CN107852211A - 模拟波束成形设备 - Google Patents

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克里斯蒂安·施耐德
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Abstract

一种模拟波束成形发送器包括：在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个波束成形传输电路，其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中天线端口阵列的每个天线端口被配置为提供具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，其中每个波束成形传输电路耦合在所述信号输入端和天线端口阵列的各自天线端口之间，其中每个波束成形传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数。

Description

模拟波束成形设备
技术领域
本公开涉及模拟波束成形发送器和模拟波束成形接收器。本公开还涉及模拟极化调整发送器，模拟极化调整接收器，模拟多普勒频移补偿发送器，模拟多普勒频移补偿接收器，模拟延迟补偿发送器，模拟延迟补偿接收器和包括信号分配单元的天线布置。特别地，本公开涉及无线通信系统中的波束成形技术和具有时空处理的宽带极化波束成形方法。
背景技术
毫米波的传播特性不同于通信系统中通常使用的较低频带。其主要特点是由于波长尺寸小而导致的“准光学”行为。因此，粗糙的表面散射效应增强，反射变得更镜面，衍射效果非常小。此外，由于高自由空间衰减，路径损耗增加。通过建筑材料渗透损失明显高于较低频段，将室内通信范围大部分限制在室内应用范围之内。由于这种穿透损失，非视距(non-line-of-sight，NLOS)传输变得比在较低频段更具挑战性。
通常将毫米波信道视为“确定性”，因为与较低频带相比，不同路径叠加引入的衰落效应大大降低。一个图解为单个路径可以用不同的延迟很好地识别和隔离。此外，由于其确定性特点，每个不同的路径具有明确限定的极化。极化随着波与环境的相互作用而变化。特别地，由于波长的小尺寸，增加了通过相互作用和改变极化特性来影响传播路径的对象的数量。这些变化可以是线性极化角的旋转，例如通过在与只反射极化的一个分量的结构相互作用之后消除确定的极化。信道的确定性行为的另一个后果是环境充当空间滤波器，导致每个单个路径的参数不同(例如多普勒和相移、延迟、极化)。
为了抵消高路径损耗，毫米波通信系统预计使用高增益天线，例如可以将能量集中在所需方向上的天线阵列。相对较小尺寸的毫米波天线允许采用紧凑的、非常高阶的MIMO阵列，这使得能够实现窄束波束成形方案。这在定向域中提供了非常高的分辨率。
由于高自由空间传播损耗，毫米波频率的无线传输将主要依赖于波束成形。关键问题是如何进行波束成形以利用毫米波信道的特殊特性，并最大化地提高所述接收信号质量。毫米波信道传播的主要特点之一是其高度的方向性和空间选择性。通常，在发送器(TX)和接收器(RX)之间只有有限数量的传播路径，包括视线(Line-of-Sight，LOS)路径和非视矩(NLOS)路径。由于毫米波信道的高方向选择性和毫米波系统的预期大带宽，可以很好地解析这些路径。对于信号传输，可以将波束指向这些路径的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于改进波束成形的技术，尤其是用于毫米波信道中的无线传输。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求、说明书和附图，进一步的实现形式是显而易见的。
在本公开中描述的基本概念针对在毫米波频率范围内的新的波束成形技术。所公开的波束成形技术可以通过利用不同传播路径中的信号能量来最大化接收信号质量，并且同时可以通过利用基站和不同用户之间的不同传播信道来最小化干扰。在下文中，传播信道可以包括一定数量的传播路径。
本公开描述了一种用于从多个传播路径中获得最佳效果并且增加总体接收功率以便于即使在NLOS通信中也能促进传输的解决方案。在极化、延迟和多普勒频移方面，关键的解决方案是具有来自不同传播路径的信号的相干和。特别地，在偏振方面为了允许相干相加，考虑了由于与改变极化特性的散射相互作用所引起的信号损耗以及Tx和Rx之间的极化失配。由于涉及到大量天线，这种解决方案的全数字化实现可能不是有效的。因此，应用了基于模拟处理的实现。
所公开的用于宽带毫米波通信的波束成形技术具有利用毫米波通道传播特性的能力，该技术基于不同波束中TX信号的多波束成形和功率调整。多波束成形包括多个波束的空间导向以提供抵抗路径的阴影和动态的鲁棒性，并且增强接收的信号和/或消除不期望的信号，例如干扰。不同波束中TX信号的功率调整考虑了用于优化不同方向(波束)中的总EIRP分配的总功率约束，以使接收信号功率最大化。
所公开的波束成形技术基于每个路径中的极化变化(例如极化的旋转或极化信号的衰减)和路径的传播损耗等来应用波束/传播路径的选择。极化的变化可以例如由反射器引起，反射器是将发送的电磁波反射到接收器的物体。在下行方向，公开的波束成形技术通过对馈送到正交极化天线的信号进行加权来合成每个波束的极化角。选择每个波束的合成极化以增加(或消除)反射功率和/或匹配接收器极化。所公开的波束成形技术应用每个波束的预延迟(时间反相)处理以消除不同选择的传播路径的延迟差，并且在RX处具有来自多个传播路径的信号的相干和。在上行方向，所公开的波束成形技术遵循类似的原理，但是却要具有在BS接收器处的处理。公开的波束成形技术通过单独调制每个波束的信号来应用每个波束的多普勒频移的可选补偿。所公开的波束成形技术基于混频信号技术应用模拟实现架构，以减少数字路径的数量和功耗：在本公开中描述了用于波束成形和多普勒补偿的若干模拟基带电路架构。
在基站(BS)侧对波束成形器的实现使移动设备中的复杂度降低。
为了详细描述本发明，将使用以下术语、缩写和符号：
TX：发送器
RX：接收器
BS：基站
UE：用户设备或移动电台
MRC：最大比值合并
DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
MIMO：多输入多输出
IF：中频
I：同相分量
Q：正交分量
RF：射频
LOS：视线
NLOS：非视距
AoD：发射角
AoA：到达角
V：垂直极化
H：水平极化
SINR：信号干扰加噪声比
ISI：码间串扰
在下文中，描述了可以应用于MIMO系统中的使用波束成形和TX/RX天线阵列的系统、设备和方法。
波束成形或空间滤波是用于天线阵列以实现定向信号发送或接收的信号处理技术。相控天线阵列中的元件以一种使得在特定角度的信号经受建构性干扰，而其他信号经受破坏性干扰的方式进行组合。波束成形可以用于发送端和接收端，以实现空间选择性。波束成形器控制每个发送天线处的发送信号的相位和相对幅度，以便产生在波前的相长与相消干涉的模式。当接收时，来自不同天线的信号以优先观察所预期的模式的方式进行组合。
天线阵列是用于发送和/或接收无线电波的一组单独的天线，它们排列在一起，使得其各自的电流处于规定的幅度和相位关系。这允许阵列用作单个天线，导致得以改善的方向特性，即较高的天线增益，而不是从各个元件获得。
多输入和多输出(MIMO)是一种用于增加无线电链路的容量的技术，该无线电链路使用多个发送和接收天线来利用不同Tx和Rx天线之间的多个传播信道。
在下文中，描述了使用单极化天线信号和双极化天线信号的系统、设备和方法。双极化天线信号是由馈送到双极化天线的两个天线元件或从双极化天线的两个天线元件接收的两个偏振分量组成的信号。单极化天线信号或简称为天线信号是由馈送到单极化天线(或简称为天线)或从单极化天线接收的一个偏振分量组成的信号。
根据本公开的系统、设备和方法可以使用吉尔伯特单元。吉尔伯特单元是一种用于模拟乘法器和混频器的精密级联电路。吉尔伯特单元包括两个差分放大器级，其可由发射极耦合晶体管对形成，其输出端以反相相连(电流相加)。这些放大器级的发射结由第三差分对的集电极馈送。该第三差分对的输出电流成为差分放大器的发射极电流。
根据第一方面，本发明涉及一种模拟波束成形发送器，包括：在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个波束成形传输电路，其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中天线端口阵列的每个天线端口被配置为提供具有第一偏振分量(例如，垂直偏振分量)和第二偏振分量(例如，水平偏振分量)的双极化天线信号，其中每个波束成形传输电路耦合在所述信号输入端和天线端口阵列的各自天线端口之间，其中每个波束成形传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，并且其中每个波束成形传输电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的所述第一偏振分量；和第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的所述第二偏振分量。
这种模拟波束成形发送器提供了需要较少高速DAC的优点。相反，可以应用不同种类的DAC来在信号输入端提供模拟复值通信信号，并提供模拟复值波束成形系数。由于系数的改变比通信信号慢，用于提供模拟复值通信信号的DAC转换器可以是高速DAC，而用于提供模拟复值波束成形系数的DAC可以是低速DAC。这降低了波束成形发送器的总体复杂度。
在根据第一方面的模拟波束成形发送器的第一可能实现形式中，所述模拟波束成形发送器包括：调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
这提供了以下优点：模拟波束成形发送器可以提供天线信号，其中每个传播路径的多普勒频移可以通过波束成形系数的适当调制来补偿。
在根据第一方面的第一实现形式的模拟波束成形发送器的第二可能实现形式中，所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
这提供了以下优点：模拟波束成形发送器可以提供天线信号，其中每个传播路径的多普勒频移已经消除。
在根据第一方面的模拟波束成形发送器的第三可能实现形式中，每个波束成形传输电路包括：混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号与多普勒频移补偿频率混合以向所述第一和第二模拟复值乘法电路提供多普勒频移补偿的模拟复值通信信号。
这提供了以下优点：模拟波束成形发送器可以提供天线信号，其中每个传播路径的多普勒频移可以由模拟通信信号的适当混频来进行补偿。
在根据第一方面或第一方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形发送器的第四可能实现形式中，每个波束成形传输电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号，以向所述第一和第二模拟复值乘法电路提供延迟补偿的模拟复值通信信号。
这提供了优点，即模拟波束成形发送器可以提供天线信号，在其中每个传播路径的延迟已被补偿。
在根据第一方面或第一方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形发送器的第五可能实现形式中，所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
这提供了优点，即可以通过使用吉尔伯特单元来有效地执行复值乘法。
在根据第一方面的第五实现形式的模拟波束成形发送器的第六可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
这提供了优点，即可以通过使用吉尔伯特单元来执行复值乘法，例如其可以通过例如三个差分放大器级来有效地实现。
在根据第一方面或第一方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形发送器的第七可能实现形式中，或者根据，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路或其它的电路，将数字系数传送到所述第一和第二系数输入端，以提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
这提供了优点，即可以独立地实现用于提供波束成形系数的DAC转换器，例如通过不同的时钟信号来实现，该信号来自提供通信信号的DAC转换器。
在根据第一方面或第一方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形发送器的第八可能实现形式中，模拟波束成形发送器包括信号组合器，被配置为组合所述双极化天线信号的所述第一偏振分量和由另一个模拟波束成形发送器提供的所述双极化天线信号的第一偏振分量，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的组合第一偏振分量。
这提供了优点，即通过使用来自不同波束成形发送器的偏振分量的这种组合，就可以实现提供形成多个波束的能力的大型天线系统。
根据第二方面，本发明涉及一种模拟波束成形接收器，包括：在天线端口阵列和信号输出端之间并联连接的多个波束接收电路，其中天线端口阵列的每个天线端口被配置为接收具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，其中所述信号输出端被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中每个波束接收电路连接在所述天线端口阵列的各自天线端口和所述信号输出端之间，其中每个波束成形接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，并且其中每个波束成形接收电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟复值波束成形系数相乘，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的贡献；和第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟复值波束成形系数相乘，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的贡献。
这样的模拟波束成形接收器具有以下优点：需要较少的ADC来将模拟复值通信信号转换成数字域。为了提供模拟复值波束成形系数，使用DAC。由于系数的改变比通信信号慢，用于将模拟复值通信信号转换成数字域的ADC转换器可以是高速ADC，而用于提供模拟复值波束成形系数的DAC可以是低速DAC。这降低了波束成形接收器的总体复杂度。
在根据第二方面的模拟波束成形接收器的第一可能实现形式中，模拟波束成形接收器包括：调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
这提供了以下优点：模拟波束成形接收器可以接收天线信号，其中每个传播路径的多普勒频移可以通过波束成形系数的适当调制来补偿。
在根据第二方面的第一实现形式的模拟波束成形接收器的第二可能实现形式中，所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
这提供了这样的优点：模拟波束成形接收器可以提供通信信号，其中每个传播路径的多普勒频移被消除。
在根据第二方面或者第二方面的任何前述实现形式的任一个模拟波束成形接收器的第三可能实现形式中，每个波束成形接收电路包括：混频器，被配置为将由所述第一和第二模拟复值乘法电路提供的所述模拟复值通信信号的贡献与多普勒频移补偿频率混合，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的多普勒频移补偿贡献。
这提供了以下优点：模拟波束成形接收器可以提供模拟通信信号，其中每个传播路径的多普勒频移可以由模拟通信信号的充分混频来进行补偿。
在根据第二方面或第二方面的任何前述实现形式的任一个模拟波束成形接收器的第四可能实现形式中，每个波束成形接收电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟在所述信号输出端的所述模拟复值通信信号的所述贡献以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿贡献。
这提供了以下优点：模拟波束成形接收器可以提供通信信号，其中已经补偿了接收信道的延迟。
在根据第二方面或第二方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形接收器的第五可能实现形式中，所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
这提供了优点，即可以通过使用吉尔伯特单元来有效地执行复值乘法。
在根据第二方面的第五实现形式的模拟波束成形接收器的第六可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
这提供了优点，即可以通过使用吉尔伯特单元来执行复值乘法，例如其可以通过例如三个差分放大器级来有效地实现。
在根据第二方面或第二方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形接收器的第七可能实现形式中，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，该电路提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
这提供了优点，即可以独立地实现用于提供波束成形系数的DAC转换器，例如通过不同的时钟信号来实现，该信号来自提供通信信号的ADC转换器。
在根据第二方面的第七实现形式的模拟波束成形接收器的第八可能实现形式中，信号输出端耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
这提供了这样的优点，即当用于转换系数的数模转换器的采样率与用于提供通信信号的ADC的采样率相比可以减少时，这种波束成形接收器可以节省功率和/或电路空间。
在根据第二方面或第二方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形接收器的第九可能实现形式中，所述模拟波束成形接收器包括：信号组合器，被配置为组合来自不同天线的贡献以形成接收的波束。这也被称为“加权和原则”。
在根据第二方面或第二方面的前述实现形式中的任一个的模拟波束成形接收器的第十可能实现形式中，所述模拟波束成形接收器包括：加法器，其被配置为将由所述第一和第二模拟复值乘法电路提供的所述模拟复值通信信号的贡献相加。
这提供了这样的优点：加法器可以对两个偏振分量求和，并根据两个极化提供通信信号，即对通信信号执行极化滤波。因此，可以有效地利用通信信道。
根据第三方面，本发明涉及一种模拟极化调整发送器，包括：在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个极化调整传输电路，其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中天线端口阵列的每个天线端口被配置为提供具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，其中每个极化调整传输电路耦合在所述信号输入端和天线端口阵列的各自天线端口之间，其中每个极化调整传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟实值极化调整系数的第二模拟实值极化调整系数，其中每个极化调整传输电路包括：第一模拟乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟实值极化调整系数相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的所述第一偏振分量；和第二模拟乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟实值极化调整系数相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的所述第二偏振分量。
在根据第三方面的模拟极化调整发送器的第一可能实现形式中，每个极化调整传输电路还包括用于接收一组模拟复值波束成形系数的模拟复值波束成形系数的第三系数输入端，并且每个极化调整传输电路还包括：模拟复值乘法电路，其耦合在所述信号输入和所述第一和第二模拟乘法电路中分别之一之间，其中所述模拟复值乘法电路被配置为将所述模拟复值通信信号与所述模拟复值波束成形系数相乘以向所述第一和第二模拟乘法电路提供波束成形的模拟复值通信信号。
在根据第三方面的第一实现形式的模拟极化调整发送器的第二可能实现形式中，所述模拟极化调整发送器包括：调制电路，被配置为基于对应于由所述模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移来调制所述模拟复值波束成形系数。
在根据第三方面的第二实现形式的模拟极化调整发送器的第三可能实现形式中，所述调制电路被配置为将所述模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的所述否定值的频率。
在根据第三方面或第三方面的第一实现形式的模拟极化调整发送器的第四可能实现形式中，每个极化调整传输电路包括：混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号与多普勒频移补偿频率混合，以提供多普勒频移补偿的模拟复值通信信号。
在根据第三方面的第四实现形式的模拟极化调整发送器的第五可能实现形式中，所述模拟极化调整发送器包括：乘法电路或延迟线之一，其耦合在所述混频器与所述第一和第二模拟乘法电路之间。
在根据第三方面或第三方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整发送器的第六可能实现形式中，每个极化调整传输电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号，以提供延迟补偿的模拟复值通信信号。
在根据第三方面或第三方面的第六实现形式的模拟极化调整发送器的第七可能实现形式中，所述模拟极化调整发送器包括：提供波束成形操作的乘法电路，或耦合在所述延迟线与所述第一和第二模拟乘法电路之间、提供多普勒频移补偿的乘法电路之一。
在根据第三方面或第三方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整发送器的第八可能实现形式中，所述第一和第二模拟乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
在根据第三方面的第八实现形式的模拟极化调整发送器的第九可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行实值乘法运算的实值乘法吉尔伯特单元。
在根据第三方面或第三方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整发送器的第十可能实现形式中，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，其提供所述第一和第二模拟实值极化调整系数。
在根据第三方面或第三方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整发送器的第十一可能实现形式中，模拟极化调整发送器包括信号组合器，被配置为组合所述双极化天线信号的所述第一偏振分量和由另一个模拟极化调整发送器提供的所述双极化天线信号的第一偏振分量，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的组合第一偏振分量。
根据第四方面，本发明涉及一种模拟极化调整接收器，包括：在天线端口阵列和信号输出端之间并联连接的多个极化调整接收电路，其中天线端口阵列的每个天线端口被配置为接收具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，其中所述信号输出端被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中每个极化调整接收电路连接在所述天线端口阵列的各自天线端口和所述信号输出端之间，其中每个极化调整接收电路包括：第一系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟实值极化调整系数的第二模拟实值极化调整系数，并且其中每个极化调整接收电路包括：第一模拟乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟实值极化调整系数相乘，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的贡献；和第二模拟乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟实值极化调整系数相乘，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的贡献。
在根据第四方面的模拟极化调整接收器的第一可能实现形式中，所述模拟极化调整接收器包括：加法器，被配置为将由所述第一和第二模拟乘法电路提供的所述模拟复值通信信号的贡献相加。
在根据第四方面的第一实现形式的模拟极化调整接收器的第二可能实现形式中，每个极化调整接收电路还包括用于接收一组模拟复值波束成形系数的模拟复值波束成形系数的第三系数输入端，并且每个极化调整接收电路还包括：模拟复值乘法电路，其耦合在所述第一和第二模拟乘法电路中的分别之一和所述信号输出端之间，其中所述模拟复值乘法电路被配置为将所述加法器的输出信号与所述模拟复值波束成形系数相乘以在所述信号输出端提供波束成形的模拟复值通信信号。
在根据第四方面或第四方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整接收器的第三可能实现形式中，所述模拟极化调整接收器包括：调制电路，被配置为基于对应于由所述模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移来调制所述模拟复值波束成形系数。
在根据第四方面的第三实现形式的模拟极化调整接收器的第四可能实现形式中，所述调制电路被配置为将所述模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的所述否定值的频率。
在根据第四方面或第四方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整接收器的第五可能实现形式中，其中每个极化调整接收电路包括：混频器，被配置为将由所述第一和第二模拟复值乘法电路提供的所述模拟复值通信信号的所述贡献或该贡献的总和与多普勒频移补偿频率混合，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的多普勒频移补偿贡献。
在根据第四方面或第四方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整接收器的第六可能实现形式中，其中每个极化调整接收电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟在所述信号输出端的所述模拟复值通信信号的所述贡献以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿贡献。
在根据第四方面或第四方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整接收器的第七可能实现形式中，所述第一和第二模拟乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
在根据第四方面的第七实现形式的模拟极化调整接收器的第八可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行实值乘法运算的实值乘法吉尔伯特单元。
在根据第四方面或第四方面的前述实现形式中的任一个的模拟极化调整接收器的第九可能实现形式中据，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，其提供所述第一和第二模拟实值极化调整系数。
在根据第四方面的第九实现形式的模拟极化调整接收器的第十可能实现形式中，信号输出端耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
根据第五方面，本发明涉及一种模拟多普勒频移补偿发送器，包括：在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个传输电路，其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为提供天线信号，其中每个传输电路耦合在所述信号输入端和天线端口阵列的各自天线端口之间，其中每个传输电路包括：多普勒频移单元，被配置为基于多普勒频移补偿频率在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述天线信号的补偿。
在根据第五方面的模拟多普勒频移补偿发送器的第一可能实现形式中，所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
在根据第五方面或第五方面的第一实现形式的模拟多普勒频移补偿发送器的第二可能实现形式中，其中传输电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号。
在根据第五方面或第五方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿发送器的第三可能实现形式中，每个传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，并且每个传输电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘。
在根据第五方面的第三实现形式的模拟多普勒频移补偿发送器的第四可能实现形式中，每个传输电路包括第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，并且每个传输电路包括：第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数相乘。
在根据第五方面或第五方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿发送器的第五可能实现形式中，所述多普勒频移单元包括混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述多普勒频移补偿频率混合，以提供所述天线信号的所述补偿。
在根据第五方面的第四实现形式的模拟多普勒频移补偿发送器的第六可能实现形式中，其中所述多普勒频移单元包括：调制电路，被配置为基于多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数，所述多普勒频移对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束，尤其对应于具有所述相关波束的所述多普勒频移的所述否定值的频率。
在根据第五方面的第三至第六实现形式的任一个的模拟多普勒频移补偿发送器的第七可能实现形式中，所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
在根据第五方面的第七实现形式的模拟多普勒频移补偿发送器的第八可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
在根据第五方面的第四至第八实现形式的任一个的模拟多普勒频移补偿发送器的第九可能实现形式中，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，其提供所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
在根据第五方面或第五方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿发送器的第十可能实现形式中，模拟多普勒频移补偿发送器包括信号组合器，被配置为组合所述天线信号和由另一个模拟多普勒频移补偿发送器提供的所述天线信号以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供组合天线信号。
在根据第五方面的第三实现形式的模拟多普勒频移补偿发送器的第十一可能实现形式中，传输电路包括：第三系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，并且每个传输电路包括：第三模拟乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟实值极化调整系数相乘。
根据第六方面，本发明涉及一种模拟多普勒频移补偿接收器，包括：在天线端口阵列和信号输出端之间并联连接的多个接收电路，其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为接收天线信号，其中所述信号输出端被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中每个接收电路连接在所述天线端口阵列的各自天线端口和所述信号输出端之间，其中每个接收电路包括：多普勒频移单元，被配置为基于多普勒频移补偿频率，在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的补偿贡献。
在根据第六方面的模拟多普勒频移补偿接收器的第一可能实现形式中，所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
在根据第六方面的第一实现形式的模拟多普勒频移补偿接收器的第二可能实现形式中，其中所述混频器被配置为混合所述双极化天线信号的所述第一和第二偏振分量或者混合所述双极化天线信号的所述第一和第二偏振分量的加权和。
在根据第六方面或第六方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿接收器的第三可能实现形式中，其中每个接收电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟在所述信号输出端的所述模拟复值通信信号的所述贡献以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿贡献。
在根据第六方面或第六方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿接收器的第四可能实现形式中，每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，并且每个接收电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
在根据第六方面或第六方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿接收器的第五可能实现形式中，其中每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，并且每个接收电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献；和第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
在根据第六方面或第六方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿接收器的第六可能实现形式中，所述多普勒频移单元包括混频器，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号与所述多普勒频移补偿频率混合，以提供所述模拟复值通信信号的补偿的贡献。
在根据第六方面的第五实现形式的模拟多普勒频移补偿接收器的第七可能实现形式中，其中所述多普勒频移单元包括：调制电路，被配置为基于多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数，该多普勒频移对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束，尤其对应于具有所述相关波束的所述多普勒频移的所述否定值的频率。
在根据第六方面或第六方面的前述实现形式中的任一个的模拟多普勒频移补偿接收器的第八可能实现形式中，所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
在根据第六方面的第八实现形式的模拟多普勒频移补偿接收器的第九可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
在根据第六方面的第五至第九实现形式的任一个的模拟多普勒频移补偿接收器的第十可能实现形式中，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，该电路提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
在根据第六方面的第十实现形式的模拟多普勒频移补偿接收器的第十一可能实现形式中，信号输出端耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
根据第七方面，本发明涉及一种模拟延迟补偿发送器，包括：在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个传输电路，其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中天所述线端口阵列的每个天线端口被配置为提供天线信号，其中每个传输电路耦合在所述信号输入端和天线端口阵列的各自天线端口之间，其中每个传输电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供延迟补偿天线信号。
在根据第七方面的模拟延迟补偿发送器的第一可能实现形式中，所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
在根据第七方面或第七方面的第一实现形式的模拟延迟补偿发送器的第二可能实现形式中，每个传输电路包括：混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号或所述延迟补偿天线信号与多普勒频移补偿频率混合，以提供多普勒频移补偿的模拟复值通信信号。
在根据第七方面或第七方面的前述实现形式中的任一个的模拟延迟补偿发送器的第三可能实现形式中，每个传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，并且每个传输电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘。
在根据第七方面的第三实现形式的模拟延迟补偿发送器的第四可能实现形式中，每个传输电路包括第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，并且每个传输电路包括：第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数相乘。
在根据第七方面的第四实现形式的模拟延迟补偿发送器的第五可能实现形式中，所述模拟延迟补偿发送器包括：调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
在根据第七方面的第五实现形式的模拟延迟补偿发送器的第六可能实现形式中，所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
在根据第七方面的第四至第六实现形式的任一个的模拟延迟补偿发送器的第七可能实现形式中，所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
在根据第七方面的第七实现形式的模拟延迟补偿发送器的第八可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
在根据第七方面的第四至第八实现形式的任一个的模拟延迟补偿发送器的第九可能实现形式中，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，其提供所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
在根据第七方面的第四至第九实现形式的任一个的模拟延迟补偿发送器的第十可能实现形式中，模拟延迟补偿发送器包括信号组合器，被配置为组合所述双极化天线信号的所述第一偏振分量和由另一个模拟延迟补偿发送器提供的所述双极化天线信号的第一偏振分量，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的组合第一偏振分量。
在根据第七方面的第十实现形式的模拟延迟补偿发送器的第十一可能实现形式中，传输电路包括：第三系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，并且每个传输电路包括：第三模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟实值极化调整系数相乘。
根据第八方面，本发明涉及一种模拟延迟补偿接收器，包括：在天线端口阵列和信号输出端之间并联连接的多个接收电路，其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为接收天线信号，其中所述信号输出端被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，其中每个接收电路连接在所述天线端口阵列的各自天线端口和所述信号输出端之间，其中每个接收电路包括：延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿。
在根据第八方面的模拟延迟补偿接收器的第一可能实现形式中，所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
在根据第八方面或第八方面的第一实现形式的模拟延迟补偿接收器的第二可能实现形式中，其中每个接收电路包括：混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号或由所述延迟线提供的所述模拟复值通信信号的所述延迟补偿与多普勒频移补偿频率混合，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的多普勒频移补偿。
在根据第八方面或第八方面的前述实现形式中的任一个的模拟延迟补偿接收器的第三可能实现形式中，每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，并且每个接收电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘以提供所述模拟复值通信信号。
在根据第八方面或第八方面的前述实现形式中的任一个的模拟延迟补偿接收器的第四可能实现形式中，其中每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，并且每个接收电路包括：第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献；和第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
在根据第八方面的第四实现形式的模拟延迟补偿接收器的第五的可能实现形式中，所述模拟延迟补偿接收器包括：调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
在根据第八方面的第五实现形式的模拟延迟补偿接收器的第六可能实现形式中，所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
在根据第八方面的第四至第六实现形式的任一个的模拟延迟补偿接收器的第七可能实现形式中，所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
在根据第八方面的第七实现形式的模拟延迟补偿接收器的第八可能实现形式中，所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
在根据第八方面的第四至第八实现形式中任一个的模拟延迟补偿接收器的第九可能实现形式中，所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，该电路提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
在根据第八方面的第九实现形式的模拟延迟补偿接收器的第十可能实现形式中，信号输出端耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
根据第九方面，本发明涉及一种天线布置，包括：在天线端口和信号输出端之间并联连接的多个波束成形接收电路，其中所述天线端口被配置为接收具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，并且其中每个波束成形接收电路被配置为波束成形所述天线信号；以及信号分配单元，其耦合在所述天线端口和所述多个波束成形接收电路之间，且被配置为将所述双极化天线信号分配给所述多个波束成形接收电路。
根据第十方面，本发明涉及一种天线布置，包括：在天线端口和信号输出端之间并联连接的多个极化调整接收电路，其中所述天线端口被配置为接收天线信号，并且其中每个极化调整接收电路被配置为提供所述天线信号的极化调整；以及信号分配单元，其耦合在所述天线端口和所述多个极化调整接收电路之间，并且被配置为将所述天线信号分配给所述多个极化调整接收电路。
根据第十方面，本发明涉及一种波束成形方法，包括以下步骤：基于路径增益和每条路径中的极化变化选择波束成形的传播路径/方向，包括例如，信号极化的旋转和具有一定极化角的信号的衰减；沿所选择的传播路径的方向成形波束；根据相应路径中对应的发送信号的极化变化和接收器的极化的变化，对馈送到正交极化天线/从正交极化天线接收的信号进行加权来调整每个波束的极化；调整每个单个波束的每个时间延迟，以对多个路径之间的传播延迟差进行预先/事后补偿。
极化的变化表示由反射器引起的传播路径中的信号极化的变化，例如仅反映V极化但吸收所有H极化信号的那些。
在根据第十方面的波束成形方法的第一可能实现形式中，波束成形方法还包括对每个单个波束/路径的多普勒频移进行预先补偿的步骤。
根据第十一方面，本发明涉及基于极化滤波的基带模拟电路架构(结构A+延迟抽头)的波束成形，包括：用于复数乘法的吉尔伯特单元的使用：波束成形操作涵盖信号的幅度和相位调整(结构B选项1和2)。
根据第十二方面，本发明涉及一种用于多普勒频移预先补偿的基带/RF模拟电路架构，包括：低速DAC和用于基带中多普勒预先补偿的吉尔伯特单元的使用：2种替代架构；以及用于RF中多普勒预先补偿的RF混频器的使用：1种架构。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的其它实施例，其中：
图1a示出了根据情况I波束延迟矩阵101的功率延迟概览图；
图1b示出了根据情况II波束延迟矩阵102的功率延迟概览图；
图1c示出了根据情况III波束延迟矩阵103的功率延迟概览图；
图2示出了根据实现形式的混合数字/模拟波束成形架构200的结构的框图；
图3示出了根据实现形式的包括电路结构A 301和B 303的模拟波束成形器300的框图；
图4a示出了根据实现形式的模拟波束成形的TX架构400a的框图；
图4b示出了根据实现形式的模拟波束成形发送器400b的框图；
图4c示出了根据另一个实现形式的模拟波束成形发送器400c的框图；
图5a示出了根据实现形式的模拟波束成形的RX架构500a的框图；
图5b示出了根据实现形式的模拟波束成形接收器500b的框图；
图5c示出了根据另一个实现形式的模拟波束成形接收器500c的框图；
图6示出了根据第一实现形式的用于模拟波束成形600的电路结构B的框图；
图7示出了根据第二实现形式的用于模拟波束成形700的电路结构B的框图；
图8示出了根据实现形式的波束成形装置800内的多普勒频移补偿的框图；
图9示出了根据第一实现形式的具有分离的多普勒频移补偿的波束成形设备900的框图；
图10示出了根据第二实现形式的与波束成形设备1000分离的多普勒频移补偿的框图；
图11示出了根据实现形式的模拟延迟补偿设备1100的TX架构的框图；
图12a示出了根据第一实现形式的包括电路结构B 403和多普勒补偿电路1207的模拟波束成形设备1200a的框图；
图12b示出了根据第二实现形式的包括电路结构B 463和多普勒补偿电路1207的模拟波束成形设备1200b的框图；
图12c示出了根据第三实现形式的包括电路结构B 403和多普勒补偿电路1217的模拟波束成形设备1200c的框图；以及
图12d示出了根据第四实现形式的包括电路结构B 463和多普勒补偿电路1217的模拟波束成形设备1200d的框图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了附图，而该附图构成了一部分该详述，其中通过说明的方式示出了可以实施本公开的特定方面。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他方面并进行结构或逻辑上的改变。因此，下面的详细描述不被认为是限制性的，并且本公开的范围由所附权利要求限定。
应当理解，结合所描述的方法进行的评述对于被配置为执行该方法的对应的设备或系统也是正确的，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则即使在图中没有明确描述或示出这样的单元，相应的设备也可以包括执行所描述的方法步骤的单元。此外，应当理解，除非另有特别说明，本文所述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。
图1a示出了根据情况I波束延迟矩阵101的功率延迟概览图；图1b示出了根据情况II波束延迟矩阵102的功率延迟概览图以及图1c示出了根据情况III波束延迟矩阵103的功率延迟概览图。
考虑两个通信实体：基站(BS)和移动设备(UE)。在下文中，考虑到在BS中执行大部分波束成形信号处理的典型情况。然而，还可能存在UE执行最多波束成形信号处理的情况。
关于通信方向定义了两个链路：下行链路(从BS到UE)和上行链路(从UE到BS)。在下行链路情况下，BS计算多波束TX-波束成形器的系数，包括波束方向和增益/相位调整的权重，用于极化合成的加权(加权馈送到正交极化天线的信号)和每个波束延迟调整的值，以便在期望的UE处具有一致的求和，而不对UE处的接收信号进行任何进一步的处理，并且/或将其他用户的信号置零用于干扰抑制。
在上行链路情况下，BS计算多波束RX-波束成形器的系数，包括波束方向和增益/相位调整的权重，用于极化调整的权重(对从正交极化天线接收的信号进行加权)和每个波束延迟调整的值，以为了消除不期望的信号，收集不同的期望路径的能量，并且在时间和极化中将其对准，并且抵消多普勒频移并且执行相干和，这导致总的信号干扰加噪声比的增加(SINR)。
由高带宽提供的时域中的，且由高阶天线阵列提供的定向域中的高分辨率导致信道抽头的分布(信道抽头被定义为信道脉冲响应中的分量)，如图1a，1b和1c用波束延迟矩阵所表示的那样。
在所谓的波束延迟矩阵中，单个信道抽头分布在空间域和时间域上。可以区分如图1a，1b和1c所示的以下不同情况：在情况I(见图1a)下，每个延迟抽头存在单个波束。在情况II(见图1b)中，每个波束存在多个延迟抽头。在情况III(见图1c)中，每个延迟抽头存在多个波束。通道测量结果显示，情况III发生可能性较小。
在下文中，假设具有高阶天线阵列的BS，该高阶天线阵列能够产生具有高空间分辨率的窄波束。另一方面，UE可以具有更宽波束的天线和更少的计算能力。此外，信号的大带宽允许高的时间分辨率，使得可以在延迟域中识别信道的多径分量。此外，信道抽头的极化被认为是明确的，因为路径更确定，而不是延迟域中彼此靠近的多个路径之和的结果。极化是指传播路径的极化。在较低频率下，每个通道抽头可以是具有不同极化的大量传播路径的总和。然后，每个通道抽头的极化可能是扩散的(不明确)。在毫米波频率中，每个通道抽头可以仅由具有特定极化的一个传播路径组成。然后，极化是明确的。
在下行链路情况下，波束成形处理主要在TX进行。遵循时间反转方法，其中BS预处理信号以便在UE处具有波束的相干和。在特定情况下，例如UE具有单个宽束RX天线，它不需要任何进一步的处理。波束成形处理如下：Tx首先基于信道信息例如，路径增益和每个传播路径上的极化改变来选择传播路径的子集。可以使用信道估计过程从信道矩阵中取得该信息。之后，为了补偿所选路径的传播延迟差，产生了发送数据流的不同延迟版本。这种延迟版本的数量等于所选路径的不同延迟值的数量。每个延迟版本对应于具有相同延迟的路径或多个路径。每个延迟版本的延迟与每个路径的延迟成反比，使得在通过相应路径发送这些延迟版本之后，不同路径中的数据流以相同的总延迟到达RX。以这种方式，可以减轻ISI。
对于数据流的每个延迟版本，计算一组波束成形系数以在相应的所选路径的方向上形成波束。每组波束成形系数可以形成一个或多个波束。为了避免ISI，用于不同延迟版本的波束形成器的系数必须尽可能正交(彼此之间具有较少的串扰)。
每组波束成形系数也将补偿由相应传播路径引起的幅度和相位失真。
对于每个波束，通过适当加权和/或可选地延迟馈送到两个正交极化TX天线的信号来调整极化。该波束的极化(线性或椭圆)以与反射表面的极化特性和/或UE天线的极化定向相匹配的方式被调整。
作为选项，通过将相应波束的TX信号加上逆频移(即多普勒频移的否定版本)来补偿每个选择的传播路径的多普勒频移。总之，对于每个波束，预调整极化、延迟、幅度和相位以及可选地预调多普勒频移以增强RX信号质量。
在存在信道情况I(见图1a)的情况下，每组系数寻址单个波束，并且存在与波束一样多的系数组。在情况II(参见图1b)中，每组系数寻址单个波束，然而，系数组的数量可能增加，因为考虑了更多的延迟抽头。另一方面，在情况III(见图1c)中，每组系数必须寻址多个波束，因为它们以相同的延迟发生。在这种情况下，相同的符号是通过不同的方向发送的，并且预计在同一时间到达。然而，由于它们经历不同的传播路径，所以各自进行偏振、多普勒、相位和幅度调整。
在上行链路情况下，波束成形处理主要在BS接收器中完成。UE通过LOS路径和多个反射路径到达BS，或者仅通过NLOS情况下的反射路径到达BS。然而，为了不降低SNR，只考虑有助于高相对能量的路径。每个路径都有一定的极化、延迟、到达方向和多普勒频移。波束成形器负责每个延迟箱(被定义为延迟域中的单元)在空间上隔离接收的波束。在情况I(见图1a)中，每个接收的波束具有不同的延迟。在情况II(见图1b)中，波束以多个延迟到达。在情况III(见图1c)中，多个波束以相同的延迟到达。在所有情况下，波束成形器必须单独寻址波束，即补偿幅度和相位失真、延迟、极化以及可选的多普勒频移。此外，不同延迟箱的RX波束应尽可能相互正交(具有尽可能少的串扰)以避免ISI。在情况II和III中，由于信号从相同的方向到达不同的延迟抽头，所以这种正交性可能是不可能实现的。但是，可以通过极化提供的自由度来区分不同的延迟。注意，由于模拟处理的限制，可能需要基于可用传播路径对RX波束方向和延迟箱进行选择。通过单独(通过波束成形系数)调整正交极化的接收器天线的输出以匹配期望信号(线性或椭圆形)的极化，或者抑制干扰的极化来补偿极化。
由于延迟抽头中的信号属于相同的数据流，所以它们可能需要被存储，然后与被补偿的延迟差相结合。这可以例如通过FIR滤波器的数字实现来完成。组合标准，例如MRC可以在波束成形系数的计算中实现。
根据本公开的系统和设备不限于分别在下行链路的TX和上行链路的RX处进行波束成形处理的典型情况。在某些情况下，UE还可以具有高维天线阵列和对波束成形进行复杂模拟和/或数字处理的能力。一个例子是公共交通工具例如列车中的用于连接到BS的回程链路。在这种情况下，可以假设UE(位于列车中)具有与BS类似的硬件和信号处理复杂度。在这种情况下，上述TX和RX处理都可以在下行链路或上行链路中联合执行。
图2示出了根据实现形式的混合数字/模拟波束成形架构200的结构的框图。如图2所示的波束成形器可以在以下三种架构中实现：全数字架构，完全模拟架构和数字/模拟混合架构。
在全数字架构中，抽头延迟操作和加权操作都在数字域中实现。在这种情况下，每个信号流所需的DAC/ADC对(I和Q)数量等于两倍的天线数(对于两个极化)。
在全模拟架构中，抽头延迟操作和加权操作都在模拟域中实现。在这种情况下，对于每个信号流只需要一个DAC/ADC对(I和Q)。该架构可以与数字MIMO组合以传输多个信号流。
在混合数字/模拟架构中，部分操作在数字域中实现，而另一部分操作在模拟域中实现。一个例子是在数字域中实现抽头延迟操作，而在模拟域中实现加权操作。在这种情况下，每个信号流所需的DAC/ADC对(I和Q)数量等于抽头数。
全数字和完模拟架构都可以被看作是混合数字/模拟架构的特殊情况。此外，模拟域处理可以在基带、中频(IF)、射频(RF)或它们的组合中完成。在下文中，所描述的电路结构主要集中于基带模拟处理。然而，也可以实现IF处理和RF处理结构。
上述DAC/ADC可能是用于转换宽带数据信号的宽带DAC/ADC。然而，另一种类型的DAC/ADC可用于转换波束成形操作的系数，例如，用于抽头延迟操作或加权操作的系数。这些是成本和功耗都低得多的窄带DAC/ADC。独立于架构，波束成形系数可以总是在数字域中计算。这些系数可以是用于补偿不同波束的不同抽头的延迟的时移；极化合成/调整系数；以及例如，根据最大比例组合(MRC)原则用于形成波束的幅度和相位系数；和可选的多普勒频移系数。
在图2所示的实现架构200中，定义了两个信号：通信和控制信号。通信信号是在BS和UE之间承载数据的信号，而控制信号是应用于通信信号的波束成形器系数。实现了如信道中考虑的延迟抽头一样多的通信分支。
图2示出了混合数字/模拟波束成形架构200的结构的框图，其中NBS和NUE分别是基站和用户设备的双极化天线的数量；NBBBS＝L：是数字路径的数量(等于宽带DAC/ADC对的数量)；而NS：是数字数据流的数量。
混合数字/模拟波束成形架构200包括通过信道H 220连接到基站211的用户设备201。基站211包括预编码器212，多个模拟基带波束成形器213，214，多个加法器215，多个上/下变频器和放大器216以及多个双极化天线207。预编码器212对输入信号进行编码，以向模拟基带波束成形器213，214提供编码的信号分量，其被配置为波束成形编码的输入信号，以向多个加法器215提供波束成形的信号，这些加法器添加各自的波束成形的信号分量。在加法器215之后，多个上/下变频器和放大器216处理波束成形的信号。上/下变频器和放大器216的输出信号被提供给天线阵列217。
在用户设备201中，实现了逆变电路结构。用户设备201包括基带解码器202，多个模拟基带波束成形器203，204，多个加法器205，多个上/下变频器和放大器206以及多个双极化天线207。用户设备201在天线阵列207处接收从基站211发送的无线信号。所接收的信号由多个上/下变频器和放大器206进行下变频和放大，并被转发到模拟基带波束成形器203，204，模拟基带波束成形器203，204被配置成波束成形信道信号以向基带解码器202提供波束成形的信道信号。
图3示出了根据实现形式的包括电路结构A 301和B 303的模拟波束成形器300的框图。
结构A 301对应于每个被考虑的延迟抽头，用于下行和上行链路。它是每个通信分支302的输出/输入。结构B 303是控制信号(波束成形器系数)与通信信号的乘法的实现。
在实现中考虑了与通信分支302(L＝延迟抽头)一样多的结构A 301。一个结构A301可以寻址多个波束，只要它们都在相同的时间实例/延迟抽头L中。在内部结构A301中，通信信号被分离成NBS个分支，其中NBS是双极化天线元件309的数量。由于波束成形器300的系数改变信号的相位和幅度，所以一组系数(一个结构A 301)可以寻址发生在相同延迟抽头中的多个波束。
结构B 303负责使用吉尔伯特单元305将波束成形器系数308与通信信号306相乘。每个结构A 301有NBS结构B 303(其中NBS是双极化天线309的数量)。结构B 303可以按照两种不同的方法实现：在实现1(参见图6)中，应用两个复数乘法，而在实现2(参见图7)中，应用两个实数乘法和一个复数乘法。
图4a示出了根据实现形式的模拟波束成形的TX架构400a的框图。
TX架构400a包括耦合在通信信号分支402和添加元件409之间的结构A 301，用于将结构A 301的输出与其他结构A 411的输出相加。加法元件409的输出被提供给上变频器413，415用于使用载频调制。其它的加法器407用于从上变频信号产生水平极化天线信号分量，并将H分量提供给天线元件405。
结构A301包括多个结构B 303。每个结构B 303包括第一乘法器431，用于将通信信号402的同相分量与同相波束成形系数404相乘，第二乘法器429，用于将通信信号402的正交分量与正交波束成形系数406相乘，第三乘法器427，用于将通信信号402的同相分量与正交波束成形系数406相乘，以及第四乘法器425，用于将通信信号402的正交分量与同相波束成形系数404相乘。每个结构B 303还包括减法单元，用于从第一乘法器431的输出信号中减去第二乘法器429的输出信号；以及添加单元，用于将第三乘法器427的输出信号与第四乘法器425的输出信号相加。
图4b示出了根据实现形式的模拟波束成形发送器400b的框图。
模拟波束成形发送器400b包括多个波束成形传输电路403，其在信号输入端402和天线端口阵列之间并联耦合，所述信号输入端402被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号。天线端口阵列的每个天线端口405被配置为提供具有第一偏振分量419和第二偏振分量417的双极化天线信号。每个波束成形传输电路耦合在所述信号输入端402和天线端口阵列的各自天线端口405之间耦合。每个波束成形传输电路403包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数404，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数406。
每个波束成形传输电路403包括第一模拟复值乘法电路421，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数404相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口405处提供所述双极化天线信号的所述第一偏振分量419。每个波束成形传输电路403还包括第二模拟复值乘法电路423，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数406相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口405处提供所述双极化天线信号的所述第二偏振分量417。
加法单元409，411可以耦合在多个波束成形传输电路403和天线端口405之间，以将波束成形传输电路403的输出信号与其他波束成形传输电路的输出信号相加。
上变频器415，413可以耦合在多个波束成形传输电路403和天线端口405之间，以将波束成形传输电路403的输出信号上变频到载波频率。
模拟波束成形发送器400b可以包括调制电路，例如，如下面参考图12a至12d所述，基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
所述调制电路可以将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
每个波束成形传输电路403可以包括混频器，例如如下面参考图12a至12d所述，将所述模拟复值通信信号与多普勒频移补偿频率混合，以向所述第一和第二模拟复值乘法电路421，423提供多普勒频移补偿的模拟复值通信信号。
每个波束成形传输电路403可以包括延迟线，例如，如下文参照图11所述，用以以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号，以向所述第一和第二模拟复值乘法电路提供延迟补偿的模拟复值通信信号。
第一和第二模拟复值乘法电路421，423可以包括一个或更多个吉尔伯特单元。所述吉尔伯特单元可以是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路或其它的电路，其将数字系数传送到所述第一和第二系数输入端，以提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
模拟波束成形发送器400b还可以包括信号组合器409，411，被配置为组合所述双极化天线信号的所述第一偏振分量419和由另一个模拟波束成形发送器提供的所述双极化天线信号的第一偏振分量，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口405处提供所述双极化天线信号的组合第一偏振分量。
图4c示出了根据另一个实现形式的模拟波束成形发送器400c的框图。
模拟波束成形发送器400c可以对应于上面结合图4b描述的模拟波束成形发送器400b。然而，发送器400c的波束成形传输电路463被不同地实现为发送器400b的波束成形传输电路403。
每个波束成形传输电路463包括模拟复值乘法电路455，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述复值波束成形系数452相乘以提供波束成形的模拟复值通信信号420。
每个波束成形传输电路463包括第一模拟乘法电路451被配置为将波束成形的模拟复值通信信号420与第一模拟实值波束成形系数454相乘以提供第一偏振分量419。每个波束成形传输电路463还包括第二模拟乘法电路453被配置为将波束成形的模拟复值通信信号420与第二模拟实值波束成形系数456相乘以提供第二偏振分量417。
图5a示出了根据实现形式的模拟波束成形的RX架构500a的框图。
RX架构500a包括耦合在各自的天线端口405和通信信号分支502之间的结构A301。在提供给结构A 301之前，天线端口405的天线信号被提供给用于以载频调制的下变频器513，515和用于将天线信号与来自其它结构A 511的天线信号组合在一起的信号组合器509。
结构A 301包括多个结构B 303，每个结构对应于上面关于图4a进行的描述。
图5b示出了根据实现形式的模拟波束成形接收器500b的框图。
模拟波束成形接收器500b包括多个波束成形接收电路(也被称为结构B电路)，其在天线端口阵列和信号输出端502之间并联连接。天线端口阵列的每个天线端口405被配置为接收具有第一偏振分量519和第二偏振分量517的双极化天线信号。所述信号输出端502被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，每个波束接收电路503连接在所述天线端口阵列的各自天线端口405和所述信号输出端502端之间。每个波束成形接收电路503包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数504，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数506。
每个波束成形接收电路503包括第一模拟复值乘法电路521被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口405处的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量519与所述第一模拟复值波束成形系数521相乘，以在所述信号输出端502提供所述模拟复值通信信号的贡献。
每个波束成形接收电路503包括第二模拟复值乘法电路523，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口405处的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量517与所述第二模拟复值波束成形系数506相乘，以在所述信号输出端502提供所述模拟复值通信信号的贡献。
下变频器515，513可以耦合在天线端口405和多个波束成形接收电路503之间以将天线信号的第一偏振分量519和第二偏振分量517从载频下变频到中间或基带频率。
组合器，例如加法器539，可以耦合到每个波束成形接收电路503的输出，用于组合，即，添加来自其他(不同的)天线541的RX信号。
信号分配单元525，527可以耦合在天线端口405和多个波束成形接收电路503之间，以将天线信号的第一偏振分量519和第二偏振分量517分配给其他波束成形接收电路。
模拟波束成形接收器500b可以包括调制电路，例如，如下面参考图12a至12d所述，基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数521，523形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数521和所述第二模拟复值波束成形系数523。
所述调制电路可以将所述第一模拟复值波束成形系数521和所述第二模拟复值波束成形系数523调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
每个波束成形接收电路503可以包括混频器，例如如下面参考图12a至12d所述，以将由所述第一和第二模拟复值乘法电路521，523提供的所述模拟复值通信信号的贡献与多普勒频移补偿频率混合以在所述信号输出端502提供所述模拟复值通信信号的多普勒频移补偿贡献。
每个波束成形接收电路503可以包括延迟线，例如如下文结合图11所描述，以一个时间延迟来延迟在所述信号输出端的所述模拟复值通信信号的所述贡献以在所述信号输出端502提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿贡献。
第一和第二模拟复值乘法电路521，523可以包括一个或更多个吉尔伯特单元。所述吉尔伯特单元可以是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
所述第一系数输入端和所述第二系数输入端可以耦合到数模转换器或移位寄存器电路，该电路提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数521，523。
信号输出端502可以耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
模拟波束成形接收器500b还可以包括加法器529以将由所述第一和第二模拟复值乘法电路521，523提供的所述模拟复值通信信号的贡献相加。
图5c示出了根据另一个实现形式的模拟波束成形接收器500c的框图。
模拟波束成形接收器500c可以对应于上文结合图5b描述的模拟波束成形接收器500b。然而，接收器500c的波束成形接收电路563被不同地实现为接收器500b的波束成形接收电路503。
每个波束成形接收电路563包括第一模拟乘法电路551以将在所述天线端口阵列的所述各自天线端口405处的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量519与第一模拟实值极化调整系数554相乘以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
每个波束成形接收电路563包括第二模拟乘法电路553以将在所述天线端口阵列的所述各自天线端口405处的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量517与第二模拟实值极化调整系数556相乘以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
第一和第二模拟乘法电路551，553的输出端由加法器529相加，并被提供给复值模拟乘法电路555以与复值波束成形系数552相乘。该复值模拟乘法电路555的输出对应于模拟波束成形接收器500c的信号输出502。
图6示出了根据第一实现形式(实现1)的用于模拟波束成形600的电路结构B的框图；
实现1实现了与吉尔伯特单元603的乘法，例如每个实数乘法1个单元和每个复数乘法4个单元。对波束的功率和相位分配、波束转向(信号的相位和幅度调整)和极化调整应用复数乘法。
对于这种类型的实现，可能需要每个双极化天线有八个吉尔伯特单元。控制信号可能需要每个结构B 403有四个DAC。
图7示出了根据第二实现形式(实现2)的用于模拟波束成形700的电路结构B的框图；
实现2实现与吉尔伯特单元的乘法，例如用于极化调整的实数乘法703；以及用于波束的功率分配和波束转向(信号的相位和幅度调整)的复数乘法705。
根据天线阵列特性，实现方式2有两种变体：变体1使用频移变量阵列；变体2使用频移不变阵列(例如平面阵列)。这对吉尔伯特单元是一个更有效的实现，因为每个结构B只会需要6个吉尔伯特单元和4个DAC来控制信号。实现2的变体2假设V和H特征沿阵列保持相同。在这种情况下，可以节省控制DAC，因为对于结构A内的所有天线来说，极化系数相同。对于每个结构A的控制信号，总共只需要2个NBS+2个DAC和6个NBS吉尔伯特单元。
数模转换器(DAC)的要求可能会因信号类型而异。对于通信信号，可能需要高速DAC。另一方面，由于与通信信号相比，系数的变化较慢，所以可以用低速DAC产生控制信号。
可能需要两个DAC来产生每个复数的波束成形器系数。考虑了天线极化的简化可以导致DAC数量减少(例如，对于实现2，变体2)。
波束成形器的系数可以在数字域中计算并应用于模拟域，以简化通信信号的数字操作和用于通信信号的DAC数量。系数与通信信号的乘法可以使用吉尔伯特单元在模拟域中完全执行。每个复数乘法可能需要四个吉尔伯特单元，而每个实数乘法可能需要一个。
表1示出不同实现替代方案所需的DAC和吉尔伯特单元的数量，其中NBS是天线端口的数量，L是实现的延迟的数量。
表1：不同实施方案所需的DAC和Gilbert单元的数量。
图8示出了根据实现形式的波束成形装置800内的多普勒频移补偿的框图。
在结构A 801内实现极化波束成形器和多普勒频移校正电路803，例如，如上文图3，图4a和图5a所述的结构A 301。极化波束成形器和多普勒频移校正电路803的系数被应用于第一通信信号分支802和第二通信信号分支804的结构A 801信号上以提供极化波束成形和多普勒频移校正。两个结构A 801的输出信号由各自的加法器811，812，813，814进行相加，并被提供给上变频器混频器815，驱动级816，最后到各自的天线元件817，818，819，820。
ζ＝1和ζ＝2表示通信信号分支的两个不同DAC 802，804。没有极化，为简单起见仅显示了2个延迟抽头和4个天线元件。
先前引入的架构中的多普勒频移的补偿假定它在波束成形器内进行。波束成形器系数在多普勒频率下变为时变。然而，对于系数，最大多普勒频移仍然需要低速DAC。这是组件数量方面最有效的实现。
图9示出了根据第一实现形式的具有分离的多普勒频移补偿的波束成形设备900的框图。
设备900的结构对应于装置800的结构。然而，代替在结构A 801内部的极化波束成形器和多普勒频移校正电路803，在结构A 801内实现了无多普勒频移校正的极化波束成形器设备906。对于多普勒频移校正，在结构A 801外部实现多普勒频移补偿混频器电路901。来自第一和第二通信信号分支802，804的两个通信信号在进入结构A801之前通过多普勒频移补偿混频器电路901以补偿多普勒频移，在该处进行了极化波束成形。
每次延迟抽头使用混频器901进行补偿。没有极化，为简化起见仅显示了2个延迟抽头和4个天线元件。
图9的替代实现正在使用用于每个延迟抽头的多普勒补偿的混频器901。这种实现的缺点是组件量不断增长：每个延迟抽头可能需要1个混频器和再一个DAC。此外，由于该实现可以将每个延迟抽头限制为单个多普勒频移补偿，所以根据图1覆盖信道情况II和III可以用本实施方式进行限制。
图10示出了根据第二实现形式的与波束成形设备1000分离的多普勒频移补偿的框图。
补偿1001与上/下转换级1006一起进行。没有极化，为简化起见仅显示了2个延迟抽头和4个天线元件。
然而，有了最后一个替换实施方案，高频混频器的数量等于天线端口的数量，导致非常昂贵和具有挑战性的实现。
图11示出了根据实现形式的模拟延迟补偿设备1100的TX架构的框图。
设备1100对应于设备800，其中上变频器混频器电路815与结构A 801中的偏振波束成形和多普勒频移校正电路803一起被实现。
使用了用于延迟补偿(时间反转)的延迟线。没有极化，为简化起见仅显示了2个延迟抽头和4个天线元件。
延迟补偿可以以数字和模拟的方式进行。在数字情况下，对于每个延迟抽头可以使用一个数字接口(DAC/ADC)。在模拟情况下，可以使用具有不同延迟线的数字接口来实现不同的延迟。
延迟补偿的模拟实现可以包括使用适应性延迟线。在上行链路情况下，每个结构A801的输出端连接到具有与延迟成比例的不同长度的延迟线以进行补偿。延迟线的输出在单个解码器的输入中相加。在下行链路情况下，单个编码器发起由不同延迟线延迟的流，其输出连接到结构A801。
图12a示出了根据第一实现形式的包括电路结构B 403和多普勒补偿电路1207的模拟波束成形设备1200a的框图。
电路结构B 403可以对应于上面结合图4b所述的电路结构B 403。多普勒补偿电路1207耦合在用于接收第一波束成形系数404的结构B 403的第一系数输入端和结构B的第一乘法器421之间。多普勒补偿电路1207包括调制电路1201，用于在向第一乘法器421提供第一波束成形系数404之前用多普勒补偿频率1206调制第一波束成形系数404。
第二个这样的多普勒补偿电路1207(图12a中未示出)可以耦合在用于接收第二波束成形系数的结构B 403的第二系数输入端和结构B的第二乘法器423之间。
多普勒补偿电路1207也可以与RX波束成形器中的结构B 403一起实现，如上文关于图5b和5c所述。
图12b示出了根据第二实现形式的包括电路结构B 463和多普勒补偿电路1207的模拟波束成形设备1200b的框图。
电路结构B 463可以对应于上面关于图4c所述的电路结构B 463。多普勒补偿电路1207可以对应于如上关于图12a所述的多普勒补偿电路1207。多普勒补偿电路1207耦合在用于接收波束成形系数452的结构B 463的系数输入端和结构B的复值乘法器455之间。多普勒补偿电路1207包括调制电路1201，用于在向复值乘法器455提供波束成形系数452之前用多普勒补偿频率1206调制波束成形系数452。
多普勒补偿电路1207也可以与RX波束成形器中的结构B 463一起实现，如上文关于图5b和5c所述。
图12c示出了根据第三实现形式的包括电路结构B 403和多普勒补偿电路1217的模拟波束成形设备1200c的框图。
电路结构B 403可以对应于上面结合图4b所述的电路结构B 403。多普勒补偿电路1217耦合在用于接收复合通信信号402的结构B 403的通信系数输入端和结构B的第一和第二乘法器421，423的输入端之间。多普勒补偿电路1217包括混频器电路1211，用于在将复合通信信号402提供给第一乘法器和第二乘法器421，423之前将复合通信信号402与多普勒补偿频率1206混频。
多普勒补偿电路1217也可以与如上文关于图5b和5c所述的RX波束成形器中的结构B 403一起实现。
图12d示出了根据第四实现形式的包括电路结构B 463和多普勒补偿电路1217的模拟波束成形设备1200d的框图。
电路结构B 463可以对应于上面关于图4c所述的电路结构B 463。多普勒补偿电路1217可以对应于如上关于图12c所述的多普勒补偿电路1217。多普勒补偿电路1217耦合在用于接收复合通信信号402的结构B 463的通信信号输入端和结构B的复值乘法器455的输入端之间。多普勒补偿电路1217包括混频器电路1211，用于在将复合通信信号402提供给复值乘法器455之前，将复合通信信号402与多普勒补偿频率1206混频。
多普勒补偿电路1217也可以与RX波束成形器中的结构B 463一起实现，如上文关于图5b和5c所述。
如上文关于图12a至12d所描述的多普勒补偿电路1207和1217也可以称为多普勒频移单位，即它们基于将通信信号402与多普勒补偿频率1206的混频，或者基于用多普勒补偿频率1206来调制波束成形系数来提供多普勒频移补偿。特别地，这样的多普勒频移单元可以基于调制电路1201，也可以可替换地基于混频器电路1211。
如上面关于图3至图12d所述的设备也可以应用在具有/或不具有基带中波束成形的极化调整的情况。在这种情况下，可以提供极化调整系数，而不是波束成形系数或如上所述的波束成形系数。发明内容部分中关于本发明的第三和第四方面以及相应的实现形式中描述了这样的设备。
如上面关于图3至图12d所述的设备也可以应用在具有/或不具有基带中波束成形的多普勒频移补偿的情况。在这种情况下，可以提供多普勒频移补偿系数，而不是波束成形系数或如上所述的波束成形系数。发明内容部分中关于本发明的第五和第六方面以及相应的实现形式中描述了这样的设备。
如上面关于图3至图12d所述的设备也可以应用在具有/或不具有基带中波束成形的延迟补偿的情况。在这种情况下，可以提供延迟补偿系数，而不是波束成形系数或如上所述的波束成形系数。发明内容部分中关于本发明的第七和第八方面以及相应的实现形式中描述了这样的设备。
如上文关于图5b和5c所述的信号分配单元525，527可以形成用于波束成形的天线布置。这样的天线布置包括：多个波束成形接收电路，其在天线端口和信号输出端之间并联连接，其中所述天线端口被配置为接收具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，并且其中每个波束成形接收电路被配置为波束成形所述天线信号；以及信号分配单元，其耦合在所述天线端口和所述多个波束成形接收电路之间，且被配置为将所述双极化天线信号分配给所述多个波束成形接收电路。
如上文关于图5b和5c所述的信号分配单元525，527可以形成用于波束成形的具有或不具有基带中波束成形的天线布置。这样的天线布置包括：多个极化调整接收电路，其在天线端口和信号输出端之间并联连接，其中所述天线端口被配置为接收天线信号，并且其中每个极化调整接收电路被配置为提供所述天线信号的极化调整；以及信号分配单元，其耦合在所述天线端口和所述多个极化调整接收电路之间，并且被配置为将所述天线信号分配给所述多个极化调整接收电路。
示例
在接下来的部分中，描述了信道估计示例部分，根据本公开的波束成形的示例，和根据本公开的波束成形器结构的数学表示的示例。
信道估计示例：
本公开中描述的波束成形方案依赖于信道信息的可用性，该信道信息包括发射角(AoD)、到达角(AoA)、传播延迟和传播路径的极化变化。
首先，为了识别可用的传播路径(例如LOS路径或反射路径)，TX和RX可以分别接连地在所有可分辨的AoD和AoA中分别发送和接收导频信号。为了估计每个传播路径中的极化变化(TX和RX之间的反射和极化失配的联合效应)，在TX的两个正交极化天线(例如V和H)中发送正交导频信号。
其次，接收到的具有高于某一功率电平的导频信号的那些AoD和AoA对可以识别为可用的传播路径的AoD和AoA。
第三，根据已知的导频信号和每一个AoA和AoA对中的接收信号，可以估计每个传播路径的增益和相位。
第四，从RX处的两个正交极化天线接收到的两个信号，可以估计每个路径中的极化变化(对应于一对AoD和AoA)。如果在该传播路径中极化改变，则每个接收信号(例如，来自V极化Rx天线)将是两个正交导频信号的线性组合。例如，让我们观察通过TX的V极化发送，并通过RX的V和H极化接收的导频信号。根据RX的V和H中接收的信号功率的比值，使用三角方程，可以计算该信号的极化角的相对变化。
波束成形的示例：
假设BS和UE之间有两条路径：一条视线(LOS)路径和一条反射路径。在LOS路径中，发送信号的极化不变。在反射路径中，发送信号的极化旋转30°。此外，第二路径中的传播延迟例如比第一路径中的传播延迟多10ns。第一路径具有复数增益a1，而第二路径具有复数增益a2。我们进一步假设BS具有8×8天线阵列(双极化)，并且UE具有单个全向天线(双极化)。
在下文中，描述下行链路波束成形步骤。
首先，执行如上所述的信道估计过程以获得两个路径的AoD、复值路径增益、延迟和极化改变；
其次，将两个路径的路径增益与预定义的阈值进行比较。假设两个路径增益都高于该阈值。然后，选择两个路径进行波束成形。
第三，基于AoD和8×8天线阵列的规范(例如天线间元件距离)，在BS中计算两个导向向量，其指向两个传播路径的AoD。
第四，例如为了校正第二传播路径中的极化旋转，在第二传播路径中(使用第二导向向量)把要发送的信号的极化旋转-30°。这可以通过将两个正交极化的Tx天线的信号加权来完成。
第五，第一传播路径中的信号在发送之前被延迟10ns，从而与第二传播路径中的信号同时到达UE。
第六，将第二传播路径的信号乘以复系数a1/a2。
最后，经过在基站(BS)处的上述预处理之后，在两个传播路径中发送的信号将在UE RX天线相干地相加。
波束成形器结构的数学表示的示例：
使用以下信道表示：
第天线处的上行链路基带复合信道脉冲响应可以写为：
其中：
·第n个天线
·L是延迟数
·I是每个延迟的冲击波数
·cl，i是第1个延迟箱中的第i条波束的复合信道系数
·是第1个延迟箱中的第i条波束的多普勒频移
·T]是第1个延迟箱
·φRX，l，i表示第1个延迟箱中的第i条波束的到达方位角
·θRX，l，i表示第1个延迟箱中的第i条波束的到达高度
在下行链路情况下，该信道可以被描述为
其中：
·φTX，l，i表示第1个延迟箱中的第i条波束的到达方位角；
·θTX，l，i表示第1个延迟箱中的第i条波束的到达高度。
I＝1的情况描述了信道情况I和I≠1的情况导致图1中的情况II和III。在向量符号中，信道矩阵可以被写为：
考虑到单个天线的情况，NUE＝1，信道矩阵减小到：
在这两种情况下，H的列是具有延迟1的不同冲击波和导向向量a(θ，φ)之和：
导向向量a(θ，φ)取决于阵列的几何形状和配置。以下等式是放置在yz平面上的M×N＝NBS均匀矩阵列(URA)的导向向量的示例：
其中且
可以应用以下信道的极化描述：
具有正交极化(例如H和V)的两个同位天线的信道脉冲响应可以通过琼斯运算来表示：
其中α是正交分量之间的定向角，β定义椭圆率。
极化信道矩阵可以重写为：
对于上行链路波束成形器，下述将适用：
所接收的信号可以被写为多路径信道与发送信号的卷积。这可以被计算为信道矩阵H与以Toeplitz矩阵S布置的接收信号的乘法：
其中
K是发送符号的总量，是在时间实例k处的发送符号。波束成形器的目标是隔离定向域中的每个第1个路径，然后在时间对准之后将它们组合起来。ωUL矩阵的每一列是结构A的系数集合。
波束成形器的输出计算为：
为了最大化SNR，最大比值组合(MRC)标准可以通过满足以下约束ωUL HH＝diag(g)L×L而非ωUL HH＝IL×L来应用于波束成形器的权重。增益向量的元素与每个延迟抽头的衰减成比例，并且可以估计为信道矩阵的以下乘法的对角元素：
其中函数diag提取自变量的主对角线的元素。每个结构A(L个解调器的输入)的输出将是对符号加上由滤波器形成的噪声的估计：
对角线的总和可以通过移位寄存器在数字域中执行：
对于下行链路波束成形器，下述将适用：
UE处的接收信号可以被写为信道与来自BS的预编码信号的卷积。这可以被计算为信道矩阵与以Toeplitz矩阵XT排列的波束成形的TX信号X的乘法。TX侧的符号以特殊的方式排列以用于时间反转技术：
的行是DAC的输出流。每个流输出是原始TX流的延迟版本。的列是结构A的系数。X的行是用于不同时间实例k的天线的输出。
考虑到NUE＝1的示例，信道矩阵成为行向量
接收到的信号可以表示为：
波束成形器的目标是使不同的延迟版本的波束正交化，使得它们不彼此干扰。通过将信道重写为具有以行堆叠的不同延迟的矩阵，可以以满足MRC约束HωDL＝diag(g)的方式来计算波束成形器系数：
本公开还支持用于模拟波束成形传输的方法，包括以下步骤：接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号；提供具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号；接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数；接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数；将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘以提供所述双极化天线信号的所述第一偏振分量；将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数相乘以提供所述双极化天线信号的所述第二偏振分量。
本公开还支持用于模拟波束成形接收的方法，包括以下步骤：接收具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号；提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号；接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数；接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数；将所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的第一贡献；并将所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的第二贡献。
本公开还支持包括计算机可执行代码或计算机可执行指令的计算机程序产品，所述代码或指令在执行时使至少一台计算机执行上述方法或本文所描述的执行和计算步骤，特别是如上文所描述的波束成形技术。这样的计算机程序产品可以包括可读存储介质，其上存储程序代码以供计算机使用。程序代码可以执行如上所述的方法或如上所述的用于波束成形的技术。
虽然本公开的特定特征或方面可能已经仅针对若干实现中的一个来公开，但是这样的特征或方面可以与其他实现的一个或更多个其他特征或方面组合，其对于任何给定的或特定应用是所期望的并且是有利的。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包括”，“具有”，“有”或其他变体来说，这些术语旨在以类似于术语“包括”的方式表示包括。此外，术语“示例的”，“例如”和“例”只是意味着一个示例，而不是最好的或最优的。术语“耦合”和“连接”以及衍生词可能已被使用。应当理解，这些术语可以被用于指示两个元件彼此协作或相互作用，而不论它们是否处于直接的物理或电接触，还是彼此非直接接触。
虽然本文已经说明和描述了具体方面，但是本领域普通技术人员将会理解，在不脱离本公开的范围的情况下，各种替代的和/或等效的实现可以代替所示和所描述的具体方面。本申请旨在涵盖本文详述的特定方面的任何修改或变化。
虽然以下权利要求中的要素以具有相应记号的特定序列被列出，但是除非另有暗示用于实施一些或所有的这些元件的特定顺序，否则那些元件不一定限于以该特定的序列进行实现。
鉴于上述教导，许多替代，修改和变化对于本领域技术人员是显而易见的。当然，本领域技术人员容易认识到，除了本文所描述的以外，还存在很多本发明的应用。虽然已经参考一个或更多个特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多改变。因此，应当理解，在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以不同于本文具体描述的方式进行实施。

Claims (92)

1.一种模拟波束成形发送器(400b)，包括：
在信号输入端(402)和天线端口阵列之间并联耦合的多个波束成形传输电路(403)，
其中所述信号输入端(402)被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口(405)被配置为提供具有第一偏振分量(419)和第二偏振分量(417)的双极化天线信号，
其中每个波束成形传输电路(403)耦合在所述信号输入端(402)和所述天线端口阵列的各自天线端口(405)之间，
其中每个波束成形传输电路(403)包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数(404)，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数(406)，以及
其中每个波束成形传输电路(403)包括：
第一模拟复值乘法电路(421)，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数(404)相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口(405)处提供所述双极化天线信号的所述第一偏振分量(419)；以及
第二模拟复值乘法电路(423)，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数(406)相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口(405)处提供所述双极化天线信号的所述第二偏振分量(417)。
2.根据权利要求1所述的模拟波束成形发送器(400b)，包括：
调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
3.根据权利要求2所述的模拟波束成形发送器(400b)，
其中所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
4.根据权利要求1所述的模拟波束成形发送器(400b)，
其中每个波束成形传输电路(403)包括：
混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号与多普勒频移补偿频率混合，以向所述第一和第二模拟复值乘法电路(421，423)提供多普勒频移补偿的模拟复值通信信号。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的模拟波束成形发送器(400b)，
其中每个波束成形传输电路(403)包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号，以向所述第一和第二模拟复值乘法电路提供延迟补偿的模拟复值通信信号。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的模拟波束成形发送器(400b)，
其中所述第一和第二模拟复值乘法电路(421，423)包括至少一个吉尔伯特单元。
7.根据权利要求6所述的模拟波束成形发送器(400b)，
其中所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的模拟波束成形发送器(400b)，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路或其它的电路，所述其它的电路将数字系数传送到所述第一和第二系数输入端，以提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的模拟波束成形发送器(400b)，
包括信号组合器(409，411)，被配置为组合所述双极化天线信号的所述第一偏振分量(419)和由另一个模拟波束成形发送器提供的所述双极化天线信号的第一偏振分量，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口(405)处提供所述双极化天线信号的组合第一偏振分量(417)。
10.一种模拟波束成形接收器(500b)，包括：
在天线端口阵列和信号输出端(502)之间并联连接多个波束成形接收电路(503)，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口(405)被配置为接收具有第一偏振分量(519)和第二偏振分量(517)的双极化天线信号，
其中所述信号输出端(502)被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中每个波束成形接收电路(503)连接在所述天线端口阵列的各自天线端口(405)和所述信号输出端(502)之间，
其中每个波束成形接收电路(503)包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数(504)，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数(506)，以及
其中每个波束成形接收电路(503)包括：
第一模拟复值乘法电路(521)，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口(405)上的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量(519)与所述第一模拟复值波束成形系数(521)相乘，以在所述信号输出端(502)提供所述模拟复值通信信号的贡献；以及
第二模拟复值乘法电路(523)，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口(405)上的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量(517)与所述第二模拟复值波束成形系数(506)相乘，以在所述信号输出端(502)提供所述模拟复值通信信号的贡献。
11.根据权利要求10所述的模拟波束成形接收器(500b)，包括：
调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数(521，523)形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数(521)和所述第二模拟复值波束成形系数(523)。
12.根据权利要求11所述的模拟波束成形接收器(500b)，
其中所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数(521)和所述第二模拟复值波束成形系数(523)调制成具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
13.根据权利要求10至12中的一项所述的模拟波束成形接收器(500b)，
其中每个波束成形接收电路(503)包括：
混频器，被配置为将由所述第一和第二模拟复值乘法电路(521，523)提供的所述模拟复值通信信号的所述贡献与多普勒频移补偿频率混合以在所述信号输出端(502)提供所述模拟复值通信信号的多普勒频移补偿贡献。
14.根据权利要求10至13中的一项所述的模拟波束成形接收器(500b)，
其中每个波束成形接收电路(503)包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟在所述信号输出端的所述模拟复值通信信号的所述贡献以在所述信号输出端(502)提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿贡献。
15.根据权利要求10至14中的一项所述的模拟波束成形接收器(500b)，
其中所述第一和第二模拟复值乘法电路(521，523)包括至少一个吉尔伯特单元。
16.根据权利要求15所述的模拟波束成形接收器(500b)，
其中所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
17.根据权利要求10至16中的一项所述的模拟波束成形接收器(500b)，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，所述移位寄存器电路提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数(521，523)。
18.根据权利要求17所述的模拟波束成形接收器(500b)，
其中所述信号输出端(502)耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
19.根据权利要求10至18中的一项所述的模拟波束成形接收器(500b)，
包括信号组合器(539)，被配置为组合来自不同天线(541)的贡献以形成接收的波束。
20.根据权利要求10至19中的一项所述的模拟波束成形接收器(500b)，包括：
加法器(529)，被配置为将由所述第一和第二模拟复值乘法电路(521，523)提供的所述模拟复值通信信号的所述贡献相加。
21.一种模拟极化调整发送器，包括：
在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个极化调整传输电路，
其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为提供具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，
其中每个极化调整传输电路耦合在所述信号输入端和所述天线端口阵列的各自天线端口之间，
其中每个极化调整传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟实值极化调整系数的第二模拟实值极化调整系数，
其中每个极化调整传输电路包括：
第一模拟乘法电路被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟实值极化调整系数相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的所述第一偏振分量；以及
第二模拟乘法电路被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟实值极化调整系数相乘以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的所述第二偏振分量。
22.根据权利要求21所述的模拟极化调整发送器，
其中每个极化调整传输电路还包括用于接收一组模拟复值波束成形系数的模拟复值波束成形系数的第三系数输入端，以及
其中每个极化调整传输电路还包括：
耦合在所述信号输入和所述第一和第二模拟乘法电路中分别之一之间的模拟复值乘法电路，其中所述模拟复值乘法电路被配置为将所述模拟复值通信信号与所述模拟复值波束成形系数相乘以向所述第一和第二模拟乘法电路提供波束成形的模拟复值通信信号。
23.根据权利要求22所述的模拟极化调整发送器，包括：
调制电路，被配置为基于对应于由所述模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移来调制所述模拟复值波束成形系数。
24.根据权利要求23所述的模拟极化调整发送器，
其中所述调制电路被配置为将所述模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
25.根据权利要求21或22所述的模拟极化调整发送器，
其中每个极化调整传输电路包括：
混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号与多普勒频移补偿频率混合，以提供多普勒频移补偿的模拟复值通信信号。
26.根据权利要求25所述的模拟极化调整发送器，包括：
耦合在所述混频器与所述第一和第二模拟乘法电路之间的乘法电路或延迟线之一。
27.根据权利要求21至26中的一项所述的模拟极化调整发送器，
其中每个极化调整传输电路包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号，以提供延迟补偿的模拟复值通信信号。
28.根据权利要求27所述的模拟极化调整发送器，包括：
提供波束成形操作的乘法电路，或耦合在所述延迟线与所述第一和第二模拟乘法电路之间的提供多普勒频移补偿的乘法电路之一。
29.根据权利要求21至28中的一项所述的模拟极化调整发送器，
其中所述第一和第二模拟乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
30.根据权利要求29所述的模拟极化调整发送器，
其中所述吉尔伯特单元是执行实值乘法运算的实值乘法吉尔伯特单元。
31.根据权利要求21至30中的一项所述的模拟极化调整发送器，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，所述移位寄存器电路提供所述第一和第二模拟实值极化调整系数。
32.根据权利要求21至31中的一项所述的模拟极化调整发送器，
包括信号组合器，被配置为组合所述双极化天线信号的所述第一偏振分量和由另一个模拟极化调整发送器提供的所述双极化天线信号的第一偏振分量，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的组合第一偏振分量。
33.一种模拟极化调整接收器，包括：
在天线端口阵列和信号输出端之间并联连接的多个极化调整接收电路，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为接收具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，
其中所述信号输出端被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中每个极化调整接收电路连接在所述天线端口阵列的各自天线端口和所述信号输出端之间，
其中每个极化调整接收电路包括：第一系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟实值极化调整系数的第二模拟实值极化调整系数，以及
其中每个极化调整接收电路包括：
第一模拟乘法电路被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟实值极化调整系数相乘，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的贡献；以及
第二模拟乘法电路被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟实值极化调整系数相乘，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的贡献。
34.根据权利要求33所述的模拟极化调整接收器，包括：
加法器，被配置为将由所述第一和第二模拟乘法电路提供的所述模拟复值通信信号的所述贡献相加。
35.根据权利要求34所述的模拟极化调整接收器，
其中每个极化调整接收电路还包括用于接收一组模拟复值波束成形系数的模拟复值波束成形系数的第三系数输入端，以及
其中每个极化调整接收电路还包括：
耦合在所述第一和第二模拟乘法电路中的分别之一和所述信号输出端之间的模拟复值乘法电路，其中所述模拟复值乘法电路被配置为将所述加法器的输出信号与所述模拟复值波束成形系数相乘以在所述信号输出端提供波束成形的模拟复值通信信号。
36.根据权利要求33至35中的一项所述的模拟极化调整接收器，包括：
调制电路，被配置为基于对应于由所述模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移来调制所述模拟复值波束成形系数。
37.根据权利要求36所述的模拟极化调整接收器，
其中所述调制电路被配置为将所述模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
38.根据权利要求33至37中的一项所述的模拟极化调整接收器，
其中每个极化调整接收电路包括：
混频器，被配置为将由所述第一和第二模拟复值乘法电路提供的所述模拟复值通信信号的所述贡献或贡献的总和与多普勒频移补偿频率混合，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的多普勒频移补偿贡献。
39.根据权利要求33至38中的一项所述的模拟极化调整接收器，
其中每个极化调整接收电路包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟在所述信号输出端的所述模拟复值通信信号的所述贡献以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿贡献。
40.根据权利要求33至39中的一项所述的模拟极化调整接收器，
其中所述第一和第二模拟乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
41.根据权利要求40所述的模拟极化调整接收器，
其中所述吉尔伯特单元是执行实值乘法运算的实值乘法吉尔伯特单元。
42.根据权利要求33至41中的一项所述的模拟极化调整接收器，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，所述移位寄存器电路提供所述第一和第二模拟实值极化调整系数。
43.根据权利要求42所述的模拟波束成形接收器，
其中所述信号输出端耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
44.一种模拟多普勒频移补偿发送器，包括：
在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个传输电路，
其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为提供天线信号，
其中每个传输电路耦合在所述信号输入端和所述天线端口阵列的各自天线端口之间，
其中每个传输电路包括：
多普勒频移单元被配置为基于多普勒频移补偿频率在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述天线信号的补偿。
45.根据权利要求44所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
46.根据权利要求44或45所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中每个传输电路包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号。
47.根据权利要求44至46中的一项所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中每个传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，以及
其中每个传输电路包括：
第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘。
48.根据权利要求47所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中每个传输电路包括第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，以及
其中每个传输电路包括：
第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数相乘。
49.根据权利要求44至48中的一项所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中所述多普勒频移单元包括混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述多普勒频移补偿频率混合，以提供所述天线信号的所述补偿。
50.根据权利要求48所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中所述多普勒频移单元包括调制电路，被配置为基于多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数，所述多普勒频移对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束，尤其对应于具有所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
51.根据权利要求48至50中的一项所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
52.根据权利要求51所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
53.根据权利要求48至52中的一项所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，所述移位寄存器电路提供所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
54.根据权利要求44至53中的一项所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
包括信号组合器，被配置为组合所述天线信号和由另一个模拟多普勒频移补偿发送器提供的所述天线信号以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供组合天线信号。
55.根据权利要求47所述的模拟多普勒频移补偿发送器，
其中每个传输电路包括第三系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，以及
其中每个传输电路包括：
第三模拟乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟实值极化调整系数相乘。
56.一种模拟多普勒频移补偿接收器，包括：
在天线端口阵列和信号输出端之间并联连接的多个接收电路，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为接收天线信号，
其中所述信号输出端被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中每个接收电路连接在所述天线端口阵列的各自天线端口和所述信号输出端之间，
其中每个接收电路包括：
多普勒频移单元，被配置为基于多普勒频移补偿频率，在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的补偿贡献。
57.根据权利要求56所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
58.根据权利要求57所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中混频器被配置为混合所述双极化天线信号的所述第一和第二偏振分量或者混合所述双极化天线信号的所述第一和第二偏振分量的加权和。
59.根据权利要求56至58中的一项所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中每个接收电路包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟在所述信号输出端的所述模拟复值通信信号的所述贡献以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿贡献。
60.根据权利要求57或58所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，以及
其中每个接收电路包括：
第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
61.根据权利要求57或58所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，以及
其中每个接收电路包括：
第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献；以及
第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口上的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
62.根据权利要求61所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中所述多普勒频移单元包括混频器，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号与所述多普勒频移补偿频率混合，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的所述补偿贡献。
63.根据权利要求61所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中所述多普勒频移单元包括调制电路，被配置为基于多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数，所述多普勒频移对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束，尤其对应于具有所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
64.根据权利要求61至63中的一项所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
65.根据权利要求64所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
66.根据权利要求61至65中的一项所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，所述移位寄存器电路提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
67.根据权利要求66所述的模拟多普勒频移补偿接收器，
其中所述信号输出端耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
68.一种模拟延迟补偿发送器，包括：
在信号输入端和天线端口阵列之间并联耦合的多个传输电路，
其中所述信号输入端被配置为接收具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为提供天线信号，
其中每个传输电路耦合在所述信号输入端和所述天线端口阵列的各自天线端口之间，
其中每个传输电路包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述模拟复值通信信号，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供延迟补偿天线信号。
69.根据权利要求68所述的模拟延迟补偿发送器，
其中所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
70.根据权利要求68或69所述的模拟延迟补偿发送器，
其中每个传输电路包括：
混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号或所述延迟补偿天线信号与多普勒频移补偿频率混合，以提供多普勒频移补偿的模拟复值通信信号。
71.根据权利要求68至70中的一项所述的模拟延迟补偿发送器，
其中每个传输电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，以及
其中每个传输电路包括：
第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘。
72.根据权利要求71所述的模拟延迟补偿发送器，
其中每个传输电路包括第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，以及
其中每个传输电路包括：
第二模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第二模拟复值波束成形系数相乘。
73.根据权利要求72所述的模拟延迟补偿发送器，包括：
调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
74.根据权利要求73所述的模拟延迟补偿发送器，
其中所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
75.根据权利要求72至74中的一项所述的模拟延迟补偿发送器，
其中所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
76.根据权利要求75所述的模拟延迟补偿发送器，
其中所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
77.根据权利要求72至76中的一项所述的模拟延迟补偿发送器，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，所述移位寄存器电路提供所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
78.根据权利要求72至77中的一项所述的模拟延迟补偿发送器，
包括信号组合器，被配置为组合所述双极化天线信号的所述第一偏振分量和由另一个模拟延迟补偿发送器提供的所述双极化天线信号的第一偏振分量，以在所述天线端口阵列的所述各自天线端口处提供所述双极化天线信号的组合第一偏振分量。
79.根据权利要求78所述的模拟延迟补偿发送器，
其中每个传输电路包括第三系数输入端，用于接收一组第一模拟实值极化调整系数的第一模拟实值极化调整系数，以及
其中每个传输电路包括：
第三模拟复值乘法电路，被配置为将所述模拟复值通信信号与所述第一模拟实值极化调整系数相乘。
80.一种模拟延迟补偿接收器，包括：
在天线端口阵列和信号输出端之间并联连接的多个接收电路，
其中所述天线端口阵列的每个天线端口被配置为接收天线信号，
其中所述信号输出端被配置为提供具有同相和正交分量的模拟复值通信信号，
其中每个接收电路连接在所述天线端口阵列的各自天线端口和所述信号输出端之间，
其中每个接收电路包括：
延迟线，被配置为以一个时间延迟来延迟所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的延迟补偿。
81.根据权利要求80所述的模拟延迟补偿接收器，
其中所述天线信号是具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号或具有一个偏振分量的单极化天线信号之一。
82.根据权利要求80或81所述的模拟延迟补偿接收器，
其中每个接收电路包括：
混频器，被配置为将所述模拟复值通信信号或由所述延迟线提供的所述模拟复值通信信号的所述延迟补偿与多普勒频移补偿频率混合，以在所述信号输出端提供所述模拟复值通信信号的多普勒频移补偿。
83.根据权利要求80或82中的一项所述的模拟延迟补偿接收器，
其中每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，以及
其中每个接收电路包括：
第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述天线信号与所述第一模拟复值波束成形系数相乘以提供所述模拟复值通信信号。
84.根据权利要求80至83中的一项所述的模拟延迟补偿接收器，
其中每个接收电路包括第一系数输入端，用于接收一组第一模拟复值波束成形系数的第一模拟复值波束成形系数，和第二系数输入端，用于接收一组第二模拟复值波束成形系数的第二模拟复值波束成形系数，以及
其中每个接收电路包括：
第一模拟复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述双极化天线信号的所述第一偏振分量与所述第一模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献；以及
第二复值乘法电路，被配置为将所述天线端口阵列的所述各自天线端口处的所述双极化天线信号的所述第二偏振分量与所述第二模拟复值波束成形系数相乘，以提供所述模拟复值通信信号的贡献。
85.根据权利要求84所述的模拟延迟补偿接收器，包括：
调制电路，被配置为基于对应于由所述第一和第二模拟复值波束成形系数形成的波束的多普勒频移，调制所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数。
86.根据权利要求85所述的模拟延迟补偿接收器，
其中所述调制电路被配置为将所述第一模拟复值波束成形系数和所述第二模拟复值波束成形系数调制到具有对应于所述相关波束的所述多普勒频移的否定值的频率。
87.根据权利要求84至86中的一项所述的模拟延迟补偿接收器，
其中所述第一和第二模拟复值乘法电路包括至少一个吉尔伯特单元。
88.根据权利要求87所述的模拟延迟补偿接收器，
其中所述吉尔伯特单元是执行复值乘法运算的复值乘法吉尔伯特单元。
89.根据权利要求84至88中的一项所述的模拟延迟补偿接收器，
其中所述第一系数输入端和所述第二系数输入端耦合到数模转换器或移位寄存器电路，所述移位寄存器电路提供在数字基带处理中计算的所述第一和第二模拟复值波束成形系数。
90.根据权利要求89所述的模拟延迟补偿接收器，
其中所述信号输出端耦合到模数转换器以提供数字复值通信信号，其中所述模数转换器的采样率大于用于转换系数的所述数模转换器的采样率。
91.一种天线布置，包括：
在天线端口和信号输出端之间并联连接的多个波束成形接收电路，其中所述天线端口被配置为接收具有第一偏振分量和第二偏振分量的双极化天线信号，并且其中每个波束成形接收电路被配置为波束成形所述天线信号；以及
耦合在所述天线端口和所述多个波束成形接收电路之间的信号分配单元，被配置为将所述双极化天线信号分配给所述多个波束成形接收电路。
92.一种天线布置，包括：
在天线端口和信号输出端之间并联连接的多个极化调整接收电路，其中所述天线端口被配置为接收天线信号，并且其中每个极化调整接收电路被配置为提供所述天线信号的极化调整；以及
耦合在所述天线端口和所述多个极化调整接收电路之间的信号分配单元，并且被配置为将所述天线信号分配给所述多个极化调整接收电路。
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