CN115336183A - 用于波束成形的收发器相移 - Google Patents

Abstract

在波束成形发射器中，信号从多个路径中构造，这些路径之间具有限定的相移关系。一组中频波束成形信号是通过基于用于上变频该组中频信号的较高频率本机振荡器信号的周期数引入相移而生成的。然后，具有限定的相移关系的这组中频信号与比如同相/正交(I/Q)数据信号的数据信号混合，随后被上变频以生成提供给天线阵列的一组波束成形信号。还提出了使用相同技术来生成一组本机振荡器信号的接收器。

Description

用于波束成形的收发器相移

技术领域

本公开总体上涉及波束成形收发器的架构。

背景技术

随着对移动网络数据吞吐量需求的增加，移动网络可以向更高的频率进展，以用于更高的带宽，比如使用从24,250MHz到52,600MHz的5G(第五代)频率范围2(frequencyrange 2，FR2)或或波长从1毫米到10毫米的30GHz到300GHz或毫米波(mmWave)频带。与较低频带相比，由于这些极高频率无线电波段中的无线电波被大气中的气体吸收，因而大气衰减高。因此，它们的距离相对较短，从而导致mmWave 5G移动网络中的通信路径损耗高。

发明内容

根据本公开的一个方面，发射器包括一个或更多个频率合成器、多个中频(intermediate frequency，IF)本机振荡器、多个第一数据信号混频器和多个上变频混频器。每个频率合成器配置成生成对应的射频(radio frequency，RF)本机振荡器信号。每个IF本机振荡器配置成：接收一个或更多个RF本机振荡器信号中的第一RF本机振荡器信号；接收多个延迟值中对应的延迟值，每个延迟值指定第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；以及通过对第一RF本机振荡器信号以整数分频比进行分频并将第一RF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号。每个数据信号混频器配置成接收第一基本数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号，并从其生成第一多个IF数据信号中对应的第一IF数据信号。每个上变频混频器配置成接收一个或更多个RF本机振荡器信号中的第二RF本机振荡器信号和多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号，并从其生成多个波束成形RF天线信号中的波束成形RF天线信号。

可选地，在前述方面中，多个IF本机振荡器中的每个IF本机振荡器进一步配置成通过对第一RF本机振荡器信号以整数分频比进行分频并偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，第一IF本机振荡器信号和第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对。发射器可进一步包括：多个第二数据信号混频器，每个第二数据信号混频器配置成接收第二基本数据信号和多个第二IF本机振荡器信号中对应的第二IF本机振荡器信号，并从其生成多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号。第一基本数据信号和第二基本数据信号是同相/正交对，并且多个第一IF数据信号和多个第二IF数据信号是多个同相/正交IF数据信号对。多个上变频混频器均进一步配置成接收多个第一IF数据信号中的对应的第二信号，并且多个波束成形RF天线信号由组合的同相/正交IF数据信号对形成。

可选地，在任一前述方面中，发射器还包括：一个或更多个控制电路，配置成向IF本机振荡器提供多个延迟值。

可选地，在任一前述方面中，发射器还包括：多个放大器，连接以接收和放大多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

可选地，在前述方面中，发射器还包括：一个或更多个控制电路进一步配置成向IF本机振荡器提供多个延迟值，并向多个放大器中的每个放大器提供对应的增益因子。每个放大器配置成根据对应的增益因子放大多个波束成形RF天线信号中的接收到的波束成形RF天线信号。

可选地，在任一前述方面中，发射器还包括：多个RF滤波器，每个RF滤波器配置成接收和滤波多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

可选地，在任一前述方面中，发射器还包括：多个天线的阵列，每个天线配置成接收和发送多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

可选地，在任一前述方面中，频率合成器的数量是一个，并且第一RF本机振荡器信号与第二RF本机振荡器信号相同。

可选地，在任一前述方面中，一个或更多个频率合成器包括配置成提供第一RF本机振荡器信号的第一频率合成器和配置成提供第二RF本机振荡器信号的第二频率合成器。

可选地，在任一前述方面中，每个延迟值指定整数个周期的延迟。

可选地，在任一前述方面中，每个延迟值指定半整数个周期的延迟。

根据本公开的另一方面，提供了一种发送波束成形信号的方法。该方法包括：在多个中频(IF)本机振荡器中的每个IF本机振荡器处，接收第一射频(RF)本机振荡器信号和多个延迟值中对应的延迟值，每个延迟值指定第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；在每个IF本机振荡器处，通过以整数分频比对第一RF本机振荡器信号进行分频并将第一IF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号；在多个第一数据信号混频器中的每个第一数据信号混频器处，接收第一基本数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号。每个第一数据信号混频器从第一基本数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号生成第一IF数据信号。在多个上变频混频器中的每个上变频混频器处接收第二RF本机振荡器信号和多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号。每个上变频混频器从第二RF本机振荡器信号和多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号生成对应的波束成形RF天线信号。

可选地，在前述方面中，该方法还包括：在发射器控制器和接收器之间交换信号一个或更多个控制信号；由发射器控制器从交换的控制信号中确定延迟值；以及将确定的延迟值从发射器控制器提供给IF本机振荡器。

可选地，在前述方面中，延迟值的确定包括由发射器控制器根据交换的控制信号计算延迟值。

可选地，在前述两个方面中，延迟值的确定包括在交换的控制信号中从接收器接收延迟值。

可选地，在前述三个方面中，该方法进一步包括：在多个放大器中的每个放大器处接收多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号和对应的增益因子；在每个放大器处根据增益因子放大多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号；由发射器控制器根据交换的控制信号确定增益因子；以及将确定的增益因子从发射器控制器提供给IF本机振荡器。

可选地，在发送波束成形信号的方法的任一前述方面中，该方法进一步包括：在每个IF本机振荡器处通过以整数分频比对第二RF本机振荡器信号进行分频并将第二IF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，第一IF本机振荡器信号和第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对；在多个第二数据信号混频器中的每个第二数据信号混频器处接收第二基本数据信号和多个第二IF本机振荡器信号中对应的第二IF本机振荡器信号；每个第二数据信号混频器从第二基本数据信号和多个第二IF本机振荡器信号中对应的第二IF本机振荡器信号生成第二IF数据信号，其中第一基本数据信号和第二基本数据信号是同相/正交对，并且多个第一IF数据信号和多个第二IF数据信号是多个同相/正交IF数据信号对；以及形成组合的同相/正交IF数据信号对，其中由每个上变频混频器从第二RF本机振荡器信号和多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号生成对应的波束成形RF天线信号包括从组合的同相/正交IF数据信号对中对应的组合的同相/正交IF数据信号对生成对应的波束成形RF天线信号。

可选地，在发送波束成形信号的方法的任一前述方面中，该方法进一步包括：多个RF滤波器中的每个RF滤波器对多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号进行滤波。

可选地，在发送波束成形信号的方法的任一前述方面中，该方法进一步包括：多个天线中的每个天线发送多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

可选地，在发送波束成形信号的方法的任一前述方面中，RF本机振荡器信号与第二RF本机振荡器信号相同。

根据本公开的附加方面，接收器包括：一个或更多个频率合成器；多个中频(IF)本机振荡器；多个下变频混频器；以及多个第一数据信号混频器。频率合成器均配置成生成对应的射频(RF)本机振荡器信号。每个IF本机振荡器配置成：接收一个或更多个RF本机振荡器信号中的第一RF本机振荡器信号；接收多个延迟值中对应的延迟值，每个延迟值指定第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；以及通过对第一RF本机振荡器信号以整数分频比进行分频并将第一RF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号。每个下变频混频器配置成接收一个或更多个RF本机振荡器信号中的第二RF本机振荡器信号和多个RF天线信号中的RF天线信号，并从其生成多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号；以及每个第一数据信号混频器配置成接收多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号，并从其生成第一基本数据信号。

可选地，在前述方面中，每个IF本机振荡器进一步配置成通过对第一RF本机振荡器信号以整数分频比进行分频并偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，第一IF本机振荡器信号和第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对。接收器进一步包括：多个第二数据信号混频器，每个第二数据信号混频器配置成接收多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号，并从其生成第二基本数据信号，第一基本数据信号和第二基本数据信号形成多个同相/正交基本数据信号对。

可选地，在接收器的任一前述方面中，接收器还包括：一个或更多个控制电路，配置成向IF本机振荡器提供多个延迟值。

可选地，在接收器的任一前述方面中，接收器还包括：多个放大器，连接以接收和放大多个RF天线信号中对应的RF天线信号，并将每个放大的RF天线信号提供给多个下变频混频器中对应的下变频混频器。

可选地，在前述方面中，一个或更多个控制电路进一步配置成向IF本机振荡器提供多个延迟值，并向多个放大器中的每个放大器提供对应的增益因子，其中每个放大器配置成根据对应的增益因子放大多个RF天线信号中的接收到的RF天线信号。

可选地，在接收器的任一前述方面中，接收器还包括：多个RF滤波器，每个RF滤波器配置成接收和滤波多个RF天线信号中对应的RF天线信号。

可选地，在接收器的任一前述方面中，接收器还包括：多个天线的阵列，每个天线配置成接收RF信号并将RF信号提供给多个下变频混频器。

可选地，在接收器的任一前述方面中，频率合成器的数量是一个，并且第一RF本机振荡器信号与第二RF本机振荡器信号相同。

可选地，在接收器的任一前述方面中，一个或更多个频率合成器包括配置成提供第一RF本机振荡器信号的第一频率合成器和配置成提供第二RF本机振荡器信号的第二频率合成器。

可选地，在接收器的任一前述方面中，每个延迟值指定整数个周期的延迟。

可选地，在接收器的任一前述方面中，每个延迟值指定半整数个周期的延迟。

根据本公开的另一方面，提供了一种接收射频(RF)信号的方法，包括：在多个中频(IF)本机振荡器中的每个IF本机振荡器处接收第一RF本机振荡器信号和多个延迟值中对应的延迟值，每个延迟值指定第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；由每个IF本机振荡器通过以整数分频比对第一RF本机振荡器信号进行分频并将第一IF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号；在多个下变频混频器中的每个下变频混频器处接收第二RF本机振荡器信号和多个RF天线信号中对应的RF天线信号；在多个下变频混频器中的每个下变频混频器处从第二RF本机振荡器信号和对应的RF天线信号生成多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号；在多个第一数据信号混频器中的每个第一数据信号混频器处接收多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号；以及在多个第一数据信号混频器中的每个第一数据信号混频器处从多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号生成第一基本数据信号。

可选地，在接收RF信号的方法的前述方面中，该方法进一步包括：在接收器控制器和发射器之间交换信号一个或更多个控制信号；由接收器控制器从交换的控制信号中确定延迟值；以及将确定的延迟值从接收器控制器提供给IF本机振荡器。

可选地，在接收RF信号的方法的前述方面中，延迟值的确定包括由接收器控制器根据交换的控制信号计算延迟值。

可选地，在接收RF信号的方法的前述两个方面的任一方面中，延迟值的确定包括在交换的控制信号中从发射器接收延迟值。

可选地，在接收RF信号的方法的前述三个方面的任一方面中，该方法进一步包括：在多个放大器中的每个放大器处接收多个RF天线信号中对应的RF天线信号和对应的增益因子；在每个放大器处根据增益因子放大多个RF天线信号中对应的RF天线信号；接收器控制器根据交换的控制信号确定增益因子；以及将确定的增益因子从接收器控制器提供给IF本机振荡器。

可选地，在接收RF信号的方法的前述任一方面中，该方法进一步包括：每个IF本机振荡器通过以整数分频比对第一RF本机振荡器信号进行分频并偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，第一IF本机振荡器信号和第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对；在多个第二数据信号混频器中的每个第二数据信号混频器处接收多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号；以及在每个第二数据信号混频器处从多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号生成对应的第二基本数据信号，第一基本数据信号和第二基本数据信号形成多个同相/正交基本数据信号对。

可选地，在接收RF信号的方法的前述任一方面中，该方法进一步包括：在多个RF滤波器中的每个RF滤波器处进行滤波，对多个RF天线信号中对应的RF天线信号进行滤波。

可选地，在接收RF信号的方法的前述任一方面中，频率合成器的数量是一个，并且第一RF本机振荡器信号与第二RF本机振荡器信号相同。

提供该发明内容来以简化形式介绍对构思的选择，将在下文的具体实施方式中进一步描述构思。此发明内容并不旨在确认所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不用作在确定所要求保护的主题的范围时的辅助。要求保护的主题并不局限于用于解决背景技术中提到的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

本公开的各方面以示例的方式示出，并且不受附图的限制，对于附图，相同的附图标记表示元件。

图1示出了用于传递数据的无线网络。

图2是可在比如图1的网络中使用的无线通信***的框图。

图3是使用高频本机振荡器时钟边沿在中频本机振荡器路径上引入延迟值的波束成形发射器的一个实施例的框图。

图4示出了中频本机振荡器(intermediate frequency local oscillator，IFLO)生成块210的N条路径中的同步中间本机频率振荡器。

图5是使用正交射频本机振荡器(radio frequency local oscillator，RFLO)上变频以及使用高频本机振荡器时钟边沿在中频本机振荡器路径上引入延迟值的波束成形发射器的实施例的框图。

图6A和图6B分别示出了图3的非镜像抑制超外差实施例和图5的镜像抑制超外差实施例的输出。

图7是包含用于生成中频本机振荡器信号的专用频率合成器的波束成形发射器的实施例的框图。

图8是用于形成一组波束成形信号的实施例的流程图，其中在IFLO生成块中引入了用于形成波束的相移/延迟。

图9是使用高频本机振荡器时钟边沿来控制各个中频本机振荡器时钟生成块在中频本机振荡器路径上引入延迟值的接收器的一实施例的框图。

图10是使用正交RFLO下变频以及使用高频本机振荡器时钟边沿在中频本机振荡器路径上引入预限定的延迟值的接收器的实施例的框图。

图11是包含专用频率合成器的发射器的实施例的框图，所述专用频率合成器用于在IFLO生成块中生成中频本机振荡器信号。

图12是用于接收一组天线信号并应用基于图9至图11的实施例在IFLO生成块中引入的相移/延迟以提取数据内容的实施例的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图来描述本公开，这些附图总体上涉及当网络进展到更高频率范围时用于改善通信信号传输的技术。随着对移动网络数据吞吐量需求的增加，移动网络可以使用更高的频率来实现高带宽。例如，移动网络可以开始在从24250MHz到52600MHz的5G频率范围2(FR2)和从30GHz到300Ghz的5G毫米波(mmWave)频率范围中进行通信。在mmWave 5G移动网络中，路径损耗很高，这意味着可以使用波束成形能力来提供高天线增益，以便克服损耗。另外，波束成形可以减少不同用户之间的干扰，这在移动网络中也是期望的。为了实现波束成形，使用发射器(Tx)为例，信号从多个路径中构造，这些路径之间具有限定的相移关系。在以下描述的技术中，通过基于用于上变频一组中频信号的较高频率本机振荡器信号的周期数引入相移，生成一组中频波束成形信号。然后，具有限定的相移关系的这组中频信号与比如同相/正交(in-phase/quadrature，I/Q)数据信号等数据信号混合，然后被上变频以生成提供给天线阵列的一组波束成形信号。

应当理解的是，本公开的当前实施例可以以许多不同的形式实施，并且权利要求的范围不应当被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开充分和完整，并将本发明的实施例构思完全传达给本领域的技术人员。实际上，本公开旨在覆盖这些实施例的替换、修改和等同方案，这些替换、修改和等同方案包括在本公开的由所附权利要求限定的范围和精神内。更进一步，在本公开的当前实施例的以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供透彻的理解。然而，本领域普通技术人员将清楚，本公开的当前实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。

图1示出了用于传递数据的无线网络。通信***10包括例如用户设备11A-11C、无线接入网(radio access network，RAN)12A-12B、核心网13、公共交换电话网(publicswitched telephone network，PSTN)14、互联网15和其它网络16。附加或替代网络包括私有和公共分组数据网络，包括公司内部网。虽然图中示出了某些数量的这些组件或元件，但是***10中可以包括任何数量的这些组件或元件。

在一个实施例中，无线网络可以是包括至少一个5G基站的第五代(fifthgeneration，5G)网络，所述至少一个5G基站采用正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)和/或非OFDM以及短于1毫秒(ms)(例如100或200微秒)的传输时间间隔(transmission time interval，TTI)来与通信装置通信。一般而言，对基站的引用可以指eNB和5G基站(gNB)中的任何一个。另外，网络可以进一步包括网络服务器，用于处理经由至少一个eNB或gNB基站从通信装置接收的信息。

***10使多个无线用户能够发送和接收数据和其它内容。***10可以实现一种或更多种信道接入方法，比如但不限于码分多址(code division multiple access，CDMA)、时分多址(time division multiple access，TDMA)、频分多址(frequency divisionmultiple access，FDMA)、正交FDMA(orthogonal FDMA，OFDMA)或单载波FDMA(single-carrier FDMA，SC-FDMA)。

用户设备(user equipment，UE)11A-11C配置成在***10中操作和/或通信。例如，用户设备11A-11C配置成发送和/或接收无线信号或有线信号。每个用户设备11A-11C表示任何合适的终端用户设备，并且可以包括此类装置作为(或者可以称为)用户设备/装置、无线发送/接收单元(UE)、移动站、固定或移动订户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、智能电话、笔记本电脑、计算机、触摸板、无线传感器、可穿戴装置或者消费电子装置。

在所示实施例中，RAN 12A-12B分别包括一个或更多个基站17A、17B(统称为基站17)。基站17中的每个配置成与UE 11A、11B、11C中的一个或更多个无线接合，以允许接入核心网13、PSTN 14、互联网15和/或其它网络16。例如，基站(base station，BS)17可以包括若干公知装置中的一个或更多个，比如基地收发机站(base transceiver station，BTS)、Node-B(NodeB)、演进型NodeB(evolved NodeB，eNB)、下一(第五)代(5G)NodeB(gNB)、家庭NodeB、家庭eNodeB、站点控制器、接入点(access point，AP)或无线路由器，或者服务器、路由器、交换机或具有有线或无线网络的其它处理实体。

在一个实施例中，基站17A形成RAN 12A的一部分，RAN 12A可以包括其它基站、元件和/或装置。类似地，基站17B形成RAN 12B的一部分，RAN 12B可以包括其它基站、元件和/或装置。基站17中的每个在特定地理地域或区域(有时称为“小区”)内发送和/或接收无线信号。在一些实施例中，可以采用多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术，其对于每个小区具有多个收发器。

基站17使用无线通信链路通过一个或更多个空中接口(未示出)与用户设备11A-11C中的一个或更多个通信。空中接口可以采用任何合适的无线接入技术。

可设想的是，***10可以使用多信道接入功能，包括例如其中基站17和用户设备11A-11C配置成实现长期演进无线通信标准(LTE)、高级LTE(LTE Advanced，LTE-A)和/或LTE多媒体广播多播服务(Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS)的方案。在其它实施例中，基站17和用户设备11A-11C配置成实现UMTS、HSPA或HSPA+标准和协议。当然，可以利用其它多址方案和无线协议。

RAN 12A-12B与核心网13通信，以向用户设备11A-11C提供语音、数据、应用、基于互联网协议的语音(Voice over Internet Protocol，VoIP)或其它服务。如所理解的，RAN12A-12B和/或核心网13可以与一个或更多个其它RAN(未示出)直接或间接通信。核心网13还可以充当其它网络(比如PSTN 14、互联网15和其它网络16)的网关接入。另外，用户设备11A-11C中的一些或全部可以包括使用不同无线技术和/或协议通过不同无线链路与不同无线网络通信的功能。

RAN 12A-12B还可以包括毫米和/或微波接入点(AP)。AP可以是基站17的一部分，或者可以远离基站17设置。AP可以包括但不限于连接点(mmW CP)或能够进行mmW通信的基站17(例如，mmW基站)。mmW AP可以在例如从24GHz到100GHz的频率范围内发送和接收信号，但是不需要在整个范围内工作。如本文所使用的，术语“基站”用来指基站和/或无线接入点。

尽管图1示出了通信***的一个示例，但是可以对图1进行各种改变。例如，通信***10可以包括任何数量的用户设备、基站、网络或任何合适配置的其它组件。还应当理解，术语“用户设备”可以指与蜂窝或移动通信***中的无线电网络节点通信的任何类型的无线装置。用户设备的非限制性示例是目标装置、装置到装置(device-to-device，D2D)用户设备、机器类用户设备或能够进行机器到机器(machine-to-machine，M2M)通信的用户设备、笔记本电脑、PDA、iPad、平板电脑、移动终端、智能手机、笔记本电脑嵌入式设备(laptopembedded equipped，LEE)、笔记本电脑安装设备(laptop mounted equipment，LME)和USB加密狗。

图2是比如移动电话或用户设备11A-11C或基站17的无线通信***100的框图，下面示出了讨论的一些元件。为了发送来自处理器111的电路元件的输出信号，发射器(Tx)RF/模拟部分101将输出信号从中频(IF)范围上变频到射频(RF)范围，放大，滤波，并且可以在将发送信号提供给天线105之前执行其它处理。输出信号以同相/正交(I/Q)格式提供给Tx RF/模拟部分101作为由Tx数字基带块107生成的同相和正交信号I_Tx和Q_Tx。尽管Tx数字基带块107在图2中被示出为与Tx RF/模拟部分101分离的块，但是根据实施例，这些元件可以不同地组合为电路元件，并且以硬件、固件、软件或其组合来实现。

信号由天线105接收，并提供给接收器(Rx)RF/模拟部分102。Rx部分102执行任何需要或想要的信号处理，比如从射频(RF)范围到中频(IF)范围的下变频和滤波，然后将信号传递到处理器111处表示的装置上的其它元件。在图2的实施例中，Rx RF/模拟部分102的输出是I/Q格式，Rx数字基带部分117将其转换成提供给处理器的接收信号。尽管Rx数字基带部分117在图2中被示出为与Rx RF/模拟部分102分离的块，但是根据实施例，这些元件可以不同地组合为电路元件，并且以硬件、固件、软件或其组合来实现。此外，尽管图2将TxRF/模拟部分101和Rx部分RF/模拟102表示为单独的元件，但是根据实施例，发射器和接收器路径可以共享许多元件或者被实施为组合的收发器。在下文中，“收发器”通常可以用于指代组合的发射器/接收器、单独的收发器和接收器部分，或者其中一个或更多个组件(例如，本机振荡器)在发射器和接收器之间共享的实施例。

为了增加移动网络的数据吞吐量，移动网络可以进展到更高的频率范围，比如30GHz到300GHz范围的毫米波长(mmWave)。在此类频率下，路径损耗很高，因此波束成形能力对于提供高天线增益以克服损耗可能很重要。另外，波束成形可以减少不同用户之间的干扰，这在移动网络中也是期望的。为了实现波束成形，使用发射器(Tx)移动台为例，需要从多个路径中构造信号，这些路径之间具有限定的相移关系。多个信号从对应的一组天线的阵列发送，并且选择相对相移或延迟，使得各个天线信号产生相长干涉，从而在接收器位置处形成波束，并且在远离接收器位置处产生相消干涉。

有不同的方式来实现分量波束成形信号的相对相移，范围从纯数字相移实现方式到RF延迟线实现方式。通常，数字相移实现方式需要N个完整的信号路径来形成一组N个波束成形信号，并导致高功耗/大芯片尺寸；RF延迟线实现方式遭受相移精度问题并且具有高损耗，这意味着高功耗。为了帮助克服这些困难，下面介绍实现精密相移控制和低功耗/小芯片尺寸的替代技术。

在5G mmWave移动应用等输出(Tx)和输入(Rx)频率较高的应用中，无论波束成形如何，发射器和接收器路径都需要高频时钟生成能力。本文给出的实施例利用这种能力，通过使用高频时钟来控制更低频时钟，在N个波束成形路径中提供精细延迟控制。例如，在超外差架构中，高频本机振荡器时钟(RFLO时钟)是可用的。中频本机振荡器(IFLO)时钟可以通过RFLO时钟的分频生成。通过使用高频RFLO时钟边沿来控制各个IFLO时钟生成块，可以在IFLO路径上实现延迟值。该IFLO路径延迟将通过IF混频器转换过程转化到信号路径，因此发射器或接收器可以通过IFLO时钟边沿控制来实现目标信号路径延迟。延迟(τ)通过ω_IF*τ转换为相移，其中ω_IF是IF信号的频率，N条路径之间的不同延迟提供了N条路径之间的不同相移。

为了描述这些技术，首先使用一个发射器示例。在第一示例中，假设Tx输出频率为50GHz，IFLO频率为RFout/25＝2GHz，波束成形总共使用N条路径。IFLO频率的选择是相关的，将在后面讨论。图3是示出该构思的框图。

图3是使用高频本机振荡器时钟边沿来控制各个中频本机振荡器时钟生成块在中频本机振荡器路径上引入限定的延迟值的波束成形发射器的一个实施例的框图。图3的发射器(Tx)201可以对应于图2的Tx RF/模拟部分101，I数据和Q数据可以分别对应于来自图2的Tx数字基带块107的同相/正交(I/Q)数据I_Tx和Q_Tx数据，并且天线阵列245-1、245-2、…、245-N对应于图2的天线105。

波束成形发射器Tx 201包括高频合成器203，在该示例中，该高频合成器203具有Fout＝48GHz的输出频率，所述输出频率还用作混频器237-i处的上变频的RF本机振荡器信号RFLO、以及IFLO生成电路210的输入频率Freq1。输入频率Freq1(＝本实施例中的Fout)被提供给N个中频本机振荡器发生器IFLO Gen_i 211-i(即，211-1、211-2、…、、211-N，其中i＝1、2、…、N)，每个IFLO Gen_i 211-i以分频因子24对Freq1进行分频，以提供2GHz的中频信号。在图3和随后的图中呈现的实施例中，数据是I/Q格式的，每个IFLO Gen_i 211-i的输出是I/Q对-IFLO I和IFLO Q。

为了将相对延迟引入每个IFLO信号，每个IFLO Gen_i 211-i接收延迟值di。延迟是Freq1信号的周期数，根据实施例，这可以是整数个周期或半整数(即，0、1/2、1、3/2、2、5/2……)个周期。基于对应的延迟值，每个中频信号将使其前沿锁定在高频信号Freq1的对应边沿上。例如，每个IFLO信号将使其前沿锁定在对应的Freq1中的每个上，其中当di是整数值时，这可以是Freq1信号的前沿，或者对于半整数值是前沿或后沿。这由每个IFLO Gen_i211-i的输入处的波形示意性地表示，并且以下参考图4更详细地描述。

延迟值d1、d2、…、dn由控制块207提供。控制块可以是一个或更多个控制电路，并且根据实施例，这些元件可以不同地组合为电路元件，并且以硬件、固件、软件或它们的组合来实现。返回参考图1，控制207可以是处理器111的一部分、专用于Tx RF/模拟部分101中的波束成形的独立控制元件、或者它们的某种组合。由于延迟d1、d2、…、dn是每条路径的相对延迟，这些可以作为N个单独的值提供；或者，在其它实施例中，由于例如IFLO Gen_1211-1处的延迟可以固定为0，并且另外(n-1)个延迟相对于该信号从控制207提供，所以可以仅提供(n-1)个延迟。由于对于均匀间隔的天线，延迟将是相同基本延迟的倍数，因此di值可以仅根据基本差分延迟来提供。除了引入到天线阵列的一组波束成形信号中的每个中的一组相对延迟或等效相位之外，在一些实施例中，可以将相对幅度差引入到每个信号中。对应的相对幅度可以由控制207提供，由提供给如下所述的对应放大器241-1、241-2、…、241-N的增益值g1、g2、…、gn表示。

基于发射器天线阵列(245-1、245-2、…、245-N)的特性，选择一组相对延迟以及对于使用它们的实施例的相对幅度，以在接收器天线的位置处形成波束。因此，当向多个接收器发送时，每个接收器都有自己的一组参数。参数值可以基于发射器和接收器之间交换的信号来确定。在一些实施例中，这可以基于在接收器和发射器之间交换的导频信号，该导频信号然后可以用于确定发射器或接收器上的参数，在这种情况下，它们可以通过控制信道被发送回发射器。导频信号也可以通过控制信道发送，其中这些信号可以是带内控制信号，也可以是使用特定控制信号信道的带外。在其它实施例中，参数的确定或更新可以替代地或附加地通过监测数据信号本身来确定。

每个IFLO Gen_i 211-i的同相和正交输出IFLO I和IFLO Q分别被提供给对应的同相数据混频器231-i和正交数据混频器233-i。在图3的实施例中，以数字形式接收I/Q基本数据信号。I基本数据信号在数模转换器DAC I 221处被接收，可以通过低通滤波器LPF I223，然后到达每个同相数据混频器231-i，其中每个混频器接收相同的同相数据信号I。Q基本数据信号在数模转换器DAC Q 225处被接收，可以通过低通滤波器LPF Q 227，然后到达每个正交数据混频器233-i，其中每个混频器接收相同的正交数据信号Q。来自每个数据混频器对231-i/233-i的I/Q对被组合以形成I/Q IF数据信号并到达相应的缓冲器/驱动器235-i。

在该示例中，IF数据信号的频率为Freq1/24＝2GHz。为了上变频每个IF I/Q数据信号对，数据混频器对231-i/233-i的组合输出是235-i的输入，到达相应的上变频混频器237-i，每个上变频混频器237-i还接收来自频率合成器203(在该示例中为48GHz)的RFLO信号。该组RF信号的结果对于天线阵列是50GHz的一组I/Q波束成形RF数据信号。每个上变频的I/Q数据信号然后被对应的放大器241-i放大，其中，根据实施例，所有放大器的增益可以是相同的，或者用来自控制207的增益gi单独设置，以帮助波束成形。如下面更详细讨论的，在去往天线阵列的对应天线245-i之前，还可以在243-i处对用于天线的波束成形RF I/Q组数据信号进行滤波。

对于整个操作，在图3的实施例中，基带数字I/Q数据(I数据、Q数据)被I路径和Q路径的DAC(分别为221、225)转换成模拟信号。用于I/Q路径的低通滤波器LPF223/227被应用来去除来自DAC 221/225的任何噪声/失真，并且LPF输出信号被馈送到IF混频器231-i/233-i用于正交上变频。相移/延迟发生在IFLO正交生成块210中。在数据混频器对231-i/233-i处的IF上变频之后，RF上变频混频器237-i的另一RF上变频块用于将信号转换成一组波束成形天线信号的最终射频。在该示例中，这个RF上变频由每个路径的单个混频器完成，即以非正交形式完成。放大器241-i用在RF混频器237-i之后。在放大器241-i之后，根据镜像(来自RF非正交上变频)要求，可以使用滤波器243-i。最后，N个天线信号被发送到N个天线245-i用于波束成形。

在图3的布置和下面呈现的其它实施例中，关键相移/延迟不像现有技术那样直接在信号路径中实现，而是在IFLO生成块210中实现。通过将N个IFLO生成块211-i同步到输入高频时钟的不同边沿，每个IFLO生成的触发边沿可以相对于例如第一路径IFLO生成块211-1延迟目标值。这意味着IFLO生成块210可以在所有N条路径中实现目标延迟/相移。

图4示出了IFLO生成块210的N条路径中的同步中间本机频率振荡器信号。如图3所示，在图4的示例中，RFLO同样具有48GHz的频率，并且IFLO具有2GHz的频率，因此分频比为24，使得RFLO时钟的24个周期适合IFLO时钟的一个周期。图4的示例假设目标是实现路径1的0*最小延迟、路径2的1*最小延迟、路径3的2*最小延迟，等等。(在这个示例中，延迟的最小值是相移分辨率，但是实际上这将因情况而异)。因此，如图4所示，IFLO 1波形的前沿与第一RFLO前沿对齐，IFLO 2波形的前沿与第二RFLO前沿对齐，IFLO 3波形的前沿与第三RFLO前沿对齐，对于N个IFLO波形中的其余波形，依此类推。

在图4所示的示例分频比为24的情况下，RFLO时钟(48GHz)的每个占空比周期(360度相移)表示IFLO时钟(2GHz)中的360/24＝15度相移。如果同时使用上升沿和下降沿(即，半整数延迟值)，则LO域占空比周期的一半(180度)表示2GHz IFLO域中的180/24＝7.5度。

总的来说，相移的分辨率取决于RFLO与IFLO的比值，因此，假设同时使用上升沿和下降沿，48GHz RFLO与2GHz IFLO(比值为24)提供180/24＝7.5度的相移分辨率。由于该方案使用高频时钟(RFLO)边沿来控制延迟，根据RFLO时钟质量，它可以实现比RF延迟线实现方式更精确的延迟。另外，由于延迟是在IF上变频块中实现的，所以数字/DAC/LPF电路不必重复N次，从而相对于数字延迟实现方式可以实现更低的功耗。

关于IFLO频率选择，从精细相移分辨率的角度来看，较高的RFLO与IFLO比率是优选的；然而，非常低的IFLO可能会引起RFLO上变频过程的镜像失真问题。图3的示例RFLO上变频是非正交的，并且将生成期望的(RFLO+IFLO)频率和不期望的(RFLO-IFLO)频率，因此应该减少镜像内容(RFLO-IFLO)以避免与其它用户的干扰。将IFLO频率设置得足够高，使得LO-IF失真在TX频带之外，并且使用RF滤波器243-i可以降低不期望的镜像电平。此外，典型地，天线阵列及其单个天线245-i将是频率选择性的，因此降低了镜像失真电平。最后，波束成形本身是频率相关的，这意味着镜像失真电平在到达目标接收器时被过滤。因此，从减少镜像失真的角度来看，更高的IFLO频率会使事情变得更容易。在该示例中，选择了平衡的RFLO与IFLO比率。

RFLO镜像失真的可能性可以通过其它方式解决。图5的实施例给出了使用正交RFLO上变频的一个示例。

图5是使用正交RFLO上变频以及使用高频本机振荡器时钟边沿来控制各个中频本机振荡器时钟生成块在中频本机振荡器路径上引入延迟值的波束成形发射器401的实施例的框图。图5包括与图3的元件相对应的多个元件，这些元件被类似地编号(即，控制207/407、频率合成器203/403、IFLO生成块210/410，等等)，并且它们可以如上面关于图3所描述的那样起作用。

相对于图3，在图5的实施例中，频率合成器403的频率Fout＝Freq1现在加倍到96GHz。在IFLO生成块410中，每个IFLO Gen_i 411-i现在将Freq1除以48，并提供cos(ω_IF*t)、sin(ω_IF*t)和-sin(ω_IF*t)的2GHz IF输出。cos(ω_IF*t)被分离并被提供给同相数据信号混频器451-i和正交数据信号混频器457-i。sin(ω_IF*t)输出被提供给正交数据信号混频器453-i，并且-sin(ω_IF*t)被提供给同相数据信号混频器455-i。同相cos(ω_IF*t)/正交sin(ω_IF*t)对被组合并进入缓冲器/驱动器461-i，同相-sin(ω_IF*t)/正交cos(ω_IF*t)对被组合并进入缓冲器/驱动器463-i，随后在相应的RF上变频混频器465-i和467-i处进行RF上变频。

在图5中，对于RF上变频，频率合成器403在Fout＝96GHz的输出现在进入RFLO发生器459以生成48GHz的cos(ω_RF*t)和sin(ω_RF*t)，它们分别被提供给RF上变频混频器465-i和467-i以与461-i和463-i的输出组合。RF上变频混频器对的输出然后被提供给对应的放大器441-i。相对于图3，放大器441-i的输出在没有中间滤波器的情况下被提供给天线445-i，因为如下面相对于图6A和图6B所示，图5的实施例将不具有不期望的LO-IFLO频率作为镜像内容的一部分。

相对于图3的实施例，图5的正交RFLO上变频实施例使每个Tx路径中的混频器(IF混频器和RF上变频混频器)的数量加倍。图5示出了单端电路，但是在实际实现中，这通常是差分电路，其将使用可用-sin(ω_IF*t)IFLO信号。另外，为了生成正交时钟，频率合成器块403生成至少两倍于RFLO时钟速率的时钟，或者在图5的示例中为96GHz。图5的实施例的较高时钟频率和较高功耗是降低图3的(RFLO-IFLO)镜像电平的折衷。

图6A和图6B分别示出了图3的非镜像抑制超外差实施例和图5的镜像抑制超外差实施例的输出。在图6A和图6B二者中，以分贝为单位的信号电平是相对于频率绘制的。图6A示出了图3的实施例的示例RFLO上变频，其是非正交的，并且生成期望的(LO+IFLO)频率(较高的频率峰值)和不期望的(LO-IFLO)频率(较低的频率峰值)。为了去除(LO-IFLO)处的镜像内容，可以使用滤波器243-i来降低该峰值，以避免与其它用户的干扰。图6B示出了图5的实施例的正交RFLO上变频的示例，其缺少不期望的(LO-IFLO)镜像内容。由于(LO-IFLO)镜像内容被抑制，所以在图6B的实施例中没有使用用于该组天线信号的RF滤波器。

该架构的另一变型是使用专用IFLO生成块，比如锁相环路(phase locked loop，PLL)，其可以在图3或图5的实施例中实现。图7是类似于图3的实施例的框图，但是结合了专用频率合成器。

图7是包含用于在IFLO生成块610中生成中频本机振荡器信号的专用频率合成器(频率合成器2 605)的波束成形发射器601的实施例的框图。图7重复了与图3的元件相对应的许多元件，这些元件被类似地编号(即，控制207/607、频率合成器203/603、IFLO生成块210/610等等)，并且它们可以如上面关于图3所描述的那样起作用。

相对于图3，在图7的实施例中包括第二频率合成器2 605，例如PLL，其向IFLO生成块610提供Freq1。在本示例中，Freq1再次取为48GHz，分频比24再次用于生成2GHz的IFLO信号。来自频率合成器603的Fout现在可以独立于Freq1设置，提供了更大的灵活性。在图6的示例中，Fout＝50GHz。由于RFLO现在处于50GHz，混频器637-i处的上变频产生RFout＝52GHz处的一组波束成形天线信号。

在图7的实施例中，由于RFLO频率合成器603的输出不再用作IFLO生成块610的输入，专用频率合成器2 605允许将IFLO频率设置为常数，这在某些情况下可以有助于信号路径设计。因为在图7的实施例中Freq1是常数，所以频率合成器2 605可以比频率合成器603块更简单：例如，频率合成器2 605可以是整数PLL，而不是分数N锁相环(Frac-NPLL)。对于图5的实施例，可以类似地为IFLO生成块410引入附加的专用频率合成器。

上面给出的波束成形发射器执行相移/延迟，以在IFLO生成块210/410/610中形成波束，这是一种不同于先前波束成形方案的布置。这里给出的方案不使用用于相移的信号路径，而是使用时钟生成块210/410/610来引入相移。这意味着即使相移是在IF域进行的，也不会引入信号路径损耗。此外，与使用数字相移或RF延迟线相移的现有技术相比，基于IFLO生成的相移是一种平衡的方案。这里提出的方案比数字相移实现方式所需的电路块少；并且与RF延迟线相移实现方式相比，具有更好的延迟控制精度和更低的信号路径损耗。

图8是用于形成一组波束成形信号的实施例的流程图，其中在IFLO生成块中引入了用于形成波束的相移/延迟。在701处，控制块207/407/607接收或确定延迟值(d1、d2、…、dn)。可以基于发射器201/401/601和接收器之间交换的信号来确定这些值，其中这些信号可以是数据信号或控制信号，比如信标，它们要么在数据信号信道的带内，或者通过带外控制信道。根据实施例，延迟可以在控制块207/407/607中计算，或者由接收器发送到控制块。

在703处，IFLO 211-i/411-i/611-i中的每个接收第一RFLO信号Freq1(来自频率合成器203/403或频率合成器2 603)和来自控制207/407/607的对应延迟值di。在705处，IFLO211-i/411-i/611-i中的每个生成具有对应指定延迟的IFLO信号。在图3和图7的实施例中，这些是相应的IFLO I和IFLO Q信号，并且在图5的实施例中，是cos(ω_IF*t)、-sin(ω_IF*t)同相对和sin(ω_IF*t)、cos(ω_IF*t)正交对。

在707处，每个数据信号混频器(用于I的231-i/451-i、455-i/631-i和用于Q的233-i/453-i、457-i/633-i)接收IF数据信号(来自LPF 1 223/423/623的I数据和来自LPF2227/427/627的Q数据)和对应的IFLO信号。然后，在709处，数据信号混频器生成IF数据信号。

在711处，每个上变频混频器(237-i/465-i、467-i/637-i)接收第二RFLO信号(来自203/603的Fout，或来自RFLO Gen 459的cos(ω_IF*t)、sin(ω_IF*t))和来自其中一个数据信号混频器的对应IF数据信号。(在图3和图5的实施例中，703的第二RFLO信号和第一RFLO信号都源自频率合成器203/403)。在713处，每个上变频混频器生成一组波束成形RF天线信号中的一个，根据实施例，所述信号然后可以被放大、滤波并传递到天线阵列245-1、245-2、…、245-N。

与上述发射器情况一样，类似的技术也可以应用于接收器，其中发射器的大部分讨论也适用于接收器情况。图9、图10和图11呈现了分别对应于图3、图5和图7的发射器实施例的接收器实施例的示例。尽管接收器和发射器实施例是分开描述的，但是在一些实施例中，组件(例如，IFLO生成块、天线阵列等)可以在发射器和接收器侧之间共享，或者两者可以实现为收发器。返回参考图2，下面给出的收发器实施例可以对应于Rx RF/模拟部分102。

图9是使用高频本机振荡器时钟边沿来控制各个IFLO时钟生成块在中频本机振荡器路径上引入延迟值的接收器802的一实施例的框图。图9的示例利用类似于图3的架构使用具有非正交RF下变频的单个频率合成器，所述架构包括对应于图3的元件并且类似编号的多个元件(即，控制207/807、频率合成器203/803、IFLO生成块210/810，等等)。具体而言，频率合成器803、控制807和IFLO生成块810可以如上文参考图3所述的那样工作。由于图9是接收器，而不是图3中的发射器，所以图9中给出的右边的元件现在相对于图3“反向”布置，因为从天线阵列845-1、845-1、…、845-N接收信号并提取I/Q数据。

更具体地，每个天线845-i从发射器接收RF信号，所述RF信号然后可以在对应的RF滤波器843-i处被滤波，并在对应的放大器841-i中被放大。在一些实施例中，每个放大器841-i可以基于控制807提供的值单独设置其差分增益gi。在图9的示例中，接收的RF频率是RFin＝50GHz。然后，在对应的下变频混频器837-i处，使用在该示例中为48GHz的RFLO信号对RF天线信号各自进行下变频，从而产生2GHz的下变频天线信号，该信号进入每个路径中的缓冲器/驱动器835-i。

为了提取I/Q数据，每个下变频的天线信号进入同相数据信号混频器831-i和正交数据信号混频器833-i，同相数据信号混频器831-i还从IFLO GEN_i 811-i接收具有对应延迟di的IFLO-I信号，正交数据信号混频器833-i还从IFLO GEN_i 811-i接收具有对应延迟di的IFLO-Q信号。来自I数据信号混频器和Q数据信号混频器的I信号和Q信号然后可以分别在LPF I 823和LPF Q 827被滤波，并且在模数转换器ADC I 821和ADC Q 825中被数字化，以提供I/Q基本数据信号。

图10是使用正交RFLO下变频以及使用高频本机振荡器时钟边沿来控制各个中频本机振荡器时钟生成块在中频本机振荡器路径上引入预定义延迟值的接收器902的实施例的框图。因此，图10是图5的发射器实施例的接收器对应物。在左侧，如图所示，图10包括与图5的元件相对应的多个元件，这些元件被类似地编号(即，控制407/907、频率合成器403/903、RFLO Gen 459/959和IFLO生成块410/910)，并且它们可以如上面关于图5所描述的那样起作用。

如图9中所示，图10右侧所示的元件被布置为接收器902，从而从天线阵列945-1、945-1、…、945-N接收信号并提取I/Q数据。更具体地，每个天线945-i从发射器接收RF信号，所述RF信号然后可以在对应的放大器941-i中被放大。在一些实施例中，每个放大器941-i可以基于控制907提供的值单独设置其差分增益gi。在图10的示例中，接收的RF频率是RFin＝50GHz。在图10的正交RFLO下变频中，类似于图5的发射器实施例，并且如关于图6A和图6B所讨论的，不包括天线和放大器之间的RF滤波器。然后，在对应的I/Q下变频混频器965-i/965-i处，使用48GHz的RFLO GEN信号(在该示例中为cos(ω_RF*t)和sin(ω_RF*t))对RF天线信号各自进行下变频，从而产生2GHz的下变频天线信号，所述下变频天线信号进入每个路径中的缓冲器/驱动器对961-i/963-i。

为了提取I/Q数据，来自961-i的每个下变频天线信号进入同相数据信号混频器951-i和正交数据信号混频器953-i，同相数据信号混频器951-i还从IFLO GEN_i 911-I接收具有对应延迟di的cos(ω_IF*t)信号，正交数据信号混频器953-i还从IFLO GEN_i 911-i接收具有对应延迟di的sin(ω_IF*t)信号。来自963-i的每个下变频天线信号进入同相数据信号混频器955-i和正交数据信号混频器957-i，同相数据信号混频器955-i还从IFLO GEN_i 911-I接收具有对应延迟di的-sin(ω_IF*t)信号，正交数据信号混频器957-i还从IFLOGEN_i 911-i接收具有对应延迟di的cos(ω_IF*t)信号。来自I数据信号混频器和Q数据信号混频器的I信号和Q信号然后可以分别在LPF I 923和LPF Q 927处被滤波，并且在模数转换器ADC I 921和ADC Q 925中被数字化以提供I/Q数据。

图11是包含用于在IFLO生成块1010中生成中频本机振荡器信号的专用频率合成器1005的发射器1002的实施例的框图，类似于图7的发射器601。图11重复了与图9的元件相对应的许多元件，这些元件被类似地编号(即，控制807/1007、频率合成器803/1003、IFLO生成块810/1010等等)，并且它们可以如上面关于图9所描述的那样起作用。

相对于图9，图11的实施例中包括第二频率合成器2 1005，例如PLL，其向IFLO生成块1010提供Freq1。在本示例中，Freq1再次取为48GHz，分频比24再次用于生成2GHz的IFLO信号。来自频率合成器1003的Fout现在可以独立于Freq1设置，提供了更大的灵活性。在图11的示例中，Fout＝50GHz，并且来自天线1045-i的信号现在处于RFin＝52GHz，使得混频器1037-i处的下变频产生2GHz的下变频天线信号。

在图11的实施例中，代替使用RFLO频率合成器1003输出作为IFLO生成块610的输入，专用频率合成器2 1005允许将IFLO频率设置为常数，这在一些情况下可以有助于信号路径设计。因为在图11的实施例中Freq1是常数，所以频率合成器2 1005可以比频率合成器1003块更简单：例如，可以使用整数PLL来代替Frac-N PLL。对于图10的实施例，可以类似地为IFLO生成块910引入附加的专用频率合成器。

图12是用于接收一组天线信号并应用基于图9至图11的实施例在IFLO生成块中引入的相移/延迟以提取数据内容的实施例的流程图。在1101处，控制块807/907/1007接收或确定延迟值(d1、d2、…、dn)。可以基于发射器802/902/1002和发射器之间交换的信号来确定这些值，其中这些信号可以是数据信号或控制信号，比如信标，它们要么在数据信号信道的带内，或者通过带外控制信道。根据实施例，延迟可以在控制块802/902/1002中计算，或者由发射器发送到控制块。

在1103处，IFLO 811-i/911-i/1011-i中的每个接收第一RFLO信号Freq1(来自频率合成器803/1003或频率合成器2 903)和来自控制807/907/1007的对应延迟值di。在1105处，IFLO 811-i/911-i/1011-i中的每个生成具有对应指定延迟的IFLO信号。在图9和图11的实施例中，这些是相应的IFLO I和IFLO Q信号，并且在图10的实施例中，是cos(ω_IF*t)、-sin(ω_IF*t)同相对和sin(ω_IF*t)、cos(ω_IF*t)正交对。

在1107处，每个下变频混频器(837-i/965-i、967-i/1037-i)接收第二RFLO信号(同样来自图9和图11中的803/1003的Fout，或者来自图10中的RFLO发生器959的cos(ω_IF*t)，sin(ω_IF*t))和来自天线阵列的对应RF天线信号，这些信号在被提供给下混频器之前可以被放大和滤波。(在图9和图11的实施例中，1103的第二RFLO信号和第一RFLO信号都源自频率合成器803/1003)。每个下变频混频器在1109处生成IF数据信号，然后该信号可以被传递到数据信号混频器。

在1111处，每个数据信号混频器(用于I的831-i/951-i、955-i/1031-i和用于Q的833-i/953-i、957-i/1033-i)接收对应的下变频IF天线信号和对应的IFLO信号。然后，在1113处，数据信号混频器生成I/Q数据信号。提取的I/Q数据信号然后可以被滤波并转换成数字形式。

本文描述的技术可以使用硬件、固件、软件或它们的组合来实现。所使用的软件或固件可以存储在一个或更多个处理器可读存储设备上，以对图3至图12的一个或更多个块进行编程，以执行本文描述的功能。处理器可读存储设备可以包括计算机可读介质，比如易失性和非易失性介质、可拆卸和不可拆卸介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质和通信介质。计算机可读存储介质可以以用于存储信息(比如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术来实现。计算机可读存储介质的示例包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能盘(digitalversatile disk,DVD)或其它光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备，或者可以用于存储所需信息并且可以由上述组件访问的任何其它介质。一个或更多个计算机可读介质不包括传播的、调制的或瞬时的信号。

通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或比如载波或其它传输机制的传播的、调制的或瞬时的数据信号中的其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”是指以在信号中编码信息的方式设置或改变其一个或更多个特征的信号。作为示例而非限制，通信介质包括比如有线网络或直接有线连接等有线介质、以及比如RF和其它无线介质等无线介质。任何上述的组合也包括在计算机可读介质的范围内。

在替代实施例中，软件或固件的一些或全部可以由专用硬件逻辑组件代替。例如但没有限制，可以使用的硬件逻辑组件的示例性类型包括现场可编程门阵列(Field-programmable Gate Array，FPGA)、专用集成电路(Application-specific IntegratedCircuit，ASIC)、专用标准产品(Application-specific Standard Products，ASSP)、片上***(System-on-a-chip，SOC)、复杂可编程逻辑装置(Complex Programmable LogicDevice，CPLD)、专用计算机等。在一个实施例中，实现一个或更多个实施例的软件(存储在存储设备上)用于编程一个或更多个处理器。一个或更多个处理器可以与一个或更多个计算机可读介质/存储设备、***设备和/或通信接口通信。

应当理解的是，本主题可以以许多不同的形式来体现，并且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本主题彻底和完整，并将本公开完全传达给本领域技术人员。实际上，本主题旨在覆盖这些实施例的替换、修改和等同方案，这些替换、修改和等同方案包括在本主题的由所附权利要求限定的范围和精神内。更进一步，在本主题的以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本主题的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施本主题。

本文参考根据本公开的实施例的方法、设备(***)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本公开的各方面。将会理解的是，流程图和/或框图的每个块以及流程图和/或框图中的块的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生这样的机器，即，使得经由计算机或其它可编程指令执行设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作的机制。

为了说明和描述的目的，已经给出了本公开的描述，但是并不旨在穷举或将本公开限于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。本文选择和描述了本公开的各个方面，以便最好地解释本公开的原理和实际应用，并使本领域的其它普通技术人员能够理解本公开具有适合于预期的特定用途的各种修改。

出于本文的目的，与所公开的技术相关联的每个过程可以由一个或更多个计算装置连续执行。过程中的每个步骤可以由与其它步骤中使用的相同或不同的计算装置来执行，并且每个步骤不必由单个计算装置来执行。

尽管已经用专用于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解的是，所附权利要求中限定的主题不必限于上述特定特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。

Claims (39)

1.一种发射器，包括：

一个或更多个频率合成器，每个频率合成器配置成生成对应的射频(RF)本机振荡器信号；

多个中频(IF)本机振荡器，每个IF本机振荡器配置成：

接收一个或更多个RF本机振荡器信号中的第一RF本机振荡器信号；

接收多个延迟值中对应的延迟值，每个所述延迟值指定所述第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；以及

通过对所述第一RF本机振荡器信号以整数分频比进行分频并将所述第一RF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号；

多个第一数据信号混频器，每个第一数据信号混频器配置成接收第一基本数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号，并从其生成第一多个IF数据信号中对应的第一IF数据信号；以及

多个上变频混频器，每个上变频混频器配置成接收所述一个或更多个RF本机振荡器信号中的第二RF本机振荡器信号和第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号，并从其生成多个波束成形RF天线信号中的波束成形RF天线信号。

2.根据权利要求1所述的发射器，其中，所述多个IF本机振荡器中的每个IF本机振荡器进一步配置成通过对所述第一RF本机振荡器信号以所述整数分频比进行分频并偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，所述第一IF本机振荡器信号和所述第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对，所述发射器进一步包括：

多个第二数据信号混频器，每个第二数据信号混频器配置成接收第二基本数据信号和多个第二IF本机振荡器信号中对应的第二IF本机振荡器信号，并从其生成多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号，其中所述第一基本数据信号和所述第二基本数据信号是同相/正交对，并且多个第一IF数据信号和多个第二IF数据信号是多个同相/正交IF数据信号对，

其中所述多个上变频混频器均进一步配置成接收所述多个第一IF数据信号中对应的第二IF数据信号，并且所述多个波束成形RF天线信号由组合的同相/正交IF数据信号对形成。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的发射器，进一步包括：

一个或更多个控制电路，配置成向所述IF本机振荡器提供所述多个延迟值。

4.根据权利要求3所述的发射器，进一步包括：

多个放大器，连接以接收和放大所述多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

5.根据权利要求4所述的发射器，所述一个或更多个控制电路进一步配置成向所述IF本机振荡器提供所述多个延迟值，并向所述多个放大器中的每个放大器提供对应的增益因子，

其中每个所述放大器配置成根据所述对应的增益因子放大所述多个波束成形RF天线信号中的接收到的波束成形RF天线信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的发射器，进一步包括：

多个RF滤波器，每个RF滤波器配置成接收和滤波所述多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的发射器，进一步包括：

多个天线的阵列，每个天线配置成接收和发送所述多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的发射器，其中：

频率合成器的数量是一个，并且所述第一RF本机振荡器信号与所述第二RF本机振荡器信号相同。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的发射器，其中：

所述一个或更多个频率合成器包括配置成提供所述第一RF本机振荡器信号的第一频率合成器和配置成提供所述第二RF本机振荡器信号的第二频率合成器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的发射器，其中：

每个所述延迟值指定整数个周期的延迟。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的发射器，其中：

每个所述延迟值指定半整数个周期的延迟。

12.一种发送波束成形信号的方法，包括：

在多个中频(IF)本机振荡器中的每个IF本机振荡器处，接收第一射频(RF)本机振荡器信号和多个延迟值中对应的延迟值，每个所述延迟值指定所述第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；

在每个所述IF本机振荡器处，通过以整数分频比对所述第一RF本机振荡器信号进行分频并将所述第一IF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号；

在多个第一数据信号混频器中的每个第一数据信号混频器处，接收第一基本数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号；

由每个所述第一数据信号混频器从所述第一基本数据信号和所述多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号生成第一IF数据信号；

在多个上变频混频器中的每个上变频混频器处，接收第二RF本机振荡器信号和多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号；以及

由每个所述上变频混频器从所述第二RF本机振荡器信号和所述多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号生成对应的波束成形RF天线信号。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

在发射器控制器和接收器之间交换一个或更多个控制信号；

由所述发射器控制器从交换的控制信号确定所述延迟值；以及

将确定的延迟值从所述发射器控制器提供给所述IF本机振荡器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述延迟值的确定包括由所述发射器控制器根据所述交换的控制信号计算所述延迟值。

15.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述延迟值的确定包括在所述交换的控制信号中从所述接收器接收所述延迟值。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

在多个放大器中的每个放大器处，接收多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号和对应的增益因子；

在每个所述放大器处，根据所述增益因子放大所述多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号；

由所述发射器控制器根据所述交换的控制信号确定所述增益因子；以及

将确定的增益因子从所述发射器控制器提供给所述IF本机振荡器。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，进一步包括：

在每个所述IF本机振荡器处，通过以所述整数分频比对所述第二RF本机振荡器信号进行分频并将所述第二IF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，所述第一IF本机振荡器信号和所述第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对；

在多个第二数据信号混频器中的每个第二数据信号混频器处，接收第二基本数据信号和多个第二IF本机振荡器信号中对应的第二IF本机振荡器信号；

由每个所述第二数据信号混频器从所述第二基本数据信号和所述多个第二IF本机振荡器信号中对应的第二IF本机振荡器信号生成第二IF数据信号，其中所述第一基本数据信号和所述第二基本数据信号是同相/正交对，并且多个第一IF数据信号和多个第二IF数据信号是多个同相/正交IF数据信号对；以及

形成组合的同相/正交IF数据信号对，其中所述由每个所述上变频混频器从所述第二RF本机振荡器信号和所述多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号生成对应的波束成形RF天线信号包括从组合的同相/正交IF数据信号对中对应的组合的同相/正交IF数据信号对生成所述对应的波束成形RF天线信号。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，进一步包括：

多个RF滤波器中的每个RF滤波器对所述多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号进行滤波。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，进一步包括：

多个天线中的每个天线发送所述多个波束成形RF天线信号中对应的波束成形RF天线信号。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的方法，其中，所述第一RF本机振荡器信号与所述第二RF本机振荡器信号相同。

21.一种接收器，包括：

一个或更多个频率合成器，每个频率合成器配置成生成对应的射频(RF)本机振荡器信号；

多个中频(IF)本机振荡器，每个IF本机振荡器配置成：

接收一个或更多个RF本机振荡器信号中的第一RF本机振荡器信号；

接收多个延迟值中对应的延迟值，每个所述延迟值指定所述第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；以及

通过对所述第一RF本机振荡器信号以整数分频比进行分频并将所述第一RF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号；

多个下变频混频器，每个下变频混频器配置成接收所述一个或更多个RF本机振荡器信号中的第二RF本机振荡器信号和多个RF天线信号中的RF天线信号，并从其生成多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号；以及

多个第一数据信号混频器，每个第一数据信号混频器配置成接收所述多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号，并从其生成第一基本数据信号。

22.根据权利要求21所述的接收器，其中，所述多个IF本机振荡器中的每个IF本机振荡器进一步配置成通过对所述第一RF本机振荡器信号以所述整数分频比进行分频并偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，所述第一IF本机振荡器信号和所述第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对，所述接收器进一步包括：

多个第二数据信号混频器，每个第二数据信号混频器配置成接收多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号和所述多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号，并从其生成第二基本数据信号，所述第一基本数据信号和所述第二基本数据信号形成多个同相/正交基本数据信号对。

23.根据权利要求21至22中任一项所述的接收器，进一步包括：

一个或更多个控制电路，配置成向所述IF本机振荡器提供所述多个延迟值。

24.根据权利要求23所述的接收器，进一步包括：

多个放大器，连接以接收和放大所述多个RF天线信号中对应的RF天线信号，并将每个放大的RF天线信号提供给所述多个下变频混频器中对应的下变频混频器。

25.根据权利要求24所述的接收器，所述一个或更多个控制电路进一步配置成向所述IF本机振荡器提供所述多个延迟值，并向所述多个放大器中的每个放大器提供对应的增益因子，

其中每个所述放大器配置成根据所述对应的增益因子放大所述多个RF天线信号中的接收到的RF天线信号。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的接收器，进一步包括：

多个RF滤波器，每个RF滤波器配置成接收和滤波所述多个RF天线信号中对应的RF天线信号。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的接收器，进一步包括：

多个天线的阵列，每个天线配置成接收RF信号并将所述RF信号提供给所述多个下变频混频器。

28.根据权利要求21至27中任一项所述的接收器，其中：

频率合成器的数量是一个，并且所述第一RF本机振荡器信号与所述第二RF本机振荡器信号相同。

29.根据权利要求21至28中任一项所述的接收器，其中：

所述一个或更多个频率合成器包括配置成提供所述第一RF本机振荡器信号的第一频率合成器和配置成提供所述第二RF本机振荡器信号的第二频率合成器。

30.根据权利要求21至29中任一项所述的接收器，其中：

每个所述延迟值指定整数个周期的延迟。

31.根据权利要求21至30中任一项所述的接收器，其中：

每个所述延迟值指定半整数个周期的延迟。

32.一种接收射频(RF)信号的方法，包括：

在多个中频(IF)本机振荡器中的每个IF本机振荡器处，接收第一RF本机振荡器信号和多个延迟值中对应的延迟值，每个所述延迟值指定所述第一RF本机振荡器信号的多个周期的延迟；

由每个所述IF本机振荡器通过以整数分频比对所述第一RF本机振荡器信号进行分频并将所述第一IF本机振荡器信号偏移对应的延迟值来生成第一IF本机振荡器信号；

在多个下变频混频器中的每个下变频混频器处，接收第二RF本机振荡器信号和多个RF天线信号中对应的RF天线信号；

在所述多个下变频混频器中的每个下变频混频器处，从所述第二RF本机振荡器信号和所述对应的RF天线信号生成多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号；

在多个第一数据信号混频器中的每个第一数据信号混频器处，接收所述多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号和多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号；以及

在所述多个第一数据信号混频器中的每个第一数据信号混频器处，从所述多个第一IF数据信号中对应的第一IF数据信号和所述多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号生成第一基本数据信号。

33.根据权利要求32所述的方法，进一步包括：

在接收器控制器和发射器之间交换一个或更多个控制信号；

由所述接收器控制器从交换的控制信号中确定所述延迟值；以及

将确定的延迟值从所述接收器控制器提供给所述IF本机振荡器。

34.根据权利要求33所述的方法，其中：

所述延迟值的确定包括由所述接收器控制器根据所述交换的控制信号计算所述延迟值。

35.根据权利要求33所述的方法，其中：

所述延迟值的确定包括在所述交换的控制信号中从所述发射器接收所述延迟值。

36.根据权利要求33所述的方法，进一步包括：

在多个放大器中的每个放大器处，接收所述多个RF天线信号中对应的RF天线信号和对应的增益因子；

在每个所述放大器处，根据所述增益因子放大所述多个RF天线信号中对应的RF天线信号；

所述接收器控制器根据所述交换的控制信号确定所述增益因子；以及

将确定的增益因子从所述接收器控制器提供给所述IF本机振荡器。

37.根据权利要求32至36中任一项所述的方法，进一步包括：

由每个所述IF本机振荡器通过以所述整数分频比对所述第一RF本机振荡器信号进行分频并偏移对应的延迟值来生成第二IF本机振荡器信号，所述第一IF本机振荡器信号和所述第二IF本机振荡器信号形成同相/正交IF本机振荡器信号对；

在多个第二数据信号混频器中的每个第二数据信号混频器处，接收多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号和所述多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号；以及

在每个所述第二数据信号混频器处，从所述多个第二IF数据信号中对应的第二IF数据信号和所述多个第一IF本机振荡器信号中对应的第一IF本机振荡器信号生成对应的第二基本数据信号，所述第一基本数据信号和所述第二基本数据信号形成多个同相/正交基本数据信号对。

38.根据权利要求32至37中任一项所述的方法，进一步包括：

在多个RF滤波器中的每个RF滤波器处进行滤波，对所述多个RF天线信号中对应的RF天线信号进行滤波。

39.根据权利要求32至38中任一项所述的方法，其中：

频率合成器的数量是一个，并且所述第一RF本机振荡器信号与所述第二RF本机振荡器信号相同。

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