一種實現有源天線多通道鏈路校準的方法及裝置的製作方法

2023-12-11 01:45:02

專利名稱：一種實現有源天線多通道鏈路校準的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及數位訊號處理領域，尤其涉及通信系統中有源天線多通道鏈路校準的方法及裝置。
背景技術：
在移動通信系統中，為了擴大天線覆蓋範圍，傳統天線通過移相網絡，對各個天線振子附加上不同的幅度和相位值，使從各個振子發射出來的信號有著不同的幅度相位差。所有的振子的能量疊加形成天線的方向圖。調整振子之間的相對幅度相位，可以有效改變天線輻射能量的場強分布。傳統的電調天線改變天線振子的幅度相位權值是通過機械移相網絡實現的，而有源天線可以在數字部分完成信號的幅度相位調整，因此有源天線比電調天線更加穩定和靈活。在有源天線系統中，由於各通道信號經過不同的物理鏈路，到達天線各個振子時其幅度相位必然存在比較大的差異。因此有源天線工作前必須對所有通道進行幅度相位進行校準，使信號到達各個振子時保持幅度相位一致。目前已有的技術是通過添加額外的校準通道或者獨立的校準天線來實現不同通道之間的幅度相位校準，這種方法可以有效地對各個通道進行收發校準，但是其需要額外增加一對收發鏈路，不但增加了天線的體積與功耗，而且還增加了硬體成本。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種實現有源天線多通道鏈路校準的方法及裝置，以有效降低成本。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的方法，包括選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據；接收所述測試數據，將所述測試數據輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路；採集來自所述反饋鏈路的測試數據；根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作。進一步地，上述方法還具有下面特點所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據包括逐一選擇有源天線系統中待校準的各個通道的發射鏈路發送測試數據；所述採集來自所述反饋鏈路的測試數據，根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作包括採集到的待校準的所有通道發射鏈路的測試數據後，以一通道發射鏈路為基準發射鏈路，估算其他各個通道發射鏈路與該基準發射鏈路之間相對的幅度相位差；將所述幅度相位差配置到對應的通道發射鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。
進一步地，上述方法還具有下面特點所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據包括選擇第k通道作為基準通道和第η通道的發射鏈路發送測試數據，其中，η均為待校準的N通道中的任一通道，且η不等於k;當選擇第k通道的發射鏈路發送測試數據時，分別接收和採集從第k通道的天線耦合的測試信號，計算第k通道的第一相位延時△ ^ ;接收和採集從第η通道的天線耦合的測試信號，計算第k通道的第二相位延時A1 ；當選擇第η通道的發射鏈路發送測試數據時，分別接收和採集從第k通道的天線耦合的測試信號，計算第η通道的第一相位延時A2 ;接收和採集從第η通道的天線耦合的測試信號，計算第η通道的第二相位延時A3 ; 所述根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作，包括通過下式計算第η通道發射鏈路與第k通道發射鏈路之間相對的幅度相位差Λ Δ = +Δ2-Λ
2將所述幅度相位差△配置到第η通道發射鏈路的幅度相位調整模塊進行校。進一步地，上述方法還具有下面特點在所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據之前還包括，向所述有源天線系統中各通道的數模轉換模塊發送同步命令。進一步地，上述方法還具有下面特點在所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據之前還包括，復位所選擇的通道的發射鏈路中的數字控制振蕩器的相位。為了解決上述問題，本發明還提供了一種實現有源天線系統多通道接收鏈路校準的方法，包括向有源天線系統中待校準的各個通道的接收鏈路發送接收頻帶信號；接收到採集命令後，採集各個通道的接收鏈路上的接收頻帶信號；根據採集到的各通道接收鏈路的接收頻帶數據，估算各個通道接收鏈路之間相對的幅度相位差；根據幅度相位估計模塊發送的幅度相位差對對應的通道的接收鏈路進行校準。為了解決上述問題，本發明還提供了一種實現有源天線系統多通道鏈路校準的裝置，包括第一模塊，用於選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據；第二模塊，用於接收所述測試數據，將所述測試數據輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路；第三模塊，用於採集來自所述反饋鏈路的測試數據，第四模塊，用於根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作。進一步地，上述裝置還具有下面特點所述第一模塊，具體用於逐一選擇有源天線系統中待校準的各個通道的發射鏈路發送測試數據；
所述第四模塊包括第一單元，用於在所述第三模塊採集到的待校準的所有通道發射鏈路的測試數據後，以一通道發射鏈路為基準發射鏈路，估算其他各個通道發射鏈路與該基準發射鏈路之間相對的幅度相位差；第二單元，用於將所述幅度相位差配置到對應的通道發射鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。進一步地，上述裝置還具有下面特點所述第一模塊，選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據之前還用於，向所述有源天線系統中各通道的數模轉換模塊發送同步命令，復位所選擇的通道的發射鏈路中的數字控制振蕩器的相位。進一步地，上述裝置還具有下面特點還包括第五模塊，所述第二模塊，還用於接收到接收頻帶信號後，將所述接收頻帶信號分別傳送給所述有源天線系統中待校準的各個通道的接收鏈路；第五模塊，用於接收到採集命令後，採集各個通道的接收鏈路上的接收頻帶數據，將採集到的接收頻帶數據發送給所述第四模塊；所述第四模塊包括第三單元，用於根據採集到的各通道接收鏈路的接收頻帶數據，估算各個通道接收鏈路之間相對的幅度相位差，將所述幅度相位差輸出給第四單元；所述第四單元，用於將接收到的所述幅度相位差配置到對應的通道的接收鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。進一步地，上述裝置還具有下面特點所述第二模塊包括多個天線埠和一個公共埠，所述各個天線埠分別與所述公共埠連接，所述天線埠與所述有源天線系統中待校準的各個通道的天線接口一對一連接，所述公共埠與所述有源天線系統中的反饋鏈路連接。進一步地，上述裝置還具有下面特點所述第二模塊還包括一信號源埠，所述信號源埠與所述各個天線埠連接，用於輸入接收頻帶信號。綜上，本發明提供一種實現有源天線多通道鏈路校準的裝置，該裝置充分利用已有的硬體結構，不需要額外的收發校準通道即可以實現多通道鏈路的校準，降低了硬體成本和功耗，同時應用於該裝置的校準方法簡單可靠，實現簡單。本發明提出的實現有源天線多通道鏈路校準的方法，能夠充分利用已有的硬體結構，與傳統的多通道校準方法相比，減少了獨立的收發校準通道或者校準天線，能夠有效減少PCB(印製電路板)面積，節省成本。該方法簡單可行，有效地解決了有源天線在成本、功耗、體積上的存在的問題。


圖1為有源天線系統的基本架構不意圖；圖2為本發明實施例的實現有源天線系統多通道鏈路校準的裝置的示意圖；圖3為本發明實施例的實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的方法的流程圖4為本發明實施例一的實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的系統的示意圖；圖5為本發明實施例一的實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的方法的流程圖；圖6為本發明實施例二的以2通道數據相互校準的示意圖；
圖7為本發明實施例一的實現有源天線系統多通道接收鏈路校準的系統的示意圖；圖8為本發明實施例的一種實現有源天線系統多通道接收鏈路校準的方法的流程圖；圖9為本發明一應用示例的有源天線多通道鏈路校準的硬體結構圖；圖10為本發明實施例的校準工裝板的示意圖。
具體實施例方式圖I為有源天線系統的基本架構示意圖，與傳統的RRU(Radio Remote Unit,射頻拉遠單元)架構不同，如圖I所示，有源天線的每個振子都對應一個物理收發通道。以通道O為例對於發射信號，數字處理模塊11處理來自BBU(基帶處理單元)的數據(可以是一路數據，也可以是N路數據，與N個通道對應)，並且在內部對數據進行幅度和相位調整，產生N路不同的數據。數字處理模塊11將通道O的數據送往數模轉換(DAC)模塊12完成數位訊號轉換為模擬信號，接著經過模擬發射鏈路模塊13完成中頻信號轉換為射頻信號，經過雙工器14的濾波到達天線振子15，發射到空中。各個天線振子輻射出來的信號在遠場疊加，形成方向圖。對於接收信號，天線振子15接收空間信號，經過雙工器14濾波到達模擬接收鏈路23，再經過模擬接收鏈路23變為中頻信號，由模數轉換(ADC)模塊22轉換為數位訊號，送往數字處理模塊11處理。由於有源天線的每個振子都對應一個獨立的物理通道，即使每個振子對應的信號在數字部分對應的信號幅度相位完全一致，由於經過不同的物理鏈路，到達振子後，信號的幅度相位也完全不同，因此需要對信號的幅度相位進行校準。本發明提出了一種適合有源天線多通道鏈路校準的方法，通過共用反饋鏈路，採集各個發射通道的數據進行分析，從而達到發射鏈路校準的目的。通過發射接收頻帶校準信號，耦合到各個接收通道，各個接收通道同時接收數據進行分析，從而達到接收鏈路校準的目的。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。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任意組合。圖2為本發明實施例的實現有源天線系統多通道鏈路校準的裝置的示意圖，如圖2所示,本實施例的裝置包括第一模塊，用於選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據；
第二模塊，用於接收所述測試數據，將所述測試數據輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路；第三模塊，用於採集來自所述反饋鏈路的測試數據，第四模塊，用於根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作。這樣，通過本實施例的裝置即可實現有源天線系統多通道發射鏈路的校準。其中，在一優選實施例中，所述第一模塊，具體用於逐一選擇有源天線系統中待校準的各個通道的發射鏈路發送測試數據； 所述第四模塊包括第一單元，用於在所述第三模塊採集到的待校準的所有通道發射鏈路的測試數據後，以一通道發射鏈路為基準發射鏈路，估算其他各個通道發射鏈路與該基準發射鏈路之間相對的幅度相位差；第二單元，用於將所述幅度相位差配置到對應的通道發射鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。所述第一模塊，選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據之前還用於，向所述有源天線系統中各通道的數模轉換模塊發送同步命令，復位所選擇的通道的發射鏈路中的數字控制振蕩器的相位。在一優選實施例中，所述裝置還可以包括第五模塊，以實現有源天線系統多通道接收鏈路的校準，其中，所述第二模塊，還用於接收到接收頻帶信號後，將所述接收頻帶信號分別傳送給所述有源天線系統中待校準的各個通道的接收鏈路；第五模塊，用於接收到採集命令後，採集各個通道的接收鏈路上的接收頻帶數據，將採集到的接收頻帶數據發送給所述第四模塊；所述第四模塊包括第三單元，用於根據採集到的各通道接收鏈路的接收頻帶數據，估算各個通道接收鏈路之間相對的幅度相位差，將所述幅度相位差輸出給第四單元；所述第四單元，用於將接收到的所述幅度相位差配置到對應的通道的接收鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。圖3為本發明實施例的實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的方法的流程圖，如圖3所示，本實施例的方法包括下面步驟步驟I、選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據；步驟2、接收所述測試數據，將所述測試數據輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路；步驟3、採集來自所述反饋鏈路的測試數據；步驟4、根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作。這樣，通過本發明實施例的方法就不需要添加額外的校準通道或者獨立的校準天線來實現不同通道之間的幅度相位校準，減小天線的體積與功耗，且節省成本。圖4為本發明實施例一的實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的系統的示意圖，如圖4所示,包括校準控制模塊，用於逐一選擇有源天線系統中待校準的各個通道(該功能可以由上述的第一模塊實現)；將幅度相位估計模塊發送的幅度相位差配置到對應的通道的發射鏈路的幅度相位調整模塊進行校準(該功能可以由上述第四模塊的第二單元實現)；
測試信號產生模塊，用於向所述校準控制模塊選擇的通道的發射鏈路發送測試信號;功分合路模塊(對應上述的第二模塊)，用於接收各個通道的發射鏈路發射的測試信號，將接收到的測試信號輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路；反饋採集模塊(對應上述的第三模塊)，用於採集來自所述反饋鏈路的測試數據，將採集到的測試數據發送給所述幅度相位估計模塊；所述幅度相位估計模塊(對應上述的第四模塊的第一單元)，用於根據採集到的各通道發射鏈路的測試數據，以一通道發射鏈路為基準發射鏈路，估算其他各個通道發射鏈路與該基準發射鏈路之間相對的幅度相位差，將所述幅度相位差輸出給所述校準控制模塊。本發明實施例一的實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的方法的流程圖，如圖5所示，結合參照圖4，本實施例的方法包括下面步驟步驟11 :逐一選擇有源天線系統中待校準的各個通道；在選擇待校準的通道之前，需要同步所有通道的DAC模塊；校準控制模塊需要給有源天線系統中待校準的所有通道的DAC模塊發送同步命令，接收到同步命令後DAC晶片保持同步。選擇待校準的發射通道，復位待校準的發射鏈路中的NC0(Numerical ControlledOscillator，數字控制振蕩器)相位，保證每次發射命令下發時刻的NCO相位是一致的。步驟12 :開始向選擇的通道的發射鏈路發送測試數據，關閉其他發射鏈路。步驟13 :接收各個通道的發射鏈路發射的測試數據，將接收到的測試信號輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路；步驟14 :採集來自反饋鏈路的測試數據；經過固定延時tl，反饋數據採集模塊開始採集來自反饋鏈路的發射的校準數據。切換下一個通道，跳轉步驟12，採集下一個通道的數據，直至所有發射鏈路的數據都米集完畢。步驟15 :根據採集到的各通道發射鏈路的測試數據，估算各個通道發射鏈路之間相對的幅度相位差；幅度相位估計模塊根據採集的各個通道數據，估計各個通道之間相對的幅度相位差。步驟16 :根據所述幅度相位差對對應的通道的發射鏈路進行校準；校準控制模塊將估算的各個通道幅度相位差配置到各個通道的幅度相位調整模塊。校準完成後，恢復初始設置，釋放反饋通道，用來做DPD (數字預失真)。本發明實施例二的實現有源天線多通道發射鏈路校準的方法，主要是通過兩兩通道發射鏈路分別進行校準，原理如下選擇一通道作為基準通道，其他通道分別與該基準通道的發射鏈路進行校準，包括下面步驟步驟21、選擇第k通道作為基準通道的發射鏈路發送測試數據，接收和採集從第k通道的天線耦合的測試信號，計算第k通道的第一相位延時K ;
步驟22、選擇第k通道作為基準通道的發射鏈路發送測試數據，接收和採集從第η通道的天線耦合的測試信號，計算第k通道的第二相位延時A1;步驟23、選擇第η通道的發射鏈路發送測試數據，其中，η均為待校準的N通道中的任一通道，且η不等於k，接收和採集從第k通道的天線耦合的測試信號，計算第η通道的第一相位延時A2 ； 步驟24、選擇第η通道的發射鏈路發送測試數據，接收和採集從第η通道的天線耦合的測試信號，計算第η通道的第二相位延時A3 ;步驟25、通過下式計算第η通道發射鏈路與第k通道發射鏈路之間相對的幅度相位差Λ
權利要求
1.一種實現有源天線系統多通道發射鏈路校準的方法，包括 選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據； 接收所述測試數據，將所述測試數據輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路； 採集來自所述反饋鏈路的測試數據； 根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據包括逐一選擇有源天線系統中待校準的各個通道的發射鏈路發送測試數據； 所述採集來自所述反饋鏈路的測試數據，根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作包括 採集到的待校準的所有通道發射鏈路的測試數據後，以一通道發射鏈路為基準發射鏈路，估算其他各個通道發射鏈路與該基準發射鏈路之間相對的幅度相位差； 將所述幅度相位差配置到對應的通道發射鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據包括選擇第k通道作為基準通道和第η通道的發射鏈路發送測試數據，其中，η均為待校準的N通道中的任一通道，且η不等於k; 當選擇第k通道的發射鏈路發送測試數據時，分別接收和採集從第k通道的天線耦合的測試信號，計算第k通道的第一相位延時Atl ;接收和採集從第η通道的天線耦合的測試信號，計算第k通道的第二相位延時A1 ； 當選擇第η通道的發射鏈路發送測試數據時，分別接收和採集從第k通道的天線耦合的測試信號，計算第η通道的第一相位延時A2 ;接收和採集從第η通道的天線耦合的測試信號，計算第η通道的第二相位延時A3 ; 所述根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作，包括通過下式計算第η通道發射鏈路與第k通道發射鏈路之間相對的幅度相位差Λ
4.如權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，在所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據之前還包括， 向所述有源天線系統中各通道的數模轉換模塊發送同步命令。
5.如權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，在所述選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據之前還包括， 復位所選擇的通道的發射鏈路中的數字控制振蕩器的相位。
6.一種實現有源天線系統多通道接收鏈路校準的方法，包括 向有源天線系統中待校準的各個通道的接收鏈路發送接收頻帶信號； 接收到採集命令後，採集各個通道的接收鏈路上的接收頻帶信號； 根據採集到的各通道接收鏈路的接收頻帶數據，估算各個通道接收鏈路之間相對的幅度相位差；根據幅度相位估計模塊發送的幅度相位差對對應的通道的接收鏈路進行校準。
7.一種實現有源天線系統多通道鏈路校準的裝置，包括 第一模塊，用於選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據； 第二模塊，用於接收所述測試數據，將所述測試數據輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路； 第三模塊，用於採集來自所述反饋鏈路的測試數據， 第四模塊，用於根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於 所述第一模塊，具體用於逐一選擇有源天線系統中待校準的各個通道的發射鏈路發送測試數據； 所述第四模塊包括 第一單元，用於在所述第三模塊採集到的待校準的所有通道發射鏈路的測試數據後，以一通道發射鏈路為基準發射鏈路，估算其他各個通道發射鏈路與該基準發射鏈路之間相對的幅度相位差； 第二單元，用於將所述幅度相位差配置到對應的通道發射鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於 所述第一模塊，選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據之前還用於，向所述有源天線系統中各通道的數模轉換模塊發送同步命令，復位所選擇的通道的發射鏈路中的數字控制振蕩器的相位。
10.如權利要求7-9任一項所述的裝置，其特徵在於還包括第五模塊， 所述第二模塊，還用於接收到接收頻帶信號後，將所述接收頻帶信號分別傳送給所述有源天線系統中待校準的各個通道的接收鏈路； 第五模塊，用於接收到採集命令後，採集各個通道的接收鏈路上的接收頻帶數據，將採集到的接收頻帶數據發送給所述第四模塊； 所述第四模塊包括 第三單元，用於根據採集到的各通道接收鏈路的接收頻帶數據，估算各個通道接收鏈路之間相對的幅度相位差，將所述幅度相位差輸出給第四單元； 所述第四單元，用於將接收到的所述幅度相位差配置到對應的通道的接收鏈路的幅度相位調整模塊進行校準。
11.如權利要求7-9任一項所述的裝置，其特徵在於 所述第二模塊包括多個天線埠和一個公共埠，所述各個天線埠分別與所述公共埠連接，所述天線埠與所述有源天線系統中待校準的各個通道的天線接口一對一連接，所述公共埠與所述有源天線系統中的反饋鏈路連接。
12.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於 所述第二模塊還包括一信號源埠，所述信號源埠與所述各個天線埠連接，用於輸入接收頻帶信號。
全文摘要
本發明提出的實現有源天線多通道鏈路校準的方法及裝置，該方法包括選擇有源天線系統中待校準的通道的發射鏈路發送測試數據；接收所述測試數據，將所述測試數據輸出到所述有源天線系統的反饋鏈路；採集來自所述反饋鏈路的測試數據；根據採集到的測試數據對所述有源天線系統多通道的發射鏈路進行校準操作。通過本發明能夠充分利用已有的硬體結構，與傳統的多通道校準方法相比，減少了獨立的收發校準通道或者校準天線，能夠有效減少PCB(印製電路板)面積，節省成本。該方法簡單可行，有效地解決了有源天線在成本、功耗、體積上的存在的問題。
文檔編號H04B7/06GK102624472SQ20121006467
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者孔維剛, 王鵬, 白朝軍, 雷紅 申請人:中興通訊股份有限公司