CN115208440A - 波束成形天线阵列中的天线元件的天线调谐器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及波束成形天线阵列中的天线元件的天线调谐器。公开了一种电路、系统和方法的实施例。检测从具有另一波束配置的另一波束到具有波束配置的波束的波束切换。响应于检测到的波束切换：为天线阵列中的天线元件的天线调谐器确定调谐器设置，所述调谐器设置基于所述第一波束配置发射具有所述第一波束配置的所述第一波束，所述调谐器设置与所述第一波束配置相关联；以及将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配。

Description

波束成形天线阵列中的天线元件的天线调谐器

技术领域

本文所描述的实施例涉及一种用于天线调谐的方法、系统和设备，特别涉及波束成形天线阵列中的天线元件的天线调谐器。

背景技术

基站收发器台(BTS)使用天线阵列在特定方向上发射波束。作为波束成形过程的结果形成波束，并且特定方向通常朝向多个用户设备(UE)所在的物理区域。在一个例子中，天线阵列通过随时间复用多个波束来发射多个波束，使得在时间上的任何一个实例中仅发射一个波束，但随时间的推移，多个波束将服务于多个UE。在另一例子中，天线阵列通过一次复用多个波束而发射多于一个的波束，使得在时间上的任何一个实例中，发射多于一个的波束以服务于多个UE。天线阵列包括多个射频(RF)前端模块，所述多个RF前端模块各自具有布置在天线元件与RF前端模块的其它RF组件之间的天线元件和天线调谐器。天线调谐器具有阻抗匹配系统，所述阻抗匹配系统通常基于连接到RF前端模块的发射线的可变电容电抗和/或电感电抗的部分。阻抗匹配是通过阻抗匹配系统对天线阻抗与RF前端中的其它RF组件的阻抗之间的失配进行补偿以减少失配的过程。阻抗匹配改善了通过功率放大器进行的功率传输并且减少了RF前端模块中的信号反射。在没有阻抗匹配的情况下，RF前端的性能会因非最佳负载条件而下降。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种方法，包括：

检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及

响应于检测到的波束切换：

为天线阵列中的天线元件的天线调谐器确定调谐器设置，所述调谐器设置基于所述第一波束配置发射具有所述第一波束配置的所述第一波束，所述调谐器设置与所述第一波束配置相关联；以及

将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配。

在一个或多个实施例中，所述方法另外包括：

通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及

基于所述阻抗匹配质量数据更新用于所述第一波束配置的所确定的调谐器设置。

在一个或多个实施例中，基于所述阻抗匹配质量数据更新所述所确定的调谐器设置包括基于与所述阻抗匹配质量数据相关联的优值不满足阈值而更新所述所确定的调谐器设置。

在一个或多个实施例中，在所述天线阵列发射具有所述第二波束配置的所述第二波束的时间之后并且在所述天线阵列发射具有所述第一波束配置的所述第一波束之前，调整用于所述天线元件的所述阻抗匹配。

在一个或多个实施例中，所述调整在发射循环前缀期间进行，所述循环前缀在时隙中发射第一数据符号之前，在所述时隙期间使用具有所述第一波束配置的所述第一波束发射子帧的至少一部分。

在一个或多个实施例中，将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器包括基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的所述波束切换。

在一个或多个实施例中，所述调谐器设置指示对所述天线调谐器的所述阻抗的调整。

根据本发明的第二方面，提供一种射频(RF)前端，包括：

天线元件；

天线调谐器；

调谐器控制，其布置有电路系统以执行以下功能：

检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及

响应于检测到的波束切换：

确定用于天线阵列中的所述天线元件的所述天线调谐器的调谐器设置，所述调谐器设置基于所述第一波束配置发射具有所述第一波束配置的所述第一波束；以及

将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配。

在一个或多个实施例中，所述调谐器控制另外布置有电路系统以执行以下功能：

通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及

基于所述阻抗匹配质量数据更新用于所述第一波束配置的所确定的调谐器设置。

在一个或多个实施例中，用于基于所述阻抗匹配质量数据更新所述所确定的调谐器设置的所述电路系统包括用于基于与所述阻抗匹配质量数据相关联的优值不满足阈值而更新所述所确定的调谐器设置的电路系统。

在一个或多个实施例中，在所述天线阵列发射具有所述第二波束配置的所述第二波束的时间之后并且在所述天线阵列发射具有所述第一波束配置的所述第一波束之前，调整用于所述天线元件的所述阻抗匹配。

在一个或多个实施例中，所述调整在循环前缀期间进行，所述循环前缀在时隙中发射第一数据符号之前，在所述时隙期间使用具有所述第一波束配置的所述第一波束发射子帧的至少一部分。

在一个或多个实施例中，用于将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器的所述电路系统包括用于基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示的电路系统，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的所述波束切换。

在一个或多个实施例中，所述RF前端另外包括存储器，所述存储器存储与所述波束配置相关联的所述调谐器设置。

根据本发明的第三方面，提供一种控制系统，布置有电路系统以：

检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及

响应于所述波束切换：

为天线阵列中的天线元件的天线调谐器确定调谐器设置，所述调谐器设置将发射具有所述第一波束配置的所述第一波束；

通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配；

确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及

基于所述阻抗匹配质量数据更新所确定的调谐器设置。

在一个或多个实施例中，在所述天线阵列发射具有所述第二波束配置的所述第二波束的时间之后并且在所述天线阵列发射具有所述第一波束配置的所述第一波束之前，调整所述调谐器设置。

在一个或多个实施例中，所述调整在发射循环前缀期间进行，所述循环前缀在时隙中发射第一数据符号之前，在所述时隙期间使用具有所述第一波束配置的所述第一波束发射子帧的至少一部分。

在一个或多个实施例中，用于将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器的所述电路系统包括用于基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示的电路系统，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的波束切换。

在一个或多个实施例中，用于基于所述阻抗匹配质量数据更新所述所确定的调谐器设置的所述电路系统包括用于基于与所述阻抗匹配质量数据相关联的优值不满足阈值而更新所述所确定的调谐器设置的电路系统。

在一个或多个实施例中，所述调谐器设置指示对所述天线调谐器的所述阻抗的调整。

本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。

附图说明

图1是示例RF前端的示例框图；

图2示出波束的示例复用和由调谐器控制执行的处理；

图3示出在波束切换期间由调谐器控制执行的处理的实例时序；

图4是管理与具有波束配置的波束相关联的调谐器设置的处理的例子；

图5是与限定调谐器设置相关联的史密斯圆图的例子；以及

图6是与天线调谐器相关联的功能的示例流程图。

在通篇描述中，类似的附图标记可用于标识类似的元件。

具体实施方式

本文所描述的实施例涉及一种用于天线调谐的方法、系统和设备。由天线阵列在某一方向上发射的波束具有波束配置。在例子中，天线阵列发射具有第一波束配置的波束，并且接着切换以发射具有第二波束配置的波束。在天线阵列从发射具有第一波束配置的波束切换到发射具有第二波束配置的波束(即，“波束切换”)时，耦合到天线阵列的天线元件的天线调谐器补偿由于波束改变而引起的天线元件与RF前端的其它射频(RF)组件之间的阻抗失配。阻抗匹配是通过天线调谐器对天线阻抗与RF前端中的其它RF组件的阻抗之间的失配进行补偿以减少失配的过程。响应于波束切换，控制系统为天线调谐器确定调谐器设置。控制系统随后将调谐器设置的指示提供到天线调谐器，这使得基于调谐器设置调整天线调谐器的阻抗。

阻抗匹配质量数据(或“匹配质量数据”)指示天线元件的阻抗与RF前端100的其它RF组件的阻抗之间的阻抗匹配水平，并且基于调整后的阻抗和具有波束配置的波束的发射来确定。然后，基于阻抗匹配质量数据更新所确定的调谐器设置。下次天线阵列发射具有第二波束配置的波束时，控制系统将更新的调谐器设置的指示提供给补偿阻抗失配的天线调谐器。重复测量补偿质量和更新调谐器设置的过程，使得调谐器设置收敛到最终调谐器设置，所述最终调谐器设置用于在天线阵列执行波束切换以发射具有第二波束配置的波束时补偿阻抗失配。

将容易理解，如本文中大体描述且在附图中示出的实施例的组件可以以各种不同配置来布置和设计。因此，以下如图中所表示的各种实施例的更详细描述并非旨在限制本公开的范围，而仅仅是表示各种实施例。虽然在图式中呈现了实施例的各个方面，但除非特别地指示，否则图式未必按比例绘制。

在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下，可以其它特定形式体现本发明。所描述的实施例在所有方面都应被视为仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书指示，而非由此具体实施方式指示。落入权利要求的等效含义和范围内的所有变化都应包括在其范围内。

本说明书通篇对特性、优点或类似语言的引用并不暗示可通过本发明实现的所有特性和优点应在或在本发明的任何单一实施例中。实际上，涉及特征和优点的语言应理解成意指结合实施例描述的具体特征、优点或特性是包括在本发明的至少一个实施例中的。因此，本说明书通篇对特征和优点以及类似语言的论述可能但不一定指同一实施例。

此外，本发明的所描述的特征、优点和特性可以任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。鉴于本文中的描述，相关领域的技术人员应认识到，本发明可以在没有特定实施例的具体特性或优点中的一个或多个特性或优点的情况下实践。在其它情况下，可在某些实施例中辨识出可能不存在于本发明的所有实施例中的额外特性和优点。

本说明书通篇对“一个实施例”、“实施例”、“例子”或类似语言的引用意味着结合所指示实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书通篇的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可能但不一定都指相同实施例。

图1是示例RF前端100的示例框图，所述RF前端包括发射信号功率放大器(PA)102、接收信号低噪声放大器(LNA)104、发射器/接收器开关(Tx/Rx开关)106、定向耦合器108、监测和控制系统114、带通滤波器119、天线调谐器120和天线元件122。在发射操作中，Tx/Rx开关106被设置成发射状态(如图1所示)，并且发送信号(Tx)被传递到功率放大器102，通过定向耦合器108，通过Tx/Rx开关106，通过减小或抑制发射频率范围之外的Tx信号中的某些频率范围的带通滤波器119，通过天线调谐器120，并且到达天线元件122以进行发射。在接收操作中，Tx/Rx开关106将被设置成接收状态(图1中未示出)，并且接收信号(Rx)将从天线元件122被传递，通过天线调谐器120，通过减小或抑制接收频率范围之外的Rx信号中的某些频率范围的带通滤波器119，通过Tx/Rx开关106，并且通过低噪声放大器104。定向耦合器108可有助于监测Tx信号的RF信号的入射功率、入射相位、电压或电流以及由Tx信号产生的反射功率、反射相位、电压或电流中的一个或多个。另一实施例使用循环器代替Tx/Rx 106开关或使用除Tx/Rx 106开关之外的开关，将Tx信号和Rx信号路由到天线元件122和从天线元件122路由Tx信号和Rx信号并且提供隔离。在此实施例中，还可在接收操作期间监测反射信号。

布置在一起的多个RF前端100可形成发射或接收多个RF信号的天线阵列(未示出)。RF信号可各自具有相位和振幅，所述相位和振幅构造性地或破坏性地增加以在某一方向上形成由天线阵列发射的在某一方向上具有较大强度的波束。

基于RF信号形成的波束可具有波束配置。波束配置可表征波束的相位、振幅和方向中的一个或多个。在例子中，所述方向通常朝向多个用户设备(UE)所在的特定物理区域。天线阵列可进一步发射具有不同波束配置的波束。每次在天线阵列发射具有不同波束配置的波束时，天线元件122的阻抗可能不再匹配与天线元件122相关联的RF前端100的其它RF组件。由于例如温度和湿度等外部条件，阻抗也可能不匹配。如本文所定义的阻抗匹配是对天线元件122的阻抗与RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间的失配进行补偿以减少失配的过程。可以通过定向耦合器108测量失配。在定向耦合器108如图所示布置在Tx/Rx开关106的PA侧上时，定向耦合器108的测量值指示(i)天线元件122和Tx/Rx开关106的阻抗与(ii)RF前端中的其它RF组件之间的失配。即使在此布置中考虑Tx/Rx开关106的阻抗，阻抗的大部分变化是由于天线元件122，使得所考虑的失配是在天线元件122的阻抗与RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间。在定向耦合器108布置在Tx/Rx开关106的未示出的天线侧上时，定向耦合器108的测量值指示天线元件122的阻抗与RF前端中的其它RF组件之间的失配。在没有阻抗匹配的情况下，RF前端100的性能会因非最佳负载条件而下降。

天线调谐器120具有阻抗匹配系统130，所述阻抗匹配系统130通常基于连接到RF前端100的发射线的可变电容电抗和/或可变电感电抗的部分。天线调谐器120的阻抗可以基于调整天线调谐器120的可变电容电抗或可变电感电抗来调整以补偿失配。

监测和控制系统114可以控制天线调谐器120以调整阻抗并且补偿失配。监测控制系统114可实施为独立单元或集成在RF前端100中的一个或多个组件(包括天线调谐器120)或与RF前端100上游的基带处理相关联的基带处理器132中。为了促进由监测和控制系统114进行的控制，监测和控制系统114可具有调谐器控制124和存储器128。在例子中，发射具有第一波束配置的波束的天线阵列切换到发射具有第二波束配置的波束。调谐器控制124可以接收第二波束配置的指示。基带处理器132可以提供第二波束配置的指示，并且在例子中，波束配置可以通过唯一分配的索引号或波束角度来唯一地标识。例如，存储器128可以为多个波束配置中的每一个存储相应调谐器设置以补偿失配，其中每个调谐器设置应产生(i)天线元件和天线调谐器的阻抗与(ii)RF前端的其它RF射频组件的阻抗之间的紧密匹配，以用于相应波束配置。在例子中，调谐器设置可以是用于控制天线调谐器120的可调谐电容器，或者可以是用于针对波束配置切换一个或多个电容器的接通或断开的开关设置。调谐器控制124还可从基带处理器132接收触发，所述触发使得调谐器控制124将调谐器设置的指示提供到天线调谐器120。

监测和控制系统114还可以具有调谐器设置发生器126以更新存储在存储器128中的调谐器设置以改进阻抗匹配。在发射具有第二波束配置的波束时，调谐器设置发生器126可确定失配。阻抗匹配质量数据(或“匹配质量数据”)指示天线元件的阻抗与RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间的阻抗匹配水平，并且基于调整后的阻抗和具有波束配置的波束的发射来确定。调谐器设置发生器126可以接收与阻抗匹配相关联的匹配质量数据，例如可以包括来自定向耦合器108的入射功率、反射功率、入射相位、反射相位、电压、电流或反射系数中的一个或多个的RF测量值。基于匹配质量数据，调谐器设置发生器126可更新存储在存储器128中的调谐器设置以用于在发射具有第二配置的波束时，使得阻抗匹配得到改进。下次调谐器控制124检测到相同的波束配置时，可以将调谐器设置的指示提供到天线调谐器120以执行阻抗匹配，使得随时间的推移可以迭代地改进阻抗匹配。

图2示出由天线阵列发射的波束在时间上的示例复用200和由监测和控制系统114执行以改进RF前端100中的阻抗匹配的处理。在此例子中，天线阵列可发射在时间上复用的三个不同波束(即，每个波束在六个连续时隙1至6中的一个期间是活动的)。当然，随时间的推移，天线阵列可发射显著多于三个的不同波束。

第一波束可具有波束配置B＝1。波束是具有在特定方向上更强的信号强度的电磁信号。波束配置限定波束的一个或多个特性，使得具有不同波束配置的波束被视为不同波束。具有波束配置B＝1的波束可以在时隙1期间并且稍后在时隙4期间遇到。在框202中示出在时隙1期间与波束配置B＝1相关联的调谐器控制124的功能。调谐器控制124可在存储器128中存储与波束配置B＝1相关联的调谐器设置。调谐器控制124可以将与波束配置B＝1相关联的调谐器设置的指示提供到天线调谐器120，以补偿天线元件122的阻抗与波束配置B＝1的RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间的失配。另外，调谐器控制120可以从定向耦合器108接收与波束配置B＝1相关联的匹配质量数据，并且更新与波束配置B＝1相关联的调谐器设置。与波束配置B＝1相关联的更新的调谐器设置可在遇到具有波束配置B＝1的波束的下一时隙期间使用，所述下一时隙在所示例子中的时隙4期间。在框204中示出在时隙4期间与波束配置B＝1相关联的调谐器控制124的功能。调谐器控制124可以将在时隙1期间与波束配置B＝1相关联的更新的调谐器设置的指示提供到天线调谐器120。在所提供的更新的调谐器设置的情况下，补偿天线元件122的阻抗与RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间的失配以用于具有波束配置B＝1的第四波束。另外，调谐器控制120可以在时隙期间从定向耦合器108接收匹配质量数据(例如，前向或反射功率的指示)，并且在匹配质量数据指示阻抗匹配不可接受(例如，反射功率量值高于预定义阈值)时，调谐器控制120可以通过修正存储在存储器128中的用于波束配置B＝1的调谐器设置而另外更新与波束配置B＝1相关联的调谐器设置。在遇到具有波束配置B＝1的波束的每个时隙中，可以更新调谐器设置并且可以通过使用更新的调谐器设置来改进阻抗匹配。

可针对具有不同波束配置的其它波束重复此过程。例如，第二波束可以具有波束配置B＝2。具有波束配置B＝2的波束可以在时隙2期间并且稍后在时隙5期间遇到。在框206中示出在时隙2期间与波束配置B＝2相关联的调谐器控制124的功能。调谐器控制124可在存储器128中存储与波束配置B＝2相关联的调谐器设置。调谐器控制124可以将与波束配置B＝2相关联的调谐器设置的指示提供到天线调谐器120，以补偿天线元件122的阻抗与波束配置B＝2的RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间的失配。另外，调谐器控制120可以从定向耦合器108接收与波束配置B＝2相关联的匹配质量数据，并且在匹配质量数据指示阻抗匹配不可接受时更新与波束配置B＝2相关联的调谐器设置。与波束配置B＝2相关联的更新的调谐器设置可在遇到具有波束配置B＝2的波束的下一时隙期间使用，所述下一时隙在所示例子中的时隙5期间。在框208中示出在时隙5期间与波束配置B＝2相关联的调谐器控制124的功能。调谐器控制124可以将在时隙2期间与波束配置B＝2相关联的更新的调谐器设置的指示提供到天线调谐器120。在所提供的更新的调谐器设置的情况下，补偿天线元件122的阻抗与RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间的失配以用于具有波束配置B＝2的第五波束。另外，调谐器控制120可以从定向耦合器108接收阻抗匹配质量数据，并且在匹配质量数据指示阻抗匹配不可接受时，可以通过在时隙5期间修正存储在存储器128中的用于波束配置B＝2的调谐器设置而另外更新与波束配置B＝2相关联的调谐器设置。每次遇到具有波束配置B＝2的波束时，可以更新调谐器设置并且可以基于更新的调谐器设置来改进阻抗匹配。

在时隙3和时隙6期间，可以对具有波束配置B＝3的又第三波束和其它波束执行类似过程。可以基于波束配置连续地调谐调谐器设置，从而每次在遇到具有波束配置的波束时改进阻抗匹配。

图3示出在从一个波束配置到另一波束配置的波束切换期间由调谐器控制(例如，调谐器控制124，图1)执行的处理的示例时序300。波束切换可以是从发射具有第一波束配置的波束的天线阵列到发射具有第二配置的波束的转换。

数据流可以被指示为子帧302、304，其中子帧n定义在第一时隙期间要传送的数据，在此期间实施具有第一波束配置的波束，并且另一子帧n+1定义在第二时隙期间要传送的数据，在此期间实施具有与第一波束配置不同的第二波束配置的波束。例如，可以在1毫秒的持续时间内在可变数目的时隙中发射每个子帧。每个子帧在一个或多个时隙(即，时隙的连续部分)期间传送，每个时隙用于发射一个或多个数据符号。取决于子帧的格式，一个或多个时隙可以是一个、两个、四个、八个或十六个时隙，并且在时隙期间传送的数据符号的数目在例子中可以在一个符号到十四个符号之间。在时序300中，示出了在期间传送一个或多个第一符号的一个时隙306和在期间传送一个或多个第二符号的一个时隙308，以及在时隙306期间传送的标记为10至13的符号310的一部分和在时隙308期间传送的标记为0至2的符号312。符号序列携载例如数据位之类的信息并且包括循环前缀(CP)和正交频分复用(OFDM)符号。CP的目的是充当邻近OFDM符号之间的保护件或缓冲器。

在时隙308期间传送的第一CP(例如，描绘在符号数0的左边并且邻近于符号数0)可以具有例如一微秒的持续时间，并且此第一CP可稍微长于在相同时隙期间传送的其它CP—不同的时隙可意指不同的装置，因此保证了较长的保护时间。在例子中，可以在与特定波束(例如，具有第二波束配置的波束)相关联的时隙中的第一CP的发射期间执行阻抗匹配。在时隙308中的第一CP之前(例如，在时隙306期间)，调谐器控制124可以在时间314期间接收从具有第一波束配置的波束到具有第二波束配置的波束的波束切换的指示。基带处理器132可以将指示发送到调谐器控制124。基于第二波束配置，调谐器控制124可以对存储器128进行存取并且检索与具有第二波束配置的波束相关联的调谐器设置。然后，调谐器控制可以在时隙的第一CP之前或期间接收触发320，所述触发320例如从低状态转换到高状态，以向调谐器控制124指示将第二波束配置的调谐器设置的指示提供到天线调谐器120。触发320还可以指示波束将被切换到第二波束配置。在时间316期间，调谐器控制124可以将具有调谐器设置的指示提供到天线调谐器120，这使得天线调谐器120执行阻抗匹配以补偿与具有第二波束配置的波束的发射相关联的失配。

在一段时间之后，触发320从高状态转换回到低状态，这指示天线阵列正在发射具有第二波束配置的波束。调谐器设置发生器126可以测量匹配质量数据。匹配质量数据可以包括以下各项中的一个或多个：前向功率、反射功率、前向相位、反射相位、电压、电流或反射系数。在时间318期间，调谐器控制124可以基于匹配质量数据更新用于具有第二波束配置的波束的调谐器设置，使得如果随后将更新的调谐器设置的指示提供到天线调谐器120，则阻抗匹配可以针对第二波束配置进行改进。然后，可以在下次存在从不具有第二波束配置的波束到具有第二波束配置的波束的波束切换时将指示提供到天线调谐器120。

图4是用于针对具有波束配置的波束确定天线调谐器120的调谐器设置的处理400的例子。处理400可以包括调谐器控制124在各种处理状态402-410之间转换以确定调谐器设置并且将调谐器设置的指示提供到天线调谐器120以每次存在到具有波束配置的波束的波束切换时补偿阻抗失配。可以针对一种类型的波束配置执行处理400，以确定相关联的调谐器设置，以补偿波束配置的阻抗失配。

在处理状态402处，调谐器设置可初始地被设置为用于由天线阵列发射的具有波束配置的波束的默认调谐器设置。默认调谐器设置可以是调谐器设置的估计值，以实现具有波束配置的波束的可接受阻抗匹配(例如，与低于阈值的反射功率相关联的阻抗匹配)。可以基于天线元件122的理想设计和操作和具有波束配置的波束的频带来限定默认调谐器设置，或者可以在RF前端模块100的部署期间在现场确定默认调谐器设置。在到具有波束配置的波束的波束切换期间，调谐器控制124可以将默认调谐器设置的指示提供到天线调谐器120。

调谐器设置发生器126可以接收与具有波束配置的波束相关联的匹配质量数据。在例子中，匹配质量数据可以与阻抗匹配相关联，所述匹配质量数据为例如可以包括来自定向耦合器108的入射功率、反射功率、入射相位、反射相位、电压、电流或反射系数中的一个或多个的RF测量值。基于匹配质量数据，可以基于处理状态404处的粗略调谐来更新调谐器设置。在例子中，粗略调谐可以使用匹配质量数据来确定产生近似最佳的阻抗匹配(例如，与低或可忽略的反射信号幅度相关联的阻抗匹配)的近似最佳的调谐器设置。匹配质量数据可用于计算指示阻抗匹配的反射系数。史密斯圆图可以标识天线调谐器的各种调谐器设置和相关联的反射系数。近似最佳的调谐器设置可以是与史密斯圆图中的具有来自计算出的反射系数的减小的反射系数的点相关联的调谐器设置，并且产生近似最佳的阻抗匹配。可替换的是，或替代地，近似最佳的调谐器设置可以是与史密斯圆图中的点相关联的设置，所述设置并不最小化反射，但产生功率放大器的所需性能标准，例如，最大功率(Pmax)、效率或线性度。功率放大器的性能标准可随操作频率、业务状态、温度和其它动态条件而变化。对于发射和接收操作，最佳调谐器设置可以是不同的。在到具有波束配置的波束的波束切换期间，调谐器控制124可以将近似最佳的调谐器设置的指示提供到天线调谐器120。

调谐器设置发生器126可再次改进阻抗匹配。调谐器设置发生器126可以接收匹配质量数据。天线调谐器120可以不在理想条件下操作。例如，环境条件可能影响阻抗匹配。基于匹配质量数据，调谐器设置发生器126可以基于处理状态406处的精细调谐而更新调谐器设置以考虑非理想条件。精细调谐可能涉及将调谐器设置更新到接近于近似最佳的调谐器设置的预定义调谐器设置，作为对调谐器设置的更新。预定义调谐器设置可以是图5所示的史密斯圆图500中的多个调谐器设置中的调谐器设置，所述调谐器设置位于产生最终阻抗匹配的最终调谐器设置的路径上。

调谐器控制114可以在到具有波束配置的波束的波束切换期间(例如，在CP期间或在连续时隙之间或跨越连续时隙的其它时段期间)将更新的调谐器设置提供到天线调谐器120。调谐器设置可以基于额外的匹配质量数据和优值(FOM)另外精细地调谐为精细调谐的迭代。在例子中，FOM可以是反射系数相对于所需反射系数的误差，并且可以基于匹配质量数据来计算并且与阈值进行比较。用于FOM计算的反射系数和/或所需反射系数可以是真实的或复杂的。如果FOM大于或等于阈值，则处理转换到处理状态408，并且通过选择与史密斯圆图中的具有降低FOM的反射系数的点相关联的另一个调谐器设置来更新调谐器设置。每次在更新调谐器设置并且在到具有波束配置的波束的波束切换期间将指示提供到天线调谐器120时，可以改进阻抗匹配。如果FOM小于阈值，则处理转换到处理状态410，并且不再调整调谐器设置，并且在到具有波束配置的波束的波束切换期间将最终调谐器设置提供到天线调谐器120。此外，如果发生故障状况，例如匹配质量数据无效或在与切换相关联的例如400毫秒之类的时间段内未接收到匹配质量数据，则处理400返回处理状态402，并且将调谐器设置重置为默认值状态并且重新启动粗略调谐和精细调谐。如果FOM在处理状态408处小于阈值之后大于阈值，则在处理状态406处对调谐器设置进行精细调谐。在状态之间的额外或不同转换也是可能的。

图5是史密斯圆图500的例子，其指示用于天线调谐器120的调谐器设置，以实现天线元件122和天线调谐器120的阻抗与RF前端100中的其它RF组件的阻抗之间的特定阻抗匹配。史密斯圆图的中心可能与具有理想条件下阻抗匹配为50欧姆的调谐器设置相关联。史密斯圆图中的每个离散点与调谐器设置和与调谐器设置相关联的反射系数相关联。在处理400中的多次迭代中，天线调谐器120可以沿着从与初始调谐器设置504相关联的第一点到与最终调谐器设置506相关联的第二点的路径502采用与史密斯圆图中的点相关联的调谐器设置，路径502上的每个调谐器设置可以改进阻抗匹配，使得反射系数接近零。如果最佳反射系数是非零的，则所述算法可以改进阻抗匹配，使得所述反射系数接近最佳反射系数。在例子中，作为模拟或测试过程的结果，可以基于天线元件122的理想设计和操作以及具有波束配置的波束的频带来限定与史密斯圆图500中的调谐器设置相关联的调谐器设置和反射系数。

图6是与天线调谐器相关联的功能600的示例流程图。在步骤602处，检测从具有另一波束配置的另一波束到具有波束配置的波束的波束切换。波束切换可以与波束的发射或接收相关联。例如，调谐器控制从基带处理器132接收波束配置的波束切换指示。在步骤604处，基于(例如，响应于)波束的波束配置确定天线调谐器120的调谐器设置。存储器128可以存储波束配置到调谐器设置的映射。在步骤606处，将调谐器设置的指示提供到天线调谐器的阻抗匹配系统130，所述阻抗匹配系统130通过修改阻抗匹配系统130的一个或多个可变电容和/或电感元件的设置来调整天线调谐器的阻抗，以补偿天线元件122的阻抗与RF前端100中的其它组件的阻抗之间的阻抗失配。在天线阵列发射具有另一波束配置的另一波束的时间之后并且在天线阵列发射具有波束配置的波束之前提供指示。在一些例子中，所述指示被提供到数模转换器，所述数模转换器产生偏置电压以调整天线调谐器120中的可变组件值，并且因此补偿阻抗失配。在步骤608处，基于调谐器设置确定匹配质量数据。在天线阵列发射具有波束配置的波束之后确定匹配质量数据。在步骤610处，基于具有波束配置的波束的匹配质量数据调整所确定的调谐器设置。调谐器设置最初可以是默认调谐器设置，每次在波束切换到具有如本文所描述的波束配置的波束时，所述默认调谐器设置在多个迭代之间基于粗略调谐和精细调谐进一步进行更新。在步骤612处，处理返回到步骤602以再次检测波束到波束配置的波束切换，并且重复所述过程以改进天线122的阻抗与RF前端中的其它组件之间的匹配以用于具有波束配置的波束。通过针对不同波束配置执行步骤602-612，为每个波束配置确定调谐器设置，并且监测和控制系统114存储和优化用于多个波束配置中的每一个的相应调谐器设置。

在一些例子中，基站将具有波束配置的波束发射到用户设备(UE)，并且基站的天线阵列的RF前端100针对波束配置调整调谐器设置。UE还可以将RF信号发射到由RF前端100接收的基站。RF前端100还可以调整调谐器设置以从UE接收RF信号。调谐器设置可以基于在基站将具有波束配置的波束发射到UE时使用的调谐器设置。监测和控制系统114可以接收UE将发射待由RF前端100接收的RF信号的指示。所述指示可以由基带处理器132提供、由Tx/Rx开关106的配置感测，和/或基于RF前端100可接入的状态信息。所述指示还可以包括用于将波束发射到UE的波束配置。RF前端100可以基于如本文所描述的波束配置调整调谐器设置以改进基站在接收方向上的方向灵敏度。

在一个实施例中，公开了一种方法。所述方法包括：检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及响应于检测到的波束切换：为天线阵列中的天线元件的天线调谐器确定调谐器设置，所述调谐器设置基于所述第一波束配置发射具有所述第一波束配置的所述第一波束，所述调谐器设置与所述第一波束配置相关联；以及将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配。在实施例中，所述方法另外包括：通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及基于所述阻抗匹配质量数据更新用于所述第一波束配置的所确定的调谐器设置。在实施例中，基于所述阻抗匹配质量数据更新所述所确定的调谐器设置包括基于与所述阻抗匹配质量数据相关联的优值不满足阈值而更新所述所确定的调谐器设置。在实施例中，在所述天线阵列发射具有所述第二波束配置的所述第二波束的时间之后并且在所述天线阵列发射具有所述第一波束配置的所述第一波束之前，调整用于所述天线元件的所述阻抗匹配。在实施例中，所述调整在发射循环前缀期间进行，所述循环前缀在时隙中发射第一数据符号之前，在所述时隙期间使用具有所述第一波束配置的所述第一波束发射子帧的至少一部分。在实施例中，将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器包括基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的所述波束切换。在实施例中，所述调谐器设置指示对所述天线调谐器的所述阻抗的调整。

在另一实施例中，公开了一种射频(RF)前端。所述RF前端包括：天线元件；天线调谐器；调谐器控制，其布置有电路系统以执行以下功能：检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及响应于检测到的波束切换：确定用于天线阵列中的所述天线元件的所述天线调谐器的调谐器设置，所述调谐器设置基于所述第一波束配置发射具有所述第一波束配置的所述第一波束；以及将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配。在实施例中，所述调谐器控制另外布置有电路系统以执行以下功能：通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及基于所述阻抗匹配质量数据更新用于所述第一波束配置的所确定的调谐器设置。在实施例中，用于基于所述阻抗匹配质量数据更新所述所确定的调谐器设置的所述电路系统包括用于基于与所述阻抗匹配质量数据相关联的优值不满足阈值而更新所述所确定的调谐器设置的电路系统。在实施例中，在所述天线阵列发射具有所述第二波束配置的所述第二波束的时间之后并且在所述天线阵列发射具有所述第一波束配置的所述第一波束之前，调整用于所述天线元件的所述阻抗匹配。在实施例中，所述调整在循环前缀期间进行，所述循环前缀在时隙中发射第一数据符号之前，在所述时隙期间使用具有所述第一波束配置的所述第一波束发射子帧的至少一部分。在实施例中，用于将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器的所述电路系统包括用于基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示的电路系统，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的所述波束切换。在实施例中，所述RF前端另外包括存储器，所述存储器存储与所述波束配置相关联的所述调谐器设置。

在又一实施例中，公开了一种控制系统。所述控制系统布置有电路系统以：检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及响应于所述波束切换：为天线阵列中的天线元件的天线调谐器确定调谐器设置，所述调谐器设置将发射具有所述第一波束配置的所述第一波束；通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配；确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及基于所述阻抗匹配质量数据更新所确定的调谐器设置。在实施例中，在所述天线阵列发射具有所述第二波束配置的所述第二波束的时间之后并且在所述天线阵列发射具有所述第一波束配置的所述第一波束之前，调整所述调谐器设置。在实施例中，所述调整在发射循环前缀期间进行，所述循环前缀在时隙中发射第一数据符号之前，在所述时隙期间使用具有所述第一波束配置的所述第一波束发射子帧的至少一部分。在实施例中，用于将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器的所述电路系统包括用于基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示的电路系统，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的波束切换。在实施例中，用于基于所述阻抗匹配质量数据更新所述所确定的调谐器设置的所述电路系统包括用于基于与所述阻抗匹配质量数据相关联的优值不满足阈值而更新所述所确定的调谐器设置的电路系统。在实施例中，所述调谐器设置指示对所述天线调谐器的所述阻抗的调整。

尽管在此以特定次序示出和描述了方法的操作，但是可以更改每种方法的操作次序，使得可以逆序执行某些操作，或使得可以至少部分地与其它操作同时执行某些操作。在另一实施例中，可以间断和/或交替的方式实施不同操作的指令或子操作。

前文描述示出或提及元件或节点或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文所使用，除非以其它方式明确地陈述，否则“连接”意味着一个元件直接接合到另一元件(或直接与另一元件通信)，并且不必以机械方式接合。同样，除非以其它方式明确地陈述，否则“耦合”意指一个元件直接或间接接合到另一个元件(或直接或间接以电学或其它方式与另一个元件连通)，而不一定以机械方式接合。

还应注意，可以使用存储在计算机可用存储介质上以供计算机执行的软件指令来实施本文所描述的方法的至少一些操作。作为例子，计算机程序产品的实施例包括用于存储计算机可读程序的计算机可用存储介质。

所述计算机可用或计算机可读存储介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)。非暂时性计算机可用和计算机可读存储介质的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可拆卸计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘的当前例子包括具有只读存储器的高密度磁盘(CD-ROM)、具有读/写的高密度磁盘(CD-R/W)以及数字视频光盘(DVD)。

可替换的是，本发明的实施例可完全实施于硬件中或实施于包含硬件和软件元件两者的实施方案中。在使用软件的实施例中，软件可包括但不限于固件、常驻软件、微码等。

尽管已经描述和示出本发明的具体实施例，但本发明不限于如此描述和示出的部分的具体形式或布置。本发明的范围将由本文所附的权利要求书及其等效物限定。

Claims (10)

1.一种方法，其特征在于，包括：

检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及

响应于检测到的波束切换：

为天线阵列中的天线元件的天线调谐器确定调谐器设置，所述调谐器设置基于所述第一波束配置发射具有所述第一波束配置的所述第一波束，所述调谐器设置与所述第一波束配置相关联；以及

将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外包括：

通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及

基于所述阻抗匹配质量数据更新用于所述第一波束配置的所确定的调谐器设置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述阻抗匹配质量数据更新所述所确定的调谐器设置包括基于与所述阻抗匹配质量数据相关联的优值不满足阈值而更新所述所确定的调谐器设置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述天线阵列发射具有所述第二波束配置的所述第二波束的时间之后并且在所述天线阵列发射具有所述第一波束配置的所述第一波束之前，调整用于所述天线元件的所述阻抗匹配。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整在发射循环前缀期间进行，所述循环前缀在时隙中发射第一数据符号之前，在所述时隙期间使用具有所述第一波束配置的所述第一波束发射子帧的至少一部分。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器包括基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的所述波束切换。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调谐器设置指示对所述天线调谐器的所述阻抗的调整。

8.一种射频(RF)前端，其特征在于，包括：

天线元件；

天线调谐器；

调谐器控制，其布置有电路系统以执行以下功能：

检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及

响应于检测到的波束切换：

确定用于天线阵列中的所述天线元件的所述天线调谐器的调谐器设置，所述调谐器设置基于所述第一波束配置发射具有所述第一波束配置的所述第一波束；以及

将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配。

9.根据权利要求8所述的RF前端，其特征在于，用于将所述调谐器设置的所述指示提供到所述天线调谐器的所述电路系统包括用于基于来自基带处理器的触发信号提供所述指示的电路系统，所述触发信号指示从具有所述第二波束配置的所述第二波束到具有所述第一波束配置的所述第一波束的所述波束切换。

10.一种控制系统，其特征在于，布置有电路系统以：

检测从具有第二波束配置的第二波束到具有第一波束配置的第一波束的波束切换；以及

响应于所述波束切换：

为天线阵列中的天线元件的天线调谐器确定调谐器设置，所述调谐器设置将发射具有所述第一波束配置的所述第一波束；

通过调整所述阻抗匹配系统的阻抗，将所述调谐器设置的指示提供到所述天线调谐器的阻抗匹配系统以补偿所述天线元件的阻抗与具有所述天线元件和所述天线调谐器的RF前端的一个或多个其它射频(RF)组件的阻抗之间的失配；

确定指示所述天线元件的所述阻抗与所述RF前端中的其它RF组件的所述阻抗之间的阻抗匹配的阻抗匹配质量数据；以及

基于所述阻抗匹配质量数据更新所确定的调谐器设置。

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