[发明专利]一种混合多波束形成方法、天线装置及相关装置

说明书

本申请实施例公开了一种混合多波束形成方法及相关装置。本申请实施例提供的一种天线装置包括采用矩形阵列的平面相控阵天线；所述平面相控阵天线包括S行天线子阵，且S行天线子阵以所述天线装置的移动方向为基准排列，有利于降低波束的切换开销。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种混合多波束形成方法、天线装置及相关装置。

背景技术

当前运营和部署中的卫星系统多采用点波束方案，通过多波束天线可以在同一时刻形成多个点波束覆盖地面不同区域，以解决地面基站未覆盖区域的通信问题。例如，铱星系统中每颗卫星配有48个L波段固定点波束，以提供全球通信。非地球静止轨道(non-geostationary earth orbit,NGEO)卫星系统采用高增益点波束与地面终端进行数据传输，可以提供低通信时延和高通信速率；同时，该系统可以降低单颗卫星的成本，是目前卫星通信的研究热点。但是，由于NGEO卫星系统具有相对于地面高速移动的特点，使得用户即使相对于地面没有移动，也会存在波束切换频繁的问题，增加了波束的切换开销，降低了系统性能。因此，针对NGEO卫星通信场景，如何降低波束的切换开销，提高系统性能成为待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种混合多波束形成方法、天线装置及相关装置，有利于降低波束的切换开销。

第一方面，本申请实施例提供一种天线装置，包括采用矩形阵列的平面相控阵天线，该平面相控阵天线包括S行天线子阵，S行天线子阵以天线装置的移动方向为基准排列。其中，该S行天线子阵以天线装置的移动方向为基准排列，有利于使得每行天线子阵形成的子阵波束在地面的覆盖区域在天线装置移动过程中，也沿天线装置的移动方向移动，从而有利于在天线装置相对于用户设备的过顶时长内，用户设备处于同一个子阵波束在地面的覆盖区域中，不需要调整天线子阵的移相器配置，进而降低波束的切换开销。

在一种可能的设计中，天线子阵包括T列天线单元，T列天线单元均以垂直于天线装置的移动方向为基准排列。可见，该设计方式有利于使得该T列天线单元形成的阵列波束在地面的覆盖区域在天线装置移动过程中，也沿天线装置的移动方向移动，并且，有利于减少相同覆盖区域所需的阵列波束个数。

在一种可能的设计中，平面相控阵天线的阵列法向指向地心，S行天线子阵以天线装置的移动方向为基准依次等距排列；和/或，T列天线单元均以垂直于天线装置的移动方向为基准依次等距排列。采用该设计，可以确定矩形阵列所在的平面与地面平行，进而确定S行天线子阵的排列方式以及每行天线子阵的T列天线单元的排列方式。可见，该设计方式使S行天线子阵的阵列结构相同，则S行天线子阵形成的子阵波束相同，有利于满足该平面相控阵天线的天线增益需求。

在一种可能的设计中，S行天线子阵中相邻的天线子阵之间的间距均不大于工作频率对应的波长的一半；和/或，每行天线子阵中相邻的天线单元之间的间距均不大于工作频率对应的波长的一半。采用该设计，可以避免栅瓣的出现，降低不同波束之间的干扰。

在一种可能的设计中，S行天线子阵的移相器配置在同一时刻相同。采用该设计，S行天线子阵在地面的覆盖区域相同，可以满足该平面相控阵天线的天线增益需求。

在一种可能的设计中，在天线装置相对于用户设备的过顶时长内，S行天线子阵的移相器配置不变，数据流映射到所述S行天线子阵的加权系数改变。采用该设计，在天线装置相对于用户设备的过顶时长内，只调整预编码矩阵来切换波束在地面的覆盖区域，不需要重新配置移相器，可以降低波束的切换开销。

第二方面，本申请实施例提供一种混合多波束形成方法，可以实现对地覆盖，该方法采用第一方面提供的天线装置，通过获取第一覆盖区域所需的子阵波束个数N以及第二覆盖区域所需的阵列波束个数M，形成N*M个点波束；其中，第一覆盖区域为垂直于天线装置的移动方向上的覆盖区域，第二覆盖区域为沿天线装置移动方向上的覆盖区域。可见，该方案使第一覆盖区域垂直于天线装置的移动方向，第二覆盖区域沿天线装置移动方向，在实现对地覆盖时可以减少移相器的切换次数，进而降低波束的切换开销。