CN113162661B - 一种波束赋形设备及波束赋形方法 - Google Patents

一种波束赋形设备及波束赋形方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种波束赋形设备及方法，包括射频模块和主控模块；射频模块与基站的M个振源和N个目标终端连接，主控模块的控制端与射频模块的受控端连接；射频模块包括：a个第一移相单元、b个第二移相单元和射频电缆，每个第一移相单元具有M/a个输入端口和b个输出端口，每个第二移相单元具有a个输入端口和N/b个输出端口，所有第一移相单元的每个输出口与每一个第二移相单元的一个输入口连接，第一移相单元和第二移相单元均与主控模块连接；主控模块用于根据接收到的目标波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，并将水平调整相位发送给第一移相单元，将垂直调整相位发送给第二移相单元。本发明能够解决了基站测试环境搭建复杂、成本高昂的问题。

Description

一种波束赋形设备及波束赋形方法
技术领域
本发明涉及无线通信基站及终端测试技术领域，特别涉及一种波束赋形设备及波束赋形方法。
背景技术
无线通信基站从2天线发展到8天线，再到现在的64天线，甚至128天线。无线通信基站Massive MIMO(超大规模多进多出)是5G的核心技术，为了仿真验证波束成型技术的性能，就需要可以实现超大规模多进多出、波束成形及波束跟踪的测试方案。
随着LTE+(Long Term Evolution，长期演进)的广泛部署和5G的逐步推广，业界对针对基站设备和终端设备的测试用例逐步固化，测试量逐步增多，测试效率的提高就显得尤为重要。
目前的测试方案均是针对研发阶段测试，结构复杂、操作不便、环境搭建缓慢，性价比较低。尤其针对超大规模天线阵列基站多通道波束合成性能验证，业界没有便捷的、高效的系统解决方案。
因此，针对目前LTE+和5G发展及测试需求，亟需提出一种波束赋形设备及波束赋形方法的技术方案，能够简化操作流程、提高测试效率，并且能够服务于全球蜂窝通信业界，特别是基站设备商、天线设备商、运营商、终端商、科研院所、标准制定机构等。
发明内容
本发明提供一种波束赋形设备，包括：射频模块和主控模块；所述射频模块用于与基站的M个振源和N个目标终端连接，所述主控模块的控制端与所述射频模块的受控端连接；
所述射频模块包括：a个第一移相单元、b个第二移相单元和射频电缆，每个所述第一移相单元具有M/a个输入端口和b个输出端口，每个所述第二移相单元具有a个输入端口和N/b个输出端口，所有所述第一移相单元的每个输出口与每一个所述第二移相单元的一个输入口连接，所述第一移相单元和所述第二移相单元均与所述主控模块连接，其中所述M、b、N和a均为正整数；
所述主控模块用于根据接收到的目标波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，并将所述水平调整相位发送给所述第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给所述第二移相单元，以使所述射频模块发送与所述目标波束角度对应的波束至所述目标终端。
进一步地、所述第一移相单元包括：M/a个第一功分器、b×M/a个第一移相组件和b个第二功分器；所述第二移相单元包括：a个第三功分器、a×N/b个第二移相组件和N/b个第四功分器；其中，M被a整除，N被b整除；
所述第一功分器的一端用于连接所述振源，所述第一功分器的另一端连接b ×M/a个所述第一移相组件的一端，所述第一移相组件的另一端连接所述第二功分器的一端；
所述第三功分器的一端连接所述第二功分器的另一端，所述第三功分器的另一端连接a×N/b个所述第二移相组件的一端，所述第二移相组件的另一端连接所述第四功分器的一端，所述第四功分器的另一端用于连接所述目标终端。
进一步地、还包括：第五功分器；
所述第五功分器的一端用于连接所述振源，所述第五功分器的另一端连接所述第一功分器。
进一步地、所述主控模块包括：人机交互单元；
所述人机交互单元用于显示所述目标波束角度。
进一步地、所述第一移相组件和所述第二移相组件均为以下一种：移相组件、移相组件+衰减组件、移相衰减组件。
进一步地、
所述M的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述N的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述a的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64；
所述b的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64。
另一方面、本发明提供一种波束赋形方法，所述方法采用权利要求上述任一项所述的波束赋形设备实施，包括：
获取目标波束参数，所述目标波束参数包括：目标波束角度及目标终端与基站的距离；
接收所述基站的振源发送的待调节波束参数，所述待调节波束参数包括：待调节波束角度；
根据所述目标波束角度、目标终端与基站的距离和所述待调节波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位；
将所述水平调整相位发送给第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度与所述目标波束角度相同。
进一步地、所述目标波束角度包括：目标水平偏移角和目标垂直偏移角；所述待调节波束角度包括：待调节波束水平偏移角和待调节波束垂直偏移角；
所述根据所述目标波束角度和所述待调节波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，包括：
获取相邻振源间的横向间距和纵向间距；
根据所述横向间距、所述待调节波束水平偏移角和所述目标水平偏移角确定水平调整相位；根据所述纵向间距、所述待调节波束垂直偏移角和所述目标垂直偏移角确定垂直调整相位。
进一步地、所述水平调整相位是根据如下公式确定的：
PS水平＝(j-1)×2π×Di/λ×sin(θ)；
其中，PS水平表示第二功分器另一端的所述水平调整相位，j表示纵向振源的序号，Di表示水平振源间距，λ表示目标波束的波长，θ表示目标水平偏移角。
进一步地、所述垂直调整相位是根据如下公式确定的：
PS垂直＝(i-1)×2π×Dj/λ×sin(φ)；
其中，PS垂直表示第四功分器的另一端的所述垂直调整相位，i表示横向振源的序号，Dj表示垂直振源间距，λ表示目标波束的波长，φ表示目标垂直偏移角。
进一步地、所述获取目标波束参数，包括：
获取所述目标波束角度及所述目标终端与基站的距离，所述目标波束角度包括：水平角度和垂直角度；
根据所述水平角度、垂直角度及所述目标终端与基站的距离确定所述目标波束参数；
或基于用户输入确定所述目标波束参数。
进一步地、还包括：
根据所述目标终端与基站的距离确定目标增益；
根据所述目标增益确定每个链路的第一衰减值；
相应的，所述将所述水平调整相位发送给第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度，包括：
将所述第一衰减值和所述水平调整相位发送给所述第一衰减单元、第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给所述第二移相单元，以使所述第一衰减单元、第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度及衰减；
或将所述水平调整相位发送给所述第一移相单元，将所述垂直调整相位和所述第一衰减值发送给所述第二衰减单元、第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二衰减单元、第二移相单元调整所述待调节波束角度及衰减。
进一步地、还包括：
判断调整后的所述待调节波束角度与所述目标增益是否匹配；
若所述待调节波束角度与所述目标增益不匹配，则根据所述目标增益确定实时增益；
根据所述实时增益确定第二衰减值；
将所述第二衰减值发送给所述第一衰减单元，以使所述第一衰减单元调整衰减，直至所述待调节波束增益与所述实时增益相匹配；
或将所述第二衰减值发送给所述第二衰减单元，以使所述第二衰减单元调整衰减，直至所述待调节波束增益与所述实时增益相匹配。
进一步地、所述接收所述基站的振源发送的待调节波束参数，之前还包括：
确定所述第一移相单元和所述第二移相单元的通信地址
另一方面、本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行时实现上述任一项所述的波束赋形方法的步骤。
另一方面、本发明提供一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的波束赋形方法的步骤。
采用上述技术方案，本发明所述的一种波束赋形设备及波束赋形方法，具有如下有益效果：
1、本发明提供的波束赋形设备通过主控模块确定调整角度，使得射频模块根据调整角度调整基站发出信息流的角度到达预期角度，进而实现无线通信终端和基站设备的端到端性能测试；
2、本发明提供的波束赋形设备设置有至少M×b+N×a条独立通道的链路，射频模块可以根据需求分别对每条链路的波束调整角度和/或距离，实现了链路中的多径衰落，多进多出特性；
3、本发明提供的波束赋形设备的射频模块通过对待调节波束所在设备内部通道相位的调节可以实现波束成型后的波束指向性，以及波束成形信号的极化特性；
4、本发明提供的波束赋形设备的射频模块可以模拟移动设备在链路中的移动，而实现波束跟踪的模拟；
5、本发明提供的波束赋形设备的在模拟外场超大规模多进多出、波束成形、波束跟踪场景下进行无线通信基站物理层、应用层等相关测试验证。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明实施例提供的一种波束赋形设备的三视图；
图2为本发明实施例提供的一种M×b+N×a条独立通道的链路图；
图3为本发明实施例提供的一种第一移相单元链路图；
图4为本发明实施例提供的一种第二移相单元链路图；
图5为本发明实施例提供一种2×(M×b+N×a)条独立通道的链路图；
图6下行信息流方向示意图；
图7上行信息流方向示意图；
图8基站振源排布示意图；
图9为本发明实施例提供的一种波束赋形方法的流程图；
图10为本发明实施例提供一种使波束赋形方法的电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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，以便这里描述的本发明的实施例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，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种波束赋形设备的三视图；图2为本发明实施例提供的一种M×b+N×a条独立通道的链路图，如图1和图2所示，本发明提供一种波束赋形设备，包括：射频模块和主控模块；所述射频模块用于与基站的M个振源和N个目标终端连接，所述主控模块的控制端与所述射频模块的受控端连接；
所述射频模块包括：a个第一移相单元、b个第二移相单元和射频电缆，每个所述第一移相单元具有M/a个输入端口和b个输出端口，每个所述第二移相单元具有a个输入端口和N/b个输出端口，所有所述第一移相单元的每个输出口与每一个所述第二移相单元的一个输入口连接，所述第一移相单元和所述第二移相单元均与所述主控模块连接，其中所述M、b、N和a均为正整数；
所述主控模块用于根据接收到的目标波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，并将所述水平调整相位发送给所述第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给所述第二移相单元，以使所述射频模块发送与所述目标波束角度对应的波束至所述目标终端。
具体的，射频模块用于调整基站振源发出的待调节波束以得到预设的波束，射频模块可以包括有至少M×b+N×a条独立通道的移相调幅网络(即链路)；第一移相单元可以用于调整基站振源发出的待调节波束的水平相对角度；第二移相单元可以用于调整基站振源发出的待调节波束的垂直相对角度；
具体的，主控模块，用于根据接收到的目标波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，并将所述水平调整相位发送给所述第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给所述第二移相单元，以使所述射频模块发送与所述目标波束角度对应的波束至所述目标终端。
具体的，图1中(a)为本说明书实施例提供的波束赋形设备的主视图，图 1中(b)为本说明书实施例提供的波束赋形设备的左视图，图1中(c)为本说明书实施例提供的波束赋形设备的俯视图，波束赋形设备还可以有供电模块和机箱框架，供电模块均与射频模块和主控模块连接，用于为射频模块和主控模块供电；供电模块、射频模块和主控模块均设置在机箱框架，机箱框架用于保护其内部模块。
在一些可能的实施例中，所述主控模块包括：人机交互单元；
所述人机交互单元用于显示所述目标波束角度。
具体的，所述人机交互单元可以是UI界面，也可以包括以下至少一种触摸屏、显示器、遥控器。
本发明提供的波束赋形设备通过主控模块确定调整角度，使得射频模块根据调整角度调整基站发出信息流的角度到达预期角度，进而实现无线通信终端和基站设备的端到端性能测试；并可以实现无线链路中的多径衰落，多进多出特性；还可以实现波束成型后的波束指向性；还可以模拟移动设备在无线链路中的移动，而实现波束跟踪的模拟；在模拟外场超大规模多进多出、波束成形、波束跟踪场景下进行无线通信基站物理层、应用层等相关测试验证。本方案基于传导测试，也可应用于OTA(Over-the-Air Technology，空中下载技术)测试，立足于FR1(低频)频段，同时扩展至FR2(高频)频段，适应性强。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，图3为本发明实施例提供的一种第一移相单元链路图，图4为本发明实施例提供的一种第二移相单元链路图，如图3和图4所示，所述第一移相单元包括：M/a个第一功分器、b×M/a 个第一移相组件和b个第二功分器；所述第二移相单元包括：a个第三功分器、a×N/b个第二移相组件和N/b个第四功分器；其中，M被a整除，N被b整除；
所述第一功分器的一端用于连接所述振源，所述第一功分器的另一端连接b ×M/a个所述第一移相组件的一端，所述第一移相组件的另一端连接所述第二功分器的一端；
所述第三功分器的一端连接所述第二功分器的另一端，所述第三功分器的另一端连接a×N/b个所述第二移相组件的一端，所述第二移相组件的另一端连接所述第四功分器的一端，所述第四功分器的另一端用于连接所述目标终端。
具体的，第一功分器、第一移相组件、第二功分器、第三功分器、第二移相组件和第四功分器的工作参数、器件大小等在本说明书实施例中均不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。
需要说明的是，第一移相组件可以包括：第一移相子组件和第一衰减子组件；第二移相单元可以包括：第二移相子组件和第二衰减子组件。
示例地、本方案的设备主体由主控模块、射频模块、供电模块、机箱框架组成。
设备主体中的射频模块构建了M×b+N×a的射频链路，M×b+N×a射频链路包括M个输入端口和N个输出端口。M个输入口由a个第一移相单元V1～Va组成，N个输出口由b个第二移相单元H1～Hb组成。
V1～Va的每个第一移相单元均含有M/a个输入口，b个输出口，共计M/a× b个链路，每一链路上均含有一个第一移相组件。所述的Va第一移相单元，每个输入端口均设有1/b的第一功分器，用于将一路原始信号分为b路信号；每个输出端口均设有一个1/(M/a)第二功分器，用于将M/a路信号合为一路信号。
H1～Hb的每个第二移相单元均含有a个输入口，N/b个输出口，共计a×N/b 个链路，每一链路上均含有一个第二移相组件。所述的Hb第二移相单元，每个输入端口均设有1/(N/b)第三功分器，用于将一路原始信号分为N/b路信号；每个输出端口均设有一个1/a第四功分器，用于将a路信号合为一路信号。
V1～Va的每个第一移相单元的b个输出口依次连接H1～Hb的a个输入口，最终形成了M×b+N×a的射频通道。
在一些可能的实施例中，可将V1～Va的每个第一移相单元中的第一移相组件更换为第一移相衰减组件。可将H1～Hb的每个第二移相单元中的第二移相组件更换为第二移相衰减组件。V1～Va和H1～Hb更换移相组件为移相衰减组件的操作互不影响、相互独立。
设备主体中射频模块构建的M×b+N×a射频矩阵，并将M路原始信号转换为N路接收信号，M端的每一个端口连接基站设备的每个T/R端口，用于接收基站设备发出的M路原始信号；N端的每一个端口连接终端设备的每个T/R端口或 R端口，用于将接收信号传递至目标终端。
图6为下行信息流方向示意图，如图6所示，下述信息流的传递方向为基站设备至V1～Va第一移相单元的输入口M端口，至V1～Va第一移相单元输出口b 端，至H1～Hb第二移相单元的输入口a端，至H1～Hb第一移相单元的输出口N端，至目标终端，称为下行。图7上行信息流方向示意图，如图7所示，下述信息流逆向传输，具体传输方向为目标终端至H1～Hb第二移相单元的输出口N端，至H1～Hb第二移相单元的输入口a端，至V1～Va第一移相单元输出口b端，至V1～Va第一移相单元的输入口M端口，至基站，称为上行。
本说明书实施例提供的一种波束赋形设备，通过第一功分器、第一移相组件、第二功分器、第三功分器、第二移相组件和第四功分器使M路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。并且能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统链路容量，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息，就可以实现以更小的代价达到更高的用户速率。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：第五功分器；
所述第五功分器的一端用于连接所述振源，所述第五功分器的另一端连接所述第一功分器。
具体的，第五功分器的工作参数在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。
示例地、图5为本发明实施例提供一种2×(M×b+N×a)条独立通道的链路图；如图5所示，在M端的每个端口加一个一分二的功分器，每个功分器的主口连接在M端口上，每个功分器的两个分口连接至基站上的一对极化振源上，使原本M×b+N×a的射频矩阵规模扩容到了2×(M×b+N×a)的射频矩阵。
本说明书实施例提供的一种波束赋形设备，能够扩大链路数量，提高用户好感度，提高设备实用性。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述第一移相组件和所述第二移相组件均为以下一种：移相组件、移相组件+衰减组件、移相衰减组件。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，
所述M的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述N的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述a的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64；
所述b的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64。
具体的，a的取值可以由M确定，b的取值由N确定。
示例地、当M选取256时，a可以选取以下一种：2、4、8、16、32、64。当M选取32时，a只能选取以下一种：2、4、8、16、32。
由于b的选取规则和a相同，在此不在赘述。
示例地、测试场景包括：64天线端口基站，目标终端4个，64×16幅相波束赋形设备一台，等幅等相线缆80根；具体步骤如下：
1、使用的80根线缆将64个基站射频口以及16个终端天线射频口分别和幅相波束赋形设备的64个A口以及16个B口相连；
2、将波束赋形设备的所有通道设值为0°/0dB，启动基站小区，接入所有目标终端，确认波束赋形设备、基站及目标终端均正常工作，业务正常；
3、通过人机交互单元，分别调节16个B口输出的波束角度和对应通道的第一衰减值大小；
4、在调节角度和衰减的同时，观察终端上报的吞吐率、信噪比、所在SSB 编号、误码率、MCS值等参数的变化；
5、通过对吞吐率、信噪比、所在SSB编号、误码率、MCS值等参数的处理，分析测试数据是否符合设计预期。
另一方面、图9为本发明实施例提供的一种波束赋形方法的流程图，如图9 所示，本发明提供一种波束赋形方法，所述方法采用上述任一项所述的波束赋形设备实施，该方法的执行主体为上述所述的主控模块，包括：
S602、获取目标波束参数，所述目标波束参数包括：目标波束角度及目标终端与基站的距离；
具体的，目标波束角度可以是目标终端与基站振源的相对角度，需要说明的是，基站振源的相对坐标系在本说明书实施例中不做具体限定，目标终端与基站的距离可以表征出信息流的增益，需要说明的是在测试信息流的过程中，增益是可以根据实际需要进行调整的。
S604、接收所述基站的振源发送的待调节波束参数，所述待调节波束参数包括：待调节波束角度；
具体的，待调节波束可以是基站振源发出信息流，待调节波束角度可以是待调节波束与基站振源相对角度。
需要说明的是，基站的坐标系在一个测试系统中是固定的。
S606、根据所述目标波束角度、目标终端与基站的距离和所述待调节波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位；
具体的，主控模块可以根据目标波束角度、目标终端与基站的距离和待调节波束角度相对于相对水平轴和相对垂直轴的角度偏差，相对水平轴的偏差角度为待调节波束角度的水平调整相位，相对垂直轴的偏差角度为待调节波束角度的垂直调整相位。
S608、将所述水平调整相位发送给第二移相单元，将所述垂直调整相位发送给第一移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度与所述目标波束角度相同。
需要说明的是，第二移相单元可以根据接收的水平调整相位调整待调节波束的水平偏差角度，第一移相单元可以根据接收的垂直调整相位调整待调节波束的垂直偏差角度。
本说明书实施例提供的一种波束赋形方法，可以服务于全球蜂窝通信业界，特别是基站设备商，天线设备商，运营商，终端商，科研院所，标准制定机构等。本方案基于传导测试，也可应用于OTA(Over-the-Air Technology，空中下载技术)测试，立足于FR1频段，同时扩展至FR2频段。适应性强。设备主体中的主控模块可以灵活的控制第一移相单元和/或第二移相单元的移相值大小和第一衰减值大小，使经过射频链路的射频信息流的相位和幅度均可任意改变。所述的设值可以是部分通道设值，也可以是所有通道共同设值。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述目标波束角度包括：目标水平偏移角和目标垂直偏移角；所述待调节波束角度包括：待调节波束水平偏移角和待调节波束垂直偏移角；
所述根据所述目标波束角度和所述待调节波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，包括：
获取相邻振源间的横向间距和纵向间距；
根据所述横向间距、所述待调节波束水平偏移角和所述目标水平偏移角确定水平调整相位；根据所述纵向间距、所述待调节波束垂直偏移角和所述目标垂直偏移角确定垂直调整相位。
示例地、图8基站振源排布示意图，如图8所示，图中振源为极化振源，角度分别为+45度的接收振源和-45度的发送振源，本方案用于在设备的主控模块上，进一步控制M×b+N×a射频矩阵的每个链路的移相值和第一衰减值。所述方法面向对象是用户，用户可以通过软件界面实时控制波束角度和增益。本方法可以将根据用户的目标波束参数反向计算出链路幅相加权：通过目标波束角度，反向计算每个链路的相位值；通过目标增益，反向计算每个链路的第一衰减值。
具体的计算可以是：首先获取目标波束角度y(θ,φ)，θ为水平分向的波束角度，φ为垂直分向的波束角度，可反向计算出形成此波束时的通道间相位差Δ：
Δ＝K×D×U
其中，K＝2π/λ，U＝sin y(θ,φ)，λ为波长，D为相邻两个阵源间的距离。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中所述水平调整相位是根据如下公式确定的：
PS水平＝(j-1)×2π×Di/λ×sin(θ)；
其中，PS水平表示第二功分器另一端的所述垂直调整相位，j表示纵向振源的序号，Di表示水平振源间距，λ表示目标波束的波长，θ表示目标水平偏移角。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中所述垂直调整相位是根据如下公式确定的：
PS垂直＝(i-1)×2π×Dj/λ×sin(φ)；
其中，PS垂直表示第四功分器的另一端的所述垂直调整相位，i表示横向振源的序号，Dj表示垂直振源间距，λ表示目标波束的波长，φ表示目标垂直偏移角。
示例地、与M端对接的基站天线振源为i x j的面阵，横向相邻振源间距为Di，纵向相邻振源间距为Dj，针对一个波束角度y(θ,φ)，将利用V1～Va 矩阵赋形出θ角度，利用H1～Hb矩阵赋形出φ角度。
针对每个V矩阵的一个b口，M/a×1射频链路的相位设值为：
PS＝(j-1)×2π×Di/λ×SIN(θ)
针对每个H矩阵的一个N口，a×1射频链路的相位设值为：
PS＝(i-1)×2π×Dj/λ×SIN(φ)
再根据实时的增益调整链路的第一衰减值，以达到目标增益的设置。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中所述获取目标波束参数，包括：
获取所述目标波束角度及所述目标终端与基站的距离，所述目标波束角度包括：水平角度和垂直角度；
根据所述水平角度、垂直角度及所述目标终端与基站的距离确定所述目标波束参数；
或基于用户输入确定所述目标波束参数。
具体的，主控模块可以根据目标波束角度及目标终端与基站的距离确定目标波束参数。
或、用户可以根据目标终端的水平距离偏差、垂直距离偏差和水平角度偏差输入目标波束参数。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：
根据所述目标终端与基站的距离确定目标增益；
根据所述目标增益确定每个链路的第一衰减值；
相应的，所述将所述水平调整相位发送给第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度，包括：
将所述第一衰减值和所述水平调整相位发送给所述第一衰减单元、第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给所述第二移相单元，以使所述第一衰减单元、第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度及衰减；
或将所述水平调整相位发送给所述第一移相单元，将所述垂直调整相位和所述第一衰减值发送给所述第二衰减单元、第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二衰减单元、第二移相单元调整所述待调节波束角度及衰减。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：
判断调整后的所述待调节波束角度与所述目标增益是否匹配；
若所述待调节波束角度与所述目标增益不匹配，则根据所述目标增益确定实时增益；
根据所述实时增益确定第二衰减值；
将所述第二衰减值发送给所述第一衰减单元，以使所述第一衰减单元调整衰减，直至所述待调节波束增益与所述实时增益相匹配；
或将所述第二衰减值发送给所述第二衰减单元，以使所述第二衰减单元调整衰减，直至所述待调节波束增益与所述实时增益相匹配。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述接收所述基站的振源发送的待调节波束参数，之前还包括：
确定所述第一移相单元和所述第二移相单元的通信地址。
本说明书实施例提供的一种使用波束赋形设备波束赋形方法能够解决了5GMassive MIMO基站测试环境搭建复杂、成本高昂的问题。并且本发明能够更灵活的波束赋形操作和更快速的波束扫描。本发明提供波束赋形方法能够提高基站或目标终端的测试效率和测试的准确性。
相应的，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行时实现前述所述的一种使用波束赋形设备波束赋形方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种使用波束赋形设备波束赋形方法的电子设备，图10为本发明实施例提供一种使用波束赋形设备波束赋形方法的电子设备的结构图，如图10所示，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述公开的一种使用波束赋形设备波束赋形方法的步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参加即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参加方法实施例的部分说明即可。
本说明书实施例并不局限于必须是符合通信行业标准、标准计算机数据处理和数据存储规则或本说明书一个或多个实施例所描述的情况。某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、存储、判断、处理方式等获取的实施例，仍然可以属于本说明书实施例的可选实施方案范围之内。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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，本发明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)执行本发明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(ROM，Read-Only Memory)、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。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种波束赋形设备，其特征在于，包括：射频模块和主控模块；所述射频模块用于与基站的M个振源和N个目标终端连接，所述主控模块的控制端与所述射频模块的受控端连接；
所述射频模块包括：a个第一移相单元、b个第二移相单元和射频电缆，每个所述第一移相单元具有M/a个输入端口和b个输出端口，每个所述第二移相单元具有a个输入端口和N/b个输出端口，所有所述第一移相单元的每个输出口与每一个所述第二移相单元的一个输入口连接，所述第一移相单元和所述第二移相单元均与所述主控模块连接，其中所述M、b、N和a均为正整数；
所述主控模块用于根据接收到的目标波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，并将所述水平调整相位发送给所述第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给所述第二移相单元，以使所述射频模块发送与所述目标波束角度对应的波束至所述目标终端。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一移相单元包括：M/a个第一功分器、b×M/a个第一移相组件和b个第二功分器；所述第二移相单元包括：a个第三功分器、a×N/b个第二移相组件和N/b个第四功分器；其中，M被a整除，N被b整除；
所述第一功分器的一端用于连接所述振源，所述第一功分器的另一端连接b×M/a个所述第一移相组件的一端，所述第一移相组件的另一端连接所述第二功分器的一端；
所述第三功分器的一端连接所述第二功分器的另一端，所述第三功分器的另一端连接a×N/b个所述第二移相组件的一端，所述第二移相组件的另一端连接所述第四功分器的一端，所述第四功分器的另一端用于连接所述目标终端。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括：第五功分器；
所述第五功分器的一端用于连接所述振源，所述第五功分器的另一端连接所述第一功分器。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述主控模块包括：人机交互单元；
所述人机交互单元用于显示所述目标波束角度。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一移相组件和所述第二移相组件均为以下一种：移相组件、移相组件+衰减组件、移相衰减组件。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，
所述M的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述N的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述a的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64；
所述b的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64。
7.一种波束赋形方法，所述方法采用权利要求1-5任一项所述的波束赋形设备实施，其特征在于，包括：
获取目标波束参数，所述目标波束参数包括：目标波束角度及目标终端与基站的距离；
接收所述基站的振源发送的待调节信号；
根据所述目标波束角度、目标终端与基站的距离调整水平调整相位和垂直调整相位；
将所述水平调整相位发送给第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二移相单元调整待调节波束角度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述目标波束角度包括：目标水平偏移角和目标垂直偏移角；所述待调节波束角度包括：待调节波束水平偏移角和待调节波束垂直偏移角；
所述根据所述目标波束角度和所述待调节波束角度确定水平调整相位和垂直调整相位，包括：
获取相邻振源间的横向间距和纵向间距；
根据所述横向间距、所述待调节波束水平偏移角和所述目标水平偏移角确定水平调整相位；根据所述纵向间距、所述待调节波束垂直偏移角和所述目标垂直偏移角确定垂直调整相位。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述水平调整相位是根据如下公式确定的：
PS水平＝(j-1)×2π×Di/λ×sin(θ)；
其中，PS水平表示第二功分器另一端的所述水平调整相位，j表示纵向振源的序号，Di表示水平振源间距，λ表示目标波束的波长，θ表示目标水平偏移角。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述垂直调 整相位是根据如下公式确定的：
PS垂直＝(i-1)×2π×Dj/λ×sin(φ)；
其中，PS垂直表示第四功分器的另一端的所述垂直调整相位，i表示横向振源的序号，Dj表示垂直振源间距，λ表示目标波束的波长，φ表示目标垂直偏移角。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取目标波束参数，包括：
获取所述目标波束角度及所述目标终端与基站的距离，所述目标波束角度包括：水平角度和垂直角度；
根据所述水平角度、垂直角度及所述目标终端与基站的距离确定所述目标波束参数；
或基于用户输入确定所述目标波束参数。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述目标终端与基站的距离确定目标增益；
根据所述目标增益确定每个链路的第一衰减值；
在第一移相单元内加第一衰减单元，或在第二移相单元内加第二衰减单元；
相应的，将所述第一衰减值发送至第一衰减单元，将所述水平调整相位发送给第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度，包括：
将所述第一衰减值和所述水平调整相位发送给所述第一衰减单元和第一移相单元，将所述垂直调整相位发送给所述第二移相单元，以使所述第一衰减单元 、第一移相单元和所述第二移相单元调整所述待调节波束角度及衰减；
或将所述水平调整相位发送给所述第一移相单元，将所述垂直调整相位和所述第一衰减值发送给所述第二衰减单元、第二移相单元，以使所述第一移相单元和所述第二衰减单元、第二移相单元调整所述待调节波束角度及衰减。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
判断调整后的所述待调节波束角度与所述目标增益是否匹配；
若所述待调节波束角度与所述目标增益不匹配，则根据所述目标增益确定实时增益；
根据所述实时增益确定第二衰减值；
将所述第二衰减值发送给所述第一衰减单元，以使所述第一衰减单元调整衰减，直至待调节波束增益与所述实时增益相匹配；
或将所述第二衰减值发送给所述第二衰减单元，以使所述第二衰减单元调整衰减，直至所述待调节波束增益与所述实时增益相匹配。
14.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收所述基站的振源发送的待调节波束参数，之前还包括：
确定所述第一移相单元和所述第二移相单元的通信地址。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行时实现如权利要求7-14任一项所述的波束赋形方法的步骤。
16.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求7-14任一项所述的波束赋形方法的步骤。
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