CN117157893A - 大规模mimo无线电单元的rf前端模块的系统及设计方法 - Google Patents

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CN117157893A CN202380008672.4A CN202380008672A CN117157893A CN 117157893 A CN117157893 A CN 117157893A CN 202380008672 A CN202380008672 A CN 202380008672A CN 117157893 A CN117157893 A CN 117157893A
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Abstract

本公开涉及一种无线电单元，其包括可操作地与高速收发器板(HSTB)耦接的射频(RF)前端模块(RFEM)板。RFEM(250)板可以包括用于信号发射的多条发射链和用于信号接收的多条接收链。RFEM(250)板可以从HSTB(200)接收RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对接收到的RF控制信号进行处理，以在多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。

Description

大规模MIMO无线电单元的RF前端模块的系统及设计方法
技术领域
本公开总体上涉及网络设备，更具体地，涉及大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)无线电单元的射频(radio frequency，RF)前端模块(RFfront end module，RFEM)板的设计和架构。
背景技术
以下对相关技术的描述旨在提供与本公开的领域相关的背景信息。本部分可包括可能与本公开的各特征相关的本领域的某些方面。然而，应该理解，本部分仅用于加强读者对本公开的理解，而不是作为对现有技术的承认。
5G通信系统被认为是在低于6-GHz(sub-6-GHz)频带和更高的频率(毫米(mm)波)频带，例如60千兆赫(GHz)频带中实现的，以便实现更高的数据速率。为了降低无线电波的传播损耗和增加传输距离，讨论了用于5G通信系统的波束成型、大规模多输入多输出(MIMO)、全维度(full dimensional，FD)MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成型和大规模天线技术。
多输入多输出(MIMO)是一种无线电天线技术，此技术在发射机和接收机两端均部署一个或多个天线，以提高无线电链路的质量、吞吐量和容量。MIMO使用称为空间分集和空间复用的技术来传输被称为“流”的独立且单独编码的数据信号，重复使用相同的时间周期和频率资源。
MIMO用于包括Wi-Fi和长期演进(long-term evolution，LTE)的许多现代无线和射频技术。3GPP在2008年的R8版中首次为LTE指定了MIMO，该最初的变体使用了两个发射机和两个接收机，即2×2MIMO，随后处理能力的增强使得在使用使用4×4MIMO的当前4G LTE网络的无线网络中能够使用更多的同步数据流。毫米波频率下的极短的波长导致更小的天线尺寸，对于5GNR，3GPP指定了128或192个天线单元(8×4MIMO)。这种MIMO天线尺寸的扩展和收发器数量的增加导致了大规模MIMO这一术语的出现。
大规模MIMO基于空间分集、空间复用和波束成型三个关键概念。尽管关于大规模MIMO无线电单元(massive MIMO radio unit，MRU)的设计/架构的现有公开使得整个设备非常昂贵、功耗高、热效率低、体积大，并且需要与各种单独的/当前独立的/不符合要求的以及有线的组件(例如天线组件和收发器元件)进行互操作和耦接，使得整个设计和结构复杂化。因此，需要一种MRU及其单元/子单元，其能够有效地将所有这些组件集成在一起，并因此提供性价比高的解决方案、受约束的尺寸和热优化设计，且盲配使其成为一个无电缆(cable-less)的设计。
发明内容
在一方面，本公开涉及射频(RF)前端模块(RFEM)板。RFEM板可以包括用于信号接收的多条接收链和用于信号发射的多条发射链。RFEM板可以接收RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对接收到的RF控制信号进行处理，以在多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
在一实施例中，天线滤波器单元(antenna filter unit，AFU)可以可操作地与RFEM板耦接，以便于对多个用户进行波束成型。
在另一实施例中，RFEM板可以包括多条观测链，该多条观测链被配置作为从RFEM板的一个或多个功率放大器(power amplifier，PA)到高速收发机板(high speedtransceiver board，HSTB)的一个或多个FPGA的多条数字预失真(digital pre-distortion，DPD)反馈路径，以用于线性化。在一实施例中，多条观测链中的至少一条观测链包括定向耦合器、数字步进衰减器(digital step attenuator，DSA)和匹配网络。
在一实施例中，RFEM板可以包括32条发射链和32条接收链，其中，多条发射链中的至少一条发射链包括匹配平衡转换器(matching balun)、前置驱动器放大阶段和作为功率放大(power amplification，PA)的最后一个阶段的一部分最终RF功率放大阶段。在一实施例中，多条接收链中的至少一条接收链包括低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)带通声表面波(surface acoustic ware，SAW)滤波器和匹配网络。
在一实施例中，RFEM板可以包括具有接收器部分的多个层，以从用户设备(userequipment，UE)接收RF信号，并在接收器部分中使用形成多条接收链的一部分的接收器对接收到的RF信号进行解码，基于该接收器部分，已解码的RF信号被转换成数字信号并被传输到具有RF连接器的上层。
在另一实施例中，RFEM板可以包括可以组合每一个发射-接收对的RF时分双工(time division duplex，TDD)开关，其中，在每个RF TDD开关和天线端口之间配置有循环器和一个或多个空腔滤波器。
在另一实施例中，RFEM板可以与HSTB盲配，以消除电缆布线的复杂性并避免RF信号振荡。
另一方面，本公开涉及一种用户设备(UE)，其包括一个或多个主处理器，该一个或多个主处理器通过网络可通信地与多输入多输出(MIMO)无线电单元的一个或多个处理器耦接，该一个或多个主处理器与存储器耦接，其中，存储器存储指令，当一个或多个主处理器执行指令时，该指令使得UE向MIMO无线电单元发射一个或多个RF控制信号。MIMO无线电单元中的RFEM板被配置有用于信号发射的多条发射链和用于信号接收的多条接收链。RFEM板可以接收一个或多个RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对接收到的一个或多个RF控制信号进行处理，以在多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的一个或多个RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
在一方面，本公开涉及一种非暂时性计算机可读介质，其包括处理器可执行的指令，该指令使得处理器向多输入多输出(MIMO)无线电单元发射一个或多个射频(RF)控制信号，其中，MIMO无线电单元中的射频(RF)前端模块(RFEM)板被配置有用于信号发射的多条发射链和用于信号接收的多条接收链，其中，RFEM板接收一个或多个RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对接收到的一个或多个RF控制信号进行处理，以在多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的一个或多个RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
本公开的目的
本公开的一个目的是通过允许天线阵列将窄波束聚焦到用户来提供更高的频谱效率。
本公开的一个目的是提供更高能效的系统，原因在于天线阵列聚焦于小的特定部分中，其需要更少的辐射功率并降低了大规模多输入多输出(MIMO)系统中的能量需求。
本公开的一个目的是提高无线系统的数据速率和容量。
本公开的一个目的是便于进行更可靠和准确的用户跟踪。
本公开的一个目的是消除高功耗。
本公开的一个目的是减少延迟并增加网络的可靠性。
本公开的一个目的是提供一种大规模MIMO无线电单元的无电缆设计。
本公开的一个目的是提供一种放置在单个对流冷却外壳中且重量小于25-29kg的大规模MIMO独立组网单元。
本公开的一个目的是提供一种大规模MIMO独立组网单元，其包括底层PHY部分、25G光接口上的符合ORAN规范的前传、使用商用级的三个或更多个现场可编程门阵列/专用集成电路(FPGA/ASIC)的用于32条发射和接收链的数字前端支持。
本公开的一个目的是提供一种大规模MIMO独立组网单元，其包括在25G光接口上使用系统同步器集成电路(integrated circuit，IC)和时钟发生器的基于IEEE 1588v2PTP的时钟同步架构。本公开的一个目的是提供一种射频(RF)前端模块(RFEM)板，其可以包括用于信号发射的多条发射链和用于信号接收的多条接收链。RFEM可以接收RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对接收到的RF控制信号进行处理，以在多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
附图说明
被包含在本文并构成本公开一部分的附图示出了所公开的方法和系统的示例性的实施例，其中，在不同的附图中，相同的附图标记指代相同的部分。附图中的组件不一定是按比例的，而是强调清楚地示出本公开的原理。一些附图可以使用框图来指示组件，并且可以不代表每个组件的内部电路。本领域技术人员将理解，这种附图的发明包括通常用于实现这类组件的电气组件、电子组件或电路的发明。
图1示出了根据本公开的各方面的大规模MIMO无线电单元的示例性的设计架构。
图2示出了根据本公开的各方面的RF前端模块(RFEM或RFFE)板的示例性的设计架构。
图3示出了根据本公开的各方面的用户设备(UE)与MIMO无线电单元的示例性的耦接表示。
图4示出了根据本公开的各实施例的示例性的计算机系统，在该系统中或使用该系统来实现本公开的实施例。
以下对发明的更详细的描述将更明显地说明上述内容。
具体实施方式
在下文的描述中，出于解释的目的，阐述了各种具体细节，以便提供对本公开的实施例的透彻理解。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。下文所描述的几个特征可以各自独立地使用，或者与其他特征的任何组合一起使用。一个单独的特征可能无法解决上文所讨论的所有问题，或者可能只能解决上文所讨论的一些问题。通过本文所描述的一些特征可能无法完全解决上文所讨论的一些问题。
接下来的描述仅提供示例性的实施例，并不旨在限制本公开的范围、适用性或配置。相反，对示例性实施例的随后描述将为本领域技术人员提供用于实现示例性的实施例的可行描述。应当理解，在不脱离本公开所阐述的精神和范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
在下文的描述中给出了具体细节，以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些特定细节的情况下实施实施例。例如，可以以框图形式将电路、系统、网络、过程和其他组件示出为组件，从而不以不必要的细节模糊实施例。在其他情况下，可以在没有不必要的细节的情况下示出公知的电路、过程、算法、结构和技术，从而避免模糊实施例。
此外，应当注意，可以将个别实施例描述为被描绘为流程图、流程示图、数据流图、结构图或框图的过程。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是可以并行或并发地执行许多操作。此外，可以重新排列操作的顺序。当完成一个过程的操作时，过程就终止了，但是该过程可以具有图中没有包括的附加步骤。过程可以对应于方法、函数、程序、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止可以对应于该函数返回到调用函数或主函数。
本文所使用的词语“示例性的”和/或“说明性的”意味着用作示例、实例或说明。为了避免疑问，本文所公开的主题不限于这些示例。此外，本文描述为“示例性”和/或“示意性”的任何方面或设计不一定被解释为优先于或优于其他方面或设计，也不意味着排除本领域普通技术人员已知的等效的示例性的结构和技术。此外，针对在详细描述或权利要求书中所使用的术语“包括”、“具有”、“包含”和其他类似的词语，这些术语旨在以类似于作为开放过渡词的术语“包括”的方式具有包容性，而不排除任何附加或其他元素。
在整篇说明书中，所提及的“一个实施例”或“实施例”或“实例”或“一个实例”是指本公开的至少一个实施例包括与该实施例有关的所描述的特定特征、结构或特性。因此，在本说明书各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。除非上下文明确地另外指示，否则如本文所使用的单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式。应当进一步理解，在本说明书中使用的术语“包括”指定所描述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
在本公开中，使用在一些通信标准(例如，第三代合作伙伴计划(3rd generationpartnership project，3GPP)、可扩展无线电接入网络(extensible radio accessnetwork，xRAN)和开放无线电接入网络(open-radio access network，O-RAN))中使用的术语来描述各实施例，但是这些实施例仅仅是用于描述的示例。本公开的各实施例也可以易于修改并应用于其他通信系统。
通常，基站是向一个或多个终端提供无线接入的网络基础设施。基站具有覆盖范围，覆盖范围被定义为基于信号可以被传输的距离的预定地理区域。除了“基站”之外，基站还可以被称为“接入点(access point，AP)”、“演进节点B(evolved NodeB，eNodeB)(eNB)”、第五代节点(5th generation node，5G node)”、“下一代节点B(next generation NodeB，gNB)”、“无线点”、“发射/接收点(transmission/reception point，TRP)”或具有等效技术含义的其他术语。
本公开涉及符合ORAN规范的5G大规模MIMO无线电单元(MRU)(在下文中也可替换地和可互换地称为“5G MRU”或“RU”)。在示例性和非限制性的实施例中，本公开提供了用于独立组网模式的基于多天线配置32T32R的5G大规模MIMO无线电单元(MRU)的硬件架构和设计。其中，所提出的5GMRU是使用25G光接口连接到前传接口上的组合的中央和分布式单元(combined central and distributed unit，CCDU)并且符合基于第三代合作伙伴项目(third generation partnership project，3GPP)的开放无线电接入网络(ORAN)规范的无线电单元(RU)。能够以如下方式配置所提出的MRU：在示例性的实施方式中，存在与CCDU一起使用的三个小区站点和三(3)个对应的MRU，其中，每个MRU可以通过25G接口连接到CCDU。
在示例性方面中，所提出的5G MRU包括具有7.2X网络层分割(O-DU到O-RRU之间的O-RAN联盟前传规范)的L1层的底层PHY(物理)部分、基带部分、RF(射频)前端模块(RFEM)、以及便于容易地且有效地安装的作为单个外壳/单元的一部分的天线滤波器单元(AFU)。然而，应当理解，就所提出的发明而言，所提出的RU的每个组件/单元的设计和架构具备新颖性和创造性的，因此每个组件/单元将通过各自的专利申请受到保护。
参考图1和图2，本公开可以涉及一种无线电单元，其可以包括高速收发机板(highspeed transceiver board，HSTB)(200)、以及可操作地与HSTB(200)耦接的射频(RF)前端模块(RFEM)(250)。RFEM(250)可以包括用于信号发射的多条发射链和用于信号接收的多条接收链，其中，RFEM(250)可以从HSTB(200)接收RF控制信号，并且通过一个或多个增益块(252)和功率放大器(254)对接收到的RF控制信号进行处理，以在该多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
在一方面，无线电单元还可以包括可操作地与RFEM(250)耦接的天线滤波器单元(AFU)(280)，以便于对多个用户进行波束成型。
在另一方面，RFEM(250)还可以包括多条观测链，该多条观测链被配置作为从RFEM(250)的一个或多个功率放大器(PA)(254)到HSTB(200)的一个或多个FPGA/ASIC(202)的多条数字预失真(DPD)反馈路径，以用于线性化。在一方面，多条观测链中的至少一条观测链包括定向耦合器(256)、数字步进衰减器(DSA)(258)和匹配网络。
RFEM(250)可以包括16条发射链和16条接收链，其中，多条发射链中的至少一条发射链包括匹配平衡转换器(matching balun)、前置驱动器放大阶段(260)、以及作为功率放大(PA)的最后一个阶段的一部分的最终RF功率放大阶段，其中，多条接收链中的至少一条接收链包括低噪声放大器(LNA)带通SAW滤波器(262)和匹配网络。
在一方面中，RFEM(250)可以包括具有接收器部分的多个层，以从用户设备(UE)接收RF信号，并在接收器部分中使用形成多条接收链的一部分的接收器对接收到的RF信号进行解码，基于该接收器部分，已解码的RF信号被转换成数字信号并且被传输到具有RF连接器的上层。
在另一方面，RFEM(250)可以包括组合每一个发射-接收对的无线电射频时分双工(Radio Frequency Time Division Duplex，RF TDD)开关，其中，在每个RF TDD开关和天线端口之间配置有循环器(264)和一个或多个空腔滤波器。
在另一方面，RFEM(250)可以与HSTB(200)盲配，以消除电缆布线的复杂性并避免RF信号振荡。盲配降低了生产和安装成本。此外，盲配最大限度地减少了装配过程中的误差，并减少了维护所需的停机时间。
本公开还涉及可通信地与如上所述的无线电单元耦接的用户设备。
本公开还涉及一种射频(RF)前端模块(RFEM)(250)板，该RFEM板可以包括用于信号发射的多条发射链以及用于信号接收的多条接收链。其中，RFEM(250)可以接收RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对接收到的RF控制信号进行处理，以在该多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
在示例性方面，参考图1，所提出的5G MRU 100包括高速收发机板(HSTB)200，该高速收发机板具有底层PHY部分、25G光接口204上的符合ORAN规范的前传(ORAN compliantFronthaul)、以及使用例如商用级的3个或更多个FPGA/收发器(202-1至202-3，在下文中统称为202)的用于32条发射和接收链的数字RF前端支持。将这些元件/组件集成在HSTB 200的高密度26或更多个层上。应当理解，尽管对本公开的解释是就FPGA/ASIC而言的，但是任何其他等效收发器都完全落在本公开的范围内，因此每个FPGA的范围应该被视为任何收发器或技术上等效的组件(例如ASIC)的范围。
在示例性方面，可以在FPGA202自身中实现/进行L1底层PHY开发和码流生成。可以将L1高层配置在塔(tower)下方的CCDU上，其中，将L2和L3配置在分布式单元上，其中，宏站点通常包括中央单元节点(服务器侧)和分布式单元节点(被配置在CU和RU之间)。本公开将中央单元节点与分布式单元节点进行融合/合并，以形成通过25G光接口与本公开所提出的RU/MRU相连接的CCDU。所提出的MRU还可以在25G光接口204上使用系统同步器IC和时钟发生器来包括基于IEEE 1588v2 PTP的时钟同步架构。
所提出的MRU 100还可以包括一个集成8×8交叉极MIMO天线和32个空腔滤波器的单元，称为天线滤波器单元(AFU)350。所提出的MRU 100(如所配置的)可以是盲配的，并且具有无电缆设计。
在本公开的一个示例性和非限制性的方面，所提出的5G MRU 100是200W高功率gNB，其以宏类(通常每个天线端口6.25W或38dBm)运作，并且被配置为提供用于覆盖和容量的宏级广域解决方案，其可以应用于人口密集的城市形态以及在具有高流量和QoS需求的热门地区/热点区域。所提出的5G MRU 100汇集了：底层PHY部分；基于用于32条发射和接收链的商用级FPGA的RF收发器(作为HSTB 200的一部分)；包括用于32条链的RF功率放大器、低噪声放大器(LNA)和RF开关的RF前端模块(RFEM)300；以及作为单个对流冷却外壳的一部分且重量小于25-29kg的称为天线滤波器单元(AFU)350的8*8MIMO天线以及32个空腔滤波器的集成体。在一方面，由于在多UE场景下支持8个下行链路波束和4个上行链路波束，宏gNB可以为人口密集的城市喧闹区提供良好的覆盖和容量。所提出的5G MRU 100可以部署在超高层建筑、人口密集的喧闹区域和热点位置，这些地方的流量需求非常高，并且不能由4G gNB单独提供覆盖范围和容量提升。
在另一方面，所提出的5G MRU可以被配置为具有集成天线和空腔滤波器解决方案的设计，而不需要使用电缆，从而使其成为无电缆设计。所提出的MRU 100可以部署在塔站点、GBT和GBM中。可以快速部署MRU，以便以低能耗提供高性能，使MRU成为高能效解决方案。所提出的MRU可以通过符合3GPP ORAN规范的单个25G光前传接口被连接到塔下的CCDU。
在一方面，所提出的5G MRU是高功率gNB(下一代节点B)，其在宏类中(通常每个天线端口≤38dBm)运作，并且可以被配置为对用于提供覆盖和容量的宏级广域解决方案进行补充。在示例性方面，所提出的32T32R 5G NR MRU的高级架构可以包括高速收发器板(HSTB)200、32T32R RF前端模块(RFEM)板250、天线滤波器单元(AFU)280和机械外壳(在实例中，存在两个外壳，一个用于HSTB 200，一个用于RFEM 250)。由于所提出的MRU结构在零下10摄氏度至50摄氏度的天气条件下运作，其进一步便于实现最佳散热。
在示例性方面，所提出的5G NR MRU 100汇集了：底层PHY部分；基于用于32条发射和接收链的商用级FPGA的、使用RF采样的(无中频阶段)RF收发器(作为HSTB 200的一部分的)；包括用于32条链的RF功率放大器、低噪声放大器(LNA)和RF开关的RF前端模块(RFEM)250、以及位于单个对流冷却外壳中且重量小于29kg的、称为天线滤波器单元(AFU)280的8*8MIMO天线与32个空腔滤波器的集成体。为了更清楚，本公开可以互换地使用术语RFEM和RFEB，因此，在此上下文中所提及的术语“模块”和“板”是可互换的。
在示例性的实施方式中，所提出的MRU 100包括64个连接器(发射侧和接收器侧各32个连接器)以及两个DC连接器，每个连接器具有25个引脚，使得两个DC连接器共有50个引脚。这些连接器以一个在另一个之上地与RFEM板250盲连接/映射/紧密配合/相夹的方式被配置在HSTB 200上。
在一方面，所提出的设计架构包括控制平面、用户平面和同步平面，其中，控制平面被配置成从距离-位置的角度对形成所提出的MRU 100的一部分的单元/子单元的配置进行控制，并且其中用户平面包括用户数据，最后，其中，同步平面被配置成在即时25G接口上利用基于精确时间的协议(precision time-based protocol，PTP)，从而相对于全局时钟使用定时协议同步所述单元/子单元(即，从设备将根据相位和频率使其时钟与主设备同步)，并且保持与CCDU的一致性/同步。
应当理解，在将基于TDD的5G NR MRU与数字前端阵容中的波峰因子降低(crestfactor reduction，CFR)模块和数字预失真(DPD)模块进行集成之后，所提出的MRU满足3GPP标准(TS 38.141)中所提到的所有RF性能要求。此外，MRU具有低功耗，并通过IP 65(Ingress Protection 65)侵入防护机械外壳进行最佳热处理。
32T32R RF前端模块(RFEM或RFFE)板250
在示例性方面中，RFEM板250可以被配置为通过连接器接收来自HSTB 200与以及电源的控制信号(RF信号)。RFFE/RFEM板可以被配置为充当信号扩展，以便纳入32条用于信号发射的发射链、32条用于信号接收的接收链和32条观测链，该32条观测链可以作为从功率放大器(PA)到FPGA的数字预失真(DPD)反馈路径，以用于线性化。RFEM板基本上使用增益模块和功率放大器，以在每条链上对从来自HSTB的每个接收到的RF信号进行放大，从而从每条链产生6.25瓦的功率。考虑到32条链构成了所提出的RFEM板的一部分，产生了相当于53dBm的大约200瓦的累积功率。在一方面中，每条发射链可以被配置包括匹配平衡转换器、前置驱动器放大(pre-driver)和作为功率放大(PA)的最后一个阶段的一部分的最终RF功率放大。在示例性方面，所提出的MRU的峰值功耗约为780-800W，因此对于200W的传输，系统峰值节能效率约为25％。
另一方面，每条接收链可以被配置以包括低噪声放大器(LNA)带通SAW滤波器和匹配网络。每条观测链可以被配置以包括定向耦合器、数字步进衰减器(DSA)和匹配网络。
在一方面，RFEM板可以包括10层或更多层，并且可以包括接收器部分，该接收器部分可以从5G用户设备(UE)接收放大的RF信号，并且在接收器部分中使用32个接收器对信号进行解码，在该接收器部分之后，RF信号被转换成数字信号并被传输到具有RF连接器的上层。
在一方面，所提出的RFEM板可以包括能够组合每一个发射-接收对的RF TDD开关。可以在每个RF开关到天线端口之间使用循环器和空腔滤波器。在一方面，RF前端板(RFFE)可以被配置为与高速收发器板(HSTB)盲配，从而消除电缆布线的复杂性以避免RF信号振荡。配接的插塞(mating bullets)提供了HBTB和RFFE之间的稳健连接，以满足最佳设计考虑，包括但不限于提供目标200W输出功率。
在一方面，由于MRU架构的设计和布局、减少的损耗量和电缆数量、以及允许盲配，所提出的MRU能够实现3.0-3.1dB的系统噪声系数水平。
图3示出了用户设备(UE)与MRU的示例性的耦接表示。如图3所示，UE 302可以可通信地耦接至MRU 100。可以通过无线网络304进行耦接。在示例性的实施例中，通信网络304可以包括，作为示例但不限于，具有一个或多个节点的一个或多个网络的至少一部分，该一个或多个节点用于发射、接收、转发、生成、缓存、存储、路由、交换、处理或前述的组合等，一个或多个消息、数据包、信号、波、电压或电流电平以及其一些组合等等。UE 302可以是任何手持设备、移动设备、掌上电脑、膝上型电脑、智能电话、寻呼机等。作为耦接的结果，UE 302可以被配置为从MRU 100接收连接请求，以及向MRU 100发送连接请求的确认，并且响应于连接请求进一步发射多个信号。
示例性计算机系统400
图4示出了根据本公开的实施例的示例性的计算机系统，在该系统中或使用该系统来实现本公开的实施例。如图4所示，计算机系统400可以包括外部存储设备410、总线420、主存储器430、只读存储器440、大容量存储设备450、通信端口460和处理器470。本领域技术人员将理解，计算机系统可以包括多于一个的处理器和通信端口。处理器470可以包括与本公开的实施例相关联的各模块。通信端口460可以是如下端口中任意一个：用于基于调制解调器的拨号连接的RS-232端口、10/100以太网端口、使用铜缆或光纤的千兆或10千兆端口、串行端口、并行端口、或其他现有或未来端口。通信端口460可以根据网络来选择，例如根据局域网(LAN)、广域网(wide area network，WAN)、或计算机系统连接到的任何网络。存储器430可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，或者本领域所公知的任何其他动态存储设备。只读存储器440可以是任何一个(或多个)静态存储设备。大容量存储设备450可以是任何当前或未来的大容量存储设备的解决方案，其可以用于存储信息和/或指令。
总线420将处理器470可通信地与其它存储器、存储设备和通信块耦接。
可选地，操作接口和管理接口，例如显示器、键盘和光标控制设备，也可以被耦接到总线420以支持操作者与计算机系统的直接交互。可以通过借助通信端口460连接的网络连接来提供其他操作接口和管理接口。上述组件仅用于举例说明各种可能性。上述示例性的计算机系统绝不应限制本公开的范围。
尽管本文相当重视优选实施例，但是应当理解，在不脱离本公开的原理的情况下，可以得到许多实施例，并且可以对优选实施例做出许多改变。根据本文的公开内容，本公开的优选实施例中的这些和其他变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的，由此可以清楚地理解，前述描述性内容仅仅是作为本公开的说明而不是限制性的来实施。
本专利文件的部分公开内容包含受知识产权保护的素材，例如但不限于版权、设计、商标、集成电路(IC)布局设计和/或商业外观保护，属于Jio平台有限责任公司(JioPlatforms Limited，JPL)或其附属公司(下文称为所有者)。因为本申请出现在专利商标局的专利文件或记录中，所以所有者不反对任何人传真复制本专利文件或专利公开，但所有者保留所有权利。所有者完全保留此类知识产权的所有权利。
本公开的优点
本公开通过允许天线阵列将窄波束聚焦到用户来提供更高的频谱效率。
本公开提供了更高能效的系统，原因在于天线阵列聚焦在小的特定部分中，并且需要更少的辐射功率，并降低了大规模MIMO系统中的能量需求。
本公开提高了无线系统的数据速率和容量。
本公开有利于进行更可靠和准确的用户跟踪。
本公开消除了高功耗。
本公开减少了延迟并增加了网络的可靠性。
本公开提供了大规模MIMO无线电单元的无电缆设计。
本公开提供了一种放置在单个对流冷却外壳中且重量小于25-29kg的大规模MIMO独立组网单元。
本公开提供了一个大规模MIMO独立组网单元，其包括底层PHY部分，25G光接口上的符合ORAN规范的前传，使用商用级的3个FPGA的32条发射和接收链的数字前端支持。
本公开提供了一种大规模MIMO独立组网单元，其包括在25G光接口上使用系统同步器IC和时钟发生器的基于IEEE 1588v2 PTP的时钟同步架构。本公开提供一种射频(RF)前端模块(RFEM)板，其可以包括用于信号发射的多条发射链和用于信号接收的多条接收链。其中，RFEM可以接收RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对接收到的射频控制信号进行处理，以在多条发射和接收链中的一条或多条上对接收到的射频控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。

Claims (12)

1.一种射频RF前端模块RFEM(250)板，包括：
用于信号发射的多条发射链；以及
用于信号接收的多条接收链，其中，所述RFEM(250)板接收RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对所接收到的RF控制信号进行处理，以在所述多条发射和接收链中的一条或多条上对所述接收到的RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
2.根据权利要求1所述的RFEM(250)板，其中，所述RFEM(250)板可操作地与天线滤波器单元AFU(280)耦接，以便于对多个用户进行波束成型。
3.根据权利要求1所述的RFEM(250)板，其中，所述RFEM(250)板包括多条观测链，所述多条观测链被配置作为从所述RFEM(250)板的一个或多个功率放大器PA(254)到高速收发器板HSTB(200)的一个或多个现场可编程门阵列FPGA(202)的多条数字预失真DPD反馈路径，以用于线性化。
4.根据权利要求3所述的RFEM(250)板，其中，所述多条观测链中的至少一条观测链包括定向耦合器(256)、数字步进衰减器DSA(258)和匹配网络。
5.根据权利要求1所述的RFEM(250)板，其中，所述RFEM(250)板包括32条发射链和32条接收链。
6.根据权利要求1所述的RFEM(250)板，其中，所述多条发射链中的至少一条发射链包括匹配平衡转换器、前置驱动放大阶段(260)和作为功率放大PA的最后一个阶段的一部分的最终RF功率放大阶段。
7.根据权利要求1所述的RFEM(250)板，其中，所述多条接收链中的至少一条接收链包括低噪声放大器LNA带通声表面波SAW滤波器(262)和匹配网络。
8.根据权利要求1所述的RFEM(250)板，其中，所述RFEM(250)板包括具有接收器部分的多个层，以从用户设备UE接收RF信号，并在所述接收器部分中使用形成所述多条接收链的一部分的接收器对所述接收到的RF信号进行解码，基于所述接收器部分，已解码的RF信号被转换成数字信号并被传输到具有RF连接器的上层。
9.根据权利要求1所述的RFEM(250)板，其中，所述RFEM(250)板包括组合每一个发射-接收对的RF时分双工TDD开关，其中，在每一个RF TDD开关和天线端口之间配置有循环器(264)和一个或多个空腔滤波器。
10.根据权利要求3所述的RFEM(250)板，其中，所述RFEM(250)板与所述HSTB(200)盲配，以消除电缆布线的复杂性并避免RF信号振荡。
11.一种用户设备UE(302)，所述UE可通信地与射频RF前端模块RFEM(250)板耦接，所述UE(302)包括：
一个或多个主处理器，所述一个或多个主处理器通过网络(304)可通信地与多输入多输出MIMO无线电单元(100)的一个或多个处理器耦接，所述一个或多个主处理器与存储器耦接，其中，所述存储器存储指令，当所述一个或多个主处理器执行所述指令时，所述指令使得所述UE(302)：
向所述MIMO无线电单元(100)发射一个或多个RF控制信号，其中，所述MIMO无线电单元(100)中的所述RFEM(250)板被配置有：
用于信号发射的多条发射链；以及
用于信号接收的多条接收链，其中，所述RFEM(250)板接收所述一个或多个RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对所接收到的一个或多个RF控制信号进行处理，以在所述多条发射和接收链中的一条或多条上对所述接收到的一个或多个RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
12.一种非暂时性计算机可读介质，包括处理器可执行的指令，其中，所述指令使处理器：
向多输入多输出MIMO无线电单元(100)发射一个或多个射频RF控制信号，其中，所述MIMO无线电单元(100)中的射频RF前端模块RFEM(250)板被配置有：
用于信号发射的多条发射链；以及
用于信号接收的多条接收链，其中，所述RFEM(250)板接收所述一个或多个RF控制信号，并通过一个或多个增益块和功率放大器对所接收到的一个或多个RF控制信号进行处理，以在所述多条发射和接收链中的一条或多条上对所述接收到的一个或多个RF控制信号进行放大，从而从每条链产生功率。
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