在天线中使用集成可配置表面进行波束赋形的系统和方法与流程

本公开大体上涉及无线通信，并且在具体的实施例中涉及在天线中使用可配置表面用于波束赋形(beamforming，波束成形、波束形成)。

背景技术：

1、在一些无线通信系统中，用户设备(user equipment，ue)与基站(或gnb)进行无线通信，以向基站发送数据和/或从基站接收数据。从ue到基站的无线通信称为上行(uplink，ul)通信。从基站到ue的无线通信称为下行(downlink，dl)通信。从第一ue到第二ue的无线通信称为侧行链路(sidelink，sl)通信或设备到设备(device-to-device，d2d)通信。

2、需要资源来执行上行通信、下行通信和侧行链路通信。例如，基站可以以处于特定频率且在特定时间段内的下行传输向ue无线地发送数据，例如传输块(transport block，tb)。所使用的频率和时间段是资源的示例。

3、对于上行传输或下行传输，波束赋形是将无线信号朝向特定的接收设备引导，而不是使信号在较宽的方向上传播的技术。波束赋形是5g网络的重要方面。一种波束赋形技术涉及使用彼此接近的多个天线，所有天线在略微不同的时间广播相同的信号。重叠的发送波生成干涉，其在一些区域是相长的，使信号更强，而在其它区域是相消的，使信号更弱，或使信号相消。

技术实现思路

1、根据本公开的一方面，提供了一种设备，该设备包括：子阵阵列(array ofsubarray，aosa)，包括多个子阵阵列(aosa)，该aosa包括多个子阵列，每个子阵列包括多个天线元件；以及包括多个可配置元件的可重构智能表面(reconfigurable intelligentsurface，ris，可重配置智能表面)，其中，aosa和ris彼此间隔开，使得每个子阵列和上述多个可配置元件的对应子集位于彼此的近场中。近场小于下述距离：该距离是根据aosa的子阵列的最大线性尺寸或上述多个可配置元件的与子阵列对应的子集的最大线性尺寸，并且根据属于aosa的工作频率范围的频率确定的。

2、在该设备中，上述距离可以基于确定，其中，l是aosa的子阵列的最大线性尺寸或上述多个可配置元件的与子阵列对应的子集的最大线性尺寸中的最大值，λ是被定义为c/f的波长，其中c是光速，以及f是属于aosa的工作频率范围的频率。

3、在该设备中，射频(radio frequency，rf)链可以电耦合到单个aosa天线元件或两个或两个以上aosa天线元件。

4、在该设备中，rf链电耦合到数字预编码器。

5、根据本公开的另一方面，提供了一种方法，该方法涉及：包括多个子阵列的aosa发送信号，每个子阵列包括多个天线元件；以及包括多个可配置元件的ris对所发送的信号进行重定向，其中，aosa和ris彼此间隔开，使得每个子阵列和上述多个可配置元件的对应子集位于彼此的近场中，近场小于下述距离：该距离是根据aosa的子阵列的最大线性尺寸或上述多个可配置元件的与子阵列对应的子集的最大线性尺寸，并且根据属于aosa的工作频率范围的频率确定的。

6、在该方法中，上述距离可以基于确定，其中，l是aosa的子阵列的最大线性尺寸或上述多个可配置元件的与子阵列对应的子集的最大线性尺寸中的最大值，λ是被定义为c/f的波长，其中c是光速，以及f是属于aosa的工作频率范围的频率。

7、根据本公开的一个方面，提供了一种方法，该方法包括：包括多个可配置元件的ris对信号进行重定向；以及包括多个子阵列的aosa接收由上述多个可配置元件重定向的信号，每个子阵列包括多个天线元件，其中，aosa和ris彼此间隔开，使得每个子阵列和上述多个可配置元件的对应子集位于彼此的近场中，近场小于下述距离：该距离是根据aosa的子阵列的最大线性尺寸或上述多个可配置元件的与子阵列对应的子集的最大线性尺寸，并且根据属于aosa的工作频率范围的频率确定的。

8、在该方法中，上述距离可以基于确定，其中，l是aosa的子阵列的最大线性尺寸或上述多个可配置元件的与子阵列对应的子集的最大线性尺寸中的最大值，λ是被定义为c/f的波长，其中c是光速，以及f是属于aosa的工作频率范围的频率。

9、本公开的设备和方法的方面提出了在aosa上使用较少且以大间距隔开的天线元件，从而使天线元件之间的间距较大。在天线前面的ris上使用高密度的可重构元件i)使与天线元件的大间距有关的旁瓣减少，并且ii)提供额外的波束赋形增益，以提高增益(如果使用的天线数量相同)或补偿由于天线数量的减少而产生的增益降低。

10、aosa的天线元件之间的大间距能够使在天线元件之间的间距减小的情况下可能与每个天线元件相关联的用于功率放大和相移的电路实施的复杂度降低，特别是在高频，并且在一些实施例中，减少了所使用天线的数量。

11、例如，当aosa被形成为半球形或在ris的侧面，并且ris以向aosa反射的方式使用时，可以有助于减少由aosa产生的辐射阴影。

技术特征：

1.一种设备，包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述距离是基于确定的，其中，l是所述aosa的所述子阵列的最大线性尺寸或所述多个可配置元件的与所述子阵列对应的子集的最大线性尺寸中的最大值，λ是被定义为c/f的波长，其中c是光速，以及f是属于所述aosa的所述工作频率范围的所述频率。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述多个天线元件以大于0.5λ的间距彼此隔开。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述可配置元件以小于1λ的间距彼此隔开。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述aosa和所述ris以在2λ至5λ之间的间距彼此隔开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述aosa的每个天线元件辐照所述ris的所述多个可配置元件的子集

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所述多个可配置元件被配置成使得：

8.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所述多个可配置元件被配置成使得：

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述aosa和所述ris彼此平行，或者所述aosa和所述ris彼此不平行。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，所述aosa布置成以下中的任一种：

11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述ris是以下中的一种：

12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其中，所述多个天线元件包括至少一对天线元件，其中，所述一对天线元件具有各自不同的极性，并且所述一对天线元件辐照所述多个可配置元件的同一集合。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述多个天线元件以天线元件集合进行布置，其中，每个天线元件集合中的天线元件以小于λ的间距彼此隔开，并且所述天线元件集合以至少2λ的间距彼此隔开。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其中，所述多个可配置元件的数量大于所述aosa的所述天线元件的数量或所述aosa的所述天线元件集合的数量。

15.一种方法，包括：

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述距离是基于确定的，其中，l是所述aosa的所述子阵列的最大线性尺寸或所述多个可配置元件的与所述子阵列对应的子集的最大线性尺寸中的最大值，λ是被定义为c/f的波长，其中c是光速，以及f是属于所述aosa的所述工作频率范围的所述频率。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述多个可配置元件用于对所述多个天线元件发送的所述信号进行重定向，使得所述信号：

18.一种方法，包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述距离是基于确定的，其中，l是所述aosa的所述子阵列的最大线性尺寸或所述多个可配置元件的与所述子阵列对应的子集的最大线性尺寸中的最大值，λ是被定义为c/f的波长，其中c是光速，以及f是属于所述aosa的所述工作频率范围的所述频率。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述多个可配置元件用于对所述信号进行重定向，使得所述信号：

技术总结
本公开的方面提供了一种设备，该设备包括子阵阵列(AoSA)和可重构智能表面(RIS)，该AoSA包括多个子阵列，每个子阵列包括多个天线元件，该RIS包括多个可配置元件。上述AoSA和RIS彼此间隔开，使得每个子阵列和多个可配置元件的对应子集位于彼此的近场中。本公开中描述的一些实施例允许AoSA的天线元件之间存在大间距，从而能够使在天线元件之间的间距减小的情况下可能与每个天线元件相关联的用于功率放大和相移的电路实施的复杂度降低，特别是在高频；以及在一些实施例中，减少了所使用天线的数量。

技术研发人员：默罕默德哈迪·巴里,艾哈迈德·阿布·阿尔·海贾
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13