CN101383647A - 对工作天线进行校准的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对工作天线进行接收校准和发送校准的方法，接收校准包括步骤：无线拉远单元RRU中的处理器通过校准天线的发送通道发送校准信号到校准天线，校准耦合网络将该校准信号耦合到工作天线接收通道，将工作天线接收通道的数据传送给RRU中的处理器进行接收校准检测；发送校准检测包括步骤：RRU中的处理器通过工作天线的发送通道发送校准信号，校准耦合网络将该校准信号耦合到校准天线的接收通道，将校准天线接收通道的数据传送给RRU中的处理器进行发送校准检测。采用本发明方案对工作天线进行校准，减少了基带处理的复杂度；在引入多天线信号合并之后，能实现用很少的传输资源对工作天线进行校准，保证了智能天线的赋形效果。

Description

对工作天线进行校准的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种对工作天线校准进行的方法及其装置。

背景技术

智能天线是N个取向相同的天线按照一定方式排列和激励，利用波的干涉原理产生强的方向图，能形成预定波束的多单元组成的阵列结构天线。在智能天线的接收和发送方向上都能产生10log(N)的增益。

智能天线波束赋形的目标是根据系统性能指标，形成对基带(或者中频)信号的最佳组合或者分配。为了保证智能天线的赋形效果，必须对收发通道进行校准，以保证各通道幅度和相位的一致性。

在天线阵列中有两种天线，一种是工作天线，另外一种是校准天线，校准天线仅仅用于校准工作。天线校准是对工作天线进行校准，分为发送校准和接收校准。发送校准时，校准天线处于接收状态，工作天线处于发送状态；接收校准时，校准天线处于发送状态，工作天线处于接收状态。

目前，对于工作天线的校准是在基带部分来处理的，见图1所示，接收校准是校准接收通道，基带处理板(BBU，Bandwidth Based Unit)通过校准天线发送通道发送校准信号到校准天线，校准耦合网络将校准信号耦合到工作天线的接收通道，将工作天线接收通道经耦合接收的校准信号传送回BBU进行接收校准检测，得到每路工作天线的接收校准系数；发送校准是BBU通过工作天线发送通道发送校准信号，校准耦合网络将校准信号耦合到校准天线接收通道，将校准天线接收通道经耦合接收的校准信号传送回BBU进行发送校准检测，得到每路工作天线的发送校准系数。基于接收校准系数和发送校准系数，分别对工作天线上行链路(UL，Up-Link)数据和下行链路(DL，Down-Link)数据进行补偿。

对于基带拉远小区，如果一个小区想带多个智能天线时，利用现有工作天线的校准技术对工作天线在基带进行校准的话，需要将所有天线通道的数据都传给基带，这样需要传输的数据量为工作天线个数×阵元数×载波数，这将对传输资源的需求非常大，BBU也无法处理这么多数据，即使校准能处理这么多的数据，解调和检测也很难处理这么多的数据。为了解决对传输资源需求过大的问题，可以在系统中引入多天线信号的合并来减少对传输资源的需求，但是传输资源少了后基带就无法看到每通道的数据，因而无法在基带进行工作天线的校准。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种对工作天线进行校准的方法以及装置，以便减少基带处理的复杂度。

本发明实施例提供了一种对工作天线进行接收校准的方法，包括步骤:无线拉远单元中的处理器通过校准天线的发送通道发送校准信号到校准天线；以及分别对每个工作天线的接收通道传来的校准信号进行接收校准检测，所述工作天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将校准天线接收的校准信号耦合到工作天线接收通道的校准信号；基于所述接收校准检测得到的每路工作天线的接收校准系数，分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿。

本发明实施例还对应提供了一种无线拉远装置，包括:校准信号发送单元，用于通过校准天线的发送通道发送校准信号到校准天线；校准检测单元，用于分别对每个工作天线的接收通道传来的校准信号进行接收校准检测，所述工作天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将校准天线接收的校准信号耦合到工作天线接收通道的校准信号；校准补偿单元，用于基于所述接收校准检测得到的每路工作天线的接收校准系数，分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿。

本发明实施例提供了一种对工作天线进行发送校准的方法，包括步骤:无线拉远单元中的处理器分别通过每路工作天线的发送通道发送校准信号到对应的工作天线；以及分别对校准天线的接收通道传来的对应校准信号进行发送校准检测，所述校准天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将每路工作天线接收的校准信号分别耦合到校准天线接收通道的校准信号；基于所述发送校准检测得到的每路工作天线的发送校准系数，分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿。

本发明还对应提供了一种无线拉远装置，包括:校准信号发送单元，用于分别通过每路工作天线的发送通道发送校准信号到对应的工作天线；校准检测单元，用于分别对校准天线的接收通道传来的对应校准信号进行发送校准检测，所述校准天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将每路工作天线接收的校准信号分别耦合到校准天线接收通道的校准信号；校准补偿单元，用于基于所述发送校准检测得到的每路工作天线的发送校准系数，分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿。

本发明实施例提出的对工作天线进行校准方案，通过在无线拉远单元(RRU，Radio Remote Unit)本地实现工作天线的校准，减少了基带处理的复杂度。

附图说明

图1为现有技术中工作天线实现校准的方法示意图；

图2为本发明实施例提出的工作天线校准的方法示意图；

图3为本发明实施例提出的第一种对工作天线进行接收校准的无线拉远装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提出的第二种对工作天线进行接收校准的无线拉远装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提出的第一种对工作天线进行发送校准的无线拉远装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提出的第二种对工作天线进行发送校准的无线拉远装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提出的对工作天线进行校准的技术方案是:在无线拉远单元(RRU，Radio Remote Unit)本地实现对工作天线进行接收校准和发送校准。

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

当多天线信号不进行合并，即智能天线与BBU之间传输每个天线通道的数据时，为了减少基带处理的复杂度，可以在无线拉远单元本地实现工作天线的校准，基于校准得到的接收校准系数和发送校准系数，分别对工作天线上行链路(UL，Up-Link)数据和下行链路(DL，Down-Link)数据进行补偿。

为了降低对传输资源的需求，可以引入多天线信号的合并，在工作天线上行链路中对接收校准补偿后的数据合并后传送给BBU；在工作天线下行链路中对发送校准补偿后的数据复制后分别传送给每路工作天线。

另一方面，为了保证智能天线的赋形效果，也可以基于预先配置的赋形系数，对校准补偿后的数据进行赋形，但多天线信号不进行合并。

综上，一方面为了保证智能天线的赋形效果，另一方面也为了降低对传输资源的需求，减少基带处理的复杂度，一种较优的实施方式是在智能分布式赋形天线系统中引入多天线信号的合并，并在RRU本地实现工作天线的校准，实现智能天线波束的赋形功能。即在无线拉远单元本地实现工作天线的校准，基于校准得到的接收校准系数和发送校准系数，分别对工作天线UL数据和DL数据进行补偿；基于预先配置的赋形系数，对校准补偿后的数据进行赋形；在工作天线上行链路中对赋形后的数据合并后传送给BBU；在工作天线下行链路中对赋形后的数据复制后分别传送给每路工作天线。

具体过程如下:

假设多个天线对应的多路数字信号为:x＝[x¹，x²，...，xⁿ]，其中xⁱ表示第i路数字信号，i＝1、2、...n，n表示多路数字信号的总数；用形如a_n+jb_n的复数sⁱ来表示第i路数字信号需要乘以的复数，复数序列s＝[s¹，s²，...，sⁿ]；多路数字信号合并的过程为将每路数字信号xⁱ与对应复数sⁱ相乘得到的数相加，合并后的数字信号用y表示， $y={\mathrm{sx}}^T=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{s}^i{x}^i.$

为了保证智能天线的赋形效果，需要进行工作天线各通道的幅度和相位的校准，而工作天线与基带处理板BBU之间只传送一路数据，这就需要在RRU上实现工作天线多通道间的校准功能。

波束赋形可以根据不同的赋形形状要求通过远端单元进行配置，通过不同的软件配置来实现不同的赋形效果，例如，可以通过基站的操作维护单元(OM，Operation Management)配制UL数据的赋形系数为som＝[som¹，som²，...，somⁿ]，配置DL数据的赋形系数为 $\stackrel{\‾}{\mathrm{som}}=[\stackrel{\‾}{{\mathrm{som}}^1},\stackrel{\‾}{{\mathrm{som}}^2},...,\stackrel{\‾}{{\mathrm{som}}^n}].$ UL数据的赋形系数与DL数据的赋形系数是共轭关系，为了后续方便使用，可以将配制好的UL数据的赋形系数及DL数据的赋形系数发送到RRU上的处理器。

在RRU上实现工作天线接收校准及发送校准的过程，具体参见图2所示，接收校准是校准接收通道，RRU上的处理器通过校准天线发送通道发送校准信号到校准天线，校准耦合网络将校准天线接收的校准信号耦合到工作天线的接收通道，将工作天线接收通道经耦合接收的校准信号传给RRU上的处理器进行接收校准检测，得到每路工作天线的接收校准系数；发送校准是校准发送通道，RRU上的处理器通过工作天线的发送通道发送校准信号到工作天线，校准耦合网络将工作天线接收的校准信号耦合到校准天线接收通道，将校准天线接收通道经耦合接收的校准信号传送给RRU上的处理器进行发送校准检测，得到每路工作天线的发送校准系数。

校准计算得到的接收校准系数为:saci＝[saci¹，saci²，...，saciⁿ]，发送校准系数为:saco＝[saco¹，saco²，...，sacoⁿ]。

将接收校准的系数saci与OM配置的赋形系数som相乘，获得每路工作天线UL数据信号合并的系数sⁱ。

通过上述操作，一方面基于接收校准系数对工作天线UL数据进行补偿，另外结合OM配置的赋形系数som，可以实现工作天线上行波束赋形的效果，并且当sⁱ＝2^-m，且m为整数时，既能实现上行波束的赋形效果，又能实现将数字信号向右移位，从而避免了信号的溢出。

由于信号的实部和虚部都只能由几位二进制数表示(以p位二进制表示信号的实部，以q位二进制表示信号的虚部)，考虑到信号的溢出，对信号的实部和虚部的数分别进行Saturation运算。Saturation表示信号需要进行饱和处理，如果信号的实部或虚部的数没有溢出，则信号的实部或虚部的数经Saturation运算后没有任何改变；而如果信号的实部或虚部的数有溢出，则信号的实部的数经Saturation运算后得到p位二进制数能表示的最大的正数或者负数，信号的虚部的数经Saturation运算后得到q位二进制数能表示的最大的正数或者负数。基于这个原因，为了防止信号的溢出，可以将合并后的数字信号y表示如下:

$y=\mathrm{Saturation}\left(\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(a_i*x_i)\right)+\mathrm{jSaturation}\left(\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(b_i*x_i)\right)$

在工作天线下行数据发送的时候，从基带只获取了一路信号，为了实现发送信号的固定赋形，对该信号乘以不同的加权系数矢量，加权系数矢量ω_i为形如a_i+jb_i的复数，加权系数矢量序列ω＝[ω₁+ω₂+...+ω_n]，其中n表示用户设备的最大个数，一个用户设备对应一个加权系数矢量。将发送校准的系数saco与OM配置的DL赋形系数som相乘，即可获得每路工作天线DL数据信号加权系数ω_i，在一路信号复制到多根工作天线信号的时候，每根工作天线信号都为从基带获取的一路信号乘以相应的加权系数ω_i。

通过上述操作，一方面基于发送校准系数对工作天线DL数据进行补偿，另外结合OM配置的赋形系数som，可以实现工作天线下行波束的赋形效果。

本发明实施例提出的在RRU本地实现对工作天线进行校准的方案，降低了对传输资源的需求，减少了基带处理的复杂度。用很少的传输资源实现了智能分布式赋形天线系统。

根据本发明技术方案的实施例，本发明这里提供了实施对工作天线进行接收校准技术方案的一种无线拉远装置，如图3所示，该装置包括:

校准信号发送单元31，用于通过校准天线的发送通道发送校准信号到校准天线；校准检测单元32，用于分别对每个工作天线的接收通道传来的校准信号进行接收校准检测；所述工作天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将校准天线接收的、校准信号发送单元31发送的校准信号耦合到工作天线接收通道的校准信号；校准补偿单元33，用于基于校准检测单元32接收校准检测得到的每路工作天线的接收校准系数，分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿。

所述无线拉远装置还包括:

第一信号赋形单元34，用于在所述校准补偿单元33分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿之前，基于预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线的上行链路数据进行赋形。

所述无线拉远装置还包括:

第一信号合并单元35，用于对所述每路工作天线经校准补偿单元33接收校准补偿后的上行链路数据进行合并。

所述无线拉远装置还包括赋形系数存储单元36，用于存储所述预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，此外预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数还可以存储在其他地方。

需要说明的是，所述无线拉远装置中第一信号赋形单元34、第一信号合并单元35以及赋形系数存储单元36可选。

根据本发明技术方案的实施例，本发明这里提供了实施对工作天线进行接收校准技术方案的另一种无线拉远装置，如图4所示，该装置包括:

校准信号发送单元41，用于通过校准天线的发送通道发送校准信号到校准天线；校准检测单元42，用于分别对每个工作天线的接收通道传来的校准信号进行接收校准检测；所述工作天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将校准天线接收的、校准信号发送单元41发送的校准信号耦合到工作天线接收通道的校准信号；校准补偿单元43，用于基于校准检测单元42接收校准检测得到的每路工作天线的接收校准系数，分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿。

所述无线拉远装置还包括:

第二信号赋形单元44，用于基于预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线经校准补偿单元43接收校准补偿后的上行链路数据进行赋形。

所述无线拉远装置还包括:

第二信号合并单元45，用于对所述每路工作天线经信号赋形单元44赋形后的上行链路数据进行合并。

所述无线拉远装置还包括赋形系数存储单元46，用于存储所述预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，此外预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数还可以存储在其他地方。

需要说明的是:所述无线拉远装置中第二信号赋形单元44、第二信号合并单元45及赋形系数存储单46元可选。

根据本发明技术方案的实施例，本发明这里提供了实施对工作天线进行发送校准技术方案的一种无线拉远装置，如图5所示，该装置包括:

校准信号发送单元51，用于分别通过每路工作天线的发送通道发送校准信号到对应的工作天线；校准检测单元52，用于分别对校准天线的校准通道传来的对应校准信号进行发送校准检测，所述校准天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将每路工作天线接收的、校准信号发送单元51发送的校准信号分别耦合到校准天线接收通道的校准信号；校准补偿单元53，用于基于校准检测单元52发送校准检测得到的每路工作天线的发送校准系数，分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿。

所述无线拉远装置还包括:

第一信号赋形单元54，用于在所述校准补偿单元53分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿之前，基于预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线的下行链路数据进行赋形。

所述无线拉远装置还包括:

信号复制单元55，用于对从基带获取的数据信号进行复制，得到所述每路工作天线的下行链路数据。

所述无线拉远装置中还包括赋形系数存储单元56，用于存储所述预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，此外预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数还可以存储在其他地方。

需要说明的是，所述无线拉远装置中第一信号赋形单元54、信号复制单元55及赋形系数存储单元56可选。

根据本发明技术方案的实施例，本发明这里提供了实施对工作天线进行发送校准技术方案的另一种无线拉远装置，如图6所示，该装置包括:

校准信号发送单元61，用于分别通过每路工作天线的发送通道发送校准信号到对应的工作天线；校准检测单元62，用于分别对校准天线的校准通道传来的对应校准信号进行发送校准检测，所述校准天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将每路工作天线接收的、校准信号发送单元61发送的校准信号分别耦合到校准天线接收通道的校准信号；校准补偿单元63，用于基于校准检测单元62发送校准检测得到的每路工作天线的发送校准系数，分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿。

所述无线拉远装置还包括:

信号复制单元64，用于对从基带获取的数据信号进行复制，得到所述每路工作天线的下行链路数据。

所述无线拉远装置还包括:

第二信号赋形单元65，用于基于预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，对所述每路工作天线经校准补偿单元63发送校准补偿后的下行链路数据进行赋形。

所述无线拉远装置中还包括赋形系数存储单元66，用于存储所述预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，此外预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数还可以存储在其他地方。

需要说明的是，所述无线拉远装置中第二信号赋形单元65、信号复制单元64及赋形系数存储单元66可选。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (24)

1、一种对工作天线进行接收校准的方法，其特征在于，包括步骤:

无线拉远单元中的处理器通过校准天线的发送通道发送校准信号到校准天线；以及

分别对每个工作天线的接收通道传来的校准信号进行接收校准检测，所述工作天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将校准天线接收的校准信号耦合到工作天线接收通道的校准信号；

基于所述接收校准检测得到的每路工作天线的接收校准系数，分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿之前，基于预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线的上行链路数据进行赋形处理的步骤。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括对所述每路工作天线补偿后的上行链路数据进行合并的步骤。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线补偿后的上行链路数据进行赋形处理的步骤。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括对所述每路工作天线赋形后的上行链路数据进行合并的步骤。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数存储在无线拉远单元的处理器中。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上行链路数据的赋形系数可以根据不同赋形形状的要求，通过远端单元预先设置后存储在无线拉远单元的处理器中。

8、一种无线拉远装置，其特征在于，包括:

校准信号发送单元，用于通过校准天线的发送通道发送校准信号到校准天线；

校准检测单元，用于分别对每个工作天线的接收通道传来的校准信号进行接收校准检测，所述工作天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将校准天线接收的校准信号耦合到工作天线接收通道的校准信号；

校准补偿单元，用于基于所述接收校准检测得到的每路工作天线的接收校准系数，分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括第一信号赋形单元，用于在所述校准补偿单元分别对每路工作天线的上行链路数据进行补偿之前，基于预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线的上行链路数据进行赋形。

10、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，还包括第一信号合并单元，用于对所述每路工作天线补偿后的上行链路数据进行合并。

11、如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括第二信号赋形单元，用于基于预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线补偿后的上行链路数据进行赋形。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括第二信号合并单元，用于对所述每路工作天线赋形后的上行链路数据进行合并。

13、如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括赋形系数存储单元，用于存储所述预先设置的每路工作天线的上行链路数据的赋形系数。

14、一种对工作天线进行发送校准的方法，其特征在于，包括步骤:

无线拉远单元中的处理器分别通过每路工作天线的发送通道发送校准信号到对应的工作天线；以及

分别对校准天线的接收通道传来的对应校准信号进行发送校准检测，所述校准天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将每路工作天线接收的校准信号分别耦合到校准天线接收通道的校准信号；

基于所述发送校准检测得到的每路工作天线的发送校准系数，分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括在所述分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿之前，基于预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线的下行链路数据进行赋形处理的步骤。

16、如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述每路工作天线的下行链路数据是对从基带获取的数据信号进行复制得到的。

17、如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括基于预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，对所述每路工作天线补偿后的下行链路数据进行赋形的步骤。

18、如权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数存储在无线拉远单元的处理器中。

19、如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述下行链路数据的赋形系数可以根据不同赋形形状的要求，通过远端单元预先设置后存储在无线拉远单元的处理器中。

20、一种无线拉远装置，其特征在于，包括:

校准信号发送单元，用于分别通过每路工作天线的发送通道发送校准信号到对应的工作天线；

校准检测单元，用于分别对校准天线的接收通道传来的对应校准信号进行发送校准检测，所述校准天线接收通道的校准信号为校准耦合网络将每路工作天线接收的校准信号分别耦合到校准天线接收通道的校准信号；

校准补偿单元，用于基于所述发送校准检测得到的每路工作天线的发送校准系数，分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿。

21、如权利要求20所述的装置，其特征在于，还包括第一信号赋形单元，用于在所述校准补偿单元分别对每路工作天线的下行链路数据进行补偿之前，基于预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，分别对所述每路工作天线的下行链路数据进行赋形。

22、如权利要求20或21所述的装置，其特征在于，还包括信号复制单元，用于对从基带获取的数据信号进行复制，得到所述每路工作天线的下行链路数据。

23、如权利要求20所述的装置，其特征在于，还包括:

第二信号赋形单元，用于基于预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数，对所述每路工作天线补偿后的下行链路数据进行赋形。

24、如权利要求22所述的装置，其特征在于，还包括赋形系数存储单元，用于存储所述预先设置的每路工作天线的下行链路数据的赋形系数。

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