CN109980362B - 一种天线装置及波束状态切换方法 - Google Patents

一种天线装置及波束状态切换方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种天线装置及波束状态切换方法
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线装置及波束状态切换方法。
背景技术
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(Time Division Duplexing，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(Massive MIMO，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(Active antenna Unit,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。
发明内容
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，
Figure BDA0001528138190000031
Figure BDA0001528138190000032
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，
Figure BDA0001528138190000033
为第j组天线子阵中Nj个子阵对应波束的姿态角的平均值，di为第i组天线子阵对应的ni个正交波束的平均波宽，dj为第j组天线子阵对应的波束的平均波宽。
本实施方式中，两组天线子阵对应的姿态角差值大于这两组天线子阵对应的波束的平均波宽，使得天线装置可以处于立体多波束状态，并且可以避免两组天线子阵所对应的波束之间的相互干扰。
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八种实现方式中，
当天线装置处于第二状态时，
Figure BDA0001528138190000034
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，
Figure BDA0001528138190000035
为第j组天线子阵中Nj个子阵对应波束的姿态角的平均值。
本实施方式中，天线装置处于MM状态时，两组天线子阵对应的姿态角相等，使得两组天线子阵对应的波束能够在同一方向上，联合组成更大的阵列，提升天线装置的性能。
本申请第二方面提供一种波束状态切换方法，该方法应用于天线装置，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，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为大于或等于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；
该方法包括：控制装置接收切换指令，根据切换指令将天线装置从第一状态切换至第二状态，或将天线装置从第二状态切换至第一状态，第一状态为多波束天线状态，第二状态为大规模阵列天线MM状态。
结合本申请第二方面，在本申请第二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。
结合本申请第二方面的第一种实现方式，在本申请第二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；
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。
结合本申请第二方面，第二方面的第一种实现方式或第二种实现方式，在本申请第二方面的第三种实现方式中，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；
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；
控制装置可以通过如下方式将天线装置从第二状态切换至第一状态：
控制装置根据切换指令控制Ni个第一开关电路以及所述Ni个第二开关电路中的ni个第二开关电路，使得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个第二开关电路对应的ni个第一端口与所述ni驱Ni多波束馈电网络对应的ni个第二端口一一连接，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；
控制装置可以通过如下方式将天线装置从第一状态切换至第二状态：
控制装置根据切换指令控制Ni个第一开关电路以及Ni个第二开关电路，使得Ni个第一开关电路对应的Ni个第二端口与Ni驱Ni直通馈电网络对应的Ni个第一端口一一连接，Ni个第二开关电路对应的Ni个第一端口与Ni驱Ni直通馈电网络对应的Ni个第二端口一一连接，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。
本实施方式中，控制装置可以通过开关切换天线装置的状态，操作简单，方便快捷。
结合本申请第二方面，第二方面的第一至第三种实现方式中的任意一种实现方式，在本申请第二方面的第四种实现方式中，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；
控制装置将天线装置从第一状态切换至第二状态过程可以包括：
控制装置控制第i组移相馈电网络中的Ni个移相馈电网络以及第j组移相馈电网络中的Nj个移相馈电网络，使得第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，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，且
Figure BDA0001528138190000051
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，
Figure BDA0001528138190000052
为第j组天线子阵中Nj个子阵对应波束的姿态角的平均值。
本实施方式中，控制装置将天线装置从第一状态切换至第二状态时，还可以通过移相馈电网络网络控制天线子阵对应波束的姿态角，使得两组子阵对应波束的姿态角相等，从而使得两组天线子阵对应的波束能够在同一方向上，联合组成更大的阵列，提升天线装置的性能。
结合本申请第二方面，第二方面的第一至第四种实现方式中的任意一种实现方式，在本申请第二方面的第五种实现方式中，第一状态为立体多波束天线状态，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；
控制装置将天线装置对应的波束状态从第二状态切换至第一状态的过程可以包括：
控制装置控制第i组移相馈电网络中的Ni个移相馈电网络以及第j组移相馈电网络中的Nj个移相馈电网络，使得第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，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，且
Figure BDA0001528138190000053
Figure BDA0001528138190000054
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，
Figure BDA0001528138190000055
为第j组天线子阵中Nj个子阵对应波束的姿态角的平均值，di为第i组天线子阵对应的ni个正交波束的平均波宽，dj为第j组天线子阵对应的波束的平均波宽，姿态角为方位角或俯仰角。
本实施方式中，控制装置可以通过移相馈电网络网络控制天线子阵对应波束的姿态角，使得两组天线子阵对应的姿态角差值大于这两组天线子阵对应的波束的平均波宽，使得天线装置可以处于立体多波束状态，并且可以避免两组天线子阵所对应的波束之间的相互干扰。
本申请第三方面提供了一种通信系统，该通信系统包括上述第一方面，第一方面的第一至第八种实现方式中的任意中实现方式中的天线装置。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例中的天线装置包括S组天线子阵，S组移相馈电网络和S个波束形成网络，L个天线端口以及与L个天线端口对应的端口校正网络，其中，每组天线子阵包括的子阵数量可以相同也可以不同，当天线装置处于第一状态时，至少有一组天线子阵可以通过其对应的波束形成网络进行处理得到ni个波束，ni小于该组天线子阵包含的子阵数量Ni，即该天线装置能合成为具有特定形状的成形波束，即该天线装置可以作为多波束天线使用；而当天线装置处于第二状态时，该组天线子阵可以通过其对应的波束处理网络形成与该组天线子阵包含的子阵数量对应的Ni个波束，即该天线装置能够增加射频通道数，且天线装置可以和射频单元一起集成为有源天线处理单元，对信号进行联合接收解调或发送处理，即该天线装置可以作为大规模阵列天线使用。可见，本申请实施例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。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请实施例中基站系统的一个实施例示意图；
图2A为本申请实施例中天线装置的一个实施例示意图；
图2B为本申请实施例中端口校正网络的一个实施例示意图；
图3为本申请实施例中天线装置的另一实施例示意图；
图4为本申请实施例中天线装置的另一实施例示意图；
图5为本申请实施例中天线装置的另一实施例示意图；
图6为本申请实施例中天线装置形成的波束示意图；
图7为本申请实施例中天线装置形成的波束示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本申请实施例提供了一种天线装置及波束状态切换方法，能够适用于不同的业务场景，增强灵活性。
应理解，本申请实施例的技术方案可以应用于多种通信系统，例如：全球移动通讯(global system of mobile communication，GSM)系统、码分多址(code divisionmultiple access，CDMA)系统、宽带码分多址(wideband code division multipleaccess，WCDMA)系统、通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)、长期演进(long term evolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequency division duplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)、通用移动通信系统(universal mobiletelecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperabilityfor microwave access，WiMAX)通信系统或第五代移动通信技术(5th-generation，5G)等，需要说明的是，本申请实施例并不限定具体的通信系统。
为了便于理解，下面先对本申请中的天线装置和波束切换方法可以适用于基站系统，基站(BS，Base Station)可以是GSM或CDMA中的基站(英文全称：Base TransceiverStation，英文缩写：BTS)，也可以是WCDMA中的基站(NodeB)，还可以是LTE中的演进型基站(英文全称：evolved Node B，英文缩写：eNB或e-NodeB)或者是5G以及后续演进通信系统中的基站，本发明实施例并不限定。下面以图1为例对本申请中天线装置和波束切换方法所适用的基站系统进行说明，该基站系统100包括：基带单元(Base band Unit，BBU)101，射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)102以及天线装置103，其中，RRU与天线装置连接，BBU与RRU连接。
应理解，本申请中的第一端口与第二端口相对，第一端口可以是输入端口也可以是输出端口，第一端口为输入端口时，第二端口为输出端口，第一端口为输出端口时，第二端口为输入端口。下面的实施例都以第一端口为输入端口，第二端口为输出端口的情况进行说明。
下面对本申请实施例中的天线装置进行介绍，请参阅图2A，本申请实施例中天线装置的一个实施例包括：S组天线子阵，S组移相馈电网络以及S个波束形成网络，S为大于或等于1的整数；
其中，一组天线子阵对应一组移相馈电网络网络以及一个波束形成网络，而每组天线子阵的组成可以相同也可以不相同，每组移相馈电网络的组成可以相同也可以不相同，每个波束形成网络的组成可以相同也可以不相同，具体本申请不作限定。
S个波束形成网络中有M个波束形成网络在天线装置处于不同状态时，所形成的波束不相同，下面对这M个波束形成网络，与这M个波束形成网络对应的M组天线子阵和M组移相馈电网络进行介绍：
M个天线子阵中第i组天线子阵201包括Ni个子阵2011，M组移相馈电网络中的第i组移相馈电网络202包括Ni个移相馈电网络2021，并且第i组天线子阵中的Ni个子阵2011与第i组移相馈电网络中的Ni个移相馈电网络2021一一连接，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203用于形成第i组天线子阵201中Ni个子阵2011对应的ni个波束，具体地，第i个波束形成网络203对应的Ni个输入端口与第i个移相馈电网络202中的Ni个移相馈电网络2021一一连接，第i个波束形成网络203对应的ni个输出端口与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203用于形成第i组天线子阵201中Ni个子阵2011对应的Ni个波束，具体地，第i个波束形成网络203对应的Ni个输入端口与第i个移相馈电网络202中的Ni个移相馈电网络2021一一连接，第i个波束形成网络203对应的Ni个输出端口与Ni个天线端口一一连接。
需要说明的是，图2A仅示出了一组天线子阵，一组移相馈电网络以及一个波束形成网络的连接示意图，其中每个天线子阵包含的阵子数量，移相馈电网络数量以及各物理器件的摆放位置和连接关系等仅作为一个示例，并不构成本申请的限定。
本申请中，M为大于0且小于S的整数，即天线装置中至少包括一组天线子阵，至少一组移相馈电网络以及至少一个波束形成网络具有如上描述的特征；特别需要说明的是，本实施例中i表示的是序号，为1至M的任意整数，序号只是为了区别不同组的天线子阵，不同组的移相馈电网络网络或与不同的波束形成网络，该序号不构成天线装置中各组天线子阵的空间位置关系的限定，比如说，M组天线子阵中的第1组天线子阵和第2组天线子阵在空间位置上并不一定是相邻的2组天线子阵。
还需要说明的是，S组天线子阵各组之间可以是水平布放也可以是垂直布放，具体本申请不作限定。而对于M组天线子阵中的第i组天线子阵，其包括的Ni个子阵可以是水平布放，也可以是垂直布放，具体本申请也不作限定，当这Ni个子阵水平布放时，波束形成网络形成的波束是水平方向上的波束，当这Ni个子阵垂直布放时，波束形成网络形成的波束是垂直方向上的波束。
具体地，本申请实施例中，天线子阵用于发射或接收信号；波束形成网络用于形成各组天线子阵对应的波束，当天线装置处于第一状态时，该波束形成网络可以用于对各组天线子阵产生的Ni个波束进行聚合形成ni个正交波束，当天线装置处于第二状态时，该波束形成网络可以将各组移相馈电网络与天线端口直接连通，不对Ni个子阵对应的波束进行处理，即形成天线子阵对应的Ni个直通波束。
作为一种可选的方式，天线装置还可以包括：L个天线端口，与L个天线端口对应的端口校正网络以及校正端口。
其中，天线端口的数量等于S组天线子阵中每组天线子阵所包含的天线子阵数量之和，即L等于S组天线子阵包含的子阵总数，当天线装置处于第二状态时，L个天线端口均为有效端口，当天线装置处于第一状态时，有效端口数量小于L，应理解，有效端口指的是能够形成通路，用于传输信号的端口。
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。
具体地，当天线装置处于第二状态时，校正端口可以与射频系统中校正模块对应的端口连接，使得校正模块可以对天线装置的L个天线端口对应的信号进行校正，如图2B所示，图2B为L＝4时，4个天线端口与其对应的端口校正网络以及校正端口的连接示意图，应理解，2B仅作为一个实例，不构成本申请的限定。
当天线装置处于第一状态时，校正端口可以与射频系统中校正模块对应的端口连接，也可以不与射频系统的校正模块对应的端口连接，处于空置状态，对此本申请不作限定。
需要说明的是，天线端口是天线装置的外接端口，用于连接射频模块；端口校正网络又称为耦合校准网络，该耦合校准网络用于将天线装置外接端口对应的信号耦合到校正端口中，当天线装置处于第二状态时，校正端口可以与校正模块的端口连接，使得校正模块可以根据耦合到校正端口的信号对射频模块与天线端口之间传输的信号进行校准，从而实现大规模天线阵列对信号进行联合接收解调或发送处理。具体地，本申请中，上述图2A对应的实施例中的天线装置，可以由控制装置进行控制，控制装置接收到切换指令后，可以根据切换指令，将天线装置从第一状态切换到第二状态，或者将天线装置从第二状态切换到第一状态，通过上述描述可知第一状态指的是多波束天线状态，第二状态指的是大规模天线阵列状态。
本申请实施例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。
基于上述图2A对应的实施例，波束形成网络可以有多种组成，下面对其中一种进行详细描述，请参阅图3，本申请实施例中天线装置的另一实施例包括：S组天线子阵，S组移相馈电网络以及S个波束形成网络。
其中，一组天线子阵对应一组移相馈电网络网络以及一个波束形成网络，而每组天线子阵的组成可以相同也可以不相同，每组移相馈电网络的组成可以相同也可以不相同，每个波束形成网络的组成可以相同也可以不相同，具体本申请不作限定。
S个波束形成网络中有M个波束形成网络在天线装置处于不同状态时，所形成的波束不相同，下面对这M个波束形成网络，与这M个波束形成网络对应的M组天线子阵和M组移相馈电网络进行介绍：
其中，M组天线子阵中的第i组天线子阵301包括Ni个子阵3011，M组移相馈电网络中的第i组移相馈电网络302包括Ni个移相馈电网络3021，M个波束形成网络第i个波束形成网络303包括ni驱Ni多波束馈电网络3031，Ni驱Ni直通馈电网络3032，Ni个第一开关电路3033以及Ni个第二开关电路3034。
当天线装置处于第一状态时，第i组天线子阵301中的Ni个子阵3011与第i组移相馈电网络302中的Ni个移相馈电网络3021对应的Ni个输入端口一一连接，Ni个移相馈电网络3021对应的Ni个输出端口与Ni个第一开关电路3033对应的Ni个输入端口一一连接，Ni个第一开关电路3033对应的Ni个输出端口与ni驱Ni多波束馈电网络3031对应的Ni个输入端口一一连接，ni驱Ni多波束馈电网络3031对应的ni个输出端口与其中ni个第二开关电路3034对应的ni个输入端口一一连接，ni个第二开关电路3034对应的ni个输出端口与ni个天线端口304一一连接，ni驱Ni多波束馈电网络3031用于形成Ni个子阵对应的ni个正交波束。
当天线装置处于第二状态时，第i组天线子阵301中的Ni个子阵3011与第i组移相馈电网络302中的Ni个移相馈电网络3021对应的Ni个输入端口一一连接，Ni个移相馈电网络3021对应的Ni个输出端口与Ni个第一开关电路3033对应的Ni个输入端口一一连接，Ni个第一开关电路3033对应的Ni个输出端口与Ni驱Ni直通馈电网络3032对应的Ni个输入端口一一连接，Ni驱Ni直通馈电网络3032对应的Ni个输出端口与其中Ni个第二开关电路3034对应的Ni个输入端口一一连接，Ni个第二开关电路3034对应的Ni个输出端口与Ni个天线端口304一一连接，Ni个天线端口304与端口校正网络305连接。
作为一种可选的方式，本实施例中的天线装置还可以包括：L个天线端口304，与L个天线端口对应的端口校正网络305以及校正端口306。
其中，天线端口的数量等于S组天线子阵中每组天线子阵所包含的天线子阵数量之和，即L等于S组天线子阵包含的子阵总数，当天线装置处于第二状态时，L个天线端口均为有效端口，当天线装置处于第一状态时，有效端口数量小于L，应理解，有效端口指的是能够形成通路，用于传输信号的端口。
端口校正网络305用于将L个天线端口对应的信号耦合到校正端口306中，当天线装置处于第二状态时，校正端口与射频系统中校正模块对应的端口连接，使得校正模块可以对天线装置的L个天线端口对应的信号进行校正，当天线装置处于第一状态时，校正端口可以与射频系统中校正模块对应的端口连接，也可以不与射频系统的校正模块对应的端口连接，处于空置状态，对此本申请不作限定。
具体地，本实施例中，第i个波束形成网络303中的Ni个第一开关电路3033用于选择第i组移相馈电网络302是与Ni驱Ni直通馈电网络3032连接，还是与ni驱Ni多波束馈电网络3031连接。
第二开关电路3034用于选择将Ni驱Ni直通馈电网络3032与Ni天线端口3034连通，还是将ni驱Ni多波束馈电网络3031与ni个天线端口3034连通。
当天线装置处于第一状态时，ni驱Ni多波束馈电网络3031可以对Ni路接收信号进行处理得到ni路接收信号，这ni路接收信号通过ni个天线端口3034传递给射频模块，或者对ni路发射信号进行处理得到Ni路发射信号，并将这Ni路发射信号通过Ni个子阵发射给用户。具体地，ni驱Ni多波束馈电网络可以是巴特勒矩阵馈电网络，可以是罗特曼透镜馈电网络，还可以是其他馈电网络，具体本申请不作限定。
当天线装置处于第二状态时，Ni驱Ni直通馈电网络3032可以将Ni个移相馈电网络3021与Ni个天线端口一对一直通，即不对Ni个子阵3031接收或发射的信号进行处理，直接将Ni个子阵3031接收的信号通过Ni个天线端口3034传递给射频系统。具体地，Ni驱Ni直通馈电网络3032可以是旁路于ni驱Ni多波束馈电网络3031的直通馈电网络3032，由一根或多根馈线组成，Ni驱Ni直通馈电网络3032还可以是其他馈电网络，具体本申请不作限定。
需要说明的是，图3仅示出了一组天线子阵，一组移相馈电网络以及一个波束形成网络的连接示意图，其中每个子阵包含的阵子数量，移相馈电网络数量，天线端口数量以及各物理器件的摆放位置和连接关系等仅作为一个示例，并不构成本申请的限定。
还需要说明的是，除了上述图3对应实施例所描述的结构，在一些实施例中，第i个波束形成网络还可以是基于ni驱Ni多波束馈电网络改造得到目标网络，改造得到的目标网络可以从ni驱Ni多波束馈电网络切换为Ni驱Ni直通馈电网络，也可以从Ni驱Ni直通馈电网络切换为ni驱Ni多波束馈电网络。
具体地，本申请中，上述图3对应的实施例中的天线装置，可以由控制装置进行控制，控制装置接收到切换指令后，可以根据切换指令，将天线装置从第一状态切换到第二状态，或者将天线装置从第二状态切换到第一状态，通过上述描述可知第一状态指的是多波束天线状态，第二状态指的是大规模天线阵列状态。
而对应于上述图3所示的天线装置，控制装置控制天线装置从第一状态切换到第二状态的过程可以包括：控制第i个波束形成网络303中的Ni第一开关电路3033以及Ni个第二开关电路3034，使得第i组移相馈电网络302与Ni驱Ni直通馈电网络3032连接，并将Ni驱Ni直通馈电网络3032与Ni天线端口3034连接，具体连接关系如上述图3对应实施例所描述。
控制装置控制天线装置从第二状态切换到第一状态的过程可以包括：控制第i个波束形成网络303中的Ni第一开关电路3033以及Ni个第二开关电路3034，使得第i组移相馈电网络302与将ni驱Ni多波束馈电网络3031连接，并将ni驱Ni多波束馈电网络3031与与ni天线端口3034连接，具体连接关系如上述图3对应实施例所描述。
作为一种可选的方式，控制装置可以包括第一控制装置和第二控制装置，第i个波束形成网络中的Ni个第一开关电路可以由第一控制装置联动控制，即对于这Ni个第一开关电路，当有一个第一开关电路选择与Ni驱Ni直通馈电网络连接时，其他第一开关电路也会与Ni驱Ni直通馈电网络连接，当有一个第一开关电路选择与ni驱Ni多波束馈电网络连接时，其他第一开关电路也会与ni驱Ni多波束馈电网络连接。第i个波束形成网络中的ni个第二开关电路可以由第一控制装置联动控制，即对于这ni个第二开关电路，当有一个第二开关电路选择与Ni驱Ni直通馈电网络和天线端口连接时，其他第二开关电路也会有与Ni驱Ni直通馈电网络连接和天线端口连接，当有一个第二开关电路选择与ni驱Ni多波束馈电网络连接时，其他第二开关电路也会选择与ni驱Ni多波束馈电网络与天线端口连接。
需要说明的是，当天线装置处于第一状态时，第i个波束形成网络的Ni个第二开关电路中，除了与ni驱Ni多波束馈电网络连接的ni第二开关电路以外的Ni-ni个第二开关电路的一端，可以继续连接Ni驱Ni直通馈电网络也可以断开与Ni驱Ni直通馈电网络的连接，而这Ni-ni个第二开关电路的另一端，可以继续连接天线端口也可以断开与天线端口的连接。
还需要说明的是，本申请实施例中的各个第一开关电路可以相同也可以不同，具体可以是数控射频选择开关，也可以是机械制动射频选择开关，还可以是其他类型的开关，具体此处不作限定，各个第二开关电路可以相同也可以不同，具体可以是数控射频选择开关，也可以是机械制动射频选择开关，还可以是其他类型的开关，还可以是其他类型的开关，具体此处不作限定。
作为一种可选的方式，本实施例中，天线装置包括多组天线子阵，多组馈电网络和多个波束形成网络，即S大于或等于2。
S组天线子阵中的第j组天线子阵401包括Nj个子阵4011，第j组移相馈电网络4021包括Nj个移相馈电网络，Nj个子阵4011与Nj个移相馈电网络4021一一连接，Nj为大于或等于1的整数。
而与第j组天线子阵401以及第j组移相馈电网络402对应的第j个波束形成网络403可以如上述第j个波束形成网络所述，包括nj驱Nj多波束馈电网络4031，Nj驱Nj直通馈电网络4032，Nj个第一开关电路4033以及Nj个第二开关电路4034，如图4所示，图4为S＝2，Ni＝4，ni＝2，Nj＝4，nj＝2时，天线装置的一个示意图。
则当天线装置处于第一状态时，Nj个第一开关电路4033对应的Nj个输入端口与Nj个移相馈电网络4021对应的Nj个输出端口一一连接，Nj个第一开关电路4033对应的Nj个输出端口与nj驱Nj多波束馈电网络4031对应的Nj个输入端口一一连接，nj驱Nj多波束馈电网络4031对应的nj个输出端口与其中nj个第二开关电路4034对应的nj个输入端口一一连接，nj个第二开关电路4034对应的nj个输出端口与L个天线端口中除了上述ni个天线端口以外的nj个天线端口304一一连接，nj驱Nj多波束馈电网络4031用于形成Nj个子阵对应的nj个正交波束。
当天线装置处于第二状态时，Nj个第一开关电路4033对应的Nj个输入端口与Nj个移相馈电网络4021对应的Nj个输出端口与一一连接，Nj个第一开关电路4033对应的Nj个输出端口与Nj驱Nj直通馈电网络4032对应的Nj个输入端口一一连接，Nj驱Nj直通馈电网络4032对应的Nj个输出端口与其中Nj个第二开关电路4034对应的Nj个输入端口一一连接，Nj个第二开关电路4034对应的Nj个输出端口与L个天线端口中除了上述Ni个天端口以外的Nj个天线端口304一一连接，Nj驱Nj直通馈电网络4032用于形成Nj个子阵对应的Nj个直通波束。
与第j组天线子阵401以及第j组移相馈电网络402对应的第j个波束形成网络403也可以包括Nj驱Nj直通馈电网络4035，Nj驱Nj直通馈电网络4035的对应的Nj个输入端口与Nj个移相馈电网络4021对应的Nj个输出端口一一连接，Nj驱Nj直通馈电网络4035对应的Nj个输入端口与Nj个天线端口一一连接，此时天线装置处于第一状态还是第二状态，Nj驱Nj直通馈电网络4035都会形成Nj个子阵对应的Nj个直通波束，如图5所示，图5为S＝2，Ni＝4，ni＝2，Nj＝1时，天线装置的一个示意图。
具体地，本实施例中，控制装置可以通过第i组移相馈电网络控制第i组天线子阵对应的波束的姿态角，通过第j组移相馈电网络可控制，第j组天线子阵对应的波束的姿态角，使得第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，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。
应理解，上述波束的姿态角具体可以是方位角，也可以是俯仰角，移相馈电网络是用来控制波束的方位角还是俯仰角由子阵的布放位置和连接关系有关，而各组天线子阵对应波束的姿态角之间的关系会对天线装置最终形成的波束状态有所不同，下面针对其中几种情况进行说明：
一、水平布放。
本实施例中，第i组天线子阵包括的Ni个子阵水平布放，第i组移相馈电网络中的Ni个移相馈电网络分别与这Ni个水平布放的子阵连接，控制这Ni个子阵对应波束的俯仰角，使得这Ni个子阵对应波束的俯仰角相等。
第j组天线子阵包括的Nj个子阵也是水平布放，第j组移相馈电网络中的Nj个移相馈电网络分别与这Nj个水平布放的子阵连接，控制这Nj个子阵对应波束的俯仰角，使得这Nj个子阵对应波束的俯仰角相等。
当天线装置处于第一状态时，第i组移相馈电网络控制第i组天线子阵对应波束的俯仰角，第j组移相馈电网络控制第j组天线子阵对应波束的俯仰角，使得第i组天线子阵对应波束的俯仰角与第j组天线子阵对应波束的俯仰角不相等，从而天线装置在水平维度和垂直维度都能够形成多个波束，即可以形成立体多波束，如图6所示。
天线装置处于第一状态时，会形成第i组天线子阵中Ni个子阵对应的ni个水平正交的波束，还会形成第j组天线子阵中Nj个子阵对应的Nj个直通波束或nj个水平正交波束，为了避免第i组天线子阵对应的波束与第j组天线子阵对应的两组波束之间的干扰，作为一种可选的方案，第i组移相馈电网络以及第j组移相馈电网络还可以使得第i组天线子阵对应波束的俯仰角与第j组天线子阵对应波束的俯仰角之间的差值大于两组天线子阵对应的垂直波宽的平均值。
当天线处于第二状态时，第i组移相馈电网络控制第i组天线子阵对应波束的俯仰角，第j组移相馈电网络控制第j组天线子阵对应波束的俯仰角，使得第i组天线子阵对应波束的俯仰角与第j组天线子阵对应波束的俯仰角相等，从而使得第i组天线子阵和第j组天线子阵可以联合组成一个大规模阵列天线，形成相应的波束。
应理解，在实际应用中，各个子阵对应波束的俯仰角会存在一定误差，第i组天线子阵对应波束的俯仰角具体可以是第i组天线子阵中各个子阵对应波束的俯仰角的平均值
Figure BDA0001528138190000131
第j组天线子阵对应波束的俯仰角具体可以是第j组天线子阵中各个子阵对应波束的俯仰角的平均值
Figure BDA0001528138190000132
则天线装置处于第一状态时，第i组移相馈电网络和第j组移相馈电网络可以使得
Figure BDA0001528138190000133
进一步地，为了避免波束之间的干扰，可以使得
Figure BDA0001528138190000134
为第i组天线子阵对应的nj个水平正交波束的平均垂直波宽，dj为第j组天线子阵对应的波束的平均垂直波宽。
当天线装置处于第二状态时，第i组移相馈电网络和第j组移相馈电网络可以使得
Figure BDA0001528138190000135
需要说明的是，一般来说，波束的垂直波宽指的是垂直方向上,在最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。
二、垂直布放。
本实施例中，第i组天线子阵包括的Ni个子阵垂直布放，第i组移相馈电网络中的Ni个移相馈电网络分别与这Ni个垂直布放的子阵连接，控制这Ni个子阵对应波束的方位角，使得这Ni个子阵对应波束的方位角相等。
第j组天线子阵包括的Nj个子阵也是垂直布放，第j组移相馈电网络中的Nj个移相馈电网络分别与这Nj个垂直布放的子阵连接，控制这Nj个子阵对应波束的方位角，使得这Nj个子阵对应波束的方位角相等。
当天线装置处于第一状态时，第i组移相馈电网络控制第i组天线子阵对应波束的方位角，第j组移相馈电网络控制第j组天线子阵对应波束的方位角，使得第i组天线子阵对应波束的方位角与第j组天线子阵对应波束的方位角不相等，从而天线装置在水平维度和垂直维度都能够形成多个波束，即可以形成立体多波束，如图7所示。
天线装置处于第一状态时，会形成第i组天线子阵中Ni个子阵对应的ni个垂直正交的波束，还会形成第j组天线子阵中Nj个子阵对应的Nj个直通波束或nj个垂直正交波束，为了避免第i组天线子阵对应的波束与第j组天线子阵对应的两组波束之间的干扰，作为一种可选的方案，第i组移相馈电网络以及第j组移相馈电网络还可以使得第i组天线子阵对应的方向角与第j组天线子阵对应的方向角之间的差值大于两组天线子阵对应的水平波宽的平均值。
当天线处于第二状态时，第i组移相馈电网络控制第i组天线子阵对应波束的方位角，第j组移相馈电网络控制第j组天线子阵对应波束的方位角，使得第i组天线子阵对应波束的方位角与第j组天线子阵对应波束的方位角相等，从而使得第i组天线子阵和第j组天线子阵可以联合组成一个大规模天线阵列，形成相应的波束。
应理解，在实际应用中，各个子阵对应波束的方位角会存在一定误差，第i组天线子阵对应波束的方位角具体可以是第i组天线子阵中各个子阵对应波束的方位角的平均值
Figure BDA0001528138190000141
第j组天线子阵对应波束的方位角具体可以是第j组天线子阵中各个子阵对应波束的方位角的平均值
Figure BDA0001528138190000142
天线装置处于第一状态时，第i组移相馈电网络和第j组移相馈电网络可以使得
Figure BDA0001528138190000143
进一步地，为了避免波束之间的干扰，可以使得
Figure BDA0001528138190000144
di为第i组天线子阵对应的nj个垂直正交波束的平均水平波宽，dj为第j组天线子阵对应的波束的平均水平波宽。
当天线装置处于第二状态时，第i组移相馈电网络和第j组移相馈电网络可以使得
Figure BDA0001528138190000145
需要说明的是，一般来说，波束的水平波宽指的是在水平方向上,在最大辐射方向两侧,辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。
对应地，本申请中的控制装置可以将天线装置从立体多波束天线状态切换至大规 模阵列天线状态，该过程具体可以包括：通过第i组移相馈电网络控制第i组天线子阵对应 的波束的姿态角，通过第j组移相馈电网络控制第j组天线子阵对应的波束的姿态角，使得
Figure BDA0001528138190000146
本申请中的控制装置还可以将天线装置从大规模阵列天线状态切换至立体多波 束天线状态，该过程具体可以包括：通过第i组移相馈电网络控制第i组天线子阵对应的波 束的姿态角，通过第j组移相馈电网络控制第j组天线子阵对应的波束的姿态角，使得
Figure BDA0001528138190000151
本申请实施例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。
其次，本申请实施例中的波束形成网络303包括ni驱Ni多波束馈电网络3031，Ni驱Ni直通馈电网络3032，Ni个第一开关电路3033以及Ni个第二开关电路3034，通过第一开个电路和第二开个电路实现波束状态的切换，实现简单，成本低。
进一步地，本申请实施例中，当S大于或等于2时，天线装置还可以作为立体多波束天线使用，即可以在立体多波束天线状态和MM状态之间进行切换，提高了方案的灵活性。
本申请还提供了另一种天线装置，该天线装置包括：N个阵子，n驱N多波束馈电网络，N个第一开关电路，N驱N直通馈电网络，N个天线端口，N个第二开关电路，N个天线端口对应的端口校正网络以及该端口校正网络对应的校正端口，其中，N为大于4的整数，n为小于等于N的整数，N个阵子排列形成A行B列的矩形，A为大于1的整数，B为大于1的整数。
当天线装置处于第一状态时，N个阵子与N个第一开关电路的一端一一连接，N个第一开关电路的另一端与n驱N多波束馈电网络对应的N个输入端口连接，n驱N多波束馈电网络对应的n个输出端口与其中n个第二开关电路的一端一一连接，n个第二开关电路的另一端与其中n个天线端口连接。
当天线装置处于第二状态时，N个阵子与N个第一开关电路的一端一一连接，N个第一开关电路的另一端与N驱N直通馈电网络对应的N个输入端口一一连接，N驱N直通馈电网络对应的N个输出端口与N个第二开关电路的一端一一连接，N个第二开关电路的另一端与N个天线端口一一连接。
端口校正网络用于将N个天线端口对应的信号耦合到校正端口中，当天线装置处于第二状态时，校正端口与射频系统中校正模块对应的端口连接，使得校正模块可以根据耦合到校正端口的信号对N个天线端口对应的信号进行校准。
可选地，当天线装置处于第一状态时，天线装置处于第二状态时，校正端口与射频系统中校正模块对应的端口连接，使得校正模块可以根据耦合到校正端口的信号对N个天线端口对应的信号进行校准。
可选地，N驱N直通馈电网络旁路于n驱N多波束馈电网络。
本申请实施例的天线装置可以根据业务需求在立体多波束天线状态和MM状态之间灵活切换，如在小包业务场景下，天线装置可以作为立体多波束天线使用，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。
本申请还提供了一种通信系统，该通信系统包括上述图2A，图3，图4以及图5对应的任一实施例中的天线装置。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，本申请提供的方法的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如多个器件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部部件来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能部件可以集成在一个处理单元中，也可以是各个部件单独物理存在，也可以两个或两个以上部件集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的处理单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-Only Memory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

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组移相馈电网络包括Nj个移相馈电网络，所述Nj个子阵与所述Nj个移相馈电网络一一连接，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，
Figure FDA0002780409610000021
所述
Figure FDA0002780409610000022
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
Figure FDA0002780409610000023
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，
Figure FDA0002780409610000024
所述
Figure FDA0002780409610000025
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
Figure FDA0002780409610000026
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的任意整数，所述Ni为大于或等于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；
所述方法包括：
控制装置接收切换指令；
所述控制装置根据所述切换指令将天线装置从第一状态切换至第二状态，或将天线装置从第二状态切换至第一状态，所述第一状态为多波束天线状态，所述第二状态为大规模阵列天线MM状态。
11.根据权利要求10所述的方法，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。
12.根据权利要求11所述的方法，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；
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。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，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；
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；
所述控制装置根据所述切换指令将天线装置从第二状态切换至第一状态包括：
所述控制装置根据所述切换指令控制所述Ni个第一开关电路以及所述Ni个第二开关电路中的ni个第二开关电路，使得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个第二开关电路对应的ni个第一端口与所述ni驱Ni多波束馈电网络对应的ni个第二端口一一连接，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；
所述控制装置根据所述切换指令将天线装置从第一状态切换至第二状态包括：
所述控制装置根据所述切换指令控制所述Ni个第一开关电路以及所述Ni个第二开关电路，使得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个第二开关电路对应的Ni个第一端口与所述Ni驱Ni直通馈电网络对应的Ni个第二端口一一连接，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。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，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组移相馈电网络包括Nj个移相馈电网络，所述Nj个子阵与所述Nj个移相馈电网络一一连接，所述Nj为大于或等于1的整数；
所述控制装置根据所述切换指令将天线装置从第一状态切换至第二状态包括：
所述控制装置控制第i组移相馈电网络中的Ni个移相馈电网络以及第j组移相馈电网络中的Nj个移相馈电网络，使得所述第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，且
Figure FDA0002780409610000041
所述
Figure FDA0002780409610000042
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
Figure FDA0002780409610000043
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。
15.根据权利要求10至12任一项所述的方法，其特征在于，所述第一状态为立体多波束天线状态，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组移相馈电网络包括Nj个移相馈电网络，所述Nj个子阵与所述Nj个移相馈电网络一一连接，所述Nj为大于或等于1的整数；
所述控制装置根据所述切换指令将天线装置对应的波束状态从第二状态切换至第一状态包括：
所述控制装置控制第i组移相馈电网络中的Ni个移相馈电网络以及第j组移相馈电网络中的Nj个移相馈电网络，使得所述第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，且
Figure FDA0002780409610000044
所述
Figure FDA0002780409610000045
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
Figure FDA0002780409610000046
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，所述姿态角为方位角或俯仰角。
16.一种通信系统，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项权利要求所述的天线装置。
17.一种基站系统，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项权利要求所述的天线装置。
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