紫光展銳的AiP結構的波束檢測發明，包括多個ULA和UPA天線陣列，利用ULA陣列檢測UPA陣列的發射信號并存儲特征參數等檢測結果，基于此，終端可以選擇波束最優配置、提高波束調整效率、節約系統功耗。

毫米波是5G通信的重要組成部分，可實現更高的通信傳輸速率、更低的時延，在未來網絡、工業互聯網等領域具有廣闊的應用前景。前不久，通信芯片供應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鍵的技術和業務數據測試，展示了其在毫米波通信領域雄厚的技術實力。

為對抗毫米波的高路損特性，5G通信系統通常需要在芯片中使用陣列天線與波束賦形技術，實現更窄的波束以聚集能量，與此同時，需要使用波束管理和波束追蹤技術快速準確的實現收發端波束對齊和跟蹤。現有的一種方案是結合RRC協議在基帶上進行波束掃描并結合相關對準策略完成波束管理，然而，這種方法占用的網絡和資源較多，終端側功耗較大。另一種是在射頻端增設專用于環境檢測的天線或感應裝置、調諧元件、控制電路等，難以集成在系統芯片中，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日提出了一項名為“基于AiP結構的波束檢測方法及裝置、計算機可讀存儲介質”的發明專利（申請號：201910097995.0），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

本發明經過研究，發現終端在實際應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，這些因素與網絡狀態的相關性低。如果天線射頻模塊可直接感知附近的射頻環境，就可以本地檢測并調整波束，提高波束調整效率、節約功耗。為此本發明提出了一種AiP結構，如圖1所示，AiP包括一組由多個天線單元101構成的ULA天線陣列和一組由多個天線單元102構成的UPA天線陣列，且二者一一對應。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一定角度后，出現主瓣增益下降同時旁瓣增益上升的問題，通常設定主陣列UPA在某個最大工作角度外不再作為工作通道，而此空間區域由ULA陣列覆蓋。因此AiP中同時設計有UPA和ULA至少兩組陣列，并為它們配置相應獨立的電路與控制處理通道。

圖2 基于AiP結構的波束檢測方法流程圖

圖2是基于發明提出的AiP結構所對應的波束檢測方法流程圖，首先ULA陣列檢測對應的UPA陣列發射的信號（S201），當AiP結構設計定型后，ULA陣列與UPA陣列之間即形成了固定的物理通道，因此當UPA陣列發射特定的信號時，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果，包括UPA陣列發射信號的特征參數值（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，并將結果存在基帶處理器的查找表內存中。當AiP結構周圍存在遮擋時，可以將檢測到的UPA陣列發射的信號的特征參數值與存儲的預設特征參數值進行比較，基于比較結果可以判斷出實際發射的波束與原先設計中存在一定偏離，進而調整波束，優化波束設置。

而為進一步提高實際環境中的全向通信能力并實現MIMO （多輸入多輸出）功能，系統可包括多個AiP，并被布置于各個方向協同工作。當某個AiP中的UPA陣列發射信號時，其他AiP中的ULA陣列也可以檢測到相對固定的信號，進一步提高波束檢測的準確性和高效性。

簡而言之，紫光展銳的這一發明專利提供了一種基于AiP結構的波束檢測方法，包括多個ULA和UPA天線陣列，并利用ULA陣列檢測UPA陣列的發射信號并存儲檢測結果，如特征參數等，基于此，終端可以選擇波束最優配置、提高波調整效率、節約系統功耗。

毫米波作為5G核心技術，必將在今后結合一系列產業需求誕生多種創新技術和產品，并應用于更多領域。紫光展銳作為國內領先的集成電路設計企業，憑借其強大的技術創新實力，相信今后在毫米波終端芯片領域必將大放異彩。

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