本發(fā)明的實施例涉及用于通信系統(tǒng)的天線陣列。具體而言，本發(fā)明的實施例針對利用能量采樣技術(shù)獨立地控制由天線元件的陣列接收或發(fā)送的兩個或更多個信號的調(diào)制或未調(diào)制的相位和調(diào)制或未調(diào)制的增益。

背景技術(shù)：

用于通信的天線陣列可以被分類為發(fā)送天線陣列和接收天線陣列。圖1是常規(guī)發(fā)送天線陣列100的圖示。常規(guī)發(fā)送天線陣列100利用陣列中每天線元件114₀-114_n(其中“n”是任何適當(dāng)?shù)臄?shù)目)的單獨延遲功能路由預(yù)調(diào)制和放大的載波信號(例如，RF載波108)。在射頻(RF)處的放大和分布以及延遲操作是大的、消耗功率的并且低效的。這些操作提出了大的RF信號路由挑戰(zhàn)。

常規(guī)發(fā)送天線陣列(例如，圖1的發(fā)送天線陣列100)的另一個挑戰(zhàn)涉及在調(diào)制之后和在調(diào)制RF信號經(jīng)由RF功率分配器分發(fā)到每個天線元件之前在中心點處的放大。隨著天線元件數(shù)量的增加，RF功率分配器相當(dāng)大地衰減預(yù)放大和預(yù)調(diào)制的信號。損耗大約為[10log₁₀(n)+(以dB為單位的路由損耗)]，其中n是天線元件的數(shù)量。這種損耗應(yīng)當(dāng)在天線陣列的增益設(shè)計中加以考慮。

常規(guī)的接收天線陣列也存在缺點。圖2是常規(guī)接收天線陣列200的圖示。接收天線陣列200通過在每個RF路徑中具有加權(quán)相移或延遲(例如，經(jīng)由移相器206₀-206_n)(其中“n”是任何合適的數(shù)目)和增益功能(例如，增益控制電路208₀-208_n)(其中“n”是任何合適的數(shù)目)的分發(fā)歧管分發(fā)來自每個陣列元件202₀-202_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)的RF信號。然后，經(jīng)單獨處理的路徑在解調(diào)之前進(jìn)行重新組合(例如，在RF組合器210中)。傳統(tǒng)技術(shù)在解調(diào)之前重新組合經(jīng)單獨處理的路徑。分發(fā)歧管和相移網(wǎng)絡(luò)引起低效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

存在解決常規(guī)發(fā)送和接收天線陣列設(shè)計中的缺陷的需要。

在實施例中，一種裝置包括天線元件陣列和控制器，控制器被配置為利用能量采樣技術(shù)獨立地控制由天線元件陣列接收或發(fā)送的兩個或更多個信號的調(diào)制或未調(diào)制的相位和調(diào)制或未調(diào)制的增益。

下面參考附圖詳細(xì)描述本文公開的實施例的其它特征和優(yōu)點，以及各種實施例的結(jié)構(gòu)和操作。應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明不限于本文所描述的具體實施例。這些實施例在本文是僅出于說明目的而給出的。基于本文包含的教導(dǎo)，其它實施例對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。

附圖說明

結(jié)合于此并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且與描述一起進(jìn)一步用于解釋實施例，并且使得相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠做出和使用本發(fā)明。

圖1是常規(guī)發(fā)送天線陣列的圖示。

圖2是常規(guī)接收天線陣列的圖示。

圖3是采樣d2p^TM發(fā)送天線陣列體系架構(gòu)的實施例的圖示。

圖4是采樣d2d^TM接收天線陣列體系架構(gòu)的實施例的圖示。

圖5是直接樣本時鐘移相器的實施例的圖示。

圖6是根據(jù)一種或多種實施例的表示相位旋轉(zhuǎn)樣本時鐘的示例復(fù)相量的圖示。

圖7是d2pAP^TM模塊的實施例的圖示。

圖8是d2d^TM AP模塊的實施例的圖示。

圖9是根據(jù)一種或多種實施例的同相和正交相位信號的示例復(fù)信號平面分解的圖示。

圖10是根據(jù)一種或多種實施例的示例旋轉(zhuǎn)復(fù)向量信號的圖示。

圖11是d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器的實施例的圖示。

圖12是d2p^TM復(fù)數(shù)上變頻器的實施例的圖示。

圖13是d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器的實施例的圖示。

圖14示出了d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器的實施例。

圖15示出了25％占空比d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器的實施例。

圖16示出了d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器的實施例。

圖17示出了25％占空比d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器的實施例。

現(xiàn)在將參考附圖描述實施例。在附圖中，一般而言，相同的標(biāo)號指示相同或功能相似的元件。此外，一般而言，標(biāo)號的最左邊的(一個或多個)數(shù)位識別該標(biāo)號首次出現(xiàn)的附圖。

具體實施方式

介紹

本文的實施例公開了敏捷的多元件電子天線導(dǎo)向方法和技術(shù)。天線導(dǎo)向方法和技術(shù)控制兩個或更多個天線元件的復(fù)合波束。該技術(shù)可以基于各種采樣技術(shù)，諸如像d2p^TM和d2d^TM采樣技術(shù)。d2p通常指為接收器和發(fā)送器技術(shù)創(chuàng)建高度線性RF功率波形。d2d通常指使得在包含干擾信號的環(huán)境中能夠進(jìn)行健壯的信號接收的直接轉(zhuǎn)換接收器和發(fā)送器技術(shù)。這是通過發(fā)送多個冗余信息頻譜來實現(xiàn)的。這些頻譜在一起緊密隔開，從而降低通信帶寬要求。發(fā)送和接收天線波束兩者都被控制，從而產(chǎn)生以最高效率發(fā)送或接收的信號。發(fā)送或接收包括復(fù)數(shù)的調(diào)制或解調(diào)操作。圖3是采樣d2p^TM發(fā)送天線陣列體系架構(gòu)300的實施例的圖示。圖4是采樣d2d^TM接收天線陣列體系架構(gòu)400的實施例的圖示。下面進(jìn)一步詳細(xì)描述圖3和圖4。

在實施例中，利用d2p^TM和d2d^TM能量采樣技術(shù)，可以在天線陣列的每個元件處實現(xiàn)調(diào)制射頻(RF)載波信號的相移。因此，信息可以以數(shù)字、模擬或混合形式被路由，直到每個陣列元件處的載波調(diào)制和載波相移點。此外，由于d2p^TM和d2d^TM能量采樣技術(shù)的高效性，這些技術(shù)可以被高度集成，從而在信號路由、陣列封裝和散熱方面提供最大的靈活性。本文所公開的實施例針對在陣列元件集群或天線陣列的每個陣列元件處混合和協(xié)調(diào)來自數(shù)字接口和時鐘的適當(dāng)?shù)叵嗫氐腞F功率調(diào)制的方法。

返回參考圖1，信息102與同步時鐘104被傳送到調(diào)制器120。也可以使用異步數(shù)據(jù)或模擬信號接口代替所示的輸入。RF本地振蕩器108由調(diào)制器/PA(功率放大器)/RF功率分配器模塊(一個或多個)120內(nèi)的復(fù)數(shù)上變頻器使用，以將輸入數(shù)據(jù)調(diào)制到RF載波的同相(I)和正交相(Q)分量上。通過經(jīng)由RF功率分配器(未單獨示出并且被吸收到調(diào)制器/PA模塊中)分離調(diào)制RF載波，從調(diào)制器/PA 120中形成多個(多達(dá)n，其中n是大于1的整數(shù))分布分支。每個輸出分支信號經(jīng)由相移元件110₀-110_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)、相移控制以及分布式相位和增益控制106進(jìn)行相移。每個輸出分支信號經(jīng)由增益控制元件110₀-110_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)、增益控制以及分布式相位和增益控制106進(jìn)行縮放。每個相移和縮放的分支信號然后被路由到天線元件114₀-114_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)。分支和天線元件的數(shù)量大于或等于2。通過分支信號的相位和增益的合適選擇，天線波束的期望的仰角和方位角可以被指向或?qū)虻饺Q于應(yīng)用用于最大增益、最小增益或一些合適的其它增益的期望方向。這個過程可以是敏捷的或“即時(on the fly)”的(例如，過程參數(shù)在操作時或在操作期間被修改)，例如，動態(tài)變化的、用戶控制的、或者“實時”改變的或基于設(shè)置而不是在制造時建立的初始設(shè)置改變的。另外，“即時”還可以包括用戶在用戶定義的時間選擇的改變，并且然后利用這些改變來修改過程。應(yīng)當(dāng)理解，上述討論可以應(yīng)用到分集傳輸或多輸出傳輸?shù)那闆r。如果期望調(diào)制到分支上的信息在分支之間不同，則調(diào)制器/PA模塊120可以對每個唯一調(diào)制的信號在內(nèi)部利用功能冗余和唯一RF功率分配器分布，但是除此之外，該過程基本上與前述討論相同。PA功能可以在RF功率分配和分支分發(fā)功能之前發(fā)生。但是，也有可能為每個分支連同元件112₀-112_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)提供單獨的PA功能。

關(guān)于圖1的常規(guī)發(fā)送天線陣列(以上討論的)，本文所公開的實施例去除了與RF功率分配器以及天線元件的添加相關(guān)聯(lián)的損耗，從而極大地提高了效率和線性度。另外，在發(fā)送點處(即，在天線處或其附近)RF載波功率的產(chǎn)生將不需要的熱量分發(fā)以便去除，并且降低實現(xiàn)總輸出RF發(fā)送功率所需的供電開銷。

返回去參考圖2，多個天線元件202₀-202_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)并行地接收多個RF信號。每個接收到的分支信號被低噪聲放大器(LNA)204₀-204_n放大(其中“n”是任何合適的數(shù)目)。然后每個放大的分支信號經(jīng)由相移元件206₀-206_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)和相位控制進(jìn)行相移。每個分支信號經(jīng)由增益縮放元件208₀-208_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)和增益控制進(jìn)行縮放。相移和增益縮放的分支在RF信號組合器310中被組合并且在解調(diào)器模塊212中被解調(diào)。在這個例子中，下變頻信號被數(shù)字化和輸出，用于作為數(shù)字信息214分發(fā)。在這個例子中的數(shù)據(jù)伴隨著輸出時鐘216。應(yīng)當(dāng)理解，輸出格式可以是并行、串行、同步或異步的。RF載波LO波形參考218被提供給解調(diào)器，以幫助下變頻處理。下變頻體系架構(gòu)可以是零IF(ZIF)、合適的低IF或超外差，并且可以包括同相(I)和正交(Q)相基帶或低IF分量或其它合適的格式。雖然這個例子示出了數(shù)字輸出，但是應(yīng)當(dāng)理解，信號分布可以在數(shù)字化之前包括模擬下變頻的信號。當(dāng)在一些數(shù)量的分支上接收到唯一信息(即，要在一些數(shù)量的天線元件處接收到唯一調(diào)制的接收信號)時，圖2的體系架構(gòu)在解調(diào)器212和RF功率組合器210處、以及在輸出數(shù)據(jù)分布期間通常將是冗余的。信號流可以以使得解調(diào)的數(shù)據(jù)可以被分發(fā)的方式分離，這保留了接收到的信息的完整性。取決于接收到的RF信號和應(yīng)用的性質(zhì)，前述討論可以應(yīng)用到天線元件的陣列、分集天線結(jié)構(gòu)和MIMO應(yīng)用。

關(guān)于圖2的常規(guī)接收天線陣列(以上討論的)，本文所公開的實施例改進(jìn)了通過在每個RF路徑中具有加權(quán)相移或延遲和增益函數(shù)的分發(fā)歧管分發(fā)來自每個天線陣列元件的RF信號的傳統(tǒng)技術(shù)。傳統(tǒng)技術(shù)在解調(diào)之前重新組合經(jīng)單獨處理的路徑。分發(fā)歧管和相移網(wǎng)絡(luò)引起低效率。如關(guān)于本發(fā)明的實施例所描述的，諸如利用d2d^TM采樣技術(shù)，這些低效元件可以被去除或者來自這些元件的低效影響可以被減少。每個元件或元件的本地集群可以擁有其自己的波束導(dǎo)向和解調(diào)能力。這消除了與單獨的增益和相移功能相關(guān)聯(lián)的限制，諸如不想要的損耗、線性度問題以及控制信號路由。根據(jù)實施例，雖然單獨d2p^TM采樣陣列下變頻器輸出在基帶(BB)而不是RF處或附近被重新組合，但是可以選擇采樣下變頻的任何合適的混疊IF。BB信號可以是數(shù)字的或模擬的。

除其它之外，實施例的優(yōu)點還包括常規(guī)發(fā)送和接收天線陣列中的龐大相移部件可以被完全集成電路代替，從而降低成本和尺寸。在一些實施例中，接收和發(fā)送天線元件可以是相同的物理結(jié)構(gòu)或機械共享的實現(xiàn)。

在圖3和圖4的采樣d2p^TM和d2d^TM天線陣列結(jié)構(gòu)中的體系架構(gòu)和技術(shù)也分別適用于一般的多天線元件應(yīng)用以及傳統(tǒng)的相控陣應(yīng)用。因此，可以對特定應(yīng)用動態(tài)地優(yōu)化體系架構(gòu)。例如，采樣的d2p^TM和d2d^TM天線陣列體系架構(gòu)可以在多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)應(yīng)用或分集處理應(yīng)用(諸如其中分集實現(xiàn)本質(zhì)上可以是極化、空間或波長的那些應(yīng)用)中采用。因此，有可能處理每天線元件相同的調(diào)制信息、每天線元件唯一的信息或信息信道的混合。當(dāng)使用d2p^TM和d2d^TM處理技術(shù)時，這個過程可以提高整體信道容量，同時提供較低的成本、較小的尺寸、較低的熱產(chǎn)生和靈活的信號路由選項的優(yōu)點。

與采樣的d2p^TM和d2d^TM天線陣列體系架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的處理器可以用來處理任何基于標(biāo)準(zhǔn)(諸如相關(guān)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)、組織的機構(gòu)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)、以及用于類似設(shè)備和/或功能的其它統(tǒng)一的或商定的性能標(biāo)準(zhǔn))的或定制波形，而不改變部件、放大器、網(wǎng)絡(luò)等。常規(guī)處理技術(shù)不具有這個好處。這在利用常規(guī)處理技術(shù)時是不實際的。

在一些情況下，在圖1和2中所示的常規(guī)天線體系架構(gòu)可以被改變，使得多個天線元件(集群)共享特定采樣的d2p^TM和d2d^TM陣列變頻器模塊、RF功率分配器或組合器等的一部分或全部。與常規(guī)技術(shù)方法相比，這進(jìn)一步增強了效率、尺寸、成本和封裝優(yōu)點。

另外，采樣的d2p^TM和d2d^TM陣列處理器可以在單工、半雙工、全雙工或多路復(fù)用體系架構(gòu)中操作。

定義

如本文所使用的，術(shù)語相鄰信道功率比(ACPR)是指在某個相鄰頻帶中的功率與感興趣頻帶中的期望信號功率相比的比率。ACPR通常以分貝(dB)測量，作為每單位帶寬的帶外功率與每單位帶寬的帶內(nèi)信號功率的比率。這種測量通常在頻域中完成。帶外功率通常是不想要的。

如本文所使用的，術(shù)語天線陣列是指具有適當(dāng)?shù)木S度、特性和間隔，以便在期望方向上最大化輻射強度的天線元件的組件。

如本文所使用的，術(shù)語信息湮滅(annihilation)是指信息熵傳送到不再被系統(tǒng)的信息承載自由度可訪問的非信息承載自由度中并且因此在實際意義上丟失了，即使印記通過熱力學(xué)熵的對應(yīng)增加被傳送到環(huán)境。

如本文所使用的，術(shù)語天線增益是指相對于諸如偶極或各向同性天線的給定標(biāo)準(zhǔn)、通常以分貝表示的定向天線的有效性或可替代的功率傳輸增益。

如本文所使用的，術(shù)語放大是指功率放大，除非另外指示。

如本文所使用的，術(shù)語空隙和采樣空隙是指信號的樣本在其期間被獲取或生成/創(chuàng)建的時間間隔。空隙可以通過在該時間間隔上的電壓、電流或能量(即，時間和脈沖的函數(shù))值來表征。空隙可以是矩形的(時間軸在水平方向上)或任何其它合適的形狀。例如，空隙可以具有電壓、電流或能量的峰值，其具有與時間的函數(shù)相關(guān)聯(lián)的脈沖形狀的上升時間和下降時間?？障渡系拿}沖形狀可以是連續(xù)的、分段連續(xù)的、或者在間隔上(包括間隔邊界)這兩種類型的函數(shù)的某種混合。為了本文的目的，空隙時間和脈沖特征可以是可變量，以實現(xiàn)本發(fā)明的各種特征。

如本文所使用的，術(shù)語自動相關(guān)是指將信號與其自身進(jìn)行比較的方法。例如，時間-自動相關(guān)將信號的時移版本與其自身進(jìn)行比較。

如本文所使用的，術(shù)語帶寬是指信號的相當(dāng)大部分在其上根據(jù)某個期望的性能度量被限制的頻率跨度。通常，3dB度量被分配用于上和下頻帶(跨度)邊緣，以便于定義。但是，有時分配不同的頻率跨度。取決于上下文，跨度也可以被稱為頻帶或帶寬。

如本文所使用的，術(shù)語混合控制功能是指一組動態(tài)的和可配置的控制，其根據(jù)考慮H(x)、輸入信息熵、波形標(biāo)準(zhǔn)、所有顯著硬件變量和操作參數(shù)的優(yōu)化算法被分布到裝置。優(yōu)化提供了熱力效率和波形質(zhì)量之間的權(quán)衡。BLENDED CONTROL BY PARKERVISION^TM是Florida，Jacksonville的ParkerVision，Inc.公司的注冊商標(biāo)。

如本文所使用的，術(shù)語區(qū)段(bin)是指在某個范圍或域內(nèi)的值的子集或值的跨度。

如本文所使用的，術(shù)語比特是指利用以2為底的數(shù)字計算的信息測量的單位。

如本文所使用的，術(shù)語玻爾茲曼(Boltzmann)常數(shù)是指焦耳/開爾文(J/K)。

如本文所使用的，縮寫C是庫侖的縮寫，庫侖是電荷量。

如本文所使用的，術(shù)語容量是指信息通過通信信道傳輸、同時保持指定的質(zhì)量度量的最大可能的速率。取決于上下文，容量也可以被指定(縮寫)為C，或可能具有下標(biāo)的C。它不應(yīng)當(dāng)與電荷量庫侖相混淆。

如本文所使用的，術(shù)語載波信號是指可以在頻率、振幅或相位上進(jìn)行調(diào)制以便其攜帶信息的信號。例如，AM無線電發(fā)送器調(diào)制載波信號的振幅。RF載波信號是具有基本射頻的載波，其可以在應(yīng)用調(diào)制之前根據(jù)一些標(biāo)稱頻率和振幅被清楚地指定。

如本文所使用的，術(shù)語級聯(lián)是指順序地傳送一個或多個量。

如本文所使用的，術(shù)語級聯(lián)是指利用電源連接配置來增加勢能。

如本文所使用的，術(shù)語電荷是指與電子或質(zhì)子相關(guān)聯(lián)的庫侖中的基本單位，約±1.602x10^-19C.，或其整數(shù)倍。

如本文所使用的，術(shù)語集群是指作為單元訪問的固定數(shù)量的天線元件，用于發(fā)送或接收RF信號處理的目的。

如本文所使用的，術(shù)語復(fù)相量是指具有在復(fù)平面原點處的向量原點的復(fù)信號向量，其在復(fù)平面中擁有可以是動態(tài)函數(shù)的相位角。示例動態(tài)相量函數(shù)在復(fù)平面內(nèi)作為時間的函數(shù)旋轉(zhuǎn)復(fù)信號向量。例子在圖6中示為元素608。

如本文所使用的，術(shù)語代碼是指可以共同地?fù)碛行畔㈧氐姆柕慕M合。

如本文所使用的，術(shù)語通信是指信息通過空間和時間的傳送。

如本文所使用的，術(shù)語通信信道是指傳輸信號的任何路徑，無論其性質(zhì)上是物質(zhì)的還是空間的。

如本文所使用的，術(shù)語通信信宿(communication sink)是指通信信號的目標(biāo)負(fù)載或利用通信信號的裝置。

如本文所使用的，術(shù)語復(fù)平面是指其上表示復(fù)數(shù)的具有兩個垂直軸的平面。水平軸表示實數(shù)分量(在適于本公開內(nèi)容的情況下也被稱為同相(I)分量)，而垂直軸表示虛數(shù)分量(在適用于本公開內(nèi)容的情況下也被稱為正交相位(Q)分量)。

如本文所使用的，術(shù)語復(fù)信號包絡(luò)是指適用于RF應(yīng)用的信號的數(shù)學(xué)描述，諸如以下：

$x\left(t\right)=a\left(t\right)e^{j({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}(t))}$

x(t)＝a_I(t)cos(ω_ct+φ(t))-a_Q(t)sin(ω_ct+φ(t))

ω_c≡載波頻率

φ(t)≡相位信息vs.時間

a(t)≡振幅信息vs.時間

$\left|a\left(t\right)\right|=\sqrt{a_I^2\left(t\right)+a_Q^2\left(t\right)}$

$\mathrm{\φ}\left(t\right)=arctan\[\frac{a_Q\left(t\right)}{a_I\left(t\right)}\]$

如本文所使用的，術(shù)語復(fù)合波束、天線波束寬度和波束寬度是指在其處天線的強度是其最大值的一半(或一些其它指定量)的點之間的角度。復(fù)合波束可以在水平平面和/或垂直平面中進(jìn)行測量。復(fù)合波束或波束寬度可以是取決于天線陣列的物理構(gòu)造和/后每個天線元件處的RF載波的增益和相位的可變量。復(fù)合波束或波束寬度可以被導(dǎo)向或指向在相對于一些參考方向的方向上，例如，諸如零度方位角和零度仰角。每當(dāng)多于一個天線元件被控制時，指向或?qū)蚩梢愿鶕?jù)每個天線元件處的RF載波的增益和相位是動態(tài)的和可變的。

如本文所使用的，術(shù)語復(fù)合是指根據(jù)從屬函數(shù)的動態(tài)協(xié)方差或互相關(guān)，將一個或多個成分信號或一個或多個成分信號的部分映射到域及它們的從屬函數(shù)和變元。混合控制對到每個成分信號的信息分布加權(quán)?；旌峡刂频膹?fù)合統(tǒng)計由具有H(x)的源熵的信息源、用于設(shè)備的可用自由度的數(shù)量、每個自由度的效率、以及在每個自由度分發(fā)特定信號速率的對應(yīng)勢能來確定。

如本文所使用的，術(shù)語星座是指在復(fù)平面中具有從a_I(t)和a_Q(t)確定的值并且利用a_I(t)相對a_Q(t)或反之繪圖的信號坐標(biāo)的集合。

如本文所使用的，術(shù)語相關(guān)性是指兩個或更多個變量的相似性可以通過其進(jìn)行比較的測量。為1的測量意味著它們是等效的并且為0的測量意味著變量完全不相似。為(-1)的測量意味著變量是相反的。(-1)和(+1)之間除零之外的值也提供相對的相似性度量。

如本文所使用的，術(shù)語復(fù)相關(guān)性是指其中被比較的變量由復(fù)數(shù)表示的相關(guān)性。結(jié)果產(chǎn)生的度量可以具有復(fù)數(shù)結(jié)果。

如本文所使用的，術(shù)語協(xié)方差是指變元的隨機變量在執(zhí)行相關(guān)之前它們的期望值已被提取的相關(guān)操作。

如本文所使用的，術(shù)語累積分布函數(shù)(CDF或cdf)是指概率理論和統(tǒng)計中的函數(shù)，其描述具有給定概率分布的實值隨機變量X將在小于或等于x的值處被找到的概率。累積分布函數(shù)也被用來指定多變量隨機變量的分布。CDF可以通過在相關(guān)概率密度(pdf)域上的積分或累積來獲得。

如本文所使用的，術(shù)語數(shù)據(jù)流是指經(jīng)通信信道的連續(xù)數(shù)據(jù)流。

如本文所使用的，術(shù)語解碼是指從編碼信號提取信息的過程。

如本文所使用的，術(shù)語解碼時間是指完成解碼的時間間隔。

如本文所使用的，術(shù)語自由度是指能量和/或信息可以被單獨或聯(lián)合賦予和提取到其中的某個空間的一個或多個維度或維度的子集。這種空間可以是多維的并且支持多個自由度。單個維度也可以支持多個自由度。

如本文所使用的，用于相位空間的術(shù)語狀態(tài)密度是指可以被分配唯一時間和/或概率和/或概率密度的某個數(shù)學(xué)、幾何空間的一組相關(guān)坐標(biāo)。概率密度可以統(tǒng)計上表征可以由標(biāo)量、向量和張量進(jìn)一步表示的有意義的物理量。

如本文所使用的，術(shù)語期望的自由度是指利用信息高效編碼的自由度。這些自由度是信息保守和能量保守的。它們也被稱為信息承載自由度。這些自由度可以被有意控制或操縱，以通過應(yīng)用、算法或函數(shù)影響系統(tǒng)的因果響應(yīng)。

如本文所使用的，縮寫DCPS是指數(shù)字控制的功率或能量源。

如本文所使用的，術(shù)語維度是指數(shù)學(xué)空間的度量。單個空間可以具有一個或多于一個維度。通常，維度是正交的。普通空間具有3-維：長度、寬度和深度。但是，維度也可以以任何數(shù)量或組合包括時間度量、頻率度量、相位度量、空間度量和抽象度量。

如本文所使用的，術(shù)語指向功率(direct to power)(d2p^TM)是指指向功率調(diào)制器設(shè)備。

如本文所使用的，術(shù)語指向數(shù)據(jù)陣列處理器(d2d^TMAP)是指基于d2d^TM的處理器，其適合于控制接收到的或發(fā)送的調(diào)制載波的增益和相位，為了導(dǎo)向多個天線元件的波束的目的或為了直接RF下變頻或直接RF上變頻的目的?；鶐Ы涌诳梢允荌和Q格式，用于要被接收或發(fā)送的信息。

如本文所使用的，術(shù)語指向功率陣列處理器(direct to power array processor，d2p^TMAP)是指基于d2p^TMAP的處理器，其用于為了導(dǎo)向多個天線元件的波束的目的或者為了直接RF上變頻的目的來控制發(fā)送的調(diào)制載波的增益和相位。上變頻的數(shù)據(jù)在基帶發(fā)送接口處可以是I和Q格式。

如本文所使用的，術(shù)語分布歧管是指用于為了接收信號處理或發(fā)送信號處理的目的而分發(fā)接收到和/或發(fā)送的調(diào)制RF載波信號的一個或多個結(jié)構(gòu)。

如本文所使用的，術(shù)語域是指與數(shù)學(xué)或邏輯運算或計算相關(guān)的一系列值或值的函數(shù)。域可以應(yīng)用到多個維度并且因此界定超幾何量，并且它們可以包括實數(shù)和虛數(shù)或任何邏輯和數(shù)學(xué)函數(shù)集合及它們的變元。

如本文所使用的，術(shù)語下變頻是指從調(diào)制RF載波中去除RF載波的過程。該過程取決于應(yīng)用可以包括在下變頻輸出處的直接下變頻零中間頻率(ZIF)或一些其它合適的較低中間頻率。調(diào)制到RF載波上的信息在下變頻處理中被保留并且由下變頻器裝置以適合于后續(xù)處理的格式傳送。

如本文所使用的，術(shù)語下變頻器是指其輸出頻率比其輸入頻率低的變頻器。這與其輸出頻率比輸入頻率高的上變頻器形成對比。當(dāng)下變頻導(dǎo)致零頻率載波輸出時，它被稱為ZIF。直接變頻信號可以是ZIF或一些低的相對偏移頻率，其可以利用數(shù)字信號處理進(jìn)一步解析。

如本文所使用的，術(shù)語占空比是指脈沖持續(xù)時間與脈沖重復(fù)周期的比率，取決于上下文被表達(dá)為百分比或小數(shù)。例如，脈沖時間的有效空隙持續(xù)時間除以周期性脈沖序列的連續(xù)脈沖之間的時間。

如本文所使用的，術(shù)語編碼是指將信息印記到波形上以創(chuàng)建承載時間的函數(shù)的信息的過程。

如本文所使用的，術(shù)語編碼時間是指完成編碼的時間間隔。

如本文所使用的，術(shù)語效率、輸出效率和功率效率是指設(shè)備或系統(tǒng)的有用功率或能量輸出與其總功率或能量輸入的比率。

如本文所使用的，術(shù)語能量是指完成功的能力，其中功被定義為通過空間和時間移動物體(物質(zhì)的或虛擬的)所需的能量的量。

如本文所使用的，術(shù)語能量函數(shù)是指基于函數(shù)變元可以對其變元進(jìn)行估計以計算完成功的能力的任何函數(shù)。

如本文所使用的，術(shù)語能量分區(qū)是指具有完成功的能力的可區(qū)分梯度場的函數(shù)。

如本文所使用的，術(shù)語能量源是指從一個或多個接入節(jié)點向一個或多個裝置供應(yīng)能量的設(shè)備。一個或多個能量源可以供應(yīng)單個裝置。一個或多個能量源可以供應(yīng)多于一個裝置。

如本文所使用的，術(shù)語熵是指與其中可以根據(jù)每個狀態(tài)的概率權(quán)重找到系統(tǒng)的可能狀態(tài)的數(shù)量的對數(shù)成比例的不確定性度量。例如，信息熵是基于來自源的所有可能符號及其相應(yīng)概率的信息源的不確定性。作為另一個例子，物理熵是用于具有多個自由度的物理系統(tǒng)的狀態(tài)的不確定性。每個自由度可以具有一定概率的能量激發(fā)。

如本文所使用的，術(shù)語各態(tài)歷經(jīng)(ergodic)是指隨機過程，對于這種隨機過程，從過程變量的時間樣本導(dǎo)出的統(tǒng)計對應(yīng)于從該過程選擇的獨立集合(ensemble)的統(tǒng)計。對于各態(tài)歷經(jīng)集合，該集合上的隨機變量的函數(shù)的平均值在概率一致性的情況下等于除測量零的表示的子集之外，該集合的特定成員函數(shù)的所有可能時間平移上的平均值。

如本文所使用的，術(shù)語以太(ether)是指電磁傳輸介質(zhì)，除非另外說明，否則通常是理想的自由空間。

如本文所使用的，術(shù)語誤差向量幅度(EVM)是指在向量空間中描述的采樣信號。在樣本時間的信號的不想要的方差(或近似方差)中的功率與期望用于正確信號的均方根功率的比率。

如本文所使用的，術(shù)語Flutter^TM是指一個或多個能量分區(qū)和任何數(shù)量的信號參數(shù)的波動。包括在能量源外部的交互式操作部件。FLUTTER^TM是Florida，Jacksonville的ParkerVision，Inc.公司的注冊商標(biāo)。

如本文所使用的，符號或來指示在括號{}中的量或表達(dá)式(也稱為變元)的“函數(shù)”。函數(shù)可以是數(shù)學(xué)和/或邏輯運算的組合。

如本文所使用的，術(shù)語全雙工(FDX)和全雙工通信是指在通信信道的兩個方向上同時發(fā)生的雙向通信。這與其中通信只能一次在一個方向上發(fā)生的半雙工形成對比。

如本文所使用的，術(shù)語基波、基頻、基本分量和一次諧波是指對于周期性的復(fù)信號、波或振動具有最低頻率的正弦分量。所有整數(shù)倍被稱為諧波，使得二次諧波是基頻的兩倍、三次諧波是基頻的三倍，以此類推。任何偶數(shù)倍的基頻被稱為偶次諧波，并且任何奇數(shù)倍被稱為奇次諧波。

如本文所使用的，術(shù)語生成可以指以下中的任何一個或多個：(1)產(chǎn)生某物的過程，某物諸如能量、信號、電壓、電流、結(jié)果、一組指令等。生成可以包括用于過程的一個或多個步驟；(2)將任何形式的能量轉(zhuǎn)換成任何其它形式的能量的過程；(3)將另一種形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的過程；(4)為信號和/或波形產(chǎn)生相位和/或增益的過程；(5)產(chǎn)生期望頻率的交流或電壓的過程；以及(6)用于產(chǎn)生特定空隙的脈沖和脈沖特性的過程或程序。

如本文所使用的，術(shù)語半雙工(HDX)和半雙工通信是指其中通信一次只能在通信信道的一個方向上發(fā)生的雙向通信。這與其中通信可以同時在兩個方向上發(fā)生的全雙工形成對比。

如本文所使用的，術(shù)語超幾何歧管是指在具有4維或更多維度的空間中描述的數(shù)學(xué)表面。每個維度也可以包括復(fù)數(shù)量。

如本文所使用的，術(shù)語I是指用于復(fù)信號表示的同相分量或?qū)嵎至康姆枴?/p>

如本文所使用的，術(shù)語信息熵(通常給出符號表示H(x))是指源字母表的熵或與來自源字母表的符號的出現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的不確定性。取決于上下文，度量H(x)可以具有單位比特甚或比特/每秒，但是在其中p(x)_i是離散隨機變量的情況下，由以下定義

$H\left(x\right)\underset{i}{\mathrm{\Σ}}-p\left(x_i\right){\log }_b\left(p\right(x_i\left)\right)$

如果p(x)_i是連續(xù)隨機變量，則：

$H\left(x\right)=-\∫p\left(x\right){\log }_b\frac{p\left(x\right)dx}{m\left(x\right)}$

利用混合概率密度、混合隨機變量，離散和連續(xù)熵函數(shù)兩者都可以以測量1的歸一化概率空間應(yīng)用。每當(dāng)b＝2時，信息按比特進(jìn)行測量。如果b＝e，則信息以奈特(nat)給出。H(x)通?？梢杂糜诹炕畔⒃?。

如本文所使用的，術(shù)語時間的信息承載函數(shù)是指已經(jīng)用信息編碼、并且因此變成信號的任何波形。

如本文所使用的，術(shù)語信息承載函數(shù)是指可以被索引的任何信息樣本集合。

如本文所使用的，術(shù)語瞬時效率是指考慮到輸入和輸出之間的統(tǒng)計相關(guān)性，從瞬時輸出功率除以裝置的瞬時輸入功率的比率獲得的時變效率。輸出對輸入功率之比可以被平均。

如本文所使用的，術(shù)語本地振蕩器(LO)是指本地振蕩器信號、本地振蕩器設(shè)備、本地振蕩器波形、或本地振蕩器源。

如本文所使用的，術(shù)語低噪聲放大器(LNA)是指對要被放大的期望信號貢獻(xiàn)特別少量噪聲的放大器。LNA可被用來例如放大由圓盤式衛(wèi)星天線反射的弱衛(wèi)星信號。

如本文所使用的，術(shù)語宏觀自由度是指應(yīng)用相空間的唯一部分，其可分離的概率密度可以通過可從函數(shù)導(dǎo)出的唯一物理控制來操縱。該函數(shù)考慮了系統(tǒng)的期望自由度和非期望自由度。這些自由度(非期望的和期望的)可以是系統(tǒng)變量的函數(shù)并且可以通過先驗信息來表征。

如本文所使用的，術(shù)語微觀自由度是指由于自由度內(nèi)的非期望模式導(dǎo)致的自發(fā)激發(fā)。這些可以包括例如非想要的焦耳加熱、微聲、質(zhì)子發(fā)送和多種多樣的相關(guān)和不相關(guān)的信號劣化。

如本文所使用的，術(shù)語混合分區(qū)是指以任何組合包括具有實數(shù)或虛數(shù)表示的標(biāo)量或向量張量的分區(qū)。

如本文所使用的，術(shù)語模塊是指與處理相關(guān)的實體，或者是硬件(諸如電子電路、電子電路的部分、電子部件、以及電子部件的組合，包括電子電路元件和/或其部分)，或者是軟件，或者是硬件和軟件的組合，或者是執(zhí)行中的軟件。例如，模塊可以是但不限于在處理器上運行的進(jìn)程、處理器、對象、可執(zhí)行文件、執(zhí)行的線程、程序和/或計算機。一個或多個模塊可以駐留在進(jìn)程和/或執(zhí)行線程內(nèi)，并且模塊可以位于一個芯片或處理器上和/或分布在兩個或更多個芯片或處理器之間。術(shù)語“模塊”可以包括例如軟件代碼、機器語言或匯編語言、可存儲算法的電子介質(zhì)、或適于執(zhí)行程序代碼或其它存儲的指令的處理單元。

如本文所使用的，術(shù)語最小均方差是指最小化量其中是X的估計，隨機變量通常是可以從測量中觀察到的或可以從可觀察到的測量得出的，或者由一個或多個統(tǒng)計的假設(shè)暗示的。

如本文所使用的，術(shù)語多輸入多輸出(MIMO)是指多天線分集。

如本文所使用的，術(shù)語多輸入單輸出(MISO)是指從輸入信號的復(fù)合創(chuàng)建或生成輸出信號的算子。操作或進(jìn)程/過程可以是輸入的非線性和線性函數(shù)的某種組合。

如本文所使用的，術(shù)語調(diào)制是指以下當(dāng)中任何一個或多個：(1)與在另一波或信號中存在的特性成比例地修改波或信號的特性。例如，用信息在其相位(即相位調(diào)制(PM))、頻率(即頻率調(diào)制(FM))、振幅(即振幅調(diào)制(AM))或這三種調(diào)制類型的某種組合上編碼RF載波；和(2)通過信息承載信號來修改載波的特性，例如，如在AM、FM或PM中發(fā)生的。

如本文所使用的，術(shù)語奈特(nat)是指利用以自然對數(shù)為底的數(shù)字計算的信息測量的單位。

如本文所使用的，術(shù)語節(jié)點是指與過程、算法、示意圖、框圖或其它分層對象有關(guān)的分析、計算、測量、參考、輸入或輸出的點。

如本文所使用的，縮寫PAER是指峰均能量比，它是如果期望則可以以dB進(jìn)行測量的參數(shù)。PAER也可被定義為能量函數(shù)的一些相對極端統(tǒng)計量與其平均值之比。

如本文所使用的，縮寫PAPR是指峰均功率比，如果期望，其可以以dB進(jìn)行測量。

如本文所使用的，術(shù)語分區(qū)是指在封住點、線、區(qū)域和體積的相空間內(nèi)的邊界。分區(qū)可以具有物理或抽象描述，并且與物理或抽象量有關(guān)。分區(qū)可以與一個或多個其它分區(qū)重疊。分區(qū)可以利用標(biāo)量、向量、張量、實數(shù)或虛數(shù)連同邊界約束來描述。

如本文所使用的，術(shù)語概率分布和概率分布函數(shù)(PDF)是指將來自概率空間的值與由隨機變量表征的另一空間相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)。

如本文所使用的，術(shù)語概率密度(pdf)是指隨機變量或聯(lián)合隨機變量相對它們的變元值具有的概率。該pdf可以被歸一化，使得概率空間的累積值具有CDF的測量。

如本文所使用的，術(shù)語相位空間是指可以由真實物理維度以及抽象數(shù)學(xué)維度組成并且由概率理論和幾何的語言進(jìn)行描述的概念空間。

如本文所使用的，術(shù)語功率函數(shù)是指每單位時間的能量函數(shù)或能量函數(shù)相對于時間的偏導(dǎo)數(shù)。如果該函數(shù)被平均，則它是平均功率。如果該函數(shù)沒有被平均，則它可以被稱為瞬時功率。功率函數(shù)具有每單位時間能量的單位，因此功率函數(shù)的每個坐標(biāo)具有在相關(guān)聯(lián)的時間發(fā)生的相關(guān)聯(lián)的能量。功率函數(shù)不改變其時間分布資源(即能量)的單位。

如本文所使用的，術(shù)語功率源是指由功率函數(shù)描述的能量源。它可以擁有可輸送到裝置或負(fù)載的單個電壓和/或電流或者多個電壓和/或電流。功率源也可以被稱為電源。

如本文所使用的，術(shù)語偽相位空間是指相位空間的替代表示或近似。

如本文所使用的，術(shù)語Q是指復(fù)信號表示的正交相位或虛部分量的符號。

如本文所使用的，術(shù)語射頻(RF)、RF頻率和RF范圍是指以下當(dāng)中的任何一個或多個：(1)用于電磁頻譜內(nèi)的通信的頻率或頻率間隔；(2)RF頻率的特定間隔，諸如像在無線電頻譜中的那些；(3)特定RF，諸如載波或HF(高頻)、VHF(甚高頻)、UHF(超高頻)、SHF(特高頻)的特定RF；(4)在對應(yīng)于無線電波的頻率的大約3kHz至300GHz的范圍中的振蕩速率，以及攜帶無線電信號的交流電流。RF通常是指電而不是機械振蕩，但是機械RF系統(tǒng)確實存在。

如本文所使用的，術(shù)語RF功率分配器是指將RF信號路徑分割成多于一個分支以便隨后將RF載波信號分發(fā)到處理功能/電路的裝置或電路。

如本文所使用的，術(shù)語隨機過程是指統(tǒng)計獨立的隨機變量的不可計數(shù)的、無限的、時間有序的連續(xù)體。隨機過程也可以被近似為統(tǒng)計獨立隨機變量的最大密度時間有序連續(xù)體。

如本文所使用的，術(shù)語隨機變量是指非確定性的但是可以被統(tǒng)計表征的可變量。隨機變量可以是實數(shù)量或復(fù)數(shù)量。

如本文所使用的，術(shù)語呈現(xiàn)的信號是指已取決于上下文被生成為中間結(jié)果或最終結(jié)果的信號。例如，期望的最終RF調(diào)制輸出可以被稱為呈現(xiàn)的信號。

如本文所使用的，術(shù)語樣本是指時間的信息承載函數(shù)的特性或參數(shù)的表示。特性或參數(shù)可以是物理量或抽象量。一個或多個樣本可以用于呈現(xiàn)時間的信息承載函數(shù)的表示。這種表示可以是基于時間的信息承載函數(shù)的先驗信息的電子數(shù)據(jù)的重構(gòu)或呈現(xiàn)或集合。樣本可以被分配樣本值、標(biāo)量、向量、張量或其它數(shù)學(xué)量。樣本值可以具有用于維護(hù)次序、序列或有序引用目的的相關(guān)聯(lián)的索引。一種形式的排序或序列控制是時間排序。

如本文所使用的，術(shù)語樣本函數(shù)是指包括要被測量或分析的變元的一組函數(shù)。例如，波形或信號的多個區(qū)段可以被獲取(“采樣”)并且從樣本函數(shù)估計平均值、冪或與一些其它波形的相關(guān)。

如本文所使用的，術(shù)語標(biāo)量分區(qū)是指包括標(biāo)量值的任何分區(qū)。

如本文所使用的，術(shù)語信號是指時間的能量信息承載函數(shù)。

如本文所使用的，術(shù)語信號效率是指僅僅考慮期望的輸出平均信號功率除以平均對系統(tǒng)的總輸入功率的系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。

如本文所使用的，術(shù)語信號集合是指一組信號或一組信號樣本或一組信號樣本函數(shù)。

如本文所使用的，術(shù)語單包絡(luò)是指從獲得的量，其中a_I是復(fù)信號的同相分量并且a_Q是復(fù)信號的正交相分量。a_I和a_Q可以是時間的函數(shù)。

如本文所使用的，術(shù)語信號相位是指復(fù)信號的角度或的相位部分，其中φ可以從以下獲得

$\mathrm{\φ}=\left(sign\right){\tan }^{-1}\frac{a_Q}{a_I}$

并且sign函數(shù)是從a_I、a_Q的符號確定的，以說明模tan a_Q/a_I的重復(fù)。

如本文所使用的，術(shù)語單工、單工通信和單向通信是指其中數(shù)據(jù)、語音等僅在通信信道的一個方向上發(fā)送的通信。例如，一個或多個位置接收，但是不能發(fā)送。其它例子包括廣播和由單向內(nèi)部通信系統(tǒng)所使用的。

如本文所使用的，術(shù)語頻譜分布是指具有統(tǒng)計表征的能量、功率、振幅、相位或一些其它相關(guān)度量相對于頻率。

如本文所使用的，統(tǒng)計分區(qū)是指具有數(shù)學(xué)值或結(jié)構(gòu)(即統(tǒng)計表征的標(biāo)量、向量、張量等)的任何分區(qū)。

如本文所使用的，術(shù)語導(dǎo)向是指指向或引導(dǎo)天線波束，使得波束寬度主要聚焦在例如特定方位角和高度的期望方向的過程。

如本文所使用的，術(shù)語子諧波是指一次諧波的整數(shù)約數(shù)。例如，9MHz諧波的三次子諧波是3MHz。為了本公開內(nèi)容的目的，除非另外具體指示，否則一次子諧波等效于一次諧波并且與基波相同。

如本文所使用的，術(shù)語切換或切換的是指取決于上下文在一個或多個值和/或處理路徑中的離散變化。功能的改變也可以通過函數(shù)之間的切換來實現(xiàn)。

如本文所使用的，術(shù)語符號是指一段信號，通常與以比特或奈特計的一些最小整數(shù)信息分配相關(guān)聯(lián)。

如本文所使用的，術(shù)語“張量分區(qū)”是指包括張量的任何分區(qū)。

如本文所使用的，術(shù)語熱力學(xué)效率(通常由符號η表示)通過應(yīng)用第一和第二熱力學(xué)定律來解釋：

$\mathrm{\η}\≡\frac{P_{out}}{P_{in}}$

其中P_out是旨在用于通信信宿、負(fù)載或信道的適當(dāng)信號中的功率。P_in被測量為在執(zhí)行通信裝置的功能時提供給該裝置的功率。類似地，E_out和E_in對應(yīng)于從裝置出來旨在用于通信信宿、負(fù)載或信道的適當(dāng)能量，而E_in是提供給裝置的能量。

$\mathrm{\η}\≡\frac{E_{out}}{E_{in}}$

如本文所使用的，術(shù)語熱力學(xué)熵是指在系統(tǒng)的所有自由度當(dāng)中能量分布的概率測量。根據(jù)定義，系統(tǒng)的最大熵在平衡時發(fā)生。熱力學(xué)熵通常用符號S表示。當(dāng)時，平衡確定。在這種情況下，″→″意味著“趨向于”。

如本文所使用的，術(shù)語熱力學(xué)通量是指與瞬態(tài)和非平衡熱力學(xué)研究有關(guān)的概念。在這個理論中，熵可以根據(jù)與隨機過程或基于某些系統(tǒng)梯度的確定性過程相關(guān)聯(lián)的概率來演變。在通常被稱為弛豫時間的長時間之后，熵通量消散并且最終系統(tǒng)熵變?yōu)榻?jīng)典熱力學(xué)或新古典統(tǒng)計物理學(xué)的近似平衡熵。

如本文所使用的，術(shù)語熱力學(xué)是指考慮能量和物質(zhì)的相互作用的物理科學(xué)。它包括基于以一般方式解釋能量的轉(zhuǎn)化和傳輸?shù)?個基本定律的知識體系。

如本文所使用的，非期望自由度是指引起諸如能量損失或能量不守恒和/或信息損失和信息不守恒的系統(tǒng)低效率的自由度的子集。這里的損失是指對其原來的針對性目標(biāo)不可用。

如本文所使用的，術(shù)語單位圓是指在復(fù)信號平面中位于具有單位半徑和位于復(fù)信號平面原點處的中心的圓上的點的軌跡。

如本文所使用的，術(shù)語上變頻器是指其輸出頻率高于其輸入頻率的變頻器。這與其輸出頻率低于輸入頻率的下變頻器形成對比。直接上變頻器將基帶處的信號直接變頻為具有RF基頻作為其輸出頻譜的至少一個頻率信道的頻率。

如本文所使用的，術(shù)語可變能量源和可變能量供應(yīng)是指可以以離散或連續(xù)或混合的方式在有或沒有輔助功能的幫助下改變值的能量源。

如本文所使用的，術(shù)語可變功率源和可變功率供應(yīng)是指可以以離散或連續(xù)或混合的方式在有或沒有輔助功能的幫助下改變值的功率源。

如本文所使用的，術(shù)語向量分區(qū)是指包括向量值的任何分區(qū)。

如本文所使用的，術(shù)語向量合成引擎(VSE)是指生成控制以實現(xiàn)d2p^TM和d2p^TM AP復(fù)數(shù)上變頻器的調(diào)制過程的處理器。VSE還可以為多天線元件發(fā)送器的分支生成增益和相位控制。VSE可以附加地或替代地與d2d^TM上變頻體系架構(gòu)結(jié)合使用。

如本文所使用的，術(shù)語波形是指時間函數(shù)的特定實例。波形不需要用信息來編碼。

如本文所使用的，術(shù)語波形效率是指從裝置的平均波形輸出功率除以其平均波形輸入功率計算出的效率。

如本文所使用的，術(shù)語功是指在裝置及其通信信宿、負(fù)載或信道以及其環(huán)境之間交換的能量。能量通過電荷、分子、原子、虛擬粒子的運動以及通過電磁場和溫度梯度進(jìn)行交換。

如本文所使用的，術(shù)語零中頻(ZIF)是指其中本地振蕩器信號的頻率與傳入信號的載波頻率相同并且接收到的下變頻的結(jié)果輸出集中在零Hz的頻率處的RF接收器。

采樣d2p^TM和d2d^TM天線陣列體系架構(gòu)

圖3是包括數(shù)據(jù)流322、并行時鐘/控制324、采樣d2p^TM發(fā)送模塊330₀-330_n和天線元件340₀-340_n的采樣d2p^TM發(fā)送天線陣列體系結(jié)構(gòu)300的實施例的圖示。雖然圖3被繪為具有一定數(shù)量的采樣d2p^TM元件、天線元件以及對應(yīng)的數(shù)據(jù)流和并行時鐘/控制，但是本發(fā)明的實施例支持任何合適數(shù)量的采樣d2p^TM元件、天線元件和對應(yīng)的數(shù)據(jù)流和并行時鐘/控制。

在實施例中，數(shù)字輸入數(shù)據(jù)流322經(jīng)由并行時鐘/控制324和時鐘/控制分發(fā)網(wǎng)絡(luò)324₀-324_n同步路由到單獨的采樣d2p發(fā)送(TX)調(diào)制器模塊330₀-330_n(以下也稱為d2p^TM模塊或d2p^TM AP^TM模塊或TX模塊)，其包括變頻器功能，諸如像d2p^TM上變頻器功能，其中數(shù)據(jù)在并行或串行總線實例322₀-322_n上對所有TX分支可用。上變頻路徑中的d2p^TM功能也可以由d2d^TM上變頻器技術(shù)代替。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在本公開內(nèi)容中描述的d2p^TM上變頻器的任何例示中，也可以使用d2d^TM上變頻器。時鐘/控制分發(fā)或分發(fā)網(wǎng)絡(luò)324₀-324_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)可以包括一個或多于一個數(shù)據(jù)控制功能/信號、數(shù)據(jù)時鐘波形、增益和相位控制、樣本時鐘、以及用于多達(dá)n個實例中的每一個的多個唯一物理接口連接和導(dǎo)體?？梢岳脕碜詴r鐘/控制分發(fā)(通常為324)的一個或多個控制在每個TX模塊(通常為330)處唯一選擇數(shù)據(jù)(或數(shù)字信息)320或者如為應(yīng)用指定地共同訪問數(shù)據(jù)(或數(shù)字信息)320。d2p^TM模塊(330)基于樣本時鐘產(chǎn)生增益縮放和相位縮放的RF載波信號，該樣本時鐘可以與期望的輸出調(diào)制RF載波基頻和各種相關(guān)聯(lián)的時鐘/控制324₀-324_n和輸入數(shù)據(jù)或數(shù)字信息320諧波或次諧波相關(guān)。d2p^TM模塊(330)的輸出被分發(fā)到天線元件340₀-340_n。調(diào)制到單獨的分支輸出信號上的信息在分支與分支之間可以是相同或唯一的。在實施例中，每個d2p^TM功能可以在分布式向量合成引擎(VSE)(圖3中未示出)控制下根據(jù)d2p^TM算法以指定功率高效地呈現(xiàn)復(fù)調(diào)制RF信號。輸出可以用于在每個分支中利用分布式d2p^TM算法形成可導(dǎo)向的接收天線波束。可以通過利用諸如在圖5中所示的復(fù)移相器的復(fù)移相器控制采樣時鐘的相位來控制每個分支的載波相位。

圖4是采樣d2d^TM接收天線陣列體系結(jié)構(gòu)400的實施例的圖示，該體系架構(gòu)包括接收天線元件402₀-402_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)、LNA模塊404₀-404_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)、d2d^TM能量采樣陣列(下)變頻器406₀-406_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)、時鐘408₀-408_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)、控制410₀-410_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)、基帶輸出接口/信號412₀-412_n、后檢測組合器模塊414、數(shù)字信息416和時鐘418。雖然圖4被繪為具有多個接收天線元件、LNA模塊、d2d^TM能量采樣陣列(下)變頻器、時鐘、控制和基帶輸出接口/信號，但是本發(fā)明的實施例支持任何數(shù)量的接收天線元件、LNA模塊、d2d^TM能量采樣陣列(下)變頻器、時鐘、控制和基帶輸出接口/信號。

在實施例中，每個接收天線元件402₀-402_n(其中“n”是任何合適的數(shù)目)接收可經(jīng)由LNA模塊404₀-404_n放大的RF信號。來自每個接收分支中的LNA的輸出被d2d^TM能量采樣陣列(下)變頻器406₀-406_n(下文也稱為d2d^TM下變頻器)進(jìn)一步處理。下變頻器支持ZIF、低IF或其它合適的IF應(yīng)用。每個d2d^TM下變頻器(一般為406)具有可以是數(shù)字或模擬格式的基帶輸出接口/信號412₀-412_n。在復(fù)數(shù)下變頻器的情況下，基帶輸出是I和Q。信息在每個分支d2d^TM下變頻器(406)的輸出處可以是相關(guān)的或唯一的。雖然圖4繪出了后檢測組合器模塊414，但是應(yīng)當(dāng)理解，下變頻信號的后處理可以以多種方式實現(xiàn)，包括具有或不具有組合功能的數(shù)字化和數(shù)字信號處理(DSP)、或單獨的模擬處理器。

在其中使用組合功能的實施例中，可以在組合器輸出處產(chǎn)生具有最期望特性的信號416，以最大化通信鏈路的性能。最期望的特性可以意味著具有最高信號與噪聲加干擾比(S/N+I))表示接收到的信號、具有最低錯誤概率的最大信息吞吐量、以及用于鏈路接入和維護(hù)的最高可靠性的表示。

在實施例中，該體系架構(gòu)可以支持在天線元件之間分布的單個接收信息波形或多個唯一處理的信息波形。

在實施例中，每個分支中的增益加權(quán)和相移可以在圖4所示的例子中的d2d^TM下變頻器模塊內(nèi)或與之結(jié)合實現(xiàn)。d2d^TM下變頻過程可以使用被稱為樣本時鐘的子諧波(相對于基本接收載波頻率的子諧波)波形。該時鐘的相位在變頻器模塊406₀-406_n內(nèi)由圖5所示的相移過程控制。增益可以在通常為406₀-406_n的模塊內(nèi)或與之結(jié)合部分或全部加權(quán)，或者一些加權(quán)和縮放可以在信號406₀-406_n的后處理中應(yīng)用，從而在接收器算法中允許最大的靈活性。同樣，下變頻信號406₀-406_n的時間對準(zhǔn)可以利用后處理進(jìn)一步控制。

在實施例中，圖4中所示的體系架構(gòu)可以用來導(dǎo)向接收天線陣列的波束或者訪問接收天線元件的分集性質(zhì)，或者支持MIMO應(yīng)用或可配置或動態(tài)控制的一些混合選項。

增益和相位控制

存在每個處理分支可能的至少兩種數(shù)字增益調(diào)整方法，其中處理分支被視為用于能量采樣d2p^TM陣列處理器(本文也稱為“d2p^TMAP”)和/或采樣d2d^TM陣列處理器(本文也稱為“d2dAP”)的發(fā)送或接收信息信號路徑。

可以通過信息路徑中模-數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的數(shù)字權(quán)重和/或樣本空隙寬度來調(diào)整特定處理分支的增益。通常，A/D信息路徑將包括I(同相)和Q(正交相)信號。這些信號的幅度可以通過將最大值重新縮放為從最高有效幅度比特的某種回退或減小平均功率或兩種技術(shù)的某種組合來調(diào)整。

一些數(shù)量的增益幅度比特可以分配給上變頻或下變頻采樣時間空隙寬度。增益對于特定采樣空隙寬度是最大的。在偏離最佳變頻空隙(專門設(shè)計用于最大增益)的其它空隙寬度處，增益可以減小。

在每個處理分支中載波的相位也可以被調(diào)整為相對于載波參考相位取360°模。這通過諧波或次諧波樣本時鐘和復(fù)采樣器實現(xiàn)。樣本時鐘頻率通過以下與載波頻率相關(guān)：

樣本時鐘頻率＝n·(載波頻率)，其中n＝1,2,3，…

f_clk＝n·f_c，其中n＝1,2,3，…

或者

樣本時鐘頻率＝(載波頻率)/N；其中N＝1,2,3，…

f_clk＝f_c/N；其中N＝1,2,3，…

諧波或次諧波時鐘的相位——其中諧波和子諧波分別由值n、N確定——通過I和Q控制的數(shù)字加權(quán)圍繞復(fù)平面的單位圓旋轉(zhuǎn)。

存在至少兩個實現(xiàn)用于改變每個處理分支的相對載波相位：直接和向量分解。直接方法在圖5中示出。

圖5是直接樣本時鐘移相器的實施例500的圖示。在實施例中，如由輸入508和506所示，同相(I)和正交(Q)樣本時鐘波形被輸入到兩個采樣器或乘法器512，514(也利用標(biāo)號510一起被引用)。I和Q樣本時鐘波形輸入508和506分別可以利用數(shù)字分配器電路系統(tǒng)、正交生成網(wǎng)絡(luò)或其它合適的手段從合適的較高頻率時鐘生成。樣本時鐘508和506是在諧波或次諧波速率下的正交時鐘。I_weight 516和Q_weight 518輸入到采樣器或乘法器(分別為512，514)。輸入506和508被縮放，使得乘法器輸出520和522生成適當(dāng)加權(quán)的正交時鐘。正交時鐘波形也可以被視為時變正交向量。采樣模塊512、514的輸出520和522分別在求和模塊530處求和。求和模塊530的輸出是信號532，其是取決于應(yīng)用在與載波相關(guān)的諧波或次諧波頻率的單相位旋轉(zhuǎn)樣本時鐘或采樣波形。求和模塊530是接收至少一個輸入信號并產(chǎn)生作為接收到的一個或多個輸入信號的函數(shù)的信號的電路或電路系統(tǒng)。

圖6是根據(jù)一種或多種實施例的表示相位旋轉(zhuǎn)樣本時鐘的示例復(fù)相量的圖示600。在實施例中，載波相位φ和I_{_weight}、Q_{_weight}的關(guān)系由以下給出：

${\mathrm{\φ}}_{H_c}=n\{arctan\[\frac{Q_{\_weight}}{I_{\_weight}}\]\}\[sign\{Q_{\_weight},I_{\_weight}\}\]$

${\mathrm{\φ}}_{{\mathrm{SH}}_c}=\frac{1}{N}\{arctan\[\frac{Q_{\_weight}}{I_{\_weight}}\]\}\[sign\{Q_{\_weight},I_{\_weight}\}\]$

其中φH_c是對于n＝1,2,3，…的諧波載波的相位并且n f_c＝f_clk或φSH_c是對于N＝1,2,3，…和f_c/N＝f_clk的子諧波載波的相位。

在實施例中，函數(shù)sign{Q_{_weight}，I_{_weight}}是跟蹤同相和正交相權(quán)重的極性以確定輸出復(fù)相量608由于arctan函數(shù)的模糊性而駐留在哪個象限中的函數(shù)?！爸赶?direct)”方法創(chuàng)建了由圖6的復(fù)平面中示出的復(fù)相量。

輸出復(fù)相量608是為了本公開內(nèi)容的目的也被稱為復(fù)相量或簡單稱為相量的旋轉(zhuǎn)向量。單位圓606是具有以復(fù)平面的原點612為中心的半徑單位的圓上的點的特定軌跡。I-軸602和Q-軸604示出了任意的參考軸，為了說明的目的設(shè)置為零度的。小于或大于單位的圓半徑也是可能的，并且可以通過樣本時鐘占空比/采樣空隙寬度以及輸入正交時鐘波形的適當(dāng)?shù)脑鲆婕訖?quán)來調(diào)整。復(fù)相量608由從圖5的I_weight和Q_weight以及采樣器或乘法器函數(shù)形成的實和虛部分量向量組成。

通過適當(dāng)?shù)剡x擇I_{_weight}、Q_{_weight}和sign{Q_{_weight}，I_{_weight}}，任何相位φH_c、φSH_c 610可以以360°為模實現(xiàn)。相位旋轉(zhuǎn)樣本時鐘然后可以用于具有相對于某個指定參考旋轉(zhuǎn)的載波相位的信號的上變頻和/或下變頻。每個處理線程(或架構(gòu)分支)可以具有唯一和單獨控制的相對相位φ_Hc或φ_SHC 610。

示例d2p^TM AP^TM和d2d^TMAP模塊

圖7和圖8示出了d2p^TM AP和d2d^TM AP模塊信號輸入、輸出和樣本時鐘的關(guān)系。

圖7是d2p^TM AP^TM模塊的實施例的圖示700。在圖7中，在輸出730處的增益和相位加權(quán)發(fā)送載波為一個上變頻分支形成，該上變頻分支向至少一個天線元件或元件集群提供復(fù)調(diào)制上變頻RF信號。I_Data 702和Q_Data 704是信息輸入。數(shù)據(jù)時鐘714是用于將信息計時到向量合成引擎(VSE)720中的數(shù)據(jù)時鐘。VSE 720為陣列元件或元件集群計算合適的向量旋轉(zhuǎn)和增益要求，并且將具有分布式信息/控制信息722的向量控制分發(fā)到也可以包括MISO電路系統(tǒng)的d2p^TM上變頻器電路系統(tǒng)724。d2p^TM上變頻器電路系統(tǒng)724從變頻時鐘信號728和分布式信息/控制信息722生成調(diào)制RF信號。信息可以是要以單工、半雙工或全雙工通信傳送的信息/數(shù)據(jù)，并且控制(控制信息)導(dǎo)向天線。變頻時鐘信號728是由圖5和6或相關(guān)聯(lián)公開內(nèi)容中描述的過程形成的時鐘。模塊726以及各種信號/輸入708(I-加權(quán))、710(Q-加權(quán))、712(具有頻率分量的輸入樣本時鐘)對應(yīng)于圖5的相關(guān)聯(lián)項目。提供附加的增益權(quán)重706以幫助每個路徑或集群的RF加權(quán)。增益控制/縮放(對應(yīng)于到模塊726的增益權(quán)重706的輸入)的一種方法是調(diào)整采樣上變頻時鐘信號728的采樣空隙和/或占空比。另一種縮放方法(對應(yīng)于到變頻器電路系統(tǒng)724的增益權(quán)重706的輸入)調(diào)整d2p電路/算法內(nèi)的復(fù)調(diào)制函數(shù)的增益。這樣的電路/算法使得多個信號能夠被單獨地被放大，然后求和以形成期望的時變復(fù)包絡(luò)信號。一個或多個信號的相位和/或頻率特性被控制，以提供期望的時變復(fù)包絡(luò)信號的期望的相位、頻率和/或振幅特性。另外，時變復(fù)包絡(luò)信號被分解成多個受控包絡(luò)組成信號。組成信號被相等地或基本上相等地放大，并且然后求和，以構(gòu)建原始時變包絡(luò)信號的放大版本。此外，電路/算法適于調(diào)制和頻率上功率放大信號。實際上，也可以利用多輸入、單輸出(MISO)電路來組合信號。美國專利號6,091,940、6,740,549、7,039,372、7,050,508、7,355,470、7,184,723、8,502,600、7,647,030、8,013,675和8,433,264提供了關(guān)于與VSE 720、d2p^TM上變頻器電路系統(tǒng)724、d2p^TM和MISO相關(guān)聯(lián)的處理算法的附加細(xì)節(jié)，這些專利的內(nèi)容通過引用被整體地結(jié)合于此。

圖8是d2d^TM AP模塊的實施例800的圖示并且示出了示例d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器808分支。該示例包括向LNA 804提供RF輸入的單個接收天線元件802。(雖然示出了單個天線元件802，但是本發(fā)明的可替代實施例使用多個天線元件)。放大信號806是下變頻器808的輸入。樣本時鐘輸入812由直接采樣時鐘移相器模塊820產(chǎn)生。樣本時鐘輸入信號812可以由圖5和圖6中描述的過程形成。模塊820和輸入822(I-wight)、824(Q-weight)以及選定頻率826下的輸入樣本時鐘可以根據(jù)用于生成關(guān)于圖5和6討論的相移下變頻樣本時鐘的各種函數(shù)來提供。另外，增益加權(quán)810被提供，以控制復(fù)數(shù)下變頻路徑的增益縮放。在實施例中，增益縮放的方法是調(diào)整采樣下變頻時鐘812的采樣空隙/占空比?？商娲兀硪环N方法是直接調(diào)整增益或復(fù)d2d^TM下變頻路徑。這包括接受調(diào)制基帶信號并生成多個冗余頻譜。每個冗余頻譜包括必要的振幅、相位和頻率信息，以基本上重構(gòu)調(diào)制基帶信號。d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器808的附加處理細(xì)節(jié)在美國專利號6,061,551、7,194,246、7,218,907、7,865,177和8,190,116中公開，這些專利的內(nèi)容被整體地結(jié)合于此。變頻器模塊808生成或產(chǎn)生基帶I-數(shù)據(jù)信號814和基帶Q-數(shù)據(jù)信號816?；鶐 814和基帶Q816可以被提供給組合器算法。

圖9是在0°參考載波相位旋轉(zhuǎn)處的同相和正交相位信號的示例復(fù)信號平面分解的圖示900。復(fù)信號平面902是示出移位的平面。在實施例中，天線元件或信號處理分支之間的相對發(fā)送器RF載波相移可以利用來自單獨I分量910(沿著實軸906)和單獨Q分量908(沿著虛軸904)的I/Q向量投影利用向量分解和虛擬旋轉(zhuǎn)來創(chuàng)建，上述分量也可以被稱為分解的分量。該對調(diào)制I/Q向量也可以被稱為0°移位的同相和正交相位調(diào)制載波的復(fù)信號平面視圖。a_I(t)和a_Q(t)的向量和根據(jù)a_I(t)和a_Q(t)的符號和幅度在復(fù)平面象限中產(chǎn)生作為結(jié)果的時變向量。

a_Q(t)是改變信號S(t)的復(fù)信號包絡(luò)的時變正交控制。a_I(t)是調(diào)制S(t)的復(fù)信號包絡(luò)的時變同相信息或數(shù)據(jù)流。因此，S(t)由以下給出：

S(t)＝a_I(t)cos(ω_ct+φ_c(t))±ja_Q(t)sin(ω_ct+φ_c(t))

其中，a_I(t)是時變同相BB(基帶)控制信息；

a_Q(t)是時變正交BB(基帶)控制信息；

ω_c是以弧度/秒為單位的時鐘信號頻率；

φ_c是以弧度為單位的時鐘信號相位1010；以及

f_c等于(ω_c/2π)，以Hz為單位的時鐘信號頻率。

F_c和φ_c可以通過利用前面所討論的諧波或次諧波頻率來獲得。

在實施例中，有可能通過適當(dāng)?shù)貫棣?sub>c選擇固定偏移值來生成S(t)的相對相移。正交分量a_Q的±符號項對于向量的優(yōu)選旋轉(zhuǎn)方向和/或正或負(fù)角度偏移或載波相位φ_c的優(yōu)選定義而言是慣例。已經(jīng)包括復(fù)數(shù)j來考慮方程的復(fù)指數(shù)形式作為可選的數(shù)學(xué)表示。

圖10示出了旋轉(zhuǎn)(相移)復(fù)向量信號的例子1000。Q-軸1002和I-軸1004用作參考軸。除了φ_c1010、時鐘波形相對于載波的旋轉(zhuǎn)角或偏移角之外，旋轉(zhuǎn)復(fù)向量信號與圖9的完全相同。

彼此正交的控制信號和信號可以根據(jù)用于給定相位角φ_c的原始S(t)公式給出。

${\tilde{a}}_Q\left(t\right)=a_{\tilde{Q}}\left(t\right)cos\left({\mathrm{\φ}}_c\right)+a_{\tilde{I}}cos(\mathrm{\π}/2-{\mathrm{\φ}}_c)$

${\tilde{a}}_I\left(t\right)=a_{\tilde{Q}}\left(t\right)cos(\mathrm{\π}/2-{\mathrm{\φ}}_c)+a_{\stackrel{\‾}{I}}cos\left({\mathrm{\φ}}_c\right)$

在實施例中，由以下給出：

$\tilde{S}\left(t\right)={\tilde{a}}_I\left(t\right)cos\left({\mathrm{\ω}}_{c}t\right)\±j{\tilde{a}}_Q\left(t\right)\sin \left({\mathrm{\ω}}_{c}t\right)$

然后是通過I和Q分量的合適定義而不是載波時鐘的直接相移實現(xiàn)的S(t)的相移版本。在這個實現(xiàn)中，圖7的直接采樣時鐘移相器可以被省略或者也可以被包括。

控制或解析和分量以及φ_c的過程應(yīng)用于關(guān)于圖7和8討論的上變頻和下變頻方案兩者。以這種方式，每個天線元件或天線元件集群的相位和復(fù)加權(quán)因子可以被獨立控制，以在天線陣列處發(fā)送或接收任何復(fù)數(shù)波形。

示例d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器

圖11示出了d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器1100的實施例。d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器可以是關(guān)于圖8描述的d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器808的全部或部分。雖然圖11繪出了差分體系架構(gòu)，但是實施例支持單端體系架構(gòu)?？商娲鷮崿F(xiàn)和更全面的操作理論的討論在美國專利號6,061,551、7,194,246、7,218,907、7,865,177和8,190,116中公開，這些專利的內(nèi)容通過引用被整體地結(jié)合于此。

在實施例中，差分RF輸入RF_{_in_p} 2002和RF_{_in_n} 2004被應(yīng)用到下變頻器輸入，例如像圖8的RF調(diào)制載波信號806。輸入LO_{_i_p}2006和LO_{_i_n} 2008是差分I相位下變頻樣本時鐘。標(biāo)記為LO_{_Q_p}2010和LO_{_Q_n} 2012的輸入是差分Q相位下變頻樣本時鐘。這些變頻時鐘一般地對應(yīng)于圖8的變頻樣本時鐘812。晶體管(一般地為2014)被用來為能量存儲元件執(zhí)行選通(gating)功能，例如能量存儲元件可以是電容器或一些其它基本上非耗散無源電子電路網(wǎng)絡(luò)組件2016、2018、2020和2022。能量采樣可以包括獲取和傳送調(diào)制載波信號的樣本、同時優(yōu)化樣本的SNR并保存由樣本傳送的信息的方法或電路。樣本通過混疊從RF載波頻率被傳送(下變頻)，同時在采樣過程中將大量能量從載波傳輸?shù)降虸F或基帶頻率。輸出BB_{_I_p}2030和BB_{_I_n}2032是下變頻的I基帶(ZIF)或較低頻率(IF)信號。正交輸出BB_{_Q_p} 2034和輸出BB_{_Q_n}2036是下變頻的Q基帶(ZIF)或較低頻率(IF)信號。

圖11的示例下變換器接收頻率f_c/N的變頻樣本時鐘，其中N＝1,2,3，…。來自LNA或陣列元件或者附連到LNA或陣列元件的功率分配器的RF輸入可以由可具有可變或固定空隙寬度和/或可變或固定占空比的樣本時鐘下變頻。下變頻器的基帶輸出BB_{_I_p}2030、BB_{_I_n}2032、BB_{_Q_p} 2034和BB_{_Q_n} 2036可以被數(shù)字化或保留為模擬形式。

在其中輸出被數(shù)字化的實施例中，輸出可以在數(shù)字分布總線上以并行或串行格式多路復(fù)用，用于后續(xù)的DSP或基帶處理器處理。后續(xù)的處理可以包括與其它下變頻路徑的“適當(dāng)組合”、DC偏移去除或減少、濾波、附加解調(diào)、解碼等。“適當(dāng)組合”意味著各種陣列元素接收處理路徑可以被集成，以形成具有優(yōu)越信號與噪聲加干擾功率比(S/N+I))的下變頻路徑，同時保持下變頻信號的信息度量。優(yōu)越意味著與利用單個天線元件處理路徑的下變頻的情況相比更優(yōu)選的信號。與前述討論類似，處理也可以部分或全部地利用在基帶處或靠近基帶的模擬功能來實現(xiàn)。

在實施例中，從RF的下變頻可以是到零IF或者給定優(yōu)選或可用的支持硬件和軟件功能限制以及配置下盡可能實際地接近DC的IF。取決于諧波或次諧波時鐘頻率，也可以支持其它合適的IF頻率。例如，可以在下變頻中使用方便的較低頻率IF信號，使得BB處理器或DSP可以完成載波剝離、同步和解調(diào)、DC偏移去除過程等，而無需下變頻時鐘和接收到的RF載波之間的完美相位和/或頻率同步。

示例d2p^TM復(fù)數(shù)上變頻器

圖12示出了d2p^TM復(fù)數(shù)上變頻器的實施例1200。在實施例中，復(fù)數(shù)上變頻器可以用作圖7的示例d2p^TM AP^TM模塊的一部分。d2p^TM上變頻器可以包括獲取和傳送基帶信號的樣本并將由樣本傳送的信息調(diào)制到載波上的方法或電路。樣本通過諧波采樣圖像從BB頻率傳送(上變頻)，同時在采樣過程中將大量能量從BB傳輸?shù)秸{(diào)制載波頻率。

在實施例中，d2p^TM復(fù)數(shù)上變頻器包括取決于來自VSE(圖12中未示出)的分布式控制1202以線性和非線性模式操作的有源和無源電路。多輸入單輸出算子(MISO)模塊1206在輸出1211處提供混合輸入1202的復(fù)合表示。輸入信號1202可以從一個或多個輸入分支和/或來自VSE的數(shù)據(jù)和增益控制信號、或適于為MISO模塊1206生成混合控制、數(shù)據(jù)信號、增益控制信號或其它合適的輸入信號的其它模塊導(dǎo)出。MISO模塊1206連同周圍網(wǎng)絡(luò)和VSE混合被動態(tài)加權(quán)的輸入1204和分布式控制1202的線性和非線性函數(shù)，以實現(xiàn)期望的輸出信號。輸入信號1204是提供給MISO模塊1206的I和Q采樣上變頻時鐘信號。MISO輸入的分布式信息在該過程中被保存，使得在期望RF信道處和在指定功率下的調(diào)制輸出信號保留編碼信息，同時以高效的方式實現(xiàn)期望的標(biāo)準(zhǔn)或目標(biāo)輸出信號1214要求。通過結(jié)合其它d2p^TM硬件——包括MISO和MISO輸入的每個分支以及周圍的能量存儲網(wǎng)絡(luò)，使用VSE(例如，圖7的VSE 720)的合成算法，與傳統(tǒng)的功率放大器技術(shù)方法相比，效率得到改進(jìn)。如圖12所示，電源1208可以用來向節(jié)點1211提供一個或多個附加功率信號。來自電源1208的一個或多個功率信號可以被能量存儲電感器修改、存儲或保持。保持或存儲可以是臨時的并且保持或存儲的持續(xù)時間是電感器特性和功率信號特性以及其它電路1200參數(shù)和電路元件值的函數(shù)。功率信號和來自MISO 1206的輸出被提供給輸出匹配網(wǎng)絡(luò)1212。來自模塊1212的輸出是可以提供給負(fù)載1216的調(diào)制RF信號1214。負(fù)載1216可以是例如連接到信號源的電路的任何電部件或部分。在這個例子中，負(fù)載1216接收信號1214。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)1212可以是例如設(shè)計為最大化功率傳輸或最小化來自負(fù)載1216的信號反射的電路系統(tǒng)或者一個或多個電子部件。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)1212是對電路1200的增強并且不是電路1200按照設(shè)計參數(shù)工作所需要的。

在實施例中，MISO輸入的至少兩個分支(1202，1204)由子諧波或諧波采樣或兩個采樣頻率的某種組合生成，例如I和Q采樣上變頻時鐘1204(也稱為樣本時鐘1204)。樣本時鐘1204的樣本空隙可以就振幅、相位、上升時間、下降時間和脈沖寬度方面進(jìn)行控制或雕刻。樣本時鐘1204可以通過關(guān)于圖5討論的方法以及利用本文描述的其它技術(shù)來相移。這些時鐘的脈沖寬度也可以用于增益縮放。另外，可以在MISO中使用線性復(fù)數(shù)上變頻器。這種使用可以通過在上變頻過程之后雕刻分支處理來增強。在這種上下文中，適當(dāng)?shù)氐窨桃馕吨盘柋辉O(shè)計為針對信息內(nèi)容與每個分支的效率進(jìn)行權(quán)衡，使得復(fù)合信號在MISO的輸出1211和能量存儲1210和/或濾波器網(wǎng)絡(luò)(濾波器網(wǎng)絡(luò)未在圖12中示出)以及負(fù)載1216處針對某種性能度量混合是優(yōu)化的。負(fù)載1216可以是RF負(fù)載或其它信號接收電路或電路的部分。電路1200的性能度量包括效率、調(diào)制內(nèi)容、輸出功率和信號質(zhì)量。信號質(zhì)量是指EVM性能、ACPR性能、頻譜分布性能、諧波內(nèi)容性能等的任意組合。

在實施例中，上變頻信號的增益和相位兩者被單獨控制，以實現(xiàn)相控陣列、分集或MIMO天線應(yīng)用。

在一些實施例中，d2p^TM復(fù)數(shù)上變頻器采用在美國專利號6,091,940、6,740,549、7,039,372、7,050,508、7,355,470、7,184,723、8,502,600、7,647,030、8,013,675和8,433,264中公開的d2p^TM技術(shù)，這些專利的內(nèi)容通過引用被整體地結(jié)合于此。

示例d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器

圖13示出了也被稱為d2d^TM上變頻器的、反向利用d2d^TM核心的復(fù)數(shù)采樣上變頻器的實施例1300。雖然圖13繪出了電路部件的特定值，但是這些值是說明性的并且實施例不限于這些特定值并且支持其它值。實際上，可以使用任何合適的值，并且本文的討論僅僅是本發(fā)明的一種實施例。d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器可以在本文討論的其它實施例中使用。例如，d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器可以在本文討論的系統(tǒng)中作為基于d2p^TM的上變頻器的替代。在一些實施例中，VSE的形式可以改變，并且可以使用常規(guī)DSP BB電路來代替VSE。

在實施例中，I數(shù)據(jù)流(BBI+4002_a和BBI-4002_b)和Q數(shù)據(jù)流(BBQ+4004_a和BBQ-4004_b)數(shù)據(jù)流利用適當(dāng)?shù)臉颖究障兑宰又C波或諧波頻率進(jìn)行獨立采樣。在實施例中，樣本空隙可以就振幅、相位、上升時間、下降時間和脈沖寬度(例如，時間上的空隙寬度)方面進(jìn)行控制或雕刻。采樣空隙可以被裁剪，以優(yōu)化到能量存儲網(wǎng)絡(luò)4020的功率傳輸，該能量存儲網(wǎng)絡(luò)4020可以包括能量存儲模塊4022和/或合適的輸出濾波器4024，以幫助具有期望(設(shè)計或指定的)頻譜特性的調(diào)制RF輸出信號RF+4010_a和RF-4010_b的生成。采樣空隙與采樣波形和/或采樣信號LOI+4006_a和LOI-4006_b(統(tǒng)稱為信號4006)以及LOQ+4008_a和LOQ-4008_b(統(tǒng)稱為信號4008)的脈沖寬度相關(guān)聯(lián)。指示的示意性值是示例值，并且實施例不限于這些值。信號4006和4008可以是25％占空比時鐘。

在實施例中，采樣信號4006和4008可以被適當(dāng)?shù)氐窨桃詭椭鷮崿F(xiàn)整體輸出信號性能。在這種上下文中，適當(dāng)?shù)氐窨桃馕吨盘柋辉O(shè)計為針對頻譜內(nèi)容以及信息內(nèi)容與每個分支的效率進(jìn)行權(quán)衡，使得復(fù)合信號在MISO(圖13中未示出)和能量存儲和/或濾波器網(wǎng)絡(luò)和RF負(fù)載(圖13中未示出)的輸出處針對某種性能度量混合進(jìn)行優(yōu)化。性能度量包括效率、調(diào)制內(nèi)容、輸出功率和信號質(zhì)量。信號質(zhì)量是指EVM性能、ACPR性能、頻譜分布性能、諧波內(nèi)容性能等的任意組合。晶體管(一般地為4030)被分組在晶體管模塊中，例如，晶體管4030a-d在第一晶體管模塊中，晶體管4030e-h在第二晶體管模塊中。第一晶體管模塊接收信號4002a、4002b、4006a和4006b。第二晶體管模塊接收信號4008a、4008b、4004a和4004b。兩個晶體管模塊之間的相互作用生成信號4010a和4010b，它們被提供給到包括能量存儲模塊4022和濾波器模塊4024的能量存儲和濾波器網(wǎng)絡(luò)4020的RF+和RF-信號。

在實施例中，上變頻信號的增益和相位兩者被單獨控制，以實現(xiàn)相控陣列、分集或MIMO天線應(yīng)用。

在一些實施例中，d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器采用在美國專利號6,091,940、6,740,549、7,039,372、7,050,508、7,355,470、7,184,723、8,502,600、7,647,030、8,013,675和8,433,264中公開的d2d^TM技術(shù)，這些專利的內(nèi)容通過引用被整體地結(jié)合于此。

d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器

圖14示出了d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器1400的實施例。這個例子包括向匹配模塊1404提供RF輸入的單個RF輸入信號1402。該匹配模塊1404可以是阻抗或負(fù)載匹配電路、電路系統(tǒng)、電路元件、網(wǎng)絡(luò)或其任意組合。雖然示出了單個RF輸入信號1402，但是本發(fā)明的可替代實施例使用多個RF輸入信號。從匹配模塊1404輸出的匹配信號1406被提供給下變頻器1408。一個或多個樣本時鐘輸入(一般地為1412)由樣本時鐘發(fā)生器模塊1420產(chǎn)生。樣本時鐘輸入1412可以由圖5和6中描述的過程形成。樣本時鐘發(fā)生器模塊1420從輸入時鐘1424接收輸入時鐘信號1422。輸入時鐘信號1422可以包括例如I分量、Q分量、以選定頻率的輸入樣本時鐘、數(shù)據(jù)信號、信息信號、波形、或其任意組合。

下變頻器1408生成分別對應(yīng)于下變頻的I和Q信號的較低頻率輸出信號1426和1428。可以利用匹配模塊1430和1432來匹配信號1426和1428，以產(chǎn)生匹配的輸出BBI_out 1434和BBQ_out 1436。匹配模塊1430和1432是可選的并且可以用來優(yōu)化或增強下變頻信號1426和1428。匹配模塊1430和1432可以是阻抗或負(fù)載匹配電路、電路系統(tǒng)、電路元件、網(wǎng)絡(luò)或其任意組合。

在美國專利號6,061,551、7,194,246、7,218,907、7,865,177和8,190,116中公開了d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器1408的附加處理細(xì)節(jié)，這些專利的內(nèi)容被整體地結(jié)合于此。

圖15示出了25％占空比d2d^TM復(fù)數(shù)下變頻器1500的實施例。RF輸入信號被提供給由具有用于開關(guān)控制的空隙和25％占空比的樣本時鐘發(fā)生器控制的電路系統(tǒng)。如所示出的，BBI_out(+和-)和BBQ_out(+和-)由該下變頻器生成。

d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器

圖16示出了d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器1600的實施例。d2d^TM上變頻器1600包括向d2d^TM上變頻器模塊1610提供BB_I_data信號1604的BB_I_data源1602。d2d^TM上變頻器1600還包括向d2d^TM上變頻器模塊1610提供BB_Q_data信號1608的BB_Q_data源1606。一個或多個樣本時鐘輸入(一般地為1612)由樣本時鐘發(fā)生器模塊1620產(chǎn)生。樣本時鐘輸入1612可以由圖5和6中描述的過程形成。樣本時鐘發(fā)生器模塊1620從輸入時鐘1624接收輸入時鐘信號1622。輸入時鐘信號1622可以包括例如I分量、Q分量、以選定頻率的輸入樣本時鐘、數(shù)據(jù)信號、信息信號、波形或其任意組合。

上變頻器1610生成較高頻率輸出信號1626，其包括上變頻的I和Q信號。信號1626可以利用匹配模塊1630進(jìn)行匹配，以產(chǎn)生匹配的輸出RF_out 1632。匹配模塊1630是可選的并且可以用來優(yōu)化或增強上變頻信號1626。匹配模塊1630可以是阻抗或負(fù)載匹配電路、電路系統(tǒng)、電路元件、網(wǎng)絡(luò)或其任意組合。

d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器1608的附加處理細(xì)節(jié)在美國專利號6,091,940、6,740,549、7,039,372、7,050,508、7,355,470、7,184,723、8,502,600、7,647,030、8,013,675和8,433,264中公開，這些專利的內(nèi)容被整體地結(jié)合于此。

圖17示出了25％占空比d2d^TM復(fù)數(shù)上變頻器1700的實施例。RF輸入信號由受具有用于開關(guān)控制的空隙和25％占空比的樣本時鐘發(fā)生器控制的電路系統(tǒng)生成。如所示出的，BBI_in(+和-)和BBQ_in(+和-)被提供作為上變頻器的輸入，以生成RF_out。

其它實施例

本發(fā)明包括許多可替代的實施例，諸如包括利用能量采樣方法唯一和獨立控制兩個或更多個信號的調(diào)制或未調(diào)制相位和增益的、用于控制一個或多個天線的方法和裝置。這些采樣方法可以包括利用d2p^TM采樣上變頻器或d2d^TM采樣下變頻器。

另外，本發(fā)明的實施例針對利用復(fù)數(shù)采樣上變頻器實現(xiàn)的直接采樣相位控制。這可以利用d2p^TM采樣上變頻器來實現(xiàn)。這也可以利用d2d^TM采樣下變頻器來實現(xiàn)。

本發(fā)明的實施例可以用在相控陣應(yīng)用、MIMO應(yīng)用和/或分集處理應(yīng)用中。

此外，本發(fā)明的實施例可以用在單工通信系統(tǒng)、半雙工系統(tǒng)、全雙工系統(tǒng)、多路復(fù)用系統(tǒng)或其任意組合中。

本發(fā)明的實施例可以用于點對多點RF分布應(yīng)用和/或點對點RF鏈路應(yīng)用。

本發(fā)明的實施例針對用于通過在采樣上變頻器處的向量分解和投影來發(fā)送相位控制的方法和裝置。這可以結(jié)合包括利用能量采樣方法唯一和獨立控制兩個或更多個信號的調(diào)制或未調(diào)制相位和增益的、用于控制一個或多個天線的方法和裝置來實現(xiàn)。

根據(jù)一些實施例，Tx樣本時鐘的采樣空隙和/或Rx樣本時鐘的采樣空隙可以為了增益加權(quán)的目的進(jìn)行調(diào)整。

在一些實施例中，包括利用能量采樣方法唯一和獨立控制兩個或更多個信號的調(diào)制或未調(diào)制相位和增益的、用于控制一個或多個天線的方法和裝置可以包括用于Tx路徑的增益控制的I和/或Q基帶信號的直接縮放和/或用于Rx路徑的增益控制的I和/或Q基帶信號的直接縮放。

本發(fā)明的實施例可以與天線波束主波瓣的動態(tài)導(dǎo)向、天線波束輔助波瓣的導(dǎo)向、相對天線波束零點的導(dǎo)向或其任意組合的導(dǎo)向相結(jié)合。

結(jié)論

應(yīng)當(dāng)理解，具體實施方式部分而不是發(fā)明內(nèi)容和摘要部分旨在用于解釋權(quán)利要求。發(fā)明內(nèi)容和摘要部分可以闡述由發(fā)明人預(yù)期的本發(fā)明的一個或多個但不是全部示例實施例，并且因此不旨在以任何方式限制本發(fā)明和所附權(quán)利要求。

上面已經(jīng)借助于示出特定功能及其關(guān)系的實現(xiàn)的功能構(gòu)建塊描述了本發(fā)明的實施例。為了方便描述，本文任意定義了這些功能構(gòu)建塊的邊界。只要指定的功能及其關(guān)系被適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，就可以定義可替代的邊界。

特定實施例的前述描述將因此完全揭示本發(fā)明的一般性質(zhì)，其它人可以在不偏離本發(fā)明的一般概念的情況下，無需過度實驗，通過應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)內(nèi)的知識容易地修改和/或適配各種應(yīng)用于此類特定實施例。因此，基于本文給出的教導(dǎo)和指導(dǎo)，此類適配和修改旨在在所公開實施例的等同物的意義和范圍之內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，本文的措辭或術(shù)語是為了描述而不是限制的目的，使得本說明書的術(shù)語或措辭要由相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)教導(dǎo)和指導(dǎo)來解釋。

本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)受任何上述示例實施例的限制，而是應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)權(quán)利要求及其等同物來限定。