CN101588198B - 多载波智能天线校准中频处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多载波智能天线校准中频处理方法。接收校准时，校准检测天线通过复用的中频单元同时发射N路载波参考信号，参考信号基带处理单元依次对各阵列天线传送的N路基带信号进行基带处理，计算每一路接收信号的功率和相位，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差；发射校准时，校准检测天线通过复用的中频单元同时接收经不同移位的载波参考信号，参考信号基带处理单元对各基带信号进行处理，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差。本发明又公开了一种多载波智能天线校准中频处理装置，校准检测天线射频单元通过复用智能天线系统中某阵列天线的中频单元并引入两个受主控单元控制的开关网络，本发明可有效节约成本并减小智能天线校准参数检测单元的体积。
Description
技术领域
本发明涉及多载波基站智能天线阵列通道的校准，尤其是多载波智能天线校准中频处理方法和装置。
背景技术
在第三代移动通信系统中使用智能天线已经是业界的共识，而在智能天线技术中，发射通路与接收通路的校准又是关键的环节。
为了使智能天线能准确地接收和发射信号，必须保证组成此智能天线阵的各天线单元，射频馈电缆和射频收发信机间基本没有差别，即每条发射及接收链路具有相同的幅度和相位响应，因此要对每条发射及接收链路进行相位及幅度补偿，也就是智能天线的校准过程。目前在智能天线校准方面已公布了大量专利，但这些专利主要集中在单载波条件下的通道校准，对智能天线多载波校准技术和装置涉及较少。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种多载波智能天线校准中频处理方法，该校准方法通过让校准检测天线射频单元与智能天线某阵列天线射频单元复用中频单元，可同时校准阵列通道在多个载波处的通道误差。
本发明的另一个目的是提供一种多载波智能天线校准中频处理装置，使上述方法得以实现。
实现本发明第一个目的方法包括以下步骤：
A、接收校准过程：
(1)基站接收到系统发出的校准命令后，参考信号源产生参考信号，开关网络一和开关网络二接通复用的中频单元，同一参考信号经复用的中频单元和射频单元处理后经N路载波调制后由校准检测天线同时发出；
(2)各阵列天线接收经N路载波调制后的参考信号，经各阵列天线射频单元和中频单元处理后下变频成N路基带信号，这N路基带信号传送到参考信号基带处理单元；
(3)参考信号基带处理单元依次对各阵列天线传送的N路基带信号进行基带处理，计算每一路接收信号的功率和相位，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知与之相连的基站基带信号处理单元；
(4)基站基带信号处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基带各收信机的增益使得相同载波的信号在收信机口的功率一致，达到系统要求的功率值，并根据得到的相位误差调整各阵列天线接收信号的相位特性，使得相同载波的信号在收信机口的相位相同。
B、发射校准过程：
(1)基站接收到系统发出的校准命令后，参考信号源产生参考信号，开关网络一和开关网络二接通复用的中频单元，参考信号经不同的循环移位后，进入不同的阵列天线通道，每一个循环参考信号经复用的中频单元和射频单元处理后经N路载波调制后由各阵列天线同时发出；
(2)校准检测天线接收经不同载波调制后的循环移位参考信号，经射频单元和复用的中频单元处理后下变频成N路基带信号，这N路基带信号传送到参考信号基带处理单元；
(3)每一路基带信号是不同循环序列的叠加，参考信号基带处理单元对各基带信号进行处理，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知与之相连的基站基带信号处理单元；
(4)基站基带信号处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基站基带发信机的增益使各阵列天线发出的同一载波的信号功率在天线口一致，达到要求的功率值，并根据该相位偏差控制调整发信机使各发信机发出的同一载波的信号在天线口的相位相同。
所述发射校准和接收校准的步骤(1)中，参考信号的馈入方式还可以是馈电口有线馈入。
通过多个工作载波处参考信号的同时发射，接收端同时校准，本发明可以有效地节约校准的时间，减小校准过程对基站工作的影响。
实现本发明第二个目的装置包括：
校准检测天线，用于多载波参考信号的发射和接收；
与各阵列天线和校准检测天线相连的天馈系统，用于射频信号的传输；
与天馈系统相连的射频单元，校准过程中用于将中频单元处理后的中频信号调制到待校准的N路载波上；用于在下行处理方向上的中频数据实现上混频，功率放大和天线滤波；以及在上行处理方向上实现天线滤波、低噪声放大和下混频等；
与射频单元相连的开关网络一，用于控制复用中频单元的使用；
与开关网络一和开关网络二相连的中频单元，用于接收信号或发射信号的中频处理，将下行处理方向的基带数据实现数字上变频、数模转换、模拟放大衰减和滤波；以及在上行处理方向上对中频信号进行模拟放大衰减、滤波、模数转换和数字下变频；
与所有中频单元相连的开关网络二，用于中频单元接收通道或发射通道的选择；
与开关网络二相连的校准参数检测单元，包括参考信号源和参考信号基带处理单元；
校准参数检测单元内的参考信号源，用于参考信号的产生；
校准参数检测单元内的参考信号基带处理单元，用于各阵列天线接收通道和发射通道误差的检测；
与开关网络二相连的基站基带处理单元，用于完成正常信号的接收和发送，并完成通道误差的补偿；
与开关网络二和校准参数检测单元相连的移位器，用于发射校准过程中对参考信号进行不同的移位。
校准检测天线射频单元通过复用智能天线系统中某阵列天线的中频单元并引入两个开关网络，本发明可有效节约成本并减小智能天线校准系统的体积。
附图说明
图1是本发明多载波智能天线校准中频处理方法接收通道校准结构图；
图2是本发明多载波智能天线校准中频处理方法发射通道校准结构图。
具体实施方式
本发明一种多载波智能天线校准中频处理方法见图1、图2所示，该方法包括以下步骤：
A、接收校准过程：
(1)基站接收到系统发出的校准命令后，参考信号源产生参考信号，开关网络一和开关网络二接通复用的中频单元，同一参考信号经复用的中频单元和射频单元处理后经N路载波调制后由校准检测天线同时发出；
(2)各阵列天线接收经N路载波调制后的参考信号，经各阵列天线射频单元和中频单元处理后下变频成N路基带信号，这N路基带信号传送到参考信号基带处理单元；
(3)参考信号基带处理单元依次对各阵列天线传送的N路基带信号进行基带处理，计算每一路接收信号的功率和相位，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知与之相连的基站基带信号处理单元；
(4)基站基带信号处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基带各收信机的增益使得相同载波的信号在收信机口的功率一致，达到系统要求的功率值，并根据得到的相位误差调整各阵列天线接收信号的相位特性，使得相同载波的信号在收信机口的相位相同。
B、发射校准过程：
(5)基站接收到系统发出的校准命令后，参考信号源产生参考信号，开关网络一和开关网络二接通复用的中频单元，参考信号经不同的循环移位后，进入不同的阵列天线通道，每一个循环参考信号经复用的中频单元和射频单元处理后经N路载波调制后由各阵列天线同时发出；
(6)校准检测天线接收经不同载波调制后的循环移位参考信号，经射频单元和复用的中频单元处理后下变频成N路基带信号，这N路基带信号传送到参考信号基带处理单元；
(7)每一路基带信号是不同循环序列的叠加，参考信号基带处理单元对各基带信号进行处理，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知与之相连的基站基带信号处理单元；
(8)基站基带信号处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基站基带发信机的增益使各阵列天线发出的同一载波的信号功率在天线口一致，达到要求的功率值，并根据该相位偏差控制调整发信机使各发信机发出的同一载波的信号在天线口的相位相同。
所述校准检测天线射频单元与某一个阵列天线射频单元共用中频单元。
所述校准检测天线射频单元与某一个阵列天线通道射频单元同时连接到开关网络一。
所述多载波参考信号同时发射，校准检测单元同时校准多载波的阵列天线通道误差。
所述校准载波为系统正在工作中的各载波。
所述发射校准和接收校准的步骤(1)中，参考信号的馈入方式为馈电口有线馈入。
图1是本发明多载波智能天线校准中频处理方法接收通道校准结构图。其具体工作原理如下：
其中，一维单向箭头表示基带参考信号，二维单向箭头表示经N路载波调制后的多载波信号，二维双向箭头表示单元间信息的交互。
基站接到系统发出的校准命令后，参考信号源2产生参考信号，开关网络一3和开关网络二6按图中所示接通复用的中频单元5。同一参考信号经复用的中频单元5内N路载波调制处理后，经射频单元7和天馈系统8由校准检测天线9同时发出。
各阵列天线10、11和12接收经校准检测天线9发出的N路载波调制后的参考信号，经各阵列天线射频单元13、15、16和中频单元14、17、5后下变频成N路基带信号，这N路基带信号经开关网络二3传送到参考信号基带处理单元4。
参考信号基带处理单元4利用参考信号源2的已知参考信号依次对各阵列天线传送的N路基带信号进行基带处理，计算每一路接收信号的功率和相位，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知基站基带信号处理单元；上述具体参考信号的处理方法为现有技术，不再赘述。
基站基带信号处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基带各收信机的增益使得相同载波的信号在收信机口的功率一致，并达到系统要求的功率值；并根据得到的相位误差调整各阵列天线接收信号的相位特性，使得相同载波的信号在收信机口的相位相同。上述具体的功率及相位调整技术均为现有技术，因此不在此赘述。
图2是本发明多载波智能天线校准中频处理方法发射通道校准结构图。其具体工作原理如下：
其中，一维单向箭头表示基带参考信号，二维单向箭头表示经N路载波调制后的多载波信号，二维双向箭头表示单元间信息的交互。
基站接到系统发出的校准命令后，参考信号源2产生参考信号，开关网络一3和开关网络二6按图中所示接通复用的中频单元5。参考信号经不同的移位器18、19、20循环移位后，进入不同的阵列天线通道，每一个循环参考信号经中频单元14、17、5和射频单元13、15、16后经N路载波调制后由各阵列天线10、11、12同时发出。
校准检测天线9接收经不同载波调制后的循环移位参考信号，经射频单元7和复用的中频单元5后下变频成N路基带信号，这N路基带信号经开关网络二3传送到参考信号基带处理单元4。
每一路基带信号是不同循环序列的叠加，参考信号基带处理单元4对各基带信号进行处理，利用相关处理或信道估计等算法计算每一路接收信号的功率和相位，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知与之相连的基站基带信号处理单元。上述具体参考信号的处理方法均为现有技术，因此不再赘述。
基站基带处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基站基带发信机的增益使各阵列天线发出的同一载波的信号功率在天线口一致，并达到要求的功率值；并根据该相位偏差控制调整发信机使各发信机发出的同一载波的信号在天线口的相位相同。上述具体的功率及相位调整技术均为现有技术，因此不在此赘述。发射校准结束。
实现本发明多载波智能天线校准中频处理方法的多载波智能天线校准中频处理装置见图1、图2所示，包括：
校准检测天线，用于多载波参考信号的发射和接收；
与各阵列天线和校准检测天线相连的天馈系统，用于射频信号的传输；
与天馈系统相连的射频单元，校准过程中用于将中频单元处理后的中频信号调制到待校准的N路载波上；用于在下行处理方向上的中频数据实现上混频，功率放大和天线滤波；以及在上行处理方向上实现天线滤波、低噪声放大和下混频；
与射频单元相连的开关网络一，用于控制复用中频单元的使用；
与开关网络一和开关网络二相连的中频单元，用于接收信号或发射信号的中频处理，将下行处理方向的基带数据实现数字上变频、数模转换、模拟放大衰减和滤波；以及在上行处理方向上对中频信号进行模拟放大衰减、滤波、模数转换和数字下变频；
与所有中频单元相连的开关网络二，用于中频单元接收通道或发射通道的选择；
与开关网络二相连的校准参数检测单元，包括参考信号源和参考信号基带处理单元；
校准参数检测单元内的参考信号源，用于参考信号的产生；
校准参数检测单元内的参考信号基带处理单元，用于各阵列天线接收通道和发射通道误差的检测；
与开关网络二相连的基站基带处理单元，用于完成正常信号的接收和发送，并完成通道误差的补偿；
与开关网络二和校准参数检测单元相连的移位器，用于发射校准过程中对参考信号进行不同的移位。
所述与检测天线射频单元与某一个阵列天线通道的射频单元相连的开关网络，接收校准时，复用中频单元中的发射部分通过开关网络一与校准检测天线的射频单元相连，而复用中频单元中的接收部分通过开关网络一与阵列天线的射频单元相连；发射校准时，复用中频单元中的接收部分通过开关网络一与校准检测天线的射频单元相连，而复用中频单元中的发射部分通过开关网络一与阵列天线的射频单元相连。
所述发射校准时，校准参数检测单元与开关网络二直接相连。
所述接收校准时，对应不同阵列天线的移位器对参考信号进行不同位数的移位。
Claims (9)
1.一种多载波智能天线校准中频处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A、接收校准过程：
（１）基站接收到系统发出的校准命令后，参考信号源产生参考信号，开关网络一和开关网络二接通复用的中频单元，同一参考信号经复用的中频单元和射频单元处理后经 
路载波调制后由校准检测天线同时发出；
（２）各阵列天线接收经
路载波调制后的参考信号，经各阵列天线射频单元和中频单元处理后下变频成
路基带信号，这
路基带信号传送到参考信号基带处理单元；
（３）参考信号基带处理单元依次对各阵列天线传送的路基带信号进行基带处理，计算每一路接收信号的功率和相位，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知与之相连的基站基带信号处理单元；
（４）基站基带信号处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基带各收信机的增益使得相同载波的信号在收信机口的功率一致，达到系统要求的功率值，并根据得到的相位误差调整各阵列天线接收信号的相位特性，使得相同载波的信号在收信机口的相位相同；
B、发射校准过程：
（１）基站接收到系统发出的校准命令后，参考信号源产生参考信号，开关网络一和开关网络二接通复用的中频单元，参考信号经不同的循环移位后，进入不同的阵列天线通道，每一个循环参考信号经复用的中频单元和射频单元处理后经
路载波调制后由各阵列天线同时发出；
（２）校准检测天线接收经不同载波调制后的循环移位参考信号，经射频单元和复用的中频单元处理后下变频成
路基带信号，这
路基带信号传送到参考信号基带处理单元；
（３）每一路基带信号是不同循环序列的叠加，参考信号基带处理单元对各基带信号进行处理，得到各阵列天线对不同载波参考信号的损耗和相位偏差，并将结果通知与之相连的基站基带信号处理单元；
（４）基站基带信号处理单元根据计算出的阵列天线对每一路载波参考信号的通道误差调整基站基带发信机的增益使各阵列天线发出的同一载波的信号功率在天线口一致，达到要求的功率值，并根据该相位偏差控制调整发信机使各发信机发出的同一载波的信号在天线口的相位相同。
2.根据权利要求1所述的多载波智能天线校准中频处理方法，其特征在于:所述校准检测天线射频单元与某一个阵列天线射频单元共用中频单元。
3.根据权利要求1所述的多载波智能天线校准中频处理方法，其特征在于:所述校准检测天线射频单元与某一个阵列天线通道射频单元同时连接到开关网络一。
4.根据权利要求1所述的多载波智能天线校准中频处理方法，其特征在于:所述多载波参考信号同时发射，校准检测单元同时校准多载波的阵列天线通道误差。
5.根据权利要求1所述的多载波智能天线校准中频处理方法，其特征在于:所述多载波为系统正在工作中的各载波。
6.一种多载波智能天线校准中频处理装置，其特征在于，包括：
校准检测天线，用于多载波参考信号的发射和接收；
与各阵列天线和校准检测天线相连的天馈系统，用于射频信号的传输；
与天馈系统相连的射频单元，校准过程中用于将中频单元处理后的中频信号调制到待校准的
路载波上；用于在下行处理方向上的中频数据实现上混频，功率放大和天线滤波；以及在上行处理方向上实现天线滤波、低噪声放大和下混频；
与射频单元相连的开关网络一，用于控制复用中频单元的使用；
与开关网络一和开关网络二相连的中频单元，用于接收信号或发射信号的中频处理，将下行处理方向的基带数据实现数字上变频、数模转换、模拟放大衰减和滤波；以及在上行处理方向上对中频信号进行模拟放大衰减、滤波、模数转换和数字下变频；
与所有中频单元相连的开关网络二，用于中频单元接收通道或发射通道的选择；
与开关网络二相连的校准参数检测单元，包括参考信号源和参考信号基带处理单元；
校准参数检测单元内的参考信号源，用于参考信号的产生；
校准参数检测单元内的参考信号基带处理单元，用于各阵列天线接收通道和发射通道误差的检测；
与开关网络二相连的基站基带处理单元，用于完成正常信号的接收和发送，并完成通道误差的补偿；
与开关网络二和校准参数检测单元相连的移位器，用于发射校准过程中对参考信号进行不同的移位。
7.根据权利要求6所述的多载波智能天线校准中频处理装置，其特征在于: 所述校准检测天线射频单元与某一个阵列天线通道射频单元同时连接到开关网络一，接收校准时，复用中频单元中的发射部分通过开关网络一与校准检测天线的射频单元相连，而复用中频单元中的接收部分通过开关网络一与阵列天线的射频单元相连；发射校准时，复用中频单元中的接收部分通过开关网络一与校准检测天线的射频单元相连，而复用中频单元中的发射部分通过开关网络一与阵列天线的射频单元相连。
8.根据权利要求6所述的多载波智能天线校准中频处理装置，其特征在于:所述发射校准时，校准参数检测单元与开关网络二直接相连。
9.根据权利要求7所述的多载波智能天线校准中频处理装置，其特征在于:所述接收校准时，对应不同阵列天线的移位器对参考信号进行不同位数的移位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 610041, Sichuan high tech Zone, Chengdu Tianfu Road, South extension line, high-tech incubator Park, building 3, 6 Applicant after: Chengdu NTS Technology Co., Ltd. Address before: 611731, Sichuan, Chengdu Tianfu Road, South extension line, high-tech incubator Park, building 3, 6 Applicant before: NTS Technology (Chengdu) Co., Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: NTS TECHNOLOGY (CHENGDU) CO., LTD. TO: CHENGDU NTS TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200804 Address after: 610000 No.6 building, hi tech Incubation Park, north section of Tianfu Avenue, Chengdu, Sichuan Province Patentee after: CHENGDU NTS SOFTWARE Co.,Ltd. Address before: 610041, Sichuan high tech Zone, Chengdu Tianfu Road, South extension line, high-tech incubator Park, building 3, 6 Patentee before: CHENGDU NTS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |