CN113169767A - 大规模mimo通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开的方法可包括：以所分配的接收信号加权因子配置天线阵列内的多个收发模块，这些收发模经高速数据通信总线相互连接，每一个收发模块与所述天线阵列内的相应天线元件相邻设置；通过启用关联高速数据通信总线，将所述多个收发模块设置成彼此通信的模块组；由所述多个收发模块接收多个无线数据信号，并且以响应方式生成相应的多个接收基带数据信号；通过在每个模块组内的收发模块之间发送接收基带信号，以所分配的接收信号加权因子对每个模块组内的接收基带信号的子组进行合路，以生成多个接收波束成形信号；以及对接收波束成形信号进行解调。

Description

大规模MIMO通信系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请是申请号为62/712,172，申请日为2018年7月30日，名称为“大规模MIMO通信系统和方法”的美国临时专利申请的非临时申请，并依据35 U.S.C.§119(e)要求其权益，并且将其全部内容援引于此。
背景技术
某些通信系统具有高的物料清单(BOM)成本以及散热器方面的问题。某些通信系统还在同一电路板上设置大量的部件。某些通信系统还具有低的能效以及较大的物理尺寸。
发明内容
根据一些实施方式的例示方法可包括：以所分配的接收信号加权因子配置天线阵列内的多个收发模块，这些收发模块经高速数据通信总线相互连接，每一个收发模块与所述天线阵列内的相应的天线元件相邻设置；通过启用关联的高速数据通信总线，将所述多个收发模块设置成彼此通信的模块组；以所述多个收发模块接收多个无线数据信号，并以响应方式生成相应的多个接收基带数据信号；通过在每个模块组内的收发模块之间发送接收基带信号，以所分配的接收信号加权因子对每个模块组内的接收基带信号的子组进行合路，以生成多个接收波束成形信号；以及对所接收的波束成形信号进行解调。
在该例示方法的一些实施方式中，每一个收发模块可包括多个极坐标发射器。
在该例示方法的一些实施方式中，每一个收发模块可包括多个极坐标接收器，其中，每一个极坐标接收器包括注频锁相振荡器。
该例示方法的一些实施方式可进一步包括：由所述天线阵列获得供该天线阵列发送的多个发送数字基带信号；将每一个发送数字基带信号分配给相应的多个收发模块；以及将所分配的信号加权因子当中的发送信号加权因子施加至每一个相应的收发模块的发送数字基带信号。
该例示方法的一些实施方式可进一步包括：由每一个收发器利用数字调制器和功率放大器，根据发送数字基带信号生成发送调制信号；以及将各发送调制信号合路。
在所述例示方法的一些实施方式中，所述各发送调制信号可由威尔金森合路器合路。
根据一些实施方式的另一例示方法可包括：由设置于平板天线阵列上的收发模块阵列接收目标信号，每一个收发模块与所述平板天线阵列上的天线元件相邻设置，每一个收发模块包括多个数字解调器，并包括基带信号合路器；由每一个所述收发模块生成解调基带调制信号；以及由所述基带信号合路器对所述平板天线阵列的数字基带信号进行合路。
在该另一例示方法的一些实施方式中，所述信号合路器可以以信号加权因子配置。
在该另一例示方法的一些实施方式中，所述信号加权因子可包括波束成形权重。
在该另一例示方法的一些实施方式中，所述波束成形权重可以为列加权因子，行加权因子，或者同时为此两者。
根据一些实施方式的一种例示装置可包括：天线阵列内的多个收发模块，每一个收发器具有所分配的接收信号加权因子，每一个收发模块与所述天线阵列内的相应天线元件相邻设置；与所述多个收发模块连接的多条高速数据通信总线；控制器，该控制器用于发送控制信号，以将所述收发模块分为彼此通信的模块组；与各所述模块组关联的多个累加器，这些累加器用于接收多个接收基带数据信号，并通过施加所分配的接收信号加权因子来形成接收波束成形信号；以及用于对接收波束成形信号进行解调的解调器。
在该例示装置的一些实施方式中，每一个收发模块可包括多个极坐标发射器。
在该例示装置的一些实施方式中，每一个收发模块可包括多个极坐标接收器，其中，每一个极坐标接收器包括注频锁相振荡器。
附图说明
附图及以下详细描述并入本说明并形成本说明的一部分，用于进一步说明包含所要求保护的发明的概念的实施方式，以及说明这些实施方式的各种原理和优点，其中，各附图中的相同元件或功能类似的元件采用相同的附图标记。
图1为一些实施方式的软件定义无线电(SDR)系统100的SDR模块矩阵阵列的立体图意图。
图2A为根据一些实施方式处于OFDMA信道中心的射频同步控制信号的例示频率响应图200。
图2B为根据一些实施方式处于OFDMA射频信道边缘的射频控制信号的例示频率响应图250。
图3为根据一些实施方式的I/Q接收链路元件的模块电路连接的框图。
图4为根据一些实施方式的极坐标接收链路元件的模块电路连接的框图。
图5为根据一些实施方式带有针对发送路径器件的功率合路器的收发器的模块电路连接方式框图。
图6为根据一些实施方式发送射频信号在空中合路的收发器的模块电路连接方式框图。
图7为根据一些实施方式的集成软件定义无线电(SDR)模块阵列的模块电路连接方式框图。
图8为根据一些实施方式偶极振子与3×3矩形贴片天线阵列彼此叠置的例示偶极振子结构的平面示意图。
图9为根据一些实施方式通过将多个天线阵列收发模块同步而使接收载波参考信号的相位对准的例示方法的流程图。
图10为根据一些实施方式生成多个发送调制信号且将其合路的例示方法流程图。
图11为根据一些实施方式对多个接收调制信号进行解调且对基带信号进行合路的例示方法流程图。
图12为根据一些实施方式的天线阵列例示图。
图13为根据一些实施方式的例示收发元件的例示图。
图14为根据一些实施方式的收发器例示配置方法流程图。
本领域技术人员可理解的是，附图元件的图示目的在于简单和清楚，并不一定按比例绘制。例如，为了有助于促进对本发明实施方式的理解，附图中某些元件的尺寸相对于其他元件可能有所夸大。
附图中的合适之处采用常规符号表示装置和方法的部件，其仅示出了与本发明实施方式的理解有关的具体细节，以避免对受益于本说明书描述的本领域技术人员而言极其显而易见的细节对所公开的内容造成模糊。
各附图中所绘出且文中结合各附图所描述的实物、连接方式、设置方式等仅出于例示目的，并不在于构成限制。因此，与特定附图的“绘制”内容相关的任何及所有陈述或其他指示，与特定要素或实物在特定附图中的“存在形式”或“所含内容”相关的任何及所有陈述或其他指示，以及可能在脱离上下文语境的状况下孤立地理解为绝对意涵并因而构成限制的任何及所有类似陈述，可能需要仅以适宜的方式理解为紧随于“在至少一种实施方式，……”等积极意义的文句之后。出于行文的简洁和清楚起见，这一暗含的前导文句不再在附图的具体说明中反复赘述。
具体实施方式
图1为一些实施方式的软件定义无线电(SDR)系统100的SDR模块矩阵阵列的立体图。图1所示为设于电路板106上的例示4×8SDR模块104矩阵。一些实施方式具有其他SDR模块104矩阵结构。每一SDR模块可包括4×4子阵列收发元件矩阵。在一些实施方式中，SDR模块104可包括针对每一收发元件子阵列组的可调谐无线电数模转换器(DAC)/模数模转换器(ADAC)，射频开关(时分双工(TDD)和频分双工(FDD))，数字功率器件(DPD)。
根据一些实施方式，MIMO收发电路板106可包括射频天线102。射频天线102可用于向每一SDR模块104发送同步控制信号。该同步控制信号可以为发送所用中心载波频率接近目标接收信道中心的信号。在一些实施方式中，该同步控制信号可以为用于确定每一SDR模块104的关联注频锁相振荡器电路的振荡器频率的信息信号。
一些实施方式的振荡器电路可与每一SDR模块104集成在一起，而一些实施方式的振荡器电路可处于SDR模块104外部。在一些实施方式中，一个射频天线102附接至MIMO电路板106上，或与之关联的外壳上。MIMO电路板106的一些实施方式可具有多个射频天线102，例如，该MIMO电路板106的多个拐角处均设有一个射频天线102。举例而言，MIMO电路板106的每一拐角处均可设置一个射频天线102。每一射频天线102可分配所述SDR模块矩阵的一个子组。
在一些实施方式中，SDR模块104矩阵阵列的行或列可用于进行波束成形。例如，八个SDR模块104组成的一行可用于形成相控阵发射波束。每一SDR模块104的关联振荡器电路可通过幅度加权法、相位加权法和/或同相(I)与正交(Q)加权法解决射频天线102的位置与每一SDR模块104所使用天线位置之间的传播延迟、定时和/或其他几何形状方面的问题。
在一些实施方式中，可利用校准例程确定每一SDR模块104的相对传播延迟。在一些实施方式中，可利用运行过程中的校准例程进行权重的持续调整。在一些实施方式中，可利用校准例程在上电时进行权重配置。在一些实施方式中，可利用校准查询表对电路板106进行特定配置。
图2A为根据一些实施方式处于OFDMA信道中心的射频同步控制信号的例示频率响应图200。图2A所示为特定信道的正交频分多址(OFDMA)接收(Rx)信号202的频率响应。同步控制信号204的中心载波频率可近乎等于OFDMA接收信号202的信道中心载波频率。
图2B为根据一些实施方式处于OFDMA射频信道边缘的射频控制信号的例示频率响应图250。与图2A类似，图2B所示为特定信道的OFDMA接收信号252的频率响应。振荡器控制信号254的中心载波频率可等于该信道的关联频率，如该OFDMA信道最低频率附近的频率。在一些实施方式中，振荡器控制信号的发送所用中心载波频率可处于图2A和图2B所示各例之间(举例而言)。在一些实施方式中，振荡器控制信号的发送所用中心载波频率可高于或低于图2A和图2B所示振荡器控制信号204，254的中心载波频率。
图3为根据一些实施方式的I/Q接收链路元件的模块电路连接的框图300。射频天线320可发出由一个或多个SDR模块共有的振荡器控制信号，该振荡器控制信号可由振荡器电路天线318接收。在一些实施方式中，图3射频天线320可与图1射频天线102相同。所接收的振荡器控制信号可由注频锁相振荡器(ILO)或锁相环(PLL)电路308的输入端接收。在一些实施方式中，SDR模块322可具有共同的ILO/PLL电路308。在一些实施方式中，线性噪声放大器(LNA)可将所接收的信号注入振荡器子电路。该振荡器子电路可输出相位为0度和90度的振荡器控制信号。所述0度和90度相位信号可供与每一接收链路子模块302，304，306的I和Q电路元件分别关联的混频器使用。
在接收链路子模块302，304，306的一些实施方式中，与接收链路子模块302，304，306关联的射频天线可接收外部发射器/天线316发送的OFDMA信号。外部发射器316可例如为蜂窝电话信号塔的发射天线，或者附接于卫星上的发射天线。OFDMA接收信号可传播通过LNA，并分路成I和Q路径相位信号。每一I和Q路径相位信号可与所述相位为0度和90度的振荡器控制信号混频，以分别生成针对相应接收链路子模块302，304，306的I信号和Q信号。
在一些实施方式中，每一接收链路子模块302，304，306可输出I信号和Q信号，这些信号输入至合路器310。虽然图3中示出了三个接收链路子模块302，304，306，但是在一些实施方式中，SDR模块322可具有8个、16个或其他数量个成组的接收链路元件。合路器310可接收合路器行权重和列权重。在一些实施方式中，可由合路器310或乘法累加器312实施复数乘法。举例而言，可按照式1，计算例示合路器输出信号。
Figure BDA0002989071720000061
其中，r为N组接收链路中的0，…，N-1；
Figure BDA0002989071720000062
Figure BDA0002989071720000063
在一些实施方式中，合路器310可从控制总线314接收行和列合路器权重，而且合路器310可输出CombinedI，Q值的矩阵，并将其发送至乘法累加器(MAC)312。CombinedI，Q值的矩阵可利用控制总线314接收的相应行权重和列权重的矩阵进行计算。
在一些实施方式中，MAC 312可接收I信号的求和结果(∑I)，Q信号的求和结果(∑Q)以及/或者I信号和Q信号的求和结果(∑I，Q)。MAC 312还可接收一组MAC行权重和列权重。在一些实施方式中，MAC 312可针对一组MAC权重，实施与式1类似的复数乘法和累加。根据一些实施方式，MAC 312可针对行和列，分别进行I和Q的乘法和累加。MAC 312可输出行和列的累加结果，该累加结果可发送至控制总线314。在一些实施方式中，所输出的MAC累加结果可对应于分布式相位阵列信号或分布式波束成形信号。
图4为根据一些实施方式的极坐标接收链路元件的模块电路连接的框图400。射频天线420可发出由一个或多个SDR模块共有的振荡器控制信号，该振荡器控制信号可由接收链路的天线接收。在一些实施方式中，图4射频天线420可与图1射频天线102相同。对于每一接收链路子模块402，404，406，所接收的振荡器控制信号可传播通过线性噪声放大器(LNA)，并注入注频锁相振荡器(ILO)电路。该振荡器控制信号的中心载波频率可与MIMO接收信道的中心频率基本相同。该ILO电路可将从MIMO收发电路板射频天线420接收的振荡器控制信号用作对接收链路子模块402，404，406关联振荡器的锁频处理的一环。该ILO电路可输出针对每一接收链路子模块402，404，406的相位路径信号和幅度路径信号。该ILO电路的输出信号可由相位路径和幅度路径的时间数字转换器(TDC)接收。在一些实施方式中，TDC同步电路408可从控制总线414接收同步信号。该同步电路408可向每一接收链路子模块402，404，406的相应关联TDC电路发送同步信号，以对TDC信号的时间进行同步。每一接收链路子模块402，404，406可具有生成相位信息和幅度信息的TDC电路。
在一些实施方式中，所述TDC可采用申请号为15/488,278，申请日为2017年4月14日，名称为“宽范围高灵敏度时间数字转换器”的美国专利申请中描述的例示技术，该文的内容援引于此。所述TDC还可采用其他实现方式。
在接收链路子模块402，404，406的一些实施方式中，接收链路子模块402，404，406的关联射频天线可接收外部发射器/天线416发送的OFDMA信号。外部发射器416可例如为蜂窝电话信号塔的发射天线，或者附接于卫星上的发射天线。在一些实施方式中，OFDMA接收信号可传播通过LNA，并可与ILO输出信号混频，以将OFDMA接收信号下迁至基带。从ILO电路输出信号中，可提取相位信息和幅度信息。相位路径信号和幅度路径信号可由相位路径和幅度路径的时间数字转换器(TDC)接收。在一些实施方式中，TDC同步电路408可从控制总线414接收同步信号。TDC同步电路408可向每一接收链路子模块402，404，406的相应关联TDC电路发送同步信号，以对TDC信号的时间进行同步。每一接收链路子模块402，404，406可具有生成相应接收链路子模块402，404，406的相位信息和幅度信息的TDC电路。
在一些实施方式中，TDC同步电路408的输出信号可以为时间数字转换(TDC)同步信号。此类TDC同步输出信号可由每一接收链路子模块402，404，406的TDC处理电路接收，并通过接受处理而对相应接收链路子模块402，404，406的相位输出信号进行调节。通过对每一收发模块的相位输出信号的相位进行调节，可以实现接收载波参考信号的相位对准。
接收链路子模块402，404，406(或收发模块，例如图1收发模块104)的一些实施方式可包括锁相至TDC同步电路的同步输出信号的注频锁相振荡器(ILO)。每一接收链路子模块402，404，406(或收发模块)的ILO可生成本地下变频信号，该本地下变频信号可用于对目标接收信道的信号进行下变频。例如，收发模块的LNA可经天线接收调制射频信号，而且该LNA可生成与ILO输出信号混频的输出信号。所述本地下变频信号可用于控制所述ILO，以使得输出后的混频ILO信号为针对目标接收信道信号的下变频信号。
在一些实施方式中，所述ILO可生成本地时间数字转换器(TDC)参考信号，该本地TDC参考信号可用于对多个极坐标收发器进行同步。例如，每一接收链路子模块402，404，406(或收发模块)的本地TDC信号可用于生成相应收发模块的TDC处理电路的输出信号，该输出信号可用于对相应接收链路子模块402，404，406(或收发模块)所接收的接收信号进行同步。
在所述收发模块的一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标接收器(如接收链路子模块402，404，406)，其中，每一极坐标接收器可包括注频锁相振荡器(ILO)，该ILO调节为锁相至所述同步信号，并根据目标接收信号中的调制方案进行调节(或偏移)。
合路器410可接收每一接收链路子模块402，404，406的相位信号和幅度信号。合路器410还可从控制总线414接收行权重和列权重。虽然图4示出了三个接收链路子模块402，404，406，但是在一些实施方式中，SDR模块422可具有8个、16个或其他数量个成组的接收链路元件。合路器410可接收合路器行权重和列权重。在一些实施方式中，幅度信息和相位信息可转换为I信息和Q信息。在一些实施方式中，可通过CORDIC电路将幅度信息和相位信息转换为I信息和Q信息，所述CORDIC电路可以为合路器410的内部电路。在一些实施方式中，所述I信息和Q信息可用于计算与式1所示类似的累加I值和Q值。在一些实施方式中，可由合路器410或乘法累加器412实施复数乘法。在一些实施方式中，合路器410可从控制总线414接收行和列合路器权重，而且合路器410可输出CombinedI，Q值的矩阵，并将其发送给乘法累加器(MAC)412。该CombinedI，Q值的矩阵可利用控制总线414接收的相应行权重和列权重的矩阵计算。在一些实施方式中，信号合路器可通过信号加权因子进行配置。该信号加权因子可含有合路器行权重和合路器列权重，并可通过信号发送至合路器410。该信号加权因子可含有MAC行权重和MAC列权重，并可通过信号发送至MAC 412。在一些实施方式中，该信号加权因子可含有波束成形权重。在一些实施方式中，该波束成形权重可以为列加权因子，行加权因子，或同时为行加权因子和列加权因子。
在一些实施方式中，MAC 412可接收I信号的求和结果(∑I)，Q信号的求和结果(∑Q)以及/或者I信号和Q信号的求和结果(∑I，Q)。MAC 412还可接收一组MAC行权重和MAC列权重。在一些实施方式中，MAC 412可针对一组MAC权重实施例如与式1类似的复数乘法和累加。根据一些实施方式，MAC 412可针对行和列分别进行I和Q乘法和累加。MAC 412可输出行和列的累加结果，该累加结果可发送给控制总线414。在一些实施方式中，所输出的MAC累加结果可对应于分布式相位阵列信号或分布式波束成形信号。在一些实施方式中，可分别对幅度信息和相位信息进行求和，而不实施复数乘法。
图5为根据一些实施方式带有针对发送路径器件的功率合路器的收发器500的模块电路连接的框图。图5所示为发送链路具有多达8个元件且接收链路具有1个元件的SDR模块504例示结构。在一些实施方式中，SDR模块504的发送链路和接收链路还可具有其他数目的元件。
在一些实施方式中，每一发送链路的相位电路510可接收含相位信息的发送信号。锁相环(PLL)电路512可生成待注入每一发送链路的数字功率放大器(DPA)508的信号。每一发送链路的DPA 508可利用所述相位信号和PLL输入信号生成放大调制输出信号。每一发送链路的放大调制输出信号可注入功率合路器。每一SDR模块504可含有功率合路器506。所述收发器可将数字合路功率信号经与SDR模块504连接的关联射频天线502发送。
在一些实施方式中，功率合路器506可以为威尔金森合路器，而且各发送调制信号可由该威尔金森合路器合路。在一些实施方式中，可通过将每一功率放大器(如数字功率放大器(DPA)508的输出端)连接至多个偶极天线当中的一个(如偶极天线502)的方式，将发送调制信号合路为电磁能量(其例如可在发射器和接收器之间的空中发生)。在一些实施方式中，可以以用于波束成形的加权因子对一个或多个收发模块(或发送链路元件，其可包括DPA 508，相位电路510以及PLL电路512)进行配置。功率合路器506(或收发模块504)可接收行加权因子和列加权因子等加权因子，而该加权因子可用于对发送信号波束成形中的功率电平进行调节。
在一些实施方式中，接收信号可由SDR模块504的关联射频天线502接收。在一些实施方式中，接收链路的元器件可含有从SDR模块504的射频天线502接收调制射频信号的线性噪声放大器(LNA)514。LNA 514的输出信号可注入混频器516，并与PLL信号混频，以生成接收路径输入信号。ILO 516的输出信号可由模数转换器(ADC)518接收。ADC 518可生成接收输出信号(RX)。
在一些实施方式中，每一收发器可利用数字调制器和功率放大器，根据发送数字基带信号生成发送调制信号，并对发送调制信号进行合路。例如，SDR模块504可通过将发送信号TX输入每一相位电路510的方式生成。每一相位电路510的输出信号可输入数字功率放大器(DPA)508。每一DPA 508可生成功率合路器506的输入信号。功率合路器506可通过对每一DPA输出信号进行合路来生成发送调制信号。
图6为根据一些实施方式发送射频信号在空中合路的收发器600的模块电路连接的框图。图6所示为发送链路具有多达8个元件且接收链路具有8个元件的SDR模块604例示结构。在一些实施方式中，SDR模块604的发送链路和接收链路还可具有其他数目的元件。
在一些实施方式中，每一发送链路的相位电路610可接收含相位信息的发送信号。锁相环(PLL)电路612可生成待注入每一发送链路的数字功率放大器(DPA)608的信号。每一发送链路的DPA 608可利用所述相位信号和PLL输入信号生成放大调制输出信号。每一发送链路的放大调制输出信号可由射频天线602发送。在一些实施方式中，每对发送/接收链路可分别具有的单独射频天线602。
在一些实施方式中，可由SDR模块604的关联射频天线602接收OFDMA调制信号。在一些实施方式中，接收链路的元器件可含有从SDR模块604的射频天线602接收调制射频信号的线性噪声放大器(LNA)614。LNA 614的输出信号可注入混频器616，并与PLL信号混频，以生成接收路径输入信号。ILO 616的输出信号可由模数转换器(ADC)618接收。ADC 618可生成接收输出信号(RX)。每一SDR模块604可含有功率合路器606，该功率合路器可用于通过对每一接收链路的接收信号(RX0，RX1，……，RX7)进行合路而生成合路接收信号。该数字合路接收信号可连接至收发电路板上的其他器件。
在一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标接收器，每一极坐标接收器可包括注频锁相振荡器。例如，SDR模块604可包括多个极坐标接收器，每一该极坐标接收器可例如包括PLL电路612，LNA 614，混频器616以及ADC 618。所述多个极坐标接收器中的每一者均可包括注频锁相振荡器，该注频锁相振荡器可以为PLL电路612的一部分。
图7为根据一些实施方式的集成软件定义无线电(SDR)模块阵列的模块电路连接的框图。相控阵系统可通过对信号(如I和Q接收数据，或者幅度和相位接收数据)的加权和求和而实现射频调制信号的合路。每一SDR模块702，704，706，708可通过内含集成的乘法累加器(MAC)而实现分布式合路。这一结构可实现收发器的可扩展性。在一些实施方式中，还可使用其他数目的SDR模块702，704，706，708。
图8为根据一些实施方式偶极振子与3×3矩形贴片天线阵列彼此叠置的例示偶极振子结构800的平面示意图。在图8所示结构中，偶极振子802与3×3矩形贴片天线阵列804彼此错开。单个微带贴片天线804可由能够与单个微带贴片天线804装入相似尺寸区域内的三个平面偶极振子802代替。在一些实施方式中，可以平面偶极振子代替微带贴片天线。在一些实施方式中，每一SDR模块可采用三联偶极振子。在一些实施方式中，可使用不同组的偶极振子，以调节偶极振子之间的间隔，从而例如增大偶极振子之间的隔离度。
在一些实施方式中，发送调制信号可由与收发模块(如图1收发模块104)或发送链路子模块(例如，由图5所示元件构成的发送链路，这些元件可包括DPA 508，相位电路510以及PLL 512)连接的多个偶极振子802发送。在一些实施方式中，所述多个偶极振子802可排列成阵列804。
图9为根据一些实施方式通过将多个天线阵列收发模块同步而使接收载波参考信号的相位对准的例示方法900的流程图。在一些实施方式中，该方法可包括：向配置于天线阵列内的多个收发模块发送902同步信号。每一收发模块可通过处理904所述同步信号而相应地实现接收载波参考信号的相位对准。该同步信号可例如为如图4所示的时间数字转换(TDC)同步信号。该TDC同步信号可由每一模块接收，并通过接受处理而调节每一接收链路子模块(或收发模块)的相位输出信号。
图10为根据一些实施方式生成多个发送调制信号且将其合路的例示方法流程图。方法1000可包括：以收发模块阵列接收1002数字基带信号，其中，每一收发模块可包括多个数字调制器。方法1000还可包括：由所述多个数字调制器和功率放大器当中的每一者，根据所述数字基带信号生成1004发送调制信号。方法1000可进一步包括：例如以功率合路器对所述发送调制信号进行合路1006。所得合路信号可经射频天线发送。
图11为根据一些实施方式对多个接收调制信号进行解调且对基带信号进行合路的例示方法1100流程图。方法1100可包括：由设于平板天线阵列上的收发模块阵列接收1102目标信号，其中，每一模块分别与所述平板天线阵列的天线振子相邻设置，每一收发模块可包括多个数字解调器，并可包括基带信号合路器。方法1100还可包括：由每一所述收发模块生成1104解调基带调制信号。所有方法1100可进一步包括：由所述平板天线阵列利用所述基带信号合路器(如图6数字合路器)对所述数字基带信号进行合路。
图12为根据一些实施方式的天线阵列例示图。在一些实施方式中，该例示天线阵列部分为含收发元件的可变子阵列的一部分。天线阵列部分1200可包括多个收发元件。接收信号可经多个贴片天线振子接收。接收信号可以以菊花链的形式链接在一起，并可经接收串行总线在每一收发元件之间传输。该接收串行总线上可连接DSP，并由该DSP接收已由每一收发元件加权和求和后的求和后接收信号。每一收发元件可经发送串行总线从DSP接收调制后发送信号。每一收发元件可从DSP接收控制数据，以对每一收发元件内的接收电路元件和发送电路元件进行控制。在一些实施方式中，加权和求和后的接收信号可采取I和Q格式。在一些实施方式中，加权和求和后的接收信号的形式还可采取极坐标格式。类似地，调制后发送信号在一些实施方式中可采取I和Q格式，在另一些实施方式中可采取极坐标格式。
在一些实施方式中，收发器可执行一种方法，该方法包括：由天线阵列获得供该天线阵列发送的多个发送数字基带信号；将每一发送数字基带信号分配给多个相应收发模块；以及向每一相应收发模块的发送数字基带信号施加所分配信号加权因子的发送信号加权因子。例如，可以生成供天线阵列(如图12所示贴片天线阵列)发送的发送数字基带信号。该发送数字基带信号可分配给相应的多个收发模块，如分配给图12所示RFIC芯片阵列的每一RFIC芯片。每一收发模块可施加发送加权因子。每一加权因子可分配给特定的收发模块。
图13为根据一些实施方式的例示收发元件的例示图。图13所示为收发元件1300的一种例示电路实现形式。例示收发元件1300可具有分别针对接收数据、发送数据及控制数据的串行数据总线。如图13左侧部分所示，收发元件1300可接收接收信号和发送信号。此外，图13左侧部分所示的控制数据数据端可接收接收加权值和发送加权值，而且串行/解串(SERDES)电路元件可用于在串行输入数据和并行输入数据之间进行转换。在一些实施方式中，接收加权值和发送加权值可采取复数I和Q(同相和正交)格式。在一些实施方式中，接收加权值和发送加权值还可采取极坐标(幅度和相位)格式。控制数据还可包含时间延迟设置。时间延迟设置和发送加权值可配置为使得多个发射电路元件能够设置用于波束成形，以供与一个或多个卫星通信。类似地，时间延迟设置和接收加权值可配置为使得多个接收元件能够设置用于从卫星接收一系列调制信号。来自卫星的射频信号可经贴片天线振子接收。接收信号可传输通过双向器，并由图13所示接收电路元件的输入端接收。该接收电路元件可由控制串行总线输入线路的接收数据控制。该接收元件的输出信号可以以接收串行总线的输入线路接收的接收数据加权和求和。可调延迟元件可设置为对接收串行总线接收的接收信号数据进行延迟。求和后的接收信号可由SERDES电路元件处理，以将解串后的接收信号数据转换为串行数据格式。接收串行总线数据可经接收串行总线的输出端输出。类似地，调制后的发送信号数据可由发送串行总线的输入端接收。调制后的发送信号数据可输入至发送电路元件。该发送电路元件可由控制数据总线接收的数据控制。在一些实施方式中，发送电路元件的输出信号可以以I和Q格式进行加权。在一些实施方式中，发送电路元件的输出信号可以极坐标格式进行加权。加权后的发送信号可发送至双向器，并经贴片天线振子发送至卫星。在一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标发射器，如图13所示极坐标发射器。
图14为根据一些实施方式的收发器例示配置方法流程图。在一些实施方式中，例示方法1400可由收发器执行，并且包括：以所分配的接收信号加权因子对天线阵列内的多个收发模块进行配置1402，各收发模块可通过高速数据通信总线互连，每一收发模块分别与天线阵列内的相应天线元件相邻设置。由所述收发器执行的方法1400可进一步包括：通过启用关联的高速数据通信总线，将所述多个收发模块配置1404成彼此通信的各组模块。由所述收发器执行的方法1400可进一步包括：以所述多个收发模块接收1406多个无线数据信号，并随即生成相应的多个接收基带数据信号。由所述收发器执行的方法1400可进一步包括：通过在每组模块内的收发模块之间发送接收基带信号，以所分配的接收信号加权因子对每组模块内的接收基带信号的子组进行合路，以生成1408多个接收波束成形信号。由所述收发器执行的方法1400可进一步包括：对接收波束成形信号进行解调1410。
在一些实施方式中，一种例示装置可包括：天线阵列内的多个收发模块，每一收发器具有所分配的接收信号加权因子，每一收发模块分别与所述天线阵列内的相应天线元件相邻设置；与所述多个收发模块相连的多条高速数据通信总线；控制器，该控制器用于发送控制信号，以将所述收发模块分为彼此通信的各组模块；与所述各组收发模块关联的多个累加器，这些累加器用于接收多个接收基带数据信号，并通过施加所分配的接收信号加权因子而形成接收波束成形信号；以及用于对接收波束成形信号进行解调的解调器。此类装置的一例可以如图12和图13所示。
根据一些实施方式，一种例示方法可包括：以所分配的接收信号加权因子对天线阵列中的多个收发模块进行配置，所述各收发模块以高速数据通信总线相互连接，每一收发模块分别为与所述天线阵列内的相应天线元件相邻设置；通过启用关联高速数据通信总线，将所述多个收发模块配置为彼此通信的各组模块；以所述多个收发模块接收多个无线数据信号，并随即生成相应的多个接收基带数据信号；通过在每组模块内的收发模块之间发送接收基带信号，以所分配的接收信号加权因子对每组模块内的接收基带信号的子组进行合路，以生成多个接收波束成形信号；以及对接收波束成形信号进行解调。
在所述例示方法的一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标发射器。
在所述例示方法的一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标接收器，其中，每一极坐标接收器包括注频锁相振荡器。
在一些实施方式中，所述例示方法可进一步包括：由所述天线阵列获得供该天线阵列发送的多个发送数字基带信号；将每一发送数字基带信号分配至相应的多个收发模块；以及将所分配的信号加权因子当中的发送信号加权因子分配给每一相应收发模块的发送数字基带信号。
在一些实施方式中，所述例示方法可进一步包括：由每一收发器利用数字调制器和功率放大器，根据所述发送数字基带信号生成发送调制信号；以及对所述发送调制信号进行合路。
在所述例示方法的一些实施方式中，所述发送调制信号以威尔金森合路器进行合路。
根据一些实施方式，另一例示方法可包括：以设置于平板天线阵列上的收发模块阵列接收目标信号，每一模块与所述平板天线阵列上的天线振元件相邻设置，每一收发模块包括多个数字解调器，并可包括基带信号合路器；由每一所述收发模块生成解调基带调制信号；以及由所述平板天线阵列，通过所述基带信号合路器对所述数字基带信号进行合路。
在所述另一例示方法的一些实施方式中，所述信号合路器可以以信号加权因子配置。
在所述另一例示方法的一些实施方式中，所述信号加权因子可包括波束成形权重。
在所述另一例示方法的一些实施方式中，所述波束成形权重可以为列加权因子，行加权因子，或者同时为此两者。
根据一些实施方式，一种例示装置可包括：天线阵列内的多个收发模块，每一收发器具有所分配的接收信号加权因子，每一收发模块分别与所述天线阵列内的相应天线元件相邻设置；与所述多个收发模块相连的多条高速数据通信总线；控制器，该控制器用于发送控制信号，以将所述收发模块分为彼此通信的各组模块；与所述各组收发模块关联的多个累加器，这些累加器用于接收多个接收基带数据信号，并通过施加所分配的接收信号加权因子而形成接收波束成形信号；以及用于对接收波束成形信号进行解调的解调器。
在所述例示装置的一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标发射器。
在所述例示装置的一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标接收器，其中，每一极坐标接收器包括注频锁相振荡器。
一种方法的一些实施方式可包括：向设置于天线阵列内的多个收发模块发送同步信号；以及以每一收发模块处理所述同步信号，并相应地将接收载波参考信号的相位对齐。
在一种方法的一些实施方式中，每一收发模块可包括锁频至所述同步信号的注频锁相振荡器(ILO)。
在一种方法的一些实施方式中，所述ILO可生成用于对目标接收信道的信号进行下变频的本地下变频信号。
在一种方法的一些实施方式中，所述ILO可生成用于对多个极坐标收发器进行同步的本地时间数字转换器(TDC)参考信号。
在一种方法的一些实施方式中，每一收发模块可包括多个极坐标接收器，每一极坐标接收器包括注频锁相振荡器，该注频锁相振荡器调节至与所述同步信号锁频，并根据目标接收信号中的调制方案进行偏移。
一种方法的一些实施方式可包括：由收发模块阵列接收数字基带信号，其中，每一收发模块可包括多个数字调制器；由所述多个数字调制器和功率放大器中的每一者，根据所述数字基带信号，生成发送调制信号；以及对所述发送调制信号进行合路。
在一种方法的一些实施方式中，所述发送调制信号可以以威尔金森合路器进行合路。
在一种方法的一些实施方式中，可通过将每一功率放大器连接至多个偶极天线当中的一个的方式，将所述发送调制信号合路为电磁能量。
在一种方法的一些实施方式中，所述多个偶极天线可排列成阵列。
在一种方法的一些实施方式中，可以以用于波束成形的加权因子，对一个或多个收发模块进行配置。
一种方法的一些实施方式可包括：以设置于平板天线阵列上的收发模块阵列接收目标信号，每一模块与所述平板天线阵列上的天线元件相邻设置，每一收发模块包括多个数字解调器，并可包括基带信号合路器；由每一所述收发模块生成解调基带调制信号；以及由所述平板天线阵列，通过所述基带信号合路器对所述数字基带信号进行合路。
在一种方法的一些实施方式中，所述信号合路器可以以信号加权因子进行配置。
在一种方法的一些实施方式中，所述信号加权因子可包括波束成形权重。
在一种方法的一些实施方式中，所述波束成形权重可以为列加权因子，行加权因子，或者同时为此两者。
一种装置的一些实施方式可包括：设置于天线阵列内的多个收发模块；用于向所述多个收发模块发送同步信号的同步发送电路；用于生成接收载波参考信号的接收载波生成电路；以及用于处理所述同步信号且将所述接收载波参考信号的相位对齐的同步处理电路。
一种装置的一些实施方式可包括：排列成阵列且用于接收数字基带信号的多个收发模块；多个数字调制器和功率放大器，每一者均用于根据所述数字基带信号生成发送调制信号；以及用于对所述发送调制信号进行合路的合路器。
一种装置的一些实施方式可包括：设于平板天线阵列上的多个天线振子；多个收发模块，这些收发模块在所述平板天线阵列上分别与所述多个天线元件当中的一个相邻设置，并且用于接收目标信号，每一收发模块可包括多个数字解调器，并包括基带信号合路器；解调电路，该解调电路通过每一所述收发模块生成解调基带信号；以及用于由所述平板天线阵列通过所述基带信号合路器对所述数字基带信号进行合路的合路器。
虽然本说明书上文已对具体实施方式进行了描述，但是本领域技术人员可理解的是，在不脱离下附各项权利要求中阐述的本发明范围的前提下，还可做出各种修饰和变化。因此，本说明书和附图应理解为说明而非限制目的，而且所有此类修饰均旨在包含于本发明范围之内。
此外，上述益处，优点，问题解决方案以及可产生任何益处、优点或解决方案或使得任何益处、优点或解决方案变得更加显著的任何要素不应理解为任何或所有权利要求的关键、必需或基本特征或要素。本发明仅由下附各项权利要求限定，而且这些权利要求包括本申请未决期间对其所作的任何修改以及各项权利要求在发布时的所有等同物。
此外，在本文中，“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等关系词语可仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区分开来，并不一定要求或暗示这些实体或动作之间实际上存在此类关系或顺序。“包括”、“具有”、“包含”、“含有”这些词或其任何变体旨在涵盖非排他性的包含关系，如此，包括、具有、包含、含有一系列要素的工艺、方法、物件或装置并不仅包括这些要素，而是还可包括此类工艺、方法、物件或装置未明确列出的其他要素，或者其固有的其他要素。在没有更多限制的情况下，紧随“包括……”、“具有……”、“包含……”、“含有……”这些表达方式之后的要素不排除包括、具有、包含、含有该要素的工艺、方法、物件或装置中还存在其他相同的要素。除非本文另有明确说明，否则未明确指定数量的物件表示该物件的数量为一个或多个。“大致”、“基本”、“大约”、“约”这些词或其任何其他形式表示本领域技术人员所理解的“接近”，而且该词在一种非限制性的实施方式中表示10％以内，在另一种实施方式表示5％以内，在另一种实施方式表示1％以内，在另一种实施方式表示0.5％以内。本文中，“相连”一词表示“连接”，但不一定为直接连接，也不一定为机械连接。表述为以某种方式“构造”的装置或结构表示其至少以该方式构造，而且还可以以未列出的其他方式构造。
可以理解的是，一些实施方式可包括微处理器、数字信号处理器、定制处理器及现场可编程门阵列(FPGA)等一个或多个通用或专用处理器(或“处理装置”)以及用于控制所述一个或多个处理器结合特定非处理器电路实施本文所述方法和/或装置的部分、大部分或全部功能的专用存储程序指令(既包括软件，也包括固件)。或者，上述部分或全部功能也可由无存储程序指令的状态机执行，或者在一个或多个专用集成电路(ASIC)内执行，其中，在ASIC中，每个功能或者特定功能的一些组合可实施为定制逻辑。当然，也可采用上述两种方式的组合。
因此，本公开内容的一些实施方式或其部分可将一个或多个处理装置与存储于有形计算机可读存储装置内的一个或多个软件组件(如程序代码、固件、驻留软件、微码等)相结合，以共同形成对本文所述功能进行实施的具有特定构造的装置。本文中，形成具有特定编程方式的装置的上述组合一般称为“模块”。各模块的软件组成部分可以以任何计算机语言编写而且可以为单片代码库的一部分，或者可采用面向对象的计算机语言常用的方式开发为更加分散的代码部分。此外，各模块可分布于多个计算机平台、服务器、终端等之上。给定模块甚至可实施为使得相互独立的不同处理装置和/或计算硬件平台执行上述功能。
此外，实施方式可实施为计算机可读存储介质，该介质上存有计算机可读代码，该代码用于对计算机(例如包括处理器)进行编程，以使其执行本申请所述及所要求保护的方法。此类计算机可读存储介质例如包括，但不限于，硬盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存装置、磁储存装置、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)及闪存。此外，可以预想到的是，例如在时间允许、现有技术及经济考量等因素的驱动下，本领域技术人员可根据本文所述的概念及原理，以少量的试验容易地生成上述软件指令和程序以及集成电路，尽管该过程可能需要花费大量的精力并涉及众多的设计选项。
本发明的摘要部分用于使得阅读者能够快速理清本技术公开内容的本质。该摘要部分的提交应理解为，其并不用于解释或限制所附各项权利要求的范围或含义。此外，从上述具体实施方式部分中可看出，各种特征相互组合于各种实施方式中，以促进本发明的说明。这种公开方式不应被理解为反映了所要求保护的实施方式所需要的特征多于每项权利要求所明确阐述的特征这一意图。相反地，如各项权利要求所反映的一样，发明技术方案所依赖的特征数少于单个公开实施方式的特征总数。所以，权利要求籍此并入所述具体实施方式部分，其中，每项权利要求本身分别作为一项要求保护的技术方案。

Claims (13)

1.一种方法，其特征在于，包括：
以所分配的接收信号加权因子配置天线阵列内的多个收发模块，其中，所述收发模块经高速数据通信总线相互连接，以及每一个收发模块与所述天线阵列内的相应的天线元件相邻设置；
通过启用关联的高速数据通信总线，将所述多个收发模块设置成彼此通信的模块组；
由所述多个收发模块接收多个无线数据信号，并且以响应方式生成相应的多个接收基带数据信号；
通过在每个模块组内的所述收发模块之间发送所述接收基带信号，以所分配的接收信号加权因子对每个模块组内的所述接收基带信号的子组进行合路，以生成多个接收波束成形信号；以及
对所接收的波束成形信号进行解调。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每一个收发模块包括多个极坐标发射器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每一个收发模块包括多个极坐标发射器，其中，每一个极坐标接收器包括注频锁相振荡器。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
以所分配的发送信号加权因子配置所述多个收发模块；
由所述天线阵列获得供所述天线阵列发送的多个发送数字基带信号；
将每一个发送数字基带信号分配给相应的多个收发模块；以及
将所述发送信号加权因子施加至相应的每一个收发模块的所述发送数字基带信号。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
由每一个收发器利用数字调制器和功率放大器，根据所述发送数字基带信号生成发送调制信号；以及
将各所述发送调制信号合路。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，各所述发送调制信号由威尔金森合路器合路。
7.一种方法，其特征在于，包括：
由设置于平板天线阵列上的收发模块阵列接收目标信号，其中，每一个收发模块与所述平板天线阵列上的天线元件相邻设置，以及每一个收发模块包括多个数字解调器并且包括基带信号合路器；
由每一个所述收发模块生成解调基带调制信号；以及
由所述基带信号合路器对所述平板天线阵列的数字基带信号进行合路。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述信号合路器通过信号加权因子配置。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号加权因子包括波束成形权重。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述波束成形权重为列加权因子，行加权因子，或者同时为以上两者。
11.一种装置，其特征在于，包括：
天线阵列内的多个收发模块，其中，每一个收发模块具有所分配的接收信号加权因子，每一个收发模块与所述天线阵列内的相应的天线元件相邻设置；
与所述多个收发模块连接的多条高速数据通信总线；
控制器，用于发送控制信号，以将所述收发模块分为彼此通信的模块组；
与各所述模块组关联的多个累加器，其中，所述累加器用于接收多个接收基带数据信号，并且通过施加所分配的接收信号加权因子来形成接收波束成形信号；以及
用于对所接收的波束成形信号进行解调的解调器。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，每一个收发模块包括多个极坐标发射器。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，每一个收发模块包括多个极坐标接收器，其中，每一个极坐标接收器包括注频锁相振荡器。
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