CN112993596A - 一种降维多波束天线系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种降维多波束天线系统，该系统通过在射频端口与天线之间设计N/n进N出式（如，二进八出式）馈电网络，对天线系统架构进行了优化设计，基于该设计，能够使得射频端口数量降低至现有方案的1/n（如，四分之一），相应进行了天线波束降维，通过降维降低不必要的信道资源浪费，并同时保证形成的波束指向能够满足俯仰面的预定空间覆盖需求，从而，本申请提出的降维多波束天线系统，大大减少了射频链路数目，相应降低了后端信号处理中矩阵运算的维度，进而降低了计算功耗。此外，各组波束可根据用户分布实时独立调整其功率输入状态，相应能够降低某波束簇覆盖范围内少用户或无用户场景下的功率开销。

Description

一种降维多波束天线系统

技术领域

本申请属于微波工程技术领域，尤其涉及一种降维多波束天线系统。

背景技术

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）技术，是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。作为5G（5th-Generation，第五代移动通信技术）的关键核心技术，大规模MIMO技术通过采用更多数目的天线单元，实现在不占用更多频谱资源的条件下成倍地提升系统容量。

在传统的通信基站中，每个天线单元后端需要连接与之相应的射频链路，其中包含移相器、功率放大器等射频器件，因此增加天线单元数目将会不可避免地引起射频器件数目的增加，进而大幅增加通信系统损耗，提升系统成本。

近年来，多波束天线技术因可以降低大规模MIMO系统中射频复杂度而受到关注与研究，然而，发明人根据普适场景下的信道分析，发现，在俯仰空间全覆盖的基站通信场景中，超过半数的辐射波束指向几乎没有通信链路存在的冗余空间，造成了不必要的信道资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种降维多波束天线系统，以通过对天线系统架构的优化设计，解决现有多波束天线技术的上述缺陷，至少降低信道资源浪费。

具体技术方案如下：

一种降维多波束天线系统，包括：N个子阵列、N个馈电网络、N²/n个射频端口、不大于M组的定向波束；M组的定向波束形成的波束指向满足俯仰面的预定空间覆盖需求；N、n、N²/n与M均为大于1的整数；

其中：

每一子阵列包括N个天线单元；

每一馈电网络为N/n进N出式馈电网络；

各个子阵列与各个馈电网络一对一连接，且，每一子阵列中N个天线单元的不同输入端口分别一对一连接所对应馈电网络的N个输出端口；

每一馈电网络包括的N/n个输入端口一对一连接N/n个射频端口；

N²/n个射频端口划分为M个组，每组射频端口用于产生一组定向波束。

可选的，上述系统中：

N=8；

n=4；

M=4；

所述馈电网络为二进八出式馈电网络。

可选的，所述每一子阵列中N个天线单元的不同输入端口分别一对一连接所对应馈电网络的N个输出端口，包括：

8个子阵列中的第一子阵列（101）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第一馈电网络（111）的8个输出端口；

第二子阵列（102）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第二馈电网络（112）的8个输出端口；

第三子阵列（103）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第三馈电网络（113）的8个输出端口；

第四子阵列（104）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第四馈电网络（114）的8个输出端口；

第五子阵列（105）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第五馈电网络（115）的8个输出端口；

第六子阵列（106）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第六馈电网络（116）的8个输出端口；

第七子阵列（107）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第七馈电网络（117）的8个输出端口；

第八子阵列（108）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第八馈电网络（118）的8个输出端口。

可选的，所述每一馈电网络包括的N/n个输入端口一对一连接N/n个射频端口，包括：

第一馈电网络（111）的2个输入端口分别一对一连接第一射频端口（11）与第二射频端口（12）；

第二馈电网络（112）的2个输入端口分别一对一连接第三射频端口（21）与第四射频端口（22）；

第三馈电网络（113）的2个输入端口分别一对一连接第五射频端口（31）与第六射频端口（32）；

第四馈电网络（114）的2个输入端口分别一对一连接第七射频端口（41）与第八射频端口（42）；

第五馈电网络（115）的2个输入端口分别一对一连接第九射频端口（51）与第十射频端口（52）；

第六馈电网络（116）的2个输入端口分别一对一连接第十一射频端口（61）与第十二射频端口（62）；

第七馈电网络（117）的2个输入端口分别一对一连接第十三射频端口（71）与第十四射频端口（72）；

第八馈电网络（118）的2个输入端口分别一对一连接第十五射频端口（81）与第十六射频端口（82）。

可选的，M组射频端口包括：

由第一射频端口（11）、第三射频端口（21）、第五射频端口（31）与第七接射频端口（41）构成的第一组射频端口；

由第九射频端口（51）、第十一射频端口（61）、第十三射频端口（71）与第十五接射频端口（81）构成的第二组射频端口；

由第十射频端口（52）、第十二射频端口（62）、第十四射频端口（72）与第十六接射频端口（82）构成的第三组射频端口；

由第二射频端口（12）、第四射频端口（22）、第六射频端口（32）与第八接射频端口（42）构成的第四组射频端口；

其中，4组定向波束分别由4组射频端口激励产生；

所述4组定向波束包括：

由所述第一组射频端口激励产生的+17°指向波束；

由所述第二组射频端口激励产生的+5.5°指向波束；

由所述第三组射频端口激励产生的-17°指向波束；

由所述第四组射频端口激励产生的-5.5°指向波束。

可选的，所述M组的定向波束形成的波束指向满足俯仰面的预定空间覆盖需求，包括：

各个所述子阵列在俯仰空间内形成的4组定向波束，能够在3dB波束宽度条件下实现45度空间覆盖。

可选的，所述系统还包括：与不同组射频端口分别对应的不同开关组件；

所述系统通过控制不同组射频端口的开关组件的开关状态，选择性激励相应的至少一组射频端口，相应形成对应的至少一组定向波束。

可选的，所述系统在方位空间内，同组波束内部能够实现通信系统多输入多输出技术。

根据以上方案可知，本申请公开的降维多波束天线系统，通过在射频端口与天线之间设计N/n进N出式（如，二进八出式）馈电网络，对天线系统架构进行了优化设计，基于该设计，能够使得射频端口数量降低至现有方案的1/n（如，四分之一），相应进行了天线波束降维，通过降维降低不必要的信道资源浪费，并同时保证形成的波束指向能够满足俯仰面的预定空间覆盖需求，从而，本申请提出的降维多波束天线系统，大大减少了射频链路数目，相应降低了后端信号处理中矩阵运算的维度，进而降低了计算功耗。此外，各组波束可根据用户分布实时独立调整其功率输入状态，相应能够降低某波束簇覆盖范围内少用户或无用户场景下的功率开销。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例公开的降维多波束天线系统的组成结构示例；

图2是本申请实施例公开的4组定向波束在俯仰面内的波束覆盖情况示意图；

图3（a）是本申请实施例公开的双极化多波束天线的实施结构的正面示意图；

图3（b）是本申请实施例公开的双极化多波束天线的实施结构的背面示意图；

图4（a）、图4（b）和图4（c）分别是本申请实施例公开的不同场景下的水平面用户分布情况示意图；

图5是本申请实施例公开的本申请方案与两种传统相控阵天线方案的信道容量对比曲线图。

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清楚、完整地描述，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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为解决现有多波束天线技术的上述缺陷，至少降低信道资源浪费，本申请公开了一种降维多波束天线系统。该系统具体为面向5G基站的降维多波束天线系统。

结合参见图1提供的降维多波束天线系统的组成结构示例，本申请公开的多波束天线系统，包括：N个子阵列、N个馈电网络、N²/n个射频端口、不大于M组的定向波束；M组的定向波束形成的波束指向满足俯仰面的预定空间覆盖需求；N、n、N²/n与M均为大于1的整数；

其中：

每一子阵列包括N个天线单元；

每一馈电网络为N/n进N出式馈电网络；

各个子阵列与各个馈电网络一对一连接，且，每一子阵列中N个天线单元的不同输入端口分别一对一连接所对应馈电网络的N个输出端口；

每一馈电网络包括的N/n个输入端口一对一连接N/n个射频端口；

N²/n个射频端口划分为M个组，每组射频端口用于产生一组定向波束。

可选的，实施中，子阵列的数目N，可根据多波束天线系统的实际设计需求而设置为8、16、64等数值，相类似，n、M的取值同样可根据需求灵活设定，在此不作限定。

其中，优选的：N=8；n=4；M=4。以下将以N=8、n=4、M=4为例，对本申请的降维多波束天线系统进行说明。

基于N、n、M的上述取值，相应可将降维多波束天线系统设计为包括8个子阵列、8个馈电网络、16个射频端口和不大于4组的定向波束，其中，具体将馈电网络设计为二进八出式馈电网络。

如图1所示，在上述的降维多波束天线系统中，各个子阵列的天线单元与各个馈电网络之间的连接关系具体如下：

8个子阵列中的第一子阵列101的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第一馈电网络111的8个输出端口；

第二子阵列102的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第二馈电网络112的8个输出端口；

第三子阵列103的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第三馈电网络113的8个输出端口；

第四子阵列104的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第四馈电网络114的8个输出端口；

第五子阵列105的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第五馈电网络115的8个输出端口；

第六子阵列106的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第六馈电网络116的8个输出端口；

第七子阵列107的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第七馈电网络117的8个输出端口；

第八子阵列108的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第八馈电网络118的8个输出端口。

如图1所示，各个馈电网络与各个射频端口之间的连接关系具体如下：

第一馈电网络111的2个输入端口分别一对一连接第一射频端口11与第二射频端口12；

第二馈电网络112的2个输入端口分别一对一连接第三射频端口21与第四射频端口22；

第三馈电网络113的2个输入端口分别一对一连接第五射频端口31与第六射频端口32；

第四馈电网络114的2个输入端口分别一对一连接第七射频端口41与第八射频端口42；

第五馈电网络115的2个输入端口分别一对一连接第九射频端口51与第十射频端口52；

第六馈电网络116的2个输入端口分别一对一连接第十一射频端口61与第十二射频端口62；

第七馈电网络117的2个输入端口分别一对一连接第十三射频端口71与第十四射频端口72；

第八馈电网络118的2个输入端口分别一对一连接第十五射频端口81与第十六射频端口82。

针对4组定向波束，本申请实施例相应将16个射频端口分为4组，以用于激励产生所需的4组定向波束，请再次参见图1，该4组射频端口包括：

由第一射频端口11、第三射频端口21、第五射频端口31与第七接射频端口41构成的第一组射频端口；

由第九射频端口51、第十一射频端口61、第十三射频端口71与第十五接射频端口81构成的第二组射频端口；

由第十射频端口52、第十二射频端口62、第十四射频端口72与第十六接射频端口82构成的第三组射频端口；

由第二射频端口12、第四射频端口22、第六射频端口32与第八接射频端口42构成的第四组射频端口。

其中，4组定向波束分别由4组射频端口激励产生，示例性的，4组射频端口激励产生的4组定向波束具体包括：

由上述第一组射频端口激励产生的+17°指向波束#01；

由上述第二组射频端口激励产生的+5.5°指向波束#02；

由上述第三组射频端口激励产生的-17°指向波束#03；

由上述第四组射频端口激励产生的-5.5°指向波束#04。

其中，各个子阵列在俯仰空间内形成的4组定向波束，能够在3dB波束宽度条件下实现45度空间覆盖。

具体的，参见图2示出的4组定向波束在俯仰面内的波束覆盖情况，本实施例以图2中封闭的椭圆线条1标识的#1波束为例进行解释说明，其中：

该波束#1与0dB线的交点P₀为该波束的最大增益点，与-3dB线的两个交点P₁、P₂为该波束的-3dB增益点，该波束#1的指向为最大增益方向，即最大增益点的角度：73°（90°减17°）；该波束#1的覆盖范围为两个-3dB增益点间的角度：67.5°~79°；

同理，自上而下#2~#4波束最大增益点角度分别为：84.5°（90°减5.5°）、95.5°（90°加5.5°）、107°（90°加17°），覆盖范围分别为：

79°~90°、90°~101°、101°~112.5°。

因此，四个波束在俯仰面内共可以覆盖67.5°~112.5°的角度范围，相对于90°而言，四个波束的指向分别为-17°、-5.5°、+5.5°和+17°，在俯仰面内可以覆盖-22.5°~+22.5°即45°的覆盖范围。，

发明人根据实际信道分析结果获知，绝大部分的来波信号仅存在于基站俯仰面45°角度范围内（例如，基站指向上半空间及基站正下方是几乎不存在信道链路的），因此，现有技术中针对8*8天线单元对应的8*8射频链路产生的绝大部分波束是冗余的。本申请考虑了这些冗余，去掉了指向冗余空间的端口，仅保留了2*8条射频链路进行激励，降低了射频链路数量，但仍可以保持与现有方案几乎相同的技术效果。

需要说明的是，本申请所涉及的四个方向的波束由于能够在俯仰面内覆盖45°空间，正好可以覆盖在宏基站场景下的用户俯仰分布角度，从而，实际应用中，可将该四个方向的波束作为优选实施例进行方案的实施，但不限定于此，实施中，各组波束分别对应的指向角度，还可以是通过改变馈电网络中的移相器而实现的其他角度，可根据实际需求自由设计，本实施例对此同样不作限制。

另外，本申请公开的降维多波束天线系统，还包括与不同组射频端口分别对应的不同开关组件。

该系统能够通过控制不同组射频端口的开关组件的开关状态，选择性激励相应的至少一组射频端口，相应形成对应的至少一组定向波束。具体的，系统可根据实时用户分布，通过控制俯仰空间内4组定向波束分别对应的相应组射频端口的开关组件的开关状态，而选取激励相应组的射频端口，进而形成相应编号的波束。即，4组定向波束中的每组波束是独立可调的，系统可以激励任意一组或多组射频端口而形成相对应的一个或多个编号的波束。

且在方位空间内，同组波束内部能够实现通信系统MIMO技术。

根据以上方案可知，本实施例公开的降维多波束天线系统，通过在射频端口与天线之间设计N/n进N出式（如，二进八出式）馈电网络，对天线系统架构进行了优化设计，基于该设计，能够使得射频端口数量降低至现有方案的1/n（如，四分之一），相应进行了天线波束降维，通过降维降低不必要的信道资源浪费，并同时保证形成的波束指向能够满足俯仰面的预定空间覆盖需求，从而，本申请提出的降维多波束天线系统，大大减少了射频链路数目，相应降低了后端信号处理中矩阵运算的维度，进而降低了计算功耗。此外，各组波束可根据用户分布实时独立调整其功率输入状态，相应能够降低某波束簇覆盖范围内少用户或无用户场景下的功率开销。

以下进一步提供本申请公开的降维多波束天线系统的一应用示例。

该示例基于本申请提供的降维多波束天线系统，设计了一种双极化多波束天线结构。参见图3提供的该双极化多波束天线的实施结构图，其中，图3（a）表示该天线实施结构的正面示意图，图3（b）表示该天线实施结构的背面示意图。

该双极化多波束天线最多可以形成四组波束，天线单元由8*8扩展为16*16（含双极化），与此同时，子阵列数目由8个扩展为16个，每一子阵列中包含16个天线单元，射频端口的数目仍为天线单元的四分之一，即16*16/4。

再次参见图2，可以作为图3所示的双极化多波束天线的俯仰面方向图。其中，形成的4个波束自上而下分别为+17°、+5.5°、-5.5°及-17°，图2中虚圆弧线表示以最高增益为标准-3dB增益线，说明该多波束天线可以在3dB波束宽度条件下实现俯仰面内45°空间覆盖。

基于上述的双极化多波束天线，实际应用中，可根据不同场景下的水平面用户分布，而灵活选取激励对应组波束簇以覆盖用户的实际分布区域，相应达到减少射频链路数量，并降低计算功耗的目的。

具体的，结合参见图4示出的不同场景下的水平面用户分布情况。在图4（a）中，用户集中分布在前三个覆盖区域内，此时可以选取激励对应的三组波束簇覆盖该区域，与传统相控阵方案相比，射频链路数量降低为原来的3/4，进而使得将通信后端信号处理时的信道矩阵维度降低为3/4，计算功耗可以降低为原来的56%（9/16）；在图4（b）中，用户集中分布在其中两个覆盖区域内，此时可以选取激励对应的两组波束，相应将射频链路数量减少为原来的2/4，将通信后端信号处理的计算功耗降低为原来的25%（4/16）；在图4（c）中，用户仅集中分布在其中一个覆盖区域内，此时可以选取激励相对应的一组波束（如，第三组波束），将射频链路数量减少为原来的1/4，将通信后端信号处理的计算功耗降低为原来的6%（1/16）。从而，与传统方案相比，本申请方案具有可根据实际用户场景降低计算功耗的能力。

以下进一步通过将本申请方案与传统相控阵天线方案的信道容量进行对比，来说明本申请方案的优势，参见图5，为本申请实施例提供的本申请方案与两种传统相控阵天线方案的信道容量对比曲线图，其中，在硬件成本上，传统相控阵方案一采用了16*16个天线单元与16*16条射频链路；传统相控阵方案二采用了4*16个天线单元与4*16条射频链路；本方案采用了16*16个天线单元与4*16条射频链路。

两种传统相控阵天线方案与本方案的对比如下：

1）传统相控阵方案一与本方案的比较：

当用户数小于10时，随用户数增多，两方案的信道容量总体呈上升趋势，且两方案信道容量较为接近，相差低于2 bps/Hz；而当用户数超过20时，两方案的信道容量曲线趋近于稳定，相差为7.8 bps/Hz左右。因此，与传统相控阵方案一相比，本申请方案可实现较为接近的信道容量性能，但是本申请方案仅使用了1/4数量的射频链路，可以将射频成本降低75%。

2）传统相控阵方案二与本方案的比较：

随用户数增多，两方案的信道容量总体呈上升趋势，但是本申请方案的信道容量明显优于传统方案。当用户数超过10时，传统相控阵方案二的信道容量达到饱和，其值为本方案饱和信道容量的46%。因此，与传统相控阵方案二相比，在相同数量的射频链路前提下，本申请方案可以实现更高的信道容量性能，相对应的，本申请方案采用较少数量的射频器件（传统方案射频器件数量的25%）即可达到与传统方案相比拟的信道容量。

从而，本申请方案，根据实际的应用场景，通过对馈电网络的设计降低了射频链路的数目，降低了大规模MIMO基站系统中的硬件成本与计算功耗。在实际应用中，在方位面应用MIMO技术，在俯仰面应用波束选取方案，可实现与传统基站系统相比拟的信道容量。

综上所述，本申请公开的降维多波束天线方案，与现有技术相比，至少可产生以下的有益效果：

1）缩减了75%非必要的射频链路数目，就基站铺设射频链路购买而言，理论上降低了75%的成本；

2）通过大大减少射频链路数目，降低了后端信号处理中矩阵运算的维度，进而降低了计算功耗。此外，可根据用户分布实时独立调整各组波束的功率输入状态，因而可降低某波束簇覆盖范围内少用户或无用户场景下的功率开销；

3）能够降低基站铺设的尺寸与重量，具有实际应用意义，且具备低复杂度、低成本、低功耗的优势。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

为了描述的方便，描述以上系统或装置时以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分所述的方法。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二、第三和第四等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种降维多波束天线系统，其特征在于，包括：N个子阵列、N个馈电网络、N²/n个射频端口、不大于M组的定向波束；M组的定向波束形成的波束指向满足俯仰面的预定空间覆盖需求；N、n、N²/n与M均为大于1的整数；

其中：

每一子阵列包括N个天线单元；

每一馈电网络为N/n进N出式馈电网络；

各个子阵列与各个馈电网络一对一连接，且，每一子阵列中N个天线单元的不同输入端口分别一对一连接所对应馈电网络的N个输出端口；

每一馈电网络包括的N/n个输入端口一对一连接N/n个射频端口；

N²/n个射频端口划分为M个组，每组射频端口用于产生一组定向波束。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

N=8；

n=4；

M=4；

所述馈电网络为二进八出式馈电网络。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每一子阵列中N个天线单元的不同输入端口分别一对一连接所对应馈电网络的N个输出端口，包括：

8个子阵列中的第一子阵列（101）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第一馈电网络（111）的8个输出端口；

第二子阵列（102）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第二馈电网络（112）的8个输出端口；

第三子阵列（103）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第三馈电网络（113）的8个输出端口；

第四子阵列（104）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第四馈电网络（114）的8个输出端口；

第五子阵列（105）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第五馈电网络（115）的8个输出端口；

第六子阵列（106）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第六馈电网络（116）的8个输出端口；

第七子阵列（107）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第七馈电网络（117）的8个输出端口；

第八子阵列（108）的8个天线单元的8个输入端口分别一对一连接第八馈电网络（118）的8个输出端口。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述每一馈电网络包括的N/n个输入端口一对一连接N/n个射频端口，包括：

第一馈电网络（111）的2个输入端口分别一对一连接第一射频端口（11）与第二射频端口（12）；

第二馈电网络（112）的2个输入端口分别一对一连接第三射频端口（21）与第四射频端口（22）；

第三馈电网络（113）的2个输入端口分别一对一连接第五射频端口（31）与第六射频端口（32）；

第四馈电网络（114）的2个输入端口分别一对一连接第七射频端口（41）与第八射频端口（42）；

第五馈电网络（115）的2个输入端口分别一对一连接第九射频端口（51）与第十射频端口（52）；

第六馈电网络（116）的2个输入端口分别一对一连接第十一射频端口（61）与第十二射频端口（62）；

第七馈电网络（117）的2个输入端口分别一对一连接第十三射频端口（71）与第十四射频端口（72）；

第八馈电网络（118）的2个输入端口分别一对一连接第十五射频端口（81）与第十六射频端口（82）。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，M组射频端口包括：

由第一射频端口（11）、第三射频端口（21）、第五射频端口（31）与第七接射频端口（41）构成的第一组射频端口；

由第九射频端口（51）、第十一射频端口（61）、第十三射频端口（71）与第十五接射频端口（81）构成的第二组射频端口；

由第十射频端口（52）、第十二射频端口（62）、第十四射频端口（72）与第十六接射频端口（82）构成的第三组射频端口；

由第二射频端口（12）、第四射频端口（22）、第六射频端口（32）与第八接射频端口（42）构成的第四组射频端口；

其中，4组定向波束分别由4组射频端口激励产生；

所述4组定向波束包括：

由所述第一组射频端口激励产生的+17°指向波束；

由所述第二组射频端口激励产生的+5.5°指向波束；

由所述第三组射频端口激励产生的-17°指向波束；

由所述第四组射频端口激励产生的-5.5°指向波束。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述M组的定向波束形成的波束指向满足俯仰面的预定空间覆盖需求，包括：

各个所述子阵列在俯仰空间内形成的4组定向波束，能够在3dB波束宽度条件下实现45度空间覆盖。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与不同组射频端口分别对应的不同开关组件；

所述系统通过控制不同组射频端口的开关组件的开关状态，选择性激励相应的至少一组射频端口，相应形成对应的至少一组定向波束。

8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，在方位空间内，同组波束内部能够实现通信系统多输入多输出技术。

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