CN211830770U - 一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置及*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置及***，包括：M个第一多工设备、K个波束赋形设备和N个第二多工设备，第一多工设备的输入端用于与基站天线振源连接，第一多工设备的输出端与每个波束赋形设备的输入端一一对应连接，波束赋形设备的输出端与第二多工设备的输入端一一对应连接，第二多工设备的输出端用于与目标终端连接，目标终端用于通过第一多工设备、波束赋形设备和第二多工设备向基站天线振源接收和/或发送信息。本实用新型减少了信道间波束的相互干扰，并具有更宽更灵活的频段组合，本实用新型可以应用于全球蜂窝通信业界，特别是基站设备商，天线设备商，运营商，终端商，科研院所，标准制定机构等，适应性更广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及载波聚合场景的波束赋形测试技术领域，具体涉及一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置及***。
背景技术
在大规模阵列天线通信***中，通常采取DOA(Direction Of Arrival，波达方向)技术进行基站侧对终端侧的角度估计。根据DOA估计的赋形是指基站根据DOA估计角度，选择天线阵的方向矢量(每个角度有自己的方向矢量组)。如果终端到达基站的波束是多径的，除了主径还有其他多径，那么DOA估计只估计最强径，赋形的时候也只按最强径方向赋形。
载波聚合是LTE-A(LTE-Advanced，长期演进技术升级版)中的关键技术。为了满足单用户峰值速率和***容量提升的要求，一种最直接的办法就是增加***传输带宽。因此LTE-A***引入一项增加传输带宽的技术，也就是CA(Carrier Aggregation，载波聚合)。目前，载波聚合已经实现60MHz的三载波聚合，能够支持FDD(Frequency DivisionDuplexing，频分双工)和TDD(Time Division Duplexing，时分双工)频谱上的载波聚合，并且将继续向多个方向演进，在5G NR将包括更多载波的聚合(最多5个载波、最高100MHz的聚合)、跨FDD与TDD之间的聚合、不同基站之间的聚合等。
载波聚合(Carrier Aggregation)技术通过增加***带宽，将2～5个成员载波(Component Carrier)聚合到一起，实现传输带宽扩展，有效提高上行传输速率和网络性能，满足单用户峰值速率和***容量的提升。
但载波聚合(Carrier Aggregation)技术在3GPP规定中存在很多错综复杂的频带组合，频带之间有较大间隔，另外不同频带间的谐波影响也会给***灵敏度带来恶化，尤其是在波束赋形的测试场景中，多个频段的***相位表现规律不同，带来了测试环境要求的提供高，研发成本增加，导致目前针对载波聚合的波束赋形(Beam forming)下的性能测试未有可行的解决方案。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置，包括：M个第一多工设备、K个波束赋形设备和N个第二多工设备，所述第一多工设备包括至少一个输入端和K个输出端；所述波束赋形设备包括M个输入端和N个输出端；所述第二多工设备包括K个输入端和至少一个输出端，其中所述M、K和N均为正整数；
所述第一多工设备的输入端用于与基站天线振源连接，所述第一多工设备的输出端与每个所述波束赋形设备的输入端一一对应连接，所述波束赋形设备的输出端与所述第二多工设备的输入端一一对应连接，所述第二多工设备的输出端用于与目标终端连接，所述目标终端用于通过所述第一多工设备、所述波束赋形设备和所述第二多工设备向所述基站天线振源接收和/或发送信息。
进一步地、所述第一多工设备包括：M*K个第一带通滤波器，所述第一多工设备与所述波束赋形设备的输入端通过所述第一带通滤波器一一对应连接；
所述第二多工设备包括：N*K第二带通滤波器,所述第二多工设备与所述波束赋形设备的输出端通过所述第二带通滤波器一一对应连接。
进一步地、所述波束赋形设备包括：a个第一电桥和b个第二电桥，所述第一电桥包括M/a个输入端和b个输出端，所述第二电桥包括a个输入端和N/b个输出端，其中，M为a的整数倍，N为b的整数倍；
所述第一电桥的输入端通过所述第一带通滤波器与所述第一多工设备的输出端连接，所述第一电桥的输出端连接每个所述第二电桥的输入端，所述第二电桥的输出端通过所述第二带通滤波器与所述第二多工设备连接；
所述第一电桥和所述第二电桥相位差为90°。
进一步地、所述波束赋形设备还包括：a个移相器，每个所述第一电桥的输出端和每个所述第二电桥的输入端之间均连接有所述移相器。
进一步地、所述波束赋形设备包括：M个第一功分器、M*N个移相模块和N个第二功分器，所述第一功分器包括至少一个输入端和N个输出端，所述第二功分器包括M个输入端和至少一个输出端；
所述第一功分器的输入端通过所述第一带通滤波器与所述第一多工设备的输出端连接，所述第一功分器的输出端与N个所述移相模块的输入端一一对应连接，N个所述移相模块的输出端与N个第二功分器的输入端一一对应连接，所述第二功分器的输出端通过所述第二带通滤波器与所述第二多工设备的输入端一一对应连接。
进一步地、所述移相模块为以下一种：移相组件、移相组件+衰减组件、移相衰减组件。
另一方面、本实用新型提供一种应用于载波聚合场景的波束赋形***，包括：主控装置和上述所述波束赋形装置，所述主控装置的控制端与所述波束赋形装置中的移相装置连接。
进一步地、还包括：供电装置，所述供电装置与所述波束赋形装置连接，所述供电装置用于为波束赋形装置供电。
另一方面、本实用新型提供一种应用于载波聚合场景的波束赋形方法，所述方法基于上述所述的***实现，所述方法包括：
获取波束赋形装置中波束的目标波束角度和目标波束频率，所述目标波束角度包括：目标波束水平分向角度和目标波束垂直分向角度；
根据所述目标波束频率确定待赋形波束；
根据所述目标波束角度确定波束赋形设备中相邻信道的相位差值；
将所述相邻信道的相位差值发送给移相组件或移相衰减组件，以使所述移相组件或移相衰减组件根据所述相位差值调整所述待赋形波束至所述目标波束角度。
进一步地、还包括：
获取所述目标终端与基站天线振源的目标距离；
根据所述目标距离确定衰减值；
将所述衰减值发送至衰减组件或移相衰减组件，以使所述衰减组件或移相衰减组件根据所述衰减值调整波束赋形设备中信道的衰减值。
实施本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型将波束赋形模块与多工模块相结合，解决了大带宽下高精度的技术问题，减少了信道间波束的相互干扰，波束赋形设备和多工设备可以保证本***具有更宽更灵活的频段组合，本***可以应用于全球蜂窝通信业界，特别是基站设备商，天线设备商，运营商，终端商，科研院所，标准制定机构等，适应性更广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置的应用示意图；
图2为本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置的结构示意图；
图3为本说明书实施例提供的一种波束赋形设备的结构示意图；
图4为本说明书实施例提供的另一种波束赋形设备的结构示意图；
图5为本说明书实施例提供的一种基站天线振源的排布结构示意图；
图6为本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形***的方法示意图；
图7为本说明书实施例提供的另一种应用于载波聚合场景的波束赋形***的方法示意图；
其中，10-基站天线振源，20-第一多工设备，30-波束赋形设备，40-第二多工设备，50-目标终端；
21-第一带通滤波器，22-第二带通滤波器；
31-第一电桥，32-移相器，33-第二电桥；
34-第一功分器，35-移相模块，36-第二功分器。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是电路连接，也可是通信连接。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
图1为本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置的应用示意图，图2为本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置的结构示意图，如图1和图2所示，本实用新型提供一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置，包括：M个第一多工设备20、K个波束赋形设备30和N个第二多工设备40，所述第一多工设备20包括至少一个输入端和K个输出端；所述波束赋形设备30包括M个输入端和N个输出端；所述第二多工设备40包括K个输入端和至少一个输出端，其中所述M、K和N均为正整数；
所述第一多工设备20的输入端用于与基站天线振源10连接，所述第一多工设备20的输出端与每个所述波束赋形设备30的输入端一一对应连接，所述波束赋形设备30的输出端与所述第二多工设备40的输入端一一对应连接，所述第二多工设备40的输出端用于与目标终端50连接，所述目标终端50用于通过所述第一多工设备20、所述波束赋形设备30和所述第二多工设备40向所述基站天线振源10接收和/或发送信息。
具体的，第一多工设备20和第二多工设备40均可以是多工器或环形器，可以理解的是双工器、三工器和四工器都属于一类设备，这类设备统称为“多工器”。多工器有单一输入端口和多个输出端口。多工器是一组非叠加的滤波器，这些滤波器在组合方式上确保不相互加载，并且输出之间高度隔离。
第一多工设备20用于接收基站天线振源10发送的信息流(波束)，并将信息流进行滤波，以得到多组不相互加载的信息流，并将信息流传输至波束赋形设备30。
具体的，每个波束赋形设备30可以形成有M*N条独立信道，波束赋形设备30用于对信道内的信息流进行波束赋形，以输出特定指向的波束，并将特定指向的波束传输至第二多工设备40。
第二多工设备40用于将不同频率的波束进行聚合，以实现载波的聚合，提高特定指向的波束的稳定性和准确性。
需要说明的是，M、K和N均为正整数，具体数值在本说明书实施例中不做具体限定。本说明书实施例提供的应用于载波聚合场景的波束赋形装置可以接收基站天线振源10的信息流或波束并传输至目标终端50，也可以接收目标终端50的波束并传输至基站天线振源10。
示例地、如图2所示，图2包括M个第一多工设备20、K个波束赋形设备30和N个第二多工设备40。所述第一多工设备20包括至少一个输入端和K个输出端(分别为M1、M2至MK)；所述波束赋形设备30包括M个输入端(分别为K1、K2至KM)和N个输出端(分别为K1、K2至KN)，所述第二多工设备40包括K个输入端(分别为N1、N2至NK)和至少一个输出端。每个第一多工设备20的M1输出端均可以与波束赋形设备30的K1输入端连接，每个第一多工设备20的M2输出端均可以与波束赋形设备30的K2输入端连接，每个第一多工设备20的Mk输出端均可以与波束赋形设备30的KM输入端连接；每个波束赋形设备30的K1输出端均可以与第二多工设备40的N1输入端连接，每个波束赋形设备30的K2输出端均可以与第二多工设备40的N2输入端连接，每个波束赋形设备30的K2输出端均可以与第二多工设备40的N2输入端连接；可以理解的是，M1、M2至MK、K1、K2、KN及K1、K2至KM及N1、N2至NK的顺序可以是根据通信地址进行定义的，即K1可以在波束赋形设备30的输出端的中间位置。由于第一多工设备10和第二多工设备40的输出端或输入端的序列也可以根据通信地址进行定义，在此不在赘述。
所述波束赋形设备30由于当前技术限制，每个模块在使用时无法兼顾大带宽和高精度。而载波聚合的波束性能测试场景中，要求大带宽的同时又有高精度的要求。为满足此需求，本实用新型将波束赋形模块与多工模块相结合，解决了大带宽下高精度的技术问题，减少了信道间波束的相互干扰，波束赋形设备30和多工设备可以保证本实用新型具有更宽更灵活的频段组合，本实用新型可以应用于全球蜂窝通信业界，特别是基站设备商，天线设备商，运营商，终端商，科研院所，标准制定机构等，适应性更广泛。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述第一多工设备20包括：M*K个第一带通滤波器21，所述第一多工设备20与所述波束赋形设备30的输入端通过所述第一带通滤波器21一一对应连接；
所述第二多工设备40包括：N*K第二带通滤波器22,所述第二多工设备40与所述波束赋形设备30的输出端通过所述第二带通滤波器22一一对应连接。
具体的，第一带通滤波器21和第二带通滤波器22均可以用于通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。需要说明的是，第一带通滤波器21和第二带通滤波器22的具体工作参数，在本说明书实施例中不做具体限定。
本说明书实施例提供的应用于载波聚合场景的波束赋形装置进一步减少了信道间波束的相互干扰。提高波束赋形设备30的赋形效果。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，图3为本说明书实施例提供的一种波束赋形设备30的结构示意图；如图3所示，所述波束赋形设备30包括：a个第一电桥31和b个第二电桥33，所述第一电桥31包括M/a个输入端和b个输出端，所述第二电桥33包括a个输入端和N/b个输出端，其中，M为a的整数倍，N为b的整数倍；
所述第一电桥31的输入端通过所述第一带通滤波器21与所述第一多工设备20的输出端连接，所述第一电桥31的输出端连接每个所述第二电桥33的输入端，所述第二电桥33的输出端通过所述第二带通滤波器22与所述第二多工设备40连接；
所述第一电桥31和所述第二电桥33相位差为90°。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述波束赋形设备30还包括：a个移相器32，每个所述第一电桥31的输出端和每个所述第二电桥33的输入端之间均连接有所述移相器32。
具体的，移相器32可以是固定移相链路或固定移相器32，第一电桥31、第二电桥33和固定移相链路，或第一电桥31、第二电桥33和固定移相器32构成电桥移相模块35。
示例地、本***利用多组波束赋形设备30(B1、B2、B3、B4…Bx)，在不同的频率点(F1、F2、F3、F4…Fx)，形成需要的波束赋形。利用第二多工模块，将多组波束赋形设备30的对应输入端合为一路输入端，将多组波束赋形设备30的对应输出端合为一路输出端。第一多工设备20为一分多的结构，包含一个主口，多个分口(P1、P2、P3、P4…Px)，每个分口均为一个带通滤波器，每个分口通带中心频点对应上述的不同频点，即P1的频点为F1、P2的频点为F2、P3的频点为F3、P4的频点为F4…Px的频点为Fx。连接时多个分口(P1、P2、P3、P4…Px)依次连接多组波束赋形设备30(B1、B2、B3、B4…Bx)。通过多工设备的引入，解决了复杂的大带宽下高低频组合的要求。X可以是大于1的正整数，通过这种组合既可以保证波束测试的的相位精度，波束赋形精度，也可以满足协议标准的载波聚合频段的多样性。如图1所示，信号从多工模块输入，经过波束赋形模块，产生波束赋形效果，再于输出端汇聚，这样不同频段的信号都可以产生不同的波束赋形，同时多工设备的隔离度减小了不同频段间的谐波影响及互扰，达到提高***接收灵敏度的效果，适用于载波聚合的波束赋形性能测试。
本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置的波束赋形设备30采用M*N移相矩阵，包括M个输入端口和N个输出端口。假设所有信道的输入信号初始相位值一致，形成M个输入口信号，同时经过M*N移相矩阵到每个输出口的相位形成一定的相位规律，M和N可以是2、4、8、16、32、64、128、256。
M*N移相矩阵，实现方式是采用a个第一电桥31和b个第二电桥33电桥交叉形成M*N的电桥移相模块35矩阵，再在特定的射频通路上加上固定移相链路或者固定移相器32，整个链路组成矩阵形式的射频装置。需要说明的是，a与b的和值可以对应的是1、4、8、12、32、64，且对于不同矩阵规模的M*N电桥移相模块35，特定通路上的固定移相链路或者固定移相器32产生的移相值是具有唯一解的。
由此得到M*N电桥移相模块35，当M个输入口的信号相位一致时，同时经过M*N电桥移相模块35到每个输出口的相位分别形成N种△φ的等差数列，把这些输入口在结构上等间距d处理看做是波束赋形的发送端，输出端口看做波束赋形的接收端，M1的基站天线阵列在每一个输出口都可以形成特定角度的波束。根据波束角度计算公式：
φ＝ARCSIN(△φ*λ/2πd)
其中λ为测试频率对应波长。
将两种规模的电桥移相模块35，M2个M1*N1电桥移相模块35和N1个M2*N2电桥移相模块35彼此交错相连，组成一个大的M1*M2×N1*N2固定移相矩阵规模，M1*N1电桥移相模块35的输入信号为基站天线阵子的发送端信号，水平方向阵子相邻振源间距为Di，形成了N1种对应角度的水平波束θ，M2*N2电桥移相模块35的输入信号为M1*N1电桥移相模块35的发送端信号，垂直方向阵子相邻振源间距为Dj，形成了N2种对应角度的垂直波束φ。其中θ＝ARCSIN(△φ*λ/2πDi)，φ＝ARCSIN(△γ*λ/2πDj)，△φ为水平方向每个端口相位公差，△γ垂直方向每个端口相位公差。因为在交错相连的时候存在一定的排列逻辑，水平角度的波束和垂直角度的波束互不影响，最终M1*M2×N1*N2固定移相矩阵规模的M1*M2个输出口可以形成N1*N2个分别带有水平和垂直相位信息的波束角度(θi,φj)，其中i＝1，2，…，N1；j＝1，2，…，M2，比如8个4*4电桥移相模块35和4个8*8移相电桥组件按照逻辑顺序形成32*32固定移相矩阵形式，如图3所示。相同的输入信号在经过该M1*M2×N1*N2固定移相矩阵后能够实现波束赋形，在水平和垂直二维平面上形成N1*N2种指定的波束角度。
由于每个输出口的相位公差不同，在输入信号相位相同时，经过M*N电桥移相模块35后可以形成N种角度的波束。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，图4为本说明书实施例提供的另一种波束赋形设备30的结构示意图，如图4所示，所述波束赋形设备30包括：M个第一功分器34、M*N个移相模块35和N个第二功分器36，所述第一功分器34包括至少一个输入端和N个输出端，所述第二功分器36包括M个输入端和至少一个输出端；
所述第一功分器34的输入端通过所述第一带通滤波器21与所述第一多工设备20的输出端连接，所述第一功分器34的输出端与N个所述移相模块35的输入端一一对应连接，N个所述移相模块35的输出端与N个第二功分器36的输入端一一对应连接，所述第二功分器36的输出端通过所述第二带通滤波器22与所述第二多工设备40的输入端一一对应连接。
具体的，第一功分器34是将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，第二功分器36是将多路信号能量合成一路输出，此时可也称为第二功分器36可以是合路器。可以理解的是，第一功分器34的输出端的数量与第二功分器36的数量相等，第二功分器36的输入端的数量与第一功分器34的数量相等。
移相模块35用于对波束进行赋形，需要说明的是，移相模块35可以为以下一种：移相组件、移相组件+衰减组件、移相衰减组件。移相组件用于为波束进行赋形。移相组件+衰减组件为移相组件与衰减组件串联，用于为波束赋形和波束衰减量的调节。移相衰减组件是将移相组件和衰减组件集成在一个模块中，用于为波束赋形和波束衰减量的调节。
需要说明的是，移相组件+衰减组件为移相组件和衰减组件通过硬线连接的装置，即移相组件+衰减组件既具有移相组件的作用也具有衰减组件的作用。
示例地、固定波束矩阵切换成可调衰减移相矩阵，通过软件和内嵌的算法，根据所需的波束角度，计算可调衰减移相矩阵中每个信道或链路的设置值。所述的软件和算法面向对象是用户，用户可以通过软件界面实时控制每个信道的移相值和衰减值，也可通过软件界面内嵌的算法实时控制目标波束角度和增益。所述的算法是通过目标波束信息反向计算出信道幅相加权。通过目标波束角度，反向计算每个信道的相位值，通过目标增益，反向计算每个信道的衰减值。从而实现在实际通信业务载波聚合测试场景中需求的波束赋形效果，达到单小区峰值速率或提高***容量情景下的波束选择业务流量测试目标。
所述的算法首先获取目标波束角度y(θ,φ)，θ为水平分向的波束角度，φ为垂直分向的波束角度，可反向计算出，形成此波束时的信道或链路间相位差Δ：
Δ＝K*D*U
其中，K＝2π/λ，U＝sin y(θ,φ)，λ为波长，D为相邻两个阵源间的距离。
图5为本说明书实施例提供的一种基站天线振源10的排布结构示意图，如图5所示，与M端对接的基站天线振源10为i*j的面阵，横向相邻振源间距为Di，纵向相邻振源间距为Dj，针对一个波束角度y(θ,φ)，M×1射频信道的相位设值为：
PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)
再根据实时的增益调整信道的衰减值，以达到目标增益的设置。
本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置，能够在保证更宽更灵活的频段组合的同时还可以通过调节移相模块35的工作参数调整波束赋形设备30的波束输出方向、角度及衰减量，具有灵活的波束角度调整，为测试人员提供便捷。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述M的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述N的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64、128、256；
所述a的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64；
所述b的取值为以下一种：2、4、8、16、32、64。
另一方面、本实用新型提供一种应用于载波聚合场景的波束赋形***，包括：主控装置和上述任一项所述波束赋形装置，所述主控装置的控制端与所述波束赋形装置中的移相装置连接。
具体的，主控装置可以是人机交互模块，用于基于用户的输入计算出每个信道或链路的相位值，并将对应的相位值传输给移相装置，以调整波束的输出方向(即水平角度和垂直角度)。
由于每个M*N移相模块35在输出端形成的相位公差是唯一一组解，也就意味着相同规模的固定移相矩阵产生亦是唯一一组的波束角度，那么在实际的波束赋形模拟和业务测试中是具有局限性的，为了能够满足全球蜂窝通信业务测试需求，产生更多的波束角度组合，本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形***，能够在保证更宽更灵活的频段组合的同时还可以通过调节移相模块35的工作参数调整波束赋形设备30的波束输出方向、角度及衰减量，具有灵活的波束角度调整，为测试人员提供便捷。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：供电装置，所述供电装置与所述波束赋形装置连接，所述供电装置用于为波束赋形装置供电。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，还包括：机箱框架，所述机箱框架为中空箱体，中空箱体用于固定波束赋形装置。以保障波束赋形装置的安全性和稳定性。
另一方面、本实用新型提供一种应用于载波聚合场景的波束赋形***的方法，该方法可以应用与上述***，该***至少包括：M个第一多工设备20、K个波束赋形设备30、N个第二多工设备40和主控设备，其中波束赋形设备30可以包括：M个第一功分器34、M*N个移相模块35和N个第二功分器36；该方法的执行主体可以是主控设备，如图6所示，图6为本说明书实施例提供的一种应用于载波聚合场景的波束赋形***的方法示意图，所述方法包括：
S902、获取波束赋形装置中波束的目标波束角度和目标波束频率，所述目标波束角度包括：目标波束水平分向角度和目标波束垂直分向角度；
具体的，当前波束角度或当前相位差可以是该***在出场时设置的固定的波束角度也可以是用户调整过主控***测算出的波束角度；目标波束角度为基于用户输入确定，主控设备可以根据目标波束角度或当前波束角度及目标波束角度确定出相应的相位差。
示例地、当M个输入口的信号相位一致时，同时经过M*N电桥移相模块35到每个输出口的相位分别形成N种△φ的等差数列，把这些输入口在结构上等间距d处理看做是波束赋形的发送端，输出端口看做波束赋形的接收端，M1的基站天线阵列在每一个输出口都可以形成特定角度的波束。
根据波束角度计算公式：
Φ(当前波束角度)＝ARCSIN(△φ*λ/2πd)
其中λ为测试频率对应波长。
将两种规模的电桥移相模块35，M2个M1*N1电桥移相模块35和N1个M2*N2电桥移相模块35彼此交错相连，组成一个大的M1*M2×N1*N2固定移相矩阵规模，M1*N1电桥移相模块35的输入信号为基站天线阵子的发送端信号，水平方向阵子相邻振源间距为Di，形成了N1种对应角度的水平波束θ，M2*N2电桥移相模块35的输入信号为M1*N1电桥移相模块35的发送端信号，垂直方向阵子相邻振源间距为Dj，形成了N2种对应角度的垂直波束φ。其中θ＝ARCSIN(△φ*λ/2πDi)，φ＝ARCSIN(△γ*λ/2πDj)，△φ为水平方向每个端口相位公差，△γ垂直方向每个端口相位公差。因为在交错相连的时候存在一定的排列逻辑，水平角度的波束和垂直角度的波束互不影响，最终M1*M2×N1*N2固定移相矩阵规模的M1*M2个输出口可以形成N1*N2个分别带有水平和垂直相位信息的波束角度(θi,φj)，其中i＝1，2，…，N1；j＝1，2，…，M2，比如8个4*4电桥移相模块35和4个8*8移相电桥组件按照逻辑顺序形成32*32固定移相矩阵形式，如图3所示。相同的输入信号在经过该M1*M2×N1*N2固定移相矩阵后能够实现波束赋形，在水平和垂直二维平面上形成N1*N2种指定的波束角度。
由于每个输出口的相位公差不同，在输入信号相位相同时，经过M*N电桥移相模块35后可以形成N种角度的波束。
目标波束角度为y(θ,φ)，θ为水平分向的波束角度，φ为垂直分向的波束角度。
S904、根据所述目标波束频率确定待赋形波束；
示例地、多工模块采用多工器的方案：采用Duplexer实现多工，主口为宽频可以通过1.7GHz～2.2GHz的波束，每个分口实现一个带通滤波器功能，进行信号的频分，传输是双向的。当第一多工设备20为双工器时，可以有一个输入端和两个输出端(即K1和K2)，K1可以通过1.7GHz～1.8GHz的波束，K2可以通过2.1GHz～2.2GHz的波束，当目标波束频率为2.1GHz～2.2GHz的波束时，主控装置可以确定第一多工设备20输出端K2流出的波束为待赋形波束。
S906、根据所述目标波束角度确定波束赋形设备30中相邻信道的相位差值；
具体的，由于当前波束角度和目标波束角度已经确定，即可反向计算出，形成此波束时的信道或链路间相位差Δ：
Δ＝K*D*U；
其中，K＝2π/λ，U＝sin y(θ,φ)，λ为波长，D为相邻两个阵源间的距离。
如图5所示，与M端对接的基站天线振源10为i*j的面阵，横向相邻振源间距为Di，纵向相邻振源间距为Dj，针对一个波束角度y(θ,φ)，M1射频信道的相位设值为：
PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)。
S908、将所述相邻信道的相位差值发送给移相组件或移相衰减组件，以使所述移相组件或移相衰减组件根据所述相位差值调整所述待赋形波束至所述目标波束角度。
具体的，移相组件或移相衰减组件可以根据主控设备发送的相位差值调整信道中波束输出的角度直至目标波束角度相同。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，图7为本说明书实施例提供的另一种应用于载波聚合场景的波束赋形***的方法示意图，如图7所示，所述方法还包括：
S1002、获取所述目标终端50与基站天线振源10的目标距离；
具体的，当前距离和目标距离均可以反应的是目标终端50和基站天线振源10之间的实际距离。当前距离可以大于或小于目标距离。
S1004、根据所述当前距离和所述目标距离确定衰减值；
具体的，由于波束的输出角度是确定的，主控设备可以根据当前波束角度的参数、当前距离和目标距离确定出当前波束角度的衰减值，该衰减值反应出在***输出波束是的增益为目标终端50和基站天线振源10在目标距离时接收的波束，该确定方法可以是预设公式计算出的。
S1006、将所述衰减值发送至衰减组件或移相衰减组件，以使所述衰减组件或移相衰减组件根据所述衰减值调整波束赋形设备30中信道的衰减值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。
Claims (8)
1.一种应用于载波聚合场景的波束赋形装置，其特征在于，包括：M个第一多工设备(20)、K个波束赋形设备(30)和N个第二多工设备(40)，所述第一多工设备(20)包括至少一个输入端和K个输出端；所述波束赋形设备(30)包括M个输入端和N个输出端；所述第二多工设备(40)包括K个输入端和至少一个输出端，其中所述M、K和N均为正整数；
所述第一多工设备(20)的输入端用于与基站天线振源(10)连接，所述第一多工设备(20)的输出端与每个所述波束赋形设备(30)的输入端一一对应连接，所述波束赋形设备(30)的输出端与所述第二多工设备(40)的输入端一一对应连接，所述第二多工设备(40)的输出端用于与目标终端(50)连接，所述目标终端(50)用于通过所述第一多工设备(20)、所述波束赋形设备(30)和所述第二多工设备(40)向所述基站天线振源(10)接收和/或发送信息。
2.根据权利要求1所述的应用于载波聚合场景的波束赋形装置，其特征在于，所述第一多工设备(20)包括：M*K个第一带通滤波器(21)，所述第一多工设备(20)与所述波束赋形设备(30)的输入端通过所述第一带通滤波器(21)一一对应连接；
所述第二多工设备(40)包括：N*K第二带通滤波器(22),所述第二多工设备(40)与所述波束赋形设备(30)的输出端通过所述第二带通滤波器(22)一一对应连接。
3.根据权利要求2所述的应用于载波聚合场景的波束赋形装置，其特征在于，所述波束赋形设备(30)包括：a个第一电桥(31)和b个第二电桥(33)，所述第一电桥(31)包括M/a个输入端和b个输出端，所述第二电桥(33)包括a个输入端和N/b个输出端，其中，M为a的整数倍，N为b的整数倍；
所述第一电桥(31)的输入端通过所述第一带通滤波器(21)与所述第一多工设备(20)的输出端连接，所述第一电桥(31)的输出端连接每个所述第二电桥(33)的输入端，所述第二电桥(33)的输出端通过所述第二带通滤波器(22)与所述第二多工设备(40)连接；
所述第一电桥(31)和所述第二电桥(33)相位差为90°。
4.根据权利要求3所述的应用于载波聚合场景的波束赋形装置，其特征在于，所述波束赋形设备(30)还包括：a个移相器(32)，每个所述第一电桥(31)的输出端和每个所述第二电桥(33)的输入端之间均连接有所述移相器(32)。
5.根据权利要求2所述的应用于载波聚合场景的波束赋形装置，其特征在于，所述波束赋形设备(30)包括：M个第一功分器(34)、M*N个移相模块(35)和N个第二功分器(36)，所述第一功分器(34)包括至少一个输入端和N个输出端，所述第二功分器(36)包括M个输入端和至少一个输出端；
所述第一功分器(34)的输入端通过所述第一带通滤波器(21)与所述第一多工设备(20)的输出端连接，所述第一功分器(34)的输出端与N个所述移相模块(35)的输入端一一对应连接，N个所述移相模块(35)的输出端与N个第二功分器(36)的输入端一一对应连接，所述第二功分器(36)的输出端通过所述第二带通滤波器(22)与所述第二多工设备(40)的输入端一一对应连接。
6.根据权利要求5所述的应用于载波聚合场景的波束赋形装置，其特征在于，所述移相模块(35)为以下一种：移相组件、移相组件+衰减组件、移相衰减组件。
7.一种应用于载波聚合场景的波束赋形***，其特征在于，包括：主控装置和如权利要求5-6任一项所述波束赋形装置，所述主控装置的控制端与所述波束赋形装置中的移相装置连接。
8.根据权利要求7所述的应用于载波聚合场景的波束赋形***，其特征在于，还包括：供电装置，所述供电装置与所述波束赋形装置连接，所述供电装置用于为波束赋形装置供电。
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