CN112640315A

CN112640315A - 用于波束成形的收发器元件

Info

Publication number: CN112640315A
Application number: CN201980057336.2A
Authority: CN
Inventors: 马库斯·托尔马讷恩; 本特·林多夫
Original assignee: Beam Co
Current assignee: Beam Co
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2039-08-12
Also published as: CN112640315B; US20210314008A1; KR20210053920A; EP3621214A1; WO2020052880A1; EP3621214B1; US11303307B2; KR102597448B1

Abstract

本公开涉及一种收发器元件，包括接收电路、下变频电路、提取电路和输出电路。该接收电路被配置为经由与该接收电路相关联的天线元件接收射频信号。该射频信号包括第一接收信号部分和第二接收信号部分。该下变频电路被配置为下变频射频信号以提供下变频信号。该下变频信号包括对应于第一接收信号部分的第一下变频信号部分和对应于第二接收信号部分的第二下变频信号部分。该提取电路被配置为从下变频信号中提取至少第二下变频信号部分。该输出电路被配置为提供包括第一输出信号部分和第二输出信号部分的输出信号。该第一输出信号部分包括至少第一中间信号部分，该第一中间信号部分包括至少第一下变频信号部分。该第二输出信号部分至少包括从下变频信号中提取的第二下变频信号部分。还公开了相应的收发器、无线通信设备、方法和计算机程序产品。

Description

用于波束成形的收发器元件

技术领域

本公开大体上涉及无线通信信号的接收领域。更具体地，本公开涉及用于接收无线通信信号的收发器元件。

背景技术

无线通信正在扩展到新型无线电频谱部件，以满足更高数据速率的要求。例如，新定义的第五代(5G)新无线电(NR)标准不仅引入了新服务(例如，低延迟高可靠性服务)，还支持更大的容量和更高的数据速率。

为了促进容量增加，NR引入了毫米波长(mmW)无线电频率(例如，10GHz以上的频带，比如28GHz频带或39GHz频带)上的无线通信。由于mmW无线电频率通常比低频信令需要更高的路径损耗，所以mmW蜂窝无线通信系统的小区通常比低频通信系统覆盖更小的区域。因此，支持mmW频率范围内的5G NR的通信设备通常也支持使用较低频率(例如，低于6GHz)进行覆盖的无线通信。

mmW传输的一个优点是短波长允许使用小天线，这反过来使得在小的(例如，手持)无线通信设备中使大规模MIMO收发器布置成为可能。例如，可以在尺寸大约为25×16mm的模块中安装具有例如4×2个天线的天线面板。这一优点使得能够应用mmW波束成形，这样可以显著增加蜂窝容量和/或覆盖范围。

模拟波束成形可以使用具有移相器的天线阵列来实现，并且天线阵列的组合无线电信号的波束方向可以通过调谐移相器来控制。不同或相同的方向可用于发射和接收。对于模拟波束成形，组合的无线电信号可以在单个射频(RF)芯片中进行上变频或下变频。模拟波束成形的缺点是天线阵列只能同时应用单个(发射和/或接收)波束。这导致同时多用户场景是不可行的。此外，信道条件的突然变化(例如，由于天线阻塞、收发器旋转等)难以用单一波束限制来跟踪。因此，由于信道条件的突然变化，信号中断的风险很高。

与模拟波束成形相比，数字波束成形可以提供更大的灵活性。在数字波束成形实现中，天线阵列的每个天线的信号通常在单独的RF芯片中被上变频或下变频(即，存在多个RF芯片---阵列的每个天线一个)，并且在数字基带信号中执行波束成形控制(例如，通过数字相移)。因此，可以同时跟踪几个波束，并且可以跟踪信道条件的快速变化，从而提高接收器和/或发射器的性能。

图1A示意性地示出了用于手持设备的示例收发器装置110。该装置是支持在mmW频率范围内的无线通信(例如根据5G NR标准的通信)的多模式装置，以及使用较低频率(例如，低于6GHz)的无线通信(例如根据第四代(4G)标准或5G NR标准的通信)的多模式装置。在本例中，mmW频率范围内的通信使用模拟波束成形。

该装置包括两个mmW系统120、130，其中每个mmW系统适于在各自的频带中接收。例如，mmW系统120可以适于在第一频带(例如，28GHz频带)接收，并且mmW系统130可以适于在第二频带(例如，39GHz频带)接收。每个mmW系统具有一个天线阵列122、用于阵列中每个天线的相应射频前端(RF FE)124和mmW芯片126。该装置还包括天线和射频前端146，用于使用较低频率的无线通信。

由于该装置是多模式装置，一种方便的方法是将mmW信号127、137从中频(IF；较低频率RF)信号128、138(例如，低于6GHz)上变频或将mmW信号127、137下变频到中频(IF；较低频率RF)信号128、138(例如，低于6GHz)，并在RF芯片140中处理IF信号，RF芯片140被配置为处理低于mmW频率的信号。mmW和IF之间的转换可以通过额外的RF FE 129、139来执行。这种方法还能够实现mmW和较低频率载波(例如，低于6GHz)的载波聚合，因为RF芯片140中的一般处理能够同时发射和/或接收mmW和低频载波。

RF芯片140还在较低频率RF信号和基带信号141、142之间执行上变频或下变频。基带信号的进一步处理(例如，信道估计、(去)调制、(去)编码等)在基带处理芯片(BB)145中执行。RF芯片140和BB芯片145之间的接口可以是数字的或模拟的，并且与mmW 141相关的信号可以具有与较低频率142相关的信号分离的接口。

如上所述，数字波束成形比模拟波束成形具有一些优势。然而，使用数字波束成形的一个问题是与mmW相关的信号接口(例如，RF芯片140和基带芯片145之间的接口141)需要多个输入/输出(每个天线一个)来实现全数字波束成形的优势。

这可能需要通过这些接口传输大量数据。传输可以实现为并行传输(接口需要大量硬件)和/或串行传输(接口需要高运行速度)。通常，需要重新设计基带芯片(支持多输入/输出)和/或RF-BB接口，这可能会导致额外的成本和/或部署延迟。

因此，需要用于波束成形实现的替代无线收发器解决方案。优选地，这种替代的无线收发器解决方案应该适合于在mmW频率范围内的波束成形应用。

发明内容

应当强调的是，当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用来指定所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、组件或其组合。如这里所使用，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”意在同时包括复数形式。

一般来说，当在此提及一种装置时，它应被理解为一种物理产品；例如，仪器。物理产品可以包括一个或多个部件，例如一个或多个控制器、一个或多个处理器等形式的控制电路。

一些实施例的目的是解决或缓和、减轻或消除至少一些上述或其他缺点。

应当注意，上述场景和问题描述仅是说明性质的，并且实施例可以同样适用于其他场景和/或解决其他问题。例如，实施例的应用不限于mmW收发器，也不限于小型或手持设备，而是可以同样适用于其他频率范围和/或大型和/或固定无线通信设备。

第一方面是一种收发器元件，包括接收电路、下变频电路、提取电路和输出电路。

接收电路被配置为经由与接收电路相关联的天线元件接收射频信号，其中射频信号包括第一接收信号部分和第二接收信号部分。

下变频电路被配置为下变频射频信号以提供下变频信号，其中下变频信号包括对应于第一接收信号部分的第一下变频信号部分和对应于第二接收信号部分的第二下变频信号部分。

提取电路被配置为从下变频信号中提取至少第二下变频信号部分。

输出电路被配置为提供包括第一输出信号部分和第二输出信号部分的输出信号，其中第一输出信号部分包括至少具有第一下变频信号部分的至少第一中间信号部分，并且其中第二输出信号部分包括从下变频信号提取的至少第二下变频信号部分。

在一些实施例中，提取电路还被配置为从下变频信号中提取第一下变频信号部分，以提供第一中间信号部分。

在一些实施例中，提取电路被配置为从下变频信号中仅提取第二下变频信号部分。然后，第一中间信号部分是下变频信号。

在一些实施例中，输出电路包括第一输出端口和第二输出端口，其中第一输出端口被配置为输出包括第一输出信号部分的第一输出信号，第二输出端口被配置为输出包括第二输出信号部分的第二输出信号。

在一些实施例中，输出电路包括一个输入端口，输入端口被配置为输出包括第第一输出信号部分和第二输出信号部分的单个输出信号。然后，收发器元件进一步包括复用电路，复用电路被配置为复用第一输出信号部分和第二输出信号部分以提供单个输出信号。

在一些实施例中，收发器元件还包括第一乘法电路，第一乘法电路被配置为缩放和/或相移第一中间信号部分。

在一些实施例中，第一接收信号部分包括数据和/或控制符号，第二接收信号部分包括用于波束成形控制的参考符号。

在一些实施例中，收发器元件进一步包括输入电路、组合电路和连接电路。输入电路被配置为从另一收发器元件接收输入信号，其中输入信号包括第一输入信号部分和第二输入信号部分。组合电路被配置为组合第一输入信号部分和第一中间信号部分，以提供第一输出信号部分。连接电路被配置为连接第二输入信号部分和第二下变频信号部分，以提供第二输出信号部分。

在一些实施例中，输入电路包括第一输入端口和第二输入端口，其中第一输入端口被配置为接收包括第一输入信号部分的第一输入信号，第二输入端口被配置为接收包括第二输入信号部分的第二输入信号。

在一些实施例中，输入电路包括一个输入端口，输入端口被配置为接收包括第一输入信号部分和第二输入信号部分的单个输入信号。然后，收发器元件进一步包括解复用电路，解复用电路被配置为分离单个输入信号的第一输入信号部分和第二输入信号部分。

在一些实施例中，第一输入信号部分包括数据和/或控制信息，第二输入信号部分包括用于波束成形控制的参考符号。

在一些实施例中，收发器元件还包括被配置为接收发射信号的附加输入电路、被配置为将发射信号上变频为射频发射信号的上变频电路、被配置为经由与发射电路相关联的天线元件发射射频发射信号的发射电路、以及被配置为向另一收发器元件提供发射信号的附加输出电路。这种收发器还可以包括第二乘法电路，第二乘法电路被配置为缩放和/或相移发射信号。

第二方面是一种收发器，包括另一信号处理元件和根据第一方面的两个以上收发器元件。另一信号处理元件和根据第一方面的两个以上收发器元件串联连接，其中每个收发器元件的输出电路连接到另一收发器元件和另一信号处理元件的输入电路。

第三方面是一种收发器，包括两个以上收发器元件和另一个信号处理元件。两个以上收发器元件和另一信号处理元件串联连接，其中每个收发器元件的输出电路连接到另一个收发器元件和另一信号处理元件的输入电路。

第四方面是一种无线通信设备，包括第二方面或第三方面中任一方面的收发器。

第五方面是一种用于收发器元件的方法。方法包括经由与接收电路相关联的天线元件接收射频信号，其中射频信号包括第一接收信号部分和第二接收信号部分。该方法还包括下变频射频信号以提供下变频信号，其中下变频信号包括对应于第一接收信号部分的第一下变频信号部分和对应于第二接收信号部分的第二下变频信号部分。该方法还包括从下变频信号中提取至少第二下变频信号部分。该方法还包括提供包括第一输出信号部分和第二输出信号部分的输出信号，其中第一输出信号部分包括至少具有第一下变频信号部分的至少第一中间信号部分，并且其中第二输出信号部分包括从下变频信号中提取的至少第二下变频信号部分。

第六方面是一种包括非暂时性计算机可读介质的计算机程序产品，其上具有包括程序指令的计算机程序。该计算机程序可加载到数据处理单元中，并且配置为当计算机程序由数据处理单元运行时，使得执行根据第五方面的方法。

在一些实施例中，任何上述方面可另外具有与任何其他方面的上述各种特征相同或对应的特征。

一些实施例的优点在于，与mmW相关的信号接口不再需要多个输入/输出(每个天线一个)来实现全数字波束成形优点。

一些实施例的另一个优点是通常基本上减少了通过这种接口传输的数据量。

一些实施例的另一个优点是可以避免基带芯片和/或RF-BB接口的重新设计，从而降低成本和/或部署延迟。典型地，传统基带芯片和/或RF-BB接口可以在没有修改或稍加修改的情况下使用。

一些实施例的优点在于，提供了适合于彼此串联连接的收发器元件，以提供用于实现任何上述优点的收发器装置。

一些实施例使得能够在数字波束成形方法中将RF-BB接口重新用于模拟波束成形收发器装置。因此，BB芯片设计和架构可以重复使用，从而实现从支持模拟波束成形的设备到支持数字波束成形的设备的经济高效的迁移。

附图说明

参照附图，进一步的目的、特征和优点将从以下实施例的详细描述中显现出来。附图不一定是按比例绘制的，重点在于说明示例实施例。

图1A是示出示例收发器装置的示意框图；

图1B是示出根据一些实施例的示例收发器装置的示意框图；

图2A是示出根据一些实施例的示例收发器元件的示意框图；

图2B是示出根据一些实施例的示例输出信号的示意图；

图3A是示出根据一些实施例的示例收发器元件的示意框图；

图3B是示出根据一些实施例的示例输出信号的示意图；

图4A和图4B是示出根据一些实施例的示例接收信号和相应的示例输出信号的示意图；

图5是示出根据一些实施例的示例收发器元件的示意框图；

图6是示出根据一些实施例的示例方法步骤的流程图；以及

图7是示出根据一些实施例的示例计算机可读介质的示意图。

具体实施方式

如上所述，应该强调的是，当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用来指定特征、整数、步骤或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、组件或其组合。如这里所使用的，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。

下文将参照附图更全面地描述和举例说明本公开的实施例。然而，这里公开的解决方案可以以许多不同的形式实现，并且不应该解释为局限于这里阐述的实施例。

在下文中，将描述其中设置收发器元件的实施例，收发器元件适于彼此串联连接以减少数字波束成形应用中的RF-BB接口中所需的信令量。

图1B示意性地示出了示例收发器装置(例如，收发器)150。收发器装置可以包含在无线通信设备中，例如无线通信设备(比如终端(例如，用户设备、UE、基站、STA、智能手机、物联网设备、IoT等))或者网络节点(例如，基站、无线基站、RBS、NodeB、NB、增强型NodeB、eNB、gNodeB、gNB、接入点、AP等)。收发器装置适用于数字波束成形应用，并且例如也可以或替代地用于多输入多输出(MIMO)应用或大规模MIMO应用。

收发器装置包括多个(例如，两个以上)收发器元件160a、160b、160c、……、160n，以及另一信号处理元件，例如基带芯片(BB)195。多个收发器元件和另一信号处理元件串联连接，用于传送接收的信号，其中每个收发器元件的输出电路连接到另一收发器元件和另一信号处理元件中任一个的输入电路，如图中1B的166a、166b、166c、……、166m、166n所示。

多个收发器元件和另一个信号处理元件通常也可以串联连接，用于传输要发射的信号，其中每个收发器元件的附加输入电路连接到收发器元件和另一个信号处理元件中的任一个的附加输出电路，如图1B的165a、165b、165c、……、165m、165n所示。

例如，收发器装置可以是支持经由收发器元件160a、160b、160c、……、160n在mmW频率范围内的无线通信(例如根据5G NR标准或根据无线千兆联盟WiGig标准的通信)以及使用较低频率(例如，低于6GHz)的无线通信的多模式装置。

如果收发器装置是多模式装置，它还可以包括天线、射频前端196和射频处理芯片(RF)190，用于使用较低频率的无线通信。

这种方法还能够同时发射和/或接收mmW和较低频率载波，从而实现mmW和较低频率载波的载波聚合。

与图1A的装置相比，可以看出，不需要在mmW频率和中间RF频率之间转换来在RF芯片190中处理。相反，mmW频率信号可以在收发器元件160a、160b、160c、……、160n中被直接转换到基带。

然而，应当注意，在其他实施例中，收发器元件160a、160b、160c、……、160n可以在mmW和IF之间转换。然后，IF信号可以在一个公共RF芯片中进行处理，类似于图1A的方法。

此外，如稍后将进一步阐述的，接口165n、166n上的数据量减少，而不损失任何数字波束成形的优势。

典型地，传统基带芯片(例如，图1A的145)可以直接用作装置150的基带芯片195，不需要或者只需要对接口165n、166n和/或基带芯片的相应端口进行很小的调整。

现在将参考图2A和图3A描述示例收发器元件200、300(例如，收发器元件160a、160b、160c、……、160n)。收发器元件适用于数字波束成形应用，并且可以例如用于多输入多输出(MIMO)应用或大规模MIMO应用。

收发器元件200、300包括接收电路(RX；例如，接收器，如图2A和图3A所示作为收发器电路的一部分，TX/RX 201、301)。接收器电路被配置成经由与接收电路相关联的天线元件290、390接收射频(例如，mmW)信号292、295、392、395。天线元件可以例如包括用于极化传输和/或接收的单天线元件或双天线元件。然而，在一些实施例中天线元件可以包括多个(例如，两个以上)天线元件。天线元件可以包括在收发器元件中，或者收发器元件可以经由天线端口291、391连接到天线元件。

射频信号包括第一接收信号部分293、393和第二接收信号部分294、394。第一接收信号部分包括数据和/或控制符号，第二接收信号部分包括用于波束成形控制的参考符号。

在这种情况下，用于波束成形控制的术语参考符号可以解释为表示由接收器用来调整其接收器波束(并且典型地，但不是必须地，也是其相应的发射器波束)的参考符号。因此，用于波束成形控制的参考符号可以包括或指示空间接收器参数，接收器应该使用这些空间接收器参数来优化发射信号的接收。

典型地，发射节点(例如，网络的接入节点)使用传输波束在某个空间方向上传输数据和控制信息，并在同一传输波束中传输参考符号。预定的接收器(例如，诸如UE的终端)可以使用参考符号来调整接收器波束，使得它指向与从发射节点接收的传输波束的方向基本相同的方向。因此，可以优化接收(例如，接收信号强度可以最大化)。

因此，用于波束成形控制的参考符号的传输可以被视为与来自发射节点的控制和数据信息的传输准同地(QCL)。

通过应用这里公开的实施例，对于每个收发器元件，只有第二接收信号部分的信息单独(通过连接)提供给基带芯片，而对于所有收发器元件，将第一接收信号部分的信息进行组合(例如，通过添加、覆盖或类似方式；类似于在模拟波束成形场景中传输的信号)，并组合提供给基带芯片。因此，与来自每个天线元件的数据被单独提供给基带芯片相比，传输到基带芯片的数据量大大减少。因此，无需调整或稍加调整，就可以将基带芯片和接口重新用于模拟波束成形。这是在不劣化波束成形的情况下实现的，因为用于波束成形控制的参考符号是单独提供的。此外，由于第一接收信号部分的数据和/或控制符号对于所有收发器元件都是相同的，所以通过组合这些信号部分不会丢失信息。

用于波束成形控制的参考符号可以例如包括用于信道估计和/或波束成形权重选择的符号，和/或指示由另一设备执行的信道估计的结果的符号(例如，索引优选的波束)。用于波束成形控制的参考符号的示例包括但不限于导频符号、信道状态信息参考符号(CSI-RS)、主同步信号(PSS)、次同步信号(SSS)和次同步块(SSB)。

与第一接收信号部分(数据和/或控制信号)相比，第二接收信号部分(用于波束成形的参考符号)通常构成信号内容的非常小的部分。例如，在mmW配置的NR中，出于波束成形目的的导频符号信令的开销在典型情况下约为1％以下。因此，如上所述，对信号的某一部分应用组合，而对信号的其他部分(用于波束成形控制的参考符号)应用级联，信号大小(所测量的，如在符号、时间、带宽、流的数量等方面适用的)与模拟波束成形的情况相比仅略有增加。例如，如果用于波束成形控制的参考符号构成了接收信号的1％，并且使用了N个天线元件用于波束成形，则在此呈现的实施例的应用导致信号大小仅比用于模拟波束成形的大1+0.01N倍，而用于数字波束成形的现有技术的应用将导致信号大小大N倍。

收发器元件200、300还包括下变频电路(DC；例如，下变频器)202、302，其被配置为下变频射频信号以提供下变频信号260、261、360、361。如结合图1B所述，下变频可以是基带或中频(IF)，IF通常是低于mmW的射频(例如，低于6GHz)，用于在提供给基带芯片之前在RF芯片中进行处理。

当然，下变频信号包括对应于第一接收信号部分的第一下变频信号部分和对应于第二接收信号部分的第二下变频信号部分。

收发器元件200、300还包括提取电路(EXT；例如，提取器，比如模拟信号情况下的功率分配器)203、303，其接收下变频信号260、360，并且被配置为从下变频信号中提取至少第二下变频信号部分262、362。在一些实施例中，提取电路还被配置为从下变频信号中提取第一下变频信号部分263、363。

收发器元件200、300还包括输出电路(OP；例如，输出接口和/或一个或多个输出端口)208、308，其被配置成提供输出信号280、285、380、381、385。参考图1B，将该输出信号例如被提供给另一收发器元件或基带芯片。因此，输出电路可以连接到另一收发器元件、基带芯片和/或任何其他合适的实体，例如RF芯片。

输出信号280、285、380、381、385包括第一输出信号部分283、383和第二输出信号部分284、384。

第一输出信号部分至少包括第一中间信号部分，该第一中间信号部分至少包括第一下变频信号部分293’、393’。当提取电路被配置为提取第一下变频信号部分263、363时，中间信号是第一下变频信号部分263、363、293’、393’。当提取电路被配置为仅提取第二下变频信号部分262、362时，中间信号是包括第一下变频信号部分293’、393’和第二下变频信号部分294’、394’的下变频信号261、361。

在一些实施例中，收发器元件200、300还包括第一乘法电路(MULT；例如，乘法器、定标器、移相器等)204、304，其被配置为在经由输出电路输出第一中间信号部分261、263、361、363之前对其进行缩放和/或相移。通常，缩放和/或移相可以通过乘以复值

来实现，其中A是缩放因子，

是相移，其中一个或多个可以与特定收发器元件的RX波束成形权重相关联(例如，由执行波束成形控制的基带处理单元提供)。

第二输出信号部分至少包括从下变频信号中提取的第二下变频信号部分(262、294’、362、394’、411、421、431、441)。第二输出信号部分不包括第一下变频信号部分。

在一些实施例中，收发器元件还包括输入电路(IP；例如，输入接口和/或一个或多个输入端口)210、310，其被配置为从另一收发器元件接收输入信号270、275、370、371、375。如图1B所示，一个收发器元件的输入信号通常可以是另一收发器元件的输出信号(除了收发器元件链中的第一收发器元件160a；其输入电路可以被布置成不接收输入信号；例如，连接到参考电势)。因此，输入电路可以连接到另一收发器元件。

输入信号包括第一输入信号部分273、373和第二输入信号部分274、374。典型地，第一输入信号部分273、373对应于另一收发器元件的第一输出信号部分283、383，以及第二输入信号部分274、374对应于另一收发器元件的第二输出信号部分284、384。因此，第二输入信号部分通常包括用于波束成形控制的参考符号，以及第一输入信号部分通常包括数据和/或控制信息，并且当没有提取第二下变频信号部分时，还包括用于波束成形控制的参考符号。

收发器元件还可以包括组合电路(COMB；例如，组合器，比如加法器)214、314，其被配置为组合第一输入信号部分273、373和第一中间信号部分(如适用，在缩放和/或相移之后)，以提供第一输出信号部分264、364。

收发器元件还可以包括连接电路(CONC；例如，连接器216、316，被配置为连接第二输入信号部分274、374和第二下变频信号部分，以提供第二输出信号部分265、365。

第一输入/输出信号部分和第二输入/输出信号部分可以在串行(图2A)或并行(图3A)的收发器元件之间传输。并行方法的优点在于，接口的时钟频率可以保持在比串行方法更低的速度，并且收发器元件中不需要(解)复用器。串行方法的优点是可以简化接口硬件。

在串行方法中，输出电路包括被配置为输出包括第一输出信号部分283和第二输出信号部分284的单个输出信号280的一个输入端口，并且输入电路包括被配置为接收包括第一输入信号部分273和第二输入信号部分274的单个输入信号270的一个输入端口。收发器元件包括多路复用电路(MUX；例如，多路复用器)206，其被配置为多路复用第一输出信号部分264、283和第二输出信号部分265、284，以提供单个输出信号。收发器元件还包括解复用电路(DE-MUX；例如，解复用器)212，其被配置为分离单个输入信号的第一输入信号部分273和第二输入信号部分274。在一些实施例中，串行方法可以实现串行器/解串行器(SerDes)接口，因此组件可以包括在输入/输出电路中。

在并行方法中，输出电路包括第一输出端口和第二输出端口，输入电路包括第一输入端口和第二输入端口。第一输出端口被配置为输出包括第一输出信号部分383的第一输出信号380，第二输出端口被配置为输出包括第二输出信号部分384的第二输出信号381。第一输入端口被配置为接收包括第一输入信号部分373的第一输入信号370，第二输入端口被配置为接收包括第二输入信号部分374的第二输入信号371。

为了使收发器元件能够进行有效的波束成形传输，每个收发器元件200、300还可以包括被配置为接收发射信号250、350的附加输入电路(IP)252、352；通常，来自另一收发器元件或来自基带芯片。收发器元件还可以包括上变频电路(UC；例如上变频器)255、355，被配置为将发射信号上变频为射频(例如，mmW)发射信号，以及发射电路(TX；例如，在图2A和图3A中作为收发器电路的一部分示出的发射器，TX/RX 201、301)，其被配置为通过与上述发射电路相关联的天线元件290、390发射射频发射信号。

收发器元件200、300还可以包括附加输出电路(OP)253、353，其被配置为向另一收发器元件提供发射信号251、351。

在一些实施例中，收发器元件还可以包括第二乘法电路(MULT；例如，乘法器、定标器、移相器等)256、356，其被配置为缩放和/或相移发射信号。通常，缩放和/或相移可以通过乘以复值Be^jθt来实现，其中B是缩放因子，θ_l是相移，其中一个或多个可以与特定收发器元件的TX波束成形权重相关联。

如图2A和图3A所示，乘法电路可以布置在上变频电路之前(从而只乘以将要被上变频的信号)，或者可以布置在附加输入电路252、352之后和分离器257、357之前(从而乘以将要被上变频的信号和通过附加输出电路提供给另一收发器元件的信号)。

在各种实施例中，乘法电路204、256和304、356可以分别利用相同或不同的硬件。

一般来说，数字域和模拟域之间的转换可以在IF或BB处理中的任何适当位置进行。例如，可以结合上变频/下变频来实现数字域和模拟域之间的转换，使得收发器元件中的大多数处理以及输入/输出信号都在数字域中。可选地，可以在基带芯片中实现数字域和模拟域之间的转换，使得收发器元件中的所有处理以及输入/输出信号都在模拟域中。仍然可选地，数字域和模拟域之间的转换可以在其间的任何位置实现。

当然，即使本文没有明确示出，其他功能和/或结构元件也可以包括在收发器元件中。例如，收发器电路201、301和/或上变频器202、302/下变频器255、355可以包括双工器、天线开关、低噪声放大器、功率放大器、模拟滤波器、混频器、载波发生器等。可选地或附加地，收发器电路可以进一步包括模数转换器-ADC、数模转换器-DAC、缓冲器、附加加法器、附加乘法器、附加多路复用器等。

图2B和图3B示意性地示出了输出信号285、385。输出信号285包括经由单个输出端口串行提供的第一输出信号部分283和第二输出信号部分284，而输出信号385包括经由两个输出端口中相应的一个并行提供的第一输出信号部分383和第二输出信号部分384。

第一输出信号部分283、383包括至少第一中间信号部分(可能经缩放和/或相移)。第一中间信号部分至少包括第一下变频信号部分293’、393’，并且可能还包括第二下变频信号部分294’、394’(当提取电路被配置为仅提取第二下变频信号部分时)。当存在输入信号275、375时，第一输出信号部分283、383也包括第一输入信号部分273、373；与第一中间信号部分结合。

第二输出信号部分284、384至少包括第二下变频信号部分294’、394’(从下变频信号中提取)。当存在输入信号275、375时，第二输出信号部分284、384也包括第二输入信号部分274、374；与第二中间信号部分连接。第二输出信号部分284、384不包括第一下变频信号部分293’、393’和第一输入信号部分293、373中的任何一项。

根据一些实施例，当在此提及时，信号部分的组合可以被限定为在不改变符号数量或信号长度的情况下添加信号部分的过程。组合信号可以被视为具有与已经组合的每个信号部分的符号数量相同的符号数量。可选地或附加地，组合信号可以被视为具有与已经组合的每个信号部分的信号长度相同的信号长度(例如，持续时间)。在不脱离权利要求的范围的情况下，可以使用组合的其他限定。

当在此提及时，连接可以限定为一个接一个地堆叠信号部分的过程(例如，在时间和/或频率上)。

根据一些实施例，通过连接，每个连接信号部分不变。然后，连接信号可以被视为具有多个符号，这些符号对应于已经连接的每个信号部分的符号数量的总和。可选地或附加地，然后连接信号可以被视为具有对应于已经连接的每个信号部分的信号长度之和的信号长度(例如，持续时间)。

在一些实施例中，结合连接，可以改变(例如，穿孔)一些或所有连接信号部分。然后，连接信号可以被视为具有少于但通常基本上对应于已经连接的每个信号部分的符号数量之和的符号数量。可选地或附加地，连接信号则可以被视为具有少于但通常基本上对应于已经连接的每个信号部分的信号长度之和的信号长度(例如，持续时间)。

在不脱离权利要求的范围的情况下，可以使用连接的其他限定。通常，任何解决方案(其中已经连接的每个信号部分的每个元素(例如，符号或符号序列)可以在连接信号中作为相同元素被发现，或者不能在连接信号中发现，并且其中连接信号仅包含与已经连接的信号部分的元素相同的元素可以解释为落入这里使用的术语“连接”的范围内。

图4A和图4B分别示意性地示出了串行输入/输出和并行输入/输出的示例接收信号和相应的示例输出信号。多个收发器元件160a、160b、160c、……、160n(例如，图4A中的收发器元件200和图4B中的收发器元件300)和基带单元(BB)195串联连接，以形成用于波束成形接收的收发器装置(与图1B相比)。

在图4A和图4B的左侧，为每个收发器元件(与295、395相比)示出了接收的射频信号，包括相应的第一接收信号部分410、420、430、440(与293、393相比)和相应的第二接收信号部分411、421、431、441(与294、394相比)。

在图4A和图4B的右侧，输出信号166a、166b、166c、……、166n(与285、385相比)。

每个输出信号包括各自的第一输出信号部分412、422、432、442(与283、383相比)。在这些示例中，假设第一下变频信号部分和第二下变频信号部分都被提取，因此每个第一输出信号部分是接收器链中迄今为止接收到的第一输入信号部分的组合(每个可能被缩放和/或相移相应的值)。因此，如果第一接收信号部分410、420、430、440在下变频时分别用y₁、y₂、y₃、和y_n表示，则第一输出信号部分412、422、432、442可以分别表示为w₁y₁、w_ly_l+w₂y₂、w_ly₁+w₂y₂+w₃y₃和w₁y₁+w₂y₂+w₃y₃+...+wnyn，其中，wk是应用于收发器k的乘法因子(缩放和/或相移)。如果没有提取第一下变频信号(例如，为了实现的简单化)，则在上述表达式中，用y_k+z_k代替y_k，其中z_k表示收发器k在下变频时接收的第二接收信号部分。

每个输出信号还包括各自的第二输出信号部分(与284、384相比)。每个第二输出信号部分是接收器链中迄今为止接收到的第二输入信号部分411、412、413、414的连接。因此，如果第二接收信号部分411、421、431、441在下变频时分别用z₁、z₂、z₃和z_n表示，则第二输出信号部分可以分别表示为[z₁]、[z₁，z₂]、[z₁，z₂，z₃]和[z₁，z₂，z₃，...，z_n]。

图5示意性地示出了收发器元件500的示例实现。例如，收发器元件可以对应于结合图1B、图2A和图3A描述的任何收发器元件。收发器元件500适用于数字波束成形应用，并且可以例如用于多输入多输出(MIMO)应用或大规模MIMO应用。

收发器元件包括收发器电路501(与201、301相比)。接收器电路被配置成经由收发器电路501中包括的天线元件590(与290、390相比)接收射频信号。天线元件可以例如包括用于极化传输和/或接收的单天线元件或双天线元件。在典型实施例中，收发器元件501对于最多两种极化中的每一种仅包括单个天线元件。天线元件可以布置为用于通过信号双工器进行发射和/或接收。该功能示意性地示出为开关696，并非意味着将双工功能受限于该实现。

射频信号包括第一接收信号部分和第二接收信号部分，其中第一接收信号部分包括数据和/或控制符号，并且第二接收信号部分包括用于波束成形控制的参考符号。

收发器元件500还包括下变频电路502(与202、302相比)，其被配置为使用参考频率599下变频射频信号以提供下变频信号。在该实现中，下变频信号具有同相分量527_I和正交分量527_Q，其在相应的模数转换器(ADC)523、524中被转换到数字域，并提供给处理电路(PROC)520。

当然，下变频(数字)信号包括对应于第一接收信号部分的第一下变频信号部分和对应于第二接收信号部分的第二下变频信号部分。

在串行方法中，收发器元件还包括被配置为从另一个收发器元件接收输入信号570(与270相比)的输入电路，以及被配置为向另一个收发器元件或(例如)基带处理单元提供输出信号580(与280相比)的输出电路。输入信号包括第一输入信号部分和第二输入信号部分，输出信号包括第一输出信号部分和第二输出信号部分。

处理电路520可以包括如结合图2A和图3A所述的提取电路、乘法电路、组合电路和连接电路，以及缓冲器和其他电路，用于提供如结合图4A和图4B所述的输出信号。

在并行方法中，收发器元件还包括被配置为从另一个收发器元件接收输入信号570、571(与370、371相比)的输入电路，以及被配置为向另一个收发器元件或(例如)基带处理单元提供输出信号580、581(与380、381相比)的输出电路。输入信号包括第一输入信号部分570和第二输入信号部分571，输出信号包括第一输出信号部分580和第二输出信号部分580。

处理电路520可以包括如结合图2A和图3A所述的解复用电路、提取电路、乘法电路、组合电路、连接电路和复用电路，用于提供如结合图4A和图4B所述的输出信号。

收发器元件500还可以包括被配置为接收发射信号550(与250、350相比)的附加输入电路、和被配置为向另一收发器元件提供发射信号551(与251、351相比)的附加输出电路，发射信号550通常来自另一收发器元件或基带芯片。

发射信号也准备由天线元件590发射。在该实施方式中，在各自的数模转换器(DAC)521、522中转换到模拟域的发射信号具有同相分量525_I和正交分量525_Q，其被提供给上变频电路555(与255、355相比)，该上变频电路555被配置为使用参考频率599将发射信号上变频成用于传输的射频。

WO 2017/044038 A1公开了处理子系统的一些示例性上下文和实现细节，其也可以应用于收发器元件500。

图6示出了根据一些实施例的示例方法600。该方法包括通过与接收电路相关联的天线元件接收射频信号，如步骤610所示，其中射频信号包括第一接收信号部分和第二接收信号部分。第二接收信号部分通常包括用于波束成形控制的参考符号，以及第一接收信号部分通常包括数据和/或控制信息。

该方法还包括对射频信号进行下变频以提供下变频信号，如步骤620所示，其中下变频信号包括对应于第一接收信号部分的第一下变频信号部分和对应于第二接收信号部分的第二下变频信号部分。

该方法还包括从下变频信号中提取至少第二下变频信号部分，如步骤630所示。在一些实施例中，该方法还包括从下变频信号中提取第一下变频信号部分。

该方法还包括提供包括第一输出信号部分和第二输出信号部分的输出信号，如步骤640所示，其中第一输出信号部分包括至少包括第一下变频信号部分的至少第一中间信号部分，并且其中第二输出信号部分包括从下变频信号提取的至少第二下变频信号部分。

第一中间信号部分可以是从下变频信号中提取的第一下变频信号部分，或者可以是如上所述的下变频信号。

该方法还可以包括(在步骤640之前)从另一收发器元件接收输入信号，其中该输入信号包括第一输入信号部分和第二输入信号部分。第二输入信号部分通常包括用于波束成形控制的参考符号，第一输入信号部分通常包括数据和/或控制信息，并且当没有提取第二下变频信号部分时，还包括用于波束成形控制的参考符号。

该方法可以包括将第一输入信号部分和第一中间信号部分组合(在步骤640之前以及在步骤620和630中的任何一个之后)，以提供第一输出信号部分。

该方法还可以包括连接(在步骤640之前和步骤630之后)第二输入信号部分和(提取的)第二下变频信号部分，以提供第二输出信号部分。

该方法还可以包括在组合之前和/或在步骤640之前缩放和/或相移中间信号部分。

该方法还可以包括如上所述的用于并行方法的解复用和复用。

一般来说，当在此提及一种装置时，其应被理解为一种物理产品；例如，仪器。物理产品可以包括一个或多个部件，例如一个或多个控制器、一个或多个处理器等形式的控制电路。

所描述的实施例及其等同物可以用软件或硬件或其组合来实现。这些实施例可以由通用电路来执行。通用电路的示例包括数字信号处理器(DSP)、中央处理器(CPU)、协处理器、现场可编程门阵列(FPGA)和其他可编程硬件。可选地或附加地，实施例可以由专用电路来执行，例如专用集成电路(ASIC)。通用电路和/或专用电路可以例如与诸如无线通信设备或网络节点的装置相关联或包含在该装置中。

实施例可以出现在包括根据本文描述的任何实施例的装置、电路和/或逻辑的电子设备(例如无线通信设备或网络节点)中。可选地或附加地，电子设备(例如无线通信设备或网络节点)可以被配置成执行根据本文描述的任何实施例的方法。

根据一些实施例，计算机程序产品包括计算机可读介质，例如通用串行总线(USB)存储器、插入式卡、嵌入式驱动器或只读存储器(ROM)。图7示出了光盘(CD)ROM 700形式的示例计算机可读介质。计算机可读介质上存储有包括程序指令的计算机程序。计算机程序可加载到数据处理器(PROC)720中，数据处理器720例如可以包括在无线通信设备或网络节点710中。当加载到数据处理单元中时，计算机程序可以存储在与数据处理单元相关联或包含在数据处理单元中的存储器(MEM)730中。根据一些实施例，当计算机程序被加载到数据处理单元中并由数据处理单元运行时，可以导致根据例如图7所示的方法和/或本文另外描述的方法的方法步骤的执行。

通常，除非从其使用的上下文中清楚地给出和/或暗示了不同的含义，否则本文使用的所有术语应根据其在相关技术领域中的普通含义来解释。

本文已经参考了各种实施例。然而，本领域技术人员将认识到所描述的实施例的多种变型仍然落入权利要求的范围内。

例如，本文描述的方法实施例通过以特定顺序执行的步骤公开了示例方法。然而，应该认识到，在不脱离权利要求的范围的情况下，这些事件序列可以以另一种顺序发生。此外，即使已经被描述为按顺序执行，但是一些方法步骤可以并行执行。因此，除非一个步骤被明确描述为在另一个步骤之后或之前，和/或暗示一个步骤必须在另一个步骤之后或之前，否则本文公开的任何方法的步骤不必以公开的确切顺序执行。

以同样的方式，应当注意，在实施例的描述中，将功能块划分成特定单元绝不是限制性的。相反，这些分区只是示例。本文描述为一个单元的功能块可以被分成两个以上单元。此外，本文描述为实现为两个以上单元的功能块可以合并成更少的(例如，单个)单元。

只要合适，本文公开的任何实施例的任何特征可以应用于任何其他实施例。同样，任何实施例的任何优点可以应用于任何其他实施例，反之亦然。

因此，应当理解，所描述的实施例的细节仅仅是出于说明目的而提出的示例，并且落入权利要求范围内的所有变化都旨在包含在其中。

Claims

1.一种收发器元件(160a、160b、160c、160n、200、300、500)，包括：

接收电路(201、301、501)，被配置为经由与所述接收电路相关联的天线元件(290、390、590)接收射频信号(292、295、392、395)，其中所述射频信号包括第一接收信号部分(293、393、410、420、430、440)和第二接收信号部分(294、394、411、421、431、440)；

下变频电路(202、302、502)，被配置为下变频所述射频信号以提供下变频信号(260、261、360、361、527_I、527_Q)，其中所述下变频信号包括对应于所述第一接收信号部分的第一下变频信号部分和对应于所述第二接收信号部分的第二下变频信号部分；

提取电路(203、303、520)，被配置为从所述下变频信号(260、360)中提取至少所述第二下变频信号部分(262、362)；以及

输出电路(208、308)，被配置为提供输出信号(280、285、380、381、385、580、581)，所述输出信号包括第一输出信号部分(283、383、412、422，432、442)和第二输出信号部分(284、384)，其中所述第一输出信号部分包括至少第一中间信号部分，所述第一中间信号部分至少包括所述第一下变频信号部分(293’、393’)，并且其中所述第二输出信号部分至少包括从所述下变频信号提取的所述第二下变频信号部分(262、294’、362、394’、411、421、431、441)。

2.根据权利要求1所述的收发器元件，其中，所述提取电路还被配置为从所述下变频信号中提取所述第一下变频信号部分(263、363)，以提供所述第一中间信号部分。

3.根据权利要求1所述的收发器元件，其中，所述提取电路被配置为从所述下变频信号中仅提取所述第二下变频信号部分，并且其中所述第一中间信号部分是所述下变频信号(261、361)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的收发器元件，其中，所述输出电路包括第一输出端口和第二输出端口，其中所述第一输出端口被配置为输出包括所述第一输出信号部分的第一输出信号，并且所述第二输出端口被配置为输出包括所述第二输出信号部分的第二输出信号。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的收发器元件，其中，所述输出电路包括一个输入端口，所述输出电路被配置为输出包括所述第一输出信号部分和所述第二输出信号部分的单个输出信号(280)，并且其中所述收发器元件还包括多路复用电路(206、520)，所述多路复用电路被配置为多路复用所述第一输出信号部分(264、283)和所述第二输出信号部分(265、284)以提供所述单个输出信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的收发器元件，还包括第一乘法电路(204、304、520)，所述第一乘法电路被配置为缩放和/或相移所述第一中间信号部分(261、263、361、363)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的收发器元件，其中，所述第一接收信号部分包括数据和/或控制符号，并且其中所述第二接收信号部分包括用于波束成形控制的参考符号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的收发器元件，还包括：

输入电路(210、310)，被配置为从另一收发器元件接收输入信号(270、275、370、371、375、570、571)，其中所述输入信号包括第一输入信号部分(273、373)和第二输入信号部分(274、374)；

组合电路(214、314、520)，被配置为组合所述第一输入信号部分(273、373)和所述第一中间信号部分，以提供所述第一输出信号部分；以及

连接电路(216、316、520)，被配置为连接所述第二输入信号部分(274、374)和所述第二下变频信号部分，以提供所述第二输出信号部分。

9.根据权利要求8所述的收发器元件，其中，所述输入电路包括第一输入端口和第二输入端口，其中所述第一输入端口被配置为接收包括所述第一输入信号部分(373)的第一输入信号(370)，并且所述第二输入端口被配置为接收包括所述第二输入信号部分(374)的第二输入信号(371)。

10.根据权利要求8所述的收发器元件，其中，所述输入电路包括一个输入端口，所述输入端口被配置为接收包括所述第一输入信号部分(273)和所述第二输入信号部分(274)的单个输入信号(270)，并且其中所述收发器元件还包括解复用电路(212、520)，所述解复用电路被配置为分离所述单个输入信号的所述第一输入信号部分和所述第二输入信号部分。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的收发器元件，其中，所述第一输入信号部分包括数据和/或控制信息，并且其中所述第二输入信号部分包括用于波束成形控制的参考符号。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的收发器元件，还包括：

附加输入电路(252、352)，被配置为接收发射信号(250、350、550)；

上变频电路(255、355、555)，被配置为将所述发射信号上变频为射频发射信号；

发射电路(201、301、501)，被配置为经由与所述发射电路相关联的天线元件(290、390、590)发射所述射频发射信号；以及

附加输出电路(253、353)，被配置为向另一收发器元件提供所述发射信号(251、351、551)。

13.根据权利要求12所述的收发器元件，还包括第二乘法电路(256、356、520)，所述第二乘法电路被配置为缩放和/或相移所述发射信号。

14.一种收发器(150)，包括串联连接的另一信号处理元件和根据权利要求1至13中任一项所述的两个以上收发器元件(160a、160b、160c、160n、200、300、500)，其中每个收发器元件的输出电路连接到另一收发器元件和所述另一信号处理元件中任一项的输入电路。

15.一种无线通信设备，包括权利要求14所述的收发器。