通道校準方法及裝置的製作方法

2023-05-04 16:30:16 2

專利名稱：：通道校準方法及裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種通道校準方法及裝置。
背景技術：
：近年來，多天線技術發展迅速，在第四代移動通信(4thGenerationmobilesystem,簡稱為4G)和長期演進(LongTermEvolution，簡稱為LTE)系統中得到了大規模的應用。在4G中，時分波束賦形(TimeDivisionDuplexBeamForming,簡稱為TDD-BF)，也稱為迭代天線或智能天線技術(Ad即tiveAntennaSystem，簡稱為AAS)，由於能夠顯著提高通信系統的覆蓋範圍和增強通訊信號的質量，並且節省了相當的基站數量進而使運營成本降低，因此，被視為4G中最重要的通信技術之一。但是，目前仍然有很多的問題困繞著時分波束賦形技術的發展，例如，上下行通道的不對稱性或非互易性(non-channelreciprocity)導致通信系統尤其是目前廣泛得以應用的TDD-BF系統的性能惡化。因為TDD-BF主要是利用上下行對稱的原理，即，假設上下信道是對稱或互易的，然後將基帶上行估測的通道狀態信息(ChannelStateInformation,簡稱為CSI)用於下行基帶的數據流發送。因此，通過上下行通道校準保證通道對稱或互易是TDD-BF的關鍵措施。此外，Wimax/LTE系統的外部幹擾也對波束賦形的性能影響較大。幹擾類型分為小區間幹擾，包括同頻或異頻幹擾。其中，同頻幹擾(扇區載頻相同)比異頻系統(扇區載頻不同)對系統性能影響大，因而，需要考慮抗幹擾措施。此外，根據WimaxForum論壇的驗證結果，空間相關性(SpatialCorrelation)引起的衰落對上行信道性能的影響遠大於下行，甚至可能造成上行系統性能無法滿足通信要求。這些因素極大限制了波束賦形系統的性能。
發明內容針對相關技術中TDD-BF上下行通道的不對稱性或非互易性導致TDD-BF性能惡化的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目的在於提供一種通道校準方法及裝置，以解決上述問題至少之一。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種通道校準方法。根據本發明的通道校準方法包括調度預定幀的時隙；在上述時隙，對設備的射頻上下通道進行估測，獲得設備的射頻上下通道發送部分和接收部分的增益和信號延遲參數，並計算出設備的校準補償數據；以權值方式應用校準補償數據進行校準。優選地，調度預定幀的時隙包括射頻和基帶協商選擇上述時隙的位置和長度，並通過MAC調度上述時隙。優選地，在上述時隙傳送0F匿格式的信號。優選地，上述校準補償數據包括幅度補償值和相位補償值。優選地，以權值方式應用上述校準補償數據進行校準包括以權值方式對上述校準補償數據包括的幅度補償值和相位補償值分別與基帶待發送的數據進行共軛相乘。優選地，在計算出設備的校準補償數據之後，上述方法還包括採用調度子載波和/或子載波插值法來做幹擾消除，用來減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響。優選地，上述子載波插值法包括線性插值法、低通濾波值法和維納插值法。為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種通道校準裝置。根據本發明的通道校準裝置包括調度模塊，用於調度預定幀的時隙；估測模塊，用於在調度模塊調度的時隙，對設備的射頻上下通道進行估測，獲得設備的射頻上下通道發送部分和接收部分的增益和信號延遲參數；計算模塊，用於根據估測模塊獲得的增益和信號延遲參數計算出設備的校準補償數據；校準模塊，用於應用計算模塊計算出的權值方式的校準補償數據進行校準。優選地，上述調度模塊還包括選擇模塊，用於射頻和基帶協商選擇時隙的位置和長度。優選地，上述裝置還包括第一幹擾消除模塊，用於通過調度子載波來做幹擾消除減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響；第二幹擾消除模塊，用於通過子載波插值法來做幹擾消除減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響。通過本發明，採用射頻和基帶通道校準和幹擾消除的方式，解決了相關技術中TDD-BF上下行通道的不對稱性或非互易性導致TDD-BF性能惡化的問題，進而達到了增加對射頻系統的幹擾抑制、提高校準的可靠性以及保證波束賦形高質量數據傳輸和覆蓋範圍擴大的效果。此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的通道校準方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的基站校準數據示意圖；圖3是根據本發明實施例的通道校準中相位誤差對系統增益影響分析原理圖；圖4是根據本發明實施例的通道校準中不同相位誤差對系統增益的影響分析示意圖；圖5是根據本發明實施例的射頻系統通路校準相位補償值計算示意圖；圖6是根據本發明實施例的射頻系統通路相位補償值的計算實際仿真值和計算相位差的仿真結果圖；圖7是根據本發明實施例的通道校準裝置的結構框圖；圖8是根據本發明實施例的通道校準裝置的優選的結構框圖；圖9是根據本發明實施例的射頻系統通道校準結構框圖；圖10是根據本發明實施例的測試系統連接圖；圖11是根據本發明實施例的實際通道校準仿真效果圖。具體實施方式功能概述本發明實施例提供了一種通道校準方案，通過調度預定幀的時隙，在不影響業務的條件下作為信號源測量各射頻通道相位差，並反饋給基帶進行共軛相乘，從而減少由於射頻設備上下行非互易帶來的相位誤差，並採用子載波調度或者子載波插值的抗幹擾措施，減少了小區內和鄰小區等幹擾及頻率同步引起基帶信號相位畸變，增加了對射頻系統的幹擾抑制和提高了校準的可靠性，提高TDD-BF系統的性能。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。方法實施例根據本發明的實施例，提供了一種通道校準方法。圖l是根據本發明實施例的通道校準方法的流程圖，如圖l所示，該方法包括如下的步驟S102至步驟S106:步驟S102，調度預定幀的時隙。其中，射頻和基帶協商選擇上述時隙的位置和長度並通過MAC調度時隙。具體地，不選擇控制或廣播信息所在時隙，如Wimax中的上下行移動應用部分(MobileApplicationPart，簡稱為MAP)，否則將會丟失該幀的控制或廣播信息，因而只能選擇業務數據所在時隙，如需要賦形的數據子載波所在時隙；其次考慮到作為信號源的信息量的大小和不影響業務，選擇信號源完整的一個或兩個時隙。具體地，射頻系統更新校準數據發送給基帶用於賦形數據開始正常業務。校準單個通道所需符號為12個時隙業務資源作為射頻校準的信號源。步驟S104，在上述時隙，對設備的射頻上下通道進行估測，獲得設備的射頻上下通道發送部分和接收部分的增益和信號延遲參數，並計算出設備的校準補償數據。步驟S106，以權值方式應用校準補償數據進行校準。具體地，以權值方式對校準補償數據包括的幅度補償值和相位補償值分別與基帶待發送的數據進行共軛相乘，如圖2所示，圖2是根據本發明實施例的基站校準數據示意圖。具體地，從射頻通道得到的每根天線每個正交頻分復用信號(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)子載波的上下行通道總的通道補償值(包括幅度和相位)W。,k為formulaseeoriginaldocumentpage5k為子載波索引，包含幅度am,k和相位補償j9;m為發送天線數目；TDD-BF下行基帶發送數據為Y，將權值和射頻反饋通道補償值一起處理，相當於對發送數據乘以一組新的權值為formulaseeoriginaldocumentpage5經過加權和通道補償後數據Z為Zformulaseeoriginaldocumentpage5在步驟S104之後，還包括採用調度子載波和子載波插值法來減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準補償值的影響，從而減少波束賦形信號性能惡化，其中，子載波插值法包括線性插值法、低通濾波值法和維納插值法。下面將結合實例對本發明實施例的實現過程進行詳細描述。實施例1在本實施例中，基站中射頻系統對基帶每個波束賦形信號通道的子載波幅度/功率和相位進行調整，傳送幅度相位校準數據的實部和虛部信號，並對各天線按0F匿帶寬或子載波數傳送數據進行校準，每個OFDM子載波校準補償值與該子載波上波束賦形的數據相乘。其中波束賦形通道校準的數據和OFDM子載波唯一對應作約定並通過調度信令傳送校準數據。射頻系統通知基帶調度所需預定幀的時隙，產生校準數據並傳送給基帶，根據時+分+秒+相對幀號+下行幾個符號在此時隙同步消息和消息結構進行校準，包括信令+消息計數+同步時間。信號源採用OF匿子載波發連續多個包括循環前綴插入(CyclicPrefix)符號的信號進行相位算法仿真，通過反饋均方聯合(RecursiveMeanSquare,簡稱為RMS)和離散付立葉轉換(DiscreteFrequencyTransfer,簡稱為DFT)計算接收數據來獲取通道子載波相位特性，再得到其它通道子載波相對本通道子載波相位，來獲取通路絕對時延來計算各通道的相位差，作為通道校準相位補償。其中，通道校準參數包括校準埠至各天線輻射埠幅度和相位最大偏差。校準時由發送端產生信號源通過天線耦合通路接收數據，使用賦形校準數據做上下行通道狀態檢測。校準過程為校準數據接收中斷，切換為波束賦形校準信號源，讀取和保存校準數據後停止校準採樣，具體包括校準條件判斷，校準定時控制和啟動，校準數據處理和傳送，提供中斷和各通道校準控制函數。校準裝置包括基帶+射頻系統+天線模塊，校準點設置在射頻系統內部檢測各主通道、反饋通道狀態。圖3是根據本發明實施例的通道校準中相位誤差對系統增益影響分析原理圖，根據圖3原理圖仿真通道校準中相位補償值對系統增益的影響如圖4所示，圖4是根據本發明實施例的通道校準中不同相位誤差對系統增益的影響分析示意圖。上下行通道相對於基準通道綜合差異可用補償數據進行校準。圖5是根據本發明實施例的射頻系統通路校準相位補償值計算示意圖，如圖5所示，分別採用無擾動相位和有擾動相位時，射頻系統I/Q通道的實際相位和校準相位的計算，首先計算相位無擾動，無加性高斯白噪聲(AdditiveWhiteGaussionNoise，簡稱為AWGN)通道時校準用信號源的實部和虛部相位值10/Q0，隨後計算相位有擾動，加AWGN通道時校準用信號源的實部和虛部相位值I1/Q1。將IO/QO和Il/Ql的相位值進行相減即得出實際的校準用信號源相位校準值，其中，具體使用了快速傅立葉變換的反變換IFFT生成OF匿信號。具體地，無相位擾動(相位擾動都為0度)、無AWGN時，得到的I(n)、Q(n)為"AAS校準用信號源"。其中，對於二進位移相鍵控(BinaryPhase-ShiftKeying,簡稱為BPSK)調製，初始相位為x、x度；加相位擾動和加AWGN時，得到的I(n)、Q(n)為"AAS校準用接收數據"，其中的相位擾動為實際相位值(RealPhase)，通過計算，得到"AAS校準接收數據"的相位，其中，此處相位為計算相位值(CalPhase)，通過進一步計算，得到RealPhase和CalPhase的相位差。6完成校準補償值計算，通過信號源計算出接收信號相位。發射信號做接收信號相位加權及各通道校準值補償，在單通道發送然後多通道組合發送。圖6是根據本發明實施例的射頻系統通路相位補償值的計算實際仿真值和計算相位差的仿真結果圖，如圖6所示，給出了實際相位，校準相位以及真實校準相位關係。顯示每一個子載波實際和計算相位，實際相位、計算相位差在第100個至800個子載波範圍內的比較。射頻系統互易節點，即射頻收發點RX/TX匯集處，其收發信道為非互易信道，包括4路上下行通道，分別為RX1/TX1，RX2/TX2，RX3/TX3，RX4/TX4。根據上行信號做下行賦形+非互易信道校準作補償。各節點信號相位分別為Pl，P2，P3，P4，射頻到基帶RX信號相位分別為PRX1，PRX2，PRX3，PRX4，則基帶RX相位信號分別為P1+PRX1，P2+PRX2，P3+PRX3，P4+PRX4。基帶發送信號相位對應校準補償可選擇以下兩者方案之一1)0，PRX1+PTX1-PRX2-PTX2，PRX1+PTX1_PRX3_PTX3，PRX1+PTX1-PTX4-PTX42)-PRXl-PTX1，-PRX2-PTX2，-PRX3-PTX3和-PRX4-PTX4第一項是以第一根天線相位PRX1+PTX1為基準進行校準，第二項則為各天線射頻系統中上行和下行的相位偏移為基準進行校準。射頻系統發送給基帶信號的相位校準補償值分別為P1+PRX1+PTX1，P2+PRX1+PTX1，P3+PRX1+PTX1，P4+PRX1+PTX1。實施例2幹擾抑制方法在本實施例中，幹擾消除(Interferencecancellation,IC)算法使用了子載波頻分多址、BF空間多址、幀時分多址技術來增強信號幹擾噪聲比(Signalinterferenceandnoiseratio,SINR)和抗幹擾能力。當多扇區出現臨小區同頻幹擾時，數據子載波、空間多址的正交性不佳，基帶上行將採用IC算法消除小區同頻幹擾。上行用戶同頻幹擾強度超過門限時，通過基帶將用戶下行幀調度到其它子載波，因調整子載波在下一幀臨小區同頻幹擾的繼續存在的可能性大大降低。在TDD-BF採用了幀時隙作為信號源測量多通道間的誤差，但由於小區間和鄰小區的幹擾以及0F匿同步信號的誤差會引起通道相位測量數據畸變，從而使基帶幅度相位誤差校準引起BF系統性能惡化，圖4是根據本發明實施例的校準中不同相位誤差對系統增益的影響分析示意圖，如圖4所示，給出了不同通道相位誤差對TDD-BF系統增益惡化影響分析。下行通道校準相位補償值如受到較強幹擾，不能保證各0F匿子載波發射相位一致，則對應子載波採用調度方法轉入到該幀信號的其它下行通道上。載波受幹擾的數目未超出一定界限，可採用相鄰0F匿子載波插值(Interpolation)的補償方案，被替換的子載波的插值方案如下i^)-』p(/nG/十/)=〔1—1〕//"(附)+》如l)其中m=0，1，2，...，M-l表示子信道中0F匿子載波的序號，k為需要替換的受幹7擾子載波位置，l為子載波的長度，GI是載波間的物理間隔，Hp是相鄰的子載波。如第一個子載波的插值估計如下,1、formulaseeoriginaldocumentpage8其中，線性差值法算法比較簡單，易於實現，也可選用低通濾波值法和維納差值法formulaseeoriginaldocumentpage8等。在以上實施例中，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。裝置實施例根據本發明的實施例，提供了一種通道校準裝置。圖7是根據本發明實施例的通道校準裝置的結構框圖，如圖7所示，該裝置包括調度模塊72、估測模塊74、計算模塊76和校準模塊78，下面對上述結構進行詳細描述調度模塊72，用於調度特定的幀的時隙；估測模塊74，連接至調度模塊72，用於在調度模塊72調度的時隙，對設備的射頻上下通道進行估測，獲得設備的射頻上下通道發送部分和接收部分的增益和信號延遲參數；計算模塊76，連接至估測模塊74，用於根據估測模塊74獲得的增益和信號延遲參數計算出設備的校準補償數據；校準模塊78，連接至計算模塊76，用於應用計算模塊76計算出的權值方式的校準補償數據進行校準。圖8是根據本發明實施例的通道校準裝置的優選的結構框圖，如圖8所示，該裝置包括第一幹擾消除模塊82、第二幹擾消除模塊84，下面對上述結構進行詳細描述第一幹擾消除模塊82，用於通過調度子載波來做幹擾消除減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響；第二幹擾消除模塊84，用於通過子載波插值法來做幹擾消除減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響。圖9是根據本發明實施例的射頻系統通道校準結構框圖，如圖9所示，圖9中的校準模塊對應於上述的校準模塊78。非互易部分通過調度時隙，計算出補償值發送給校準模塊進行校準。圖10是根據本發明實施例的測試系統連接圖，如圖10所示，通過基帶處理單元BBU(BuildingBasebandUnite,簡稱為BBU)和射頻拉遠模土央(RemoteRadioUnit，簡稱為RRU)增加校準和幹擾抑制功能或者無校準幹擾抑制功能情況下，從終端數據卡中觀察到的波束賦形流量輸出情況。圖11是根據本發明實施例的實際通道校準仿真效果圖，展示了在實際的測試系統中本發明中校準方案的效果。表1為對圖11中各項的總結，主要觀察校準結果中每個射頻通道多個符號之間校準數據的差異，數據來自RRU內部數據採集。表1測試結果總結tableseeoriginaldocumentpage9結論校準數據的變化，對業務流量造成很敏感的影響完全符合TDD-BF技術結構。由此可見校準和幹擾抑制措施對TDD-BF極為重要。本發明給出了在Wimax和LTE中非常重要的TDD-BF波束賦形技術中提高性能的兩種方案，一是採用基帶幀信號中的特定時隙，在不影響業務的條件下作為信號源測量各射頻通道相位差，並反饋給基帶進行共軛相乘，從而減少由於射頻設備上下行非互易帶來的相位誤差，提高波束賦形的性能；其次，為了減少由於小區內和鄰小區等幹擾及頻率同步引起基帶信號相位畸變，採用了子載波調度和子載波插值的抗幹擾措施，從而提高系統性能。本發明還給出了通道相位差對TDD-BF系統的實際影響及數據分析。最後仿真證明這兩個方案起到了明顯提高系統性能的作用。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。權利要求一種通道校準方法，其特徵在於，包括調度預定幀的時隙；在所述時隙，對設備的射頻上下通道進行估測，獲得所述設備的射頻上下通道發送部分和接收部分的增益和信號延遲參數，並計算出設備的校準補償數據；以權值方式應用所述校準補償數據進行校準。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述調度預定幀的時隙包括射頻和基帶協商選擇所述時隙的位置和長度，並通過MAC調度所述時隙。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，在所述時隙傳送OF匿格式的信號。4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述校準補償數據包括幅度補償值和相位補償值。5.根據權利要求1或4所述的方法，其特徵在於，以權值方式應用所述校準補償數據進行校準包括以權值方式對所述校準補償數據包括的幅度補償值和相位補償值分別與基帶待發送的數據進行共軛相乘。6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在計算出設備的校準補償數據之後，所述方法還包括採用調度子載波和/或子載波插值法來做幹擾消除，用來減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響。7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述子載波插值法包括線性插值法、低通濾波值法和維納插值法。8.—種通道校準裝置，其特徵在於，包括調度模塊，用於調度預定幀的時隙；估測模塊，用於在調度模塊調度的所述時隙，對設備的射頻上下通道進行估測，獲得所述設備的射頻上下通道發送部分和接收部分的增益和信號延遲參數；計算模塊，用於根據估測模塊獲得的所述增益和所述信號延遲參數計算出所述設備的校準補償數據；校準模塊，用於應用計算模塊計算出的權值方式的所述校準補償數據進行校準。9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述調度模塊還包括選擇模塊，用於射頻和基帶協商選擇所述時隙的位置和長度。10.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括第一幹擾消除模塊，用於通過調度子載波來做幹擾消除減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響；第二幹擾消除模塊，用於通過子載波插值法來做幹擾消除減弱小區內和小區間同頻幹擾對校準相位值影響。全文摘要本發明公開了一種通道校準方法及裝置，該方法包括調度預定幀的時隙；在上述時隙，對設備的射頻上下通道進行估測，獲得設備的射頻上下通道發送部分和接收部分的增益和信號延遲參數，並計算出設備的校準補償數據；以權值方式應用校準補償數據進行校準。通過本發明，解決了TDD-BF由於上下行通道的不對稱性或非互易性導致TDD-BF性能惡化的問題，提高了校準的可靠性並且保證波束賦形高質量數據傳輸。文檔編號H04B17/00GK101729140SQ20091022211公開日2010年6月9日申請日期2009年11月10日優先權日2009年11月10日發明者尹武,王永貴申請人:中興通訊股份有限公司