CN101064902B - 实时校准智能天线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无专用校准通路的实时校准智能天线的方法，所述方法包括：A、对智能天线进行予校准，获得各个天线之间的传输因子矩阵；B、将所述传输因子矩阵通过操作维护工具加载到安装后投入使用该智能天线的无线基站中；C、确定各个天线的校准序列和校准工作时隙；D、在基站开始运行或正常运行后，利用所确定的校准序列对工作天线的发射通路和接收通路分别进行两次互校准，计算各个发送通路和接收通路的补偿因子，实现智能天线的实时校准。本发明所述方法依靠天线阵间的多个天线互相校准的算法对正常工作运行中的智能天线进行实时校准，使智能天线更趋于实用化。

Description

实时校准智能天线的方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统的智能天线技术，特别是涉及一种实时校准智能天线的方法。

背景技术

近年来，在无线通信技术领域中，智能天线技术已经成为移动通信领域最具吸引力的技术之一。智能天线采用空分多址技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源。与无方向性天线相比较，其上、下行链路的天线增益大大提高，降低了发射功率电平，提高了信噪比，有效地克服了信道传输衰落的影响。同时，由于天线波瓣直接指向用户，减小了与本小区内其它用户之间，以及与相邻小区用户之间的干扰，而且也减少了移动通信信道的多径效应。智能天线技术在本质上是利用多个通道单元空间的正交性，即空分多址复用功能，来提高系统的容量和频谱利用率。为了使智能天线能准确地合成接收及发射波束，必须要知道组成此智能天线阵的各天线单元、射频馈电电缆及射频收发信机之间的差别，即每条发射及接收信号通过各通道链路后的幅度与相位变化差。所以，要使用智能天线技术，就必须知道通道间的幅度及相位变化特性，即要对每条发射及接收链路进行相位及幅度补偿，这就引入了智能天线的校准过程。

智能天线的校准是无线通信系统智能天线中的一项关键技术，由于射频通道中所用的器件种类很多，而各通道所选用的器件之间又存在一定的不一致性，多个特性不一致的器件串在一起造成了通道之间的幅度及相位变化差异。而此变化差异对温度、使用频率及外部环境比较敏感，所以要求智能天线系统的校准应能够实时进行。

一种对智能天线阵系统进行实时校准的方法的发明专利申请中(申请号为：02158623.3)，公开了一种对智能天线阵进行实时校准的方法，此方法需要一条专门为了实现校准功能的校准链路。且使用校准序列的方法对智能天线进行实时校准，所述校准序列是由某个固定基本序列通过循环移位生成。实时校准在基站运行过程中周期性地进行，即在发射校准时，由发射链路发射固定电平的校准序列，同时在校准链路接收此信号；在接收校准时，由校准链路发射一个固定电平的校准序列，同时在接收链路接收此信号，通过对接收信号进行计算，得到待校准的天线阵系统的接收链路和发射链路的校准系数，达到实时校准的目的。

另一种对智能天线阵进行实时校准的方法的发明专利申请中(申请号为：02131218.4)，公开了另外一种对智能天线阵进行实时校准的方法，该方法不需要设置一条专门为了实现校准功能的校准链路，而是直接使用正常工作中的天线进行。该发明在基站的空闲时隙中，顺序发射每一条链路的发射单元校准信号，同时将智能天线阵中除该条发射链路以外的其他链路置于接收状态，并记录接收链路所接收到的单元校准信号。利用所接收到的全部单元校准信号和传输系数预校准数据，分别计算出各待校准天线系统接收链路的接收传输系数矩阵与参考链路接收传输系数矩阵之比，以及发射链路的发射传输系数矩阵与参考链路发射传输系数矩阵之比，实现智能天线阵的实时校准。

由上述公开的技术方案可知，第一种现有技术方案需要校准硬件通路和校准天线(或者专用的耦合电路)，其硬件成本高，容易出故障。而另一种现有技术方案在不使用校准通路的情况下，需要对每个天线进行顺序发射，同时除该发射的天线外所有天线都进行接收，做一次校准时间长，计算量大，不易于在基站中实时应用，而且该方案只发送一个单位数据，抗干扰性和计算精确度都不是很好。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种无专用校准通路的实时校准智能天线的方法，该方法依靠天线阵间的多个天线互相校准的算法对正常工作运行中的智能天线进行实时校准，使智能天线更趋于实用化。

为解决上述问题，本发明提供一种实时校准智能天线的方法，所述方法包括步骤：

A、对智能天线进行予校准，获得各个天线之间的传输因子矩阵；

B、将所述传输因子矩阵通过操作维护工具加载到安装后投入使用该智能天线的无线基站中；

C、根据本小区对应的基本训练序列码及其周期移位后的码确定各个天线的校准序列，校准序列长度为128码片；将帧结构中下行导频后的保护时隙，加上行导频时隙中的任意连续128码片作为校准工作时隙；

D、在基站开始运行或正常运行后，利用所确定的校准序列对工作天线的发射通路和接收通路分别进行两次互校准，计算各个发射通路和接收通路的补偿因子，实现智能天线的实时校准，其中，

所述计算发射通路的补偿因子的具体实现过程为：

91)在第一次发射校准时，除一根天线j用于接收外，其余N-1个天线同时发射校准序列，根据接收天线j接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码及对应的传输因子矩阵计算出任意第i个发射通路的补偿因子t_i；92)在第二次发射校准时，将所述第j根天线和所述用于发射的任意一根天线i发射校准序列，让其余的另一根天线q进行接收，根据第q根天线接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码及对应的传输因子矩阵计算出所述第j个发射通路的补偿因子t_j；

所述计算接收通路的补偿因子的具体实现过程为：

131)在第一次接收校准时，除任意一根天线i用作发射校准序列外，其余N-1根天线都用作接收，根据天线j接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码及对应的传输因子矩阵计算出任意第j个接收通路的补偿因子r_j；

132)在第二次接收校准时，将不同于天线i的其余任意一根天线q用来发射校准序列，将所述第i根天线和其余不等于天线q的任意一根天线j进行接收，根据第i和第j根天线接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码和对应的传输因子矩阵计算出所述第i个接收通路的补偿因子r_i。

步骤A中所述予校准是利用自动测试装置对智能天线进行予校准的，其具体的过程为：

21)将自动测试装置的两个端口分别连接到智能天线的任意两个天线口上，通过网络测试仪分别对其进行测试，得到不同频率下各个天线的幅度传输系数和相位传输系数；

22)对不同频率下的各个幅度传输系数和相位传输系数分别进行计算，得到不同频率下各个天线之间的传输因子矩阵。

步骤22)中所述计算传输因子矩阵的过程为：

31)利用c_ij(f)＝A_xy(f)cos(θ_xy(f))+j A_xy(f)sin(θ_xy(f))计算各个天线之间的传输因子；

其中，c_ij(f)表示工作在频率f下的两个天线i和j间的传输因子，其中，天线i为发射天线的端口，天线j为接收天线的端口，将自动测试装置的端口X和端口Y分别连接在天线i和j上；A_xy(f)表示在频率f下测得自动测试装置的端口X相对于自动测试装置的端口Y的幅度传输系数；θ_xy(f)表示在频率f下测得自动测试装置的端口X相对于自动测试装置的端口Y的相位传输系数；

32)更换天线的端口，得到不同频率下各个天线之间的传输因子矩阵。

将所述传输因子矩阵输入到移动通信系统的网络管理设备中，再由网络管理设备将其加载到使用该智能天线阵的无线基站中。

选取在帧结构中下行导频后的保护时隙的后64码片和上行导频的前64码片作为校准工作时隙。

根据校准序列的长度及智能天线数目计算周期位移的窗长，其计算公式为：

W＝〔Lm/N〕

其中，W为移位窗长，Lm为校准序列长度，N为智能天线数目，〔〕表示取整函数。

所述确定各个天线的校准序列的具体过程为：在发射校准时，多根天线发射的校准序列分别为本小区对应的基本训练序列码及经过移位窗长W的训练序列码；在接收校准时，一根天线发射的校准序列为本小区对应的基本训练序列码。

步骤91)中所述计算出任意第i个发射通路的补偿因子的具体实现过程为：

101)根据发射和接收的校准序列及本地的基本训练序列码通过傅立叶变换计算出信道冲激响应；

102)根据所述信道冲激响应的峰值得到任意天线i的发射通路与第j个接收通路构成通道的幅度和相位信息a_ij；

103)将所述a_ij除以构成该通道天线间的传输因子c_ij，得到在同一个接收通路上，仅由不同的发射通路产生的幅度和相位的差异b_ij；

104)在N-1个b_ij中选取任意一个差异b_sj作为参考，并将其除以b_ij得到任意第i个发射通路的补偿因子t_i。

步骤104)中所述在N-1个b_ij中选取任意一个差异b_sj作为参考的算法为：选取所述N-1个b_ij中绝对值和各个绝对值的均值最接近的一个作为参考差异b_sj。

步骤92)中所述计算出第j个发射通路的补偿因子的具体实现过程为：

121)将所述第j根天线和其余的任意第i根天线用来发射校准序列，将其余不等于第i根天线的任意一根天线q进行接收，根据天线q接收到的校准数据并结合本地的基本训练序列码计算出信道冲激响应；

122)根据所述信道冲激响应的峰值得到所述第j个和第i个发射通路分别与所述第q个接收通路构成通道的幅度和相位信息a_jq和a_iq；

123)将所述a_jq除以构成该通道天线间的传输因子c_jq，以及所述a_iq除以构成该通道天线间的传输因子c_iq，分别得到相对于同一个接收通路上，仅由不同的发射通路产生的幅度和相位的差异b_jq和b_iq；

124)将所述b_iq除以b_jq，得到第j根天线相对于第i根天线的发射补偿系数；

125)根据所述发射补偿系数乘以t_i，得到第j个发射通路的补偿因子t_j。

步骤D中计算接收通路的补偿因子的具体实现过程为：

131)在第一次接收校准时，除任意一根天线i用作发射校准序列外，其余N-1根天线都用作接收，根据天线j接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码及对应的传输因子矩阵计算出任意第j个接收通路的补偿因子r_j；

132)在第二次接收校准时，将不同于天线i的其余任意一根天线q作为发射校准序列，将所述第i根天线和其余不等于天线q的任意一根天线j进行接收，根据第i和第j根天线接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码和对应的传输因子矩阵计算出所述第i个接收通路的补偿因子r_i。

步骤131)中所述计算出第j个接收通路的补偿因子的具体实现过程为：

141)根据天线j接收的校准数据及本地的基本训练序列码计算出信道冲激响应；

142)根据所述信道冲激响应的峰值得到第i个发射通路与第j个接收通路构成通道的幅度和相位信息d_ij；

143)将所述d_ij除以构成该通道天线间的传输因子c_ij，得到相对于同一个发射通路上，仅由不同的射频接收通路产生的幅度和相位的差异e_ij；

144)从N-1个e_ij中选取任意一个差异e_sj作为参考，并将其除以e_ij得到任意第j个接收通路的补偿因子r_j。

步骤144)中所述在N-1个e_ij中选取任意一个差异e_sj作为参考的算法为：选取所述e_ij的绝对值和各个绝对值的均值最接近的一个作为参考差异e_sj。

步骤132)中所述计算第i个接收通路的补偿因子的具体实现过程为：

161)将所述第q根天线用来发射校准序列，将所述第i根和第j根天线进行接收，根据第i和第j根天线接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码计算出信道冲激响应；

162)根据所述信道冲激响应的峰值得到第q个发射通路分别与该第i和不等于天线q的第j个接收通路构成通道的幅度和相位信息d_qi和d_qj；

163)将所述d_qi除以构成该通道天线间的传输因子c_qi，以及所述d_qj除以构成该通道天线间的传输因子c_qj，分别得到相对于同一个发射通路上，仅由不同的接收通路产生的幅度和相位的差异e_qi和e_qj；

164)将所述e_qj除以e_qi，得到第i根天线相对于第j根天线的接收补偿系数；

165)将所述接收补偿系数乘以r_j得到第i个接收通路的补偿因子r_i。

由上述公开的技术方案可知，本发明提出一种对没有专用校准通路的智能天线阵进行实时校准的方法，该方法可以对处于正常工作运行中的智能天线进行实时的校准，且不需要专门的校准硬件通路和校准天线，依靠天线阵间的多个天线进行互相校准的算法对正常工作运行中的智能天线进行实时校准，使智能天线更趋于实用化。本发明所述方法特别使用于TD-SCDMA标准下的无线基站的智能天线的校准，其实时校准算法具有计算简单，抗干扰性强，计算精度高的突出优点。

附图说明

图1是本发明所述实时校准智能天线的方法的流程图；

图2是没有使用专用校准通路的智能天线阵列的无线基站结构示意图；

图3是对智能天线进行予校准的自动测试装置的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是在不设置校准通路的情况下，首先，使用自动测试装置对智能天线阵中的各个天线单元进行予校准，得到各个天线单元之间传输因子矩阵；然后，选取本小区的基本训练序列码(midamble)及其周期移位后的码作为智能天线阵中各个天线单元的校准序列，以及选取一定的校准时隙，对智能天线阵中工作天线的发射和接收分别进行两次校准，计算出所有发射和接收通路的补偿因子，从而实现智能天线的实时校准。其中，在对发射通路进行校准时，先由任意N-1个天线同时发射校准序列，剩余的一根天线接收，根据接收天线接收到的校准数据，并结合本地的训练序列码及其对应的传输因子进行计算，得到任意一个发射通路的补偿因子；之后，再由上述中没有发射的一根天线和其他任意一根已经进行过发射的天线再同时进行发射校准序列，剩余天线中的任意一根天线接收，再进行相同计算，得到该发射通路的补偿因子，从而得到发射校准各个通路的补偿因子。同理，对于接收校准时，先由任意一根天线发射校准序列，剩余的天线同时接收，进行相应计算；再由上述中不是发射过校准序列天线中的任意一根天线作为发射校准序列，而在上述发射过校准序列的天线和剩余天线中的任意一根天线进行接收，通过相应的计算，得到接收校准各个通路的补偿因子。由此可见，在不使用专用校准天线通路的情况下，使用本发明所述方案，对智能天线实时校准的方法简单，且抗干扰性能好，计算精度高。

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明做进一步的说明。

请参阅图1，为本发明所述实时校准智能天线的方法的流程图，所述方法包括步骤：

步骤S11：对智能天线进行予校准，获得各个天线之间的传输因子矩阵；

步骤S12：将所述传输因子矩阵通过操作维护工具加载到安装后投入使用该智能天线的无线基站中；

步骤S13：确定各个天线的校准序列和校准工作时隙；

步骤S14：在基站开始运行或正常运行后，利用所确定的校准序列对工作天线的发射通路和接收通路分别进行两次互校准，计算各个发送通路和接收通路的补偿因子，实现智能天线的实时校准。

在说明本发明之前，先介绍一个典型的使用智能天线阵列且没有专用校准通路的无线基站结构，如图2所示。所述无线基站结构主要包括：智能天线阵1，所述智能天线阵11又包括：N(N为任意正整数)个天线单元，如图中111-1，111-2，...，111-N所示；N条与天线单元相连的馈线12，如图中12-1，12-2，...，12-N所示；以及N个射频收发信机13，如图中13-1，13-2，...，13-N所示。其中所述射频收发信机通过N条馈线与天线单元连接，且所有的射频收发信机使用同一个本振源14，所有的射频收发信机连接到基带处理器15。

本发明就是基于上述结构通过不同的算法对智能天线阵列中工作天线发射和接收进行实时校准的，其具体的实现过程为：

在步骤S11中，对智能天线阵的予校准，也就是在智能天线阵出厂前，使用自动测试装置对智能天线阵的各天线单元进行校准，其校准的结构示意图如图3所示。通过校准可以得到各天线单元之间的传输因子矩阵。其中，所述校准主要包括：自动测试装置32，包括控制计算机321和矢量网络分析仪322；智能天线阵31及其各天线单元331(比如331-1、331-2、331-3...331-N)。所述控制计算机321和矢量网络分析仪322之间使用网口或GPIB通用接口连接，其具体的自动测试过程为：

将自动测试装置的两个端口，也就是矢量网络分析仪32的两个端口1和2，连接到智能天线中任意两个天线口上，比如为i和j，控制计算机31自动控制矢量网络分析仪22对任意天线单元进行测试，测试得到不同频率下的S21参数中的幅度传输系数A₂₁(f)和相位传输系数θ₂₁(f)，控制计算机31获取这个参数后通过内部的计算得出所述天线单元之间的传输因子c_ij(f)，其计算公式为：c_ij(f)＝A₂₁(f)cos(θ₂₁(f))+jA₂₁(f)sin(θ₂₁(f))，同理，也可以测量出S12参数，其计算出的传输因子为c_ji(f)。

利用上述算法，更换天线端口就可以得到在各个可能使用的频率f下各个天线单元之间的传输因子矩阵C(f)。所述C(f)为N×N的矩阵，矩阵中的每个元素c_ij(f)表示：天线i为发射链路，天线j为接收链路，工作在频率f下的两个天线间的传输因子。此系数给出了由于两天线的物理安装位置和天线本身对天线之间数据传输带来的幅度和相位影响。至于由空气介质的变化对数据传输的幅度和相位的影响很小，本发明可以忽略不计。

在使用智能天线的无线基站安装后投入使用时，通过网络管理系统将上述测试出的传输因子矩阵C(f)上传到基站中，在基站正常工作或运行后，通过下述步骤中选取的校准序列和校准时隙就可以对能能天线阵中工作天线的发射和接收进行实时校准了(即步骤S12)。

在步骤S13中，对校准序列和校准时隙选取的具体过程为：

所述校准序列的选取，是使用本小区对应的基本训练序列码(midamble)及其周期移位后的码来选取各个天线单元的校准序列的，这样选择校准序列不但可以保证不同小区使用不同的校准序列，避免一个基站的两个扇区使用相同的频率同时进行校准时互相影响；而且由于校准序列比较长，抗干扰性能比较好。比如，智能天线数目N＝8，位移窗长W＝16，本小区的基本训练序列码为：0x B2AC420F7C8DEBFA69505981BCD028C3；则周期移位一个窗长后的训练序列码为：0x 420F7C8DEBFA69505981BCD028C3B2AC。

由于校准序列长度Lm为128chip，当同时发射校准序列时，用于区分天线的训练序列码(midamble)的移位窗长W为Lm/N的取整，其中N为智能天线数目。也就是说，在发射校准时，多根天线发射的校准序列分别为本小区对应的基本训练序列码及经过移位窗长W的训练序列码；在接收校准时，一根天线发射的校准序列为本小区对应的基本训练序列码。

假如第i个天线发射的复数校准序列m ^(k)由Lm个复数元素m _i ^(k)组成，

复数元素m _i ^(k)满足下面的取值关系：

${\underset{\‾}{m}}_i^{\left(k\right)}={\left(j\right)}^i\·m_i^{\left(k\right)}{m}_i^{\left(k\right)}\∈\{1,-1\};i=1,...,L_m;k=1,...,K.$

通过上述关系将天线发射的校准序列映射到复数的过程。

所述Lm个二进制元素m_i ^(k)可以从一个单周期性基本midamble码m用如下方法来产生：

m_i∈{1，-1}；i＝(K-1)W+1，...，(L_m+(K-1)W)(该公式表示周期移位的计算)

式中的m_i，i满足下面的关系：

对于i＝Lm+1，......(Lm+(I-1)W)子集，应有m_i＝m_i-Lm。

所述校准时隙的具体选取过程为：选取在帧结构中下行导频后的保护时隙加上行导频时隙中选取适当远离下行导频的128码片(chip)作为校准时隙。由于紧邻下行导频后的一些码片会收到下行导频的回波干扰，因此选取时需要避开这些码片，目前这些码片的长度不会超过32chip。举个实例：校准时隙选在帧结构中的GP时隙的后64chip和UpPTS的前64chip，这样选取时，校准数据可以避开下行导频的强回波干扰。同样，当校准码片向后偏移但不超出上行导频时隙的选取校准时隙的方式时都是可以的。这样选取校准时隙后需要注意在做校准时要停止做随机接入的同步检测，因为校准和随机接入共用了上行导频的时隙。校准的周期一般不是很频繁，因此不会影响到随机接入。

在步骤S14中，对智能天线阵中工作天线发射和接收的实时校准具体过程为：

对于发射校准过程主要包括两步：

第一步，由任意N-1(N为自然数)根天线作为发射校准序列，每根天线校准序列的生成如上所述(即为本小区的基本训练序列码及其周期移位后的码，以下类同，不再描述)，剩余的一根天线(比如j，j的取值范围是1～N)用作接收，根据所述天线j接收到校准数据和本地已知的训练序列码(midamble)，可以计算出信道冲激响应，其计算原理为：由天线的接收信号和发射信号的关系为

其中，所述r(n)为接收到的校准序列，s(n)为发射的校准序列，h(n)为信道冲激响应，n₀表示干扰和噪声，

表示卷积。由于校准信号设计的功率比较强，因此接收的干扰和噪声可以忽略不及，于是可以通过傅立叶变换及其反变换的算法计算出信道冲激响应h(n)，其公式为h(n)＝IFFT(FFT(s(n))×FFT(r(n)))，在所述公式中所述FFT表示傅立叶变换，IFFT为傅立叶反变换，每根天线相应的信道冲激响应的窗长为Lm/(N-1)的取整。计算出的信道冲激响应峰值的幅度和相位表征了任意一个(比如第i，i＝1～N且≠j)个发射通路和第j个接收通路构成的通道的幅度和相位信息，记作a_ij，然后将所述a_ij除以由于天线间的传输因子c_ij造成的幅度和相位的变化，得到相对于同一个接收通道上，仅由不同的发射通道产生的幅度和相位的差异，记作b_ij，其计算公式为：b_ij＝a_ij/c_ij；最后从N-1个b_ij(i＝1～N且≠j)中选取其中任意一个b_sj(s的取值范围是1～N且≠j)作为参考，也可以选择任意一个b_ij的绝对值和各个绝对值的均值最接近的一个作为参考，即：

从而得到任意一个(比如第i个)发送通路的补偿因子比如(t_i)其计算公式为：t_i＝b_sj/b_ij(i＝1～N且≠j)。

第二步，由上述第一步中用作接收的第j个天线和其余用于发射天线中的任意一根天线(比如i，i取值范围是1～N且≠j)作为发射校准序列，两根天线校准序列的生成如上所述，第q(q取值范围是1～N且≠j，≠i)根天线进行接收。每根天线的信道冲激响应窗长为Lm/2，根据信道冲激响应的峰值可以获取第j、i个发射通路和第q个接收通路构成的通道的幅度和相位信息，记为a_jq和a_iq，其具体的计算公式详见上述，在此不再赘述，以下类同。然后，将所述a_jq和a_iq分别除以由于天线间的传输因子c_jq和c_iq造成的幅度和相位的变化，得到相对于同一个接收通道上，仅由不同的发射通道产生的幅度和相位的差异，记为b_jq和b_iq，其计算公式为b_jq＝a_jq/c_jq和b_iq＝a_iq/c_iq。之后，将所述b_jq除以b_iq，可以得到第j根天线相对于第I根天线的发射补偿系数，其计算公式为：b_iq/b_jq，；最后通过公式t_j＝b_iq/b_jq×t_i可以计算出第j个发送通路的补偿因子t_j，其中，所述公式中t_i为上述第一步中所得到的任意一个(比如t_i)发射通路的补偿因子。

对于接收校准过程主要也包括两步：

第一步，由智能天线阵中任意一根(比如第i根)天线作为发射校准序列，且校准序列为本小区的基本训练序列码(midamble)。剩余的N-1根天线用作接收，根据任意一根天线(比如天线j，j＝1～N且≠i)接收到的校准数据和本地已知的midamble码，同样通过上述公式可以计算出信道冲激响应，所述信道冲激响应的窗长为Lm，其计算原理同上述发射校准中的第一步所述的过程。根据所述信道冲激响应的峰值可以计算出任意一根天线(比如第i根)个发射通路和第j个接收通路构成的通道的幅度和相位信息，记为d_ij，将所述d_ij除以由于天线间的传输因子c_ij造成的幅度和相位的变化，得到相对于同一个发射通道，仅由不同的射频接收通道产生的幅度和相位的差异，记为e_ij，其计算公式为：e_ij＝d_ij/c_ij，然后，从N-1个e_ij((j＝1～N且≠i))中选取其中的一个e_sj(s的取值范围是1～N且≠i)作为参考(也可以选择|e_ij|最接近于

的一个作为e_sj)，从而计算出任意一个(比如第j个，j＝1～N且≠i)接收通路的补偿因子(比如r_j)，其计算公式为：r_j＝e_sj/e_ij。

第二步，由上述第一步中任意一根天线(比如q，q的取值范围是1～N且≠i)作为发射校准序列，所述发射校准序列使用本小区的基本midamble码，窗长为Lm。第i和第j(j取值范围是1～N且≠i，≠q)根天线进行接收。根据信道冲激响应的峰值可以计算(其计算公式详见上述，在此不在赘述)出第q个发射通路和第i及第j个接收通路构成的通道的幅度和相位信息，记为d_qi和d_qj，将所述d_qi和d_qj除以由于天线间的传输因子c_qi和c_qj造成的幅度和相位的变化，得到相对于同一个发射通道，仅由不同的射频接收通道产生的幅度和相位的差异，记为e_qi和e_qj，其计算公式为：e_qi＝d_qi/c_qi和e_qj＝d_qj/c_qj，然后计算出第i个天线相对于第j个天线的接收补偿系数，其计算公式为：e_qj/e_qi，最后计算出第i个接收通路的补偿因子，其计算公式为：r_i＝e_qj/e_qi×r_j。

因此，通过上述对发射和接收校准过程，可以得到所有智能天线阵中所有天线单元发射通路和接收通路的补偿因子，也就说，在基站正常工作或运行后，通过上述步骤的实现就可以实现对智能天线阵的实时校准，其实时校准算法简单，抗干扰性能好，计算精度高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种实时校准智能天线的方法，其特征在于，包括步骤：

A、对智能天线进行予校准，获得各个天线之间的传输因子矩阵；

B、将所述传输因子矩阵通过操作维护工具加载到安装后投入使用该智能天线的无线基站中；

C、根据本小区对应的基本训练序列码及其周期移位后的码确定各个天线的校准序列，校准序列长度为128码片；将帧结构中下行导频后的保护时隙，加上行导频时隙中的任意连续128码片作为校准工作时隙；

D、在基站开始运行或正常运行后，利用所确定的校准序列对工作天线的发射通路和接收通路分别进行两次互校准，计算各个发射通路和接收通路的补偿因子，实现智能天线的实时校准，其中，

所述计算发射通路的补偿因子的具体实现过程为：

91)在第一次发射校准时，除一根天线j用于接收外，其余N-1个天线同时发射校准序列，根据接收天线j接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码及对应的传输因子矩阵计算出任意第i个发射通路的补偿因子t_i；92)在第二次发射校准时，将所述第j根天线和所述用于发射的任意一根天线i发射校准序列，让其余的另一根天线q进行接收，根据第q根天线接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码及对应的传输因子矩阵计算出所述第j个发射通路的补偿因子t_j；

所述计算接收通路的补偿因子的具体实现过程为：

131)在第一次接收校准时，除任意一根天线i用作发射校准序列外，其余N-1根天线都用作接收，根据天线j接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码及对应的传输因子矩阵计算出任意第j个接收通路的补偿因子r_j；

132)在第二次接收校准时，将不同于天线i的其余任意一根天线q用来发射校准序列，将所述第i根天线和其余不等于天线q的任意一根天线j进行接收，根据第i和第j根天线接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码和对应的传输因子矩阵计算出所述第i个接收通路的补偿因子r_i。

2.根据权利要求1所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤A中所述予校准是利用自动测试装置对智能天线进行予校准的，其具体的过程为：

21)将自动测试装置的两个端口分别连接到智能天线的任意两个天线口上，通过网络测试仪分别对其进行测试，得到不同频率下各个天线的幅度传输系数和相位传输系数；

22)对不同频率下的各个幅度传输系数和相位传输系数分别进行计算，得到不同频率下各个天线之间的传输因子矩阵。

3.根据权利要求2所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤22)中所述计算传输因子矩阵的过程为：

31)利用c_ij(f)＝A_xy(f)cos(θ_xy(f))+jA_xy(f)sin(θ_xy(f))计算各个天线之间的传输因子；

其中，c_ij(f)表示工作在频率f下的两个天线i和j间的传输因子，其中，天线i为发射天线的端口，天线j为接收天线的端口，将自动测试装置的端口X和端口Y分别连接在天线i和j上；A_xy(f)表示在频率f下测得自动测试装置的端口X相对于自动测试装置的端口Y的幅度传输系数；θ_xy(f)表示在频率f下测得自动测试装置的端口X相对于自动测试装置的端口Y的相位传输系数；

32)更换天线的端口，得到不同频率下各个天线之间的传输因子矩阵。

4.根据权利要求1或3所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，将所述传输因子矩阵输入到移动通信系统的网络管理设备中，再由网络管理设备将其加载到使用该智能天线阵的无线基站中。

5.根据权利要求1所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，选取在帧结构中下行导频后的保护时隙的后64码片和上行导频的前64码片作为校准工作时隙。

6.根据权利要求1所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，根据校准序列的长度及智能天线数目计算周期位移的窗长，其计算公式为：

W＝〔Lm/N〕

其中，W为移位窗长，Lm为校准序列长度，N为智能天线数目，〔〕表示取整函数。

7.根据权利要求1或6所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，所述确定各个天线的校准序列的具体过程为：在发射校准时，多根天线发射的校准序列分别为本小区对应的基本训练序列码及经过移位窗长W的训练序列码；在接收校准时，一根天线发射的校准序列为本小区对应的基本训练序列码。

8.根据权利要求1所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤91)中所述计算出任意第i个发射通路的补偿因子的具体实现过程为：

101)根据发射和接收的校准序列及本地的基本训练序列码通过傅立叶变换计算出信道冲激响应；

102)根据所述信道冲激响应的峰值得到任意天线i的发射通路与第j个接收通路构成通道的幅度和相位信息a_ij；

103)将所述a_ij除以构成该通道天线间的传输因子c_ij，得到在同一个接收通路上，仅由不同的发射通路产生的幅度和相位的差异b_ij；

104)在N-1个b_ij中选取任意一个差异b_sj作为参考，并将其除以b_ij得到任意第i个发射通路的补偿因子t_i。

9.根据权利要求8所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤104)中所述在N-1个b_ij中选取任意一个差异b_sj作为参考的算法为：选取所述N-1个b_ij中绝对值和各个绝对值的均值最接近的一个作为参考差异b_sj。

10.根据权利要求1所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤92)中所述计算出第j个发射通路的补偿因子的具体实现过程为：

121)将所述第j根天线和其余的任意第i根天线用来发射校准序列，将其余不等于第i根天线的任意一根天线q进行接收，根据天线q接收到的校准数据并结合本地的基本训练序列码计算出信道冲激响应；

122)根据所述信道冲激响应的峰值得到所述第j个和第i个发射通路分别与所述第q个接收通路构成通道的幅度和相位信息a_jq和a_iq；

123)将所述a_jq除以构成该通道天线间的传输因子c_jq，以及所述a_iq除以构成该通道天线间的传输因子c_iq，分别得到相对于同一个接收通路上，仅由不同的发射通路产生的幅度和相位的差异b_jq和b_iq；

124)将所述b_iq除以b_jq，得到第j根天线相对于第i根天线的发射补偿系数；

125)根据所述发射补偿系数乘以t_i，得到第j个发射通路的补偿因子t_j。

11.根据权利要求1所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤131)中所述计算出第j个接收通路的补偿因子的具体实现过程为：

141)根据天线j接收的校准数据及本地的基本训练序列码计算出信道冲激响应；

142)根据所述信道冲激响应的峰值得到第i个发射通路与第j个接收通路构成通道的幅度和相位信息d_ij；

143)将所述d_ij除以构成该通道天线间的传输因子c_ij，得到相对于同一个发射通路上，仅由不同的射频接收通路产生的幅度和相位的差异e_ij；

144)从N-1个e_ij中选取任意一个差异e_sj作为参考，并将其除以e_ij得到任意第j个接收通路的补偿因子r_j。

12.根据权利要求11所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤144)中所述在N-1个e_ij中选取任意一个差异e_sj作为参考的算法为：选取所述e_ij的绝对值和各个绝对值的均值最接近的一个作为参考差异e_sj。

13.根据权利要求1所述实时校准智能天线的方法，其特征在于，步骤132)中所述计算第i个接收通路的补偿因子的具体实现过程为：

161)将所述第q根天线用作发射校准序列，将所述第i根和第j根天线进行接收，根据第i和第j根天线接收到的校准数据，并结合本地的基本训练序列码计算出信道冲激响应；

162)根据所述信道冲激响应的峰值得到第q个发射通路分别与该第i和不等于天线q的第j个接收通路构成通道的幅度和相位信息d_qi和d_qj；

163)将所述d_qi除以构成该通道天线间的传输因子c_qi，以及所述d_qj除以构成该通道天线间的传输因子c_qj，分别得到相对于同一个发射通路上，仅由不同的接收通路产生的幅度和相位的差异e_qi和e_qj；

164)将所述e_qj除以e_qi，得到第i根天线相对于第j根天线的接收补偿系数；

165)将所述接收补偿系数乘以r_j得到第i个接收通路的补偿因子r_i。

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