具有同时波束形成和测量能力的天线系统的制作方法

具有同时波束形成和测量能力的天线系统


背景技术：

1.下文整体涉及通信，并且更具体地涉及数字波束形成天线。
2.通信系统中的通信设备可以接收从多个方向到达的多个信号。波束形成技术可以用于从在通信设备处接收到的复合信号获得一个或多个波束信号，其中这些波束信号可以与从一个或多个设备向通信设备发射的单独的信号相关联。


技术实现要素：

3.所述技术涉及支持同时波束形成和测量模式的改进方法、系统、设备和装置。装置可以包括接收射频信号并输出模拟信号的天线阵列。该装置还可以包括将这些模拟信号转换为数字样本流的模数信号转换器。而且，该装置可以包括缓冲这些数字样本流的子集的样本缓冲器和使用这些数字样本流来生成一个或多个波束信号的波束形成器。在一些示例中，波束形成器在该一个或多个波束信号的生成期间组合(例如，以不可逆方式；例如，通过对数字样本流的各部分求和)数字样本流的样本。在一些示例中，样本缓冲器存储数字样本流的子集，这可以使得数字样本流的子集能够被保留用于附加处理。
4.该装置还可以包括流处理器(该流处理器可以包括分布式流处理器的网络)，该流处理器管理接收设备内的一个或多个波束信号和数字样本流的子集的通信。例如，该流处理器可以被配置为将该一个或多个波束信号和数字样本流的子集从样本缓冲器和波束形成器的分布式网络递送到该装置的处理器。在一些示例中，该流处理器被配置为通过通信接口以交织方式发射该一个或多个波束信号和数字样本流的子集。该处理器可以基于数字样本流的子集确定射频信号的空间特性或频谱特性。
附图说明
5.图1a示出了根据如本文所公开的示例的卫星通信系统的示意图。
6.图1b示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。
7.图2至图6a示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。
8.图6b示出了根据如本文所公开的示例的针对同时波束形成和测量模式的信号传播示意图。
9.图7示出了根据如本文所公开的示例的针对同时波束形成和测量模式的信号处理示意图。
10.图8示出了根据如本文所公开的示例的针对同时波束形成和测量模式的过程的示意图。
具体实施方式
11.(在本文中有时被称为“接收设备”)可以用包括多个天线元件的天线阵列接收射
频信号。在一些示例中，射频信号可以包括从位于接收设备的视场内的多个设备发射的一个或多个通信信号。在一些示例中，接收设备可以使用波束形成技术来获得在射频信号中接收到的该一个或多个通信信号，其中该一个或多个通信信号可以对应于携带有意或无意地从一个或多个其他设备发射到接收设备的信息的信号。为了获得该一个或多个通信信号，接收设备可以通过将第一组波束权重应用于从第一组天线接收到的一组数字样本流来在第一方向上形成第一波束，并且可以通过将第二组波束权重应用于该组数字样本流来在第二方向上形成第二波束。接收设备可以使用第一波束来从射频信号获得第一波束信号，并且使用第二波束来从射频信号获得第二波束信号，等等。接收设备可以处理(例如，解调、解码)第一波束信号和第二波束信号和任何附加波束信号，以获得该一个或多个信号。
12.在一些示例中，接收设备可以使用测量技术来识别关于该接收设备的视场内的区域的空间特性(例如，包括通信设备、干扰通信设备等的其他设备的位置)。接收设备还可以或另选地使用测量技术来确定关于用于由其他设备发射的信号的接收设备的视场内的区域的频谱特性(例如，频率信息、相位信息等)。波束形成和测量技术两者均可以涉及处理从天线阵列中的天线元件(和/或多组天线元件)中的每个天线元件获得的数字化数据流。
13.随着接收设备支持的天线元件的数量增加，从天线元件生成的数据的量也可能增加。在一些示例中，生成的数据的量超过了将主处理器通信地耦接到天线元件的通信接口的带宽，这可能妨碍单个计算节点或处理器对生成的数据的实时处理。为了支持对由大量天线元件生成(例如，用于波束形成)的数据的实时处理，接收设备可以包括支持处理生成的数据的子集的分布式处理部件(例如，波束形成器)。在一些示例中，每个波束形成器可以比在该波束形成器处接收到的数据的数据速率更低的数据速率生成数据。由于分布式波束形成技术将与数字样本流相关联的信息分散在波束形成器上并且将多个数字样本流转换为具有信息丢失的波束信号，所以利用分布式波束形成天线架构执行测量操作可能存在挑战。
14.为了实现同时波束形成和测量操作模式，接收设备可以被配置为保留由大量天线元件生成的数字样本流的子集，并且支持用于向主处理器发送信号通知数字样本流的子集同时支持波束信号的生成的技术。在一些示例中，接收设备可以包括天线阵列，该天线阵列包括多个天线元件(例如，数百或数千个天线元件)。在一些情况下，这些天线元件可以被分组为天线元件组。每个天线元件组可以与一组adc耦接，该组adc被配置为将由天线元件组的天线输出的模拟信号转换为相应的数字样本流。在一些示例中，每个adc可以与相应的天线元件组中的天线元件中的一个或多个天线元件耦接。
15.每组adc可以将数字样本流输出到被配置为处理该数字样本流的相应的元素组合器。元素组合器可以包括元素波束形成器、元素样本缓冲器和元素流处理器。元素波束形成器可以用于将一组或多组波束权重应用于从相应的一组adc接收到的数字样本流，并且用于将已加权数字样本流一起求和以获得一个或多个子阵列信号。元素样本缓冲器可以缓冲数字样本流的子集以用于后续测量操作，例如，周期性地或在接收到触发项之后。在一些示例中，跨多个元素组合器的元素样本缓冲器的方面可以缓冲从相应的多组adc接收到的数字样本流的时间同步子集。
16.在一些示例中，元素组合器可以菊花链配置来布置。在此类情况下，菊花链的首位位置中的元素组合器可以(例如，使用元素流处理器)将在元素组合器处的元素样本缓冲器
中缓冲的一个或多个子阵列信号和数字样本流的子集传递到相邻元素组合器。相邻元素组合器可以(例如，使用元素流处理器)将该一个或多个接收到的子阵列信号与在相邻元素组合器处生成的一个或多个子阵列信号组合。相邻元素组合器还可以(例如，使用元素流处理器)对接收到的数字样本流的子集与从相邻元素组合器传送的数字样本流的时间同步子集进行核对。每个元素组合器可以例如以交织方式将组合的子阵列信号和数字样本流的已核对子集发送到菊花链配置中的下一个元素组合器。在一些示例中，菊花链中的最后一个元素组合器可以例如以交织方式将一个或多个波束信号和数字样本流的已核对子集发送到主处理器。在一些示例中，可以局部处理元素样本缓冲器并且可以将空间和/或频谱信息发送到主处理器。在一些示例中，可以局部处理元素样本缓冲器并且可以将空间和/或频谱信息沿菊花链递增地处理。
17.在一些示例中，元素组合器可以共同馈送配置来布置。在这些情况下，多个元素组合器可以与子阵列组合器耦接。子阵列组合器可以包括子阵列波束形成器和子阵列流处理器。子阵列波束形成器可以用于组合从相应的一组元素组合器接收到的子阵列信号，以获得一个或多个波束信号。子阵列流处理器可以用于核对从相应的一组元素组合器接收到的数字样本流的时间同步子集。子阵列流处理器还可以用于例如以交织方式将该一个或多个波束信号和数字样本流的已核对时间同步子集发射到主处理器。虽然描述了两级共同馈送配置(元素组合器和子阵列组合器)，但是可以使用附加级的共同馈送配置(例如，具有附加级的子阵列组合器)。附加地或另选地，可以使用菊花链和共同馈送配置的组合，其中元素组合器或子阵列组合器以菊花链或共同馈送配置进行连接。在一些示例中，可以局部处理元素样本缓冲器并且可以将空间和/或频谱信息发送到主处理器。在一些示例中，可以局部处理元素样本缓冲器并且可以将空间和/或频谱信息沿共同结构递增地处理。在一些示例中，可以局部处理元素样本缓冲器并且可以将空间和/或频谱数据沿混合的菊花链和共同结构递增地处理。
18.通过使用分布式波束形成和测量架构，可以降低支持同时波束形成和测量模式的设备的复杂性，并且可以管理更大量的数据。而且，通过存储数字样本流的子集来支持测量模式，可以减少被瞬时发射以支持同时波束形成和测量模式的数据的量。
19.图1a示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的卫星通信系统的示意图。通信系统100可使用多个网络架构，包括空间段101和地面段102。空间段101可以包括一个或多个卫星119。地面段102可包括一个或多个接入节点终端130(例如，网关终端、地面站)以及网络设备141诸如网络操作中心(noc)、卫星和网关终端命令中心、或其他中央处理中心或设备。网络设备141可与接入节点终端130耦接并且可控制通信系统100的各方面。在各种示例中，网络设备141可与接入节点终端130共定位或位于该接入节点终端附近，或者可以是经由有线通信链路和/或无线通信链路来与接入节点终端130和/或网络140通信的远程装置。在一些示例中，地面段102还可以包括经由卫星119为其提供通信服务的用户终端150。
20.用户终端150可以包括被配置为与卫星119传送信号的各种设备，这些设备可以包括固定终端(例如，陆基静止终端)或移动终端(诸如船舶、飞行器、陆基载具等上的终端)。用户终端150可以经由卫星119与接入节点终端130传送数据和信息。可以与目的设备(诸如网络设备141)或与网络140相关联的一些其他设备或分布式服务器传送数据和信息。
21.接入节点终端130可以向卫星119发射前向上行链路信号132并且接收来自卫星119的返回下行链路信号133。接入节点终端130还可以被称为地面站、网关、网关终端或集线器。接入节点终端130可包括接入节点终端天线系统131和接入节点终端收发器135。接入节点终端天线系统131可以具有双向功能并且被设计为具有足够的发射功率和接收灵敏度而能与卫星119可靠地通信。在一些示例中，接入节点终端天线系统131可以包括抛物面反射器，该抛物面反射器在卫星119的方向上具有高方向性并且在其他方向上具有低方向性。接入节点终端天线系统131可包括多种另选配置，并且包括操作特征，诸如正交偏振之间的高隔离、工作频带中的高效率、低噪声等。
22.当支持通信服务时，接入节点终端130可调度至用户终端150的业务量。另选地，此类调度可在通信系统100的其他部分中(例如，在可包括网络操作中心(noc)和/或网关命令中心的一个或多个网络设备141处)执行。尽管图1中示出了一个接入节点终端130，但是根据本公开的示例可在具有多个接入节点终端130的通信系统中实现，每个接入节点终端可彼此耦接和/或耦接到一个或多个网络140。
23.接入节点终端130可以提供网络140与卫星119之间的接口，并且在一些示例中，可以被配置为接收在网络140与一个或多个用户终端150之间定向的数据和信息。接入节点终端130可使该数据和信息格式化以递送到相应用户终端150。类似地，接入节点终端130可以被配置为从涉及可经网络140访问的目的地的卫星119(例如，从一个或多个用户终端150)接收信号。接入节点终端130还可以使接收到的信号格式化以在网络140上发射。
24.网络140可以是任何类型的网络，并且可包括例如互联网、互联网协议(ip)网络、内联网、广域网(wan)、城域网(man)、局域网(lan)、虚拟专用网络(vpn)、虚拟lan(vlan)、光纤网络、混合光纤同轴网、电缆网络、公共交换电话网(pstn)、公共交换数据网(psdn)、公共陆地移动网络和/或支持如本文所述的设备之间的通信的任何其他类型的网络。网络140可包括有线连接和无线连接两者以及光链路。网络140可以使接入节点终端130与其他接入节点终端连接，这些其他接入节点终端可与相同的卫星119通信或与不同的卫星119或其他载具通信。
25.卫星119可以被配置为支持一个或多个接入节点终端130和/或位于服务覆盖区域中的各种用户终端150之间的无线通信。在一些示例中，卫星119可以被部署在地球静止轨道中，使得其相对于地面设备的轨道位置相对固定或在操作公差或其他轨道窗口内(例如，轨道槽内)固定。在其他示例中，卫星119可以在任何适当的轨道(例如，低地球轨道(leo)、中地球轨道(meo)等)中操作。
26.卫星120可以包括具有一个或多个天线馈电元件的天线组件121。这些天线馈电元件中的每个馈电元件可包括例如馈电喇叭、偏振换能器(例如，隔板偏振喇叭，其可充当具有不同偏振的两个组合元件)、多端口多频带喇叭(例如，具有双偏振lhcp/rhcp的双频带20ghz/30ghz)、背腔式缝隙、倒f、开槽波导、vivaldi、螺旋、环形、贴片或天线元件的任何其他配置或互连子元件的组合。这些天线馈电元件中的每个天线馈电元件还可以包括(或以其他方式与其耦接)射频(rf)信号换能器、低噪声放大器(lna)或功率放大器(pa)，并且可以与卫星120中的一个或多个转发器耦接。转发器可以用于执行信号处理，诸如放大、频率转换、波束形成等。
27.当支持通信服务时，卫星119可以从一个或多个接入节点终端130接收前向上行链
路信号132并且将对应的前向下行链路信号172提供给一个或多个用户终端150。卫星119还可以从一个或多个用户终端150接收返回上行链路信号173并且将对应的返回下行链路信号133提供给一个或多个接入节点终端130。接入节点终端130、卫星119和用户终端150可以使用各种物理层发射调制和编码技术(例如，自适应编码和调制(acm))来传送信号。卫星119可以包括一个或多个转发器，每个转发器可以与天线的一个或多个接收元件和一个或多个发射天线元件耦接。
28.卫星119可以通过经由一个或多个接入节点终端波束(例如，可与相应的接入节点波束覆盖区域126相关联的接入节点波束125)发射返回下行链路信号133和/或接收前向上行链路信号132来与接入节点终端130通信。接入节点波束125可以例如支持针对一个或多个用户终端150的通信服务(例如，由卫星119中继)或卫星119与接入节点终端130之间的任何其他通信。在一些示例中，接入节点波束125是多个点波束中的一个点波束。卫星119可以通过经由一个或多个用户波束(例如，可与相应的用户波束覆盖区域128相关联的用户波束127)发射前向下行链路信号172和/或接收返回上行链路信号173来与接入节点终端150通信。用户波束127可以支持针对一个或多个用户终端150的通信服务、或卫星119与用户终端150之间的任何其他通信。在一些示例中，用户波束127是多个点波束中的一个点波束。在一些示例中，卫星119可以使用接入节点波束125或用户波束127中的一者来将通信从接入节点终端130中继到用户终端150(即，接入节点终端130和用户终端150可以共享波束)。
29.接收设备(例如，接入节点终端130、卫星119或用户终端150)可以使用如本文所述的波束形成技术来从多个发射设备(例如，多个接入节点终端130、卫星119或用户终端150)接收同时通信。如本文所用，短语“接收设备”是指被配置为接收信号的设备，但该设备在一些示例中还可以被配置为发射信号。换句话说，短语“接收设备”是开放式的并且不一定表示该设备仅接收。在接收设备处从不同的发射设备接收到的通信可以具有不同的到达角。接收设备可以接收包括来自不同的发射设备的通信的复合信号，并且可以使用波束形成技术来将来自不同的发射设备的通信分离成对应的波束信号。即，在接收设备处接收到的通信可以通过不同的波束(来自相同的或不同的设备)来接收，并且接收设备可以使用波束形成技术来将不同的通信分离成单独的波束信号。分离不同的通信可以涉及将多组波束权重(这可以被称为使用符号)应用于在接收设备处接收到的信号，其中接收到的信号可以包括多个空间分量。例如，将第一组波束权重应用于接收到的信号可以导致生成与来自第一发射设备的发射对应的第一波束信号。并且将第二组波束权重应用于接收到的信号可以导致生成与来自第二发射设备的发射对应的第二波束信号。
30.为了支持波束形成技术，接收设备可以被配置为具有包括多个天线元件的天线阵列。在一些示例中，天线元件的子集被分组在一起以形成子阵列。为了分离接收到的信号的空间分量，接收设备可以处理在天线阵列的每个天线元件处接收到的信号，从而将波束权重应用于接收到的信号并且组合已加权的接收到的信号以获得多个波束信号。在一些示例中，接收设备包括天线元件与被配置为执行波束形成的处理器之间的模数信号转换器(模数信号转换器可以被称为adc)。adc可以用于将在天线元件处获得的模拟信号转换为数字样本流。处理器可以将一组或多组波束权重应用于数字样本流以获得一个或多个波束信号。
31.在一些示例中，接收设备被配备有大量天线元件(例如，数百个)。在一些情况下，
每个天线元件可以与相应的adc耦接。附加地或另选地，多组天线元件可以与相应的adc耦接。在一些情况下，可以在一组天线元件内应用模拟波束形成。在任一种情况下，接收设备可以使用adc来从接收自对应的天线元件(或多组天线元件)的模拟信号生成大量数字样本流(例如，数百个)。在一些示例中，为了处理由adc生成的大量的数据，可以使用分布式波束形成器，该分布式波束形成器包括支持处理adc的子集的数字样本流的波束形成器。在一些示例中，分布式波束形成器可以包括第一级波束形成器(其可以被称为元素波束形成器)，该第一级波束形成器被配置为基于从一组天线元件获得的数字信号生成一个或多个波束信号。在一些示例中，由第一级波束形成器生成的波束信号被称为子阵列信号。分布式波束形成器还可以包括第二级波束形成器(其可以被称为子阵列波束形成器)，该第二级波束形成器被配置为组合由第一级波束形成器生成的该一个或多个子阵列信号以获得一个或多个波束信号。根据天线阵列的大小和由每个波束形成器处理的数字样本流的数量，可以使用附加级的波束形成器。
32.在数字样本流被波束形成器处理以获得一个或多个波束信号之后，来自数字样本流的原始数据可能丢失或被移除。即，波束形成器必须通过提取与特定接收方向相关联的信息来移除存在于多个数字样本流中的空间信息，而与其他方向相关联的信息被减少。在一些示例中，接收设备的通信接口可能不能支持将数字样本流传送(例如，可能不具有带宽来将数字样本流传输)到单个波束形成处理器。此外，在单个波束形成处理器(例如，单个计算节点)中，针对高数量的数字样本流实现波束形成可能是不可行的。例如，对于高带宽通信，每个数字样本流可以具有超过每秒1千兆样本(gs)的样本速率，并且因此用于多于相对少量(例如，几十)的数字样本流的带宽可以超过可用通信接口或波束形成处理器。因此，分布式波束形成架构可以将波束形成局部地应用于多组天线元件，以减少用于每个波束形成器阶段的信号带宽和处理功率。
33.测量技术可以用于知晓关于来自其他发射设备的信号的信息。测量技术可以用于确定空间信息(例如，发射设备相对于接收设备的方向)和/或频谱信息(例如，从发射设备接收到的信号的载波频率)。为了确定空间和/或频谱信息，接收设备可以使用信号处理技术(例如，特征向量技术、fft技术、超分辨率技术等)来处理存储的与多个天线元件相关联的信号。在一些示例中，接收设备可以根据频率或方向生成检测到的信号的图。在一些示例中，接收设备根据频率和方向两者生成检测到的信号的图。这些检测到的信号可以直接传递给主处理器或由处理器的分发网络递增地处理。
34.随着接收设备支持的天线元件的数量增加，从天线元件生成的数据的量也可能增加。在一些示例中，生成的数据的量超过了将主处理器通信地耦接到天线元件的通信接口的带宽，这可能妨碍单个计算节点或处理器对生成的数据的实时处理。为了支持对由大量天线元件生成(例如，用于波束形成)的数据的实时处理，接收设备可以包括支持处理生成的数据的子集的分布式处理部件(例如，波束形成器)。在一些示例中，每个波束形成器可以比在该波束形成器处接收到的数据的数据速率更低的数据速率生成数据。由于分布式波束形成技术将与数字样本流相关联的信息分散在波束形成器上并且将多个数字样本流转换为具有信息丢失的波束信号，所以利用分布式波束形成操作执行测量操作可能存在挑战。
35.为了实现同时波束形成和测量操作模式，接收设备(例如，卫星119、接入节点终端130或用户终端150)可以被配置为保留由大量天线元件生成的数字样本流的子集，并且支
持用于向主处理器发送信号通知数字样本流的子集和生成的波束信号的技术。在一些示例中，接收设备可以包括天线阵列，该天线阵列包括多个天线元件(例如，数百或数千个天线元件)。在一些情况下，这些天线元件可以被分组为天线元件组。每个天线元件组可以与一组adc耦接，该组adc被配置为将由天线元件组的天线输出的模拟信号转换为数字样本流。在一些示例中，每个adc可以与相应的天线元件组中的天线元件中的一个或多个天线元件耦接。
36.图1b示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。接收设备155可以被配置为(例如，同时)从一个或多个发射设备接收一个或多个信号。接收设备155可以是如本文和参考图1所述的卫星通信系统的接入节点终端、卫星或用户终端。另选地，接收设备155可以在除卫星通信系统之外的无线系统中被采用。接收设备155可以包括天线阵列105、信号转换器115、波束形成器160、样本缓冲器165、定时部件170和处理器175。
37.天线阵列105可以包括多个天线元件(例如，数百或数千个天线元件)，包括第一天线元件110-a和第k天线元件110-k。天线元件110可以被配置在天线阵列105中的平铺(例如，二维)阵列中。天线阵列105可以被配置为接收入射到接收设备155的rf信号(例如，rf信号103)。接收rf信号可以包括将在天线阵列处捕获的rf能量转换为模拟信号。天线阵列105中的天线元件可以各自被配置为将在相应的天线元件处捕获的rf能量转换为相应的模拟信号112。在一些示例中，在多个天线元件处接收到的rf信号在被传递到接收设备155中的下一个部件之前被组合(例如，被动地或主动地)。基于天线元件的位置、在天线元件处检测到的rf信号103的到达角、天线元件的取向等，在不同的天线元件110处生成的模拟信号112可以彼此不同。在一些示例中，由不同的天线元件110生成的模拟信号112中的差异可以与在天线阵列105处接收到的复合信号的空间分量相关联，其中复合信号可以是包括从多个设备发射的多个信号的信号。复合信号的空间分量可以用于从彼此获得在复合信号中接收到的不同信号，例如，通过在与包括在复合信号中的信号的到达方向对应的方向上形成波束。在一些示例中，图1中示出的天线元件可以涵盖天线阵列105的多个天线元件。
38.信号转换器115可以包括adc 120，包括第一adc 120-a和第n adc 120-n。信号转换器115可以被配置为将从天线阵列105接收到的模拟信号112转换为数字信号。信号转换器115还可以执行其他功能，诸如放大或滤波。在一些示例中，数字信号包括模拟信号的离散样本流，并且被称为数字样本流122。第一adc 120-a可以被配置为从第一天线元件110-a接收第一模拟信号112-a并且将第一模拟信号112-a转换为包括第一模拟信号112-a的连续样本(例如，持续的数字样本流)的第一数字样本流122-a。类似地，第n adc 120-n可以被配置为从第k天线元件110-k接收第n模拟信号112-n。在一些示例中，adc 120可以被配置为将从多个天线元件110接收到的模拟信号112(例如，组合模拟信号)转换为数字样本流122。k可以等于或大于n。
39.波束形成器160可以被配置为将波束形成权重应用于数字样本流122以获得可以基于接收到的rf信号103的一个或多个波束信号162。波束形成器160可以将一个或多个波束信号162发送到处理器175。在一些示例中，波束形成器160跨接收设备155中的信号处理系统分布。例如，波束形成器160可以包括与对应的多组adc 120耦接的一个或多个元素波束形成器。波束形成器160还可以包括与该一个或多个元素波束形成器耦接的一个或多个
子阵列波束形成器。
40.在一些示例中，波束形成器160可以包括加权电路(例如，倍增器、相移器)和一个或多个求和器(例如，加法器)。在一些示例中，加权电路可以将相应的权重应用于相应的数字样本流122，并且该一个或多个求和器可以将由倍增器输出的已加权信号的相应子集加在一起。在一些示例中，倍增器和求和器可以在专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或数字信号处理器(dsp)中实现。
41.样本缓冲器165可以被配置为获得数字样本流122的子集。数字样本流122的子集可以包括数字样本流122中包括的数字样本的部分。样本缓冲器165可以临时地存储数字样本流122的子集。在一些示例中，样本缓冲器165可以跨接收设备155中的信号处理系统分布。例如，样本缓冲器165可以包括与对应的多组adc 120耦接的一个或多个元素样本缓冲器。样本缓冲器165还可以核对数字样本流122的子集(例如，来自其他样本缓冲器165)以在将数字样本流122的已核对子集167发送到处理器175之前获得已核对子集167。样本缓冲器165还可以处理样本以提取要传递到流处理器的空间和/或频谱信息。
42.在一些示例中，样本缓冲器165可以包括嵌入式或附接式存储器(例如，高速缓存或dram)。嵌入式或附接式存储器可以被配置为在接收到定时信号(例如，来自定时部件170)时存储数据。在一些示例中，嵌入式或附接式存储器与用于将数字样本流的子集的样本寄存并写入到附接式存储器的电路耦接，该电路可以在asic、fpga或dsp中实现。该电路可以接收数字样本流122并且在接收到定时信号之后锁存数字样本流的子集的部分。在该一个或多个寄存器捕获到数字样本流的子集的部分之后，嵌入式或附接式存储器中的控制器可以被配置为将数字样本流的子集的部分写入到附接式存储器。
43.定时部件170可以被配置为触发在样本缓冲器165处的采样操作。例如，定时部件170可以将定时信号发送到样本缓冲器165，该定时信号致使样本缓冲器165在一段时间内获得数字样本流122中的数字样本(例如，以存储数字样本的子集)。因此，定时部件170可以触发样本缓冲器165存储(例如，缓冲)数字样本流122的时间同步(例如，与其他样本缓冲器时间同步的)子集。在一些示例中，定时部件170可以包括时钟。定时部件170还可以包括逻辑(例如，可编程逻辑)，该逻辑与时钟耦接并且用来以期望的周期性生成定时信号。
44.流处理器173可以被配置为将可以被分组或不可被分组的数据的数字流发送到处理器175。该数字流可以使用同步脉冲或序列来对准数据流。流处理器173可以被配置为对从波束形成器160接收到的波束信号162和数字样本流122的已核对子集167进行分组。例如，流处理器173可以被配置为基于波束信号162生成一个或多个第一分组并且基于已核对子集167生成一个或多个第二分组。流处理器173还可以被配置为将第一分组和第二分组交织以获得组合的分组流174。在一些示例中，流处理器173可以包括用于对波束信号162进行分组的第一模块、用于对已核对子集167进行分组的第二模块和用于将第一分组和第二分组交织以获得组合的分组流174的第三模块。在一些示例中，已核对子集167可以轮询而非流式传输的方式进行提供。在一些示例中，流处理器中的模块根据处理器175支持的通信协议来生成分组。第一模块、第二模块和第三模块可以在asic、fpga或dsp中实现。
45.处理器175可以被配置为处理从流处理器173接收到的组合的分组流174中的波束信号162和数字样本流122的已核对子集167。在一些示例中，处理器175被配置为解调并解码波束信号162以获得嵌入在rf信号103中的数据。处理器175还可以被配置为处理数字样
本流122的已核对子集167以确定rf信号103的空间特性(例如，到达角)或rf信号的频谱特性(例如，使用的频率范围)或两者。处理器175还可以被配置为处理数字样本流122的已核对子集167以组合来自165的其他实例的rf信号103的空间特性(例如，到达角)或rf信号103的频谱特性(例如，使用的频率范围)或两者。
46.图2示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。接收设备200可以被配置为(例如，同时)从一个或多个发射设备接收一个或多个信号。接收设备200可以是无线接收器，诸如如本文和参考图1所述的接入节点终端、卫星或用户终端。
47.接收设备200可以示出用于处理由大量天线元件输出的数字样本流的示例性菊花链架构。接收设备200可以包括天线阵列205、信号转换器215、元素组合器230、中间接口250、主接口265和处理器280。天线阵列205可以是图1a的天线阵列105的示例，并且可以包括天线元件210，这些天线元件可以是图1a的天线元件110的示例。信号转换器215可以是图1a的信号转换器115的示例。在一些示例中，元素波束形成器240可以是波束形成器(例如，图1a的波束形成器160)的一部分，并且元素样本缓冲器235可以是样本缓冲器(例如，图1a的样本缓冲器165)的一部分。
48.在一些示例中，adc 220可以被配置为将从天线元件210接收到的模拟信号212转换为数字样本流222。在一些示例中，adc 220可以被配置为将从多个天线元件210接收到的模拟信号212(例如，组合模拟信号)转换为数字样本流222，例如，如信号转换器215中的最后一个adc(即，图2中所示出的最底部的adc)所示出的。每个adc可以被配置为将数字样本流222输出到对应的元素组合器230。例如，第一adc 220-a至第n adc 220-n可以被配置为将n个数字样本流222输出到第一元素组合器230-a，并且底部的一组adc可以被配置为将l个数字样本流222输出到第m元素组合器230-m，其中l和n的值可以相同或不同。
49.第一元素组合器230-a可以包括第一元素样本缓冲器235-a、第一元素波束形成器240-a和第一元素流处理器245-a。第一元素组合器230-a可以接收数字样本流222中的数字样本的持续的流。第一元素组合器230-a可以被配置为将从对应一组的adc(例如，第一adc 220-a至第n adc 220-n)接收到的一组数字样本流222转换为一个或多个第一子阵列信号261-a(例如，使用第一元素波束形成器240-a)。为了将该组数字样本流222转换为一个或多个第一子阵列信号261-a，第一元素组合器230-a可以将一组或多组波束权重应用于该组数字样本流222。在一些示例中，数字样本流222可以被称为使用符号并且波束权重可以被称为使用符号例如，第一元素组合器230-a可以将第一组波束权重和第二组波束权重应用于一组数字样本流222以获得两组已加权数字样本流和第一元素组合器230-a还可以将相应的已加权数字样本流加在一起以获得两个第一子阵列信号261-a(其可以被表示为ya和yb)。
50.第一元素组合器230-a还可以被配置为缓冲(例如，使用第一元素样本缓冲器235-a)数字样本流222的子集，例如，数字样本流222的时间同步子集。在一些示例中，数字样本流222的子集可以被称为“快照”。查看在持续时间(例如，10ms持续时间)期间接收到的数字样本流222的一部分，第一元素组合器230-a可以在该持续时间的一部分内(例如，在该持续时间的10μs、100μs或1ms的窗口期间)缓冲在数字样本流222中接收到的数字样本的时间同
步子集。第一元素组合器230-a还可以被配置为将一个或多个第一子阵列信号261-a和数字样本流222的第一缓冲子集266-a传送到接收设备200中的另一个部件(例如，第m元素组合器230-m)，例如，经由中间接口250传送到第m元素组合器230-m。在一些示例中，第一元素组合器230-a是菊花链架构中的首位(或初始)元素组合器230。在其他示例中，第一元素组合器230-a是菊花链架构中的中间元素组合器230。
51.第一元素样本缓冲器235-a可以被配置为缓冲由第一元素组合器230-a接收到的数字样本流222的子集。第一元素波束形成器240-a可以被配置为将波束权重应用于数字样本流222并且组合所得已加权信号以获得一个或多个第一子阵列信号261-a。第一元素流处理器245-a可以被配置为管理数字样本流222的子集和一个或多个第一子阵列信号261-a到接收设备200中的其他部件的传送。在一些示例中，第一元素流处理器245-a可以被配置为周期性地或非周期性地(例如，响应于触发信号或事件)将数字样本流222的子集(例如，临时地)存储在第一元素样本缓冲器235-a中。第一元素流处理器245-a还可以被配置为周期性地或非周期性地(例如，响应于触发信号或事件)将数字样本流222的子集发射到接收设备200中的另一个部件。在一些示例中，第一元素流处理器245-a将与单个采样事件对应的一组时间同步样本临时地存储在第一元素样本缓冲器235-a中。附加地或另选地，第一元素流处理器245-a可以将与多个采样事件对应的一组时间同步样本临时地存储在第一元素样本缓冲器235-a中。在一些示例中，元素样本缓冲器235-a可以执行从样本提取频谱和/或空间信息的操作。
52.在一些示例中，第一元素流处理器245-a通过与一个或多个第一子阵列信号261-a不同的通信接口发射数字样本流的第一缓冲子集266-a，在一些示例中，用于数字样本流222的第一缓冲子集266-a的通信接口可以比用于一个或多个第一子阵列信号261-a的通信接口具有更小的带宽。在其他示例中，第一元素流处理器245-a可以通过与一个或多个第一子阵列信号261-a相同的通信接口发射数字样本流222的子集。第一元素流处理器245-a可以将数字样本流222的第一缓冲子集266-a和一个或多个第一子阵列信号261-a交织，以通过相同的通信接口发射数字样本流222的第一缓冲子集266-a和一个或多个第一子阵列信号261-a。在一些示例中，第一元素流处理器245-a可以对数字样本流222的第一缓冲子集266-a和一个或多个第一子阵列信号261-a进行分组(例如，生成包括这些第一缓冲子集和该一个或多个第一子阵列信号的分组)以获得分组。例如，数字样本流222的第一缓冲子集266-a可以被包括在第一分组中，并且一个或多个第一子阵列信号261-a可以被包括在第二分组中，并且第一元素流处理器245-a可以交织方式通过通信接口发射第一分组和第二分组(例如，一个或多个第一分组可以被周期性地包括在第二分组的流中以获得组合的分组流)。分组可以包括提供关于包括在分组中的数据的信息的标头，例如，标头可以指示哪一元素组合器生成了分组、数字样本流222的第一缓冲子集266-a的采样索引(其指示数字样本流222的第一缓冲子集266-a相对于这些数字样本流的其他子集是何时获得的、与分组相关联的天线元件等)。
53.第m元素组合器230-m可以包括第m元素样本缓冲器235-m、第m元素波束形成器240-m和第m元素流处理器245-m，它们可以执行与第一元素样本缓冲器235-a、第一元素波束形成器240-a和第一元素流处理器245-a类似的功能。第m元素组合器230-m可以被类似地配置为第一元素组合器230-a。即，第m元素组合器230-m可以被配置为基于从与一组天线元
件(例如，图2中所示出的四个底部天线元件)耦接的一组adc(例如，图2中所示出的三个底部adc)获得的数字样本流来生成一个或多个波束信号和数字样本流的缓冲子集。第m元素组合器230-m可以是菊花链架构中的最后一个元素组合器。
54.第m元素组合器230-m还可以被配置为从另一个元素组合器接收数字样本流222的子集和一个或多个子阵列信号261。第m元素组合器230-m可以被配置为将在第m元素组合器230-m处生成的一个或多个第m子阵列信号261-m与从第一元素组合器230-a获得的一个或多个第一子阵列信号261-a组合，以获得一个或多个波束信号262。而且，第m元素组合器230-m可以被配置为对在第m元素组合器230-m处缓冲的数字样本流222的第m缓冲子集266-m与从第一元素组合器230-a获得的数字样本流222的第一缓冲子集266-a进行核对，以获得数字样本流222的缓冲子集266的已核对子集267。当第一元素组合器230-a为中间元素组合器时，第一元素组合器230-a可以类似地被配置为组合一个或多个第一子阵列信号261-a，并且对数字样本流222的缓冲子集266与一个或多个子阵列信号261和从相邻元素组合器230接收到的数字样本流222的子集进行核对。附加地，第m元素组合器230-m可以被配置为将一个或多个波束信号262和数字样本流222的已核对子集267传送到接收设备200内的另一个部件，例如，经由主接口265传送到处理器280。
55.在一些示例中，第m元素波束形成器240-m可以附加地被配置为将从另一个元素流处理器245接收到的一个或多个子阵列信号261与由第m元素组合器230-m生成的一个或多个第m子阵列信号261-m组合。在此类情况下，第m元素波束形成器240-m可以被称为元素/子阵列波束形成器。第m元素流处理器245-m可以附加地被配置为管理数字样本流222的已核对子集267和由第m元素波束形成器240-m在组合操作之后生成的一个或多个波束信号262的传送。
56.中间接口250可以被配置为将第一元素组合器230-a与第m元素组合器230-m通信地耦接。中间接口250可能够传送来自第一元素组合器230-a的一定量的信息，使得一个或多个子阵列信号261和数字样本流222的子集可以被传送，同时支持一个或多个子阵列信号261的实时传送。中间接口250可以是包括用于并行通信的多个并行信号路径的总线或包括用于串行通信的单个信号路径的总线。中间接口250可以是网络接口(诸如以太网、光纤信道或异步传输模式(atm)总线)、外围接口(诸如外围部件互连(pci)总线、串行器-解串器(serdes)总线、快速无源并行(fpp)总线或光学互连)。
57.主接口265可以被配置为将第m元素组合器230-m与处理器280通信地耦接。主接口265可以类似地被配置为中间接口250。主接口265可能够传送来自第m元素组合器230-m的一定量的信息，使得一个或多个波束信号262和数字样本流222的已核对子集267可以被传送，同时支持一个或多个波束信号262的实时传送。在一些示例中，主接口265的带宽大于中间接口250的带宽，例如，以支持数字样本流的附加子集的传送。主接口265可以是网络接口(诸如以太网、光纤信道或atm总线)、外围接口(诸如pci总线、serdes总线、fpp总线或光学互连)。
58.处理器280可以包括解调器285、信号分析器290、互相关器295和校准器298。在一些示例中，解调器285、信号分析器290、互相关器295和/或校准器298中的一者或多者可以位于处理器280的外部，并且主接口265可以与处理器280和外部部件耦接。处理器280可以被配置为处理从第m元素组合器230-m接收到的一个或多个波束信号和数字样本流的子集。
处理器280可以被配置为从一个或多个波束信号262提取数据并且使用数字样本流222的已核对子集267来确定在接收设备200附近(例如，在该接收设备的视场内)检测到的rf信号的空间和/或频谱特性。
59.解调器285可以被配置为解调从第m元素组合器230-m接收到的一个或多个波束信号262，然后解码已解调的波束信号。信号分析器290可以被配置为分析从第m元素组合器230-m接收到的数字样本流222的已核对子集267。在一些示例中，信号分析器290对数字样本流222的已核对子集267执行信号处理(例如，卷积、特征向量分析和/或fft分析)。在一些示例中，处理器280可以使用该分析来生成空间/频谱图，该空间/频谱图指示接收在天线阵列205处检测到的不同的rf信号的方向以及接收不同的信号的频率范围。在一些示例中，空间/频谱图可以用于调整用于处理接收到的rf信号的信号滤波器，其中该信号滤波器可以与天线元件或波束形成器耦接。例如，空间/频谱图可以用于改善带通滤波器，以滤除与由信号分析器290识别出的干扰rf信号相关联的频率。信号分析器290可以用于识别感兴趣的目标并且缓冲波束信号以支持操作诸如识别、通信或监视。
60.互相关器295可以使用数字样本流的子集来识别检测到的rf信号的空间和/或频谱特性。例如，互相关器295可以识别在天线阵列205的天线元件处获得的信号之间的类似之处和/或差异(或将这些信号互相关)。互相关器295还可以被配置为基于所识别的类似之处和/或差异来调整由波束形成器应用于数字样本流222的波束权重。例如，互相关器295可以被配置为基于所识别的差异来调整波束权重以增加不同的信号的信噪比。在一些示例中，互相关器295可以被配置为根据多个波束权重集合(例如，其是根据期望的波束信号的估计入射方向计算的)来处理数字样本流222的已核对子集267，以确定具有最高信号强度或信噪比的波束权重集合。在一些示例中，互相关器295可以实现用于接收设备200的接收波束的抖动。在一些示例中，校准器298可以使用数字样本流222的已核对子集267来识别天线阵列205的天线元件之间的偏移，其中所识别的一组天线元件的偏移可以不同于在初始校准阶段针对该组天线元件确定的偏移。校准器298还可以被配置为调整应用于从该组天线元件接收到的rf信号的波束权重以补偿偏移的改变。附加地或另选地，校准器298可以测量rf信号的snr，同时调整波束权重并且识别增加(例如，最大化)该信号的snr的一个或多个波束权重(例如，其对应于一个或多个天线元件210)。校准器298还可以被配置为确定每个天线元件的其他偏移(例如，频率偏移)，以通过调整信号转换器215的部件(例如，本地振荡器、混合器)来补偿这些偏移。
61.图3示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。接收设备300可以被配置为(例如，同时)从一个或多个发射设备接收一个或多个信号。接收设备300可以是如本文和参考图1所述的接入节点终端、卫星或用户终端。接收设备300可以是如参考图2所述的接收设备200的示例。
62.接收设备200可以示出用于处理由大量天线元件输出的数字样本流的示例性共同馈送架构。在一些示例中，共同馈送架构可以具有更低延迟并且使用更少存储器来相干求和，而菊花链架构可以简化背板和子阵列的布局和连接性。接收设备300可以包括天线阵列305、信号转换器315、元素组合器330、中间接口350、主接口365和处理器380，它们可以是如参考图2所述的天线阵列205、信号转换器215、元素组合器230、中间接口250、主接口265和处理器280的示例。
63.第一元素组合器330-a和第m元素组合器330-m可以接收并处理从如参考图2所述的多组adc接收到的数字样本流。然而，与图2中不同，第一元素组合器330-a和第m元素组合器330-m可以不被配置为具有将在元素组合器处生成的一个或多个子阵列信号与从另一个元素组合器接收到的一个或多个子阵列信号组合并且对在元素组合器处缓冲的数字样本流的子集与从另一个元素组合器接收到的数字样本流的子集进行核对的能力(或该能力可以被禁用)。相反，第一元素组合器330-a和第m元素组合器330-m(以及其间的任何元素组合器)可以经由第一中间接口350-a和第m中间接口350-m将在相应的元素组合器处生成的一个或多个子阵列信号和在相应元素组合器处缓冲的数字样本流的缓冲子集发射到子阵列组合器335。
64.第一中间接口350-a可以被配置为将第一元素组合器330-a与子阵列组合器335通信地耦接。第一中间接口350-a可能够传送来自第一元素组合器330-a的一定量的信息，使得该一个或多个子阵列信号和数字样本流的缓冲子集可以被传送，同时支持该一个或多个子阵列信号的实时传送。第一中间接口350-a可以是包括用于并行通信的多个并行信号路径的总线或包括用于串行通信的单个信号路径的总线。第m中间接口350-m可以类似地被配置为第一中间接口350-a并且被配置为将第m元素组合器330-m与子阵列组合器335通信地耦接。第一中间接口350-a可以是网络接口(诸如以太网、光纤信道或atm总线)、外围接口(诸如pci总线、serdes总线、fpp总线或光学互连)。
65.子阵列组合器335可以包括子阵列波束形成器340和子阵列流处理器345。子阵列组合器335可以被配置为组合从多个元素组合器接收到的多组一个或多个子阵列信号以获得一个或多个波束信号362。子阵列组合器335还可以被配置为核对从多个元素组合器接收到的数字样本流的多个缓冲子集，以获得数字样本流的已核对子集367。在一些示例中，子阵列组合器335可以执行参考图2的第m元素组合器230-m所述的用于组合和核对子阵列信号和数字样本流的缓冲子集的所有或一些功能。
66.子阵列波束形成器340可以被配置为组合从多个元素组合器接收到的多组一个或多个子阵列信号以获得一个或多个波束信号362，例如，子阵列波束形成器340可以被配置为组合从第一元素组合器330-a接收到的第一组一个或多个子阵列信号361和从第m元素组合器330-m接收到的第二组一个或多个子阵列信号。
67.子阵列流处理器345可以被配置为核对从多个元素组合器接收到的数字样本流的缓冲子集以获得数字样本流的已核对子集367，例如，子阵列流处理器345可以被配置为组合从第一元素组合器330-a接收到的数字样本流的第一缓冲子集366和从第m元素组合器330-m接收到的数字样本流的第二缓冲子集。在一些示例中，子阵列流处理器345可以包括用于缓冲数字样本流的已核对子集367的缓冲器。子阵列流处理器345还可以被配置为交织一个或多个波束信号362和数字样本流的已核对子集367经由主接口365向处理器380的发射。在一些示例中，子阵列流处理器345对一个或多个波束信号362和数字样本流的已核对子集367进行分组，以获得用于经由主接口365发射的分组。例如，子阵列流处理器345可以生成包含一个或多个波束信号362的第一分组和包含数字样本流的已核对子集367的第二分组，并且子阵列流处理器345可以在组合的分组流中以交织方式将第一分组和第二分组发射到处理器380。
68.主接口365可以被配置为将子阵列组合器335与处理器380通信地耦接。主接口365
可能够传送来自第一元素组合器330-a的一定量的信息，使得一个或多个波束信号362和数字样本流的已核对子集367可以被传送，同时支持一个或多个波束信号362的实时传送。主接口365可以是包括用于并行通信的多个并行信号路径的总线或包括用于串行通信的单个信号路径的总线。在一些示例中，主接口365的带宽可以大于元素组合器与子阵列组合器之间的各个接口的带宽，但是小于元素组合器与子阵列组合器之间的各个接口的组合带宽。主接口365可以是网络接口(诸如以太网、光纤信道或atm总线)、外围接口(诸如pci总线、serdes总线、fpp总线或光学互连)。
69.处理器380可以包括解调器、信号分析器、互相关器、校准器或它们的任何组合。处理器380可类似地被配置为提取数据、分析信号、调整波束权重或它们的任何组合，如参考图2的处理器280所述。
70.图4示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。接收设备400可以被配置为(例如，同时)从一个或多个发射设备接收一个或多个信号。接收设备400可以是如本文和参考图1所述的接入节点终端、卫星或用户终端。接收设备400可以是本文和参考图2和图3所述的接收设备的示例。
71.接收设备400可以示出用于处理由大量天线元件输出的数字样本流的示例性组合菊花链/共同馈送架构。接收设备400可以包括天线阵列405、信号转换器415和处理器480，它们可以是图2和图3所述的天线阵列、信号转换器和处理器的示例。接收设备400还可以包括元素组合器430和子阵列组合器435。
72.天线阵列405可以包括第一天线集合407-a和第二天线集合407-b。第一天线集合407-a可以包括与信号转换器415中的第一组adc、第一组元素组合器(例如，包括第一元素组合器430-a)以及一个或多个子阵列组合器(例如，子阵列组合器435-a)耦接的第一组天线元件。与第一天线集合407-a耦接的adc、元素组合器和子阵列组合器435-a可以根据共同馈送架构来配置，如参考图3类似地描述的。在一些示例中，子阵列组合器435-a还可以与其他子阵列组合器(诸如第l子阵列组合器435-l)以菊花链架构来布置，如参考图2类似地描述的。子阵列组合器435-a可以位于菊花链的首位位置或菊花链的中间位置。
73.第二天线集合407-b可以包括与信号转换器415中的第二组adc、第二组元素组合器(例如，包括第二元素组合器430-b)以及一个或多个子阵列组合器(例如，第l子阵列组合器435-l)耦接的第二组天线元件，该第二组天线元件也可以根据共同馈送架构来配置，如参考图3类似地描述的。第l子阵列组合器435-l也可以与其他子阵列组合器(诸如子阵列组合器435-a)以菊花链架构来布置。第l子阵列组合器435-l可位于菊花链配置的拖尾位置。在一些示例中，子阵列组合器435可以被配置为组合从相应元素组合器430接收到的子阵列信号461以获得一个或多个阵列信号468。子阵列组合器435还可以被配置为组合来自相应元素组合器430的数字样本流的缓冲子集466以获得一个或多个阵列缓冲子集470。
74.第l子阵列组合器435-l(以及类似地，当处于中间位置时的子阵列组合器435-a)可以将在第l子阵列组合器435-l处生成的一个或多个阵列信号与从相邻子阵列组合器(例如，子阵列组合器435-a)接收到的一个或多个阵列信号468组合，如参考图2类似地针对组合子阵列信号描述的。第l子阵列组合器435-l(以及类似地，当处于中间位置时的子阵列组合器435-a)也可以对在第l子阵列组合器435-l处获得的数字样本流的阵列缓冲子集与从相邻子阵列组合器(例如，子阵列组合器435-a)接收到的数字样本流的阵列缓冲子集470进
行核对，如参考图2类似地描述的。第l子阵列组合器435-l可以将一个或多个所得波束信号462和数字样本流的已核对子集467传送到处理器480。处理器480可以处理接收到的波束信号462和数字样本流的已核对子集467，以获得所传送的数据并且确定在接收设备400附近发射的rf信号的频谱和/或空间特性。
75.图5示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。接收设备500可以被配置为(例如，同时)从一个或多个发射设备接收一个或多个信号。接收设备500可以是如本文和参考图1所述的接入节点终端、卫星或用户终端。接收设备500可以是本文和参考图2和图3所述的接收设备的示例。
76.接收设备500可以示出用于处理由大量天线元件输出的数字样本流的示例性组合共同馈送/菊花链架构。接收设备500可以包括天线阵列505、信号转换器515和处理器580，它们可以是图2和图3所述的天线阵列、信号转换器和处理器的示例。接收设备500还可以包括元素组合器530和子阵列组合器535。
77.天线阵列505可以包括第一天线集合507-a和第二天线集合507-b。第一天线集合507-a可以包括与信号转换器515中的第一组adc和第一组元素组合器(例如，包括第一元素组合器530-a)耦接的第一组天线元件。与第一天线集合507-a耦接的adc和元素组合器可以根据菊花链架构来配置，如参考图2类似地描述的。在一些示例中，与第一天线集合507-a耦接的元素组合器还可以与子阵列组合器535耦接。
78.第二天线集合507-b可以包括与信号转换器515中的第二组adc和第二组元素组合器(例如，包括第二元素组合器530-b)耦接的第二组天线元件。与第二天线集合507-b耦接的adc和元素组合器可以根据菊花链架构来配置，如参考图2类似地描述的。在一些示例中，与第二天线集合507-a耦接的元素组合器还可以与子阵列组合器535耦接。因此，与第一天线集合507-a耦接的元素组合器、与第二天线集合507-b耦接的元素组合器以及子阵列组合器535可以根据共同馈送架构来配置，如参考图3类似地描述的。
79.子阵列组合器535可以将在第一元素组合器530-a处生成的一个或多个子阵列信号561与从附加元素组合器(诸如第二元素组合器530-b)接收到的一个或多个子阵列信号561组合，如参考图3类似地描述的。子阵列组合器535还可以对从第一元素组合器530-a接收到的数字样本流的缓冲子集566与从附加元素组合器(诸如第二元素组合器530-b)接收到的数字样本流的缓冲子集566进行核对，如参考图3类似地描述的。子阵列组合器535可以将一个或多个所得波束信号562和数字样本流的已核对子集567传送到处理器580。处理器580可以处理接收到的波束信号532和数字样本流的已核对子集567，以获得所传送的数据并且确定在接收设备500附近发射的rf信号的频谱和/或空间特性。
80.图6a示出了根据如本文所公开的示例的支持同时波束形成和测量模式的接收设备。接收设备600-a可以被配置为(例如，同时)从一个或多个发射设备接收一个或多个信号。接收设备600-a可以是如本文和参考图1所述的接入节点终端、卫星或用户终端。接收设备600-a可以是本文和参考图2至图3所述的接收设备的示例。
81.接收设备600-a可以示出用于处理由大量天线元件输出的数字样本流的示例性扩展的共同馈送架构。接收设备600-a可以包括处理器680-a，该处理器可以是如参考图2至图5所述的处理器的示例。接收设备600-a还可以包括天线面板601和阵列组合器637-a。
82.第一天线面板601-a可以包括第一天线阵列605-a，并且第k天线面板601-k可以包
括第k天线阵列605-k。第一天线阵列605-a可以包括第一组天线元件，并且第k天线阵列605-k可以包括第二组天线元件。在一些示例中，第一天线阵列605-a和第k天线阵列605-k被包括在同一天线阵列中，但是在物理上彼此分开相当大的距离(例如，》1米)。第一天线面板601-a还可以包括第一信号转换器615-a、第一元素组合器630-a-1、第二元素组合器630-a-2(以及可能地，附加元素组合器630-a)和第一子阵列组合器635-a，它们可以是本文和参考图3所述的信号转换器、元素组合器和子阵列组合器的示例。元素组合器630可以将子阵列信号661和数字样本流的缓冲子集666传送到子阵列组合器635。
83.类似地，第k天线面板601-k还可以包括第k信号转换器615-k、元素组合器630-k-1和630-k-2(以及可能地，附加元素组合器630-k)以及第k子阵列组合器635-k。第一天线面板601-a还可以包括第一接口650-a，并且第k天线面板601-k可以包括第k接口650-k。第一接口650-a可以被配置为将信息(例如，阵列信号668和数字样本流的阵列缓冲子集670)从第一天线面板601-a传送到阵列组合器637-a。第k接口650-k可以被配置为将信息(例如，阵列信号668和数字样本流的阵列缓冲子集670)从第k天线面板601-k传送到阵列组合器637-a。
84.阵列组合器637-a可以被配置为组合(经由第一子阵列组合器635-a)从第一天线面板601-a接收到的一个或多个阵列信号668和从附加天线面板(例如，经由第k子阵列组合器635-k从第k天线面板601-k)接收到的一个或多个阵列信号668。阵列组合器637-a还可以被配置为对(经由第一子阵列组合器635-a)从第一天线面板601-a接收到的数字样本流的阵列缓冲子集670和从附加天线面板(例如，经由第k子阵列组合器635-k从第k天线面板601-k)接收到的数字样本流的阵列缓冲子集670进行核对。阵列组合器637-a可以被配置为将所得的一个或多个波束信号662和数字样本流的已核对子集667发射到处理器680-a。为了同步被传送遍及接收设备600-a的数据的传送，接收设备600-a可以将信息打包成块(或“组块”)，如本文和参考图6b更详细地描述的。
85.图6b示出了根据如本文所公开的示例的针对同时波束形成和测量模式的信号传播示意图。信号传播示意图651-b可以示出接收设备600-a内信号的传播。在一些示例中，信号传播示意图651-b示出了经由第一接口650-a发射的数据信号(例如，包括第一分组655-b的第一数据信号)和经由第k接口650-k发射的数据信号(例如，包括第k分组660-b的第k数据信号)的传播。
86.如本文所述，接收设备600-a内的信息可以分组或块来传送以维持跨接收设备600-a的同步性。在一些示例中，第一子阵列组合器635-a可以经由第一接口650-a将与第一组数字样本(例如，n个数字样本)相关联的数据(例如，一个或多个阵列信号和数字样本流的阵列缓冲子集)发射到阵列组合器637-a。在一些示例中，与数据发射相关联的数字样本的量至少部分地基于接收设备600-a内的信号的最坏情况传播延迟或接收设备600-a内的信号的传播误差或差异。例如，如果来自第k天线面板的最坏情况传播延迟跨越十个数字样本，则n可以等于九或小于九。另选地，可以选择与数据发射相关联的数字样本的量，使得数字样本的块长度大于不同元素组合器630之间的传播误差或差异(例如，具有最小传播延迟的元素组合器630与具有最高传播延迟的元素组合器630之间的传播差异，从而考虑到包括第一接口650-a和第k接口650-k的接口中的差异)。类似地，第k子阵列组合器635-k可以经由第k接口650-k将与第二组数字样本相关联的数据发射到阵列组合器637-a。
87.在一些示例中，第一子阵列组合器635-a经由第一接口650-a将第一分组655-b发射到阵列组合器637-a，并且第k子阵列组合器635-k经由第k接口650-k将第k分组660-b发射到阵列组合器637-a。阵列组合器637-a可以在处理从第一子阵列组合器635-a和第k子阵列组合器635-k接收到的信息之前对准第一分组655-b和第k分组660-b的开头。在一些示例中，阵列组合器637-a可以持续跟踪接收到的数据样本的量，使得阵列组合器637-a可将数据分组或数据块彼此分离。在(例如，在时间上)同步接收到的信息之后，阵列组合器637-a可以组合一个或多个接收到的波束信号并且核对包括在该接收到的信息中的数字样本流的子集。阵列组合器637-a可接着将所得的一个或多个波束信号和数字样本流的已核对子集发射到处理器680-a，该处理器可以如本文和参考图2至图5类似地描述的那样来处理信息。通过以分组或块来发射数据，可以减少用于维持信号(例如，波束信号和包括数字样本流的子集的信号)之间的时间同步的信令开销。
88.图7示出了根据如本文所公开的示例的针对同时波束形成和测量模式的信号处理示意图。信号处理示意图700可以示出接收设备703内信号的接收，该接收设备可以是参考图2至图6a所述的接收设备的示例。
89.接收设备703可包括一个或多个天线阵列(诸如天线阵列705)、信号转换器715、元素组合器730和处理器780。天线阵列705可以包括多个天线元件，其中天线元件的子集可以被分组在一起。信号转换器715可以包括多个adc并且可以是本文和参考图2至图6a所述的信号转换器的示例。元素组合器730可以包括如本文和参考图2至图6a所述的多个元素组合器。处理器780可以是本文和参考图2至图6a所述的处理器的示例。例如，处理器780可以包括处理器280的部件中的一个或多个部件，在一些情况下，这些部件可以共位，或者位于不同位置或计算节点中。
90.接收设备703还可以包括子阵列组合器735，该子阵列组合器可以包括如本文和参考图2至图6a所述的一个或多个子阵列组合器。在一些示例中，接收设备703不包括子阵列组合器735，例如，如果元素组合器730以菊花链架构来配置。接收设备还可以包括定时部件760和控制/状态部件770。元素样本缓冲器可由控制/状态部件770直接或间接轮询。
91.接收设备还可以包括第一数据中间接口750-a、第二数据中间接口750-b、主数据接口765和控制接口755。第一数据中间接口750-a可以将信号转换器715与元素组合器730耦接，并且被配置为将数字样本流输送到元素组合器730。第二数据中间接口750-b可以将元素组合器730与子阵列组合器735耦接，并且被配置为将一个或多个波束信号和数字样本流的子集输送到子阵列组合器735。主数据接口765可以将子阵列组合器735与处理器780耦接，并且被配置为将一个或多个波束信号和数字样本流的已核对子集输送到子阵列组合器735。如果接收设备703不包括子阵列组合器735，则第二数据中间接口750-b和主数据接口765可以是相同的接口。而且，用于组合子阵列信号和核对数字样本流的缓冲子集的功能可以移动到元素组合器730内。控制接口755可以与信号转换器715、元素组合器730、子阵列组合器735、处理器780、定时部件760、控制/状态部件770或它们的任何组合耦接。控制接口755可以被配置为在接收设备703内输送控制信息(例如，时钟信号、维护信号等)。在一些示例中，控制接口755可以被配置为将数字样本流的缓冲子集从信号转换器715或元素组合器730输送到处理器780。
92.如本文所述，元素组合器730和子阵列组合器735可以被配置为具有用于管理跨不
同接口对信息的传送的流处理器。在一些示例中，元素组合器730被配置为通过第二数据中间接口750-b以交织方式发射一个或多个波束信号和数字样本流的已核对子集。在其它示例中，元素组合器730被配置为通过第二数据中间接口750-b发射一个或多个波束信号并且通过控制接口755发射数字样本流的已核对子集。类似地，子阵列组合器735可以被配置为经由主数据接口765以交织方式或单独地通过主数据接口765和控制接口755发射波束信号和数字样本流的已核对子集。在一些示例中，信号转换器715可以被配置为(例如，在接收到触发信号时)通过第一数据中间接口750-a连续地发射数字样本流并且通过控制接口755将数字样本流的子集周期性地发射到处理器780。
93.定时部件760可以被配置为将定时信号发送到接收设备703内的部件。在一些示例中，定时部件760可以被配置为(例如，周期性地或非周期性地)发射致使部件(例如，信号转换器715或元素组合器730)从数字样本流捕获样本子集的定时信号。在一些示例中，基于接收信号的每个部件在相同时间和在相同持续时间内捕获样本子集，在时间上同步样本子集。定时信号(或由定时部件760发射的第二定时信号)还可致使部件将所捕获的快照发射到处理器780。
94.控制/状态部件770可以被配置为管理接收设备703的操作。在一些示例中，控制/状态部件770可以发送将接收设备703内的部件配置为在特定模式下操作和/或从接收设备703内的部件请求操作信息的信号。在一些示例中，控制/状态部件770可以被配置为(例如，周期性地或非周期性地)发射致使部件(例如，信号转换器715或元素组合器730)从数字样本流捕获预先确定量的样本的定时信号。定时信号(或由控制/状态部件770发射的第二定时信号)还可以致使部件将所捕获的数字样本流的子集发射到处理器780。
95.在一些示例中，接收设备703可以接收可以是rf信号的第一信号720-a和第二信号720-b。第一信号720-a可以从第一方向到达并且从第一设备发射，并且第二信号720-b可以从第二方向到达并且从第二设备发射。第一信号720-a和第二信号720-b中的一者或两者可以旨在用于接收设备703。在一些示例中，接收设备703可以从不同方向接收附加信号。天线阵列705的每个天线元件可以接收第一信号720-a和第二信号720-b两者，并输出与第一信号720-a和第二信号720-b对应的模拟信号。例如，由于不同天线元件的位置和/或取向，由不同天线元件输出的模拟信号可以彼此不同。这些差异可以用于确定信号的空间分量(例如，到达角度)。模拟信号可以被传递到信号转换器715。在一些示例中，模拟信号可以在被传递到信号转换器715之前被滤波(例如，在频率上)。
96.信号转换器715可以包括用于将从天线阵列705接收到的模拟信号转换为数字样本流的多个adc。信号转换器715可以通过第一数据中间接口750-a将数字样本流发射到元素组合器730。在一些示例中，信号转换器715还可以(例如，在接收到触发信号之后)通过控制接口755发射数字样本流中的每个数字样本流的子集。由多个adc输出的数字样本流可以被表示为其中信号转换器715可以包括(n+1)个adc，并且每个数字样本流可以包括相应的数字样本流。
97.元素组合器730可以包括多个元素组合器，其中每个元素组合器可以与adc的相应子集耦接并且接收对应的一组数字样本流。元素组合器可以各自处理从adc的相应子集接收到的相应的一组数字样本流。例如，第一元素组合器可以将从adc的相应子集接收到的相
应的一组数字样本流(其可以被表示为其中j可以小于n)转换为第一子阵列信号(ya，其对应于第一信号720-a)和第二子阵列信号(yb，其对应于第二信号720-b)。元素组合器还可以缓冲包括在相应的一组数字样本流中的每个数字样本流中的数字样本的子集，其中数字样本的缓冲子集可以被表示为
98.在一些示例中，元素组合器可以将自生成的子阵列信号与由相邻元素组合器生成的子阵列信号组合，例如，当接收设备703以菊花链配置来配置并且子阵列组合器735未被包括在接收设备703中时。在这种情况下，第二数据中间接口750-b和主数据接口765可以是相同的接口，并且元素组合器730可以经由主数据接口765将组合的子阵列信号作为一组所得波束信号y
′a和y
′b传送到处理器780。在一些示例中，元素组合器730还可以经由主数据接口765将数字样本的时间同步缓冲子集(例如，与波束信号一起以交织方式)传送到处理器780。在其他示例中，元素组合器730可以经由控制接口755将数字样本的时间同步子集传送到处理器780。
99.当接收设备703包括子阵列组合器735时，元素组合器730中的元素组合器可以经由第二数据中间接口750-b将相应的子阵列信号发射到子阵列组合器735(例如，当接收设备703以共同馈送配置来配置时)。相应的子阵列信号可以被表示为和其中l可以等于元素组合器730中的元素组合器的量。元素组合器还可以将数字样本的相应缓冲子集发射到子阵列组合器735(其中数字样本的子集可以被表示为)。在其他示例中，元素组合器可以经由第二数据中间接口750-b将子阵列信号发射到子阵列组合器735并且经由控制接口755将数字样本的子集发射到处理器780。
100.子阵列组合器735可以处理从元素组合器730接收到的信息。在一些示例中，子阵列组合器735可以组合从元素组合器730中的元素组合器接收到的多组子阵列信号以获得一组所得波束信号和子阵列组合器735还可以对从元素组合器接收到的数字样本的缓冲子集进行核对。子阵列组合器735可以经由主数据接口765将所得波束信号发射到处理器780。在一些示例中，子阵列组合器735还可以经由主数据接口765发射数字样本的缓冲子集，例如，将其与所得波束信号一起以交织方式发射。在其他示例中，子阵列组合器735可以经由控制接口755将数字样本的子集发射到处理器780。
101.在一些示例中，定时部件760和/或控制/状态部件770可以向接收设备703内的部件提供信号，这些部件支持遍及接收设备703的数字样本的子集的存储和传送。在一些示例中，定时部件760和/或控制/状态部件770(周期性地或非周期性地)发送致使信号转换器715或元素组合器730在一定持续时间内缓冲连续数字样本流的样本的定时信号。在存储数字样本流的子集之后，信号转换器715处的流处理部件可以执行致使数字样本流的子集例如经由第一数据中间接口750-a发射到元素组合器730或经由控制接口755发射到处理器780的操作。在其他示例中，如果数字样本流的子集在元素组合器730处缓冲，则元素组合器730处的流处理部件可以执行致使数字样本流的子集例如经由第二数据中间接口750-b发射到子阵列组合器735或经由控制接口755发射到处理器780的操作。
102.图8示出了根据如本文所公开的示例的针对同时波束形成和测量模式的过程的示
意图。可由如本文所述的接入节点终端、卫星、用户终端、rf接收器或其部件来实现方法800的操作。在一些示例中，接入节点终端和/或卫星中的处理系统可执行一组指令以控制卫星的功能元件，从而执行所述功能。在一些示例中，处理系统提供多种功能诸如通信、识别、监视或雷达。附加地或另选地，处理系统可使用专用硬件来执行所述功能的各方面。在一些示例中，处理系统是如本文参考图2至图3所述的接收设备，并且可以执行方法800。
103.在805处，可基于在天线阵列处接收到的射频信号来输出模拟信号。可根据本文所述的技术来执行805的操作。在一些示例中，805的操作的各方面可以由如本文所述的天线阵列(例如，使用图2至图7所述的天线阵列中的一个天线阵列)来执行。
104.在810处，可以将模拟信号转换为数字样本流。可以根据本文所述的技术来执行810的操作。在一些示例中，810的操作的各方面可以由如本文所述的模数信号转换器(例如，使用图2至图7所述的信号转换器中的一个信号转换器)来执行。
105.在815处，可以在相应样本缓冲器处缓冲数字样本流的相应子集，其中可以使数字样本流的相应子集彼此时间同步。可以根据本文所述的技术来执行815的操作。在一些示例中，815的操作的各方面可以由如本文所述的样本缓冲器(例如，图2的第一元素样本缓冲器235-a)来执行。在一些示例中，可以立即转发数字样本流的子集(例如，将其转发到流处理器或主处理器)，而不是缓冲数字样本流的子集。
106.在820处，可以将波束权重应用于数字样本流以获得一个或多个波束信号。可以根据本文所述的技术来执行820的操作。在一些示例中，820的操作的各方面可以由如本文所述的波束形成器(例如，图2和图3的第一元素波束形成器240-a或子阵列波束形成器340)来执行。
107.在825处，可以基于数字样本流的子集来确定射频信号的空间特性、频谱特性或两者。可以根据本文所述的技术来执行825的操作。在一些示例中，825的操作的各方面可以由如本文所述的处理器(例如，使用图2至图7所述的处理器中的一个处理器)来执行。在一些示例中，825的操作的各方面可以在与实现820的操作的硬件并联或串联的硬件中实现。
108.应当注意，本文所述的方法是可能的具体实施，并且所述操作和步骤可被重新布置或以其他方式修改，并且其他具体实施是可能的。此外，可组合来自所述方法中的两种或更多种方法的部分。
109.描述了一种用于通信的装置。该装置可以包括：天线阵列，该天线阵列被配置为接收射频信号并且基于这些射频信号输出模拟信号；模数信号转换器，这些模数信号转换器与天线阵列耦接，并且被配置为将模拟信号转换为数字样本流；样本缓冲器，该样本缓冲器与模数信号转换器耦接，并且被配置为缓冲数字样本流的相应子集，其中数字样本流的相应子集彼此时间同步；波束形成器，该波束形成器与模数信号转换器耦接，并且被配置为将波束权重应用于数字样本流以获得一个或多个波束信号；和处理器，该处理器与样本缓冲器耦接，该处理器被配置为基于数字样本流的子集确定射频信号的空间特性或频谱特性。
110.在一些示例中，处理器可以被配置为基于空间特性调整由波束形成器应用的波束权重。
111.在一些示例中，处理器可以被配置为调整确定用于天线阵列的校准的一个或多个天线元件的相应偏移，其中调整由波束形成器应用的波束权重可以基于针对该一个或多个天线元件确定的相应偏移。
112.在一些示例中，波束权重与用于与目标设备的通信的波束的第一方向相关联，并且处理器可以被配置为基于空间特性确定用于与目标设备的通信的波束的第二方向，其中调整由波束形成器应用的波束权重可以基于波束的第二方向。
113.在一些示例中，处理器可以被配置为基于频谱特性调整与该一个或多个波束信号相关联的滤波器。
114.在一些示例中，样本缓冲器包括一组元素样本缓冲器，每个元素样本缓冲器被配置为缓冲与天线阵列的一个或多个天线元件相关联的数字样本流的子集，并且波束形成器包括一组元素波束形成器，每个元素波束形成器被配置为将一个或多个波束权重应用于数字样本流中的一个或多个数字样本流以获得子阵列信号。
115.在一些示例中，该装置包括一组元素组合器，该组元素组合器与模数信号转换器耦接并且包括：该组元素波束形成器中的相应元素波束形成器，这些相应元素波束形成器被配置为将一个或多个波束权重应用于由模数信号转换器的相应子集输出的相应数字样本流以获得相应子阵列信号；和该组元素样本缓冲器中的相应元素样本缓冲器，这些相应元素样本缓冲器被配置为缓冲由模数信号转换器的相应子集输出的相应数字样本流的相应子集。
116.在一些示例中，该组元素组合器可以被配置为对在相应元素组合器处缓冲的数字样本流的子集与从相邻元素组合器在子阵列分组流中接收到的数字样本流的附加子集进行核对，以获得数字样本流的已核对子集。
117.在一些示例中，相应元素流处理器可以被配置为：将由相应元素波束形成器生成的一个或多个子阵列信号与在子阵列分组流中接收到的附加子阵列信号组合以获得一个或多个波束信号，并且对该一个或多个波束信号和数字样本流的已核对子集进行分组以获得组合的分组流。
118.在一些示例中，处理器可以被配置为：从该组元素组合器中的元素组合器接收组合的分组流，基于组合的分组流中的该一个或多个波束信号获得数据流，并且基于组合的分组流中的数字样本流的已核对子集确定空间特性或频谱特性。
119.在一些示例中，波束形成器包括一个或多个子阵列波束形成器，该一个或多个子阵列波束形成器被配置为组合由相应元素波束形成器生成的子阵列信号以获得该一个或多个波束信号，并且该装置还包括一个或多个子阵列组合器，该一个或多个子阵列组合器与该组元素组合器耦接并且包括该一个或多个子阵列波束形成器中的相应子阵列波束形成器，该相应子阵列波束形成器被配置为组合子阵列信号以获得该一个或多个波束信号。
120.在一些示例中，该组元素组合器包括相应元素流处理器，该相应元素流处理器被配置为对由相应元素波束形成器生成的子阵列信号和由相应元素样本缓冲器缓冲的数字样本流的子集进行分组以获得相应子阵列分组流，并且该一个或多个子阵列组合器包括相应子阵列流处理器，该相应子阵列流处理器被配置为：从该组元素组合器中的相应元素组合器接收相应子阵列分组流，基于相应子阵列分组流对从相应元素组合器接收到的数字样本流的子集进行核对，以获得数字样本流的已核对子集，并且对该一个或多个波束信号和数字样本流的已核对子集进行分组以获得组合的分组流。
121.在一些示例中，处理器被配置为：从该一个或多个子阵列组合器接收相应组合的分组流，基于相应组合的分组流中的该一个或多个波束信号获得数据流，并且基于相应组
合的分组流中的数字样本流的已核对子集确定空间特性或频谱特性。
122.在一些示例中，处理器被配置为将波束权重应用于数字样本流以获得已加权数字样本流，并且组合已加权数字样本流以获得该一个或多个波束信号。
123.在一些示例中，该装置包括流处理器，该流处理器与波束形成器和样本缓冲器耦接并且被配置为：将该一个或多个波束信号和数字样本流的子集交织；并且经由通信接口发射所交织的一个或多个波束信号和数字样本流的子集。
124.该装置的一些示例可以包括：解调器，该解调器被配置为经由通信接口接收该一个或多个波束信号，该解调器被进一步配置为解调该一个或多个波束信号以获得一个或多个数据流，并且其中处理器可以被进一步配置为存储数字样本流的子集，并且基于对数字样本流的所存储的子集的分析确定射频信号的空间特性或频谱特性。
125.在一些示例中，样本缓冲器被配置为接收与捕获数字样本流的子集相关联的定时信号，并且基于这些定时信号缓冲数字样本流的子集。
126.该装置的一些示例可以包括：一组天线阵列，该组天线阵列包括天线阵列和被配置为输出第二模拟信号的第二天线阵列；第二模数信号转换器，这些第二模数信号转换器与第二天线阵列耦接，并且被配置为将第二模拟信号转换为第二数字样本流；第二样本缓冲器，该第二样本缓冲器与第二模数信号转换器耦接，并且被配置为缓冲第二数字样本流的相应子集，其中第二数字样本流的相应子集可以彼此时间同步；第二波束形成器，该第二波束形成器与第二模数信号转换器耦接，并且被配置为将第二波束权重应用于第二数字样本流以获得一个或多个第二波束信号；和阵列组合器，该阵列组合器与波束形成器和第二波束形成器耦接，并且被配置为组合该一个或多个波束信号和该一个或多个第二波束信号以获得该一个或多个波束信号。
127.在一些示例中，阵列组合器可以被配置为对数字样本流的子集和第二数字样本流的子集进行校对，以获得数字样本流的已核对子集，并且处理器可以被配置为基于数字样本流的已核对子集确定空间特性或频谱特性。
128.该装置的一些示例可以包括流处理器，该流处理器被配置为将数字样本流的子集分组成第一分组并且将第二数字样本流的同步捕获的子集分组成第二分组，其中第一分组的长度可以基于信号从该组天线阵列到阵列组合器的传播延迟，并且其中阵列组合器可以被进一步配置为将第一分组的开头与第二分组的开头对准。
129.在一些示例中，数字样本流中的每个数字样本流可以与天线阵列的天线子阵列的一个或多个相应天线元件相关联。
130.本文所述的信息和信号可以使用各种不同技术和技巧中的任何一种来表示。例如，可在整个说明书中引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或它们的任何组合表示。
131.结合本文的公开内容描述的各种示例性框和模块可以用以下来实现或执行：通用处理器、dsp、asic、fpga、或其他可编程逻辑设备、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件、或被设计用于执行本文所述功能的它们的任何组合。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合(例如，数字信号处理器(dsp)和微处理器的组合、多个微处理器的组合、与dsp核结合的一个或多个微处理器的组合、或任何其他此类配置)。
132.本文所述的功能可以在硬件、由处理器执行的软件、固件或它们的任何组合中实现。如果在由处理器执行的软件中实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输。其他示例和实施方式在本公开和所附权利要求书的范围内。例如，由于软件的性质，本文所述的功能可以使用由处理器、硬件、固件、硬接线、或这些中的任一者的组合执行的软件实现。实现功能的特征还可物理地位于各种位置，包括呈分布式，使得功能部分在不同的物理位置处实现。
133.计算机可读介质包括非暂态计算机存储介质和通信介质两者，该计算机可读介质包括有助于将计算机程序从一个地方转移到另一个地方的任何介质。非暂态存储介质可以是可由通用或专用计算机访问的任何可用介质。以举例而非限制的方式，非暂态计算机可读介质可以包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪存存储器、光盘只读存储器(cdrom)或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储设备、或者可用于承载或存储以指令或数据结构形式的期望程序代码装置并且可由通用或专用计算机、或者通用或专用处理器访问的任何其他非暂态介质。而且，任何连接都适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或无线技术(诸如红外，无线电和微波)从网站、服务器或其他远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl或无线技术(诸如红外、无线电和微波)包括在介质的定义中。如本文所用，磁盘和光盘包括cd、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘(dvd)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘通过激光器光学地复制数据。上述的组合也包括在计算机可读介质的范围内。
134.如本文所用，包括权利要求书中的，在项目列表(例如，以诸如
“……
中的至少一个”或
“……
中的一个或多个”的短语为前缀的项目列表)中使用的“或”指示包含性列表，使得例如“a、b或c中的至少一者”列表意指a或b或c或ab或ac或bc或abc(即，a和b和c)。而且，如本文所用，短语“基于”不应被解释为对封闭条件集的引用。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，被描述为“基于条件a”的示例性步骤可以基于条件a和条件b两者。换句话讲，如本文所用，短语“基于”应当以与短语“至少部分地基于”相同的方式进行解释。
135.在附图中，类似的部件或特征可具有相同的参考标签。此外，相同类型的各种部件可通过在参考标签之后加上连接号和第二标签来区分，该第二标签可区分类似的部件。如果在本说明书中仅使用第一参考标签，则本描述适用于具有相同第一参考标签的类似部件中的任一个，而与第二参考标签、或其他后续参考标签无关。
136.本文结合附图阐述的说明书描述了示例性配置，并且不表示可实现的或在权利要求的范围内的所有示例。本文所使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”，而不是“优选”或“优于其他示例”。具体实施方式包括具体细节以提供对所描述的技术的理解。然而，可在没有这些具体细节的情况下实践这些技术。在一些实例中，以框图形式示出了众所周知的结构和设备，以避免模糊所描述的示例的概念。
137.提供本文的描述以使得本领域技术人员能够做出或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可应用于其他变型而不脱离本公开的范围。因此，本公开不限于本文所述的示例和设计，而是要符合与本文公开的原理和新颖性特征一致的最广泛范围。

技术特征：
1.一种用于通信的装置，包括：天线阵列(105,205,305,405)，所述天线阵列被配置为接收射频信号(103)并且至少部分地基于所述射频信号(103)输出模拟信号(112,212)；模数信号转换器(120,220)，所述模数信号转换器与所述天线阵列(105,205,305,405)耦接，并且被配置为将所述模拟信号(112,212)转换为数字样本流(122,222)；样本缓冲器(165)，所述样本缓冲器与所述模数信号转换器(120,220)耦接，并且被配置为缓冲所述数字样本流(122,222)的相应子集，其中所述数字样本流(122,222)的所述相应子集彼此时间同步；波束形成器(160)，所述波束形成器与所述模数信号转换器(120,220)耦接，并且被配置为将波束权重应用于所述数字样本流(122,222)以获得一个或多个波束信号(162,262,362,462)；和处理器(175)，所述处理器与所述样本缓冲器(165)耦接，所述处理器(175)被配置为至少部分地基于所述数字样本流(122,222)的所述子集确定所述射频信号(103)的空间特性或频谱特性。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器(175)被进一步配置为：至少部分地基于所述空间特性调整由所述波束形成器(160)应用的所述波束权重。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述处理器(175)被进一步配置为：确定用于所述天线阵列(105,205,305,405)的校准的一个或多个天线元件(110,210)的相应偏移，其中调整由所述波束形成器(160)应用的所述波束权重至少部分地基于针对所述一个或多个天线元件(110,210)确定的所述相应偏移。4.根据权利要求2或3中任一项所述的装置，其中所述波束权重与用于与目标设备的通信的波束的第一方向相关联，并且其中所述处理器(175)被进一步配置为：至少部分地基于所述空间特性确定用于与所述目标设备的通信的所述波束的第二方向，其中调整由所述波束形成器(160)应用的所述波束权重至少部分地基于所述波束的所述第二方向。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述处理器(175)被进一步配置为：至少部分地基于所述频谱特性调整与所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)相关联的滤波器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中：所述样本缓冲器(165)包括多个元素样本缓冲器(235)，每个元素样本缓冲器(235)被配置为缓冲与所述天线阵列(105,205,305,405)的一个或多个天线元件(110,210)相关联的数字样本流(122,222)的子集，并且所述波束形成器(160)包括多个元素波束形成器(240)，每个元素波束形成器(240)被配置为将一个或多个波束权重应用于所述数字样本流(122,222)中的一个或多个数字样本流以获得子阵列信号(261)。7.根据权利要求6所述的装置，还包括：多个元素组合器(230)，所述多个元素组合器与所述模数信号转换器(120,220)耦接并且包括：所述多个元素波束形成器(240)中的相应元素波束形成器(240)，所述相应元素波束形
成器被配置为将一个或多个波束权重应用于由所述模数信号转换器(120,220)的相应子集输出的相应数字样本流(122,222)以获得相应子阵列信号(261)，和所述多个元素样本缓冲器(235)中的相应元素样本缓冲器(235)，所述相应元素样本缓冲器被配置为缓冲由所述模数信号转换器(120,220)的相应子集输出的相应数字样本流(122,222)的相应子集。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个元素组合器(230)包括相应元素流处理器(245)，所述相应元素流处理器被配置为：对在相应元素组合器(230)处缓冲的数字样本流(122,222)的子集与从相邻元素组合器(230)在子阵列分组流中接收到的数字样本流(122,222)的附加子集进行核对，以获得数字样本流(122,222)的已核对子集(167)。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述相应元素流处理器(245)被进一步配置为：将由相应元素波束形成器(240)生成的一个或多个子阵列信号(261)与在所述子阵列分组流中接收到的附加子阵列信号(261)组合以获得所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)，以及对所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)和数字样本流(122,222)的所述已核对子集(167)进行分组以获得组合的分组流(174)。10.根据权利要求9所述的装置，其中所述处理器(175)被配置为：从所述多个元素组合器(230)中的元素组合器(230)接收所述组合的分组流(174)；至少部分地基于所述组合的分组流(174)中的所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)获得数据流；以及至少部分地基于所述组合的分组流(174)中的数字样本流(122,222)的所述已核对子集(167)确定所述空间特性或所述频谱特性。11.根据权利要求7所述的装置，其中：所述波束形成器(160)包括一个或多个子阵列波束形成器(340)，所述一个或多个子阵列波束形成器被配置为组合由所述相应元素波束形成器(240)生成的所述子阵列信号(261)以获得所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)，并且所述装置还包括一个或多个子阵列组合器(355)，所述一个或多个子阵列组合器与所述多个元素组合器(230)耦接并且包括所述一个或多个子阵列波束形成器(340)中的相应子阵列波束形成器(340)，所述相应子阵列波束形成器被配置为组合所述子阵列信号(261)以获得所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)。12.根据权利要求11所述的装置，其中：所述多个元素组合器(230)包括相应元素流处理器(245)，所述相应元素流处理器被配置为对由所述相应元素波束形成器(240)生成的所述子阵列信号(261)和由所述相应元素样本缓冲器(235)缓冲的数字样本流(122,222)的子集进行分组，以获得相应子阵列分组流，并且所述一个或多个子阵列组合器(355)包括相应子阵列流处理器(345)，所述相应子阵列流处理器被配置为：从所述多个元素组合器(230)的相应元素组合器(230)接收所述相应子阵列分组流，至少部分地基于所述相应子阵列分组流对从所述相应元素组合器(230)接收到的数字样本流(122,222)的所述子集进行核对，以获得数字样本流(122,222)的已核对子集(167)，
以及对所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)和数字样本流(122,222)的所述已核对子集(167)进行分组以获得组合的分组流(174)。13.根据权利要求12所述的装置，其中所述处理器(175)被配置为：从所述一个或多个子阵列组合器(355)接收相应组合的分组流(174)；至少部分地基于所述相应组合的分组流(174)中的所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)获得数据流；以及至少部分地基于所述相应组合的分组流(174)中的数字样本流(122,222)的所述已核对子集(167)确定所述空间特性或所述频谱特性。14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其中至少部分地基于将所述波束权重应用于所述数字样本流(122,222)获得已加权数字样本流(122,222)，并且其中所述波束形成器(160)被进一步配置为：组合所述已加权数字样本流(122,222)以获得所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)。15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，还包括：流处理器(173)，所述流处理器与所述波束形成器(160)和所述样本缓冲器(165)耦接并且被配置为：将所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)和所述数字样本流(122,222)的所述子集交织；以及经由通信接口(265)发射所交织的一个或多个波束信号(162)和所述数字样本流(122,222)的子集。16.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，还包括：解调器(285,385)，所述解调器被配置为经由通信接口(265)接收所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)，所述解调器(285,385)被进一步配置为解调所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)以获得一个或多个数据流，其中所述处理器(175)被进一步配置为存储所述数字样本流(122,222)的所述子集，并且至少部分地基于对所述数字样本流(122,222)的所存储的子集的分析确定所述射频信号(103)的所述空间特性或所述频谱特性。17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中所述样本缓冲器(165)被进一步配置为：接收与捕获所述数字样本流(122,222)的所述子集相关联的定时信号；以及至少部分地基于所述定时信号缓冲所述数字样本流(122,222)的所述子集。18.根据权利要求1至17所述的装置，还包括：多个天线阵列(605)，所述多个天线阵列包括所述天线阵列(105,205,305,405,605-a)和被配置为输出第二模拟信号的第二天线阵列(605-k)；第二模数信号转换器(615-k)，所述第二模数信号转换器与所述第二天线阵列(605-k)耦接，并且被配置为将所述第二模拟信号转换为第二数字样本流(122,222)；第二样本缓冲器，所述第二样本缓冲器与所述第二模数信号转换器(615-k)耦接，并且被配置为缓冲所述第二数字样本流(122,222)的相应子集，其中所述第二数字样本流(122,
222)的所述相应子集彼此时间同步；第二波束形成器，所述第二波束形成器与所述第二模数信号转换器(615-k)耦接，并且被配置为将第二波束权重应用于所述第二数字样本流(122,222)以获得一个或多个第二波束信号；和阵列组合器(637-a)，所述阵列组合器与所述波束形成器(160)和所述第二波束形成器耦接，并且被配置为组合所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)和所述一个或多个第二波束信号以获得所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)。19.根据权利要求18所述的装置，其中：所述阵列组合器(637-a)被配置为对所述数字样本流(122,222)的所述子集和所述第二数字样本流(122,222)的所述子集进行核对，以获得所述数字样本流(122,222)的已核对子集(167)，并且所述处理器(175)被配置为至少部分地基于所述数字样本流(122,222)的所述已核对子集(167)确定所述空间特性或所述频谱特性。20.根据权利要求18或19中任一项所述的装置，还包括：流处理器(173)，所述流处理器被配置为将所述数字样本流(122,222)的子集分组成第一分组(655-b)并且将所述第二数字样本流(122,222)的同步捕获的子集分组成第二分组(660-b)，其中所述第一分组(655-b)的长度至少部分地基于信号从所述多个天线阵列(605)到所述阵列组合器(637-a)的传播延迟，并且其中所述阵列组合器(637-a)被进一步配置为将所述第一分组(655-b)的开头与所述第二分组(660-b)的开头对准。21.根据权利要求1至20中任一项所述的装置，其中所述数字样本流(122,222)中的每个数字样本流与所述天线阵列(105,205,305,405)的天线子阵列的一个或多个相应天线元件(110,210)相关联。22.一种用于通信方法，包括：至少部分地基于在天线阵列(105,205,305,405)处接收到的射频信号(103)输出模拟信号(112,212)；将所述模拟信号(112,212)转换为数字样本流(122,222)；在样本缓冲器(165)处缓冲所述数字样本流(122,222)的相应子集，其中所述数字样本流(122,222)的所述相应子集彼此时间同步；将波束权重应用于所述数字样本流(122,222)以获得一个或多个波束信号(162,262,362,462)；以及至少部分地基于所述数字样本流(122,222)的所述子集确定所述射频信号(103)的空间特性或频谱特性。23.根据权利要求22所述的方法，还包括：至少部分地基于所述空间特性调整所述波束权重。24.根据权利要求23所述的方法，还包括：确定用于所述天线阵列(105,205,305,405)的校准的一个或多个天线元件(110,210)的相应偏移，其中至少部分地基于针对所述一个或多个天线元件(110,210)确定的所述相应偏移调整所述波束权重。
25.根据权利要求23或24中任一项所述的方法，其中所述波束权重与用于与目标设备的通信的波束的第一方向相关联，所述方法还包括：至少部分地基于所述空间特性确定用于与所述目标设备的通信的所述波束的第二方向，其中至少部分地基于所述波束的所述第二方向调整所述波束权重。26.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，还包括：至少部分地基于所述频谱特性调整与所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)相关联的滤波器。27.根据权利要求22至26中任一项所述的方法，还包括：存储与所述天线阵列(105,205,305,405)的一个或多个相应天线元件(110,210)相关联的相应数字样本流(122,222)的相应子集；以及将一个或多个波束权重应用于所述相应数字样本流(122,222)以获得相应子阵列信号(261)。28.根据权利要求27所述的方法，还包括：对数字样本流(122,222)的子集进行核对，以获得数字样本流(122,222)的已核对子集(167)；组合一个或多个子阵列信号(261)以获得所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)；以及对所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)和数字样本流(122,222)的所述已核对子集(167)进行分组以获得组合的分组流(174)。29.根据权利要求28所述的方法，还包括：至少部分地基于所述组合的分组流(174)中的数字样本流(122,222)的所述已核对子集(167)确定所述空间特性或所述频谱特性。30.根据权利要求28或29中任一项所述的方法，还包括：将所述一个或多个波束信号(162,262,362,462)和所述数字样本流(122,222)的所述子集交织；以及经由通信接口(265,365)发射所交织的一个或多个波束信号(162,262,362,462)和所述数字样本流(122,222)的子集。

技术总结
本发明公开了一种装置，如本文所述，该装置可以包括接收射频信号并输出模拟信号的天线阵列。该装置还可以包括将这些模拟信号转换为数字样本流的模数信号转换器。而且，该装置可以包括缓冲这些数字样本流的子集的样本缓冲器和使用这些数字样本流来生成一个或多个波束信号的波束形成器。附加地，该装置可以包括基于这些数字样本流的这些子集确定这些射频信号的空间特性或频谱特性的处理器。频信号的空间特性或频谱特性的处理器。频信号的空间特性或频谱特性的处理器。


技术研发人员：G
受保护的技术使用者：维尔塞特公司
技术研发日：2021.06.09
技术公布日：2023/7/22