CN101651474A - 多天线零中频发射机及其校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了多天线零中频发射机及其校准方法，包括：信号处理模块、开关控制模块、反馈模块和反馈通道；信号处理模块存储补偿参数，更新补偿参数时向开关控制模块发送对反馈通道进行时分复用的测试指示，处理业务时向开关控制模块发送业务指示；开关控制模块收到测试指示后，断开接收通道，通过时分复用反馈通道，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块输出的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块输出的反馈信号；收到业务指示后，闭合接收通道，断开所有反馈模块和反馈通道的连接；反馈模块从发射的测试信号取得反馈信号通过开关控制模块输出给反馈通道。应用本发明可节省反馈通道资源。
Description
技术领域
本发明涉及发射机技术领域，尤其涉及多天线零中频(ZIF)发射机和校准多天线零中频发射信号的方法。
背景技术
发射机将基带信号变换成射频信号后发送，广泛应用于通信领域。
发射机包括双中频(IF)架构发射机、单IF架构发射机和零中频发射机，其中，前两者中均存在IF级电路，发射机结构较复杂，零中频发射机中不存在IF级电路，发射机结构简单，在移动通信等领域拥有广泛的应用前景。
ZIF架构发射机的工作原理是：基带模拟信号经I、Q通道输入正交调制器，正交调制器对I、Q两路信号进行正交调制，发射正交调制输出信号。
ZIF架构发射机的I、Q通道采用的均是模拟链路，因此，在传输信号时，I、Q通道对其传输的信号会产生直流偏置作用，而且，I、Q通道对信号产生的幅度增益通常也不等，这种直流偏置问题和I、Q通道幅度增益不平衡问题将导致发射信号的信号质量下降；此外，实际的正交调制器通常做不到将两路输入信号完全正交，引起正交调制误差，这种正交调制器的非理想化问题也会导致信号质量的下降。
为了消除I、Q通道的直流偏置问题、幅度增益不平衡问题、正交调制器的非理想化问题对发射信号质量的影响，现有技术中提出一种带有反馈通道的零中频发射机，该发射机包括反馈模块、反馈通道和信号处理模块，其中：
反馈模块，用于从天线发射的信号取得反馈信号，将反馈信号直接输出给反馈通道。
反馈通道，用于将反馈信号传送至信号处理模块。
信号处理模块，存储有补偿参数，用于根据反馈信号更新补偿参数，利用更新的补偿参数对发给发射通道的信号进行补偿。
现有这种零中频发射机存在的不足是：
由于一个反馈通道在一个时刻只能传输来自一根天线的反馈模块的反馈信号，而在现有技术中，反馈模块将反馈信号直接输出给反馈通道，因此，当多天线的零中频发射机通过引入反馈通道来校准发射信号时，需要的反馈通道个数与天线数目相同，这将造成反馈通道资源的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种多天线ZIF发射机和校准多天线零中频发射信号的方法，以节省反馈通道资源。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种多天线零中频发射机，该零中频发射机包括n根天线、n个发射通道、n个接收通道和n个反馈模块，其中，每根天线分别对应一个发射通道、一个接收通道和一个反馈模块，该零中频发射机还包括信号处理模块，开关控制模块和N个反馈通道；其中，n是大于或者等于2的正整数，N是小于n的正整数；
信号处理模块，存储有与天线和发射通道对应的补偿参数，在更新补偿参数过程中，向开关控制模块发送对N个反馈通道进行时分复用的测试指示，根据从N个反馈通道接收到的反馈信号，更新所述反馈信号对应天线的补偿参数，利用更新后的补偿参数对测试信号进行补偿，并经由所述天线对应的发射通道发给所述天线；在处理业务信号过程中，向开关控制模块发送业务指示，利用更新后的补偿参数对业务信号进行补偿，并经由所述补偿参数对应的发射通道发给所述补偿参数对应的天线；
开关控制模块，接收所述测试指示，断开接收通道接收业务信号的通路，通过时分复用N个反馈通道，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块输出的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块输出的反馈信号；接收业务指示，闭合接收通道接收业务信号的通路，断开所有反馈模块和反馈通道的连接；
发射通道，将信号处理模块发来的测试信号或者业务信号发给对应的天线；
接收通道，从对应天线接收业务信号，将所述业务信号传给信号处理模块；
反馈模块，用于从天线发射的测试信号取得反馈信号，通过开关控制模块输出并经由反馈通道传送至信号处理模块。
一种校准多天线零中频发射信号的方法，该方法应用在包括n根天线、n个发射通道、n个接收通道、n个反馈模块以及N个反馈通道的多天线零中频发射机中，其中，n是大于或者等于2的正整数，N是小于n的正整数，该方法包括：
A、预先存储与天线和发射通道对应的补偿参数；
在需要更新补偿参数时，执行步骤B；
B、断开接收通道接收业务信号的通路，对反馈通道进行时分复用，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块的反馈信号，根据从反馈通道接收到的反馈信号，更新所述反馈信号对应的天线的补偿参数，利用更新后的补偿参数对测试信号进行补偿，发送补偿后的测试信号给对应的天线，在反馈信号不满足系统要求时，返回步骤B，直至各个天线的反馈信号均满足系统要求，完成补偿参数更新过程；
在发射信号时，执行步骤C；
C、闭合接收通道接收业务信号的通路，断开所有反馈模块和反馈通道的连接，利用每根天线更新后的补偿参数对相应天线的业务信号进行补偿后发射。
本发明实施例中，在多天线零中频发射机中设置信号处理模块和开关控制模块，在更新补偿参数过程中，信号处理模块向开关控制模块发送对N个反馈通道进行时分复用的测试指示，开关控制模块根据该测试指示断开接收通道接收业务信号的通路，通过时分复用N个反馈通道，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块输出的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块输出的反馈信号。通过对反馈通道进行时分复用，可以使得反馈通道的数量能够少于天线的数量，节约反馈通道资源。
附图说明
图1是本发明多天线零中频发射机的结构图；
图2是图1所示发射机的信号处理模块的结构图；
图3是共用一个反馈通道的4天线发射机的结构示意图；
图4是4天线零中频发射机的信号处理模块的结构图；
图5是第一种校准发射信号的方法中更新补偿值的方法流程图；
图6是LTE系统的帧结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
图1是本发明多天线零中频发射机的结构图。如图1所示，该零中频发射机包括：信号处理模块，n根天线(n为大于或者等于2的正整数)、n个发射通道、n个接收通道和n个反馈模块，其中，每根天线分别对应一个发射通道、一个接收通道和一个反馈模块，该零中频发射机还包括开关控制模块和N个反馈通道，其中，N是小于n的正整数。
图1所示发射机在工作时，包括补偿参数更新和业务信号处理两个过程。下面对这两个过程分别予以介绍。
图1所示发射机在更新补偿参数时，信号处理模块向开关控制模块发送对N个反馈通道进行时分复用的测试指示，开关控制模块收到所述测试指示后，断开接收通道接收业务信号的通路，通过时分复用N个反馈通道，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块输出的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块输出的反馈信号。信号处理模块根据从该反馈通道接收的反馈信号，更新所述反馈信号对应天线的补偿参数，利用更新后的补偿参数对测试信号进行补偿，将补偿后的测试信号经由所述天线对应的发射通道发给所述天线。
图1所示发射机在处理业务信号时，信号处理模块向开关控制模块发送业务指示，开关控制模块收到所述业务指示后，闭合接收通道接收信号的通路，断开所有反馈模块和反馈通道的连接。信号处理模块利用更新后的每一根天线的发射通道的补偿参数对即将发往相应发射通道的业务信号进行补偿，将补偿后的业务信号经由所述发射通道发给所述补偿参数对应的天线。
下面对图1所示发射机的各个模块予以详细说明。
信号处理模块，存储有与天线和发射通道对应的补偿参数，在更新补偿参数过程中，向开关控制模块发送对N个反馈通道进行时分复用的测试指示，根据从反馈通道接收到的反馈信号，更新所述反馈信号对应天线的补偿参数，利用更新后的补偿参数对测试信号进行补偿，并经由所述天线对应的发射通道发给所述天线；在处理业务信号过程中，向开关控制模块发送业务指示，利用更新后的补偿参数对业务信号进行补偿，并经由所述补偿参数对应的发射通道发给所述补偿参数对应的天线。
开关控制模块，接收所述测试指示，断开接收通道接收业务信号的通路，通过时分复用N个反馈通道，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块输出的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块输出的反馈信号；接收业务指示，闭合接收通道接收业务信号的通路，断开所有反馈模块和反馈通道的连接。
发射通道，将信号处理模块发来的测试信号或者业务信号发给对应的天线。
接收通道，从对应天线接收业务信号，将所述业务信号传给信号处理模块。
反馈模块，用于从天线发射的测试信号取得反馈信号，通过开关控制模块输出并经由反馈通道传送至信号处理模块。
反馈通道的数目可以为一个。当反馈通道的数目为1个时，开关控制模块收到所述测试指示后，断开接收通道接收业务信号的通路，将第一反馈模块至第n反馈模块中的各个反馈模块按照时间顺序先后与反馈通道相连，使得在一个时刻，该反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块输出的反馈信号。假设在某一时刻，与反馈通道相连的反馈模块是第m反馈模块(m是不大于n的自然数)，则信号处理模块根据接收的第m天线的第m模块的反馈信号，对第m根天线的补偿参数进行更新，根据更新后的补偿参数再对测试信号进行补偿，将补偿后的测试信号输出给第m发射通道，第m发射通道将补偿后的测试信号传送至第m天线，由第m天线发射补偿后的测试信号，如此周而复始，直至测试结束。
所述反馈通道的数目也可以为两个或两个以上，且小于所述天线的数目；此时，所述信号处理模块进一步用于，根据预定原则从所有的反馈通道中选择当前用于接收所述反馈信号的反馈通道，例如，将当前处于空闲状态或者负荷较轻的反馈通道选定为当前接收所述反馈信号的反馈通道。当反馈通道的数目为两个或者两个以上时，还可以对n根天线的n个反馈模块进行分组，一个组的反馈模块对一个反馈通道进行时分复用，不同的反馈通道并行接收来自不同组的反馈模块的反馈信号，所述分组可以在制造零中频发射机时确定，也可以在信号处理模块中由软件控制实现。
反馈通道可以是数字预失真(Digital Pre-Distortion，DPD)反馈通道。当反馈通道是DPD反馈通道时，开关控制模块控制接收通道和反馈通道，通过对DPD反馈通道的时分复用，使得在一个时刻，DPD反馈通道或者只进行DPD处理，或者只接收用于更新补偿参数的测试信号的反馈信号，而且当DPD在接收所述反馈信号时，在一个时刻，DPD反馈通道接收的所述反馈信号来自一根天线的反馈模块。
通过开关控制模块对接收通道和反馈通道的切换控制，使得反馈通道和接收通道分离，从而反馈通道可以具有与接收通道不同的信号传输特性，例如，反馈通道具有比接收通道更大的带宽，这种更大的带宽能够将从发射的测试信号取得的反馈信号无损耗低传输至信号处理模块，从而提高根据反馈信号计算补偿参数的精度。
图2是图1所示发射机的信号处理模块的结构图，如图2所示，信号处理模块包括逻辑控制模块201、业务处理模块202、测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205。
逻辑控制模块201，在更新补偿参数过程中，开启测试信号产生模块203，关闭业务处理模块202，向开关控制模块发送对N个反馈通道进行时分复用的测试指示；在处理业务信号过程中，关闭测试信号产生模块203，开启业务处理模块202，向开关控制模块发送业务指示。
业务处理模块202，用于向补偿模块205发送I、Q两路业务信号。
测试信号产生模块203，用于产生I、Q两路测试信号，并发送给补偿模块205。
补偿参数计算模块204，接收反馈通道发来的反馈信号，根据所述反馈信号计算所述反馈信号对应的天线的补偿参数，将计算出的补偿参数发给补偿模块205。
补偿模块205，存储有与天线和发射通道对应的补偿参数；在更新补偿参数过程中，根据补偿参数计算模块204发来的补偿参数，更新所述发来的补偿参数对应的天线在补偿模块205内存储的补偿参数，根据更新的补偿参数对I、Q两路测试信号进行补偿，将补偿后的I、Q两路测试信号发给所述补偿参数对应的发射通道；在处理业务信号过程中，根据更新的补偿参数对I、Q两路业务信号进行补偿，将补偿后的I、Q两路业务信号发给所述补偿参数对应的发射通道。
补偿参数计算模块204开始接收反馈信号的起始时刻应晚于测试信号产生模块203产生测试信号的起始时刻，通常，计算或统计从测试信号产生模块203开始产生测试信号到补偿参数计算模块204能够接收到所述测试信号的反馈信号的时延，这一时延称为测试信号环回时延，测试信号产生模块203产生测试信号的同时，向补偿参数计算模块204发送接收指示，补偿参数计算模块204收到所述接收指示后，再经过所述测试信号环回时延才开始接收反馈信号，这样可以保证补偿参数计算模块204接收到的反馈信号是补偿模块205输出的测试信号的反馈信号，提高计算补偿参数的精度。
在信号处理模块中存储有与天线和发射通道对应的补偿参数，这是因为：不同的发射通道对信号产生的直流偏置、幅度不平衡、正交调制器非理想化等作用一般不同，因此，通常不同的发射通道需要的补偿参数也不同，因此，在信号处理模块中存储的补偿参数与天线和发射通道对应。
在信号处理模块中，逻辑控制模块201、业务处理模块202、测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205的个数可以均为一个。这时，由逻辑控制模块201根据发送的断开接收通道、并对反馈通道进行时分复用的指示，通知业务处理模块202、测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205处理业务信号的时段和更新补偿参数的时段，以及在更新补偿参数过程中，对各个天线的补偿参数进行更新的时段。业务处理模块202、测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205根据逻辑控制模块201指示的所述时段，处理业务信号或者更新补偿参数。
其中，当反馈通道的数目大于一个时，逻辑控制模块201可通过向开关控制模块发送的对N个反馈通道进行时分复用的测试指示，指定对所有反馈通道中的哪些反馈通道进行时分复用、以及进行时分复用的反馈通道在哪些时段接收哪些天线的反馈信号。由于每个反馈通道与信号处理模块均有相应的接口，因此，信号处理模块可根据各个反馈通道的接口识别反馈信号来自哪一反馈通道。补偿参数计算模块204在识别了反馈信号来自哪一反馈通道后，结合逻辑控制模块201指示的所述时段，即可确定各个反馈通道当前传送的反馈信号对应哪一天线，从而根据所述反馈信号更新所述天线的补偿参数。
在信号处理模块中，也可以分别设置与天线数目相同的测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205，每一个测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205均对应一根天线，且不同的测试信号产生模块203、或不同的补偿参数计算模块204、或不同的补偿模块205分别对应不同的天线。这时，逻辑控制模块201根据发送的测试指示，将当前与反馈通道相连的反馈模块对应的天线的测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205均控制在开启状态，而将与反馈通道断开的反馈模块对应的天线的测试信号产生模块203、补偿参数计算模块204和补偿模块205均控制在关闭状态。
补偿参数计算模块204在计算补偿参数时，通常根据的是反馈信号的最大幅度值。为了提高补偿参数计算的精度，应使反馈信号的幅度值接近发给发射通道的信号的幅度值，因此，需要控制反馈通道的增益，使用于将反馈通道传来的模拟信号变成数字信号的模数转换(ADC)芯片的入口功率不小于预定功率，其中，该预定功率可由实验统计得到，即当所述入口功率不小于特定数值时，利用计算出的补偿参数对测试信号进行补偿后，能够得到满足系统要求的发射信号质量，则该数值即为所述预定功率。所述系统要求在设计多天线发射机时确定。
下面以4天线发射机共用一个反馈通道为例，说明图1所示发射机的结构。
图3是共用一个反馈通道的4天线发射机的结构示意图。
如图3所示，在该4天线发射机中，4根天线对应的发射通道分别为TX0至TX3、对应的接收通道分别为RX0至RX3，4根天线的第一反馈模块至第四反馈模块共用反馈通道FB，其中第一反馈模块至第四反馈模块分别通过传输链路FB0至FB3与反馈通道FB连接。
发射通道包括数模转换(DAC)芯片、模拟传输链路和IQ正交调制器，接收通道包括混频器、模拟传输链路和ADC芯片，反馈通道FB包括混频器、模拟传输链路、增益控制器(PGC)和ADC芯片。
开关控制模块包含7个开关，依次记为开关0至开关7，其中，开关0至开关3用于在接收通道和反馈通道FB之间切换，开关4至开关6用于在FB0至FB3之间切换，所述7个开关根据来自信号处理模块的指示进行所述切换。
当更新补偿参数时，开关0至开关3根据来自信号处理模块的指示分别切换到FB0至FB3，且开关4至开关6用于根据来自信号处理模块的指示在FB0至FB3间进行4选1切换，这样，在一个时刻，只有一个反馈模块与反馈通道FB相连，反馈通道FB将收到的反馈信号传输至信号处理模块。图3只是4天线发射机的结构示意图，在实际应用中，开关0至开关3或者都切换到接收通道，或者都切换到反馈通道，不会出现既有切换到接收通道的开关、又有切换到反馈通道的开关的情况。
信号处理模块根据反馈通道FB发来的反馈信号更新补偿参数，根据更新的补偿参数对产生的测试信号进行补偿后输出给发射通道。
当处理业务信号时，信号处理模块指示开关0至开关3分别切换到RX0至RX3，则RX0至RX3将收到的业务信号传输给信号处理模块。
信号处理模块根据更新的补偿参数对RX0至RX3发来的业务信号进行补偿后，发给发射通道TX0至TX3。
当在图3所示4天线零中频发射机的信号处理模块中，对应每根天线均设置一个直流测试信号产生模块和一个补偿模块时，信号处理模块的结构具体请见图4。
图4是4天线零中频发射机的信号处理模块的结构图。
如图4所示，该信号处理模块包括：业务处理模块202，对应第一天线的第一测试信号产生模块203-1、第一开关和第一补偿模块205-1，对应第二天线的第二测试信号产生模块203-2、第二开关和第二补偿模块205-2，对应第三天线的第三测试信号产生模块203-3、第三开关和第三补偿模块205-3，对应第四天线的第四测试信号产生模块203-4、第四开关和第四补偿模块205-4，以及逻辑控制模块(未在图4中示出)。
第一开关至第四开关分别与第一补偿模块至第四补偿模块相连，并在业务处理模块202与测试信号产生模块203之间切换。其中，测试信号产生模块203包括第一测试信号产生模块203-1至第四测试信号产生模块203-4。
第一补偿模块205-1至第四补偿模块205-4中存储的补偿参数分别是第一天线至第四天线对应的发射通道的补偿参数。当向某一发射通道输出信号时，须由与所述发射通道对应同一天线的补偿模块对所述信号进行补偿，将补偿后的信号输出给所述发射通道。
在更新补偿参数时，当更新第m模块的补偿参数时(m是1至4中的一个自然数)，第m开关切换至与第m测试信号产生模块203-m相连，第m测试信号产生模块203-m产生测试信号，并通过第m开关输出给第m补偿模块205-m，第m补偿模块205-m根据更新的补偿参数对测试信号进行补偿后输出给第m发射通道，补偿参数计算模块204接收来自反馈通道FB的反馈信号，该反馈信号由第m反馈模块从第m根天线发射的信号取得，补偿参数计算模块204根据反馈信号计算补偿参数，将算得的补偿参数发给第m补偿模块，第m补偿模块根据收到的补偿参数更新已存储的补偿参数。
在处理业务信号时，第一开关至第四开关均切换至与业务处理模块202相连，业务处理模块202将经由第一接收通道至第四接收通道传来的业务信号分别发送至第一补偿模块205-1至第四补偿模块205-4，第一补偿模块205-1至第四补偿模块205-4根据更新的补偿参数对收到的业务信号分别进行补偿得到信号TX0至TX4，信号TX0至TX4分别经第一发射通道至第四发射通道传输至第一天线至第四天线，再分别由第一天线至第四天线发射。
在图4中，第一开关至第四开关在业务处理模块202和测试信号产生模块203之间的切换、所述切换的具体时刻、补偿参数计算模块204接收各个天线的反馈信号的具体时段或硬件接口、补偿模块205开启的具体时刻，均由逻辑控制模块同一控制。在给出图4所示结构图的情况下，本领域技术人员可以知道逻辑控制模块如何控制图4中的各个模块，使得各个模块的开启或关断相匹配，实现对补偿模块205-1至补偿模块205-4中补偿参数的更新、以及由补偿模块205-1至补偿模块205-4对业务信号进行补偿后发给各个补偿模块对应的发射通道。
下面给出图1至图4所示的多天线零中频发射机校准发射信号的总流程，具体地，该总流程包括：
A、预先存储与天线和发射通道对应的补偿参数；
在需要更新补偿参数时，执行步骤B；
B、断开接收通道接收业务信号的通路，对反馈通道进行时分复用，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块的反馈信号，根据从反馈通道接收到的反馈信号，更新所述反馈信号对应的天线的补偿参数，利用更新后的补偿参数对测试信号进行补偿，发送补偿后的测试信号给对应的天线，在反馈信号不满足系统要求时，返回步骤B，直至各个天线的反馈信号均满足系统要求，完成补偿参数更新过程；
在发射信号时，执行步骤C；
C、闭合接收通道接收业务信号的通路，断开所有反馈模块和反馈通道的连接，利用每根天线更新后的补偿参数对相应天线的业务信号进行补偿后发射。
其中，步骤B所述发送补偿后的测试信号包括：利用长期演进系统LTE帧结构中的保护Gp时隙，或者时分复用TDD系统的业务时隙中的上行子帧，将补偿后的测试信号发给所述补偿参数对应的天线。
步骤B中更新所述反馈信号对应的天线的补偿参数包括：根据反馈信号的最大幅度值计算所述反馈信号对应的天线的补偿参数，利用计算出的补偿参数更新对应的天线的补偿参数，其中，所述最大幅度值由对连续接收的F次反馈信号中各次反馈信号的最大幅度值进行升序排列或降序排列，按照预定比例去除所述进行升序排列或降序排列后的最大幅度值中排在前面和后面的最大幅度值，对剩余的最大幅度值求平均值得到。
对于多天线零中频发射机中的每一根天线，其采用的具体校准方法可以是下面的两种校准发射信号方法任意之一，这两种校准发射信号的方法采用的测试信号均为直流测试信号。下面对这两种校准发射信号的方法分别予以介绍。
一、第一种校准发射信号的方法包括：
A、预先设置补偿阈值、补偿参数和调整步长；
在需要更新补偿参数时，执行步骤B；
B、在预定时长内，利用更新的补偿参数对产生的I、Q两路直流测试信号进行补偿后发送，同时，从天线发射的信号取得反馈信号；根据连续两次获得的反馈信号的差别判断用于对I、Q两路直流测试信号进行补偿的方向，根据调整步长和所述方向更新补偿参数，并在判断出所述差别不在补偿阈值范围内时，返回步骤B，直至所述差别在补偿阈值范围内，完成更新补偿参数过程；
在发射信号时，执行步骤C；
C、根据更新后的补偿参数对I、Q两路业务信号进行补偿后发射。
可见，第一种校准发射信号的方法包括补偿参数更新和对发射的业务信号进行补偿两个过程。
图5是第一种校准发射信号的方法中更新补偿参数的方法流程图，如图5所示，该更新补偿参数的方法包括：
步骤501，利用更新的补偿参数对产生的I、Q两路直流测试信号进行补偿。
由于多天线发射机中，I、Q两路信号都是差分信号，在进行补偿参数更新时，可分别用正负数表示正的直流测试信号和负的直流测试信号。
每次产生I、Q两路测试信号时，持续地产生I、Q两路测试信号，且在产生一次I、Q两路测试信号后，间隔一定时段，再次产生I、Q两路测试信号。
步骤502，发送补偿后的I、Q两路直流测试信号，同时，从天线发射的信号取得反馈信号。
步骤503，判断连续两次获得的反馈信号的差别是否在阈值范围内，若是，保持补偿参数不变，结束本流程，否则，执行步骤504。
所述差别可以是反馈信号的幅度值的差别，也可以是反馈信号的功率的差别。通常，所述差别为所述两次反馈信号的最大幅度值之差。
步骤504，根据所述差别判断用于对I、Q两路直流测试信号进行补偿的方向。
步骤505，根据调整步长和所述方向对补偿参数进行更新，返回步骤501。
其中，步骤504中用于对I、Q两路直流测试信号进行补偿的方向可以是直流偏置方向、和/或幅度不平衡方向、和/或相位不平衡方向，相应地，步骤501中的直流测试信号可以是测量直流偏置的直流测试信号、和/或测量幅度不平衡的直流测试信号、和/或测量相位不平衡的直流测试信号，步骤505中的补偿参数可以是直流偏置补偿参数、和/或幅度不平衡补偿参数、和/或相位不平衡补偿参数。
在校准发射的业务信号时，利用直流偏置补偿参数、和/或幅度不平衡补偿参数、和/或相位不平衡补偿参数分别对发射的业务信号进行直流偏置补偿、和/或幅度不平衡补偿、和/或相位不平衡补偿。
二、第二种校准发射信号的方法包括：
A、预先设置补偿阈值和补偿参数；
在需要更新补偿参数时，执行步骤B；
B、在预定时长内，利用最新的补偿参数对产生的I路直流测试信号和Q路直流测试信号进行补偿后发送，同时，从天线发射的信号取得反馈信号；根据连续两次获得的反馈信号计算补偿参数，利用计算出的补偿参数更新存储的补偿参数，并在判断出所述计算出的补偿参数不在补偿阈值范围内时，返回步骤B，直至所述计算出的补偿参数在补偿阈值范围内，完成更新补偿参数过程；
在发射信号时，执行步骤C；
C、根据更新后的补偿参数对I、Q两路信号进行补偿后发射。
在第二种校准发射信号的方法中，每次产生I、Q两路测试信号时，也是持续地产生I、Q两路测试信号，而且，在产生一次I、Q两路测试信号后，间隔一定时段，再次产生I、Q两路测试信号。
其中，在步骤A中，所述补偿阈值可以包括直流偏置阈值、幅度不平衡阈值和相位不平衡阈值；所述补偿参数可以包括直流偏置补偿参数、幅度不平衡补偿参数和相位不平衡补偿参数。这时，步骤B中：
所述I、Q两路直流测试信号的产生方法为：依次产生用于测量直流偏置的I、Q两路直流测试信号、用于测量幅度不平衡的I、Q两路直流测试信号和用于测量相位不平衡的I、Q两路直流测试信号；
所述补偿的方法为：利用最新的直流偏置补偿参数对用于测量直流偏置的直流测试信号进行补偿，利用最新的直流偏置补偿参数和幅度不平衡补偿参数对用于测量幅度不平衡的直流测试信号进行补偿，利用最新的直流偏置补偿参数、幅度不平衡补偿参数和相位不平衡补偿参数对用于测量相位不平衡的直流测试信号进行补偿；
所述计算补偿参数的方法为：根据发送用于测量直流偏置的直流测试信号期间取得的反馈信号计算直流偏置补偿参数，根据发送用于测量幅度不平衡的直流测试信号期间取得的反馈信号计算幅度不平衡补偿参数，根据发送用于测量相位不平衡的直流测试信号期间取得的反馈信号计算相位不平衡补偿参数；
所述判断的方法为：判断计算出的直流偏置补偿参数是否在直流偏置阈值范围内、计算出的幅度不平衡补偿参数是否在幅度不平衡阈值范围内、计算出的相位不平衡补偿参数是否在相位不平衡阈值范围内；
所述返回的方法为：在所述计算出的直流偏置补偿参数不在直流偏置阈值范围内时，返回产生用于测量直流偏置的直流测试信号的动作，在所述计算出的幅度不平衡补偿参数不在幅度不平衡阈值范围内时，返回产生用于测量幅度不平衡的直流测试信号的动作，在所述计算出的相位不平衡补偿参数不在相位不平衡阈值范围内时，返回产生用于测量相位不平衡的直流测试信号的动作。
在校准发射的业务信号时，对发射的业务信号先进行直流偏置补偿、再进行幅度不平衡补偿、最后进行相位不平衡补偿。
多天线发射机采用的上面两种校准发射信号方法中，所采用的测试信号均为直流测试信号，那么，相应地，图1至图4中的多天线发射机中所述信号处理模块产生的测试信号均为直流测试信号，图2和图4中的测试信号产生模块203均为直流测试信号产生模块，用于产生直流测试信号。
当采用上述两种校准发射信号的方法时，由于是根据测试信号的反馈信号的幅度值计算补偿参数，因此，反馈信号的频率对补偿参数的计算没有影响，此时，图1至图4中的反馈通道尤其适于与DPD反馈通道进行时分复用。
信号处理模块将补偿后的I、Q两路直流测试信号发给发射通道时，可在长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统帧结构中的保护Gp时隙或者时分复用(Time Division Duplexing，TDD)系统的业务时隙中的上行子帧将补偿后的I、Q两路直流测试信号发给发射通道。
图6是LTE系统的帧结构，如图6所示，一个LTE帧长度为Tf＝307200Ts＝10ms，其中，Ts是时间单位。一个LTE帧由十个子帧组成，一个子帧的长度为30720Ts。每个子帧由下行时隙(DwPTS)、保护时隙(GP)和上行时隙(UpPTS)组成，表一是DwPTS、GP和UpPTS长度表。
表一
如表一所示，信号处理模块可在Gp时隙内将补偿后的I、Q两路直流测试信号发给发射通道。
表二是TDD系统的业务时隙组成表。
表二
表二中，U代表上行子帧，D代表下行子帧，S代表特殊子帧。
如表二所示，信号处理模块可在业务时隙的上行子帧将补偿后的I、Q两路直流测试信号发给发射通道。
补偿参数计算模块204在根据反馈信号计算补偿参数时，通常根据的是反馈信号的最大幅度值进行计算，这时，需要补偿参数计算模块204记录反馈信号的最大幅度值。
补偿参数计算模块204记录反馈信号的最大幅度值时，可记录连续R个周期反馈信号中每一周期反馈信号的最大幅度值(R是大于4的自然数)，然后对这些幅度最大值进行升序排列或降序排列，按照预定比例去除排在前面和后面的最大幅度值，对剩余的最大幅度值求平均值得到。例如，按照升序排列时，去除前R/4个最小值和后R/4个最大值，将中间R/2个最大值的平均值用于计算补偿参数。补偿参数计算模块204根据所述平均值计算补偿参数时，可以降低杂散误差对补偿参数精度的影响。
当补偿参数计算模块204需要记录R个最大幅度值时，测试信号产生模块连续产生测试信号的预定时长为：tx_num×fSTX，补偿参数计算模块204连续接收反馈信号的预定时长为rx_num×fSRX。
其中，rx_num是接收的反馈信号采样点数，fSRX是接收反馈信号的采样频率，tx_num是发射的测试信号采样点数，fSTX是发射信号的采样频率；rx_num＝K·M·R，K是不小于1的实数， R是最大幅度值的个数，fDIF＝fSTX-fLO，fLO是接收反馈信号的本振频率，tx_num＝L·rx_num，
由上述技术方案可见，本发明实施例中，在多天线零中频发射机中设置信号处理模块和开关控制模块，在更新补偿参数过程中，信号处理模块向开关控制模块发送对反馈通道进行时分复用的测试指示，开关控制模块根据该测试指示断开接收通道接收业务信号的通路，通过时分复用反馈通道，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块输出的反馈信号。通过对反馈通道进行时分复用，可以使得反馈通道的数量能够少于天线的数量，节约反馈通道资源。
当根据测试信号的反馈信号的幅度值更新补偿参数时，所述反馈通道尤其适于与DPD反馈通道进行时分复用。
由于DPD反馈通道本来已存在于零中频发射机中，因此，当反馈通道数目为一个，且所述反馈通道为DPD反馈通道时，不需要在零中频发射机中新增加反馈通道，从而进一步节省了反馈通道资源。
由于通过开关控制模块的控制，可以使得反馈通道和接收通道分离，因此，反馈通道可以具有与接收通道不同的信号传输特性，使得反馈通道更适于传输反馈信号，提高根据反馈信号计算补偿参数的精度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1、一种多天线零中频发射机，该零中频发射机包括n根天线、n个发射通道、n个接收通道和n个反馈模块，其中，每根天线分别对应一个发射通道、一个接收通道和一个反馈模块，其特征在于，该零中频发射机还包括信号处理模块，开关控制模块和N个反馈通道；其中，n是大于或者等于2的正整数，N是小于n的正整数；
信号处理模块，存储有与天线和发射通道对应的补偿参数，在更新补偿参数过程中，向开关控制模块发送对N个反馈通道进行时分复用的测试指示，根据从N个反馈通道接收到的反馈信号，更新所述反馈信号对应天线的补偿参数，利用更新后的补偿参数对测试信号进行补偿，并经由所述天线对应的发射通道发给所述天线；在处理业务信号过程中，向开关控制模块发送业务指示，利用更新后的补偿参数对业务信号进行补偿，并经由所述补偿参数对应的发射通道发给所述补偿参数对应的天线；
开关控制模块，接收所述测试指示，断开接收通道接收业务信号的通路，通过时分复用N个反馈通道，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块输出的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块输出的反馈信号；接收业务指示，闭合接收通道接收业务信号的通路，断开所有反馈模块和反馈通道的连接；
发射通道，将信号处理模块发来的测试信号或者业务信号发给对应的天线；
接收通道，从对应天线接收业务信号，将所述业务信号传给信号处理模块；
反馈模块，用于从天线发射的测试信号取得反馈信号，通过开关控制模块输出并经由反馈通道传送至信号处理模块。
2、如权利要求1所述的多天线零中频发射机，其特征在于，
所述反馈通道为数字预失真DPD反馈通道。
3、如权利要求1所述的多天线零中频发射机，其特征在于，所述信号处理模块包括逻辑控制模块、业务处理模块、测试信号产生模块、补偿参数计算模块和补偿模块；
逻辑控制模块，在更新补偿参数过程中，开启测试信号产生模块，关闭业务处理模块，向开关控制模块发送对N个反馈通道进行时分复用的测试指示；在处理业务信号过程中，关闭测试信号产生模块，开启业务处理模块，向开关控制模块发送业务指示；
业务处理模块，用于向补偿模块发送I、Q两路业务信号；
测试信号产生模块，用于产生I、Q两路测试信号，并发送给补偿模块；
补偿参数计算模块，接收反馈通道发来的反馈信号，根据所述反馈信号计算所述反馈信号对应的天线的补偿参数，将计算出的补偿参数发给补偿模块；
补偿模块，存储有与天线和发射通道对应的补偿参数；在更新补偿参数过程中，根据补偿参数计算模块发来的补偿参数，更新所述发来的补偿参数对应的天线在所述补偿模块内存储的补偿参数，根据更新后的补偿参数对I、Q两路测试信号进行补偿，将补偿后的I、Q两路测试信号发给所述补偿参数对应的发射通道；在处理业务信号过程中，根据更新后的补偿参数对I、Q两路业务信号进行补偿，将补偿后的I、Q两路业务信号发给所述补偿参数对应的发射通道。
4、如权利要求3所述的多天线零中频发射机，其特征在于，
所述测试信号产生模块为直流测试信号产生模块，所述I、Q两路测试信号为直流信号。
5、如权利要求3或4所述的多天线零中频发射机，其特征在于，所述将补偿后的I、Q两路测试信号发给所述补偿参数对应的发射通道包括：
利用长期演进系统LTE帧结构中的保护Gp时隙，或者时分复用TDD系统的业务时隙中的上行子帧，将补偿后的I、Q两路测试信号发给所述补偿参数对应的发射通道。
6、如权利要求3或4所述的多天线零中频发射机，其特征在于，
所述产生I、Q两路测试信号为：持续预定时长产生I、Q两路测试信号；
所述接收反馈通道发来的反馈信号为：持续预定时长接收反馈通道发来的反馈信号。
7、如权利要求6所述的多天线零中频发射机，其特征在于，
接收反馈信号的所述预定时长为rx_num×fSRX；
产生I、Q两路测试信号的所述预定时长为tx_num×fSTX；
其中，rx_num是接收的反馈信号采样点数，fSRX是接收反馈信号的采样频率，tx_num是发射的测试信号采样点数，fSTX是发射信号的采样频率；rx_num＝K·M·N，K是不小于1的实数， fDIF＝fSTX-fLO，fLO是接收反馈信号的本振频率，tx_num＝L·rx_num，
8、如权利要求7所述的多天线零中频发射机，其特征在于，
补偿参数计算模块进一步用于，在测试信号产生模块产生测试信号后，再经过测试信号环回时延的时间，开始连续接收反馈信号。
9、如权利要求8所述的多天线零中频发射机，其特征在于，
所述计算补偿参数包括：根据反馈信号的最大幅度值计算所述反馈信号对应的天线的补偿参数。
10、如权利要求9所述的多天线零中频发射机，其特征在于，
所述最大幅度值为：由对连续接收的F次反馈信号中各次反馈信号的最大幅度值进行升序排列或降序排列，按照预定比例去除所述进行升序排列或降序排列后的最大幅度值中排在前面和后面的最大幅度值，对剩余的最大幅度值求平均值得到。
11、如权利要求10所述的多天线零中频发射机，其特征在于，该零中频发射机进一步包括反馈通道增益控制模块；
所述反馈通道增益控制模块，用于控制反馈通道的增益，保证反馈信号的幅度值与发给发射通道的信号的幅度值之差在预定范围内。
12、一种校准多天线零中频发射信号的方法，其特征在于，该方法应用在包括n根天线、n个发射通道、n个接收通道、n个反馈模块以及N个反馈通道的多天线零中频发射机中，其中，n是大于或者等于2的正整数，N是小于n的正整数，该方法包括：
A、预先存储与天线和发射通道对应的补偿参数；
在需要更新补偿参数时，执行步骤B；
B、断开接收通道接收业务信号的通路，对反馈通道进行时分复用，使得在一个时刻，一个反馈通道只接收来自一根天线的反馈模块的反馈信号，不同反馈通道接收来自不同天线的反馈模块的反馈信号，根据从反馈通道接收到的反馈信号，更新所述反馈信号对应的天线的补偿参数，利用更新后的补偿参数对测试信号进行补偿，发送补偿后的测试信号给对应的天线，在反馈信号不满足系统要求时，返回步骤B，直至各个天线的反馈信号均满足系统要求，完成补偿参数更新过程；
在发射信号时，执行步骤C；
C、闭合接收通道接收业务信号的通路，断开所有反馈模块和反馈通道的连接，利用每根天线更新后的补偿参数对相应天线的业务信号进行补偿后发射。
13、如权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤B所述发送补偿后的测试信号包括：
利用长期演进系统LTE帧结构中的保护Gp时隙，或者时分复用TDD系统的业务时隙中的上行子帧，将补偿后的测试信号发给所述补偿参数对应的天线。
14、如权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤B中更新所述反馈信号对应的天线的补偿参数包括：
根据反馈信号的最大幅度值计算所述反馈信号对应的天线的补偿参数，利用计算出的补偿参数更新对应的天线的补偿参数，其中，所述最大幅度值由对连续接收的F次反馈信号中各次反馈信号的最大幅度值进行升序排列或降序排列，按照预定比例去除所述进行升序排列或降序排列后的最大幅度值中排在前面和后面的最大幅度值，对剩余的最大幅度值求平均值得到。
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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 | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: INST OF TELECOMMUNICATION SCIENCE AND TECHNOLGOY Free format text: FORMER OWNER: DATANG MOBILE COMMUNICATION EQUIPMENT CO., LTD. Effective date: 20110713 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100083 NO. 29, XUEYUAN ROAD, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING TO: 100191 NO. 40, XUEYUAN ROAD, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20110713 Address after: 100191 Haidian District, Xueyuan Road, No. 40, Applicant after: CHINA ACADEMY OF TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY Address before: 100083 Haidian District, Xueyuan Road, No. 29, Applicant before: DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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Address after: 100191 No. 40, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Patentee after: CHINA ACADEMY OF TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY Address before: 100191 No. 40, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Patentee before: CHINA ACADEMY OF TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210607 Address after: 100085 1st floor, building 1, yard 5, Shangdi East Road, Haidian District, Beijing Patentee after: DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 100191 No. 40, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Patentee before: CHINA ACADEMY OF TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY |