用于3D成像的合成孔径天线阵列制造技术

提供了一种无线通信系统(100)中的高级通信装置(102,116)的方法。该方法包括：基于多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)处理，利用多相编码来生成数字波形；利用方位角上的波束成形来处理数字波形；使用预定的调制函数对经处理的数字波形进行调制；经由发射天线(1412,1513,1613)向目标对象(1413,1514,1614)发送经预定的调制函数调制的第一信号，所述发射天线包括方位角上的至少一个一维(1D)线性阵列；以及经由接收天线接收第二信号，所述接收天线由仰角上的一个或多个1D阵列构成，其中第二信号是从目标对象反射或反向散射出的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3D成像的合成孔径天线阵列相关申请的交叉引用和优先权本申请要求于2018年8月17日提交的美国临时专利申请序列No.62/719,440的优先权。上述专利文档的内容通过引用合并在本文中。
本公开总体上涉及天线阵列设计和波束成形。更具体地，本公开涉及一种用于3D成像、定位(localization)和位置确定(positioning)的合成孔径天线阵列设计和波束成形。
技术介绍
无线通信系统中的天线阵列的设计是例如在3维(3D)成像、定位和位置确定方面提供较高性能的最重要因素之一。基于多入多出(MIMO)的合成孔径天线阵列采用多个天线来发送和接收正交波形。这样的合成孔径天线阵列和波束成形可应用于雷达和激光雷达图像处理、用于工业自动化的成像/位置确定/定位、机器人视觉、用于通信系统的定位和位置确定、以及用于移动设备和通信系统的天线阵列设计。
技术实现思路
本公开提供了用于3D成像、定位和位置确定的合成孔径天线阵列设计和波束成形。在一个实施例中，提供了一种无线通信系统中的高级通信装置。该高级通信装置包括处理器和可操作地连接到处理器的三维(3D)成像传感器，该3D成像传感器包括数字电路，该数字电路被配置成：基于多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)处理，利用多相编码来生成数字波形；利用方位角上的波束成形来处理所述数字波形；以及，使用预定的调制函数，对经处理的数字波形进行调制。无线通信系统中的高级通信装置还包括可操作地连接到数字电路和处理器的收发器，该收发器被配置成：经由发射天线向目标对象发送经预定的调制函数调制的第一信号，所述发射天线包括方位角上的至少一个一维(1D)线性阵列；以及经由接收天线接收第二信号，所述接收天线由仰角(elevation)上的一个或多个1D阵列构成，其中所述第二信号是从目标对象反射或反向散射出的。在另一实施例中，提供了一种无线通信系统中的高级通信装置的方法。该方法包括：基于多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)处理，利用多相编码来生成数字波形；利用方位角上的波束成形来处理数字波形；使用预定的调制函数，对经处理的数字波形进行调制；经由发射天线向目标对象发送经预定的调制函数调制的第一信号，所述发射天线包括方位角上的至少一个一维(1D)线性阵列；经由接收天线接收第二信号，所述接收天线由仰角上的一个或多个1D阵列构成，其中所述第二信号是从目标对象反射或反向散射出的。根据以下附图、说明书和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员而言将是明显的。在进行下面的详细描述之前，对贯穿本专利文档使用的某些单词和短语的定义进行阐述可能是有利的。术语“耦接”及其派生词指代两个或更多个元素之间的任何直接或间接通信，而不管这些元素是否彼此物理接触。术语“发送”、“接收”和“通信”及其派生词涵盖直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词意指包括但不限于。术语“或”是包含性的，意指和/或。短语“与……相关联”及其派生词意指包括……、包括在……中、与……互连、包含……、包含在……中、连接到……或与……连接、耦接到……或与……耦接、可与……通信、与……配合、与……交错、与……并置、与……邻近、绑定到……或与……绑定、具有……、具有……的属性、与……具有关系等等。术语“控制器”意指控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分。这样的控制器可以用硬件或者硬件与软件和/或固件的组合来实现。无论是在本地还是在远程，与任何特定控制器相关联的功能都可以是集中式的或分布式的。短语“……中的至少一个”当与项目列表一起使用时，意指可以使用所列出的项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要该列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任何一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。此外，以下描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序实现或支持，其中的每一计算机程序都由计算机可读程序代码形成，并且被具体化在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”指代适于在合适的计算机可读程序代码中实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集合、规程、功能、对象、类、实例、相关数据或其部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质不包括传输暂时性电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可永久存储数据的介质以及可存储数据并且随后将其覆盖的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。贯穿本专利文档提供了其他某些单词和短语的定义。本领域的普通技术人员应理解，在很多情况下(即使不是大多数情况下)，这样的定义适用于这样定义的单词和短语的先前使用以及将来使用。附图说明为了更完整地理解本公开及其优点，现在对以下结合附图进行的描述作出参考，在附图中，相同的附图标记表示相同的部分：图1示出了根据本公开的实施例的示例无线网络；图2示出了根据本公开的实施例的示例gNB；图3示出了根据本公开的实施例的示例UE；图4示出了根据本公开的实施例的用于成像的示例2DMIMO天线阵列；图5示出了根据本公开的实施例的具有2DMIMO虚拟天线阵列的方位角上的合成较大孔径的示例；图6示出了根据本公开的实施例的具有2DMIMO虚拟天线阵列的方位角上的合成较大孔径的另一示例；图7示出了根据本公开的实施例的示例汽车天线设计；图8示出了根据本公开的实施例的另一示例汽车天线设计；图9示出了根据本公开的实施例的示例虚拟2D圆形天线阵列；图10示出了根据本公开的实施例的成像雷达的示例汽车安装；图11示出了根据本公开的实施例的示例建筑物内安装；图12示出了根据本公开的实施例的示例工厂自动化；图13示出了根据本公开的实施例的示例波束成形器照射原理；图14示出了根据本公开的实施例的示例混合波束成形原则；图15示出了根据本公开的实施例的具有MIMOOFDM波形的示例混合波束成形；图16示出了根据本公开的实施例的具有MIMOOFDM波形的示例混合波束成形实现架构；图17示出了根据本公开的实施例的具有2D虚拟天线阵列的示例波束成形几何结构；图18示出了根据本公开的实施例的示例发送波束成形；图19示出了根据本公开的实施例的示例接收波束成形；图20示出了根据本公开的实施例的具有M个天线阵列的示例接收波束成形；并且图21示出了根据本公开的实施例的示例多波束照射和调度；图22示出了根据本公开的实施例的示例装置；图23示出了根据本公开的实施例的示例传感器和应用软件；以及图24示出了根据本公开的实施例的用于3D成像、定位和位置确定的合成孔径天线阵列设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线通信系统中的高级通信装置，所述高级通信装置包括：/n处理器；/n可操作地连接到所述处理器的三维(3D)成像传感器，所述3D成像传感器包括数字电路，所述数字电路被配置成：/n基于多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)处理，利用多相编码来生成数字波形，/n利用方位角上的波束成形来处理所述数字波形，以及/n使用预定的调制函数，对经处理的数字波形进行调制；以及/n可操作地连接到所述数字电路和所述处理器的收发器，所述收发器被配置成：/n经由发射天线向目标对象发送经所述预定的调制函数调制的第一信号，所述发射天线包括方位角上的至少一个一维(1D)线性阵列；以及/n经由接收天线接收第二信号，所述接收天线由仰角上的一个或多个1D阵列构成，其中所述第二信号是从所述目标对象反射或反向散射出的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180817 US 62/719,4401.一种无线通信系统中的高级通信装置，所述高级通信装置包括：
处理器；
可操作地连接到所述处理器的三维(3D)成像传感器，所述3D成像传感器包括数字电路，所述数字电路被配置成：
基于多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)处理，利用多相编码来生成数字波形，
利用方位角上的波束成形来处理所述数字波形，以及
使用预定的调制函数，对经处理的数字波形进行调制；以及
可操作地连接到所述数字电路和所述处理器的收发器，所述收发器被配置成：
经由发射天线向目标对象发送经所述预定的调制函数调制的第一信号，所述发射天线包括方位角上的至少一个一维(1D)线性阵列；以及
经由接收天线接收第二信号，所述接收天线由仰角上的一个或多个1D阵列构成，其中所述第二信号是从所述目标对象反射或反向散射出的。


2.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，所述接收天线还包括基于多个接收天线阵列的列(N)的多个接收路径，每一个接收天线阵列的列包括仰角上的尺寸为M的一维(1D)线性阵列。


3.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，所述发射天线还包括至少一个可调节的垂直天线，所述可调节的垂直天线通过在至少两个天线阵列之间进行发射波束成形来指向某一角度和视场。


4.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，虚拟阵列是基于用于所述发射天线的天线面板和用于所述接收天线的至少一个垂直阵列来确定的，所述发射天线包括方位角上的至少一个元件和仰角上的至少一个阵列。


5.根据权利要求4所述的高级通信装置，其中，所述虚拟阵列被扩展为包括两个或更多个发射天线阵列，使得至少一个可调节的垂直天线通过在至少两个天线阵列之间进行发射波束成形来指向某一角度和视场，所述虚拟阵列提供360度的覆盖。


6.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，所述收发器还被配置成：
使用包括第一天线孔径的所述发射天线向所述目标对象发送所述第一信号，并使用包括第二天线孔径的所述接收天线接收所述第二信号；或者
使用包括所述第二天线孔径的所述发射天线向所述目标对象发送所述第一信号，并使用包括所述第一天线孔径的所述接收天线接收所述第二信号，并且
其中，在发送所述第一信号期间，所述第一天线孔径中的至少一个天线元件沿x轴移动，并且在接收所述第二信号期间，所述第二天线孔径中的至少一个天线元件沿y轴移动。


7.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，所述目标对象是以单波束发射和多波束接收模式进行照射的，其中至少一个发射波束以顺序扫描方式进行照射，并且至少一个接收波束同时进行照射。


8.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，所述数字电路还被配置成执行在数字域和射频(RF)域之间进行划分的混合波束成形。


9.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，所述3D成像传感器还包括模拟处理电路和执行数字波束成形的所述数字电路，并且其中，所述数字电路和所述模拟处理电路位于前端电路中，所述前端电路与包括所述3D成像传感器中所包含的其他处理电路的基带处理电路分开。


10.根据权利要求1所述的高级通信装置，其中，所述3D成像传感器还包括执行数字波束成形的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·李，
申请(专利权)人：奥拉智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US