[发明专利]用于大规模相控阵系统中的信号自对准的方法和系统

说明书

提供了一种用于在具有多个区块的相控阵系统中对准信号的方法和系统。通过使用内部生成的本地振荡器信号和相控阵系统的相邻区块中的发射天线元件与接收天线元件之间的现有耦合路径，实现区块到区块的信号对准。在相邻区块之间的两个方向上测量本地振荡器信号的相对相位以确定相位差，该相位差随后可以被用于相邻区块之间的信号对准。然后，可以在随后的相邻区块对上重复自对准过程，从而提供完全对准和相位平衡的相控阵系统。因为不需要任何尚未驻留在区块上的外部信号或组件，所以可以在系统启动时执行自对准，例如，在系统在实时网络中投入运行之前对准多区块相控阵。

技术领域

本发明总体上涉及相控阵，并且更具体地涉及用于大规模相控阵系统的自对准的方法和系统。

背景技术

下一代移动技术，例如第五代(5G)，需要超低延时和高数据速率，通过使用小小区而支持多个用户的无处不在的部署。例如，微微小区通常可能需要多达数百个能够产生数千个波束图案的有源元件。这样，高度集成的相控阵系统是用于下一代通信应用的基本构建块。

在制造大规模相控阵时，通常优选地避免将系统的所有元件集成在单个芯片上，因为芯片大小会变得太大并且产量会降低。因此，将系统元件分布在各种芯片上并不少见。然而，在多个芯片上分布可能有其自身的挑战和复杂性，诸如确保各种系统元件的对准以确保正确的响应和信号完整性。在分布式布置中，“区块”(例如，单元)通常按行和列来安排，其中一个区块被电耦合到相邻区块，例如前一个区块和下一个区块。虽然一个区块内的元件彼此对准，但两个相邻区块之间的元件不一定对准，因此需要额外的对准过程来保持信号完整性。在大规模相控阵中，为了波束成形的目的，将信号分布到所有区块需要相位平衡，这可能非常复杂，尤其是在分布高频信号时，例如，在印刷电路板(PCB)上使用16区块或更多区块的阵列的90GHz毫米波(mm-wave)信号。

发明内容

根据各种实施例，提供了一种用于在具有多个区块的相控阵系统中对准信号的方法和系统。通过使用内部生成的本地振荡器信号和相控阵系统的相邻区块中的发射和接收天线元件之间的现有的耦合路径，有利地实现了区块到区块信号对准。例如，利用现有的天线耦合路径来测量本地振荡器(LO)信号在相邻区块之间两个方向上的相对相位，以确定随后可以被用于相邻区块之间的信号对准的相位差。然后，可以在随后的相邻区块对上重复自对准过程，从而提供完全对准和相位平衡的相控阵系统。因为不需要任何尚未驻留在区块上的外部信号或组件，所以可以作为系统启动的一部分来执行自对准，例如，以在系统在实时网络中投入运行之前对准多区块相控阵。

根据实施例，第一LO信号从第一区块中的发射器被发送到相邻第二区块中的接收器，其中第一LO信号的相位被测量。以类似的方式，第二LO信号从第二区块中的发射器以相反方向被发送，并且第二LO信号的相位在第一区块中的接收器处被测量。如果测量值指示相位差，则可以采取行动来修正该相位差，例如，通过将LO信号中的一者的相位改变等于相位差的量，从而获得相控阵中的相邻区块之间的信号对准。根据实施例，扫描相应的本地振荡器信号的相位以获得多个测量。根据实施例，相应的本地振荡器信号与恒定的DC电压值混合以生成本地振荡器感应的DC偏移信号，以使在基带级别可以用DC偏移消除电路系统来测量本地振荡器信号的相位。

根据实施例，一种用于执行区块到区块对准的方法包括将发射器处的基带信号输入中的至少一个设置为恒定值(例如，恒定的DC电压值)。内部生成的LO信号通过将LO感应的DC偏移应用到第一区块的发射混频器以进行上变频而从第一区块被生成。上变频的信号在相邻的第二区块处被接收并进行下变频。当在第二区块接收到来自第一区块的LO信号时，LO信号在第二区块中的基带模块处下变频成DC值。然后，使用第二区块中现有的DC偏移消除电路来测量DC值，并计算针对接收到的基带信号的值。在实施例中，然后以相反方向重复该过程，即传输从第二区块到第一区块，并且检测到的DC项被用来测量相对相位并计算相位差以促进用于区块对区块对准的相位校正。

所描述实施例的自对准方面可以特别有益于大规模系统，诸如预期在下一代5G网络中使用的那些系统。

附图说明