紫光展銳的AiP結(jié)構(gòu)的波束檢測發(fā)明，包括多個(gè)ULA和UPA天線陣列，利用ULA陣列檢測UPA陣列的發(fā)射信號并存儲特征參數(shù)等檢測結(jié)果，基于此，終端可以選擇波束最優(yōu)配置、提高波束調(diào)整效率、節(jié)約系統(tǒng)功耗。

毫米波是5G通信的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)更高的通信傳輸速率、更低的時(shí)延，在未來網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。前不久，通信芯片供應(yīng)商紫光展銳宣布了其基于AiP（天線芯片一體化封裝）的5G毫米波終端原型已完成關(guān)鍵的技術(shù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)測試，展示了其在毫米波通信領(lǐng)域雄厚的技術(shù)實(shí)力。

為對抗毫米波的高路損特性，5G通信系統(tǒng)通常需要在芯片中使用陣列天線與波束賦形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更窄的波束以聚集能量，與此同時(shí)，需要使用波束管理和波束追蹤技術(shù)快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)收發(fā)端波束對齊和跟蹤?，F(xiàn)有的一種方案是結(jié)合RRC協(xié)議在基帶上進(jìn)行波束掃描并結(jié)合相關(guān)對準(zhǔn)策略完成波束管理，然而，這種方法占用的網(wǎng)絡(luò)和資源較多，終端側(cè)功耗較大。另一種是在射頻端增設(shè)專用于環(huán)境檢測的天線或感應(yīng)裝置、調(diào)諧元件、控制電路等，難以集成在系統(tǒng)芯片中，并增加了終端的體積和成本。

在這一背景下，紫光展銳于2019年1月31日提出了一項(xiàng)名為“基于AiP結(jié)構(gòu)的波束檢測方法及裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01910097995.0），申請人為展訊通信（上海）有限公司（隸屬于紫光展銳）。

圖1 AiP示意圖

本發(fā)明經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)終端在實(shí)際應(yīng)用中最為常見的遮擋來自于天線射頻模塊安裝附近的其它器件、人體遮擋、射頻反射物體等，這些因素與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的相關(guān)性低。如果天線射頻模塊可直接感知附近的射頻環(huán)境，就可以本地檢測并調(diào)整波束，提高波束調(diào)整效率、節(jié)約功耗。為此本發(fā)明提出了一種AiP結(jié)構(gòu)，如圖1所示，AiP包括一組由多個(gè)天線單元101構(gòu)成的ULA天線陣列和一組由多個(gè)天線單元102構(gòu)成的UPA天線陣列，且二者一一對應(yīng)。其中UPA陣列是AiP的主陣列，由于相控陣列在偏離波束指向側(cè)一定角度后，出現(xiàn)主瓣增益下降同時(shí)旁瓣增益上升的問題，通常設(shè)定主陣列UPA在某個(gè)最大工作角度外不再作為工作通道，而此空間區(qū)域由ULA陣列覆蓋。因此AiP中同時(shí)設(shè)計(jì)有UPA和ULA至少兩組陣列，并為它們配置相應(yīng)獨(dú)立的電路與控制處理通道。

圖2 基于AiP結(jié)構(gòu)的波束檢測方法流程圖

圖2是基于發(fā)明提出的AiP結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的波束檢測方法流程圖，首先ULA陣列檢測對應(yīng)的UPA陣列發(fā)射的信號（S201），當(dāng)AiP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定型后，ULA陣列與UPA陣列之間即形成了固定的物理通道，因此當(dāng)UPA陣列發(fā)射特定的信號時(shí)，ULA陣列的通道可以檢測到相對固定的信號。然后，ULA陣列存儲第一組檢測結(jié)果，包括UPA陣列發(fā)射信號的特征參數(shù)值（S203），波束的方向角、主瓣和旁瓣的比值、旁瓣抑制和波束的功率等等，并將結(jié)果存在基帶處理器的查找表內(nèi)存中。當(dāng)AiP結(jié)構(gòu)周圍存在遮擋時(shí)，可以將檢測到的UPA陣列發(fā)射的信號的特征參數(shù)值與存儲的預(yù)設(shè)特征參數(shù)值進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果可以判斷出實(shí)際發(fā)射的波束與原先設(shè)計(jì)中存在一定偏離，進(jìn)而調(diào)整波束，優(yōu)化波束設(shè)置。

而為進(jìn)一步提高實(shí)際環(huán)境中的全向通信能力并實(shí)現(xiàn)MIMO （多輸入多輸出）功能，系統(tǒng)可包括多個(gè)AiP，并被布置于各個(gè)方向協(xié)同工作。當(dāng)某個(gè)AiP中的UPA陣列發(fā)射信號時(shí)，其他AiP中的ULA陣列也可以檢測到相對固定的信號，進(jìn)一步提高波束檢測的準(zhǔn)確性和高效性。

簡而言之，紫光展銳的這一發(fā)明專利提供了一種基于AiP結(jié)構(gòu)的波束檢測方法，包括多個(gè)ULA和UPA天線陣列，并利用ULA陣列檢測UPA陣列的發(fā)射信號并存儲檢測結(jié)果，如特征參數(shù)等，基于此，終端可以選擇波束最優(yōu)配置、提高波調(diào)整效率、節(jié)約系統(tǒng)功耗。

毫米波作為5G核心技術(shù)，必將在今后結(jié)合一系列產(chǎn)業(yè)需求誕生多種創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品，并應(yīng)用于更多領(lǐng)域。紫光展銳作為國內(nèi)領(lǐng)先的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，憑借其強(qiáng)大的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力，相信今后在毫米波終端芯片領(lǐng)域必將大放異彩。

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