智能天線發射通道及接收通道的校準方法及相關裝置的製作方法

2023-12-02 19:13:46

專利名稱：智能天線發射通道及接收通道的校準方法及相關裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信技術領域，尤其涉及一種確定智能天線發射通道頻域校準 係數的方法、一種智能天線發射通道的校準方法、一種確定智能天線接收通道頻域校準 係數的方法、一種智能天線接收通道的校準方法、一種智能天線發射通道的校準裝置及 一種智能天線接收通道的校準裝置。
背景技術：
附圖1為現有TD-SCDMA網絡中智能天線陣列系統的結構示意圖，該系統中 包括基帶信號處理單元、至少一個天線、至少一個射頻收發信機、至少一個耦合器、合 路分路器和校準信號處理單元。通常將發射信號時，由耦合器、射頻發信機、基帶信號 處理單元連接而成的通路稱為發射通道；將接收信號時，由耦合器、射頻收信機、基帶 信號處理單元連接而成的通路稱為接收通道；將合路分路器連接而成的通路稱為校準通 道。對發射通道發送的信號進行校準的過程如下(1)基帶信號處理單元在TD-SCDMA無線幀的保護時隙發送校準序列，校準序 列由在時域正交的碼字循環移位生成；(2)校準信號經過射頻發信機、多路射頻通道、耦合器、合路器進入校準通 道；(3)校準信號處理單元通過收信機接收多路疊加在一起的校準信號；(4)校準信號處理單元利用校準信號的時域正交性，計算出每路射頻通道發送信 號的幅度和相位；(5)校準信號處理單元計算校準係數，並傳送給基帶信號處理單元；(6)基帶信號處理單元將每路射頻通道發送信號乘以校準係數進行補償。上述步驟(1)至步驟(5)通常是利用智能天線發送信號時隙和接收信號時隙之間 的保護間隔(GP，Guard Period)來完成的。對接收通道接收的信號進行校準的過程如下(1)校準信號處理單元在TD-SCDMA無線幀的保護時隙發送校準序列，校準序 列由在時域正交的碼字循環移位生成；(2)校準信號經過射頻發信機、校準通道、分路器、耦合器進入天線陣列各路射 頻通道；(3)基帶信號處理單元通過多路射頻通道的收信機分別接收各路校準信號，並將 各路校準信號轉發給校準信號處理單元；(4)校準信號處理單元計算出每路射頻通道接收校準信號的幅度和相位；(5)校準信號處理單元計算校準係數，並傳送給基帶信號處理單元；(6)基帶信號處理單元將每路射頻通道接收信號乘以校準係數進行補償。上述步驟(1)至步驟(5)通常是利用智能天線發送信號時隙和接收信號時隙之間的保護間隔(GP，Guard Period)來完成的。在TD-SCDMA網絡中，傳輸信號時所佔用的頻帶寬度(1.6MHz)較窄，因而可 以認為各個發射通道發送的信號之間、或各個接收通道接收的信號之間的頻域特性不存 在顯著差異，因而對於所有發射通道而言，只需要用一組時域校準係數對各個發射通道 發送的信號在幅度和相位上進行補償；同樣，對於所有接收通道而言，只需要用一組時 域校準係數對各個接收通道接收的信號在幅度和相位上進行補償，即可獲得良好的信號 校準效果。然而，對於長期演進(LTE，Long Term Evolution)網絡而言，由於傳輸信號時所 佔用的頻帶寬度較寬，通常為10MHz 20MHz，比TD-SCDMA網絡傳輸信號佔用的頻 帶寬得多，因此各個發射通道發送的信號之間、或各個接收通道接收的信號之間頻域特 性的差異會對信號造成不可忽視的影響，如果仍採用上述TD-SCDMA網絡中的天線校準 方法，將不能取得很好的校準效果。

發明內容
本發明實施例提供一種智能天線發射通道的校準方法和一種智能天線接收通道 的校準方法，用以解決現有校準技術中無法對LTE系統中的發射信號和接收信號進行準 確校準的問題。對應地，本發明實施例還提供了一種確定智能天線發射通道頻域校準係數的方 法、一種確定智能天線接收通道頻域校準係數的方法、一種智能天線發射通道的校準裝 置和一種一種智能天線接收通道的校準裝置。本發明實施例提供的技術方案如下一種確定智能天線發射通道頻域校準係數的方法，包括從校準通道接收到的時域信號中分離出每路發射通道的時域估計值，所述時域 信號是由各路發射通道發送的承載有校準序列的子載波時域信號耦合生成的，並對每路發射通道的時域估計值進行變換，獲得每路發射通道各子載波的頻域估 計值；以及根據獲得的各子載波的頻域估計值，確定各子載波對應的頻域校準係數。一種智能天線發射通道的校準方法，包括確定承載待發送信號的子載波對應的頻域校準係數，所述子載波的頻域校準系 數為對從校準通道接收到的時域信號中分離出的每路發射通道的時域估計值進行變換， 以獲得每路發射通道各子載波的頻域估計值，再根據獲得的各子載波的頻域估計值，確 定出的；在發送信號時，根據確定出的子載波對應的頻域校準係數，對待發送信號進行 校準。一種智能天線發射通道的校準裝置，包括分離單元，用於從校準通道接收到的時域信號中分離出每路發射通道的時域估 計值，所述時域信號是由各路發射通道發送的承載有校準序列的子載波時域信號耦合生 成的；確定單元，用於針對每路發射通道，執行對該發射通道的時域估計值進行變換，獲得該發射通道各子載波的頻域估計值；以及根據獲得的頻域估計值，確定各子載 波對應的頻域校準係數；校準單元，用於在發送信號時，根據確定單元確定出的承載待發送信號的子載 波對應的頻域校準係數，對待發送信號進行校準。一種確定智能天線接收通道頻域校準係數的方法，包括獲取各接收通道分別接收到的校準通道發送的承載有校準序列的子載波時域信 號；對每路接收通道接收到的子載波時域信號進行變換，獲得每路接收通道接收到 的子載波時域信號的頻域估計值；以及根據獲得的每路接收通道接收到的子載波時域信號的頻域估計值、校準序列中 的符號與承載校準序列中符號的子載波的對應關係，確定每路接收通道中各子載波的頻 域估計值；根據獲得的各子載波的頻域估計值，確定各子載波對應的頻域校準係數。一種智能天線接收通道的校準方法，包括確定承載信號的子載波對應的頻域校準係數，所述頻域校準係數為根據對每路 接收通道接收到的子載波時域信號進行變換獲得的每路接收通道接收到的子載波時域信 號的頻域估計值確定出的；接收信號時，根據確定出的的子載波對應的頻域校準係數，對接收到的信號進 行校準。一種智能天線接收通道的校準裝置，包括獲取單元，用於獲取各接收通道分別接收到的校準通道發送的承載有校準序列 的子載波時域信號；確定單元，用於對每路接收通道接收到的子載波時域信號進行變換，獲得每路 接收通道接收到的子載波時域信號的頻域估計值；以及根據獲得的每路接收通道接收到 的子載波時域信號的頻域估計值、校準序列中的符號與承載校準序列中符號的子載波的 對應關係，確定每路接收通道中各子載波的頻域估計值；根據獲得的各子載波的頻域估 計值，確定各子載波對應的頻域校準係數；校準單元，用於接收信號時，根據確定單元確定出的承載信號的子載波對應的 頻域校準係數，對接收到的信號進行校準。本發明實施例對於發射通道而言，將為各路發射通道指定的對應校準序列中的 符號承載在發射通道的各子載波上發送給校準通道；從校準通道得到的時域信號中分離 出每路發射通道的時域估計值，對每路發射通道對應的時域估計值進行FFT獲得該發射 通道中各個子載波對應的頻域估計值，從而根據各個子載波的頻域估計值確定各個子載 波的頻域校準係數，在發送信號時，根據獲得的發射信道對應的時域估計值和頻域校準 係數，對待發送信號進行校準；對於接收通道而言，獲取各接收通道分別接收到的承載有校準序列的時域信 號；分別對每路接收通道接收到的時域信號進行FFT，獲得該發射通道中各子載波對應 的頻域估計值，從而確定各個子載波的頻域校準係數和該接收通道對應的時域估計值； 在接收信號時，根據確定出的接收信道對應的時域估計值和頻域校準係數，對接收到的信號進行校準，通過上述方案中引入的頻域校準係數，本發明實施例提出的射頻通道校 準方案能夠校準各射頻通道之間的頻率特性差異，從而能夠對LTE網絡中的智能天線陣 列所傳輸的信號進行準確校準。


圖1為現有TD-SCDMA網絡中智能天線陣列系統的結構示意圖；圖2為本發明實施例提出的對發射通道進行校準處理的流程圖；圖3為本發明實施例提出的對接收通道進行校準處理的流程圖；圖4為本發明實施例中發射承載有校準序列的時域信號所佔用的信道時隙的示 意圖；圖5為本發明實施例中進行發射通道校準和接收通道校準時，發送承載有校準 序列的時域信號所佔用的信道時隙的示意圖；圖6a為本發明實施例中進行發射通道校準時，發送承載有校準序列的時域信號 所佔用的信道時隙的示意圖；圖6b為本發明實施例中進行接收通道校準時，發送承載有校準序列的時域信號 所佔用的信道時隙的示意圖；圖7為本發明實施例提供的智能天線發射通道的校準裝置的結構示意圖；圖8為本發明實施例提供的智能天線接收通道的校準裝置的結構示意圖。
具體實施例方式LTE系統為寬帶通信系統，採用OFDM傳輸方式，系統首先將使用的頻帶劃分 為多個子載波，將待傳輸數據同時映射到多個子載波上進行傳輸，以增加系統抵抗多徑 幹擾的能力。然而現有的智能天線校準技術卻無法對LTE網絡中不同頻率的各射頻通道之間 的頻率響應的差異進行有效校準。本發明實施例提出的智能天線校準方法在對發射通道進行校準時，校準信號處 理單元在獲得各發射通道的時域估計值後，對各發射通道的時域估計值進行快速傅立葉 變換(FFT，Fast Fourier Transform),據此確定發射通道對應的頻域校準係數，基帶信號 處理單元在發送信號時，根據確定出的發射通道對應的時域估計值和頻域校準係數對子 載波進行校準；類似地，在對接收信道進行校準時，校準信號處理單元對各個接收通道 接收到的校準序列(即時域估計值)進行FFT，據此確定接收通道對應的頻域校準係數， 基帶信號處理單元接收到信號時，根據接收通道對應的使用估計值和頻域校準係數，對 接收到的信號進行校準。下面將依據本發明的發明原理，詳細介紹兩個實施例來對本發明方法的主要實 現原理進行詳細的闡述和說明。實施例一請參照附圖2，為本實施例中對發射通道進行校準處理的流程圖，在本實施例中 智能天線共有k個發射通道。步驟201，基帶信號處理單元確定每路發射通道分別對應的校準序列，每個發射通道對應的校準序列應具有較好的頻域自相關性和時域自相關性，各個發射通道對應的 校準序列之間是正交的。例如選用ZC序列作為校準根序列，確定k路發射通道分別對應 的校準序列時，將ZC序列作為第1路發射通道對應的校準序列，通過循環移位方法，獲 得其他k_l路發射通道對應的校準序列；步驟202，針對每個發射通道，基帶信號處理單元將該發射通道對應的校準序列 中的符號映射到該發射通道的各子載波；假定LTE網絡帶寬為DMHz，包含Ms。個子載波，對於第k路發射通道而言， 該發射通道中的第n(0<n < MJ個子載波承載的內容為rk(n) (rk(n)可以為該發射通道對 應的校準序列中的符號，也可以為空，是由校準信號中的符號與子載波的對應關係確定 的，本實施例中給出了 3種校準序列中的符號與子載波的對應關係)，基帶信號處理單元 發送給第k路發射通道的時域信號可以表示為
權利要求
1.一種確定智能天線發射通道頻域校準係數的方法，其特徵在於，包括從校準通道接收到的時域信號中分離出每路發射通道的時域估計值，所述時域信號 是由各路發射通道發送的承載有校準序列的子載波時域信號耦合生成的，並對每路發射通道的時域估計值進行變換，獲得每路發射通道各子載波的頻域估計 值；以及根據獲得的各子載波的頻域估計值，確定各子載波對應的頻域校準係數。
2.—種智能天線發射通道的校準方法，其特徵在於，包括確定承載待發送信號的子載波對應的頻域校準係數，所述子載波的頻域校準係數 為對從校準通道接收到的時域信號中分離出的每路發射通道的時域估計值進行變換，以 獲得每路發射通道各子載波的頻域估計值，再根據獲得的各子載波的頻域估計值確定出 的；在發送信號時，根據確定出的子載波對應的頻域校準係數，對待發送信號進行校準。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在發射通道發送的子載波時域信號上承載 校準序列，具體包括為每路發射通道指定對應的校準序列，其中每路校準序列與其他發射通道對應的校 準序列是正交的；將校準序列中的符號承載在對應發射通道的子載波時域信號上。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，在校準序列中包含的符號數量和對應發射 通道的子載波數量相同時，將校準序列中的每個符號承載在唯一對應的子載波上。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，在校準序列中包含的符號數量小於對應發 射通道的子載波數量時，將校準序列中的符號承載在部分子載波上，所述部分子載波均 勻地分布在發射通道的總帶寬上，且校準序列中的每個符號與所述部分子載波中的每個 子載波是唯一對應的；或根據發射通道的子載波數量和對應校準序列中包含的符號數量的比值，確定承載校 準序列中同一符號的子載波數量，且承載同一符號的子載波之間相隔校準序列包含的符 號數量減1個子載波。
6.如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，從校準通道接收到的時域信號中分離 出每路發射通道的時域估計值，具體包括對校準通道接收到的時域信號進行變換，獲得校準通道接收到的信號的頻域估計 值；以及根據校準通道接收到的信號的頻域估計值、校準序列中的符號與承載校準序列中符 號的子載波的對應關係，確定疊加在一起的各發射通道的頻域估計值；以及對疊加在一起的各發射通道的頻域估計值進行反變換，獲得疊加在一起的各發射通 道的時域估計值；根據各個通道對應的校準序列之間的正交特點，通過循環移位從疊加在一起的各發 射通道的時域估計值中分離出每路發射通道的時域估計值。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，對發射通道的時域估計值進行變換前，還 包括在根據該發射通道的時域估計值確定出該發射通道的性能參數符合預定要求時，執 行所述變換以確定發射通道的頻域校準係數；否則，放棄本次變換。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據各子載波的頻域估計值，確定各子載 波對應的頻域校準係數，具體為針對每個子載波，將所有發射通道與該載波同頻的子載波的平均發射功率與該子載 波頻域估計值的比值作為該子載波對應的頻域校準係數。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據各子載波的頻域估計值，確定各子載 波對應的頻域校準係數，具體包括根據預定共用同一頻域校準係數的子載波數量N。，確定N。個子載波頻域估計值的平 均值；以及確定所有子載波的平均發射功率；將確定出的所有子載波的平均發射功率與所述N。個子載波頻域估計值的平均值的比 值作為所述N。個子載波共用的頻域校準係數。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在保護時隙中與下行導頻時隙接近的時 間段向校準通道發送承載有校準序列的時域信號。
11.一種智能天線發射通道的校準裝置，其特徵在於，包括分離單元，用於從校準通道接收到的時域信號中分離出每路發射通道的時域估計 值，所述時域信號是由各路發射通道發送的承載有校準序列的子載波時域信號耦合生成 的；確定單元，用於針對每路發射通道，執行對該發射通道的時域估計值進行變換， 獲得該發射通道各子載波的頻域估計值；以及根據獲得的頻域估計值，確定各子載波對 應的頻域校準係數；校準單元，用於在發送信號時，根據確定單元確定出的承載待發送信號的子載波對 應的頻域校準係數，對待發送信號進行校準。
12.—種確定智能天線接收通道頻域校準係數的方法，其特徵在於，包括 獲取各接收通道分別接收到的校準通道發送的承載有校準序列的子載波時域信號； 對每路接收通道接收到的子載波時域信號進行變換，獲得每路接收通道接收到的子載波時域信號的頻域估計值；以及根據獲得的每路接收通道接收到的子載波時域信號的頻域估計值、校準序列中的符 號與承載校準序列中符號的子載波的對應關係，確定每路接收通道中各子載波的頻域估 計值；根據獲得的各子載波的頻域估計值，確定各子載波對應的頻域校準係數。
13.—種智能天線接收通道的校準方法，其特徵在於，包括確定承載信號的子載波對應的頻域校準係數，所述頻域校準係數為根據對每路接收 通道接收到的子載波時域信號進行變換獲得的每路接收通道接收到的子載波時域信號的 頻域估計值確定出的；接收信號時，根據確定出的的子載波對應的頻域校準係數，對接收到的信號進行校準。
14.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，根據承載信號的子載波對應的頻域校準係數，對接收到的信號進行校準之前，還包括對獲得的接收通道各子載波的頻域估計值進行變換，獲得接收通道的時域估計值，以及在根據接收通道的時域估計值確定出該接收通道的性能參數符合預定要求時，根據 子載波對應的頻域校準係數對接收到的信號進行校準；否則，放棄校準。
15.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，在保護時隙中與上行導頻時隙接近的時 間段向接收通道發送承載有校準序列的時域信號。
16.—種智能天線接收通道的校準裝置，其特徵在於，包括獲取單元，用於獲取各接收通道分別接收到的校準通道發送的承載有校準序列的子 載波時域信號；確定單元，用於對每路接收通道接收到的子載波時域信號進行變換，獲得每路接收 通道接收到的子載波時域信號的頻域估計值；以及根據獲得的每路接收通道接收到的子 載波時域信號的頻域估計值、校準序列中的符號與承載校準序列中符號的子載波的對應 關係，確定每路接收通道中各子載波的頻域估計值；根據獲得的各子載波的頻域估計 值，確定各子載波對應的頻域校準係數；校準單元，用於接收信號時，根據確定單元確定出的承載信號的子載波對應的頻域 校準係數，對接收到的信號進行校準。
全文摘要
本發明公開了一種智能天線發射通道及接收通道的校準方法及相關裝置，用以解決現有天線校準技術無法對LTE系統中傳輸的信號進行準確校準的問題。該方法包括確定承載待發送信號的子載波對應的頻域校準係數，所述子載波的頻域校準係數為對從校準通道接收到的時域信號中分離出的每路發射通道的時域估計值進行變換，以獲得每路發射通道各子載波的頻域估計值，再根據獲得的各子載波的頻域估計值確定出的；在發送信號時，根據確定出的子載波對應的頻域校準係數，對待發送信號進行校準。
文檔編號H04L27/26GK102014094SQ200910092329
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月7日 優先權日2009年9月7日
發明者于洋, 孫長果, 張健飛, 蔣崢 申請人:大唐移動通信設備有限公司