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大规模天线系统的自适应天线阵列结构

阅读:1发布:2020-06-29

专利汇可以提供大规模天线系统的自适应天线阵列结构专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且为了解决现有大规模天线系统结构固定、灵活性差的问题,本 发明 提供一种大规模天线系统的自适应天线阵列结构,属于天线阵列领域。天线阵列结构包括分路器、 移相器 、合路器、功放和射频天线;射频 信号 依次经分路器、移相器、合路器、功放和射频天线发送出去;天线阵列结构还包括自适应网络和数字基带模 块 ;分路器与移相器之间、移相器与合路器之间、合路器与功放之间的 连接线 路上设有自适应网络;自适应网络用于连通或断开两个连接器件之间的连接线路;数字基带模块,用以控制自适应网络中的某个或某几个连接线路的连通或断开。本发明适用于任何配有大规模天线的系统,如毫米波系统、Massive MIMO(大规模多输入多输出)系统、雷达系统等。,下面是大规模天线系统的自适应天线阵列结构专利的具体信息内容。

1.一种大规模天线系统的自适应天线阵列结构,所述天线阵列结构包括分路器、移相器、合路器、功放和射频天线;
射频信号依次经分路器、移相器、合路器、功放和射频天线发送出去;
其特征在于,所述天线阵列结构还包括自适应网络和数字基带模
分路器与移相器之间、移相器与合路器之间、合路器与功放之间的连接线路上设有自适应网络;
所述自适应网络用于连通或断开两个连接器件之间的连接线路;
所述数字基带模块,与自适应网络连接,用以控制自适应网络中的某个或某几个连接线路的连通或断开。
2.根据权利要求1所述的大规模天线系统的自适应天线阵列结构,其特征在于,所述自适应网络包括多个开关,每个分路器和移相器之间的连接线路上设置一个开关,每个移相器与合路器之间的连接线路上设置有一个开关,每个合路器与功放之间的连接线路上设置有一个开关;
所述数字基带模块用以控制某个或某几个开关的导通或断开。
3.根据权利要求1或2所述的大规模天线系统的自适应天线阵列结构,其特征在于,所述数字基带模块包括:
信道状态估计模块,用以控制所有自适应网络处于连通状态,使天线阵列结构为全连接天线阵列结构,估计信道状态信息;
天线阵列设计模块,与信道状态估计模块连接,用以基于估计的信道状态信息,根据需求对自适应网络中的连接线路的通断进行设计,获取设计结果;
天线阵列调整模块,与天线设计模块连接,用以根据设计结果,调整自适应网路中连接线路的通断,改变天线阵列结构。
4.根据权利要求3所述的大规模天线系统的自适应天线阵列结构,其特征在于,所述天线阵列设计模块,用以估计的信道状态信息,根据最大化等效信道增益准则对自适应网络中的连接线路的通断进行设计,获取设计结果。

说明书全文

大规模天线系统的自适应天线阵列结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种天线阵列结构,特别涉及一种大规模天线系统的自适应天线阵列结构,属于天线阵列领域。

背景技术

[0002] 大规模天线系统如毫米波系统、Massive MIMO(大规模多输入多输出)系统等,以突出的性能获得了广泛的关注。但是,目前这些系统所使用的天线阵列结构大部分都是固定的,不能根据需要灵活调整,如全连接结构、子阵列结构和过载子阵列结构等。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了解决现有大规模天线系统结构固定、灵活性差的问题,本发明提供一种大规模天线系统的自适应天线阵列结构。
[0004] 本发明的大规模天线系统的自适应天线阵列结构,所述天线阵列结构包括分路器、移相器、合路器、功放和射频天线;
[0005] 射频信号依次经分路器、移相器、合路器、功放和射频天线发送出去;
[0006] 所述天线阵列结构还包括自适应网络和数字基带模
[0007] 分路器与移相器之间、移相器与合路器之间、合路器与功放之间的连接线路上设有自适应网络;
[0008] 所述自适应网络用于连通或断开两个连接器件之间的连接线路;
[0009] 所述数字基带模块,与自适应网络连接,用以控制自适应网络中的某个或某几个连接线路的连通或断开。
[0010] 优选的是,所述自适应网络包括多个开关,每个分路器和移相器之间的连接线路上设置一个开关,每个移相器与合路器之间的连接线路上设置有一个开关,每个合路器与功放之间的连接线路上设置有一个开关;
[0011] 所述数字基带模块用以控制某个或某几个开关的导通或断开。
[0012] 优选的是,所述数字基带模块包括:
[0013] 信道状态估计模块,用以控制所有自适应网络处于连通状态,使天线阵列结构为全连接天线阵列结构,估计信道状态信息;
[0014] 天线阵列设计模块,与信道状态估计模块连接,用以基于估计的信道状态信息,根据需求对自适应网络中的连接线路的通断进行设计,获取设计结果;
[0015] 天线阵列调整模块,与天线设计模块连接,用以根据设计结果,调整自适应网路中连接线路的通断,改变天线阵列结构。
[0016] 优选的是,所述天线阵列设计模块,用以估计的信道状态信息,根据最大化等效信道增益准则对自适应网络中的连接线路的通断进行设计,获取设计结果。
[0017] 上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代,只要能够达到本发明的目的。
[0018] 本发明的有益效果在于,在全连接天线阵列结构的基础上添加自适应网络,能够改变阵列结构,增加灵活性,本发明适用于任何配有大规模天线的系统,如毫米波系统、Massive MIMO(大规模多输入多输出)系统、雷达系统等。附图说明
[0019] 图1为本发明的自适应天线阵列结构的原理示意图;
[0020] 图2为本发明的一种实施例
[0021] 图1和图2中, 表示分路器, 表示合路器, 表示移相器, 表示开关。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0023] 需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
[0025] 本发明的大规模天线系统的自适应天线阵列结构,包括天线阵列结构包括分路器、移相器、合路器、功放、射频天线、自适应网络和数字基带模块;
[0026] 射频信号依次经分路器、移相器、合路器、功放和射频天线发送出去,组成全连接天线阵列结,本实施方式在全连接天线阵列结构的基础上,在分路器与移相器之间、移相器与合路器之间、合路器与功放之间的连接线路上设有自适应网络;
[0027] 自适应网络能连通或断开两个连接器件之间的连接线路;
[0028] 数字基带模块,与自适应网络连接,用以控制自适应网络中的某个或某几个连接线路的连通或断开。
[0029] 如图1所示,本实施方式通过数字基带模块控制自适应网络,使天线阵列结构中的某连接线路导通或者断开,改变天线阵列结构的阵型,最终获得的需要的天线阵列结构。
[0030] 优选实施例中,本实施方式的自适应网络采用自适应开关网络,包括多个开关,每个分路器和移相器之间的连接线路上设置一个开关,每个移相器与合路器之间的连接线路上设置有一个开关,每个合路器与功放之间的连接线路上设置有一个开关;
[0031] 数字基带模块用以控制某个或某几个开关的导通或断开,实现改变天线阵列结构的阵型。
[0032] 优选实施例中,本实施方式的数字基带模块包括:
[0033] 信道状态估计模块,用以控制所有自适应网络处于连通状态,使天线阵列结构为全连接天线阵列结构,估计信道状态信息;
[0034] 天线阵列设计模块,与信道状态估计模块连接,用以基于估计的信道状态信息,根据最大化等效信道增益准则对自适应网络中的连接线路的通断进行设计,获取设计结果;
[0035] 天线阵列调整模块,与天线设计模块连接,用以根据设计结果,调整自适应网路中连接线路的通断,改变天线阵列结构。
[0036] 本实施方式基于全连接天线阵列结构,引入自适应网络,数字基带模块根据设计准则,对这些自适应网络进行控制,进而改变天线阵列结构,获得需要的天线阵列结构。
[0037] 具体实施例:
[0038] 本实施例提供一种基于上述大规模天线系统的自适应天线阵列结构进行天线设计,改变天线阵列结构的工作过程:
[0039] 在图1的基础上,将在分路器与移相器之间、移相器与合路器之间的开关闭合,获得如图2所示的天线阵列结构;
[0040] 根据天线阵列结构中移相器和合并器的数量,得到有限波束导向码本,根据有限波束导向码本和信道矩阵得到等效信道的矩阵,由最大化等效信道增益准则,使等效信道达到最大增益,从最大增益的等效信道中的有限波束导向码本中选取波束导向向量组成相位矩阵;根据合路器和分路器的数量,得到初始连接矩阵,更新初始连接矩阵,得到每次更新后的连接矩阵,根据相位矩阵和每次更新后的连接矩阵预编码矩阵集合,计算预编码矩阵集合中每个矩阵对应的子目标函数,得到子目标函数值的集合;从子目标函数值的集合中选取最小的一个子目标函数值,并将该数值对应的预编码矩阵对合路器与功放之间的开关进行控制,从而改变天线阵列结构。
[0041] 虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
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