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1. WO2020000655 - EFFICIENT DIGITAL-ANALOG HYBRID BEAMFORMING METHOD, APPARATUS, AND DEVICE FOR MULTI-ANTENNA SYSTEM

Publication Number WO/2020/000655
Publication Date 02.01.2020
International Application No. PCT/CN2018/104918
International Filing Date 11.09.2018
IPC
H ELECTRICITY
04
ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
B
TRANSMISSION
7
Radio transmission systems, i.e. using radiation field
02
Diversity systems
04
using a plurality of spaced independent aerials
06
at transmitting station
H04B 7/06 (2006.01)
CPC
H04B 7/043
H04B 7/0617
Applicants
  • 东南大学 SOUTHEAST UNIVERSITY [CN/CN]; 中国江苏省南京市 玄武区四牌楼2号 Sipailou 2#, Xuanwu District Nanjing, Jiangsu 210096, CN
Inventors
  • 黄永明 HUANG, Yongming; CN
  • 章建军 ZHANG, Jianjun; CN
Agents
  • 南京众联专利代理有限公司 NANJING ZHONGLIAN PATENT AGENCY CO., LTD.; 中国江苏省南京市 建邺区福园街129号万达商务楼7层 7 Floor, Wanda Business Building No. 129 Fuyuan Street, Jianye District Nanjing, Jiangsu 210017, CN
Priority Data
201810678642.527.06.2018CN
Publication Language Chinese (ZH)
Filing Language Chinese (ZH)
Designated States
Title
(EN) EFFICIENT DIGITAL-ANALOG HYBRID BEAMFORMING METHOD, APPARATUS, AND DEVICE FOR MULTI-ANTENNA SYSTEM
(FR) PROCÉDÉ, APPAREIL ET DISPOSITIF DE FORMATION DE FAISCEAU HYBRIDE NUMÉRIQUE-ANALOGIQUE EFFICACE POUR SYSTÈME MULTI-ANTENNE
(ZH) 多天线系统中高功效数模混合波束成形方法、装置及设备
Abstract
(EN)
Disclosed are an efficient digital-analog hybrid beamforming method, apparatus, and device for a multi-antenna system. The method comprises: establishing a mathematical model for a beamforming design, and constructing a beamforming optimization problem of minimizing fluctuations in a main lobe and a side lobe, wherein the optimization problem comprises a power constraint, a fluctuation constraint, and a phase constraint of a phase shifter, and specifically, the range of transmission power of each antenna is specified, the fluctuations in both the main lobe and the side lobe are required to be small, and each phase shifter is only assigned a phase value in a specified set; using a penalty function method to transform the original optimization problem into a constraint-separable optimization problem; and using a block coordinate descending method to perform iterative solution. In the present invention, the designed beam has a small Peak-to-Average Power Ratio; a power amplifier has high power amplification efficiency; and a finite resolution characteristic of the phase shifter is considered. The main lobe and the side lobe of the designed beam have small fluctuations and a narrow transition band, and the performance losses thereof are relatively small even when using a phase shifter having low quantization accuracy.
(FR)
La présente invention concerne un procédé, un appareil et un dispositif de formation de faisceau hybride numérique-analogique efficace pour un système multi-antenne. Le procédé comprend : l'établissement d'un modèle mathématique pour une conception de formation de faisceau, et la construction d'un problème d'optimisation de formation de faisceau qui consiste à minimiser les fluctuations dans un lobe principal et un lobe latéral, le problème d'optimisation comprenant une restriction de puissance, une restriction de fluctuation et une restriction de phase d'un déphaseur, et spécifiquement, la gamme de puissance de transmission de chaque antenne étant spécifiée, les fluctuations dans le lobe principal ainsi que dans le lobe latéral devant être petites, et chaque déphaseur étant seulement attribué à une valeur de phase dans un ensemble spécifié ; l'utilisation d'un procédé de fonction de pénalité pour transformer le problème d'optimisation d'origine en un problème d'optimisation séparable par restriction ; et l'utilisation d'un procédé de descente de coordonnées de bloc pour effectuer une solution itérative. Dans la présente invention, le faisceau conçu présente un faible rapport de puissance crête-moyenne ; un amplificateur de puissance présente une efficacité d'amplification de puissance élevée ; et une caractéristique de résolution finie du déphaseur est considérée. Le lobe principal et le lobe latéral du faisceau conçu présentent de petites fluctuations et une bande de transition étroite, et les pertes de performance de ce dernier sont relativement petites même lors de l'utilisation d'un déphaseur qui a une faible précision de quantification.
(ZH)
本发明公开了一种多天线系统中高功效数模混合波束成形方法、装置及设备,该方法首先对波束成形设计进行数学建模,构造最小化主瓣及旁瓣内波动的波束成形优化问题,该优化问题包括功率约束、波动约束和相移器相位约束,具体为指定每根天线的发送功率的取值范围,要求主瓣与旁瓣内的波动均很小,并且每个相移器仅取指定集合内的相位值;然后使用罚函数方法将原始优化问题转化为约束可分离的优化问题,最后使用块坐标下降方法进行迭代求解。本发明设计的波束峰均比非常小,功率放大器的功放效率很高,并且考虑了相移器的有限分辨率特性。设计的波束主瓣与旁瓣内的波动很小且过渡带很窄,即使对于量化精度很低的相移器,性能损失也较小。
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