波束馈电网络，Ni驱Ni直通馈电网络，Ni个第一开关电路以及Ni个第二开关电路；当天线装置处于第一状态时，Ni个移相馈电网络与Ni个第一开关电路对应的Ni个第一端口一一连接，Ni个第一开关电路对应的Ni个第二端口与ni驱Ni多波束馈电网络对应的Ni个第一端口一一连接，ni驱Ni多波束馈电网络对应的ni个第二端口与其中ni个第二开关电路对应的ni个第一端口一一连接，ni个第二开关电路对应的ni个第二端口与ni个天线端口一一连接，ni驱Ni多波束馈电网络用于形成所述Ni个子阵对应的ni个波束；可选的，ni个波束可以为正交波束。当所述天线装置处于第二状态时，所述Ni个移相馈电网络与所述Ni个第一开关电路对应的Ni个第一端口一一连接，所述Ni个第一开关电路对应的Ni个第二端口与所述Ni驱Ni直通馈电网络对应的Ni个第一端口一一连接，所述Ni驱Ni直通馈电网络对应的Ni个第二端口与Ni个第二开关电路对应的Ni个第一端口一一连接，Ni个第二开关电路对应的Ni个第二端口与Ni个天线端口一一连接，Ni个天线端口与端口校正网络连接，Ni驱Ni直通馈电网络用于形成Ni个子阵对应的Ni个波束，可选的，Ni个波束可以为直通波束。本实施方式波束形成网络可以通过开关切换至不同的网络，从而实现天线装置的状态切换，开关成本低，灵活性强。结合本申请第一方面的第四种实现方式，在本申请第一方面的第五种实现方式中，Ni驱Ni直通馈电网络旁路于ni驱Ni多波束馈电网络。本实施方式中的多波束馈电网络旁路于直通馈电网络，设计简单，成本低。结合本申请第一方面的第四种实现方式，在本申请第一方面的第六种实现方式中，S大于或等于2；S组天线网络中的第j组天线子阵包括Nj个子阵，第j组移相馈电网络网络包括Nj个移相馈电网络网络，Nj个子阵与Nj个移相馈电网络网络一一连接，Nj为大于或等于1的整数；第i组移相馈电网络用于控制第i组天线子阵对应波束的姿态角，所述第i组天线子阵中每个子阵对应波束的姿态角均在第一预设范围内；所述第j组移相馈电网络用于控制所述第j组天线子阵对应波束的姿态角，所述第j组天线子阵中每个子阵对应波束的姿态角均在第二预设范围内；所述姿态角为方位角或俯仰角。本实施方式中，同一组的天线子阵所对应的波束的姿态角在预设范围内，能量更集中，天线装置能够更好的发射和接收信号。结合本申请第一方面的第六种实现方式，在本申请第一方面的第七种实现方式中，当所述天线装置处于第一状态时，为第i组天线子阵中Ni个子阵对应波束的姿态角的平均值，为第j组天线子阵中Nj个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线装置，其特征在于，包括：S组天线子阵，S组移相馈电网络以及S个波束形成网络，所述S为大于或等于1的整数；M组天线子阵中的第i组天线子阵包括Ni个子阵，M组移相馈电网络中的第i组移相馈电网络包括Ni个移相馈电网络，所述Ni个子阵与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述M为小于或等于所述S的整数，所述i为1至M的任意整数，所述Ni为大于1的整数；当所述天线装置处于第一状态时，M个波束形成网络中的第i个波束形成网络用于形成所述Ni个子阵对应的ni个波束，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第一端口与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述第i个波束形成网络对应的ni个第二端口与ni个天线端口一一连接，所述ni为小于等于Ni的整数；当所述天线装置处于第二状态时，所述M个波束形成网络中的第i个波束形成网络用于形成所述Ni个子阵对应的Ni个波束，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第一端口与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第二端口与Ni个天线端口一一连接。

【技术特征摘要】
1.一种天线装置，其特征在于，包括：S组天线子阵，S组移相馈电网络以及S个波束形成网络，所述S为大于或等于1的整数；M组天线子阵中的第i组天线子阵包括Ni个子阵，M组移相馈电网络中的第i组移相馈电网络包括Ni个移相馈电网络，所述Ni个子阵与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述M为小于或等于所述S的整数，所述i为1至M的任意整数，所述Ni为大于1的整数；当所述天线装置处于第一状态时，M个波束形成网络中的第i个波束形成网络用于形成所述Ni个子阵对应的ni个波束，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第一端口与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述第i个波束形成网络对应的ni个第二端口与ni个天线端口一一连接，所述ni为小于等于Ni的整数；当所述天线装置处于第二状态时，所述M个波束形成网络中的第i个波束形成网络用于形成所述Ni个子阵对应的Ni个波束，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第一端口与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述第i个波束形成网络对应的Ni个第二端口与Ni个天线端口一一连接。2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括：L个天线端口，与所述L个天线端口对应的端口校正网络以及校正端口；其中，所述L大于等于1；所述端口校正网络用于将所述L个天线端口对应的信号耦合到所述校正端口中。3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，当所述天线装置处于第二状态时，所述校正端口与射频系统中校准模块对应的端口连接，从而使得所述校准模块对所述L个天线端口对应的信号进行校正。4.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，当所述天线装置处于第一状态时，所述校正端口与射频系统中校准模块对应的端口连接，从而使得所述校准模块对所述L个天线端口对应的信号进行校正。5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第i个波束形成网络包括：ni驱Ni多波束馈电网络，Ni驱Ni直通馈电网络，Ni个第一开关电路以及Ni个第二开关电路；当所述天线装置处于第一状态时，所述Ni个移相馈电网络与所述Ni个第一开关电路对应的Ni个第一端口一一连接，所述Ni个第一开关电路对应的Ni个第二端口与所述ni驱Ni多波束馈电网络对应的Ni个第一端口一一连接，所述ni驱Ni多波束馈电网络对应的ni个第二端口与其中ni个第二开关电路对应的ni个第一端口一一连接，所述ni个第二开关电路对应的ni个第二端口与ni个天线端口一一连接，所述ni驱Ni多波束馈电网络用于形成所述Ni个子阵对应的ni个正交波束；当所述天线装置处于第二状态时，所述Ni个移相馈电网络与所述Ni个第一开关电路对应的Ni个第一端口一一连接，所述Ni个第一开关电路对应的Ni个第二端口与所述Ni驱Ni直通馈电网络对应的Ni个第一端口一一连接，所述Ni驱Ni直通馈电网络对应的Ni个第二端口与所述Ni个第二开关电路对应的Ni个第一端口一一连接，所述Ni个第二开关电路对应的Ni个第二端口与Ni个天线端口一一连接，所述Ni个天线端口与所述端口校正网络连接，所述Ni驱Ni直通馈电网络用于形成所述Ni个子阵对应的Ni个直通波束。6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述Ni驱Ni直通馈电网络旁路于所述ni驱Ni多波束馈电网络。7.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述S大于或等于2；所述S组天线网络中的第j组天线子阵包括Nj个子阵，第j组移相馈电网络网络包括Nj个移相馈电网络网络，所述Nj个子阵与所述Nj个移相馈电网络网络一一连接，所述Nj为大于或等于1的整数；所述第i组移相馈电网络用于控制所述第i组天线子阵对应波束的姿态角，所述第i组天线子阵中每个子阵对应波束的姿态角均在第一预设范围内；所述第j组移相馈电网络用于控制所述第j组天线子阵对应波束的姿态角，所述第j组天线子阵中每个子阵对应波束的姿态角均在第二预设范围内；所述姿态角为方位角或俯仰角。8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，当所述天线装置处于第一状态时，所述为所述第i组天线子阵中所述Ni个子阵对应波束的姿态角的平均值，所述为所述第j组天线子阵中所述Nj个子阵对应波束的姿态角的平均值，所述di为所述第i组天线子阵对应的ni个波束的平均波宽，所述dj为所述第j组天线子阵对应的波束的平均波宽。9.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，当所述天线装置处于第二状态时，所述为所述第i组天线子阵中所述Ni个子阵对应波束的姿态角的平均值，所述为所述第j组天线子阵中所述Nj个子阵对应波束的姿态角的平均值。10.一种波束状态切换方法，其特征在于，所述方法应用于天线装置，所述天线装置包括：S组天线子阵，S组移相馈电网络以及S个波束形成网络，所述S为大于或等于1的整数；M组天线子阵中的第i组天线子阵包括Ni个子阵，M组移相馈电网络中的第i组移相馈电网络包括Ni个移相馈电网络，所述Ni个子阵与所述Ni个移相馈电网络一一连接，所述M为小于或等于所述S的整数，所述i为1至M的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳琳，肖伟宏，杨朝辉，秦菅，
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