CN106027132A - 在高峰均功率比信号下进行功率效率改进的相控阵列加权 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在高峰均功率比信号下进行功率效率改进的相控阵列加权。相控阵列包括具有非均等功率放大器阵列的多个发射单元，以用于以毫米波频率接收或发射输入信号。相位阵列在空中发射毫米波，以通过组合来自非均等功率放大器阵列的信号来重构相位和幅度信号。非均等功率放大器阵列包括具有比阵列中的其它功率放大器高的峰值功率的功率放大器。功率放大器也可以具有彼此不同的发射功率。

Description

在高峰均功率比信号下进行功率效率改进的相控阵列加权
技术领域
本公开涉及相控阵列，更具体地说，在高峰均功率比信号下进行功率效率改进的相控阵列的加权。
背景技术
在便携式的电池供电式无线通信中，高效率射频(RF)系统是期望的。对于现代无线系统，调制格式具有高包络峰均比(PAR)，并且所实现的线性功率放大器具有低的平均效率。在新兴毫米波(mmW)系统(例如，WiGig和5G)中，由于功率放大器在mmW频带处的关于线性度的回退(back-off)较高以及初始效率低，功率效率下降得更多。例如30GHz至300GHz之间的频谱可以称为毫米波带，因为这些频率的波长大约是一至十毫米。不同技术(例如，用于提升PA效率的包络跟踪(ET)和极性数字发射机)在低频率和几十MHz的中等数据率处展现出某些前途，但在mmW处以及在Gb/s速率的情况下变得无效。
附图说明
图1是示出根据所公开的各个方面的相控阵列系统或设备的框图。
图2是示出根据所公开的各个方面的另一相控阵列系统或设备的框图。
图3是示出根据所公开的各个方面的关于相控阵列中的回退点的一组效率曲线的图线。
图4是示出根据所公开的各个方面的关于相控阵列中的WiGig分组的回退点的一组效率曲线的另一图线。
图5是示出根据所公开的各个方面的另一相控阵列系统或设备的框图。
图6是示出根据所公开的各个方面的关于相控阵列的增益和波束角度的波束图案曲线的另一图线。
图7根据所公开的各个方面的关于相控阵列的频率的频谱曲线的另一图线。
图8是示出根据所公开的各个方面的关于相控阵列的角度的功率曲线和信噪曲线的另一图线。
图9是示出根据所公开的各个方面的用于相控阵列的方法的流程图。
图10是可以根据所公开的方面操作的无线环境的示意性示例。
图11是用于实现所公开的各个方面的示例无线网络平台的说明。
具体实施方式
现将参照附图描述本公开，其中，相同标号用于通篇指代相同要素，并且其中，所示结构和设备不一定按比例绘制。如在此所使用的那样，术语“部件”、“系统”、“接口”等意图指代与计算机有关的实体、硬件、(例如在执行中的)软件和/或固件。例如，部件可以是处理器、处理器上运行的处理、控制器、电路或电路元件、对象、可执行、程序、存储设备、计算机、平板PC和/或具有处理设备的移动电话。通过说明的方式，在服务器上运行的应用或服务器自身也可以是部件。一个或多个部件可以驻留在处理内，部件可以位于计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。在此可以描述要素集合或其它部件集合，其中，术语“组/集合”可以解释为“一个或多个”。
此外，例如，这些部件可以例如通过模块从具有其上所存储的各种数据结构的各种计算机可读存储介质执行。部件可以经由本地处理和/或远程处理(例如，根据具有一个或多个数据分组的信号(例如一个部件在本地系统、分布式系统中和/或穿过网络(例如互联网、局域网、广域网或相似网络)与另一部件或经由信号与其它系统交互的数据))进行通信。
作为另一示例，部件可以是具有电或电子电路所操作的机械部分所提供的特定功能的装置，其中，电或电子电路可以由一个或多个处理器所执行的软件应用或固件应用操作。一个或多个处理器可以处于装置的内部或外部，并且可以执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一示例，部件可以是通过没有机械部分的电子部件或元件提供特定功能的装置，电子部件可以在其中包括一个或多个处理器，以执行至少部分地赋予电子部件的功能的软件和/或固件。
示例性词语的使用意图以具体方式提出构思。如在该申请中所使用的那样，术语“或”意图表示包括性的“或”而非排除性的“或”。也就是说，除非另外指定或根据上下文显见，“X采用A或B”意图表示任何自然包括性的排列。也就是说，在任何前述实例下，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B二者，则满足“X采用A或B”。此外，该申请和所附权利要求中所使用的数量词“一个”和“某个”通常应理解为表示“一个或多个”，除非另外指定或从上下文显见是针对单数形式。此外，在术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”、“含有”或其变形用在具体实施方式或权利要求中的程度上，这些术语意图通过与术语“囊括”相似的方式是包含性的。
考虑到以上所描述的针对无线通信系统的功率控制的缺点，描述了用于增加如下毫米波系统(例如，WiGig、5G或其它毫米波系统)的收发机功率效率的各个方面，这些系统经由空中介质或在空间而不是在发射机管芯、芯片、板或设备上或其处组合了不同数据流。
波束赋形是一种能够用在通信阵列中进行方向性信号发射或接收的信号处理技术。以处于特定角度的信号经历建设性干扰而其它信号经历破坏性干扰的方式来组合相控阵列的部件。波束赋形可以用在发射端和接收端，以便实现空间选择性。与全向接收/发射相比，峰均功率比(PAPR)或信号强度的改进量处于接收/发射增益(或损耗)中。在用于通信系统的毫米波频率处可用的大带宽可以进一步用于对抗对于数据流量的需求的指数上升。在毫米波频率处，大规模天线阵列可以用于在特定方向上对通信信号进行波束赋形，以便减轻路径损耗增加带来的影响。波束赋形可以应用在数字域或模拟射频(RF)域中。
根据所公开的各个方面，相控阵列系统或设备在无需添加更多的天线和信号处理链(例如，发射机射频(RF)链、接收机RF链等)的情况下增加功率放大器效率。相控阵列系统包括工作在毫米波(mmW)频率下的相控阵列发射机/接收机中的多个信号处理链，以关于来自功率放大器的峰值/最大/饱和/平均功率的回退等级而提升效率，该操作是在不增加管芯大小和天线阵列大小的情况下完成的。在一个优点中，能够在距可用于16QAM WiGig传输或5G传输的最大功率放大器效率(Psat)高于8dB的回退点处获得50％效率提升或更大。
在一个示例中，所公开的相控阵列系统包括具有通信(阵列)单元阵列的相控阵列设备，通信单元阵列可以各自包括针对至少一个对应天线生成增益或发射功率的至少一个功率放大器。通信单元阵列(或通信阵列)是由具有不同输出功率等级和不同峰值功率等级(例如，最大/饱和/平均功率)的非均等(unequal)功率放大器阵列形成，用于通过对应天线或天线端口来传递数据信号。可以根据或基于峰值功率与回退功率之间的折中(trade-off)来确定非均等功率放大器阵列内的激活的功率放大器的最优组合。相控阵列系统可以被配置为：通过空中加合(over the air summation)来进行发射，以通过非均等通信单元阵列来生成或重构所传递的信号(例如，幅度和相位调制信号)。通过比较，与具有相等或近似相同的输出功率等级和饱和功率等级的功率放大器的均匀阵列相比，通过非均等阵列能够以更大的功率效率生成空中(或在空间介质中)的通信。相控阵列系统可以通过彼此具有不同参数的功率放大器来生成信号峰值并且发射或接收信号峰值；由此，使得阵列非均等或不均匀。在此所公开的通信阵列或功率放大器阵列可以针对发射功率和效率进行优化，其改进总设备功率效率，同时还保持与利用空中加合的相控阵列系统中的均匀阵列相同数量的信号处理链。以下参照附图进一步描述本公开的附加方面和细节。
参照图1，示出根据所描述的各个方面的无线通信系统或设备的示例。无线通信设备100可以是相控阵列设备100，其包括数字控制部件102、一个或多个处理链108和通信阵列110。相控阵列设备100通过天线阵列112而操作，在天线阵列112中，馈送天线的信号的相对相位在相位和增益关系上变化，以确保天线阵列112的有效辐射图案在期望的方向上得以增强而在不期望的方向上受抑制。
数字控制部件102可以包括处理器104和数据存储106。数字控制部件102可以操作为：通过一个或多个预编码器、编码器、解码器或用于接收或发射通信数据的其它通信部件来处理输入信号。例如，数字控制部件102可以在宽带频率范围内，在一个或多个数据输入114(例如，RF信号输入)处从不同载波接收各种数据信号。数字控制部件102可以将输入信号处理为毫米波信号，以便在16QAM WiGig、5G中进行发射或在具有通过空中发射来操作的mmW相控阵列波束赋形操作的系统中进行其它无线传输。
相控阵列设备100可以操作为数字波束赋形设备、模拟波束赋形设备或具有数字波束赋形操作和模拟波束赋形操作的混合波束赋形设备。相控阵列设备100的处理链108可以操作为RF接收机或发射机处理链，例如，其中，收发机路径包括基带或RF通信部件(包括通信阵列110和天线阵列112)。
在一个示例中，通过在空间中、空中或空气介质中而非处理链108的芯片上、收发机芯片处或发射机电路板处组合通信阵列110的信号输出来减小片上部件的损耗。因此，通信阵列110包括功率放大器阵列(例如，图2的功率放大器202a-202f)，它们通过对应的天线112或被配置为耦合到对应的天线112的天线端口进行操作，以有助于以预定角度在空中进行输出信号的加合，以对信号进行重构或波束赋形，从而在空间中从处理链108生成初始幅度和相位调制信号。
例如，通信阵列110包括彼此不同的功率放大器，以用于将输出功率和增益传递到天线端口或天线112。一组通信阵列部件(例如，功率放大器)可以具有比通信阵列110的另一组功率放大器低的峰值(最大/饱和/平均)功率；因此，形成非均等阵列。例如，通信阵列110中的第一组功率放大器可以具有与第二组功率放大器不同的峰值功率(例如，具有比第二组功率放大器低的最大饱和功率)。此外，第一组功率放大器也可以具有与第二组功率放大器不同的输出/发射功率(例如，具有比第二组功率放大器低的输出功率)。
此外，通信阵列110包括如下非均等阵列，在其中，通信阵列110的功率放大器具有不同的用于操作的最大饱和功率等级以及不同的用于发射的输出功率等级。通信阵列110可以具有在它们的操作参数(例如，峰值功率、发射输出功率等)方面彼此不同的功率放大器，或者具有在这些操作参数方面彼此不同的不同功率放大器群组或集合。在一个方面中，具有较低最大饱和功率或较低输出功率的功率放大器的数量可以基于预定比率而与通信阵列110的其它功率放大器不同，其中，该数量在具有较高最大饱和功率的功率放大器的数量与具有较高输出功率的功率放大器的数量当中变化。
此外，第一组功率放大器的数量与第二组功率放大器的数量的比率可以指定发射的效率等级。通信阵列110例如可以包括比所激活的较高供电的功率放大器数量多的所激活的较低供电(较低的饱和功率等级和输出功率等级)的功率放大器。例如，为三(例如，3)的比率可以确定，对于第二组功率放大器中的每一个较高供电的功率放大器，在相控阵列设备100内激活或连接有第一组功率放大器中的三个较低供电的功率放大器，以用于发射。也可以基于一个或多个预定准则来动态地或固定地利用通信阵列110的其它比率和功率放大器组合。预定准则例如可以是与以下项有关的参数：输入RF信号、信号的信号峰值、通信阵列110中的至少两个功率放大器的组合的效率、输出功率、饱和功率等级、通信阵列110的峰值效率、回退功率点/等级、波束赋形增益或其它有关参数。
另外地或替代地，为了在空中传递作为毫米波信号的数据信号，通信阵列110还可以包括不同的子阵列，其包括第一组功率放大器或第二组功率放大器的一个或多个不同组合，这些组合也可以在整个通信阵列110重复。每个子阵列可以在通信阵列110内被重复任何次数。在一个方面中，功率放大器的第一子阵列和第二子阵列可以用于在不同的天线112处在空间中发射输出信号，以便基于非均等阵列/子阵列配置而在空中生成或重构初始幅度和相位调制信号116。不同的子阵列可以包括具有相同或不同操作参数的基于预定比率的功率放大器，以用于在空中最优地发射并组合信号。
天线112示出在空间中或空中按预定角度或矢量进行的至少两个不同的信号传输，这两个信号传输从相控阵列设备100发射并且接着在外部组合。相控阵列设备的通信阵列110可以被配置为：从设备向外部发射信号，并且在空中或空间介质中以期望的幅度和相位形成组合信号作为重构信号。因此，相控阵列设备100以一个或多个预定波束赋形角度通过天线112在空中或空间中生成幅度和相位调制信号116，这也是基于具有在此所描述的各个方面的非均等通信阵列110。
现参照图2，示出根据所公开的各个方面的mmW相控阵列系统的另一示例。相控阵列系统200包括：通信阵列110，耦合到一个或多个处理链108；以及数字控制部件102，如上所述。例如，处理链108可以包括分别包含收发机电路204和移相器206的部件以及一个或多个其它部件。系统200还可以包括适配部件208、加权部件212以及通信阵列110的多个发射单元202。
数字控制部件102可以通过处理器104(例如，基带处理器等)处理一个或多个数据信号，以经由相控阵列系统200进行处理并且通信。处理器链108可以包括与一个或多个天线元件210a-210f对应的多个收发机、发射机或接收机链。处理器链108可以包括用于处理具有相对的与特定处理链对应的相位的信号的各种处理部件。处理链108可以包括一个或处理部件、滤波器、信号整形元件、数模转换器、模数转换器、接收机电路元件、发射机元件、耦合器、开关、其它信号处理部件等。处理链108分别包括收发机电路204和移相器206，以处理(例如，生成或接收)相对于彼此相移的信号，其中，每个链108相对于彼此并且根据预定角度或关于要在空气介质中发射的重构信号116而动态地确定的角度来处理不同的相移。
重构信号116可以包括正交(Q)分量和同相(I)分量。在一个示例中，在空中重构/组合之前，Q分量和I分量可以整合在一起，所以重构信号116受具有Q分量和I分量的不同信号调制，并且不同信号可以在空中辐射或发射，以用于在空间中进行波束赋形。替代地或另外地，每个重构信号可以包括例如形成重构信号116的正交分量信号或同相分量信号。
每个链108的收发机电路204可以包括发射机设备或接收机设备，以用于经由通信阵列110传递相控阵列信号。每个链108还可以包括移相器206，其被配置为：偏移相位，使毫米波频率中的数据信号彼此不同，使得通信阵列110的有效辐射图案在期望的方向上得以增强，而在不期望方向上受抑制。
例如，通信阵列110可以包括具有天线的发射单元阵列202或功率放大器，其中，每个发射单元202包括例如功率放大器202a和天线210a。功率放大器202a-202f耦合到或对应于各自的天线210a-210f，其可以相对于彼此在架构、数量或波束赋形功能方面变化或是均匀的。天线210a-210f例如可以沿着通信阵列110包括不同的平面式、分段式或各种形状的天线，或是均匀的。在一个方面中，通信阵列110可以包括发射单元202的不同子集或阵列，以用于发射信号。发射单元202的两个子阵列203和205被示为通信阵列110的一部分。然而，通信阵列110可以包括具有不同量的发射单元202的不同数量的子阵列作为每个阵列的一部分。例如，子阵列203被示出具有三个发射单元，但也可以预期更多或更少的发射单元202。此外，例如，子阵列203可以包括与子阵列205不同数量的发射单元202，使得并非每个子阵列具有三个发射单元202，而是一个子阵列可以具有比另一子阵列更多或更少的发射单元202。
在另一方面中，通信阵列110可以是发射单元202的非均等阵列，使得发射单元202可以具有不同种类的功率放大器202a-202f，它们对于空气介质中的波束赋形mmW频率通信彼此在规格方面不是相同的。例如，加黑的功率放大器202a和202f可以包括与功率放大器202b、202c、202d和202e不同的功率饱和等级(Psat)或峰值操作功率等级。此外，因为发射单元202的功率放大器在它们的操作参数方面例如因具有用于在空中生成组合信号116的不同的输出/发射功率而为非均等的，所以通信阵列可以是非均等阵列。
在一个示例中，每个子阵列203和205的发射单元可以具有较强的功率放大器202a和202f(加黑)与较弱的功率放大器202b、202c、202d和202e(未加黑)的比率。因此，较强的功率放大器202a和202f可以具有比较弱的峰值功率放大器高的峰值功率。替代地或另外地，较强的功率放大器可以具有比较弱的功率放大器202b、202c、202d和202e高的用于信号发射的输出功率。虽然功率放大器202a和202f包括与功率放大器202b、202c、202d和202e相比更高的峰值功率或输出功率，但是处于与较强的功率放大器和较弱的功率放大器不同的峰值功率等级和输出功率处的其它功率放大器(例如，具有比其它功率放大器高的峰值等级的功率放大器，具有比其它功率放大器低的峰值等级的功率放大器，具有较高等级与较低等级之间的中间等级的功率放大器，或者具有与发射单元202的功率放大器不同的发射输出功率等级的功率放大器)也可以位于阵列内。
子阵列203和205还可以进一步关于彼此重复，以激活或连接具有相同配置或相同数量(例如，相同的较强功率放大器与较弱功率放大器的比率)的发射单元202的不同的子阵列或具有不同配置/数量/比率的子阵列。因此，可以基于作为数据输入信号114的带宽的函数的不同波束赋形参数、与数据输入信号有关的其它预定准则(幅度、相位、频率等)、与预定角度有关的波束赋形准则(相移、波束赋形权重等)或用于通过通信阵列110在空中生成重构信号的其它参数来动态地激活这些子阵列。
非均等通信阵列110可以利用空中加合来生成比功率放大器在大小(Psat)和输出功率(Pout)方面相等的均匀阵列更高效地生成期望的信号，并且从天线112发射的不同信号被加合，以重构所处理的信号。相控阵列系统200提供数据输入信号114的信号峰值，并且通过针对功率被优化以进行高效发射的通信阵列110的不同功率放大器202a-202f发射它们。例如，不同的信号可以于是在空中被加合，以在空中生成在期望的方向上得以增强而在不期望的方向上受抑制的有效辐射图案。
在一个示例中，相控阵列系统200实现通信阵列110的峰值功率与自峰值功率的回退功率等级之间的折中，同时增加总阵列效率。相控阵列系统200例如选择或生成操作处理链108的激活或连接的强功率放大器(例如，功率放大器202a)相对于弱放大器(例如，202b)的最优组合，该组合与通过系统200中所激活或配置的相同总数量的处理链108实现的具有均匀功率放大器的阵列相比，增加总功率效率。另外地或替代地，通信阵列可以动态地激活具有相同功率规格/参数的阵列中的均匀功率放大器，或者动态地将它们耦合到一个或多个处理链108。
在一个方面中，系统200包括适配部件208，其被配置为：选择性地激活非均等的功率放大器202a-202e的阵列，以基于一组预定准则，经由天线阵列112来处理一个或多个数据输入信号114。例如，该组预定准则可以包括数据信号114的信号峰值等级、至少两个功率放大器或发射单元202的组合的总发射功率效率、系统或功率放大器的输出功率、功率放大器、发射单元或其阵列的饱和功率等级、回退点/量等。适配部件208可以被配置为：从非均等通信阵列110选择功率放大器202a-202f或发射单元202的组合，以动态地或静态地增加与数据输入信号114的发射对应的发射功率效率，或者动态地或静态地增加通信阵列110的总功率效率。例如，适配部件108可以操作为：选择性地激活或耦合功率放大器202a-202f或发射单元202，以基于自峰值功率的回退目标等级来增加总体阵列功率效率。
另外地或替代地，适配部件108可以基于第一数量的功率放大器202b-202e与第二数量的功率放大器202a和202f的预定比率，来选择性地激活或(例如经由开关、可变链路、通电等)耦合功率放大器202a-202f，其中，第一数量的功率放大器202b-202e包括比第二数量的功率放大器202a和202f低的峰值功率等级或发射功率等级。在另一实施例中，适配部件108可以基于一个或多个预定准则来生成峰值功率效率与回退功率效率之间的折中，以增加非均等通信阵列110的总功率效率，以便发射或处理一个或多个不同的信号。
在另一方面中，加权部件212可以被配置为：将信号相位权重或增益权重提供给处理路径108，但是也可以被配置为：有助于基于效率功率提升范围来对非均等通信阵列110中的功率放大器202a-202f的一个或多个组合进行加权或评级(rank)。为了优化通信阵列110的阵列效率，可以利用上述预定准则，通过对发射单元202的非均等加权来对数据信号114动态地进行波束赋形，以提升总效率。加权部件212可以操作为：例如基于预定准则，将不同的权重提供给发射单元202、发射单元的不同组合或不同的子阵列。
响应于适配部件208，例如，加权部件212可以对通信阵列中的不同的子阵列、激活的较强功率放大器与较弱或不强大的功率放大器的不同预定比率或组合进行评级。例如，这些组合可以被评级，并且根据评级进行加权，以便基于当前通信状况或可用资源来同时地或不同地处理多种数据信号(例如，不同载波分量)。例如，多用户或单用户设备(例如，多输入多输出(MIMO)设备、多输入单输出设备(例如，图11的无线系统1100))等可以基于在适配部件208的输出的基础上对不同功率放大器或子阵列进行的不同加权来操作。加权部件212例如可以考虑诸如针对每个用户或输入数据信号的波束赋形增益以及总阵列/子阵列效率或发射机/接收机效率的准则。
在一个示例中，阵列的总功率可以近似表示为：
(公式1)，其中，接收机处的总功率(P)(Ptot_rx是发射场之和，每个发射场均为收发机功率的平方根(例如，)。此外，阵列的效率(ηarray)可以近似如下：
η a r r a y = P t o t _ r x N · P D C t o t _ r x = ( P 1 + P 2 + ... + P n ) 2 N · ( P m a x 1 · P o u t 1 + P m a x 2 · P o u t 2 + ... + P max n · P o u t n ) (公式2)；
其中，每个处理链的每个功率放大器可以被假设为根据放大器的类而工作(例如，近似于B类)，并且功率被表示为基于数量N(放大器元件或发射单元的比率或阵列重复数量)的峰值(max)功率和发射功率。
在一个示例中，在此所描述的相位阵列系统或相控阵列(例如，通信阵列110)可以具有在最大功率(Pm)方面相等的N个发射单元202(其中，N是至少为2的整数)以及具有不同峰值功率(Pmx)的另一数量的发射单元。回退点或等级可以因此定义为单个元件(例如单独的发射单元或功率放大器)关闭或禁用的点，并且阵列(例如，通信阵列110)的功率从比其它发射单元更弱的或更小的(例如，具有更弱的一组功率放大器的)N个发射单元导出。以下公式可以进一步近似峰值功率和阵列效率：
(公式3)；其中，例如，BO是回退点或自峰值功率的回退；
(公式4)；其中，与输入功率相比的总阵列效率被划分为两个功率提升范围。这两个范围例如可以表示如下：
对于最大功率到BO的范围，0＜α＜1,β＝1；以及对于BO到0的范围，α＝00＜β＜1。
参照图3，示出根据在此所描述的各个方面的相控阵列系统的图线。图线300示出例如对于激活或耦合的功率放大器组合的特定示例比率的通信阵列110的效率。图线300包括用于拟合最优的实际发射的信号和功率的具有回退(BO)的效率曲线300。沿着x轴表示自作为阵列110的最大功率的Pmax 302的回退，而沿着y轴表示总效率404。例如，在此所描述的相控阵列系统和设备操作为(例如，经由适配部件208或加权部件212)促进峰值功率(Psat)与自通信阵列110的峰值功率的回退功率之间可见的折中。作为通过功率放大器的预定比率来配置或激活通信阵列110的结果，回退效率可以上升达近似50％或更大。回退可以称为单个功率放大器被禁用或断电并且通信阵列110的所有功率仅源自较弱的功率放大器的点或等级。功率效率可以随着回退从零(自峰值功率的低回退或无回退)朝向大约-6dB增加而上升。因此，6dB的回退等级/量增加效率；然而，例如，在曲线312处，对于包括N＝3的较弱功率放大器(例如，202b至202e)与较强功率放大器(例如，202a或202f)的比率的通信阵列110，减小峰值效率达大约同样的量。也可以示出其它曲线：N＝1时为曲线306，N＝7时为曲线308，N＝5时为曲线310。相控阵列因此实现折中，如所示，以基于激活的较弱功率放大器与较强功率放大器的比率来优化通信阵列110的总效率，以便进行最优发射。
参照图4，示出根据所描述的各个方面的图线的另一示例。图线400示出效率提升计算，其中，通过通信阵列110中所配置的不同的功率放大器的不同比率组合对所发射的WiGig分组进行实际效率提升。曲线406示出与发射功率回退相比的对于WiGig分组的实际总效率提升，其中，通信(相控)阵列110中激活的较弱功率放大器与较强功率放大器的比率是N＝3。曲线408和410表示同样的情况，其中，N分别等于5和7的比率。
在关于N＝3的曲线406的一个示例中，可以从高达4dB回退的效率提升获得益处，并且在大约9dB回退处达到最优提升或峰值。例如，所描述的相控阵列系统可以操作为甚至对于因掩蔽限制导致的低速率，自Psat超过4dB回退进行发射。对于高PAPR信号速率(例如，QAM16)，可以生成自Psat的8dB回退或更多，这里实现了大部分提升。
参照图5，示出用于毫米波系统(例如，60GHz或5G系统)的根据各个方面的相控阵列系统的另一示例。在该示例性配置中，在各方面与上述相控阵列系统相似的相位阵列系统500包括通信阵列514，其具有发射单元512，以用于在空中或空间中用高PAPR信号(例如，OFDM信号或其它这些信号)驱动信号发射，以在空中形成重构或组合信号。
发射单元512与上述发射单元202相似，并且阵列514与阵列110相似，包括所公开的相似特征和方面，但还包括RF数模转换器，以提供功率放大器202a-202f的功能和方面。数模转换器(DAC)508a1、508a2、508b1、508b2、508c1、508c2、508d1、508d2操作为：以不同的峰值功率和输出功率通过数字信号到模拟信号的转换来驱动信号发射。DAC508a1-508d2可以操作为：将RF数据信号转换为mmW信号，并且通过上变频器、滤波器进行操作，或提供其对应操作。例如，DAC 508a1-508d2还可以包括上变频器电路、预驱动器或混频器接口，其经由耦合在一起的一个或多个晶体管(例如，在漏极处耦合到另一晶体管或通过另一配置耦合)提供电压摆动。
通过对应天线510a-510d的每个发射例如可以包括组合以预定角度在空中或空间中发射的Q分量和I分量，以在空中或空间介质中用从通信阵列514发射的一个或多个其它信号来生成重构信号。例如，可以在对应的移相器506a-506d处根据加权的相移来分别处理数据信号的Q分量和I分量，其中，阵列的信号相位被偏移，以促进波束赋形矢量，用于经由通信阵列514进行发射。在一个示例中，可以经由不同的DAC(例如，处理Q分量的DAC 508a1和处理I分量的DAC 508a2)来处理Q分量和I分量，或替代地，二者可以之前被组合并且由同一DAC处理，其中，至少两个DAC可以对应于由移相器506a至506d生成的同一相移，如所示那样。相移可以变化，以便在空气介质中生成期望的波束赋形。
在另一方面中，限幅部件502可以被配置为：从上述处理链接收一个或多个信号，并且对来自所处理的数据信号的峰值信号进行限幅。接着，限幅部件502可以经由移相器506a、506b和506c将限幅后的信号提供给发射单元。接着，这些移相器506a、506b和506c将相移后的信号提供给RF数模转换器508a1、508a2、508b1、508b2、508c1、508c2。这些转换器508a1至508c2与转换器508d1和508d2相比，可以具有不同的输出功率和峰值功率。系统500可以操作为：提供阵列514的峰值功率与回退功率之间的折中，类似于上面描述的系统。虽然系统500的架构被示为具有发射输出功率和峰值功率较低的六个数模转换器(DAC)508a1至508c2以及发射输出功率和峰值功率较高的两个数模转换器的8乘1阵列，但是根据在此所描述的各个方面，也可以预期用于非均等通信阵列的DAC的其它比率。
通信(相控)阵列514可以操作为：基于发射单元的不同驱动单元(例如，功率放大器202a至202f、DAC 508a1至508d2或其它功率发射链或部件)的组合的结构配置或激活来提供效率提升范围。例如在加权部件212中或在外部对于固定阵列架构执行的加权优化可以指示用于大阵列(对于回退目标以及较高峰值功率放大器(PA)与较低功率PA之间的比率)的明显改进的解决方案。对于各个非均等阵列，可以基于所选取的单位单元(unitcell)组合来重复激活的、耦合的或配置的通信阵列。
例如，具有带九个较强供电单元(PA、DAC等)和二十七个较弱供电单元的三十六个发射单元的通信阵列514(比率是N＝3)可以被激活、配置或耦合以发射毫米波信号，以关于相位和幅度调制信号在空间介质中重构这些信号，以便传递数据。这三十六个单位阵列例如可以具有带驱动部件(例如PA、DAC等)的九个较强的发射单元且峰值功率在Psat处达9.5dB，这可以比发射单元具有相等规格/参数以及相同的等同各向同性辐射的功率(EIRP)的均匀或均等阵列强5.5dB。与通过均等阵列配置进行的高星座图WiGig信号的发射功率等级相比，非均等通信阵列514可以提供50％效率改进。
η b o o s t _ B O = 2 · N ( N + 1 ) (公式5)。
Pmx＝N2·Pm (公式6)。
(公式7)，其中，Pmy是针对均等发射单元阵列(PA、DAC等)和相同总EIRP的发射功率。以上关于公式5-7的示例可以例如近似如下：
可以实现以上通信阵列514，用于60GHz和5G标准以及有关无线过程的毫米波(mmW)系统的数字阵列实现方式的未来演进。在数字阵列中，可以利用直接IQ RF DAC508a1-508d2，其每处理链将输入的数据流从RF转换为mmW。在非均等通信阵列514中，例如，RF DAC可以具有更大的开关单元，其中，例如在此方面可以是九倍。经由限幅部件502的削峰可以因此在数字域中以更直接的方式执行，而无需其它附加处理操作。
现参照图6，示出根据通信阵列514的mmW发射的图线600。例如，示出与不同图案编号对应的阵列图案。用于均等通信阵列的波束图案示为图案606。用于加权的非均等的完全功率阵列的波束图案示为图案608。用于具有6dB BO的加权的非均等阵列的波束图案示为图案610。用于具有6dB BO的均等阵列的波束图案示为图案612。通信阵列514是具有重复两次的四个发射单元的8x1阵列的示例，其中，对于每个子阵列或重复，三个是较弱，一个是较强的。非均等阵列可以与单元中的具有相等功率规格的阵列相比。
除了空间增益改变之外，还存在随着通信阵列514内的发射单元512的空间定位的频谱发射改变，其中，在不同空间定位处与该比率对应的所激活或耦合的发射(阵列)单元可以改变频谱。在一个示例中，图7示出关于联邦通信委员会(FCC)违例的与期望目标不同的角度处的WiGig频谱的图线700。水平轴表示以GHz为单位的频率702，垂直轴表示以dB为单位的频谱704。例如，频谱曲线706示出在零度处的WiGig频谱。频谱曲线708示出在10度处的WiGig频谱。频谱曲线710示出在20度处的WiGig频谱，频谱曲线712示出不可见的在30度处的WiGig频谱。FCC违例线由FCC违例曲线714示出。如所示，在高角度处，主信号的功率下降，带外发射增加。对于所选取的并且在所有角度上的八个发射单元510，不存在超过掩蔽和规管要求的FCC违例线的违例(对于10dBm发射和15dBi天线增益)。
参照图8，示出根据各个方面的表示信噪比(SNR)和功率退化的图线800。水平轴802表示以度为单位的角度，而垂直轴804在左侧表示以dB为单位的SNR，垂直轴806在右侧表示功率退化。SNR曲线808示出关于角度改变的SNR降低。在1dB点退化线812处，功率退化曲线810由用于8个发射单元的阵列波束宽度限定。1dB点线812仍提供37dB SNR，其远高于所期望的总发射机误差矢量量值(EVM)。这些结果展示所提出的系统是鲁棒的并且在整个空间中遵守FCC限制。
虽然本公开内所描述的方法示出并且在此描述为一系列动作或事件，但应理解，这些动作或事件的所示排序并非解释为限制的意义。例如，脱离在此所示出和/或描述的顺序，一些动作可以按不同顺序和/或而与其它动作或事件同时发生。此外，并非要求所有所示动作在此实现描述的一个或多个方面或实施例。此外，可以在一个或多个分离的动作和/或阶段中执行在此所描述的动作中的一个或多个。
参照图9，示出用于毫米波通信设备的示例方法900。方法在902指示：基于一组预定准则，通过具有非均等饱和功率等级和非均等发射功率的功率放大器阵列来处理一个或多个数据信号。在904，以预定角度经由耦合到功率放大器阵列的天线元件阵列发射一个或多个数据信号，该预定角度在空气介质中组合一个或多个数据信号并且在空气介质中重构幅度和相位调制信号。该组预定准则例如可以包括以下项中的至少一个：一个或多个数据信号的信号峰值、功率放大器阵列的效率或回退功率等级。
该方法还可以包括：生成功率放大器阵列中的至少一个功率放大器的饱和功率等级与回退功率等级之间的折中，以增加一个或多个数据信号在毫米波频带内经由耦合到功率放大器阵列的天线元件阵列的发射效率。通过功率放大器阵列来处理一个或多个数据信号还可以包括：分别沿着耦合到功率放大器阵列的信号或处理链，对一个或多个数据信号不同地进行相移。可以在自第一饱和功率等级的回退点处通过功率放大器阵列中的第一组功率放大器以第一输出功率范围传递一个或多个数据信号。可以在自第二饱和功率等级的回退点处通过功率放大器阵列中的第二组功率放大器以第二输出功率范围传递一个或多个数据信号。以此方式，功率放大器阵列通过不同功率参数或特性的功率放大器不同地传递一个或多个数据信号。可以例如在同一相位阵列中同时或同期完成该操作，以通过峰值功率和回退功率的折中来提供总效率的增加。例如，第二输出功率范围可以大于第二输出功率范围，并且在功率放大器阵列中，第一组功率放大器包括比第二组功率放大器的数量大的功率放大器。
在另一实施例中，方法900还可以包括：基于回退目标等级和功率放大器阵列中的第一数量的功率放大器与第二数量的功率放大器的预定比率，选择性地激活功率放大器阵列中的功率放大器，以增加总体阵列功率效率，其中，第一数量的功率放大器包括比第二数量的功率放大器低的峰值功率等级。
通过关于用于促进相控阵列联网的一个或多个非限定性环境的进一步描述的方式，图10是可以根据在此所描述的方面而操作的示意性示例无线环境1000。具体地说，示例无线环境1000示出无线网络宏小区集合。三个覆盖宏小区1002、1004和1006包括示意性无线环境；然而，注意，无线蜂窝网络部署可以囊括任何数量的宏小区。覆盖宏小区1002、1004和1006示出为六边形；然而，覆盖小区可以采用通常由待覆盖的部署配置或地平面、几何区域等所指定的其它几何。每个宏小区1002、1004和1006按2π/3配置分扇区，其中，每个宏小区包括图10中通过虚线划分的三个扇区。注意，其它扇区化是可能的，并且可以利用所公开的主题内容的方面和特征，而无论扇区化的类型如何。分别通过基站或eNodeB1008、1010和1012来服务宏小区1002、1004和1006。任何两个eNodeB可以看作eNodeB站点配对。注意，无线电部件通过链路(例如缆线(例如RF和微波同轴线))、端口、交换机、连接器等以功能方式耦合到发射并且接收无线信号的一个或多个天线的集合(未示出)。注意，可以是移动网络平台1014的部分的无线电网络控制器(未示出)以及服务宏小区集合的基站集合(例如eNodeB 1008、1010和1012)、与基站集合中的基站关联的电子电路或部件、通过基站根据无线电技术操作的各个无线链路(例如链路1016、1018和1020)的集合形成宏无线电接入网络。进一步注意，基于网络特征，无线电控制器可以分布在基站集合或关联无线电装备之间。在一方面中，对于基于全球移动通信系统的网络，无线链路1016、1018和1020实施Uu接口(全球移动通信系统空中接口)。
根据用于差异化市场的各种无线电技术，移动网络平台1014促进基于电路交换(例如语音和数据)以及分组交换(例如互联网协议、帧中继或异步传送模式)的流量和信令生成以及用于连网电信的传递和接收。电信至少部分地基于用于对于通信所利用的无线电技术所确定的通信的标准化协议。此外，电信可以利用各种频带或载波，其包括服务提供商网络1022所授权的任何电磁频带(例如个人通信服务、先进无线服务、通用无线通信服务等)以及当前对于电信可用的任何未授权的频带(例如mmW、2.4GHz工业、医疗和科学频带或5GHz带集合中的一个或多个或其它频带)。此外，移动网络平台1014可以通过例如无线网络管理部件(例如无线电网络控制器、蜂窝网关节点、相控阵列等)的方式在不同的宏小区1002、1004和1006中控制并且管理基站1008、1010和1012及其关联的无线电部件。此外，无线网络平台可以整合不同的网络(例如Wi-Fi网络、毫微微小区网络、宽带网络、服务网络、企业网络等)。在蜂窝无线技术(例如第三代伙伴项目全球移动通信系统、全球移动通信系统)中，移动网络平台1014可以实施在服务提供商网络1022中。
此外，无线回程链路1024可以包括：有线链路部件，例如T1/E1电话线路；T3/DS3线路、同步或异步的数字订户线路；不对称数字订户线路；光纤骨干；同轴线缆等；以及无线链路部件，例如视线或非视线链路，其可以包括地面空中接口或深空间链路(例如用于导航的卫星通信链路)。在一方面中，对于基于全球移动通信系统的网络，无线回程链路1024实施IuB接口。
注意，虽然对于宏小区和宏基站示出示例性无线环境1000，但所公开的主题内容的方面、特征和优点可以实现在微小区、微微小区、毫微微小区等中，其中，基站实施在与(例如通过一个或多个相控阵列等)对网络的接入有关的基于家庭的装备中。
图11示出也可以实现以上所描述的相控阵列的部件和方面的无线通信系统1100的一个示例。为了简明，无线通信系统1100描述一个基站1110和一个接入终端1150。然而，应理解，系统1100可以包括多于一个的基站和/或多于一个的接入终端，其中，附加基站和/或接入终端可以与以下所描述的示例基站1110和接入终端1150基本上相似或不同。此外，应理解，基站1110和/或接入终端1150可以采用在此所描述的系统和/或方法以促进其之间的无线通信。
在基站1110处，用于多个数据流的流量数据从数据源1112提供给发射(TX)数据处理器1114。根据示例，可以通过各个天线发射每个数据流。TX数据处理器1114基于对于该数据流所选择的特定编码方案对流量数据流进行格式化、编码和交织，以提供编码的数据。
可以使用正交频分复用(OFDM)技术将用于每个数据流的编码的数据与导频数据复用。附加地或替代地，导频符号可以是频分复用(FDM)、时分复用(TDM)或码分复用(CDM)的。导频数据典型地是通过已知方式所处理的已知数据图案，并且可以用在接入终端1150处，以估计信道响应。可以基于对于该数据流所选择的特定调制方案(例如二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M相移键控(M-PSK)、M正交幅度调制(M-QAM)等)而调制(例如符号映射)所复用的导频和所编码的数据，以提供调制符号。可以通过处理器1130所执行或提供的指令来确定用于每个数据流的数据率、编码和调制。
用于数据流的调制符号可以提供给TX MIMO处理器1120，其可以进一步处理调制符号(例如，用于OFDM)。TX MIMO处理器1120然后将NT个调制符号流提供给NT个发射机(TMTR)1122a至1122t。在各个实施例中，TX MIMO处理器1120将波束赋形加权应用于数据流的符号和发射符号的天线。
每个发射机1122接收并且处理各个符号流，以提供一个或多个模拟信号，并且进一步调整(例如放大、滤波和上变频)模拟信号，以提供适合于在MIMO信道上的传输的调制信号。此外，分别从NT个天线1124a至1124t发射来自发射机1122a至1122t的NT个调制信号。
在接入终端1150处，发射的调制信号由NR个天线1152a至1152r接收，并且从每个天线1152接收到的信号提供给各个接收机(RCVR)1154a至1154r。每个接收机1154调整(例如滤波、放大和下变频)各个信号，对所调整的信号进行数字化，以提供采样，并且进一步处理采样，以提供对应的“接收到的”符号流。
RX数据处理器1160可以基于特定接收机处理技术而接收并且处理来自NR个接收机1154的NR个接收到的符号流，以提供NT个“检测到的”符号流。RX数据处理器1160可以对每个检测到的符号流进行解调、解交织以及解码，以恢复用于数据流的流量数据。RX数据处理器1160进行的处理与基站1110处的TX MIMO处理器1120和TX数据处理器1114所执行的处理互补。
处理器1170可以周期性地确定如上所述利用那种可用技术。此外，处理器1170可以对包括矩阵指数部分和排序值部分的反向链路消息进行公式化。
反向链路消息可以包括关于通信链路和/或接收到的数据流的各种类型的信息。反向链路消息可以由还从数据源1136接收用于多个数据流的流量数据的TX数据处理器1138处理，由调制器1180调制，由发射机1154a至1154r发射，并且发射回到基站1110。
在基站1110处，来自接入终端1150的调制信号由天线1124接收，由接收机1122调整，由解调器1140解调，并且由RX数据处理器1160处理，以提取接入终端1150所发射的反向链路消息。此外，处理器1130可以处理所提取的消息，以确定哪个预编码矩阵用于确定波束赋形加权。
处理器1130和1170可以分别指定(例如控制、协调、管理等)基站1110和接入终端1150处的操作。各个处理器1130和1170可以与存储程序代码和数据的存储器1132和1172关联。处理器1130和1170也可以执行计算，以推导分别用于上行链路和下行链路的频率和冲击响应估计。
示例可以包括主题内容，例如方法、用于执行方法的动作或块的手段、包括指令的至少一个机器可读介质，所述指令当由机器执行时使得机器使用根据在此所描述的实施例和示例的多种通信技术关于同时通信执行所述方法或装置或系统的动作。
示例1是一种相控阵列通信系统，包括：发射单元阵列，包括：非均等功率放大器阵列，包括具有彼此对应的不同输出功率和不同饱和功率等级的第一功率放大器和第二功率放大器；以及天线端口阵列(或天线阵列)，耦合到所述非均等功率放大器阵列，并且被配置为：接收包括相对于彼此不同的相位和增益的多个输入信号。所述发射单元阵列被配置为：通过在空气介质中以预定角度发射至少两个信号输出，在所述空气介质中生成组合信号，以重构所述多个输入信号中的至少一个信号的幅度和相位调制信号。
示例2包括示例1的主题，还包括：加权部件，被配置为：基于效率功率提升范围，对所述非均等功率放大器阵列中的功率放大器的组合进行加权。
示例3包括示例1和2中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述非均等功率放大器阵列包括第一数量的第一功率放大器以及第二数量的第二功率放大器，所述第二数量的第二功率放大器包括比所述第一数量的第一功率放大器高的饱和功率等级。
示例4包括示例1-3中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，基于预定比率，所述第一功率放大器的第一数量大于所述第二功率放大器的第二数量。
示例5包括示例1-4中任一项的主题，包括或省略可选要素，还包括：适配部件，被配置为：基于一组预定准则，选择性地激活所述非均等功率放大器阵列，以经由所述天线端口阵列处理所述多个输入信号中的所述至少一个信号。
示例6包括示例1-5中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，该组预定准则包括以下项中的至少一个：所述至少一个信号的信号峰值、所述非均等功率放大器阵列中的至少两个功率放大器的组合的效率、所述非均等功率放大器阵列中的功率放大器的输出功率、或所述功率放大器的饱和功率等级。
示例7包括示例1-6中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述适配部件进一步被配置为：从所述非均等功率放大器阵列中选择功率放大器的组合，以增加与所述至少一个信号的发射对应的发射功率效率以及所述发射单元阵列的总体效率。
示例8包括示例1-7中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述适配部件进一步被配置为：生成峰值功率效率与回退功率效率之间的折中，以增加所述非均等功率放大器阵列和所述天线端口阵列的总功率效率，以用于发射信号。
示例9包括示例1-8中任一项的主题，包括或省略可选要素，还包括：多个移相器，耦合到所述发射单元阵列；以及限幅部件，耦合到所述多个移相器，并且被配置为：对所述多个信号的峰值等级进行限幅。
示例10包括一种相控阵列设备，包括：非均等功率放大器阵列，包括第一组功率放大器和第二组功率放大器，所述第二组功率放大器与所述第一组功率放大器不同；以及天线端口阵列，耦合到所述非均等功率放大器阵列，并且被配置为：以预定角度将具有彼此不同的相位和增益的数据信号发射到空气介质中，并且用所发射的数据信号中的至少两个的相位和增益在空气介质中重构幅度和相位调制信号。
示例11包括示例10的主题，其中，所述数据信号包括在毫米波带内发射或接收的WiGig信号或5G信号。
示例12包括示例10和11中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述第一组功率放大器被配置为：以第一输出功率范围传递所述数据信号并且以第一饱和功率等级进行操作，所述第二组功率放大器被配置为：以第二输出功率范围传递所述数据信号并且以第二饱和功率等级进行操作，所述第二输出功率范围和所述第二饱和功率等级与所述第一输出功率范围和所述第一饱和功率等级不同。
示例13包括示例10-12中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述非均等功率放大器阵列中的所述第二组功率放大器包括比所述非均等功率放大器阵列中的所述第一组功率放大器高的饱和功率等级。
示例14包括示例10-13中任一项的主题，包括或省略可选要素，还包括：适配部件，被配置为：基于功率效率目标和回退功率点，选择性地激活所述第一组功率放大器和所述第二组功率放大器，以传递所述数据信号。
示例15包括示例10-14中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述回退功率点距所述第一组功率放大器的峰值饱和功率大约8dB或更大，所述功率效率目标大约是50％或更大。
示例16包括示例10-15中任一项的主题，包括或省略可选要素，还包括：多个处理链，耦合到所述非均等功率放大器阵列和所述天线端口阵列，并且包括：I/Q RF数模转换器，被配置为：将所述数据信号从射频转换为毫米波频率；以及一组开关单元，被配置为：连接所述第一组功率放大器中的至少一个第一功率放大器和所述第二组功率放大器中的至少一个第二功率放大器。
示例17包括示例10-16中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述第一组功率放大器和所述第二组功率放大器包括在整个所述非均等功率放大器阵列重复的在数量上为1比N的比率，其中，N是至少为2的整数。
示例18是一种用于毫米波通信设备的方法，包括：基于一组预定准则，通过具有非均等饱和功率等级和非均等发射功率的功率放大器阵列来处理一个或多个数据信号；以及以预定角度，经由耦合到所述功率放大器阵列的天线端口阵列发射所述一个或多个数据信号，该预定角度在空气介质中组合所述一个或多个数据信号并且在所述空气介质中重构幅度和相位调制信号。
示例19包括示例18的主题，包括或省略可选要素，其中，该组预定准则包括以下项中的至少一个：所述一个或多个数据信号的信号峰值、所述功率放大器阵列的效率、或回退功率等级。
示例20包括示例18-19中任一项的主题，包括或省略可选要素，还包括：生成所述功率放大器阵列中的至少一个功率放大器的饱和功率等级与回退功率等级之间的折中，以增加所述一个或多个数据信号在毫米波频带内经由耦合到所述功率放大器阵列的所述天线端口阵列的发射效率。
示例21包括示例18-20中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，通过功率放大器阵列来处理一个或多个数据信号包括：分别沿着耦合到功率放大器阵列的信号链，对一个或多个数据信号不同地进行相移。
示例22包括示例18-21中任一项的主题，包括或省略可选要素，还包括：通过所述功率放大器阵列中的处于自第一饱和功率等级的回退点处的第一组功率放大器，以第一输出功率范围传递所述一个或多个数据信号；以及通过所述功率放大器阵列中的处于自第二饱和功率等级的回退点处的第二组功率放大器，以第二输出功率范围传递所述一个或多个数据信号。
示例23包括示例18-22中任一项的主题，包括或省略可选要素，其中，所述第一输出功率范围大于所述第二输出功率范围，并且在所述功率放大器阵列中，所述第一组功率放大器包括比所述第二组功率放大器的数量大的功率放大器。
示例24包括示例18-23中任一项的主题，包括或省略可选要素，还包括：基于回退目标等级和所述功率放大器阵列中的第一数量的功率放大器与第二数量的功率放大器的预定比率，选择性地激活所述功率放大器阵列中的功率放大器，以增加总体阵列功率效率，其中，所述第一数量的功率放大器包括比所述第二数量的功率放大器低的峰值功率等级。
应理解，可以通过硬件、软件、固件或其任何组合来实现在此所描述方面。当在软件中实现时，功能可以作为一个或多个指令或代码存储在一个或多个计算机可读介质上或通过其发送。计算机可读介质包括计算机存储介质和包括任何促进计算机程序从一个地方传送到另一地方的任何介质的通信介质。存储介质可以是可以由通用计算机或专用计算机存取的任何可用介质。通过示例的方式而非限制，这些计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或另外光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或可以用于以指令或数据结构的形式承载或存储期望的程序代码手段并且可以由通用计算机或专用计算机或通用处理器或专用处理器存取的任何另外介质。此外，任何连接适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线对、数字订户线(DSL)或无线技术(例如红外、无线电和微波)从网站、服务器或另外远程源发送软件，则在介质的定义中包括同轴线缆、光纤线缆、双绞线对、DSL或无线技术(例如红外、无线电和微波)。在此所使用的盘或碟包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多功能碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中，盘通常以磁方式再现数据，而碟通过激光以光学方式再现数据。以上的组合也应包括于计算机可读介质的范围内。
可以通过设计为执行在此所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立式门或晶体管逻辑、分立式硬件部件或其任何组合来实现或执行结合在此所公开的方面所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，但在替选方式中，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以实现为计算机设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP内核结合的一个或多个微处理器或任何其它这种配置。此外，至少一个处理器可以包括可操作为执行在此所描述的步骤和/或动作中的一个或多个的一个或多个模块。
对于软件实现方式，可以通过执行在此所描述的功能的模块(例如过程、功能等)来实现在此所描述的技术。软件代码可以存储在存储器单元中并且由处理器执行。存储器单元可以实现于处理器内或处理器外部，在此情况下，存储器单元可以通过本领域公知的各种手段以通信方式耦合到处理器。此外，至少一个处理器可以包括可操作为执行在此所描述的功能的一个或多个模块。
在此所描述的技术可以用于各种无线通信系统(例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA和其它系统)。术语“系统”和“网络”一般可互换地使用。CDMA系统可以实现例如通用地面无线电接入(UTRA)、CDMA1800等的无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和CDMA的其它变形。此外，CDMA1800覆盖IS-1800、IS-95和IS-856标准。TDMA系统可以实现例如全球移动通信系统(GSM)的无线电技术。OFDMA系统可以实现例如演进UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.18、闪速OFDM等的无线电技术。UTRA和E-UTRA是全球移动通信系统(UMTS)的部分。3GPP长期演进(LTE)是使用E-UTRA的UMTS的发行版，其采用下行链路上的OFDMA和上行链路上的SC-FDMA。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM描述于来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP)的组织的文献中。此外，CDMA1800和UMB描述于来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中。此外，这些无线通信系统可以附加地包括一般使用不成对非授权的谱、802.xx无线LAN、蓝牙以及任何其它短距离或长距离无线通信技术的对等(例如移动到移动)ad hoc网络系统。
利用单载波调制和频域均等的单载波频分多址(SC-FDMA)是关于所公开的方面可以利用的技术。SC-FDMA具有与OFDMA系统相似的性能以及基本上相似的总体复杂度。因为SC-FDMA信号的固有单载波结构，所以其具有较低的峰均功率比率(PAPR)。可以在上行链路通信中利用SC-FDMA，其中，较低PAPR关于发送功率效率可以有益于移动终端。
此外，在此所描述的各个方面或特征可以使用标准编程和/或工程技术实现为方法、装置或制造物。在此所使用的术语“制造物”意图包括可从任何计算机可读设备、载体或介质存取的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于磁存储设备(例如硬盘、软盘、磁带等)、光盘(例如压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)等)、智能卡以及闪存设备(例如EPROM、卡、棒、密钥驱动器等)。此外，在此所描述的各个存储介质可以表示用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可以包括但不限于能够存储、包含和/或承载指令和/或数据的无线信道和各种其它介质。此外，计算机程序产品可以包括具有可操作为使得计算机执行在此所描述的功能的一个或多个指令或代码的计算机可读介质。
此外，结合在此所公开的方面所描述的方法和算法的动作可以直接实现在硬件、处理器所执行的软件模块或其组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM或本领域公知的任何另外形式的存储介质中。示例性存储介质可以耦合到处理器，从而处理器可以从存储介质读取信息并且将信息写入到存储介质。在替选方式中，存储介质可以集成到处理器。此外，在一些方面中，处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。此外，ASIC可以驻留在用户终端中。在替选方式中，处理器和存储介质可以驻留在用户终端中的分立式部件中。此外，在一些方面中，方法或算法的步骤和/或动作可以驻留作为可以合并到计算机程序产品中的机器可读介质和/或计算机可读介质上的代码之一或任何组合或集合。
包括摘要中所描述的内容的主题公开的所示实施例的以上描述并非意图将所公开的实施例囊括或限制为所公开的精确形式。虽然在此为了说明性的目的描述特定实施例和示例，但本领域技术人员应理解，在这些实施例和示例的范围内所考虑的各种修改是可能的。
于此，虽然已经结合各个实施例和对应附图描述了所公开的主题内容，但在可应用的情况下，应理解，在不偏离所公开的主题内容的情况下，可以使用其它相似的实施例，或可以对所描述的实施例进行修改和添加，以用于执行所公开的主题内容的相同、相似、替选或替代功能。因此，所公开的主题内容不应限于在此所描述的任何单个实施例，而是反而应在根据所附权利要求的宽度和范围中理解。
具体地说，关于上述部件(组装、设备、电路、系统等)所执行的各种功能，即使对于在本公开的在此所示的示例性实现方式中执行功能的所公开的结构并非结构上等同，用于描述这些部件的(包括对“手段”的引用的)术语也意图与执行所描述的(功能上等同的)部件的所指定的功能的任何部件或结构对应，除非另外指示。此外，虽然可能已经关于仅若干实现方式之一公开了特定特征，但对于任何给定的或特定的应用可以期望并且有利的是，该特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合。

Claims (24)

1.一种相控阵列通信系统，包括：
发射单元阵列，包括：
非均等功率放大器阵列，包括具有彼此对应的不同输出功率和不同饱和功率等级的第一功率放大器和第二功率放大器；以及
天线端口阵列，耦合到所述非均等功率放大器阵列，并且被配置为：接收包括相对于彼此不同的相位和增益的多个输入信号；
其中，所述发射单元阵列被配置为：通过在空气介质中以预定角度发射至少两个信号输出，在所述空气介质中生成组合信号，从而重构所述多个输入信号中的至少一个信号的幅度和相位调制信号。
2.如权利要求1所述的相控阵列通信系统，还包括：
加权部件，被配置为：基于效率功率提升范围，对所述非均等功率放大器阵列中的功率放大器的组合进行加权。
3.如权利要求1所述的相控阵列通信系统，其中，所述非均等功率放大器阵列包括第一数量的第一功率放大器和第二数量的第二功率放大器，所述第二数量的第二功率放大器包括比所述第一数量的第一功率放大器高的饱和功率等级。
4.如权利要求3所述的相控阵列通信系统，其中，基于预定比率，所述第一功率放大器的第一数量大于所述第二功率放大器的第二数量。
5.如权利要求1所述的相控阵列通信系统，还包括：
适配部件，被配置为：基于一组预定准则来选择性地激活所述非均等功率放大器阵列，以经由所述天线端口阵列处理所述多个输入信号中的所述至少一个信号。
6.如权利要求5所述的相控阵列通信系统，其中，该组预定准则包括以下项中的至少一个：所述至少一个信号的信号峰值、所述非均等功率放大器阵列中的至少两个功率放大器的组合的效率、所述非均等功率放大器阵列中的功率放大器的输出功率、或所述功率放大器的饱和功率等级。
7.如权利要求5所述的相控阵列通信系统，其中，所述适配部件还被配置为：从所述非均等功率放大器阵列选择功率放大器的组合，以增加与所述至少一个信号的发射对应的发射功率效率以及所述发射单元阵列的总体效率。
8.如权利要求5所述的相控阵列通信系统，其中，所述适配部件还被配置为：生成峰值功率效率与回退功率效率之间的折中，以增加所述非均等功率放大器阵列和所述天线端口阵列的总功率效率，以用于发射信号。
9.如权利要求1-8中任一项所述的相控阵列通信系统，还包括：
多个移相器，耦合到所述发射单元阵列；以及
限幅部件，耦合到所述多个移相器，并且被配置为对所述多个输入信号的峰值等级进行限幅。
10.一种相控阵列设备，包括：
非均等功率放大器阵列，包括第一组功率放大器和第二组功率放大器，所述第二组功率放大器与所述第一组功率放大器不同；以及
天线端口阵列，耦合到所述非均等功率放大器阵列，并且被配置为：以预定角度将具有彼此不同的相位和增益的数据信号发射到空气介质中，并且用所发射的数据信号中的至少两个的相位和增益在空气介质中重构幅度和相位调制信号。
11.如权利要求10所述的相控阵列设备，其中，所述数据信号包括在毫米波带中发射或接收的WiGig信号或5G信号。
12.如权利要求10所述的相控阵列设备，其中，所述第一组功率放大器被配置为：以第一输出功率范围传递所述数据信号并以第一饱和功率等级进行操作，所述第二组功率放大器被配置为：以第二输出功率范围传递所述数据信号并以第二饱和功率等级进行操作，所述第二输出功率范围和所述第二饱和功率等级与所述第一输出功率范围和所述第一饱和功率等级不同。
13.如权利要求12所述的相控阵列设备，其中，所述非均等功率放大器阵列中的第二组功率放大器包括比所述非均等功率放大器阵列中的第一组功率放大器高的饱和功率等级。
14.如权利要求10所述的相控阵列设备，还包括：
适配部件，被配置为：基于功率效率目标和回退功率点，选择性地激活所述第一组功率放大器和所述第二组功率放大器，以传递所述数据信号。
15.如权利要求14所述的相控阵列设备，其中，所述回退功率点距所述第一组功率放大器的峰值饱和功率大约8dB或更大，所述功率效率目标大约是50％或更大。
16.如权利要求11所述的相控阵列设备，还包括：
多个处理链，耦合到所述非均等功率放大器阵列和所述天线端口阵列，并且包括：
I/Q RF数模转换器，被配置为：将所述数据信号从射频转换为毫米波频率；以及
一组开关单元，被配置为：连接所述第一组功率放大器中的至少一个第一功率放大器和所述第二组功率放大器中的至少一个第二功率放大器。
17.如权利要求10-16中任一项所述的相控阵列设备，其中，所述第一组功率放大器和所述第二组功率放大器包括在整个所述非均等功率放大器阵列重复的在数量上为1至N的比率，其中，N是至少为2的整数。
18.一种用于毫米波通信设备的方法，包括：
基于一组预定准则，通过具有非均等饱和功率等级和非均等发射功率的功率放大器阵列来处理一个或多个数据信号；以及
以预定角度经由耦合到所述功率放大器阵列的天线端口阵列发射所述一个或多个数据信号，该预定角度在空气介质中组合所述一个或多个数据信号并且在所述空气介质中重构幅度和相位调制信号。
19.如权利要求18所述方法，其中，该组预定准则包括以下项中的至少一个：所述一个或多个数据信号的信号峰值、所述功率放大器阵列的效率、或回退功率等级。
20.如权利要求18所述的方法，还包括：
生成所述功率放大器阵列中的至少一个功率放大器的饱和功率等级与回退功率等级之间的折中，以增加所述一个或多个数据信号在毫米波频率内经由耦合到所述功率放大器阵列的所述天线端口阵列的发射效率。
21.如权利要求18所述的方法，其中，通过所述功率放大器阵列来处理所述一个或多个数据信号包括：
分别沿着耦合到所述功率放大器阵列的信号链，对所述一个或多个数据信号不同地进行相移。
22.如权利要求18所述的方法，还包括：
在自第一饱和功率等级的回退点处，通过所述功率放大器阵列中的第一组功率放大器，以第一输出功率范围传递所述一个或多个数据信号；以及
在自第二饱和功率等级的回退点处，通过所述功率放大器阵列中的第二组功率放大器，以第二输出功率范围传递所述一个或多个数据信号。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述第一输出功率范围大于所述第二输出功率范围，并且在所述功率放大器阵列中，所述第一组功率放大器包括比所述第二组功率放大器的数量大的功率放大器。
24.如权利要求18-23中任一项所述的方法，还包括：
基于回退目标等级和所述功率放大器阵列中的第一数量的功率放大器与第二数量的功率放大器的预定比率，选择性地激活所述功率放大器阵列中的功率放大器，以增加总体阵列功率效率，其中，所述第一数量的功率放大器包括比所述第二数量的功率放大器低的峰值功率等级。
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