CN110545113A - 一种射频信号发射方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种射频信号发射方法、装置和系统。包括获取需要发射的基带信号流；对获取的需要发射的基带信号流进行数字加权，以将需要发射的基带信号流映射到多个射频通道并将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射，映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差；对第一射频通道的发射信号进行功分处理；发送射频信号。本申请通过数字加权和功分处理，将N个射频通道的信号通过N加Z列天线发送(Z为进行功分出来的信号的数量)，从而在不增加射频通道的同时，增加发射射频信号的天线的列数。达到提供一种更大容量的射频信号发射方案的同时，不增加设备的成本，降低设备的插损。

Description

一种射频信号发射方法、装置和系统

技术领域

本申请涉及射频技术领域，尤其涉及一种射频信号发射方法、装置和系统。

背景技术

随着人们对通信需求的日益增长，基站通过增加天线扩大基站的信号发射端和信号接收端的容量，从而满足日益增长的用户需求。例如，从传统的单列天线发展到2列天线，再到现在的4列，8列天线。但4列天线的8T的架构相对于单列2T的提升非常有限，不能满足运营商的要求。

因此，现有技术急需一种能够提供更大容量的射频信号发射装置，同时能够降低设备的成本、减少插损。

发明内容

根据上述技术问题，本申请提供一种射频信号发射方法、装置和系统，通过在基站使用该方法从而提高基站的容量，降低设备的成本和减少插损。

本申请是通过如下方法实现的：

一方面，本申请具体实施例提供一种射频信号发射方法，包括：获取需要发射的基带信号流，基带信号流包括至少一个基带信号；对获取的需要发射的基带信号流进行数字加权，以将需要发射的基带信号流映射到多个射频通道并将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射，映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差；对第一射频通道的发射信号进行功分处理，第一射频通道为多个射频通道中的一个或多个射频通道，功分处理是将每个第一射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配；发送射频信号，射频信号包括：每个第一射频通道功分处理后的发射信号，或者，每个第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道中除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号。

通过数字加权和功分处理，将N个射频通道的信号通过N加Z列天线发送(Z为进行功分出来的信号的数量)，从而在不增加射频通道的同时，增加发射射频信号的天线的列数。达到提供一种更大容量的射频信号发射方案的同时，不增加设备的成本，降低设备的插损。

在一个可能的设计中，对需要发射的基带信号流进行数字加权是使需要发射的基带信号流与向各个射频通道发射的基带信号流满足：

其中，为需要发射的基带信号流形成的一行n列的矩阵，n的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；为向各个射频通道发射的基带信号流形成的矩阵；为n行z列的数字矩阵,数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等，数字矩阵中的一行用于表示一个射频通道，数字矩阵中的一列用于表示与一个基带信号分配到不同射频通道的相位。

在一个可能的设计中，各个射频通道的发射信号与第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

其中，为各个射频通道的发射信号形成的矩阵，

为第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号形成的矩阵，为y行x列的模拟矩阵，模拟矩阵中x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等,模拟矩阵中y的取值与射频通道的数量相同；模拟矩阵中第a列第b行的元素根据第a通道的数据在b个天线上发送的功率的比例确定，a大于等于1小于等于x，b大于等于1小于等于y。

在一个可能的设计中，对第一射频通道的发射信号进行功分处理前，方法还包括：分别向各个射频通道发射的基带信号流进行数模转换和频率调制，以将基带信号流的数字信号转换为模拟高频信号。

在一个可能的设计中，映射到各个射频通道的基带信号流中每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等。通过使每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等，获得特定指向且低副瓣的窄波束。

第二方面，本申请具体实施例提供一种射频信号发射系统，包括数字加权模块、N个射频通道、M列天线和Z个功分器，其中，N为大于0的正整数，M为大于N、小于等于2N的正整数，M-N等于Z；数字加权模块用于，获取需要发射的基带信号流，基带信号流包括至少一个基带信号；数字加权模块还用于，对获取的需要发射的基带信号流进行数字加权，以将需要发射的基带信号流映射到N个射频通道并将映射到N个射频通道的基带信号流向N个射频通道发射，映射到N个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差；N个射频通道分别用于，将映射到N个射频通道的基带信号流进行数模转换和频率调制，以将基带信号流的数字信号转换为模拟高频信号；Z个功分器分别用于，对第一视频通道的发射信号进行功分处理，第一射频通道为N个射频通道中的一个或多个射频通道，功分处理是将每个第一射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配；M列天线分别用于，发射射频信号，视频信号包括：每个第一射频通道功分处理后的发射信号，或者，每个第一射频通道功分处理后的发射信号和N个射频通道中除第一射频通道外的其他射频通道的发射信号。

通过数字加权和功分处理，将N个射频通道的信号通过N加Z列天线发送(Z为进行功分出来的信号的数量)，从而在不增加射频通道的同时，增加发射射频信号的天线的列数。达到提供一种更大容量的射频信号发射方案的同时，不增加设备的成本，降低设备的插损。

在一个可能的设计中，对需要发射的基带信号流进行数字加权是使需要发射的基带信号流与向各个射频通道发射的基带信号流满足：

其中，为需要发送的基带信号流形成的一行n列的矩阵，n的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；为向各个射频通道发射的基带信号流形成的矩阵，为n行z列的数字矩阵，数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；数字矩阵中的一行用于表示一个射频通道，数字矩阵中的一列用于表示与一个基带信号分配到不同射频通道的相位。

在一个可能的设计中，N个射频通道的发射信号与第一射频通道功分处理后的发射信号和和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

其中，为各个射频通道的发射信号形成的矩阵，

为第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号形成的矩阵，为y行x列的模拟矩阵，模拟矩阵中x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等,模拟矩阵中y的取值与射频通道的数量相同；模拟矩阵中第a列第b行的元素根据第a通道的数据在第b个天线上发送的功率的比例确定，a大于等于1小于等于x，b大于等于1小于等于y。

在一个可能的设计中，数字加权模块接收的需要发射的基带信号流的数量为3，N个射频通道的数量为4，M列天线的数量为6，Z个功分器的数量为2。

在一个可能的设计中，映射到N个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等。

第三方面，本申请具体实施例提供的一种射频信号发射装置，包括：获取单元，用于获取需要发射的基带信号流，基带信号流包括至少一个基带信号；处理单元，用于对获取的需要发射的基带信号流进行数字加权，以将需要发射的基带信号流映射到多个射频通道并将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射，映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差；处理单元，还用于对第一射频通道的发射信号进行功分处理，第一射频通道为多个射频通道中的一个或多个射频通道，功分处理是将每个第一射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配；发送单元，用于发送射频信号，射频信号包括：每个第一射频通道功分处理后的发射信号，或者，每个第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道中除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号。

在一个可能的设计中，对需要发射的基带信号流进行数字加权是使需要发射的基带信号流与向各个射频通道发射的基带信号流满足：

其中，为需要发送的基带信号流形成的一行n列的矩阵，n的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；为向各个射频通道发射的基带信号流形成的矩阵，为n行z列的数字矩阵,数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等，数字矩阵中的一行用于表示一个射频通道，数字矩阵中的一列用于表示与一个基带信号分配到不同射频通道的相位。

在一个可能的设计中，各个射频通道的发射信号与第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

其中，为各个射频通道的发射信号形成的矩阵，

为第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道中除第一射频通道之外其他射频通道的发射信号形成的矩阵，为y行x列的模拟矩阵，模拟矩阵中x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等,模拟矩阵中y的取值与射频通道的数量相同；模拟矩阵中第a列第b行的元素根据第a通道的数据在b个天线上发送的功率的比例确定，a大于等于1小于等于x，b大于等于1小于等于y。

在一个可能的设计中，处理单元，对第一射频通道的发射信号进行功分处理前，还包括：处理单元，用于分别向各个射频通道发射的基带信号流进行数模转换和频率调制，以将基带信号流的数字信号转换为模拟高频信号。

在一个可能的设计中，映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等。

附图说明

图1为本申请具体实施例提供的一种基站；

图2为本申请具体实施例提供的一种基站的射频信号发射系统；

图3为本申请具体实施例提供的射频信号发射方法；

图4为本申请具体实施例提供的一种射频信号发射装置。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

需要说明的是，本申请具体实施例中的波束是指由天线阵列发射出来的电磁波在地表上形成的形状。在一些可行的实施例中，本申请中天线阵列形成的波束可以是窄波束，即波宽较小，增益较大的波束。在另一些可行的实施例中，本申请中的天线阵列也可以形成较宽的波束，此处不做限定。

图1为本申请具体实施例提供的一种基站，如图1所示，包括数字处理电路、数模混合电路、模拟信号电路和天线阵列。其中，上述数字处理电路连接到一个数模混合电路和一个模拟信号电路仅为本申请具体实施例中的一种实现方案。若该基站包括4个天线组时，数字处理电路包括连接到4个数模混合电路和4个模拟信号电路。其中，一个数模混合电路和一个模拟信号电路连接一组天线

其中，数字处理电路用于接收主干网发送的各种光信号，以及将基站中需要向主干网发送的信号向主干网发送。数字处理电路还用于将接收的主干网发送的信号向DAC发送是将接收的多个信号分别映射到多个DAC，映射到多个DAC的信号存在相位差。

数模混合电路包括数字模拟转换器(Digital Analogto Converter，DAC)和模拟数字转换器(Analogto Digital Converter，ADC)。DAC用于将接收的数字信号转换为模拟信号，ADC用于将天线接收的各种模拟信号转换为数字信号。

模拟信号电路包括发送端和接收端。发送端包括混频器、本地振荡器(LocalOscillator，OSC)、功率放大器(Power Amplifier，PA)，接收端包括低噪声放大器(LowNoise Amplifier,LNA)、本地振荡器(Local Oscillator，OSC)、混频器和滤波器(Low PassFilter，LPF)。

发送端用于将数模混合电路中数字模拟转换器转换后的信号向天线阵列发送。发送端的混频器与DAC的输出端连接，发送端的混频器是将低频信号转换为高频信号。发送端的OSC单独与发送端的混频器连接，用于为发送端的混频器提供需要转换的高频信号的参考信号。功率放大器用于与发送端的混频器的信号输出接口连接，PA用于将发送端的混频器输出的高频信号进行放大。

接收端用于对天线阵列接收的信号进行处理后向模拟数字转换器发送。LNA用于降低天线接收的信号的噪声，并将信号进行放大。接收端的本地振荡器与LNA的信号输出接口连接，接收端的本地振荡器用于将LNA输出的高频信号转换为低频信号。接收端的OSC单独与接收端的混频器连接，用于为接收端的混频器提供需要转换的低频信号的参考信号。LPF与接收端的混频器连接，用于对接收端的混频器输出的底盘信号进行过滤。

当然，图1的基站中包括的模块、器件仅为本申请具体实施例中的举例，不能用于对本申请的限定。

在本申请的具体实施例中，每个模拟信号电路还可以包括设置一个功分器，功分器用于与PA的输出接口连接。功分器包括至少两个信号输出接口。功分器用于将功率放大器输出信号按预定的功率比例向相对应的至少两列天线发送，该至少两列天线为一个天线组。基站中功分器的数量小于等于天线组的数量。

需要说明的是，本申请具体实施例中功分器仅以2个信号输出接口为例进行说明。在本申请的具体实施例中，也可以根据整个系统的需要，设置包括更多信号输出接口的功分器。

下面，通过具体实施例对本申请具体实施例中基站的信号发送端进行具体的说明。

图2为本申请具体实施例提供的一种基站的射频信号发射系统，如图2所示，包括数字加权模块、多个射频通道、至少一个功分器和多列天线形成的天线阵列。其中，数字加权模块相当于图1的数字处理电路。射频通道相当于图1的DAC、混频器、OSC和PA。

数字加权模块用于接收基站中确定需要发射的基带信号流，需要发射的基带信号流可以包括至少一个基带信号。数字加权模块包括用于将接收的多个需要发射的基带信号流分别映射到多个射频通道上，数字加权模块输出的多个信号为数字信号。通过信号的映射，使每个需要发射的基带信号分别映射在每个通道中，并且映射在不同射频通道的一个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在一定的相位差。在一个例子中，映射在不同射频通道的一个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相同。

将接收的多个需要发射的基带信号分别映射到多个射频通道上将获取的需要映射的信号与数字矩阵进行矩阵相乘。数字矩阵是使每个需要发射的信号在每两个相邻的射频通道之间存在一定相位差的矩阵。在本申请的具体实施例中，数字矩阵的行数与射频通道的数量相等，数字矩阵的列数与据数字加权模块接收的需要发射的基带信号的数量相等。

数字加权模块还可以包括多个信号输出接口，信号输出接口分别与一个射频通道连接。在本申请的具体实施例中，数字加权模块包括第一信号输出接口、第二信号输出接口、第三信号输出接口和第四信号输出接口。

数字加权模块将输入的每个需要发送的基带信号映射到每个信号输出接口，每个信号输出接口输出的基带信号流包括数字加权模块接收的每个信号。其中，一个需要发射的基带信号在映射到不同的信号输出接口后存在相位差。可选的，数字加权模块将一个需要发射的基带信号映射到两个相邻信号输出接口的信号的相位差相同。

在一个具体的例子中，数字加权模块接收的基带信号流包括第一输入信号s1、第二输入信号s2和第三输入信号s3。第一信号输出接口输出的信号包括s1、s2和s3，第二信号输出的信号包括s1、s2和s3，第三信号输出接口输出的信号包括s1、s2和s3，第四信号输出接口输出的信号包括s1、s2和s3。

若，映射到两个相邻的信号输出接口的一个信号的相位差相同，则第一信号输出接口输出的信号s1与第二信号输出接口输出的信号s1的相位差为α、第二信号输出接口输出的信号s1与第三信号输出接口输出的信号s1的相位差为α、第三信号输出接口输出的信号s1与第四信号输出接口输出的信号s1的相位差为α，α为任意角度数值。

需要说明的是，数字加权模块映射到每个信号输出接口的基带信号流的功率可以相同也可以不同，本申请对此不进行限定。数字加权模块将每个需要发射的基带信号映射到每个信号输出接口的具体方法可以如图3中相应内容所示。

数字加权模块的每个信号输出接口分别与一个射频通道相连接，射频通道用于接收数字加权模块输出的信号。在一个例子中，第一信号输出接口与第一射频通道连接，第二信号输出接口与第二射频通道连接，第三信号输出接口与第三射频通道连接，第四信号输出接口与第四射频通道连接。

在本申请的具体实施例中，射频通道包括用于数模转换。通过射频通道，将数字加权模块输出的基带信号流的数字信号转换为模拟信号。在本申请的具体实施例中，该射频通道还可以对数模转换后的模拟信号进行其他处理，本申请对射频通道进行其他处理的方式不进行限定。例如，射频通道还将数模转换后的模拟信号转换为高频信号，以及将转换后的高频信号进行放大。当然，本申请具体实施例中的射频通道并不仅仅局限于上述功能。

多个射频通道中的至少一个射频通道的信号输出接口还分别与功分器连接，通过将与其连接的射频通道输出的信号按一定的比例进行分配，并分别将分配后的信号分别向对应的两列天线输出。在一个具体的例子中，本申请具体实施例的功分器包括一个信号输入接口和两个信号输出接口。当然，本申请具体实施例中的功分器也可以包括多个信号输出接口。

在一些可行的实施例中，功分器是一种将一路输入信号功率分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，功分器按输出通常分为一分二(一个输入两个输出)、一分三(一个输入三个输出)等。

当功分器接收射频通道发送的信号时，可以将接收的信号按照预定的功率分配比例分别向2列天线分配，以使得每列天线阵列接收到射频信号时，分别形成需要的波束。需要说明的是，一列天线也可以直接与一个射频通道连接而不需要功分器。

通过功分器的至少两个信号输出接口将输入的信号按照预定的功率分配比例从不同的输出接口输出。在本申请的具体实施例中，功分器中输出的每列信号的比例可以根据实际需求进行设计。

在一个具体的例子中，本申请中每个射频通道输出的信号的功率或每个功分器输出信号的功率可以通过切比雪夫天线赋形公式确定。具体的，包括确定天线的列数、旁瓣、旁瓣抑制和频率，再通过切比雪夫天线赋形公式和上述参数计算出每列天线发送的信号的功率的比例。

例如，射频信号发射系统包括4个射频通道、2个功分器和6列天线，其中功分器包括两个信号输出接口。4个射频通道中第1射频通道和第4射频通道输出的信号分别与第一功分器和第四功分器连接。第2射频通道和第3射频通道输出的信号分别与一列天线连接。第一功分器两个输出信号分别输出到第二列天线和第六列天线，第二功分器的两个输出信号分别输出到第一列天线和第五列天线。

若，切比雪夫天线赋形公式计算的第1至第6列天线发送的信号的功率比例为4：6:10:10:6:4。则，第一功分器和第二功分器的功分比例为6:4。

在本申请的具体实施例中，可以将映射到各个射频通道的信号组成的矩阵与模拟矩阵相乘确定每个通道中每列输出的信号。当然，在对一个射频通道的信号进行功分处理前，还包括确定模拟矩阵。在本申请的具体实施例中，模拟矩阵的行数根据通道的数量确定，模拟矩阵的列数根据通道直接输出信号到一列天线的数量和功分输出信号的数量确定。

在本申请的具体实施例中，模拟矩阵中第Y列第X行的数根据第Y通道的数据在X列天线上发送的功率的比例确定。

功分器的信号输入接口与射频通道的输出信号连接，功分器的输出接口与一列天线连接。在本申请的具体实施例中，每个功分器的输出接口包括至少两个。在本申请的具体实施例中，第一功分器与第一射频通道连接，第一功分器包括第一功分输出接口和第二功分输出接口；第二功分器与第四射频通道连接，第二功分器包括第一功分输出接口和第二功分输出接口。

经过功分器输出的信号、或直接从一个射频通道输出的不连接到功分器的信号分别与一列天线连接，通过天线阵列将相应的信号进行发送。

在本申请的具体实施例中，第一射频通道输出的信号连接到第一功分器，第四射频通道输出的信号连接到第二功分器。第一功分器和第二功分器分别包括第一功分输出接口和第二功分输出接口。于是，将第二功分器的第一功分输出接口与第一列天线连接，将第一功分器的第一功分输出接口与第二列天线连接，将第二通道输出的信号直接与第三列天线连接，将第三通道输出的信号直接与第四列天线连接，将第二功分器的第二功分输出接口与第五列天线连接，将第一功分器的第二功分输出接口与第六列天线连接。从而通过与输出接口连接的一列天线将相应的信号进行发送。

天线是一种变换器，用于把传输线上传播的电波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。需要说明的是，一列天线的方向是固定的，为适合各种场合的应用，将工作在同一频率的多列天线，按照一定的要求进行馈电和空间排列构成天线阵列，则该多列天线为一天线阵列。在多列天线组成的天线阵列中，每列天线均有序号。例如，从1(第一列天线)到M(第M列天线)，相邻序号的2列天线在天线阵列的物理位置是相邻的，如序号为4和5的天线是相邻的。

在本申请实施例中，每列天线包括的天线的数量根据波束在垂直方向的宽度确定。需要天线阵列形成的波束在垂直方向的宽度越宽时，天线阵列中包括的天线的数量越多。需要天线阵列形成的波束在垂直方向的宽度越窄时，天线阵列中包括的天线的数量越少。

在本发明实施例中，通过使用较少数量的射频通道驱动较多列数的天线。具体的，一个射频通道驱动1至2列天线，对于同一射频通道驱动的天线，称为天线组，则M列天线可以组成N个天线组，其中每个天线组包含1或2列天线。

需要说明的是，由于M列天线会组成N个天线组，每个天线组包含1至2列天线，则很明显，M大于N而小于或等于2N。

在本申请实施例中，该M列天线与该Z个功分器的连接规则为：

该M列天线的中间序号的M-Z列天线不连接功分器，其余列天线连接该Z个功分器。则该M列天线，用于根据该功率分配后的射频信号形成该目标波束。

在第一个例子中，当天线的列数为偶数时，有8列天线组成的天线阵列，8列天线的序号分别为1、2、3……7、8。

若该射频信号发射系统中包括6个射频通道、2个功分器时，则第一射频通道和第六射频通道连接分别与功分器连接。其中，与第一射频通道连接的第一功分器的一个功分输出接口连接第二列天线，第一功分器的另一个功分输出接口连接第八列天线；其中，与第6通道连接的第二功分器的一个功分输出接口连接第一列天线，第二功分器的另一个功分输出接口连接第7列天线。第2射频通道至第5射频通道分别直接连接到第3列天线至第六列天线中的任意一个。

若该射频信号发射系统包括4个射频通道、4个功分器时，则每个射频通道分别连接一个功分器。与第1功分器连接的一个功分器的一个功分输出接口与第一列天线连接，另一个功分输出接口与第五列天线连接；与第2功分器连接的一个功分器的一个功分输出接口与第二列天线连接，另一个功分输出接口与第六列天线连接。按照上述的规律，将第3功分器和第4功分器与第三列天线、第四列天线、第七列天线和第八列天线连接。

在第二个例子中，当天线的个数为奇数时，如有7列天线组成的天线阵列，7列天线的序号分别为1、2、3……7。若该射频发射系统包括4个射频通道、3个功分器时，则第1射频通道连接第1功分器，第1功分器的一个功分输出接口与第一列天线连接，第1功分器的另一个功分输出接口与第五列天线连接；第2射频通道连接第2功分器，第2功分器的一个功分输出接口与第二列天线连接，第2功分器的另一个功分输出接口与第六列天线连接；第3射频通道连接第3功分器，第3功分器的一个功分输出接口与第三列天线连接，第3功分器的另一个功分输出接口与第七列天线连接。第4射频通道直接与天线4连接，序号为4的天线可自成一列天线。

本申请具体实施例通过将N个射频通道的输出信号发送至M列天线(M大于N)，避免了使用现有技术中的移相器，从而极大的降低设备的费用。同样的，较少的内部模块能够降低运行和维护费用，提高经济性能。

同时，本申请具体实施例将4个射频通道连接的4列天线，通过数字加权模块和功分器调整为4个射频通道连接6列天线。6列天线相对4列天线的口径变宽，从而提高天线阵列的增益。天线越宽增益越高，波束越窄，辐射的能量越集中。当波束变窄时，可以增加辐射的波束的数量。如果四列天线只能形成一个波束，同时服务一位用户；而6列天线可以形成3个波束，可以同时服务3个用户。越窄的波束，越能够降低波束之间的干扰，本申请通过形成更低的波束从而降低了波束相互之间的干扰。

下面，通过方式实施例对上述基站发送射频信号的法进行具体说明。

图3为本申请具体实施例提供的射频信号发射方法。如图3所示，该方法具体包括：

S301、获取需要发射的基带信号流。

基带信号流包括至少一个需要发射的基带信号。

基站中包括的数字加权模块能够接收基站需要发射的基带信号流。在本申请的具体实施例中，数字加权模块接收的需要发射的基带信号流中可以包括多个基带信号，本申请对数字加权模块接收的基带信号的数量不进行限定。

S302、对获取的需要发射的基带信号流进行数字加权，以将该需要发射的基带信号流映射到多个射频通道并将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射。

在本申请的具体实施例中，需要发射的基带信号流通过天线映射矩阵进行数字加权。通过天线映射矩阵进行数字加权是将获取的需要发射的基带信号流与数字矩阵进行矩阵相乘，以将需要发射的基带信号流映射在多个射频通道中。

通过基带信号流的映射，使需要发射的基带信号流分别映射在每个通道中。需要发射的基带信号流中的一个基带信号映射到各个射频通道时，该基带信号在每两个相邻的射频通道的之间存在一定的相位差。可选的，该基带信号在每两个相邻的射频通道的发射信号之间的相位差相同。

需要说明的是，影响波束的3dB波宽和副瓣的主要因素为天线阵列的各列的激励幅度，影响波束的指向的主要因素为天线阵列的各列的激励相位，则为了获得特定指向且低副瓣的窄波束，需要满足天线阵列中个列天线的相位成等差数列和幅度成锥削分布，其中等差数列的差值为Δφ＝nkd·sinθ(一般θ为30度到150度)，其中d为阵列间列间距，θ为波束指向，n为天线的序列，k为2*π/波长。

数字矩阵是使各个射频通道的发射信号中每两个相邻的射频通道的发射信号之间信号存在一定相位差的矩阵。

在本申请的具体实施例中，数字矩阵可以是n行z列的矩阵：

数字矩阵的行数n与数字加权模块输出信号的通道数量相等，数字矩阵的列数z与数字加权模块接收的需要发射的信号的数量相等。

在一个例子中，当数字矩阵接收的信号的数量为3个，数字矩阵输出的信号为4个时，数字矩阵为4行3列的矩阵。

于是，需要发射的基带信号流与数字矩阵进行矩阵相乘，以将需要发射的基带信号流映射在多个射频通道为：

其中，为基带信号流，需要发射的基带信号流为n行1列的矩阵，需要发射的基带信号流的行数与获取的需要发射的基带信号的数量相等。为数字矩阵，数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号流数相等。数字矩阵的一行表示向一个射频通道分配的基带信号流、一列用于表示一个需要发射的基带信号，数字矩阵中的每个元素用于表示基带信号的相位。

为向各个射频通道分配的基带信号流，每行表示向一个射频通道发射的基带信号流。

在一个例子中，包括获取的基带信号流包括三个基带信号。可以设定第一信号s1在不同的通道中的相位差为90度，确定第二信号s2在不同的通道中的相位差为0度，确定第三信号s3在不同的通道中的相位差为-90度。若，假设“1”表示0度，假设“j”表示90度，假设“-1”表示180度，假设“-j”表示-90度。

于是，可以确定第一信号s1的数字矩阵为“1、j、-1、-j”；第二信号s2的数字矩阵为“1、1、1、1”；第三信号s3的数字矩阵为“-j、-1、j、1”。

从而得到该三个信号的数字矩阵为：

当然，上述例子中，映射到每个射频通道的功率相等仅为本申请具体实施例中的一种举例，不能用于对本申请的限定。当映射到每个通道的功率不相等时，数字矩阵中每个数子用于表示该信号在该通道的功率的百分比。

在一个例子中，当输入数字加权模块的信号数量分别为s1、s2和s3，数字矩阵可以如上述例子所示，则输入信号与数字矩阵相乘为：

于是，可以知道，数字加权模块的第一信号输出接口输出的信号为t1＝s1+s2-s3*j，数字加权模块的第二信号输出接口输出的信号为t2＝s1×j+s2-s3，数字加权模块的第三信号输出接口输出的信号为t3＝-s1+s2+s3×j，数字加权模块的第四信号输出接口输出的信号为t4＝-s1×j+s2+s3。

可选的，数字加权模块还用于将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射。数字加权模块的信号输出接口与各个射频通道相连接，通过各个射频通道对接收的基带信号流进行进一步的处理。

在一个例子中，在本申请的具体实施例中各个射频通道可以用于将数字加权模块输出的(基带信号流)数字信号转换为模拟信号、将模拟信号转换为高频信号，以及将高频信号进行放大。当然，上述各个射频通道对信号处理的步骤仅为本申请具体实施例中的一种举例，而不能用于对本申请的限定。在本申请的具体实施例中，射频通道还可以对数字加权模块输出的信号进行其他处理。

S303、对多个射频通道中的至少一个射频通道的发射信号进行功分处理，功分处理是将至少一个射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配。

对多个射频通道中的至少一个射频通道的发射信号进行功分处理可以是对第一射频通道进行功分处理，第一射频通道时多个射频通道中的至少一个射频通道。

在本申请的具体实施例中，可以根据多种因素确定需要对哪些射频通道的发射信号进行功分处理。以及确定功分处理的每个射频通道将发射信号向哪两列天线分配和两列天线的功分比例。

对多个射频通道中的至少一个射频通道的发射信号进行分功处理是将映射到该射频通道的发射信号组成的矩阵与模拟矩阵相乘，以得到该通道中每列输出的信号。

当然，在对一个射频通道的发射信号进行功分处理前，还包括确定模拟矩阵：

在本申请的具体实施例中，模拟矩阵的行数y的取值与射频通道的数量相等，模拟矩阵的列数x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等。模拟矩阵的一行用于表示向一个天线发射的射频信号，模拟矩阵的一列用于表示一个射频通道的发射信号，模拟矩阵中每列元素的和小于等于1。

在一个例子中，通道的数量为4，天线的个数为6(通道直接输出信号到天线的列数与分工后输出信号的列数的和)，则该模拟矩阵为6行4列的矩阵。

在本申请的具体实施例中，模拟矩阵中第x列第y行的元素根据第x通道的数据在y个天线上发送的功率的比例确定。例如，模拟矩阵中的每列表示一个通道，当该通道输出的信号直接连接到天线时，矩阵中该列与天线位置对应的行数为1。例如，第二通道直接连接到第3天线，则模拟矩阵中第2列的第3行为1，第2列的其他行为0。

各个射频通道的发射信号与功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

当射频通道输出的信号经过功分器分配后从两个输出接口输出并分别连接到两个天线时，该两列输出信号分别连接的天线位置对应的行数是该信号占通道输出信号的比例。例如，第一射频通道的输出的信号经过第一功分器输出第一列信号和第二列信号，其中第一列输出接口输出的信号占第一射频通道输出信号功率的70％，第二列输出接口输出的信号占第一射频通道输出信号功率的30％。其中，第一功分器输出的第一信号连接到第2天线，第一功分器输出的第而信号连接到第6天线。则模拟矩阵中第1列第2行的数为sqrt(0.7)，第1列第6行的数为sqrt(0.3)。

在一个例子中，包括6列天线和4个通道，其中第一射频通道通过功分器输出第一信号和第二信号，第一信号与第2列天线连接，第二信号与第6列天线连接。第二射频通道输出的信号与第3列天线连接；第三射频通道输出的信号与第4列天线连接，第四射频通道通过第二功分器输出第一信号和第二信号，第一信号与第1天线连接，第二信号与第5天线连接。于是可以知道，第一功分器和第二功分器中包括的模拟矩阵为：

通过对上述模拟矩阵与接收的射频通道的信号进行计算，从而使第一功分器得到第一功分器的第一输出信号和第二输出信号。使第二功分器得到第一功分器输出的信号和第二输出信号。

于是可以知道，第一天线连接的第二功分器的第一信号输出接口输出的信号为第二天线连接的第一功分器的第一信号输出接口输出的信号为第三天线连接的第二通道输出的信号为s1×j+s2-s3；第三天线连接的第四通道输出的信号为-s1+s2+s3×j；第五天线连接的第二功分器的第二信号输出接口输出的信号为第六天线连接的第一功分器的第二信号输出接口输出的信号为

当然，上述计算是为了完整的表述本发明的技术方案。在一个例子中，一个功分器也可以仅针对与该功分器接收的信号相关的计算。例如，在上述例子中，第一功分器和第二功分器仅计算与其相对应的两个输出接口输出的信号，第二射频通道和第三射频通道不进行相关的计算而直接将射频通道输出的信号向天线发送。

功分器在计算出该列输出的信号的结果后，还将更加计算结果将相应的信号向对应的天线发送。

对于不连接到功分器的射频通道，将发射信号向相对应的天线发送。

S304、发射射频信号。

天线将对接收的信号转换为射频信号后发送。

该射频信号包括：每个第一射频通道中功分处理后的发射信号，或者，每个第一射频通道功夫处理后的发射信号和多个射频通道中除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号。

每个射频通道或每个射频通道中的每列根据计算的结果将相应的信号向相连接的一列天线发送。天线对接收的信号进行发送。

图4为本申请具体实施例提供的一种射频信号发射装置。如图4所示，包括获取单元401、处理单元402和发送单元403。

获取单元401，用于获取需要发射的基带信号流，基带信号流包括至少一个基带信号。

处理单元402，用于对获取的需要发射的基带信号流进行数字加权，以将需要发射的基带信号流映射到多个射频通道并将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射，映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差。

处理单元402，还用于对第一射频通道的发射信号进行功分处理，第一射频通道为多个射频通道中的一个或多个射频通道，功分处理是将每个第一射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配。

发送单元403，用于发送射频信号，射频信号包括：将每个第一射频通道功分处理后的发射信号，或者，每个第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道中除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号。

对需要发射的基带信号流进行数字加权是使需要发射的基带信号流与向各个射频通道发射的基带信号流满足：

其中，为需要发送的基带信号流形成的一行n列的矩阵，所述n的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；为向各个射频通道发射的基带信号流流形成的矩阵，为n行z列的数字矩阵,数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等，数字矩阵的一行用于表示一个射频通道，数字矩阵中的一列用于表示与一个基带信号分配到不同射频通道的相位。

各个射频通道的发射信号与第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

其中，为各个射频通道的发射信号形成的矩阵，

为第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号形成的矩阵，为y行x列的模拟矩阵，模拟矩阵中x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等,模拟矩阵中y的取值与射频通道的数量相同；模拟矩阵中第a列第b行的元素根据第a通道的数据在b个天线上发送的功率的比例确定，a大于等于1小于等于x，b大于等于1小于等于y。

处理单元402，还用于对第一射频通道发射的信号进行功分处理前，还包括分别向各个射频通道发射的基带信号进行数模转换和频率调制，以将基带信号的数字信号转换为模拟高频信号。

处理单元402映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等。

本申请具体实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，一个或多个程序包括指令，指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得所示电子设备执行图1-图2所示的方法流程。

本申请的具体实施例中还提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品可用于接入网设备运行。当该计算机程序产品在接入网设备上运行时，使得接入网设备执行如图1至图2所示的方法。

需要说明的是，本申请提供实施例只是本申请所介绍的可选实施例，本领域技术人员在此基础上，完全可以设计出更多的实施例，因此不在此处赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法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，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组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。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元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单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

功能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)或处理器(processor)执行本申请各个实施例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(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种射频信号发射方法，其特征在于，包括：

获取需要发射的基带信号流，所述基带信号流包括至少一个基带信号；

对获取的所述需要发射的基带信号流进行数字加权，以将所述需要发射的基带信号流映射到多个射频通道并将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射，所述映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差；

对第一射频通道的发射信号进行功分处理，所述第一射频通道为所述多个射频通道中的一个或多个射频通道，所述功分处理是将每个所述第一射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配；

发送射频信号，所述射频信号包括：每个所述第一射频通道功分处理后的发射信号，或者，每个所述第一射频通道功分处理后的发射信号和所述多个射频通道中除所述第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对需要发射的基带信号流进行数字加权是使所述需要发射的基带信号流与所述向各个射频通道发射的基带信号流满足：

其中，为需要发射的基带信号流形成的一行n列的矩阵，所述n的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；为向各个射频通道发射的基带信号流形成的矩阵；所述为n行z列的数字矩阵,所述数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，所述数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等，数字矩阵中的一行用于表示一个射频通道，数字矩阵中的一列用于表示与一个基带信号分配到不同射频通道的相位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个射频通道的发射信号与第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

其中，为各个射频通道的发射信号形成的矩阵，为第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号形成的矩阵，为y行x列的模拟矩阵，模拟矩阵中x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等,模拟矩阵中y的取值与射频通道的数量相同；所述模拟矩阵中第a列第b行的元素根据第a通道的数据在b个天线上发送的功率的比例确定，所述a大于等于1小于等于x，b大于等于1小于等于y。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对第一射频通道的发射信号进行功分处理前，所述方法还包括：

分别向各个射频通道发射的基带信号流进行数模转换和频率调制，以将基带信号流的数字信号转换为模拟高频信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射到各个射频通道的基带信号流中每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等。

6.一种射频信号发射系统，其特征在于，包括数字加权模块、N个射频通道、M列天线和Z个功分器，其中，N为大于0的正整数，M为大于N、小于等于2N的正整数，M-N等于Z；

所述数字加权模块用于，获取需要发射的基带信号流，所述基带信号流包括至少一个基带信号；

所述数字加权模块还用于，对获取的所述需要发射的基带信号流进行数字加权，以将所述需要发射的基带信号流映射到N个射频通道并将映射到N个射频通道的基带信号流向N个射频通道发射，所述映射到N个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差；

N个射频通道分别用于，将映射到N个射频通道的基带信号流进行数模转换和频率调制，以将基带信号流的数字信号转换为模拟高频信号；

Z个功分器分别用于，对第一视频通道的发射信号进行功分处理，所述第一射频通道为所述N个射频通道中的一个或多个射频通道，所述功分处理是将每个所述第一射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配；

M列天线分别用于，发射射频信号，所述视频信号包括：每个所述第一射频通道功分处理后的发射信号，或者，每个所述第一射频通道功分处理后的发射信号和N个射频通道中除第一射频通道外的其他射频通道的发射信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述对需要发射的基带信号流进行数字加权是使所述需要发射的基带信号流与所述向各个射频通道发射的基带信号流满足：

其中，为需要发送的基带信号流形成的一行n列的矩阵，所述n的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；为向各个射频通道发射的基带信号流形成的矩阵，所述为n行z列的数字矩阵，所述数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，所述数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；所述数字矩阵中的一行用于表示一个射频通道，数字矩阵中的一列用于表示与一个基带信号分配到不同射频通道的相位。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述N个射频通道的发射信号与第一射频通道功分处理后的发射信号和和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

其中，为各个射频通道的发射信号形成的矩阵，为第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号形成的矩阵，为y行x列的模拟矩阵，模拟矩阵中x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等,模拟矩阵中y的取值与射频通道的数量相同；所述模拟矩阵中第a列第b行的元素根据第a通道的数据在第b个天线上发送的功率的比例确定，所述a大于等于1小于等于x，b大于等于1小于等于y。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数字加权模块接收的需要发射的基带信号流的数量为3，所述N个射频通道的数量为4，所述M列天线的数量为6，所述Z个功分器的数量为2。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述映射到N个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等。

11.一种射频信号发射装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取需要发射的基带信号流，所述基带信号流包括至少一个基带信号；

处理单元，用于对获取的所述需要发射的基带信号流进行数字加权，以将所述需要发射的基带信号流映射到多个射频通道并将映射到各个射频通道的基带信号流向各个射频通道发射，所述映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间存在相位差；

所述处理单元，还用于对第一射频通道的发射信号进行功分处理，所述第一射频通道为所述多个射频通道中的一个或多个射频通道，所述功分处理是将每个所述第一射频通道的发射信号的功率分别向至少两列天线分配；

发送单元，用于发送射频信号，所述射频信号包括：每个所述第一射频通道功分处理后的发射信号，或者，每个所述第一射频通道功分处理后的发射信号和所述多个射频通道中除所述第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述对需要发射的基带信号流进行数字加权是使所述需要发射的基带信号流与所述向各个射频通道发射的基带信号流满足：

其中，为需要发送的基带信号流形成的一行n列的矩阵，所述n的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等；为向各个射频通道发射的基带信号流形成的矩阵，所述为n行z列的数字矩阵,所述数字矩阵中n的取值与射频通道的数量相等，所述数字矩阵中z的取值与获取的需要发射的基带信号的数量相等，所述数字矩阵中的一行用于表示一个射频通道，数字矩阵中的一列用于表示与一个基带信号分配到不同射频通道的相位。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述各个射频通道的发射信号与第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道除第一射频通道之外的其他射频通道的发射信号需要满足：

其中，为各个射频通道的发射信号形成的矩阵，为第一射频通道功分处理后的发射信号和多个射频通道中除第一射频通道之外其他射频通道的发射信号形成的矩阵，为y行x列的模拟矩阵，模拟矩阵中x的取值与射频通道的数量和进行功分处理的信号的数量的和相等,模拟矩阵中y的取值与射频通道的数量相同；所述模拟矩阵中第a列第b行的元素根据第a通道的数据在b个天线上发送的功率的比例确定，所述a大于等于1小于等于x，b大于等于1小于等于y。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理单元，对所述第一射频通道的发射信号进行功分处理前，还包括：

所述处理单元，用于分别向各个射频通道发射的基带信号流进行数模转换和频率调制，以将基带信号流的数字信号转换为模拟高频信号。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述映射到各个射频通道的基带信号流中的每个基带信号在每两个相邻的射频通道之间的相位差相等。