CN102035076B - 天线校准系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线发射校准系统和方法、天线接收校准系统和方法及天线校准系统，天线校准系统包括：预失真模块，对发射校准序列进行数字预失真处理；一个或多个工作发射通道，分别处理经过预失真的发射校准序列并发送至耦合网络，工作发射通道包括功率放大部分；校准接收通道，接收来自耦合网络的发射校准序列；校准发射通道，对接收校准序列进行处理并将处理后的接收校准序列发送至耦合网络；一个或多个工作接收通道，分别接收来自耦合网络的接收校准序列。本发明使DPD处理和AC校准协同工作，消除了由于功放导致的非线性，从而不会影响校准序列的幅度和相位，使得天线校准更加准确，通过采用工作天线和校准天线共用模式，大大节省了硬件资源。

Description

天线校准系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种天线校准系统和方法。

背景技术

由于在组成智能天线的系统中，所使用的各种元器件特别是有源器件的特性，对工作频率，环境温度都非常敏感，而每条链路的特性因上述原因所产生的变化也不相同，所以对智能天线阵的校准应在无线基站运行的同时周期性地进行。

基站开始运行及运行中通过下面三个步骤完成收发天线的校准：

步骤一，选择具有良好抗白噪特性的基本校准序列，校准序列由基本校准序列通过周期循环移位形成。

步骤二，发射校准：每个发射天线单元发射固定电平的校准序列，基带处理器按照所提供的算法对校准天线接收的数据进行处理，计算出每个发射通路的幅度及相位响应，然后根据它们以及预校准的补偿系数计算出每条发射通路的补偿系数(含幅度及相位补偿)，并且在基带处理器对无线基站的所有下行数据进行补偿。

步骤三，接收校准：校准天线单元发射固定电平的校准序列，基带处理器根据各工作天线单元接收的数据，用所提供的算法计算出每个接收通路的幅度及相位响应，然后根据它们以及预校准的补偿系数计算出每条接收通路的补偿系数(含幅度及相位补偿)，并且在基带处理器对无线基站所有的上行数据进行补偿。

由于实际移动通信系统不可能随时都是满负荷运行的，总有空闲时隙，这些空闲时隙就可以用来作为实时校准使用。对第三代移动通信中的TD-SCDMA系统，则可以使用其帧结构中处于上下导引时隙(DwPTS和UpPTS)之间的保护时隙(GP)来进行此实时校准。

此方法计算时间短，控制简单，适合使用于采用智能天线技术的具有高码片速率的第三代移动通信系统。

图1示出无线基站进行预校准的原理框图。如果天线阵的结构设计得比较牢固，在没有相对位置破坏的条件下，我们可以认为各天线单元与校准天线间的信道特性在固定频率的条件下是基本不随环境条件变化的。我们可以用网络分析仪将它进行预校准：发射校准时，分别由各发射单元发送固定大小的数据，校准天线进行接收，这样可以得到A_i到A_c间的补偿系数c_i；接收校准时，由校准单元发送固定大小的数据，各接收天线分别进行接收，这样可以得到A_c到A_i间的补偿系数c_i ^RX。一般对于时分双工(TDD)码分多址的无线基站 $c_i^{\mathrm{TX}}=c_i^{\mathrm{RX}}.$

图2示出一个典型的具有智能天线的时分双工(TDD)码分多址的无线基站的原理性结构框图，它包括N个相同的天线单元201-1，201-2，....，201-N，N条馈电电缆202-1，202-2，....，202-N，N个射频收发信机203-1，203-2，....，203-N，和相应的基带处理器204，射频收发信机使用相同的本振208。为了实现校准，在此结构的基础上还包括馈电电缆206及校准收发信机207组成的校准链路。

智能天线实时校准流程分为下面几个步骤：

步骤一：校准序列的生成

选择具有良好抗白噪特性的基本校准序列，基本校准序列的长度是w*N，其中N是工作天线单元的个数，w是每条链路信道估计的窗长。做发射及接收校准时的校准序列的长度是w*N+w-1。校准序列由基本校准序列通过周期循环移位形成。在此种算法下，w是一个只跟各天线单元硬件时延不一致性有关的数(一般很小)，因此采用的方法校准持续时间短，而且在某些校准持续时间受限的系统中，N可以取较大的值，系统可以有更大的天线增益。

设基本校准序列(二进制序列)为m_P：

m_P＝(m₁，m₂，...，m_P)p＝w*N，选择为2的幂次方比较方便。

为了保证相位不突变，提高校准的准确性，对此校准序列进行相位均衡，生成校准序列的复数矢量m _P：

m _P＝(m ₁，m ₂，...，m _P)

m _i由m_P中的m_i得来：

m _i＝(j)^i-1·m_i  for all  i＝1，...，P

为了产生所需的每个天线单元的校准序列，对此基本校准序列进行周期性的扩展。得到一个新的复矢量m。

$\underset{\‾}{m}=({\underset{\‾}{m}}_1,{\underset{\‾}{m}}_2,...,{\underset{\‾}{m}}_{i_{\max }})=({\underset{\‾}{m}}_2,{\underset{\‾}{m}}_3,...,{\underset{\‾}{m}}_p,{\underset{\‾}{m}}_1,{\underset{\‾}{m}}_2,...,{\underset{\‾}{m}}_p)$

由这个周期性复矢量可以得到每个天线单元的校准矢量：

${\underset{\‾}{m}}^{\left(k\right)}=({\underset{\‾}{m}}_1^{\left(k\right)},{\underset{\‾}{m}}_2^{\left(k\right)},...,{\underset{\‾}{m}}_{L_m}^{\left(k\right)})$ k＝1...N，Lm＝p+w-1

这里： ${\underset{\‾}{m}}_i^{\left(k\right)}={\underset{\‾}{m}}_{i+(N-k)W}$ with u＝1，...，L_m  and  k＝1，...，N

此算法还需要计算和基本校准序列有关一个矢量S，作为此算法的常数矢量存储在基带处理器中：

S＝1./fft(m _P)＝1./fft(m ₁，m ₂，...，m _P)

选择基本校准序列就是选择使得S具有最小范数，长度为P的二进制序列。

步骤二：发射校准

N个发射链路在以B_k点以一定功率发射校准矢量m ^(k)，这些信号经过射频收发信机，馈电电缆以及天线阵由校准天线接收，基带处理器经过对从校准链路接收的数据进行计算，可以得到每个发射通路(B_k→A_k)的幅度及相位响应。

设R为各天线单元发射信号在校准天线叠加后，从基带处理器204接收到的复矢量：

R＝(r₁，r₂，...r_l)    l＝p+2*(w-1)

令R _P＝(r ₁，r ₂，...，r _P)＝(r_w-1，r_w，...，r_w+p-2)

CIR＝(c₁，c₂，...，c_p)＝ifft(fft(R _P.S))

所以CIR_k＝f max(c_w*(k-1)+1，...，c_w*k)，k＝1，..N。

fmax为求第k条发射链路信道估计结果c_w*(k-1)+1～c_w*k之间峰值的插值函数(视计算精度要求确定)。

CIR_k为一个复数，包含了第k条链路(B_k→A_c)的幅度及相位响应信息。

${\mathrm{CIR}}_k^{\′}={\mathrm{CIR}}_k*c_k^{\mathrm{TX}},$ k＝1...N。

CIR′_k也是一个复数，包含了第k条发射链路(B_k →A_k)的幅度及相位响应信息。

步骤三：接收校准

校准链路在校准天线单元以B_c以一定功率发射校准矢量m ^(k)(k可以任意选取)，这些信号经过射频收发信机，馈电电缆以及耦合校准网络由各工作链路接收，基带处理器经过对接收数据进行计算，可以得到每个接收通路(A_k→B_k)的幅度及相位响应。

设R^k为各链路在基带处理器204接收到的复矢量：

$R^k=(r_1^k,r_2^k,...,r_l^k),$ l＝p+2*(w-1)，k＝1..N

令 ${\underset{\‾}{R}}_p^k=({\underset{\‾}{r}}_1^k,{\underset{\‾}{r}}_2^k,...,{\underset{\‾}{r}}_p^k)=(r_{w-1}^k,r_w^k,...,r_{w+p-2}^k),$ k＝1..N

${\mathrm{CIR}}^k=(c_1^k,c_2^k,...,c_p^k)=\mathrm{ifft}\left(\mathrm{fft}({\underset{\‾}{R}}_p^k.S)\right),$ k＝1..N

所以 ${\mathrm{CIR}}_k=f\max (c_1^k,c_2^k,...,c_p^k),$ k＝1，..N

fmax为求第k条接收链路信道估计结果c₁ ^k～c_w*k ^k之间峰值的插值函数(视计算精度要求确定)。

CIR_k为一个复数，包含了第k条链路(A_c→B_k)的幅度及相位响应信息。

${\mathrm{CIR}}_k^{\′}={\mathrm{CIR}}_k*c_k^{\mathrm{RX}},$ k＝1...N

CIR′_k也是一个复数，包含了第k条接收链路(A_k→B_k)的幅度及相位响应信息。

步骤四：计算补偿系数

计算各支路的平均功率：

$\mathrm{Mean}\_\mathrm{power}=\left(\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{abs}\left({\mathrm{CIR}}_k^{\′}\right)\right)}^2\right)/N,$ 这样每个链路上的补偿系数为：

Corr_factor^k＝sqrt(Mean_power)/CIR′_k    k＝1..N

现有的天线校准通过相应的补偿系数在基带对发射和接收的数据进行补偿，在软件上实现了天线校准的功能，但是现有天线校准流程是基于没有DPD处理模块下完成的校准。随着运营商对功放的效率提出了越来越高的要求，必然在每一个射频通道(天线)的中频部分加入DPD处理模块。DPD的处理会使得输入信号在时域和频域上都会引起畸变，是否会破坏天线校准的流程以及如何融合DPD处理和AC校准流程，现在技术没有给出。图3示出了预失真前后频谱图，从DPD后的频谱看出来，信号经过DPD以后频谱有很大的失真。在时域上体现出来的是信号的幅度和相位有很大的失真，其中，A表示中频信号，B表示预失真后的中频信号。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种天线发射校准系统和方法、天线接收校准系统和方法、以及天线校准系统，以解决上述问题中的至少之一。

根据本发明的实施例，提供了一种天线发射校准系统，包括：

数字预失真模块，用于对一个或多个发射校准序进行数字预失真处理；

一个或多个工作发射通道，用于分别对经过预失真的发射校准序列进行处理并将处理后的发射校准序列发送至耦合网络，其中，工作发射通道包括功率放大部分；

校准接收通道，用于接收来自耦合网络的一个或多个发射校准序列，并对发射校准序列进行处理得到一个或多个发射通道的幅度和相位响应。

根据本发明的实施例，提供了一种天线接收校准系统，包括：

校准发射通道，用于对一个或多个接收校准序列进行处理并将处理后的接收校准序列发送至耦合网络；

一个或多个工作接收通道，用于分别接收来自耦合网络的接收校准序列并对接收校准序列进行处理，得到一个或多个工作接收通道的幅度和相位响应。

根据本发明的实施例，提供了一种天线校准系统，包括：

预失真模块，用于对一个或多个发射校准序列进行数字预失真处理；

一个或多个工作发射通道，用于分别对经过预失真的发射校准序列进行处理，并将处理后的发射校准序列发送至耦合网络，其中，工作发射通道包括功率放大部分；

校准接收通道，用于接收来自耦合网络的发射校准序列并对发射校准序列进行处理，得到一个或多个发射通道的幅度和相位响应；

校准发射通道，用于对一个或多个接收校准序列进行处理并将处理后的接收校准序列发送至耦合网络；

一个或多个工作接收通道，用于分别接收来自耦合网络的接收校准序列并对接收校准序列进行处理，得到一个或多个工作接收通道的幅度和相位响应。

根据本发明的实施例，提供了一种天线发射校准方法，包括：

对一个或多个发射校准序列进行数字预失真；

将经过数字预失真的一个或多个发射校准序列分别通过一个或多个工作发射通道发送至耦合网络，其中，一个或多个工作发射通道包括功率放大部分；

由校准接收通道从耦合网络接收一个或多个发射校准序列并将一个或多个发射校准序列，并进行处理得到一个或多个工作发射通道的幅度和相位响应。

根据本发明的实施例，提供了一种天线接收校准方法，包括：

将一个或多个接收校准序列通过校准发射通道发送至耦合网络；以及

由一个或多个工作接收通道分别从耦合网络接收一个或多个接收校准序列，并进行处理得到一个或多个工作接收通道的幅度和相位响应。

借助本发明实施例的上述至少一个技术方案，使DPD处理和AC校准协同工作，消除了由于功放导致的非线性，从而不会影响校准序列的幅度和相位，使得天线校准更加准确，并且通过采用工作天线和校准天线共用模式，大大节省了硬件资源。

附图说明

图1是根据相关技术的无线基站进行预校准的原理框图；

图2是一个典型的具有智能天线的时分双工(TDD)码分多址的无线基站的原理性结构框图；

图3是预失真前后的频谱图；

图4是根据本发明实施例的天线校准系统的整体框图；

图5A和图5B是根据本发明实施例的天线发射校准方法和天线接收校准方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的PA-LNA内部结构图；

图7是根据本发明实施例的天线校准系统的框图；

图8是根据本发明实施例的预失真器和功放级联的示意图；

图9示出了根据本发明实施例的预失真和功放的非线性叠加后仿真图；

图10示出了根据本发明实施例的发校准定标关系示意图；

图11A为根据本发明实施例的I路信号预失真前后幅度图，图11B为根据本发明实施例的Q路信号预失真前后幅度图；

图12示出了根据本发明实施例的接收准定标关系示意图；

图13是根据本发明实施例的TD-SCDMA校准序列时序图；

图14是根据本发明实施例的一次完整的周期性AC校准的具体流程图；

图15示出了根据本发明实施例的开关控制预失真数据流和AC校准数据流的示意图；以及

图16是根据本发明实施例的时分复用进行GP时段进行AC校准和DPD训练的示意图。

具体实施方式

考虑到相关技术中存在的相关问题，本发明实施例给出了一种发射天线校准系统和方法、接收天线校准系统和方法、以及天线校准系统的实例，解决了现有技术中的一个或多个问题。

图4是根据本发明实施例的天线校准系统的整体框图。如图4所示，天线校准系统400包括天线发射校准系统和天线接收校准系统。

天线发射校准系统包括：预失真模块402-2，用于对一个或多个发射校准序列进行数字预失真处理；一个或多个工作发射通道402-4，用于分别对经过预失真的发射校准序列进行处理，并将处理后的发射校准序列发送至耦合网络，其中，工作发射通道包括功率放大部分；校准接收通道402-6，用于接收来自耦合网络的发射校准序列并对发射校准序列进行处理，得到一个或多个发射通道的幅度和相位响应。

其中，在天线发射校准时，采用工作接收通道之一中除低噪声放大部分之外的部分作为校准接收通道，在不进行校准时，该工作接收通道正常工作。

天线接收校准系统包括：校准发射通道404-2，用于对一个或多个接收校准序列进行处理并将处理后的接收校准序列发送至耦合网络；一个或多个工作接收通道404-4，用于分别接收来自耦合网络的接收校准序列并对接收校准序列进行处理，得到一个或多个工作接收通道的幅度和相位响应。

其中，在天线接收校准时，采用工作发射通道之一中除功率放大部分之外的部分作为校准发射通道，在不进行校准时，该工作发射通道正常工作。

其中，根据以下至少一个因素确定发射校准的定标关系和数据幅度：天线口的额定功率、耦合网络的耦合度、模数转换器的饱和功率点、以及收发链路增益。

数字预失真模块在天线校准周期之外在保护时隙发送预失真训练序列进行预失真系数估计。

图5A是根据本发明实施例的天线发射校准方法的流程图。如图5A所示，天线发射校准方法包括：

步骤S502T，对一个或多个发射校准序列进行数字预失真；

步骤S504T，将经过数字预失真的一个或多个发射校准序列分别通过一个或多个工作发射通道发送至耦合网络，其中，一个或多个工作发射通道包括功率放大部分；

步骤S506T，由校准接收通道从耦合网络接收一个或多个发射校准序列并将一个或多个发射校准序列，并进行处理得到一个或多个工作发射通道的幅度和相位响应。

其中，在进行发射校准过程中，可以采用工作接收通道之一中除功率放大部分之外的部分作为校准接收通道，在不进行校准时，该工作接收通道正常工作。

图5B是根据本发明实施例的天线接收校准方法的流程图。如图5B所示，天线接收校准方法包括：

步骤S502R，将一个或多个接收校准序列通过校准发射通道发送至耦合网络；以及

步骤S504R，由一个或多个工作接收通道分别从耦合网络接收一个或多个接收校准序列，并进行处理得到一个或多个工作接收通道的幅度和相位响应。

其中，在进行天线接收校准过程中，可以采用工作发射通道之一中除功率放大部分之外的部分作为校准发射通道，在不进行校准时，该工作发射通道正常工作。

其中，根据以下至少一个因素确定发射校准和接收校准的定标关系和数据幅度：天线口的额定功率、耦合网络的耦合度、模数转换器的饱和功率点、以及收发链路增益。

具体地，根据本发明的实施例，采用校准天线和发射天线共用一个射频通道，射频信号发送到PA(功率放大)模块时，通过功分器分离出校准天线和工作天线。工作天线的信号继续发送给PA模块，而校准天线的信号通过电缆直接发送到耦合网络。软件根据是否发起校准来控制开关，如果需要发起接收校准，开关打向校准发射通道，此时的射频发射通道作为校准发射通道使用。如果需要发起发射校准，开关打向校准接收通道，此时的射频接收通道作为校准接收通道使用。

所以校准发射通道没有PA，正常通道有PA模块。这样就存在一个问题，在做收校准的时候。校准通道发送，同时校准通道有DPD系统，所以校准发送出去的信号是有畸变的。图6是根据本发明实施例的PA-LNA内部结构图，示出了收通路放大器的电源RXVON和发通路放大器的电源TXVON控制，这组控制信号每个Path(通道)需要单独提供以便于单独对某一通道进行控制；开关控制分为收/发切换控制SWEN和DPD&OPD与RPD的切换控制DPD_RPD_SEL，SWEN控制信号两个Path可以复用，DPD_RPD控制信号可以两个Path共用。

控制信号说明：

控制信号	描述
		TXVON	用于Path通道TX通路电源开关控制
RXVON	用于Path通道RX通路电源开关控制

SWEN	用于两个通道收/发的切换，控制从空口接收的信号通过LNA传送过来的信号还是DPD/OPD/RPD反馈的信号。接收从空口来的信号一定要通过LNA，其它信号不通过LNA模块。
		DPD_RPD	控制DPD&OPD信号和检测反射信号(RPD)间的切换

对于发射校准，发送的校准序列要通过PA模块，通过环行器发送到耦合网络。

对于接收校准，从耦合网络耦合回来的校准序列要通过LNA模块，通过开关1发送给RX模块。

图7是根据本发明实施例的天线校准系统的框图。如图7所示，发射校准流程包括：物理层生成TX校准序列，TX校准序列经过DFE(DigitalFront End，数字前端)处理，包括DUC(Digital Up Converter，数字上变频)/CFR(Crest Factor Reduction，峰值因子削除)/DPD(Digital Predistortion，数字预失真)，通过DPD模块的目的是为了校准本通道PA对校准序列的非线性影响。如果存在N根天线，则需要生成N根天线的发射校准序列后，发别发送到各自的射频通道，具体处理是这N根天线的IQ信号分别进行模数变换，送到正交调制器，调制的射频信号发送到PA模块，PA输出的信号发送给耦合网络，RX校准通道接收到这N根天线的耦合校准序列后，混频到中频，通过放大滤波后给ADC(Analog Digital Converter，模数转换器)，在数字部分对接收到的校准序列进行滤波和下采样处理后，计算出每个发射通路的幅度及相位响应，并且在基带处理器对无线基站的所有下行数据进行补偿。发射校准既通过了DPD处理模块也通过了PA模块，由于DPD+PA的处理使得信号呈现线性关系，所以DPD和PA不会对校准序列的幅度和相位造成影响，这是由于预失真的作用就是要弥补功放的非线性。如图8所示，预失真器和功放级联。DPD采用的是MP(Memory-Polynomial)模型，是Volterra级数的一个特例，如下式所示。

$z\left(n\right)=F\left[x\left(n\right)\right]\·x\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{km}}x(n-m){\left|x(n-m)\right|}^{k-1}$

PA的输入是预失真器的输出，所以PA输出如下：

$y\left(n\right)=g\left[z\left(n\right)\right]\·z\left(n\right)=\underset{q=0}{\overset{Q}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=\mathrm{odd}}{\overset{K}{\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}}}{c}_{\mathrm{qk}}z(n-q){\left|z(n-q)\right|}^{k-1}$

PA输出相对中频输入信号x(n)：

z(n)＝G(|F(|x(n)|)·x(n)|) F(|x(n)|)·x(n)

由于预失真的传递函数是功放的逆：F^-1(·)＝G(·)，所以DPD+PA的增益是线性。

k＝G(|F(|x(n)|)·x(n)|)·F(|x(n)|)

所以得到PA的输出在幅度和相位上等于中频输入信号：y＝x。从图9所示的仿真预失真器和功放级联AMAM曲线图也可以看出来。图9示出了根据本发明实施例的预失真和功放的非线性叠加后仿真图。通过自适应滤波得到预失真系数w_km后，通过幅度txmag为索引建立多级(M级记忆)记忆LUTs，提取LUTs参数绘制出AMAM曲线。AMAM的计算如下：

${\mathrm{AMAM}}_{\mathrm{txmag}}=\mathrm{txmag}*\sqrt{\frac{\mathrm{txmag}}{\left|\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{LUTs}\left(\mathrm{txmag}\right)\right|}},\mathrm{txmag}=\mathrm{1,2}\·\·\·\mathrm{MAX}\_\mathrm{mag}$

由于发校准将要通过PA模块，所以发送的信号不能太大，否则从耦合网络反馈回来的信号功率过高，超过ADC的饱和点，由于校准接收链路没有LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器)，所以传递给校准接收通道的功率也不能太低，接收信号的功率太低，接收端SNR将下降，从而解调校准信号的误差会比较大。图10示出了根据本发明实施例的发校准定标关系示意图。因此，根据下面四点确定发射校准的定标关系和数据幅度：

1.天线口的额定功率；2.耦合网络(例如，耦合盘)的耦合度；3.ADC的饱和功率点；4.收发链路增益。

所以，只要确定了功放输出给耦合网络的功率等于XdBm，其它各个节点的功率也就确定了，从而也就确定了发射校准信号数字功率的大小和接收信号的大小。

如图7所示，接收校准流程包括：

接收校准流程：物理层生成RX校准序列，RX校准序列经过DFE处理，包括DUC/CFR，(注意：此时不通过DPD模块)如果存在N根天线，则需要生成N根天线的发射校准序列，这N根天线的校准序列叠加后，统一发送到校准射频通道，校准的射频信号发送给耦合网络后，各个天线的接收通道耦合各自天线的校准序列后，混频到中频，通过放大滤波后给ADC，在数字部分对接收到的校准序列进行滤波和下采样处理后，计算出每个接收通路的幅度及相位响应。由于此时发送通道没有经过DPD和PA，所以发送出去的校准序列的幅度和相位都不会有影响。

注意，如果此时校准序列通过DPD处理模块，发送的信号就会失真，同时预失真的信号不经过功放，所以预失真的信号一直会保留在校准序列上，接收端接收到预失真的校准信号后，会导致解调误差很大，使得校准失败。校准序列的功率虽然可以上下调整，但是就算是小功率的校准序列通过DPD以后，信号的幅度和相位也都会有一定程度的偏离。如图11A和图11B所示。图11A为根据本发明实施例的I路信号预失真前后幅度图，图11B为根据本发明实施例的Q路信号预失真前后幅度图。

由于收校准不通过PA模块，所以发送的信号不能太小，否则从耦合网络反馈回来的信号功率过低，同时校准接收链路有LNA(低噪声放大器)，所以传递给校准接收通道的功率也不能太高，使得接收ADC过饱和。图12示出了根据本发明实施例的接收准定标关系示意图。根据下面四点确定发射校准的定标关系和数据幅度：

1.天线口的额定功率；2.耦合网络的耦合度；3.ADC的饱和功率点；4.收发链路增益。

只要确定了射频通道给耦合网络的功率等于XdBm，其它各个节点的功率也就确定了，从而也就确定了发射校准信号数字功率的大小和接收信号的大小。

描述完发射校准和接收校准流程，接下来描述DPD处理和AC(AntennaCalibration，天线校准)的共存方式。系统在做接收天线校准流程的时候，校准通道和工作通道共用一个中频和射频模块，射频开关控制输出的射频信号是给PA模块还是给耦合网络。如果此时在做接收校准，则发送的射频校准信号直接连接到耦合网络。此时射频信号没有通过PA模块，所以中频的处理完成的信号也不能通过DPD处理模块，校准的数据流延迟后发送给DAC。DPD的处理时延加载在DPD模块外部。由于校准是周期性的，所以在校准的每一个周期内都需要旁路DPD模块。AC校准在TD-SCDMA中的位置如图13所示，图13为TD-SCDMA校准序列时序图。

为了AC校准的准确性，一次完整的周期性AC校准，需要发送多次校准序列，通过求平均来获得更加准确的幅度和相位响应，一次完整的周期性AC校准的具体流程如图14。

如图14所示，每一次AC校准周期到达，DPD外部模块(驱动)通知DPD处理模块现在启动收校准流程，AC_TX_ON＝1，然后DPD模块判断出AC_TX_ON＝1，每次一到AC校准起始时刻，则旁路DPD模块，AC时刻一完成，则重新打开DPD。DPD外部模块(驱动)一完成这次周期校准，则把标志位AC_TX_ON设置为零值，DPD模块判断出AC_TX_ON等于零，则一直打开DPD模块，直到下次开启AC校准流程。

图15示出了根据本发明实施例的开关控制预失真数据流和AC校准数据流的示意图。为了旁路DPD和打开DPD的处理延时一致，需要计算DPD的处理时延，DPD的处理时延主要是：输入信号的幅度计算，LUT参数的提取，高速预失真器乘法运算，从图15可以看出来DPD总的时延是：Z^TOTAL＝Z^T+Z^T1。AC校准的数据流延迟Z^TOTAL以后发送给DAC模块。

等到这个周期的AC校准完成以后，重新开启DPD模块。DPD处理和AC校准通过开关来控制。AC校准的周期到达，开关打向AC校准通道。等到AC校准结束，开启DPD通道。

注意，这段时间内的DPD系数维持不变，等待下次DPD系数的继续更新。

DPD参数的训练可以周期地采用某固定段信号进行参数估计，这种延迟同步采集方式比较适合于已知信号的时域结构，且预知某一段信号具备较好的统计特性，能够很好的应用于参数估计，比如在TD-SCDMA的GP部分插入训练序列，这样在AC校准之后，这段时间可以插入DPD的训练序列进行DPD系数估计。时分复用进行GP时段进行AC校准和DPD训练，如图16所示。

综上所述，借助本发明实施例的上述至少一个技术方案，本发明具有以下优点：

1.校准通道和一个正常的工作通道共用一个中频和射频链路，从射频通道出来后，工作通道和校准通道分离，校准通道通过线缆直接连接到天线阵的耦合网络。而工作通道需要通过PA后再连接到同时校准通道上没有PA模块。

2.发射校准时，校准天线处于接收状态，工作天线处于发送状态，此时由于需要通过PA，所以校准序列在数字域完成上采样以后需要通过DPD模块，消除了由于功放导致的非线性，从而不会影响校准序列的幅度和相位，使得天线校准更加准确。

3.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。由于校准序列从射频板发送出去以后，直接连接到了耦合网络，所以校准序列在数字域完成上采样以后就不需要通过DPD模块。

4.为了实现简单，在接收校准过程中，当需要发射校准序列时，控制模块发送一条指令给DFE处理模块现在开始校准，DFE模块在每一帧的GP时段都停止DPD系数的更新处理，为了不影响现有的时间模版，虽然旁路了DPD模块，但是DPD通道的时延数值评估出来以后缓存同样的时间。等到校准结束，DFE模块打开DPD处理模块，进行正常的DPD处理。

5.AC校准周期外，在保护时隙发送DPD训练序列，进行DPD系数的训练。

校准天线和工作天线共用一个射频通道，通过打开或者关闭DPD模块，使得DPD处理和天线校准互相不干扰，并且通过采用工作天线和校准天线共用模式，大大节省了硬件资源。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种在时分同步码分多址存取TD-SCDMA系统下的天线发射校准系统，其特征在于，包括：

数字预失真模块，用于对一个或多个发射校准序列进行数字预失真处理，其中，所述数字预失真模块在天线校准周期之外在TD-SCDMA帧结构中的保护时隙发送预失真训练序列进行预失真系数估计；

一个或多个工作发射通道，用于分别对经过预失真的发射校准序列进行处理并将处理后的发射校准序列发送至耦合网络，其中，所述工作发射通道包括功率放大部分；

校准接收通道，用于接收来自所述耦合网络的一个或多个发射校准序列，并对所述发射校准序列进行处理得到所述一个或多个工作发射通道的幅度和相位响应。

2.根据权利要求1所述的天线发射校准系统，其特征在于，在进行天线发射校准时，采用工作接收通道之一中除低噪声放大部分之外的部分作为所述校准接收通道，在不进行校准时，所述工作接收通道正常工作。

3.根据权利要求1或2所述的天线发射校准系统，其特征在于，根据以下至少一个因素确定发射校准的定标关系和数据幅度：天线口的额定功率、所述耦合网络的耦合度、模数转换器的饱和功率点、以及收发链路增益。

4.一种天线校准系统，其特征在于，包括：

预失真模块，用于对一个或多个发射校准序列进行数字预失真处理，其中，所述数字预失真模块在天线校准周期之外在TD-SCDMA帧结构中的保护时隙发送预失真训练序列进行预失真系数估计；

一个或多个工作发射通道，用于分别对经过预失真的发射校准序列进行处理，并将处理后的发射校准序列发送至耦合网络，其中，所述工作发射通道包括功率放大部分；

校准接收通道，用于接收来自所述耦合网络的发射校准序列并对所述发射校准序列进行处理，得到所述一个或多个工作发射通道的幅度和相位响应；

校准发射通道，用于对一个或多个接收校准序列进行处理并将处理后的接收校准序列发送至所述耦合网络；

一个或多个工作接收通道，用于分别接收来自所述耦合网络的接收校准序列并对所述接收校准序列进行处理，得到所述一个或多个工作接收通道的幅度和相位响应。

5.根据权利要求4所述的天线校准系统，其特征在于，其中，在天线发射校准时，采用工作接收通道之一中除低噪声放大部分之外的部分作为所述校准接收通道，在不校准时，所述工作接收通道正常工作。

6.根据权利要求4所述的天线校准系统，其特征在于，其中，在天线接收校准时，采用工作发射通道之一中除功率放大部分之外的部分作为所述校准发射通道，在不校准时，所述工作发射通道正常工作。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的天线校准系统，其特征在于，根据以下至少一个因素确定发射校准和接收校准的定标关系和数据幅度：天线口的额定功率、所述耦合网络的耦合度、模数转换器的饱和功率点、以及收发链路增益。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的天线校准系统，其特征在于，在进行天线接收校准过程中，旁路所述数字预失真模块，使得旁路所述预失真模块的处理延时与所述预失真模块进行处理的延时一致。

9.一种天线发射校准方法，其特征在于，包括：

对一个或多个发射校准序列进行数字预失真处理，其中，在天线校准周期之外在TD-SCDMA帧结构中的保护时隙发送预失真训练序列进行预失真系数估计；

将经过数字预失真处理的一个或多个发射校准序列分别通过一个或多个工作发射通道发送至耦合网络，其中，所述一个或多个工作发射通道包括功率放大部分；

由校准接收通道从所述耦合网络接收一个或多个发射校准序列并将所述一个或多个发射校准序列，并进行处理得到所述一个或多个工作发射通道的幅度和相位响应。

10.根据权利要求9所述的天线发射校准方法，其特征在于，在进行发射校准时，采用工作接收通道之一中除低噪声放大部分之外的部分作为所述校准接收通道，在不进行校准时，所述工作接收通道正常工作。

11.根据权利要求9或10所述的天线发射校准方法，其特征在于，根据以下至少一个因素确定发射校准的定标关系和数据幅度：天线口的额定功率、所述耦合网络的耦合度、模数转换器的饱和功率点、以及收发链路增益。

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