一种波束赋形BF权值赋值的方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种BF权值赋值的方法和装置，用于减少BF的功分插损，避免了功分网络与各基带端口‑天线单元通道间的电磁干扰。本申请实施例装置包括：M个光载波模块、M个电光调制模块、M个光时延模块、分路波分复用器WDM、N个光电转换模块及具有k*N个天线单元的天线阵列，其中k，M，N为大于等于1的整数，光载波模块用于生成N个不等波长的光载波；电光调制模块用于将电信号调制到光载波得到调制光信号；光时延模块用于对调制光信号时延调节；分路WDM用于根据时延调节后的调制光信号的波长进行分路，得到N路子光信号；光电转换模块，用于将N路子光信号转换为N路子电信号；天线阵列，用于根据N路射频电信号形成多个方向可调节的波束。

Method and device for assigning weight of beam shaped BF

The invention provides a method and a device for BF weight assignment, to reduce BF power loss, to avoid electromagnetic interference and power division network and the baseband channel between the antenna unit port. The embodiment of the invention comprises: a M optical carrier module, M module, electro-optic modulation M optical delay module, splitter WDM WDM, N photoelectric conversion module and has k*N antenna element antenna array, including K, M, N is an integer of 1 or more, the optical carrier module for the optical carrier to generate N unequal wavelength; electro-optic modulation module used for signal modulation to the optical carrier modulation signal; adjustment of the modulated optical signal delay for optical delay module; WDM shunt for shunt according to the modulated optical signal delay adjustment after the wavelength of N optical signal path; photoelectric conversion module, used to N way light signal into N signal path; antenna array for N, according to the way RF signal beamforming multiple direction adjustable.

【技术实现步骤摘要】
一种波束赋形BF权值赋值的方法和装置
本申请涉及通信
，尤其涉及一种波束赋形(Beamforming，BF)权值赋值的方法和装置。
技术介绍
由于高频频段具有很大的带宽资源，因此高频频段被考虑用于5G移动通信来提高数据速率，例如15GHz、28GHz、38GHz、60GHz、73GHz等厘米波和毫米波波段都有被考虑用于5G移动通信的接入或回传系统。高频频段除了能够提供更大带宽之外，还具有波长很小，用于传输信号的天线单元尺寸小，因此收发信机可以集成多个天线单元。但是与小于3GHz的低频波段相比，厘米波和毫米波的传输损耗大很多。BF是克服高频传输损耗大的主要技术方法之一，通过多个天线单元拼成阵列实现定向波束，提高收发天线的增益和接收信号功率。目前常见的BF方法有数字BF(DigitalBeamforming，DBF)和混合BF(HybridBeamforming，HBF)。HBF因减少了基带端口、模数转换器(DigitaltoAnalogConverter，ADC)、数模转换器(DigitaltoAnalogConverter，DAC)及收发单元(TransmissionReceiverUnit，TRU)数目，在复杂度、成本和功耗方面有所降低，逐渐成为高频频段的主流方案。现有的HBF构架主要有：1、子阵连接BF和全连接BF。子阵连接BF构架如图1所示，一个天线子阵与一个基带端口相连接，例如基带端口1的基带电信号经过低通滤波器(LowPassFilter，LPF)和放大器(Amplifier，AMP)后，通过功分网络分为多路中频信号，多路中频信号分别经过混频器(Mixer)实现上变频，转换为射频电信号，或者，基带电信号一次变频为射频电信号，射频电信号进行功放后通过天线子阵1发射定向波束，同理，基带端口2的基带电信号也是相同的处理。传统的全连接BF构架如图2所示，每个基带端口与所有的天线子阵连接，例如基带端口1和2的基带电信号经过LPF和AMP转变为中频电信号，再通过Mixer将中频电信号上变频为射频电信号，或者，基带电信号一次变频为射频电信号，再通过功分网络分为多路射频子电信号，在天线单元之前需要利用合路器将多路射频子电信号进行合路，再通过天线阵列中所有的天线单元发射。但是，子阵连接HBF构架由于每个基带端口仅连接一个天线子阵，不能充分利用每一个天线单元的增益，容量低于全连接HBF；而传统的全连接HBF构架在天线单元数量较多时，需要的功分器较多，例如4个基带端口，128个天线单元时，需要用到4*127个功分器，以及3*128个合路器，合路器也是功分器的一种，那么使得功分器数量高达892个，功分器引入功分插损达到7dB，合路插损2dB，而且功分网络复杂，使得功分网络与各基带端口-天线单元通道之间的电磁干扰严重。
技术实现思路
本申请提供了一种BF权值赋值的方法和装置，用于减少BF的功分插损，避免了功分网络与各基带端口-天线单元通道间的电磁干扰。本申请第一方面提供一种BF权值赋值的的装置，所述装置包括：M个光载波模块、M个电光调制模块、M个光时延模块、分路WDM、N个光电转换模块及具有k*N个天线单元的天线阵列，其中k，M，N为大于等于1的整数，所述光载波模块，用于生成N个不等波长的光载波；所述电光调制模块，用于将电信号调制到所述光载波上，得到调制光信号，其中所述电信号是基带电信号或者中频电信号或者射频电信号；所述光时延模块，用于对所述调制光信号进行时延调节；所述分路WDM，用于根据时延调节后的所述调制光信号的波长进行分路，得到N路子光信号；所述光电转换模块，用于将所述N路子光信号转换为N路子电信号，所述子电信号是基带电信号或者中频电信号或者射频电信号；当所述N路子电信号是基带电信号或中频电信号，所述N路子电信号经过上变频得到N路射频电信号；所述天线阵列，用于根据所述N路射频电信号的幅度和相位的加权，形成多个方向可调节的波束。在工作在高频的移动通信系统中，通信设备中的收发信机可以集成多个天线单元，而且现有的移动通信标准中信息在发送时需要通过多天线单元拼成阵列实现定向波束。本申请的装置包括M个光载波模块、M个电光调制模块、M个光时延模块、分路WDM、N个光电转换模块及具有k*N个天线单元的天线阵列，其中k，M，N为大于等于1的整数。光载波模块生成N个不等波长的光载波，电光调制模块将电信号调制到光载波上，得到调制光信号，其中电信号可以是基带电信号、中频电信号或者射频电信号中的一种，具体是哪一种，取决于本申请的装置获取到该电信号之前的处理方式，一是基带模块直接输出基带电信号；二是基带模块输出基带电信号后，经过Mixer上变频至中频电信号；三是基带模块输出基带电信号后，基带电信号经过Mixer上变频至射频电信号。得到调制光载波后，光时延模块对调制光信号进行时延调节，分路WDM根据时延调节后的调制光信号的波长进行分路，由于光载波是N个不等波长，那么调制光信号分路得到N路子光信号，光电转换模块将N路子光信号转换为N路子电信号，子电信号是基带电信号、中频电信号还是射频电信号，取决于电光调制模块接收到的电信号，如果这N路子电信号是射频电信号，则天线阵列根据N路射频电信号的幅度和相位的加权辐射N路射频电信号，形成多个方向可调节的波束；如果这N路子电信号是基带电信号或中频电信号，由于天线阵列只能辐射射频电信号，那么N路子电信号需要经过上变频处理，处理之后得到N路射频电信号，再通过天线阵列根据N路射频电信号的幅度和相位的加权，形成多个方向可调节的波束，天线阵列中的k*N个天线单元中全部或者部分用于辐射N路射频电信号，从而实现了一个电信号的波束发射，已知一个电信号对应基带模块的一个基带端口的端口电信号，并且每一个电信号都是如此实现的，与现有的传统的全连接BF相比，由于本方案是对电信号进行光时延处理，那么WDM的分路功能取代了功分器，而且数量明显减少，例如，4个基带端口，128天线单元时，传统的全连接BF需要分路功能的功分器508个，功分差损达到了7dB，而本方案只需要用到一个WDM实现分路功能，WDM的插损一般是0.5dB，可见明显的减少了功分插损，而且电信号的光电转换可以有效的避免传统的全连接BF存在的功分网络与各基带端口-天线单元通道间的电磁干扰。结合本申请第一方面，本申请第一方面第一实施方式中，所述天线阵列根据所述N路射频电信号的幅度和相位的加权，通过所述k*N个天线单元分别辐射所述N路射频电信号，形成多个方向可调节的波束。在本申请第一方面中，天线阵列中k*N个天线单元可以全部或者部分用于辐射N路射频电信号，本实施例中天线阵列中k*N个天线单元必须全部用于N路射频电信号的辐射，辐射时是根据N路射频电信号的幅度和相位的加权，所以能够形成多个方向的波束，与现有的子阵连接BF相比，本方案对天线阵列中的天线单元全部被使用，充分利用天线阵列中天线单元的增益，提高了容量。结合本申请第一方面第一实施方式，本申请第一方面第二实施方式中，所述光载波模块包括合路WDM及N个可调谐激光器，所述N个可调谐激光器的预置波长互不相等，所述可调谐激光器，用于生成一个光波；所述合路WDM，用于将N个不等波长的光波进行合路，得到光载波。光载波模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波束赋形BF权值赋值的装置，其特征在于，所述装置包括：M个光载波模块、M个电光调制模块、M个光时延模块、分路波分复用器WDM、N个光电转换模块及具有k*N个天线单元的天线阵列，其中k，M，N为大于等于1的整数，所述光载波模块，用于生成N个不等波长的光载波；所述电光调制模块，用于将电信号调制到所述光载波上，得到调制光信号，其中所述电信号是基带电信号或者中频电信号或者射频电信号；所述光时延模块，用于对所述调制光信号进行时延调节；所述分路WDM，用于根据时延调节后的所述调制光信号的波长进行分路，得到N路子光信号；所述光电转换模块，用于将所述N路子光信号转换为N路子电信号，所述子电信号是基带电信号或者中频电信号或者射频电信号；当所述N路子电信号是基带电信号或中频电信号，所述N路子电信号经过上变频得到N路射频电信号；所述天线阵列，用于根据所述N路射频电信号的幅度和相位的加权，形成多个方向可调节的波束。

【技术特征摘要】
1.一种波束赋形BF权值赋值的装置，其特征在于，所述装置包括：M个光载波模块、M个电光调制模块、M个光时延模块、分路波分复用器WDM、N个光电转换模块及具有k*N个天线单元的天线阵列，其中k，M，N为大于等于1的整数，所述光载波模块，用于生成N个不等波长的光载波；所述电光调制模块，用于将电信号调制到所述光载波上，得到调制光信号，其中所述电信号是基带电信号或者中频电信号或者射频电信号；所述光时延模块，用于对所述调制光信号进行时延调节；所述分路WDM，用于根据时延调节后的所述调制光信号的波长进行分路，得到N路子光信号；所述光电转换模块，用于将所述N路子光信号转换为N路子电信号，所述子电信号是基带电信号或者中频电信号或者射频电信号；当所述N路子电信号是基带电信号或中频电信号，所述N路子电信号经过上变频得到N路射频电信号；所述天线阵列，用于根据所述N路射频电信号的幅度和相位的加权，形成多个方向可调节的波束。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述天线阵列根据所述N路射频电信号的幅度和相位的加权，通过所述k*N个天线单元分别辐射所述N路射频电信号，形成多个方向可调节的波束。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光载波模块包括合路WDM及N个可调谐激光器，所述N个可调谐激光器的预置波长互不相等，所述可调谐激光器，用于生成一个光波；所述合路WDM，用于将N个不等波长的光波进行合路，得到光载波。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光载波模块包括可调谐激光器、光环形器及光学微谐振腔，所述可调谐激光器，用于生成预置单一波长的光波；所述光环形器，用于将所述光波传输至所述光学微谐振腔，并阻止输入至所述光学微谐振腔的所述光波反射回所述可调谐激光器；所述光学微谐振腔，用于对输入的光波产生谐振，得到具有N个等间隔的不同波长的光载波。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，当所述N路子电信号是基带电信号或中频电信号时，所述装置还包括本地振荡器LO和N个混频器Mixer；所述LO，用于生成本振信号；所述N个Mixer，用于根据所述本振信号分别对所述N路基带电信号或中频电信号进行上变频，得到N路射频信号。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括N个功率放大器PA；所述N个PA，用于分别对所述N路射频电信号进行功率放大。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光时延模块为基于电开关的光纤环真时延器、基于光开关的光纤环真时延器、线性啁啾光纤光栅时延器或基于空间光路切换的真时延器。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电光调制模块为马赫-曾德尔电光调制器MZM，所述光时延模块为线性啁啾光纤光栅时延器。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电光调制模块为相位电光调制器PM，所述光时延模块为线性啁啾光纤光栅时延器,所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向华，
申请(专利权)人：上海华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31