JSSC 2023第5期mm-Wave

A 28-GHz Multi-Beam Decentralized Relay Array Samir Nooshabadi Graduate Student

28GHz模块化多波束中继阵列解决毫米波通信非视距问题

28GHz, 625Mb/s总吞吐量, 四元件阵列独立三波束

毫米波通信多波束中继非视距N路径滤波器模块化阵列

▸创新点1：模块化可扩展的完全分散式设计（系统创新）。该设计通过独立分支实现无需共享时序参考或物理基板集成的多波束中继，解决了毫米波通信中NLOS环境下的用户覆盖问题，支持灵活阵列扩展。

▸创新点2：无电感可重构三阶N路径滤波器（电路创新）。采用被动式无电感结构实现3阶滤波，结合可编程相位偏移功能，显著降低功耗与面积，同时支持频率无关的相位调节，实测相位精度达±5°。

▸创新点3：空间与频域多波束并发复用（方法创新）。通过多通道基带信号链实现波束在空间和频域的同时复用，四元件阵列演示了3个独立波束的625Mb/s总吞吐量，频谱效率提升2倍以上。

▸创新点4：分布式阵列孔径共享技术（系统创新）。各独立RFIC可协同利用全阵列孔径资源，实现波束赋形增益最大化，实测波束指向误差<3°。

Abstract

Multi-beam relays can be used to overcome the non-line-of-sight (NLOS) issues in millimeter-wave (mm-wave) communication networks that serve many users in an obstruction-rich environment. We demonstrate a modular multi-beam relay array at 28 GHz, which is scalable and fully decentralized. The individual branches of the array are independent and do not need to share a timing reference or be physically located on the same substrate. Multi-beam capability is facilitated by a multi-channel baseband