CN115398816A - 用于模拟波束转向的方法和发射机 - Google Patents

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Abstract

公开了一种被配置用于模拟波束转向的发射机，该发射机包括多个天线分支，每个天线分支具有天线(326)。该发射机包括：在每个天线分支处，用于将模拟无线电信号分离成多个波束信号的信号分离器(308)，波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量。进一步地，发射机包括：对于多个波束信号中的每一个波束信号，用于根据用于该波束和用于该天线分支的相移设置对波束信号进行相移的移相器(310，320)，相移设置取自单个查找表；以及用于将经相移的波束信号组合为一个组合信号的信号组合器(314)。进一步地，发射机被布置用于从该天线分支的天线(326)向接收机发送组合信号。

Description

用于模拟波束转向的方法和发射机
技术领域
本公开一般涉及由发射机执行的用于无线通信网络中的模拟波束转向的方法和发射机，其中，发射机包括多个天线分支，每个天线分支包括天线。本公开进一步涉及与以上方法和发射机对应的计算机程序和载体。
背景技术
为了理解在讨论用于信号的无线传输的在发射机处的模拟波束成形时的特殊条件，首先考虑数字波束成形是值得的。数字波束成形是一种技术，通过该技术可以在基带频率上形成若干独立的波束，并同时在若干波束上传送独立的信号。在此假设发射机的阵列天线中的每个天线分支都配备有自己的无线电单元，该无线电单元具有自己的数字模拟转换器(DAC)。在数字波束成形中，不需要模拟移相器在任何方向上使一个或多个波束转向。这样，可以在数字基带上定义平行的若干波束，并可以在这些不同的波束方向上发送独立的信号。
然而，当只有一个DAC在仅仅一个通用数字无线电中可用时，这意味着要被发送的信号在它被分离成每个天线分支之前从数字形状转换为模拟形状。因此，相同的信号将被分离成每个天线分支，并且每个天线将发送相同的信号。为了在通过空中发送时将这种组合信号转向到特定的波束方向，即所谓的模拟波束转向，从每个天线发送的信号需要具有它自己的相移。出于该原因，每个天线分支都配备有它自己的模拟移相器。
可以通过以必要的速度上传用于每个移相器的相移信息来改变所得到的波束方向。然而，如果要通过在特定时间段内多次改变方向来以快速方式转换波束方向，则包括移相器的相移信息的数字控制信号在数据传输方面可能是相当重要的。
因此，本申请人已开发了一种方法，其中，对现有的发射机开发了本地查找表(LUT)，LUT包括用于每个所涉及的移相器的相移信息，以用于实现用于所发送的组合信号的特定波束方向。在无线电前端中的RF级上的所有移相器之间共享该表。然后，包括相移信息的数字控制信号可以仅需要定义所请求的波束方向的一个条目，并且本地指针可以使用这一个条目信息来挑选针对每个移相器要设置的正确相位。因此，例如仅需要传输由5位表示的数字来控制移相器以获得32个波束方向。该5位信号被发送到发射机的中央处理单元CPU，该CPU查找该查找表(LUT)，然后将移相器设置本地输出到适当的移相器。对于将阵列天线转向到预定义的波束角，这种过程非常直接。
在一些场景中，可能有兴趣定义第二波束，如在Error！Reference source notfound.(错误！未找到参考源。)中所描绘的，或者在模拟波束成形设置中甚至更多的波束被呈现给两个或若干接收机。尽管相同的信号实际上会由发射机传输到所有波束，但是，这可能仍然是想要支持的场景。对于该场景，不存在任何简单的解决方案，以与使用仅仅一个波束和LUT相同的方式将移相器切换到预定义位置。
对于该场景，除了移相器位置之外，还会需要以良好且受控的方式保持天线方向图的幅度衰减(amplitude taper)机制。不同方向和幅度衰减的组合使得用于单波束转向的简单LUT策略变得非常复杂。因此，如果确实存在，则现有的解决方案会是定义多维LUT。然而，这会要求分配高度的存储器。而且，会需要大量的处理能力。如所示的，需要一种模拟波束转向方法和可以实现从发射机无线发送的两个或更多个波束的发射机。进一步地，这种方法和发射机应当使用简单，要求很少的控制数据被发送到移相器和在模拟前端处很少的存储器。
发明内容
本发明的目的是解决上面概述的难题和问题中的至少一些。通过使用如在所附的独立权利要求中限定的方法和发射机，可以实现这些和其他目的。
根据一个方面，提供了一种由无线通信网络的发射机执行的模拟波束转向的方法。发射机包括多个天线分支，并且每个天线分支包括天线。该方法包括：对于每个天线分支，接收模拟无线电信号，该模拟无线电信号在每一个天线分支处相同，将模拟无线电信号分离成多个波束信号，波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，波束的数量是至少两个。进一步地，该方法包括：对于多个波束信号中的每一个波束信号，根据用于该波束和用于该天线分支的相移设置，对波束信号进行相移，该相移设置取自对于多个波束共同的单个查找表，将经相移的波束信号组合为一个组合信号，以及从该天线分支的天线向接收机发送组合信号。
根据另一个方面，提供了一种被配置用于模拟波束转向的发射机。发射机包括多个天线分支。每个天线分支包括天线。发射机包括：在每一个天线分支处，用于接收模拟无线电信号的信号分离器，模拟无线电信号在每一个天线分支处相同，信号分离器进一步被布置用于将模拟无线电信号分离成多个波束信号，波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，波束的数量是至少两个。发射机还包括：对于多个波束信号中的每一个波束信号，用于根据用于该波束和用于该天线分支的相移设置对波束信号进行相移的移相器，该相移设置取自单个查找表，以及用于将经相移的波束信号组合为一个组合信号的信号组合器。进一步地，发射机被布置用于从该天线分支的天线向接收机发送组合信号。
根据另一个方面，公开了一种发射机，其可在无线通信系统中操作并被配置用于模拟波束转向。发射机包括处理电路和存储器。所述存储器包含可由所述处理电路执行的指令，由此，发射机可操作以：接收模拟无线电信号，模拟无线电信号在每一个天线分支处相同，以及将模拟无线电信号分离成多个波束信号，波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，波束的数量是至少两个。进一步地，发射机可操作以：对于多个波束信号中的每一个波束信号，根据用于该波束和用于该天线分支的相移设置，对波束信号进行相移，该相移设置取自对于多个波束共同的单个查找表，将经相移的波束信号组合为一个组合信号，以及从该天线分支的天线向接收机发送组合信号。
根据其他方面，还提供了计算机程序和载体，其细节将在权利要求和具体实施方式中描述。
该解决方案的进一步可能的特征和益处将从以下具体实施方式变得明显。
附图说明
现在将通过示例性实施例并且参考附图更详细地描述解决方案，其中：
图1是可由本发明产生的示例性双波束天线阵列图案的图。
图2是示出在其中可以使用本发明的无线通信网络的框图。
图3是在其中可以使用本发明的无线通信网络或场景的另一个框图。
图4是根据可能的实施例的示出由发射机执行的方法的流程图。
图5是根据实施例的方法的另一个流程图。
图6是被布置在天线分支中的根据实施例的设备的框图。
图7是根据用于四波束情况的进一步可能实施例的设备的另一个框图，这些设备被布置在天线分支中。
图8是等效电气设备的框图。
图9是根据可能实施例的具有四个天线的发射机的框图。
图10是示出从具有32个天线的实施例得到的传输的xy图，其中，在期望方向上整齐地形成两个波束。
图11是示出来自图10的32天线实施例的幅度衰减的xy图。
图12是根据实施例的发射机的框图。
具体实施方式
发明人已经发现，通过将在每个天线分支处的模拟无线电信号分离成多个波束信号，波束信号的数量等于要被发送的波束的数量，然后分别对每一个波束信号进行相移，然后再次组合一个天线分支的波束信号，可以使用与用于仅一个波束将要被发送时的情况相同的查找表。换句话说，进入每个天线分支的模拟信号被分离成多个波束信号，这些波束信号的数量等于要被发送的波束的数量。然后，每个天线分支的那些波束信号中的每一个波束信号通过它自己的移相器来进行移相。然后，移相器从用于单波束情况的同一查找表中获得它的相位设置。作为示例，如果要发送两个波束，一个在30°方向上，一个在100°方向上，则用于每个天线波束的第一移相器从单个查找表中的30°位置取得其相位设置，并且用于每个天线波束的第二移相器从同一单个查找表中的100°位置取得其相位设置。然后，同一个天线分支的经相移的信号在组合器中被组合，并被发送到该天线分支的天线，用于朝向接收机的无线传输。因此，实现了使用简单的模拟波束转向，要求很少的控制数据被发送到移相器和在模拟前端处很少的存储器，并且通过所发送的无线信号形成仍然良好的波束。
图2示出了其中可以使用本发明的无线通信网络100。无线通信网络包括与接收机120通信的或适于与接收机120进行无线通信的发射机110。发射机110具有多个天线111、112、113，但仅具有一个数字模拟转换器(DAC)118，这意味着可能只有一个组合信号从多个天线111、112、113被无线地发送。发射机110具有DAC 118位于其上的传入线119。传入线在DAC之后被分离成多个天线分支114、115、116，其中每个天线分支以天线111、112、113之一结束。每个天线111、112、113有一个天线分支114、115、116，因此被称为天线分支。当使用时，接收源自例如发射机中的信号发生器的传入信号。通过传入线119接收传入信号。传入信号在DAC 118中从数字形式转换为模拟形式。转换后的模拟信号被分离成多个天线分支114、115、116，并且模拟信号从每一个天线111、112、113发射。换句话说，通过每一个天线111、112、113发送相同的模拟信号。在这种发射机中，可以使用模拟波束转向来使被无线发送的组合信号转向，这涉及对不同天线分支中的模拟信号不同地进行相移。
图3示出了在其中可以使用本发明的另一个无线通信网络125的示例。该网络125包括与或适用于与无线通信设备140进行无线通信的无线电接入网络节点130。图2的发射机110可以是无线电接入网络节点130，图2的接收机120可以是无线通信设备140。可替代地，图2的发射机110可以是无线通信设备140，接收机120可以是无线电接入网络节点130。
无线通信网络100、125可以是可向无线通信设备提供无线电接入的任何种类的无线通信网络。这种无线通信网络的示例是全球移动通信系统(GSM)、增强型数据率GSM演进(EDGE)、通用移动电信系统(UMTS)、码分多址2000(CDMA 2000)、长期演进(LTE)、LTE先进、无线局域网(WLAN)、微波存取全球互通(WiMAX)、WiMAX先进、以及基于诸如新无线电(NR)的技术的第五代无线通信网络。
无线电接入网络节点130可以是单独或与另一网络节点相组合向无线通信设备140提供无线接入的任何种类的网络节点。无线电接入网络节点130的示例是基站(BS)、无线电BS(RBS)、基站收发台、BS控制器、网络控制器、节点B(NB)、演进型节点B(eNB)、NR BS、多小区/多播协调实体、中继节点、接入点(AP)、无线电AP、远程无线电单元(RRU)、远程无线电头(RRH)和多标准BS(MSR BS)。
无线通信设备140可以是能够使用无线电信号与无线电接入网络节点130进行无线通信的任何类型的设备。例如，无线通信设备140可以是用户设备(UE)、机器类型UE或者能够机器对机器(M2M)通信的UE、传感器、平板电脑、移动终端、智能电话、膝上型嵌入式设备(LEE)、膝上型安装设备(LME)、USB软件狗、客户终端设备(CPE)等。
图4结合图2描述了用于由无线通信网络100的发射机110执行的模拟波束转向的方法。发射机包括多个天线分支114、115、116，并且每个天线分支包括天线111、112、113。该方法包括：对于每个天线分支114、115、116，接收206模拟无线电信号，该模拟无线电信号在每个天线分支处相同；将模拟无线电信号分离208成多个波束信号，波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，波束的数量是至少两个。进一步地，该方法包括：对于多个波束信号中的每一个波束信号，根据用于该波束和用于该天线分支114、115、116的相移设置，对波束信号进行相移210，该相移设置取自对于多个波束共同的单个查找表；将经相移的波束信号组合212为一个组合信号，以及从该天线114、115、116分支的天线111、112、113向接收机120发送214组合信号。
发射机110可以位于例如无线电接入节点130或无线通信设备140中。天线111、112、113可以例如被布置成一维阵列或二维阵列。“单个查找表”表示同一个查找表被用于对所有波束信号进行相移。单个查找表包括用于特定波束角和用于具有其天线配置的该特定发射机的每个天线分支的预设相移设置。对于同一天线分支中的不同波束信号的相移，发射机会查找在不同波束角但在同一天线分支处的值。对于相同波束信号但针对不同天线分支的相移，发射机会查找在相同波束角但在不同天线分支处的值。对于查找表的示例，请进一步向下参见表1。特别地，注意，列被标记为“移相器”，其代表每个天线分支的不同移相器波束设置，并且行被标记为不同的波束角。换句话说，对于具有两个波束和表1的16天线设置情况的示例，如果第一波束角将是50°并且第二波束角将是100°，则第一天线的两个波束角将被分别移相115.8度和31.1度。换句话说，表中的用于波束的相移值与有多少个其他波束(如果有的话)将要被发送无关。对于给定波束，从表中仅需要每个天线分支的单个相移值。
通过将每个天线分支分离成多个波束分支或波束信号，每个天线分支的波束信号等于要被发送的波束数量，然后分别对那些波束信号中的每一个波束信号进行相移，发明人已经发现，可以使用与用于只有一个波束将要被发送的情况相同的查找表。换句话说，通过插入额外的分离和组合步骤并在每个波束和每个天线分支进行相移，用于一个波束情况的单个查找表可以被重用于两个或更多个波束。因此，非常有限的控制数据需要从波束管理系统发送到发射机，因为控制数据仅需要定义在单个查找表中的哪个位置查找。
可以在接收206之前插入将模拟无线电信号分离204成至少等于天线分支的数量的多个模拟无线电信号的步骤，以便该分离的模拟无线电信号在每个天线分支处被接收206之前定义存在被分离成每个天线分支的第一个信号。
根据实施例，该方法还包括：对于每个天线分支，使用被布置在天线分支处的隔离阻抗来对组合信号进行幅度衰减213。通过使隔离阻抗位于每个天线分支处，本发明的发射机将自动地向天线阵列给出期望的幅度衰减，而不需要对幅度衰减进行任何预计算。隔离阻抗可以位于信号组合器的输出处，该信号组合器实现将经相移的波束信号组合212为一个组合信号。采用“天线分支”意味着分支是“每个天线一个分支”，即，引向天线的分支，无论分支在它遇到天线之前是否经过任何其他单元。
根据图5所示的另一个实施例，方法还包括：在模拟无线电信号在每个天线分支处被接收206之前，接收201数字基带信号，将该信号转换202为模拟形式，将该信号从基带频率变换203到射频，以及将该信号分离204成等于天线分支的数量的多个信号。转换202、变换203和分离204可以任何可能的顺序发生，只要D/A转换202在分离204之前发生即可。例如，从数字到模拟形式的转换202可以在射频以及在基带频率中发生，即，在变换203之前或之后。作为另一示例，分离204可以在变换203之前发生。
为了理解本发明，首先介绍现有的方法，该方法处理模拟波束转向到只有一个发送波束，并且仅需要一个单个查找表(LUT)。此后，示出同一个简单LUT实际上可以被重用以在完全其他的方向上实现一个或多个光束。
首先，考虑LUT支持的阵列天线，其中相位设置可以来自跨越表示用于某一角度波束位置的相位设置的所有列的一个条目行。则波束转向可以描述为：
Figure BDA0003868045690000081
或者
Figure BDA0003868045690000082
其中，θ是传输角，θ0是所请求的波束角，d是天线元件(又称为天线)之间的距离，并且n是天线元件的数量。此处应当注意，d是按波长给出的。因此，辐射图(又称为传输图(transmission pattern))看起来是归一化的，并且不取决于频率。不过该公式不应当对一般公式施加任何限制。描述辐射图的再一种方式是提取复幅度(complex amplitude)，如以下公式所示：
Figure BDA0003868045690000091
其中：
Figure BDA0003868045690000092
这定义了指向方向θ0的波束。此处应注意，对于这种没有任何衰减(taper)的单波束获得例如下旁瓣，不需要复幅度有任何衰减。也就是说，这些幅度的大小是统一的。必须被应用于阵列中的每个元件的相移
Figure BDA0003868045690000093
可以通过以下公式导出：
Figure BDA0003868045690000094
通常，元件距离d被定义为d＝λ/2，因此，在这种情况下，它被简化为：
Figure BDA0003868045690000095
这波束网格(GOB)可以等同于如在下面的示例性表1中定义的单个条目LUT，表1描述了其中可以使用本发明的一维阵列的示例。该示例中的波束粒度以每步长10度，并且在该示例性一维阵列中的元件数量n是16。
Figure BDA0003868045690000096
表1.条目标记波束方向(此处是50°)的波束LUT的示例，并且输出是用于天线元件距离为0.5λ的16元件线性阵列中的所有16个天线元件的移相器设置。对于其他波束方向或阵列配置，表值将与本示例中所指示的值不同。在该示例中，表具有指向与指向50°角度的波束相对应的行的指针。在表格单元格中指示的相位角是将被发送到移相器的相位设置。因此，除了能够指向正确行之外，不需要计算任何东西。
现在，为了在与上面所定义的方向不同的方向上形成第二波束，可以简单地将另一个波束表达式添加到上面的等式1)。这正式按照以下所定义地完成：
Figure BDA0003868045690000101
其中，θ1是用于第二波束的所请求的波束角，θ0是用于第一波束的所请求的波束角。这等效于用于辐射图的以下表达式：
Figure BDA0003868045690000102
Figure BDA0003868045690000103
精明的读者将看出取决于两个方向θ0和θ1，该复数值将具有不同的幅度，并且所得到的相位也将取决于θ0和θ1的具体值。因此，显然，在这种情况下，组合两个波束将至少意味着相当复杂的2D表。然而，再看一下如由An-vector所描述的复相量(complex phasor)，它开辟了利用硬件实现的一种不同的解决方案。具体地，如果让两个移相器作用在分离信号上，然后在进行相移之后再次组合分离信号，则将自动导出适当的组合相位，并且必要的幅度衰减将通过隔离端口中的功率损失来计算。假设作为第一情况，角方向θ0＝θ1，则根据等式9)，总幅度将是2。如果相反，波束方向实际上是不同的，则总幅度将是在0与2之间的任何值，这全部再次取决于等式9)中的索引“n”。因此，在信号分离+个体相位相加之后再次进行复数求和将为经过双波束(多波束)相位调节器的信号提供适当的幅度。由于组合幅度在每个天线分支中不同，因此，必须以某种方式处理损耗功率，这在混合组合器的情况下在输出上的终端/隔离负载中完成，或者在具有Wilkinson合成器/分配器的情况下在隔离阻抗中完成。Wilkinson合成器/分配器的这种隔离阻抗将被布置在分离信号被馈送到组合器的分支之间。
根据图6所示的实施例，已经开发了以下新的电气设备301。作为发射机110的一部分的电气设备301包括信号分离器308、两个移相器310、312、以及信号组合器314。这种电气设备被布置在每个天线分支中(参见图1)。图6的电气设备301如下工作：在每个天线分支处，接收模拟无线电信号Sn。模拟无线电信号在信号分离器308中按每个天线分支被分离成第一和第二波束信号。第一波束信号被引导到第一移相器310。第一移相器310以根据在单个LUT中针对所请求的第一波束角θ0找到的值的第一相位
Figure BDA0003868045690000112
来对第一波束信号移位。对于每个天线分支，第一相位是不同的，参见示例性表1。第二波束信号被引导到第二移相器312。第二移相器312以根据在单个LUT中针对所请求的第二波束角θ1找到的值的第二相位
Figure BDA0003868045690000113
来对第二波束信号移位。此后，第一和第二经相移的波束信号被发送到信号组合器314，在信号组合器314中，经相移的波束信号被组合成组合信号xn，该组合信号可以被看作电气设备301的输出。电气设备301还经由功率放大器322和滤波器324连接到天线326。因此，电气设备301的组合输出信号xn通过功率放大器322和滤波器324被发送到相应的天线分支的天线326，以用于无线传输到接收机。在被布置在组合器314的输出上的隔离电阻器318中收集任何组合功率损失。在隔离电阻器318中收集的组合功率损失将等于必要的衰减损失(taper loss)，从而给出所请求的波束以及旁瓣的衰减，参见下文进一步说明的。第二隔离电阻器320可以被布置在信号分离器308的输入上，以处理未由隔离电阻器318吸收的任何反射功率。
图6所描述的设备使得可以实现两个不同的波束。应观察到，通过重复新的设备，可以获得多于两个波束。图7中示出了用于实现四个波束的示例实现。此处，在每个天线分支处，传入模拟信号Sn通过第一信号分离器416馈送，然后，两个分离信号被各自馈送到信号分离器408、418，并且两个信号中的每一个被再次分离，总共每个天线分支产生四个信号。根据所请求的四个波束角，根据取自共同LUT(诸如表1所示的)的相移数据
Figure BDA0003868045690000111
四个分离信号被它自己的移相器410、412、420、422单独进行相移。此后，经相移的信号在组合器414、424、426(如图6中所示的组合器)中被组合为输出信号Xn。图7还示出了被布置在组合器414、424、426的输出处的可能的隔离电阻器428、430、432以及被布置在信号分离器408、416、418的输入处的可能的隔离电阻器434、436、438。
进一步地，根据上述的实施例，在(一个或多个)组合器314、414、424、426的输出上的隔离电阻318、428、430、432中的组合损失将等于移相器和衰减器的单一组合所需的。因此，无需计算这种衰减或对其制表，因为它是由所描述的设备和发射机固有给出的。图6和图7的电路将等于图8的电路功能。因此，图8示出了用于诸如图6和图7所示的电路的多波束移相器的复移相器等效
Figure BDA0003868045690000121
和衰减器等效An。然而，无需单独计算An和
Figure BDA0003868045690000122
而是可以使用第一个非常相同但具有用于相位设置的不同条目的LUT。
图9示出了根据实施例的发射机的示例，其中，发射机具有四个天线501、502、503、504并且，两个波束将要被发送。进一步地，发射机具有获得单元511，该获得单元511获得具有将要从天线501、502、503、504无线地发送到接收机的信息的基带信号。获得单元511可以是基带信号发生器，或者获取单元512可以从另一个单元接收基带信号。发射机还包括将基带信号从数字形式转换为模拟形式的DAC 512，以及将基带信号从基带频率转换为射频的频率转换器513。在图9的示例中，频率转换器513是混频器，该混频器将基带信号与源自本地振荡器(LO)的射频信号相混合以变实现要被发送的无线电信号s。进一步地，由于发射机具有四个天线，因此，存在无线电信号s被分离成的四个天线分支521、522、523、524。然后，每个分离信号被馈送到一个本发明的电气设备531、532、533、534中。电气设备531、532、533、534在此用图6的电气设备301例示。传入信号s在每个天线分支521、522、523、524中被分离和进行相移。用于每个天线分支521、522、523、524的相应移相器中的每一个移相器的相位设置是取自适于该4天线配置的LUT 540。作为示例，每个天线分支的第一移相器在第一波束角行(例如50°)从LUT 540获得其相位设置
Figure BDA0003868045690000123
Figure BDA0003868045690000124
并且每个天线分支的第二移相器在第二波束角行(例如100°)从LUT 540获得其相位设置
Figure BDA0003868045690000131
在进行相移之后，每个天线分支521、522、523、524的两个经相移的信号在每个电气设备531、532、533、534的组合器中被组合。所得的每个天线分支521、522、523、524的组合信号经由功率放大器541、542、543、544和滤波器551、552、553、554被发送到天线分支的天线。
作为双波束激励的真实情况，可以以32元件为例，假定复幅度组合以在侧外-10°和+20°方向上产生双波束。图10中示出了所得到的传输图，其中，在x轴上显示波束转向角，在y轴上显示以dB为单位的信号强度。传输图显示与所获得的用于大的连续天线孔径的常见Sin(x)/x图一致的旁瓣滚降。
通过使用与表1中类似的单条目表，由上面图10所描述的发射机获得传输图。然而，在-10°、+20°的示例中，0°类似于表1中的90度，换句话说，-10°类似于80°，+20°类似于表1中的110°。针对该特定波束角设置，在图11中描绘了将在来自组合移相器结构的天线元件处出现的对应幅度衰减，其中，x轴标识天线元件数量，y轴表示-dB为单位的衰减。应当注意，幅度衰减将通过移相器网络中的某个隔离端口中的的相对功率损失来实现。通过从仅一个查找表中挑选在这种情况下如由转向角-10°和+20°给出的那两个条目，正确的复幅度和相位设置将被提供给阵列。图11的阵列衰减的总和对应于-3dB总衰减损失。
根据实施例，上文所示的移相器可以被改变为真延时(True Time Delay)单元。进一步地，根据另一个实施例，所建议的实现方式的特性是公共衰减损失等于10·log10(N)，其中，N是支持的波束的数量；即，对于2、4和8个波束分别是3、6和9dB损失。每个波束的指向性也将与衰减损失一样减小。最后，等效全向辐射功率(EIRP)对于2、4和8个波束将分别损失6、12和16dB。这与实现方式无关。然而，应该记住，衰减损失是在低功率放大之前经历，因此，真实含义会是在不同波束之间的指向性的分离上。
进一步地，参考图1和图6，后者描述了天线分支的细节，描述了被配置用于模拟波束转向的发射机110。发射机包括多个天线分支114、115、116。每个天线分支包括天线111、112、113。发射机110包括：在每一个天线分支114、115、116处，用于接收模拟无线电信号的信号分离器308，模拟无线电信号在每一个天线分支处相同，信号分离器308进一步被布置用于将模拟无线电信号分离成多个波束信号，波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，波束的数量是至少两个。发射机110还包括：对于多个波束信号中的每一个波束信号，用于根据用于该波束和用于该天线分支的相移设置来对波束信号进行相移的移相器310、320，相移设置取自单个查找表，以及用于将经相移的波束信号组合为一个组合信号的信号组合器314。进一步地，发射机110被布置用于从该天线分支114、115、116的天线111、112、113向接收机120发送组合信号。例如，发射机110可以位于无线电接入网络节点处或无线通信设备处。天线111、112、113可以例如被布置成一维阵列或二维阵列。
根据实施例，发射机110还包括：对于每个天线分支114、115、116并在信号组合器314处，用于信号的幅度衰减的隔离阻抗318。通过使隔离阻抗318位于每个天线分支的信号组合器314处，本发明的发射机将自动向天线阵列提供期望的幅度衰减，而不需要对幅度衰减的任何预计算。隔离阻抗318可以具有根据所使用的信号组合器类型而设计的值，诸如50或100Ω。采用这种隔离阻抗，其目的是在分支上实现阻抗匹配，以使得没有功率被反射回信号的发生器，否则，如果发生器没有准备好吸收这种反射的功率，则会给发生器带来风险。
根据实施例，信号分离器308是混合功率分离器，并且信号组合器314是混合组合器。进一步地，隔离阻抗318被布置在相应的天线分支114、115、116与接地之间的信号组合器314的输出处。
根据另一个实施例，信号分离器308是Wilkinson分配器，并且信号组合器314是Wilkinson合成器。进一步地，每个天线分支114、115、116被分成多个波束分支，其数量等于波束信号的数量，并且隔离阻抗318被布置在信号组合器314的输入处的多个波束分支中的至少两个波束分支之间。
根据另一个实施例，发射机110还包括：对于每个天线分支114、115、116，被布置在信号分离器308的输入处的第二隔离阻抗320。通过使这种第二附加隔离阻抗320布置在信号分离器的输入处，由于在信号组合器314处的隔离阻抗318的任何失配而向发生器反射的任何功率可以被第二隔离阻抗吸收。
根据另一个实施例，移相器310、312被实现为真延时单元。
图12描述了可在无线通信系统100中操作并且被配置用于模拟波束转向的发射机110的另一个实施例。发射机110包括处理电路603和存储器604。所述存储器包含可由所述处理电路603执行的指令，由此发射机110可操作以：接收模拟无线电信号，模拟无线电信号在每一个天线分支处相同，以及将模拟无线电信号分离成多个波束信号，波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，波束的数量是至少两个。进一步地，发射机可操作以：对于多个波束信号中的每一个波束信号，根据用于该波束和用于该天线分支114、115、116的相移设置来对波束信号进行相移，相移设置取自对于多个波束共同的单个查找表，将经相移的波束信号组合为一个组合信号，以及从该天线分支的天线111、112、113向接收机120发送组合信号。
根据实施例，发射机110进一步可操作以：对于每个天线分支114、115、116，使用被布置在天线分支处的隔离阻抗来对组合信号进行幅度衰减。
根据实施例，发射机110进一步可操作以在每个天线分支114、115、116处接收模拟无线电信号之前：接收数字基带信号；将该信号转换为模拟形式；将该信号从基带频率变换为射频，以及将该信号分离成等于天线分支的数量的多个信号。
根据其他实施例，发射机110还可包括通信单元602，该通信单元602可以被认为包括用于与接收机120进行无线通信的常规部件。可由所述处理电路603执行的指令可以被布置为存储在例如所述存储器604中的计算机程序605。处理电路603和存储器604可以被布置在子布置601中。子布置601可以是微处理器和足够的软件和存储装置、可编程逻辑器件PLD、或被配置为执行上文所提到的方法的其他(一个或多个)电子元件/(一个或多个)处理电路。处理电路603可包括一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者适于执行指令的这些的组合。
计算机程序605可被布置为使得当其指令在处理电路中运行时，它们使得发射机110执行在发射机110及其方法的所描述的实施例中的任意一个实施例中所描述的步骤。计算机程序605可以由可连接到处理电路603的计算机程序产品携带。计算机程序产品可以是存储器604，或者至少被布置在存储器中。存储器604可以被实现为例如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)或EEPROM(电可擦除可编程ROM)。进一步地，计算机程序605可由分离的计算机可读介质(诸如CD、DVD或闪存)携带，程序可从该分离的计算机可读介质(诸如CD、DVD或闪存)被下载到存储器604中。可替代地，计算机程序可以被存储在发射机110经由通信单元602可访问的服务器或任何其他实体上。然后，计算机程序605可以从服务器被下载到存储器604中。
尽管以上描述包含多种特殊性，但是，这不应当被解释为限制本文所描述的概念的范围，而是仅提供对所描述的概念的一些示范实施例的说明。将理解，目前所描述的概念的范围完全涵盖对于本领域技术人员变得显而易见的其他实施例，并且因此，目前所描述的概念的范围将不受限制。对单数形式的元件提及不旨在意味着“有且只有一个”，除非明确这样说明，而是“一个或多个”。对于本领域的普通技术人员已知的上文所描述的实施例的元件的所有结构和功能等同在此通过引用被明确地并入本文并旨在涵盖。而且，装置或者方法无需解决寻求由目前所描述的概念解决的每一个问题，因为它被涵盖于此。在示例性附图中，虚线通常表示虚线内的特征是可选的。

Claims (14)

1.一种由无线通信网络(100)的发射机(110)执行的模拟波束转向的方法，所述发射机包括多个天线分支(114，115，116)，每个天线分支包括天线(111，112，113)，所述方法包括对于每个天线分支(114，115，116)：
接收(206)模拟无线电信号，所述模拟无线电信号在每个所述天线分支处是相同的；
将所述模拟无线电信号分离(208)成多个波束信号，所述波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，所述波束的数量是至少两个；
对于所述多个波束信号中的每一个波束信号，根据用于该波束和用于该天线分支(114，115，116)的相移设置，对所述波束信号进行相移(210)，所述相移设置取自对于所述多个波束共同的单个查找表；
将经相移的波束信号组合(212)为一个组合信号；以及
从该天线分支的天线(111，112，113)向接收机(120)发送(214)所述组合信号。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对于每个天线分支(114，115，116)，使用被布置在所述天线分支处的隔离阻抗对所述组合信号进行幅度衰减(213)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：在每个所述天线分支(114，115，116)处接收(206)所述模拟无线电信号之前，
接收(201)数字基带信号；
将所述信号转换(202)为模拟形式；
将所述信号从基带频率变换(203)为射频；以及
将所述信号分离(204)成等于所述天线分支的数量的多个信号。
4.一种被配置用于模拟波束转向的发射机(110)，所述发射机包括多个天线分支(114，115，116)，每个天线分支包括天线(111，112，113)，所述发射机包括在每个所述天线分支处：
信号分离器(308)，用于接收模拟无线电信号，所述模拟无线电信号在每个所述天线分支处是相同的，所述信号分离器(308)进一步被布置用于将所述模拟无线电信号分离成多个波束信号，所述波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，所述波束的数量是至少两个；
移相器(310，320)，对于所述多个波束信号中的每一个波束信号，所述移相器用于根据用于该波束和用于该天线分支的相移设置，对所述波束信号进行相移，所述相移设置取自单个查找表；
信号组合器(314)，用于将经相移的波束信号组合为一个组合信号；以及
其中，所述发射机(110)被布置用于从该天线分支(114，115，116)的天线(111，112，113)向接收机(120)发送所述组合信号。
5.根据权利要求4所述的发射机(110)，还包括：对于每个天线分支(114，115，116)并在所述信号组合器(314)处，用于所述信号的幅度衰减的隔离阻抗(318)。
6.根据权利要求5所述的发射机(110)，其中，所述信号分离器(308)是混合功率分离器，所述信号组合器(314)是混合组合器，并且其中，所述隔离阻抗(318)被布置在相应的天线分支(114，115，116)与接地之间的所述信号组合器(314)的输出处。
7.根据权利要求5所述的发射机(110)，其中，所述信号分离器(308)是Wilkinson分配器，所述信号组合器(314)是Wilkinson合成器，并且其中，每个天线分支(114，115，116)被分成多个波束分支，所述波束分支的数量等于所述波束信号的数量，并且其中，所述隔离阻抗(318)被布置在所述信号组合器(314)的输入处的所述多个波束分支中的至少两个波束分支之间。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的发射机，还包括：对于每个天线分支(114，115，116)，被布置在所述信号分离器(308)的输入处的第二隔离阻抗(320)。
9.根据权利要求4至8中的任一项所述的发射机(110)，其中，所述移相器(310，312)被实现为真延时单元。
10.一种发射机(110)，其在无线通信系统(100)中可操作，并被配置用于模拟波束转向，所述发射机(110)包括处理电路(603)和存储器(604)，所述存储器包含可由所述处理电路执行的指令，由此，所述发射机(110)可操作以：
接收模拟无线电信号，所述模拟无线电信号在每个天线分支处是相同的；
将所述模拟无线电信号分离成多个波束信号，所述波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，所述波束的数量是至少两个；
对于所述多个波束信号中的每一个波束信号，根据用于该波束和用于该天线分支(114，115，116)的相移设置，对所述波束信号进行相移，所述相移设置取自对于所述多个波束共同的单个查找表；
将经相移的波束信号组合为一个组合信号，以及
从该天线分支的天线(111，112，113)向接收机(120)发送所述组合信号。
11.根据权利要求10所述的发射机(110)，进一步可操作以：
对于每个天线分支(114，115，116)，使用被布置在所述天线分支处的隔离阻抗对所述组合信号进行幅度衰减。
12.根据权利要求10或11所述的发射机(110)，进一步可操作以：在每个所述天线分支(114，115，116)处接收所述模拟无线电信号之前：
接收数字基带信号；
将所述信号转换为模拟形式；
将所述信号从基带频率变换为射频；以及
将所述信号分离成等于所述天线分支的数量的多个信号。
13.一种包括指令的计算机程序(605)，所述指令当由被配置用于模拟波束转向的无线通信网络的发射机(110)的至少一个处理电路执行时使得所述发射机(110)执行以下步骤：
接收模拟无线电信号，所述模拟无线电信号在每个天线分支处是相同的；
将所述模拟无线电信号分离成多个波束信号，所述波束信号的数量等于要被发送的期望波束的数量，所述波束的数量是至少两个；
对于所述多个波束信号中的每一个波束信号，根据用于该波束和用于该天线分支(114，115，116)的相移设置，对所述波束信号进行相移，所述相移设置取自对于所述多个波束共同的单个查找表；
将经相移的波束信号组合为一个组合信号，以及
从该天线分支的天线(111，112，113)向接收机(120)发送所述组合信号。
14.一种载体，包含根据权利要求13所述的计算机程序(605)，其中，所述载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。
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