一種天線校準方法及裝置製造方法

2023-05-14 20:19:46

一種天線校準方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種天線校準方法及裝置，該方法包括：在三維多輸入多輸出3D?MIMO天線系統中，根據各水平天線陣列的預設的內部參考校準埠和外部校準埠傳輸的校準信號確定每個水平天線陣列的內部參考校準埠對應的第一校準係數；根據水平天線陣列預設的內部校準埠及水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子對應的第二校準係數；根據確定出的第一校準係數和第二校準係數對所述3D?MIMO天線系統中的各天線陣子的發送通道和接收通道進行校準。能夠較好地實現對基於3D?MIMO技術的天線系統中每個天線陣子進行校準。
【專利說明】一種天線校準方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信【技術領域】，尤其是涉及一種天線校準方法及裝置。
【背景技術】
[0002]現有通信系統中天線系統一般採用的是二維多輸入多輸出(2D ΜΙΜ0, 2DMultiple-1nput Multiple-Out-put)技術,其基本原理是利用水平面上的二維空間自由度來改善信號的傳輸質量、提高通信系統容量。在採用2D MMO技術的天線系統中，根據終端地理位置水平面維度上的不同形成跟蹤終端的窄波束，為終端提供服務的同時抑制對其它終端的幹擾。如圖1所示，UE1、UE2、UE4在水平面維度上與基站之間的夾角不同，所以基站可以在水平面維度形成3個分別對準他們的波束進行通信。但是對於UE2和UE3在水平維度上與基站之間的夾角相同，則UE2和UE3的波束會形成相互幹擾，從而影響E2和UE3的通信質量。
[0003]基於此，為了進一步提高頻譜效率，在現有2D MMO技術的基礎上，提出了基於三維多輸入多輸出(3D ΜΙΜ0, 3D ΜΙΜΟ, 3D Multiple-1nput Multiple-Out-put)技術的天線系統。具體如圖2所示，將UE2和UE3在垂直維度上再進行一次區分，分別形成對準UE2和UE3波束來進行通信。基於3D MMO技術的天線系統，需要對現有的天線系統進行改進，如圖3所示，將原有的2D MIMO技術的天線系統中的N個天線，擴展為矩陣形式的NXM維天線，其中水平方向有N根天線，垂直方向有M根天線，原有的天線系統中，每根水平天線由M個(i例如8-10個)垂直方向的天線陣子組成。其中，水平天線是指IXM個垂直方向天線陣子組成的天線陣列。
[0004]對於時分雙工(TDD, Time Division Duplexing)系統，由於信號的接收和發送共用一個傳輸信道，理論上可認為上行傳輸信道等於下行傳輸信道，即上行信道和下行信道具有互易性。而在FDD系統中，為保證3D MMO天線系統中每根水平方向天線內部特性一致，需要每根天線內部的M個天線陣子的信號接收通道和信號發送通道保持一致。
[0005]然而，在物理實現上，每個天線陣子的射頻端需要兩套電路來分別完成信號的發送和接收，如圖4所示的傳輸系統，在基站(BS, Base Station)與終端(UE, Userequipment)之間存在傳輸信道H，BS側與UE側分別包括發送通道以及接收通道，其中，BS側的發送通道對應發送通道係數Tbs，接收通道對應接收通道係數RBS，UE側的發送通道對應發送通道係數Tue，接收通道對應接收通道係數Rue。由於硬體方面的工藝誤差，加上放大器的非線性失真，很難實現射頻端的兩套電路具有完全一樣的特性。另外，每個射頻電路的特徵也隨著環境(如溫度，溼度等)和時間的變化而變化。這樣，從對基帶信號的影響上看，天線i的發送通道和接收通道等效的對信號乘以了不同的係數，即Ti和民。這導致了信道的互易性受損。
[0006]基於圖4所示的各通道係數，假設基站發送天線數為Nbs，終端接收天線數為Nue，則實際下行信道信息為:
[0007]Hdl = Rue.H.Tbs 公式 I[0008]其中，為NueX Nbs維的矩陣。
[0009]實際上行信道信息HmS:
[0010]Hul = Rbs.Ht.Tue 公式 2
[0011]其中，Hul為Nbs X Nue維的矩陣。
[0012]而基站利用上下行互易性得到的下行信道信息為:
[0013]Hdi=HL = In.:'H.Rbs 公式 3
[0014]其中NueXNbs維的矩陣。
[0015]其中，Rbs和Tue是對角矩陣，對角線元素分別表示BS每個天線陣子上的接收復增益和UE每個天線陣子上的發送復增益，T表示發送通道，R表示接收通道，下標BS表示基站側對應參數，下標UE表示UE側對應參數。
[0016]將上述公式(3)展開即得:
【權利要求】
1.一種天線校準方法，其特徵在於，包括: 在三維多輸入多輸出3D MMO天線系統中，根據各水平天線陣列的預設的內部參考校準埠和外部校準埠傳輸的校準信號確定每個水平天線陣列的內部參考校準埠對應的第一校準係數；並 根據水平天線陣列預設的內部校準埠及水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子對應的第二校準係數； 根據確定出的第一校準係數和第二校準係數對所述3D MIMO天線系統中的各天線陣子的發送通道和接收通道進行校準。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據各水平天線陣列的預設的內部參考校準埠和外部校準埠傳輸的校準信號確定每個水平天線陣列的內部參考校準埠對應的第一校準係數，包括: 在水平天線陣列內部設置內部校準埠，以及在水平天線陣列外部設置外部校準埠，其中每個水平天線陣列內部包含至少一個垂直天線陣子； 根據設置的內部校準埠和水平天線陣列內部的垂直天線陣子，確定出內部參考校準埠 ； 根據確定的內部參考校準埠和外部校準埠傳輸的校準信號確定每個水平天線陣列的內部參考校準埠對應的第一校準係數。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第一校準係數包含各水平天線陣列內部參考校準埠的發送通道的補償因子和接收通道的補償因子； 根據確定的內部參考校準埠和外部校準埠傳輸的校準信號確定每個水平天線陣列的內部參考校準埠對應的第一校準係數，包括: 選擇任一水平天線陣列的內部參考校準埠作為主參考校準埠 ； 獲得水平天線陣列的外部校準埠接收通道接收的由各水平天線陣列內部參考校準埠發送通道發送的校準信號和主參考校準埠發送通道發送的校準信號，確定所述外部校準埠接收通道接收的由主參考校準埠發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠發送通道發送的校準信號之間第一比例值，所述第一比例值作為各水平天線陣列的內部參考校準埠發送通道與確定的主參考校準埠發送通道之間差異的補償因子；以及 獲得各水平天線陣列內部參考校準埠接收通道接收的由水平天線陣列的外部校準埠發送通道發送的校準信號和主參考校準埠接收通道接收的校準信號，確定主參考校準埠接收通道接收的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠接收通道接收的校準信號之間的第二比例值，所述第二比例值作為各水平天線陣列的內部參考校準埠接收通道與主參考校準埠接收通道之間差異的補償因子。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據水平天線陣列預設的內部校準埠及水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子對應的第二校準係數，包括: 在水平天線陣列內部設置內部校準埠，其中每個水平天線陣列內部包含至少一個垂直天線陣子； 根據設置的內部校準埠和水平天線陣列內部的垂直天線陣子，確定出內部參考校準埠 ； 根據確定的內部參考校準埠、內部校準埠和水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號，確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子對應的第二校準係數。
5.如權利要求2或4所述的方法，其特徵在於，所述內部參考校準埠，包括: 以各水平天線陣列的內部校準埠作為內部參考校準埠 ；或者 以各水平天線陣列內部任一一個垂直天線陣子作為內部參考校準埠。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述第二校準係數包含水平天線陣列內部每個垂直天線陣子發送通道的補償因子和接收通道的補償因子； 根據確定的內部參考校準埠、內部校準埠和水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號，確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子對應的第二校準係數，包括: 獲得各水平天線陣列內部校準埠接收通道接收的由水平天線陣列內部各垂直天線陣子發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠的發送通道發送的校準信號，確定所述各水平天線陣列內部校準埠的接收通道接收的由內部參考校準埠發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部各垂直天線陣子發送通道發送的校準信號之間第三比例值，所述第三比例值作為水平天線陣列內部每個垂直天線陣子發送通道和內部參考校準埠發送通道之間差異的補償因子；以及 獲得各水平天線陣列內部各垂直天線陣子接收通道接收的由各水平天線陣列內部校準埠發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠的接收通道接收的由各水平天線陣列內部校準埠發送通道發送的校準信號，確定各水平天線陣列內部參考校準埠的接收通道接收的校準信號和各水平天線陣列內部各垂直天線陣子接收通道接收的校準信號之間的第四比例值，所述第四比例值作為水平天線陣列內部每個垂直天線陣子接收通道和內部參考校準埠接收通道之間差異的補償因子。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據確定出的第一校準係數和第二校準係數對所述3D MIMO天線系統中的各天線陣子發送通道和接收通道進行校準，包括: 將確定出的各水平天線陣列的內部參考校準埠發送通道對應的第一校準係數，與確定出的水平天線陣列內部各垂直天線陣子發送通道對應的第二校準係數相乘，根據得到的結果對所述3D MIMO天線系統中的所有天線陣子發送通道進行校準；以及 將確定出的各水平天線陣列的內部參考校準埠接收通道對應的第一校準係數，與確定出的水平天線陣列內部各垂直天線陣子接收通道對應的第二校準係數相乘，根據得到的結果對所述3D MIMO天線系統中的所有天線陣子接收通道進行校準。
8.一種天線校準方法，其特徵在於，包括: 在頻分雙工FDD系統中，根據三維多輸入多輸出3D MIMO天線系統中水平天線陣列預設的內部校準埠及水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子相對於內部參考校準埠的校準係數； 根據確定出的校準係數對所述3D MIMO天線系統中的各天線陣子的發送通道和接收通道進行校準。
9.一種天線校準裝置，其特徵在於，包括: 第一校準係數確定單元，用於在三維多輸入多輸出3D MMO天線系統中，根據各水平天線陣列的預設的內部參考校準埠和外部校準埠傳輸的校準信號確定每個水平天線陣列的內部參考校準埠對應的第一校準係數； 第二校準係數確定單元，用於根據水平天線陣列預設的內部校準埠及水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子對應的第二校準係數； 天線校準單元，用於根據第一校準係數確定單元確定出的第一校準係數和第二校準係數確定單元確定出的第二校準係數對所述3D MIMO天線系統中的各天線陣子的發送通道和接收通道進行校準。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述第一校準係數確定單元，具體用於在水平天線陣列內部設置內部校準埠，以及在水平天線陣列外部設置外部校準埠，其中每個水平天線陣列內部包含至少一個垂直天線陣子；根據設置的內部校準埠和水平天線陣列內部的垂直天線陣子，確定出內部參考校準埠 ；根據確定的內部參考校準埠和外部校準埠傳輸的校準信號確定每個水平天線陣列的內部參考校準埠對應的第一校準係數。
11.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述第一校準係數包含各水平天線陣列內部參考校準埠的發送通道的補償因子和接收通道的補償因子； 所述第一校準係數確定單元，具體用於選擇任一水平天線陣列的內部參考校準埠作為主參考校準埠 ；獲得水平天線陣列的外部校準埠接收通道接收的由各水平天線陣列內部參考校準埠發送通道發送的校準信號和主參考校準埠發送通道發送的校準信號，確定所述外部校準埠接收通道接收的由主參考校準埠發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠發送通道發送的校準信號之間第一比例值，所述第一比例值作為各水平天線陣列的內部參考校準埠發送通道與確定的主參考校準埠發送通道之間差異的補償因子；以及獲得各水平天線陣列內部參考校準埠接收通道接收的由水平天線陣列的外部校準埠發送通道發送的校準信號和主參考校準埠接收通道接收的校準信號，確定主參考校準埠接收通道接收的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠接收通道接收的校準信號之間的第二比例值，所述第二比例值作為各水平天線陣列的內部參考校準埠接收通道與主參考校準埠接收通道之間差異的補償因子。
12.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述第二校準係數確定單元，具體用於在水平天線陣列內部設置內部校準埠，其中每個水平天線陣列內部包含至少一個垂直天線陣子；根據設置的內部校準埠和水平天線陣列內部的垂直天線陣子，確定出內部參考校準埠 ；根據確定的內部參考校準埠、內部校準埠和水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號，確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子對應的第二校準係數。
13.如權利要求10或12所述的裝置，其特徵在於，所述內部參考校準埠，包括: 以各水平天線陣列的內部校準埠作為內部參考校準埠 ；或者 以各水平天線陣列內部任一一個垂直天線陣子作為內部參考校準埠。
14.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述第二校準係數包含水平天線陣列內部每個垂直天線陣子發送通道的補償因子和接收通道的補償因子； 所述第二校準係數確定單元，具體用於獲得各水平天線陣列內部校準埠接收通道接收的由水平天線陣列內部各垂直天線陣子發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠的發送通道發送的校準信號，確定所述各水平天線陣列內部校準埠的接收通道接收的由內部參考校準埠發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部各垂直天線陣子發送通道發送的校準信號之間第三比例值，所述第三比例值作為水平天線陣列內部每個垂直天線陣子發送通道和內部參考校準埠發送通道之間差異的補償因子；以及獲得各水平天線陣列內部各垂直天線陣子接收通道接收的由各水平天線陣列內部校準埠發送通道發送的校準信號和各水平天線陣列內部參考校準埠的接收通道接收的由各水平天線陣列內部校準埠發送通道發送的校準信號，確定各水平天線陣列內部參考校準埠的接收通道接收的校準信號和各水平天線陣列內部各垂直天線陣子接收通道接收的校準信號之間的第四比例值，所述第四比例值作為水平天線陣列內部每個垂直天線陣子接收通道和內部參考校準埠接收通道之間差異的補償因子。
15.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述天線校準單元，具體用於將確定出的各水平天線陣列的內部參考校準埠發送通道對應的第一校準係數，與確定出的水平天線陣列內部各垂直天線陣子發送通道對應的第二校準係數相乘，根據得到的結果對所述3DMIMO天線系統中的所有天線陣子發送通道進行校準；以及將確定出的各水平天線陣列的內部參考校準埠接收通道對應的第一校準係數，與確定出的水平天線陣列內部各垂直天線陣子接收通道對應的第二校準係數相乘，根據得到的結果對所述3D MMO天線系統中的所有天線陣子接收通道進行校準。
16.一種天線校準裝置，其特徵在於，包括: 校準係數確定單元，用於在頻分雙工FDD系統中，根據三維多輸入多輸出3D MMO天線系統中水平天線陣列預設的內部校準埠及水平天線陣列內部各垂直天線陣子傳輸的校準信號確定水平天線陣列內部每個垂直天線陣子相對於內部參考校準埠的校準係數； 天線校準單元，用於根據確定出的校準係數對所述3D MIMO天線系統中的各天線陣子的發送通道和接收通道進行校準。
【文檔編號】H04B7/04GK103916168SQ201310001218
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月4日 優先權日:2013年1月4日
【發明者】金婧, 王啟星, 閆淵, 史志華, 許靈軍, 王大鵬, 劉光毅, 胡臻平 申請人:中國移動通信集團公司