灵活的波束成形架构制造技术

公开了一种用于实现灵活波束成形架构的装置。在示例方面，该装置包括天线阵列，该天线阵列包括具有第一馈电端口的第一天线元件和具有第二馈电端口的第二天线元件。该装置还包括无线收发器，该无线收发器具有耦合到第一馈电端口的第一专用收发器路径和耦合到第二馈电端口的第二专用收发器路径。该无线收发器还包括灵活波束成形网络，该灵活波束成形网络被配置为选择性地处于第一配置中和处于第二配置中，该第一配置将第一专用收发器路径和第二专用收发器路径两者耦合到无线收发器的第一中间收发器路径，该第二配置将第一专用收发器路径连接到第一中间收发器路径，并将第二专用收发器路径连接到无线收发器的第二中间收发器路径。器路径。器路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】灵活的波束成形架构
[0001]优先权
[0002]本专利申请要求于2019年7月12日提交的题为“FLEXIBLE BEAMFORMING ARCHITECTURE”的非临时申请No.16/509,890的优先权，该申请转让给本申请的受让人，并由此通过引用明确地并入本文。


[0003]本公开总体涉及无线收发器，更具体地，涉及实现使无线收发器能够选择性地执行模拟波束成形、数字波束成形或混合波束成形的灵活波束成形架构。

技术介绍

[0004]为了提高传输速率和吞吐量，蜂窝和其他无线网络正在使用频率更高、波长更小的信号。作为示例，具有第五代(5G)能力的设备或具有下一代无线局域网(WLAN)能力的设备使用以下频率与网络通信，这些频率包括处于或接近极高频(EHF)频谱的频率(例如，大于24千兆赫(GHz)的频率)，其波长为毫米波长(mmW)或接近毫米波长(mmW)。然而，这些信号带来了各种技术挑战，诸如与前几代无线通信的信号相比，路径损耗更高。在某些情况下，mmW无线信号可能很难传播得足够远，以使蜂窝或WLAN通信在这些较高频率下可行。

技术实现思路

[0005]公开了一种实现灵活波束成形架构的装置。使用开关和耦合器电路(例如，组合器和分路器)，灵活波束成形网络动态地将专用收发器路径连接或耦合到中间收发器路径。灵活波束成形网络的不同配置使得无线收发器能够选择性地具有模拟波束成形架构、数字波束成形架构或混合波束成形架构。这些不同的波束成形架构的性能可以在功耗、对传输信道的变化条件的响应性(例如，由于多普勒扩展和多径衰落的变化)以及补偿非线性相位前沿的能力方面有所不同。这样，无线收发器可以经由灵活波束成形网络动态地启用不同的波束成形架构，并将特定的波束成形技术匹配到给定的环境或情况。
[0006]在示例方面，公开了一种实现灵活波束成形架构的装置。该装置包括天线阵列和无线收发器。该天线阵列包括具有第一馈电端口的第一天线元件和具有第二馈电端口的第二天线元件。无线收发器包括专用收发器路径集合、中间收发器路径集合和灵活波束成形网络。专用收发器路径集合包括耦合到第一馈电端口的第一专用收发器路径和耦合到第二馈电端口的第二专用收发器路径。中间收发器路径集合包括第一中间收发器路径和第二中间收发器路径。灵活波束成形网络耦合在专用收发器路径集合和中间收发器路径集合之间。灵活波束成形网络被配置为选择性地处于第一配置中，第一配置将第一专用收发器路径和第二专用收发器路径两者耦合到第一中间收发器路径，以及处于第二配置中，第二配置将第一专用收发器路径连接到第一中间收发器路径并将第二专用收发器路径连接到第二中间收发器路径。
[0007]在示例方面，公开了一种实现灵活波束成形架构的装置。该装置包括天线阵列和
无线收发器。该天线阵列包括具有第一馈电端口的第一天线元件和具有第二馈电端口的第二天线元件。无线收发器包括专用收发器路径集合和中间收发器路径集合。专用收发器路径集合包括耦合到第一馈电端口的第一专用收发器路径和耦合到第二馈电端口的第二专用收发器路径。中间收发器路径集合包括第一中间收发器路径和第二中间收发器路径。该无线收发器还包括波束成形灵活性部件，用于选择性地，基于第一配置将第一专用收发器路径和第二专用收发器路径两者耦合到第一中间收发器路径，以及基于第二配置将第一专用收发器路径连接到第一中间收发器路径，并将第二专用收发器路径连接到第二中间收发器路径。波束成形灵活性部件耦合在专用收发器路径集合和中间收发器路径集合之间。
[0008]在示例方面，公开了一种用于操作灵活波束成形架构的方法。该方法包括基于第一配置将射频集成电路的第一专用收发器路径和射频集成电路的第二专用收发器路径两者耦合到射频集成电路的第一中间收发器路径。基于第一配置，该方法包括在活动状态下操作模拟波束成形器。该方法还包括基于第二配置将第一专用收发器路径连接到第一中间收发器路径，并将第二专用收发器路径连接到射频集成电路的第二中间收发器路径。该方法还包括基于第二配置在活动状态下操作数字波束成形器的至少一部分。
[0009]在示例方面，公开了一种实现灵活波束成形架构的装置。该装置包括专用收发器路径集合、中间收发器路径集合和灵活波束成形网络。专用收发器路径集合包括第一专用收发器路径和第二专用收发器路径。中间收发器路径集合包括第一中间收发器路径和第二中间收发器路径。灵活波束成形网络耦合在该组专用收发器路径和该组中间收发器路径之间。灵活波束成形网络包括耦合到第一中间收发器路径的第一耦合器电路、第一专用开关和第二专用开关。第一专用开关包括耦合到第一专用收发器路径的第一极端、耦合到第一耦合器电路的第一掷端和耦合到第一中间收发器路径的第二掷端。第二专用开关包括耦合到第二专用收发器路径的第二极端、耦合到第一耦合器电路的第三掷端和耦合到第二中间收发器路径的第四掷端。
附图说明
[0010]图1示出了用于利用灵活波束成形架构的示例操作环境。
[0011]图2
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1示出了实现灵活波束成形架构的无线收发器的示例射频集成电路(RFIC)。
[0012]图2
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2示出了实现灵活波束成形架构的示例模拟波束成形器、示例数字波束成形器和示例混合波束成形器。
[0013]图3示出了实现灵活波束成形架构的示例无线收发器。
[0014]图4
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1示出了耦合到灵活波束成形架构内的专用收发器路径的天线元件的示例类型。
[0015]图4
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2示出了可耦合到灵活波束成形架构的不同中间收发器路径的天线元件的示例子阵列。
[0016]图5
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1示出了选择性地启用模拟波束成形和数字波束成形的示例灵活波束成形网络。
[0017]图5
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2示出了选择性地启用模拟波束成形和混合波束成形的另一示例灵活波束成形网络。
[0018]图6
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1示出了选择性地启用模拟波束成形、数字波束成形和混合波束成形的示例
灵活波束成形网络。
[0019]图6
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2示出了灵活波束成形网络的示例模拟波束成形配置。
[0020]图6
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3示出了灵活波束成形网络的示例数字波束成形配置。
[0021]图6
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4示出了灵活波束成形网络的示例混合波束成形配置。
[0022]图7示出了选择性地启用模拟波束成形、数字波束成形和混合波束成形的另一示例灵活波束成形网络。
[0023]图8是示出灵活波束成形的示例过程的流程图。
[0024]具体实现方式
[0025]蜂窝和其他无线网络可以使用频率更高、波长更小的信号来提高传输速率和吞吐量。然而，与频率范围较低的信号相比，波长在毫米波长或接近毫米波长的极高频(EHF)频谱内的信号(例如，大于24千兆赫(GHz)的频率)经历更高的路径损耗。因此，mmW无线信号很难传播得足够远，以使蜂窝或WLAN通信在这些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：天线阵列，包括：第一天线元件，包括第一馈电端口；以及第二天线元件，包括第二馈电端口；以及无线收发器，包括：专用收发器路径集合，包括：第一专用收发器路径，耦合到所述第一馈电端口；以及第二专用收发器路径，耦合到所述第二馈电端口；中间收发器路径集合，包括：第一中间收发器路径；以及第二中间收发器路径；以及灵活波束成形网络，耦合在所述专用收发器路径集合和所述中间收发器路径集合之间，所述灵活波束成形网络被配置为选择性地：处于第一配置中，所述第一配置将所述第一专用收发器路径和所述第二专用收发器路径两者耦合到所述第一中间收发器路径；以及处于第二配置中，所述第二配置将所述第一专用收发器路径连接到所述第一中间收发器路径，并且将所述第二专用收发器路径连接到所述第二中间收发器路径。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述灵活波束成形网络包括：第一耦合器电路，耦合到所述第一中间收发器路径；第一专用开关，包括：第一极端，耦合到所述第一专用收发器路径；第一掷端，耦合到所述第一耦合器电路；以及第二掷端，耦合到所述第一中间收发器路径；以及第二专用开关，包括：第二极端，耦合到所述第二专用收发器路径；第三掷端，耦合到所述第一耦合器电路；以及第四掷端，耦合到所述第二中间收发器路径。3.根据权利要求2所述的装置，其中：所述第一专用开关被配置为选择性地：基于所述第一配置，将所述第一专用收发器路径连接到所述第一耦合器电路；以及基于所述第二配置，将所述第一专用收发器路径连接到所述第一中间收发器路径；以及所述第二专用开关被配置为选择性地：基于所述第一配置，将所述第二专用收发器路径连接到所述第一耦合器电路；以及基于所述第二配置，将所述第二专用收发器路径连接到所述第二中间收发器路径。4.根据权利要求2所述的装置，其中所述灵活波束成形网络包括可共享开关，所述可共享开关包括：第三极端，耦合到所述第一中间收发器路径；第五掷端，耦合到所述第一耦合器电路；以及
第六掷端，耦合到所述第一专用开关的所述第二掷端。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述可共享开关被配置为选择性地：基于所述第一配置，将所述第一耦合器电路连接到所述第一中间收发器路径；以及基于所述第二配置，将所述第一专用收发器路径连接到所述第一中间收发器路径。6.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一耦合器电路被配置为选择性地：基于发送模式并且基于所述第一配置，操作为分路器；以及基于接收模式并且基于所述第一配置，操作为组合器。7.根据权利要求2所述的装置，其中：所述灵活波束成形网络在所述第一配置中；以及所述无线收发器包括模拟波束成形器，所述模拟波束成形器包括：所述第一耦合器电路；第一移相器，设置在所述第一专用收发器路径中；以及第二移相器，设置在所述第二专用收发器路径中。8.根据权利要求2所述的装置，其中：所述灵活波束成形网络在所述第二配置中；以及所述无线收发器包括数字波束成形器，所述数字波束成形器包括：第一数字加权电路，耦合到所述第一中间收发器路径；第二数字加权电路，耦合到所述第二中间收发器路径；以及数字耦合器电路，耦合到所述第一加权电路和所述第二加权电路。9.根据权利要求2所述的装置，其中：所述天线阵列包括：第三天线元件，包括第三馈电端口；以及第四天线元件，包括第四馈电端口；所述专用收发器路径集合包括：第三专用收发器路径，耦合到所述第三馈电端口；以及第四专用收发器路径，耦合到所述第四馈电端口；以及所述灵活波束成形网络包括：第二耦合器电路，耦合到所述第一专用开关的所述第一极端、所述第一专用收发器路径和所述第三专用收发器路径；以及第三耦合器电路，耦合到所述第二专用开关的所述第二极端、所述第二专用收发器路径和所述第四专用收发器路径。10.根据权利要求9所述的装置，其中：所述灵活波束成形网络在所述第二配置中；以及所述无线收发器包括混合波束成形器，所述混合波束成形器包括：所述第二耦合器电路；所述第三耦合器电路；第一移相器，设置在所述第一专用收发器路径中；第二移相器，设置在所述第二专用收发器路径中；第三移相器，设置在所述第三专用收发器路径中；
第四移相器，设置在所述第四专用收发器路径中；第一数字加权电路，耦合到所述第一中间收发器路径；第二数字加权电路，耦合到所述第二中间收发器路径；以及数字耦合器电路，耦合到所述第一加权电路和所述第二加权电路。11.根据权利要求2所述的装置，其中：所述天线阵列包括：第三天线元件，包括第三馈电端口；以及第四天线元件，包括第四馈电端口；所述专用收发器路径集合包括：第三专用收发器路径，耦合到所述第三馈电端口；以及第四专用收发器路径，耦合到所述第四馈电端口；所述中间收发器路径集合包括：第三中间收发器路径；以及第四中间收发器路径；以及所述灵活波束成形网络包括：第二耦合器电路，耦合到所述第一专用开关的所述第一掷端和所述第二专用开关的所述第三掷端；第三耦合器电路；第三专用开关，包括：第三极端，耦合到所述第三专用收发器路径；第五掷端，耦合到所述第三耦合器电路；以及第六掷端，耦合到所述第三中间收发器路径；第四专用开关，包括：第四极端，耦合到所述第四专用收发器路径；第七掷端，耦合到所述第三耦合器电路；以及第八掷端，耦合到所述第四中间收发器路径；第一中间开关，包括：第五极端，耦合到所述第二耦合器电路；第九掷端，耦合到所述第一中间收发器路径；以及第十掷端，耦合到所述第一耦合器电路；以及第二中间开关，包括：第六极端，耦合到所述第三耦合器电路；第十一掷端，耦合到所述第二中间收发器路径；以及第十二掷端，耦合到所述第一耦合器电路。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述灵活波束成形网络包括：第一可共享开关，包括：第七极端，耦合到所述第一中间收发器路径；第十三掷端，耦合到所述第一专用开关的所述第二掷端；第十四掷端，耦合到所述第一中间开关的所述第九掷端；以及
第十五掷端，耦合到所述第一耦合器电路；以及第二可共享开关，包括：第八极端，耦合到所述第二中间收发器路径；第十六掷端，耦合到所述第二专用开关的所述第四掷端；以及第十七掷端，耦合到所述第二中间开关的所述第十一掷端。13.根据权利要求11所述的装置，其中所述天线阵列包括天线元件的子阵列，所述天线元件的子阵列包括：所述第一天线元件；所述第二天线元件；所述第三天线元件；以及所述第四个天线元件。14.根据权利要求11所述的装置，其中所述天线阵列包括：天线元件的第一子阵列，包括：所述第一天线元件；以及所述第二天线元件；以及天线元件的第二子阵列，包括：所述第三天线元件；以及所述第四天线元件。15.根据权利要求2所述的装置，其中：所述天线阵列包括第三馈电端口和第四馈电端口；所述专用收发器路径集合包括：第三专用收发器路径，耦合到所述第三馈电端口；第四专用收发器路径，耦合到所述第四馈电端口；所述中间收发器路径集合包括第三中间收发器路径；以及所述灵活波束成形网络包括：第二耦合器电路，耦合到所述第一专用开关的所述第一掷端和所述第二专用开关的所述第三掷端；第三耦合器电路，耦合到所述第三中间收发器路径；第三专用开关，包括：第三极端，耦合到所述第三专用收发器路径；第五掷端，耦合到所述第三耦合器电路；以及第六掷端，耦合到所述第一中间收发器路径；第四专用开关，包括：第四极端，耦合到所述第四专用收发器路径；第七掷端，耦合到所述第三耦合器电路；以及第八掷端，耦合到所述第二中间收发器路径；以及第一中间开关，包括：第五极端，耦合到所述第二耦合器电路；第九掷端，耦合到所述第一中间收发器路径；以及
第十掷端，耦合到所述第一耦合器电路。16.根据权利要求15所述的装置，其中：所述第一馈电端口和所述第二馈电端口与第一极化相关联；以及所述第三馈电端口和所述第四馈电端口与第二极化相关联。17.根据权利要求15所述的装置，其中：所述第一天线元件包括第一双端口天线元件，所述第一双端口天线元件包括所述第一馈电端口和所述第三馈电端口；以及所述第二天线元件包括第二双端口天线元件，所述第二双端口天线元件包括所述第二馈电端口和所述第四馈电端口。18.一种装置，包括：天线阵列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁岱，J，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：