毫米波天线阵列的空间热密度降低制造技术

本发明专利技术公开了一种通过天线稀布来实现特殊热密度降低的装置、方法和计算机可读介质。系统包括N个传输/接收(TX/RX)链，其中每个TX/RX链包括RFFE并且每个RFFE包括一个或多个热传感器，该一个或多个热传感器被配置为测量该RFFE中的热量。天线阵列耦接到该多个TX/RX链。包括多个码字的码本，该多个码字被配置为对来自每个TX/RX链中的热传感器的实时热测量值作出响应并被配置为关断所选择的TX/RX链以降低该天线阵列处的热密度，同时使M个RFFE保持接通，其中M<N并且期望的波束形成增益为10log10(M)。(M)。(M)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】毫米波天线阵列的空间热密度降低


[0001]本公开的一些方面涉及以一定频率在毫米波(mmWave)下操作的无线通信系统中的RF前端部件的热管理。

技术介绍

[0002]设想了第五代(5G)或第五代加(5G+)以支持增强型车联网(V2X)系统。V2X系统需要车辆编队先进驾驶(例如，完全自动驾驶)、扩展传感器和遥控驾驶。另外，无人机日渐成为用于远程操作、实时感测和报告(例如，视频传送)的新兴技术之一。所有这些应用都可需要高数据速率、低延迟和高可靠性。例如，车辆编队可需要汽车之间的周期性数据交换来进行编队操作，这需要少于3毫秒(ms)端到端延迟来进行合作与协调。对于先进和遥控驾驶而言，每个车辆可需要来自传感器的有关其附近车辆的数据，从而通过协调来实现更安全的行驶防撞和提高的交通效率。另外，为了增强环境的感知，需要来自本地相机、光检测与雷达(LIDAR)、其他雷达、路侧单元及服务器的原始数据的交换。因此，自主车辆和无人机可需要高数据速率及极低延迟和高可靠性。作为示例，扩展传感器和遥控驾驶分别需要99.99％和99.999％可靠性，并且据信支持V2X应用的车辆之间的传感器信息共享需要1千兆位/秒(Gbps)数据速率。类似地，无人机需要极低延迟来与其他无人机协调。对于以上应用而言，需要可支持以上给出的严格要求的通信系统。
[0003]存在针对上述系统应用要求的一些标准开发。这些开发包括专用短程通信(DSRC)。然而，DSRC可提供至多27兆位/秒(Mbps)的数据速率。此外，6GHz频带(例如，长期演进(LTE)和其他当前系统)已出现拥塞并且具有有限的数据容量。于是作为解决方案，可考虑大范围的毫米频带以实现高数据速率通信。另外，毫米波波束形成提供固有的增加的定位精度、固有的物理层安全性和扩展的覆盖。然而，毫米波频率下的高频操作将因射频前端(RFFE)的电路的操作而生成相当多的过量热能。由于在热能增加时RF部件的功率效率降低，因此毫米波系统的关键问题是RF前端部件的热管理。从而需要毫米波频率下改善的热管理。
附图说明
[0004]图1示出了根据本公开的一些方面的毫米波系统。
[0005]图2示出了根据本公开的一些方面的用户设备。
[0006]图3示出了根据本公开的一些方面的基站无线电头。
[0007]图4A示出了根据本公开的一些方面的无线电前端电路(RFEM)。
[0008]图4B示出了根据本公开的一些方面的另一个RFEM。
[0009]图4C示出了根据本公开的一些方面的用于生成传输用多载波基带信号的系统的示例。
[0010]图5示出了根据本公开的一些方面的多协议基带处理器。
[0011]图6A示出了根据本公开的一些方面的周期性无线电帧结构。
[0012]图6B示出了根据本公开的一些方面的使用频分双工(FDD)的周期性无线电帧结构。
[0013]图6C示出了根据本公开的一些方面的周期性无线电帧结构。
[0014]图7A示出了根据本公开的一些方面的包含两个点的单载波调制方案(称为二进制相移键控BPSK)的星座设计。
[0015]图7B示出了根据本公开的一些方面的包含4个点的单载波调制方案(称为正交相移键控(QPSK))的星座设计。
[0016]图7C示出了根据本公开的一些方面的包含16个点的单载波调制方案(称为正交振幅调制)的星座设计。
[0017]图8A和图8B示出了根据本公开的一些方面的可被传输和接收的单载波调制方案的另选星座设计的示例。
[0018]图9示出了根据本公开的一些方面的天线阵列系统，该天线阵列系统具有智能射频前端(RFFE)选择序列以将热量分布在天线阵列上。
[0019]图9A是根据本公开的一些方面的硬件的示意图，该硬件被配置为测量每个射频集成电路(RFIC)内的一个或多个位置处的温度。
[0020]图10示出了具有十个天线元件的均匀直线天线阵列。
[0021]图10A示出了根据本公开的一些方面的子阵列选择和码本天线稀布。
[0022]图11示出了根据本公开的一些方面的热密度的TX/RX选择的示例。
[0023]图12示出了根据本公开的一些方面的使用所公开的热缓解的天线阵列的阵列图案与子阵列型TX/RX链选择的比较。
[0024]图13示出了根据本公开的一些方面的具有根据本公开的模拟天线阵列操作的旁瓣电平(SLL)与简单子天线阵列型操作的SLL的比较。
[0025]图14示出了根据本公开的一些方面的在操作所有天线时随方位变化的天线阵列增益与在根据所公开的热缓解操作天线阵列时的天线阵列增益的比较。
[0026]图15是根据本公开的一些方面的示出方法的流程图。
[0027]图16是根据本公开的一些方面的示例性机器的框图，在该机器上可执行本文所讨论的任何一种或多种技术或方法，或在该机器中可结合或使用本文所讨论的装置。
具体实施方式
[0028]以下描述和附图充分示出了本公开的具体方面，使得本领域的技术人员能够实践这些方面。其他方面可结合结构变化、逻辑变化、电气变化、过程变化和其他变化。本公开的一些方面的部分和特征可包括在另一些方面的部分和特征中，或替代另一些方面的部分和特征。权利要求书中阐述的本公开的方面涵盖这些权利要求中的所有可用等同物。
[0029]所公开的系统计划在此操作的毫米波频率范围被正式定义为跨越约30GHz至约300GHz的频率范围，并且实际上当前覆盖若干离散授权频带和非授权频带。
[0030]当前可用的唯一非授权毫米波频带在60GHz附近。授权频带可能包括28GHz、39GHz、73GHz和l20GHz。这些频带的可用性及每个频带的具体频率范围随监管管辖范围而变化，并且在一些情况下(特别是对于授权频带操作而言)一些国家的法规方面仍有很大的不确定性。与基于毫米波的蜂窝通信相关联的挑战包括有限范围、该范围的天线的方向性、
因使用普通电缆代替迹线而引起的信号丢失以及在集成用于波束形成的多个天线时面临的挑战。这些挑战按如下所讨论的那样解决，并且可包括使用极化创新、使用迹线和其他线来避免信号丢失以及提高用于波束形成的能力。
[0031]图1示出了毫米波系统100。该系统包括两个部件：基带电路101和一个或多个RFEM 102。RFEM由单个同轴电缆130连接到基带电路，该单个同轴电缆提供经调制的中频(IF)信号、直流电源、时钟信号和控制信号。毫米波技术的应用可包括例如WiGig和未来5G，但毫米波技术可适用于多种电信系统。毫米波技术可能对短程电信系统尤其有吸引力。WiGig设备在非授权60GHz频带中操作，而5G毫米波预期最初在授权28GHz和39GHz频带中操作。图1中示出了毫米波系统中的基带101和RFEM 102的框图。基带101未被完全示出，而是示出了模拟前端的具体实施。这包括具有至中频(IF)(在当前具体实施中约l0GHz)的上变频器103的发射器(TX)131a区段、具有从IF至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于用户装备(UE)的装置，所述装置包括：N个传输/接收(TX/RX)链，每个TX/RX链包括RFFE，每个RFFE包括一个或多个热传感器，所述一个或多个热传感器被配置为测量所述RFFE中的热量；天线阵列，所述天线阵列耦接到多个所述TX/RX链；以及包括多个码字的码本，所述多个码字被配置为对来自每个TX/RX链中的所述热传感器的实时热测量值作出响应以关断所选择的TX/RX链，以降低所述天线阵列处的热密度。2.根据权利要求1所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后所述天线阵列的旁瓣电平的量值降低。3.根据权利要求1所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后所述天线阵列的波束形成增益与在关断所述选择的TX/RX链之前的所述天线阵列波束形成增益基本上相同。4.根据权利要求1所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后所述天线阵列的波束形成增益比在关断所述选择的TX/RX链之前的所述天线阵列波束形成增益少不超过1dB。5.根据权利要求1所述的装置，其中由所述天线阵列接收的通信信道是与关断所述选择的TX/RX链之前的所述通信信道基本上相同的关断所述选择的TX/RX链之后的通信信道。6.根据权利要求1所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后由所述装置的接收器接收的信道状态指示符(CSI)值与在关断所述选择的TX/RX链之前由所述装置的所述接收器接收的CSI值基本上相同。7.根据权利要求1所述的装置，其中将包括所述实时热测量值的信息发送到调制解调器并且用于关断所述选择的TX/RX链。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述码字被配置为关断所述选择的TX/RX链，同时使M个RFFE保持接通，其中M<N并且期望的所述波束形成增益为10log10(M)。9.一种演进型节点B(eNB)的装置，所述装置包括：N个传输/接收(TX/RX)链，每个TX/RX链包括RFFE，每个RFFE包括一个或多个热传感器，所述一个或多个热传感器被配置为测量所述RFFE中的热量；天线阵列，所述天线阵列耦接到多个所述TX/RX链；以及包括多个码字的码本，所述多个码字被配置为对来自每个TX/RX链中的所述热传感器的实时热测量值作出响应以关断所选择的TX/RX链，以降低所述天线阵列处的热密度。10.根据权利要求9所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后所述天线阵列的旁瓣电平的量值降低。11.根据权利要求9所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后所述天线阵列的波束形成增益与在关断所述选择的TX/RX链之前的所述天线阵列波束形成增益基本上相同。12.根据权利要求9所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后所述天线阵列波束形成增益比在关断所述选择的TX/RX链之前的所述天线阵列波束形成增益少不超过1dB。13.根据权利要求9所述的装置，其中由所述天线阵列接收的通信信道是与关断所述选择的TX/RX链之前的所述通信信道基本上相同的关断所述选择的TX/RX链之后的通信信道。14.根据权利要求9所述的装置，其中在关断所述选择的TX/RX链之后由所述eNB的所述接收器接收的CSI值与在关断所述选择的TX/RX链之前由所述eNB的接收器接收的CSI值基本上相同。
15.根据权利要求9所述的装置，其中将包括所述实时热测量值的信息发送到调制解调器并且用于关断所述选择的TX/RX链。16.根据权利要求9所述的装置，其中存在N个RFFE并且所述码字关断所述选择的TX/RX链，同时使M个RFFE保持接通，其中M<N并且期望的所述波束形成增益为10log10(M)。17.一种设计码本以通过关断所选择的TX/RX链来降低系统中的热密度的方法，所述系统包括耦接到天线阵列的N个TX/RX链，其中每个TX/RX链包括RFFE，所述方法包括：从所述N个TX/RX链中选择数量M的...

【专利技术属性】
技术研发人员：O，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：