[发明专利]模数混合波束赋形的网络设备、方法和控制器

说明书

本申请提供了一种模数混合波束赋形的网络设备、方法和控制器，减小了该模拟波束赋形单元的能耗，进而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。该模数混合波束赋形的网络设备包括：基带信号处理单元，N个射频链路单元，N个模拟波束赋形单元和控制器；该控制器根据第一模拟波束赋形矩阵中与模拟波束赋形单元对应的元素，控制模拟波束赋形单元对信号进行正相或反相调整，在该元素取值为第一数值时，对该模拟信号进行正相调整，在该元素取值为第二数值时，对模拟信号进行反相调整，该模拟波束赋形矩阵的每个元素取值为第一数值或第二数值，该第一数值不等于该第二数值。

技术领域

本申请涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种模数混合波束赋形的网络设备、方法和控制器。

背景技术

毫米波大规模多入多出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术，可提供更宽的通信带宽(比如2GHz，远高于目前通信系统所支持的20MHz)以及更高的频率效率(相比于目前通信系统可提升1-2个量级)，被认为是未来第五代移动通信系统的关键技术之一。在传统MIMO系统中，每一根天线需要一个专用的射频链路(包括混频器，数模转换器等等)来支持。在天线数成百上千的毫米波大规模MIMO系统中，基站所需的射频链路数量急剧增高。此外，在毫米波波段，由于更高的频率以及更宽的带宽，射频链路的能耗将十分可观。例如在60GHz，每一射频链路的能耗将高达250毫瓦，在种情况下，以256根天线为例，基站仅射频网络就将耗能64瓦，而在目前的第四代移动通信系统中，微蜂窝基站包括基带、射频、以及发射的总能耗才只有几瓦。因此，庞大的射频链路带来的巨大能耗成为毫米波大规模MIMO的主要瓶颈问题。

为解决上述问题，模数混合波束赋形技术近年来被提出。其本质思想是将传统需要大量射频的高维数字波束赋形拆分为两步实现：即先进行低维的数字波束赋形以尽可能地消除多数据流间干扰，再进行高维的模拟波束赋形以获得足够的阵列增益。然而，目前的模数混合波束赋形结构通常假设模拟移相器的分辨率足够高(5-6bit)，以使得其相位近似连续可调。在实际系统中，高分辨率的移相器往往具有较高的能耗与成本。此外，该模数混合波束赋形结构所需要的移相器数量也很庞大。以256根发射天线，16个射频链路为例，则系统所需要的移相器数量将高达4096个。因此，尽管目前的模数混合波束赋形结构可以有效减少系统所需的射频数量，但其同时也会引入庞大的移相器网络，其能耗与成本也仍然比较大。

因此，如何降低模数混合波束赋形网络设备的能耗是一项亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种模数混合波束赋形的网络设备、方法和控制器，降低了移相器的分辨率与数量，减小了模数混合波束赋形中模拟波束赋形部分的能耗与成本。

第一方面，提供了一种模数混合波束赋形网络设备，包括：基带信号处理单元，N个射频链路单元，N个模拟波束赋形单元和控制器，其中，该N个射频链路单元与该N个模拟波束赋形单元一一对应连接，该N个模拟波束赋形单元中的每个模拟波束赋形单元与M个天线连接；

该控制器根据第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行正相或反相调整，

其中，该第一模拟波束赋形矩阵包括M行和N列，该M行与该M个天线一一对应，该N列与该N个模拟波束赋形单元一一对应，该模拟波束赋形矩阵的每个元素取值为第一数值或第二数值，该第一数值不等于该第二数值，该元素取值为第一数值时，该元素对应的模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为正相调整，在该元素取值为第二数值时，该元素对应的模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为反相调整；

该每个模拟波束赋形单元将进行正相或反相调整后的模拟信号输入到与该每个模拟波束赋形单元对应的天线，用于网络设备向终端设备发送所述模拟信号。