CN102224696A - 生成至少一个用于天线阵列的校准信号的校准装置和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于包括多个收发器路径的天线阵列的校准装置。该校准装置使用频谱形状校准信号以校准天线阵列的收发器路径。该校准装置适用于校准收发器路径的发送部分。该校准装置还适用于校准收发器路径的接收部分。本发明还公开了一种校准天线阵列的方法，其中校准信号为频谱形式。本发明还公开了包括该校准装置的天线阵列，该天线阵列适用于执行根据本发明的校准的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年11月26日递交的英国专利申请0821580.8以及2008年11月26日递交的美国临时申请61/118,391的优先权和利益，上述两个申请整体结合在本文中。
技术领域
本发明涉及天线阵列的校准设备。本发明还涉及生成校准信号的方法和校准天线阵列的方法。本发明还涉及允许处理器执行制造该校准装置的计算机程序产品，及允许处理器执行根据本发明的生成校准信号的方法和校准天线阵列的方法的计算机程序产品。本发明还涉及包括根据本发明的校准装置的天线阵列。
背景技术
随着移动通信系统日益增长的使用，移动通信系统的运营商需要更多的发射器，诸如基站，以满足增加的对电信的需求。对于系统运营商而言，增加基站的数量是昂贵的。例如，基站的维护可能需要工程师出现在基站的地点。因此增加基站的数量可能要求增加维修工程师的数量以服务于更多数量的基站。
存在多种码共享(码分多址CDMA)和时分(时分多址TDMA)策略以增加由单个基站服务的顾客量。码共享和时分策略依赖于基站进行尽可能可靠地发送和接收(即收发)通信数据。该发送和接收要求基站符合通信协议的规范，诸如3GPP。可以使用单独的天线元件的多个集合进行发送和接收或使用单个天线元件集合作为组合的收发器元件来执行发送和接收。
目前，天线阵列通常使用在移动通信系统的领域以便降低发送到顾客的手持设备的功率从而提高基站的效率。天线阵列通常包括能够收发净荷信号的多个天线元件。在基站中使用的天线阵列允许使由该天线阵列发送的波束转向。波束的这种转向包括但不限于下列中的至少一个：检测到达方向(DOA)、波束成形、下倾(down tilting)、波束多样性。这些波束转向的技术在本领域中是公知的。
码共享和时分策略以及波束转向依赖于天线阵列在由通信标准设定的良好定义的限制内进行发送和接收。通信标准通常提供多个信道或频段以用于从手持设备到基站的上行链路通信以及从基站到手持设备的下行链路通信。为了使天线阵列符合通信标准，值得关注的是减少所称的带外发射，即在通信标准定义的通信频带或信道之外的发射。为了减少带外发射，需要天线阵列在各个天线元件之间以良好定义的相位和振幅关系发送辐射。例如可以通过校准天线阵列的收发器路径来实现天线元件之间定义的相位和振幅关系。
在基站顶部仅安装天线元件和活跃的接收器组件而使功率组件位于基站底部通常是昂贵的。这是因为需要额外的空间以在基站的底部存放体积相当大的设备。需要将信号从基站的顶部传输到底部，在底部将信号馈入到网络中。由于不同的线缆长度，从基站的顶部沿着塔体向下承载接收信号的线缆可能造成进一步的相位差。
一种用于校准天线阵列的已知方法是对于所有天线元件使用共同基准点。到共同基准点的距离对于要校准的所有天线元件的已知。西门子公司的US 6 693 588B1公开了一种这样的用于校准天线阵列的方法。
现有技术中还有已知的其他方法可用于校准天线阵列。一种方法是使用专用的校准信号来校准收发器路径。可以在基站的空闲时间期间使用专用的校准信号，该空闲时间诸如在手持设备和基站之间的上行链路方向或手持设备和基站之间的下行链路方向上的通信开始之前的时间间隔。
大唐移动通信的EP 1 585 231 A1公开了一种用于实时地校准智能天线阵列系统的方法。在制造天线元件期间执行天线元件的预校准。在安装后，在基站的空闲时间期间执行单个的天线元件的校准，这当然会中断基站的操作。
爱立信公司的EP 1 178 562 A1教导了用于在正常操作期间校准基站的专用信道的使用。使用校准信号逐一对一个收发器路径的发送或接收执行校准。在校准发送路径的情况下，将校准信号，例如低功率扩频信号，注入净荷信号并沿着发送路径中继，对接收信号与校准信号进行相关。基站将形式为低功率扩频信号的校准信号视为使用基站进行移动通信的附加用户。在高通信量时间，当使用专用校准信号校准基站时，用户的数量可能超过允许的用户数量。在最坏的情况下，这可能造成基站的电信服务崩溃。
松下电气公司的EP 0 938 204 A1公开了一种用于阵列天线无线电接收系统的校准设备。该阵列天线无线电接收系统包括阵列天线，该阵列天线包含多个天线元件和为所述天线元件提供的多个无线电接收单元。具有与用于扩频通信的扩频信号基本上相同频段的校准信号通过所述无线电接收单元，由已通过所述无线电接收单元的所述校准信号检测所述无线电接收单元的延迟特征或振幅特征。该松下系统未教导对发送系统的校准。该松下系统未提供包括在校准信号包络内的具有可忽略幅度的至少一部分的校准信号。
发明内容
根据本公开的校准装置包括至少一个校准信号生成器和天线阵列。该天线阵列包括至少一个收发器路径。该至少一个收发器路径由天线元件结束。该天线元件适用于中继频谱校准信号包络内的多载波净荷信号。该至少一个校准信号生成器适用于生成在校准信号包络内的至少一个校准信号。该至少一个校准信号适用于校准该天线阵列。频谱净荷包络与频谱校准信号包络基本上覆盖相同的频率范围。该频谱校准信号包络包括至少一个具有可忽略校准信号幅度的片段。
在本公开的上下文中，术语“频谱校准信号包络”表示校准信号的频谱。
收发器路径是在信号到达天线元件并被中继之前或之后，信号沿其传输的路径。术语“中继”在本公开全文中应理解为包括发送和接收两者。发送和接收可以用同一天线阵列实现。替代地，且没有任何限制，可以使用不同的天线阵列进行接收并使用另一天线阵列进行发送。至少一个收发器路径包括在信号由天线元件发送之前，信号沿其传输的收发器路径的发送部分。天线元件结束至少一个收发器路径。
至少一个收发器路径还包括在天线元件处接收之后，信号沿其传输的收发器路径的接收部分。术语“频谱包络”应理解为定义在其中出现非零幅度(non-vanishing magnitude)信号的频率范围。信号的频谱包络可以由通信标准或信号生成器定义。频谱包络可以包括信号的零幅度(vanishing magnitude)部分。看待信号包络的替代方式是将频谱包络视为定义信号可能出现在什么频率范围的掩模。
根据本公开，频谱净荷包络表征为在其中可以出现净荷信号的频谱包络。频谱净荷包络可以包括净荷信号的具有基本上零幅度的部分或片段。净荷信号的具有基本上零幅度的片段可以由通信标准定义，例如是由于在频率轴上有间隔的单独信道的定义而造成的。
频谱校准信号包络表征为在其中可以出现至少一个校准信号的信号包络。频谱校准信号包络可以包括至少一个校准信号的具有基本上零幅度的片段。
根据本公开的又一方面，公开一种生成至少一个校准信号的方法。该方法包括提供包括至少一个具有可忽略校准信号幅度的片段的频谱校准信号包络。该方法包括提供在频谱校准信号包络内的至少一个校准信号。该至少一个校准信号适用于校准天线阵列。该方法还包括沿着天线阵列的至少一个收发器路径的至少部分中继该至少一个校准信号。该至少一个收发器路径由天线元件结束，其中收发器路径中的每一个适用于中继在频谱净荷包络内的多载波净荷信号。
根据本发明的另一方面，本公开教导了一种用于校准天线阵列的方法，该方法包括根据生成至少一个校准信号的方法生成在校准信号包络内的至少一个校准信号，并沿着天线阵列的至少一个收发器路径的至少部分中继该至少一个校准信号以校准天线阵列。该至少一个收发器路径由天线元件结束。收发器路径的每一个适用于中继频谱净荷包络内的多载波净荷信号。
根据本发明的又一方面，本公开教导了具体化在计算机可读介质上并包括用于制造根据本发明的校准装置的可执行指令的计算机程序产品。
根据本公开的又一方面，教导了包括允许处理器执行生成至少一个校准信号的方法和执行校准天线阵列的方法的指令的计算机程序产品。
根据本公开的再一方面，提供一种天线阵列。该天线阵列包括至少一个收发器路径、根据本发明的校准装置和信号调节器。至少一个收发器路径由天线元件结束。该天线元件适用于中继多载波净荷信号，且收发器路径之间的相位和幅度差可调节。该信号调节器适用于使用收发器路径之间的相位和幅度差对至少一个收发器路径中的每一个施加相位和幅度改变。
附图说明
图1a示出本发明的校准装置1的第一实例的框图。
图1b示出本发明的校准装置1的第二实例的框图。
图2示出校准装置1的校准信号生成器31的实例的框图。
图3示出频谱校准信号包络35内的校准信号30和频谱净荷包络25内的多载波净荷信号20。
图4示出包括旁瓣8000的校准信号30的自相关。
图5示出多载波净荷信号20和校准信号30的相关或互相关，产生被检测为不同于实际主峰8200的主峰8100的旁瓣。
图6示出对称化的多载波净荷信号20’和对称化的校准信号30’。
图7示出没有出现如图4所示的旁瓣8000的对称化的校准信号30’的自相关。
图8示出对称化的净荷信号20’和对称化的校准信号30’的相关或互相关。
图9示出用于校准至少一个发送路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的校准装置1。
图10a示出根据校准装置1的频谱校准信号包络35内的校准信号30的另一实例
图10b示出包括根据图10a的多载波净荷信号20和校准信号30的接收信号400的第一实例。
图10c示出包括根据图10a的多载波净荷信号20和校准信号30的接收信号400的第二实例。
图10d示出包括根据图10a的多载波净荷信号20和校准信号30的接收信号400的第三实例。
图11示出说明用于根据本文公开的教导生成校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的方法3000的框图。
图12示出说明用于校准天线阵列11的方法的框图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，现参考本发明的优选方面，其实例在附图中示出。
图1a示出当校准至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分时使用的校准装置1的框图。为简明起见，至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分也可以称为发送路径。图1示出包括N个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的示例。N可以是任何整数，不作为任何限制，仅示出了收发器路径10-1、10-2、...、10-N中的三个示例。图1a示出了校准至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分所需的校准装置1的部分。图1示出了馈入到信号调节器500中的多载波净荷信号20，或简称为净荷信号20。信号调节器500可以包括数字信号处理器(DSP)。多载波净荷信号20从信号调节器500分支为沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N转发的多载波净荷信号20-1、20-2、...、20-N。收发器路径10-1、10-2、...、10-N中的每个由天线元件11-1、11-2、...、11-N结束。天线元件11-1、11-2、...、11-N中的每一个都中继多载波净荷信号20。
假设用于校准装置1的多载波净荷信号20是以数字形式提供的，例如作为现有技术中已知的成对的同相分量(I)和正交分量(Q)。多载波净荷信号20可以在校准装置1的输入级作为基带净荷信号(未示出)提供。基带净荷信号可能需要上变频到天线阵列10能够中继多载波净荷信号20的频段。在中继多载波净荷信号20之前，多载波净荷信号20还可能需要由本领域中已知的数模转换器(DAC)从数字形式转换为模拟形式。数模转换器可以包括西格玛德塔DAC(sigma delta DAC)。数模转换未在图1中示出。沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分发送的信号尽可能长地保持为数字形式。天线元件11-1、11-2、...、11-N以模拟形式中继多载波净荷信号20。发送信号在发送之前在收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分内从数字形式转换为模拟形式。数模转换器未在图1中示出。数模转换器可以包括西格玛德塔数模转换器(sigma delta数模转换器)。
接收信号400-1、400-2、...、400-N(图9示出)在收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分内由模数转换器(ADC)从模拟形式转换为数字形式。模数转换器可以包括西格玛德塔ADC(sigma delta ADC)。通常，模数转换出现在对接收信号400-1、400-2、...、400-N进行放大之后。模数转换器未在图1a中示出。
在图1中，每个收发器路径10-1、10-2、...、10-N如所示具有校准信号生成器31-1、31-2、...、31-N。校准信号生成器31-1、31-2、...、31-N不一定对每一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N提供。值得关注的是校准信号30、30-1、30-2、...、30-N对于单个的收发器路径10-1、10-2、...、10-N应可区分，从而允许同时校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的一个以上发送部分。使得校准信号可区分的方法在本领域技术中是已知的。
图1b示出校准装置1的第二实例。在该第二实例中，逐一校准单个的收发器路径10-1、10-2、...、10-N。信号生成器31提供校准信号30到单个的收发器路径10-1、10-2、...、10-N。使用开关320执行对单个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的选择。在该情况下，进行校准所需的时间较长。校准装置1的硬件成本降低，因为只出现一个校准信号生成器31。图1b的校准装置1的操作类似于图1a且将参考图1进行说明。
在图1a中，使用信号注入器40-1、40-2、...、40-N将校准信号30、30-1、30-2、...、30-N注入到多载波净荷信号20-1、20-2、...、20-N中。信号注入器40-1、40-2、...、40-N可以包括组合器。
沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分转发多载波净荷信号20-1、20-2、...、20-N。收发器路径10-1、10-2、...、10-N包括放大器410。在净荷信号20-1、20-2、...、20-N由结束收发器路径10-1、10-2、...、10-N的天线元件11-1、11-2、...、11-N中继之前，放大器410放大多载波净荷信号20-1、20-2、...、20-N。
收发器路径10-1、10-2、...、10-N还包括接收部分。沿着至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分中继由天线元件11-1、11-2、...、11-N接收信号。发送信号和接收信号的分离在现有技术中是公知的，且可以通过环行器或双工滤波器或类似装置实现。
图1a示出在天线元件11-1、11-2、...、11-N附近的嗅探器145-1、145-2、...、145-N。校准装置1包括用于每个天线元件11-1、11-2、...、11-N的单个的嗅探器145-1、145-2、...、145-N。当同时校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的所有发送部分时，这是值得关注的。然而，可以想到仅为天线元件11-1、11-2、...、11-N中的部分提供对应的一个嗅探器145-1、145-2、...、145-N。这当然会限制要由校准装置1校准的收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的数量。
嗅探器145-1、145-2、...、145-N检测天线元件11-1、11-2、...、11-N附近的发送信号200-1、200-2、...、200-N。嗅探器145-1、145-2、...、145-N可以包括作为非限制性实例的定向耦合器。如果只有单个嗅探器145，则检测全局发送信号200。全局发送信号200是单个嗅探器145对其敏感的从发送信号200-1、200-2、...、200-N中选出的发送信号的组合。用单个嗅探器145，发送信号200-1、200-2、...、200-N“在空中(on air)”组合。值得关注的是即使在使用单个嗅探器145时，也同时校准所有收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分。因此，单个嗅探器145应放置在该单个嗅探器145耦合所有发送信号200-1、200-2、...、200-N的位置。这可能要求单个嗅探器145与天线元件11-1、11-2、...、11-N有足够的间隔。因此，当使用单个嗅探器145时，校准装置1的尺寸会增加。
为了组合发送信号200-1、200-2、...、200-N，使用单个嗅探器145，必须注意发送信号200-1、200-2、...、200-N应在收发器路径10-1、10-2、...、10-N之间可区分。部分天线元件11-1、11-2、...、11-N之间约180°的相位关系几乎会抵消具有约180°相位差的那些天线元件11-1、11-2、...、11-N的发送信号。因此，对每个收发器路径10-1、10-2、...、10-N使用单个的嗅探器145-1、145-2、...、145-N。
可以选择收发器路径10-1、10-2、...、10-N的单个的发送部分以逐一校准。图1a的校准装置中也可以选择收发器路径10-1、10-2、...、10-N的单个的发送部分。当然，当未同时校准所有收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分时，校准可能变得更加耗时。
发送信号200-1、200-2、...、200-N在组合器160中组合。组合器160将在发送信号200-1、200-2、...、200-N之间定义的相位角增加到发送信号200-1、200-2、...、200-N，如现有技术中已知。
发送信号200-1、200-2、...、200-N或全局发送信号200被转发给相关器150。通常值得关注的是要将发送信号200-1、200-2、...、200-N和全局发送信号200从模拟形式转换为数字形式。模数转换可以通过模数转换器(ADC-未示出)实现。ADC可以包括西格玛德塔ADC(sigma delta ADC)。
相关器150还从校准信号生成器31-1、31-2、...、31-N接收校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。还可以使用延迟元件(未示出)延迟由相关器150接收的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。延迟元件以少量时间延迟至少一个校准信号30、30-1、30-2、...、30-N以补偿净荷信号20-1、20-2、...、20-N沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分传输所需的时间。
相关器150将校准信号30、30-1、30-2、...、30-N与发送信号200-1、200-2、...、200-N或全局发送信号200进行相关。通常值得关注的是校准装置1将单个的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N与单个的发送信号200-1、200-2、...、200-N进行相关。通常对于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分值得关注的是，将在结束选择的发送部分10-1、10-2、...、10-N的天线元件11-1、11-2、...、11-N附近检测到的发送信号200-1、200-2、...、200-N与归属于选择的一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N进行相关。相关可以对所有收发器路径10-1、10-2、...、10-N同时进行。或者，相关可以对收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分逐一进行。
如下文所述，相关器150还适用于对校准信号30、30-1、30-2、...、30-N进行自相关。校准装置1还可以包括频谱形成器180。频谱形成器180适用于对称化发送信号200-1、200-2、...、200-N和全局发送信号200的频谱。频谱形成器180还适用于对称化校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的频谱。
校准装置1还包括参数单元150a以由相关器150推导相位和幅度差800。然后将相位和幅度差800转发给信号调节器500。信号调节器500可以对收发器路径10-1、10-2、...、10-N施加相位和幅度改变。所施加的幅度和相位改变可以使得能够提供天线阵列10的相干(coherent)发送。
相位和幅度差800可以包括沿着至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分累积的相位和幅度偏差800T。
校准装置1使用在频谱校准信号包络35内的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。现有技术中常见的是使用覆盖天线阵列11适用于中继信号的全部频率范围的基本上白频谱。然而，多载波净荷信号20包含在例如由通信标准定义的分段的频谱中。如果通过全频率范围发送白噪声以用于校准目的，则带外发射将降低系统的性能。更具体地，正常的信号通信量将受到在带外区域中发射的白噪声校准信号影响。
校准装置1提供对收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的校准而在校准期间没有任何带外发射。因此，对于收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分校准，校准装置1不会像现有技术的那样影响正常通信量。
通常，多载波净荷信号20包括具有可忽略净荷幅度的片段25-0。通常值得关注的是当校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分时，在频谱校准信号包络35内的具有可忽略校准信号幅度的片段35-0与具有可忽略净荷幅度的片段25-0基本上处在相同的频率位置。换言之，对于收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的校准，在校准期间，天线阵列10在由通信标准对多载波净荷信号20定义的频率范围之外没有发射。校准信号35-1、35-2、...、35-N包括在校准信号包络35中的不可忽略片段的基本上白频谱。可认为校准信号包络35内的校准信号30为白噪声频谱，在其之外已使用滤波技术选择出具有不可忽略校准信号幅度的部分。在该情况下，所使用的滤波技术抑制具有可忽略校准信号幅度的片段35-0的这些频率。因此，校准信号30从而不应严格地称为“白频谱”，因为缺少滤波技术抑制的频率。术语“有色噪声”更加合适。
图2示出本发明的校准装置1的校准信号生成器31的框图。为了校准天线阵列10，校准装置1可以包括提供校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的一个以上校准信号生成器31。校准信号生成器31包括基带校准信号42-1、42-2、...、42-M，其中M对应于多载波净荷信号20内的载波的数量。基带校准信号42-1、42-2、...、42-M可以由伪噪声生成器80-1、80-2、...、80-M或适用于提供至少一个基带校准信号42-1、42-2、...、42-M的任何其他源提供。基带校准信号42-1、42-2、...、42-M可以包括但不限于用于多载波净荷信号20内的每个载波的一个基带校准信号。校准装置1的校准信号生成器31还包括用于对基带校准信号42-1、42-2、...、42-M进行滤波的滤波器60-1、60-2、...、60-M。校准信号生成器31还包括混合器50-1、50-2、...、50-M，该混合器用于混合基带校准信号42-1、42-2、...、42-M与由振荡器44-1、44-2、...、44-M提供的至少一个调制频率45-1、45-2、...、45-M，从而形成校准信号33-1、33-2、...、33-M的部分。校准信号33-1、33-2、...、33-M的部分组合以形成校准信号30。
根据校准装置1的又一方面，可以想到由校准信号生成器31生成的校准信号30处在基带中。在该情况下，可能需要将上变频内嵌在图1a或图1b中。该上变频可以允许基带校准信号注入到基带净荷信号中。基带校准信号和基带净荷信号的上变频可以在单个步骤中实现。
图3在水平方向上的频率标度和单位为dB的对数标度上的幅度测量值上示出在频谱净荷包络25内的多载波净荷信号30的实例。可以区分多载波净荷信号20的三个频段。第一频段基本上从约0MHz延伸到5MHz。第二频段基本上从5MHz延伸到10MHz。第三频段基本上从15MHz延伸到20MHz。在所有三个频段的最大幅度处，信噪分离约为15dB甚至更大。如图3所示，多载波净荷信号20的包络称为频谱净荷包络25。频谱净荷包络25可以称为是分段的，因为频谱净荷包络25通常包括具有基本上可忽略幅度的部分。具有低于最大幅度15dB或更多的幅度的信号应视为相对于最大幅度基本上可忽略。多载波净荷信号20的频谱净荷包络25如图3所示在第二频段和第三频段之间包括具有基本上可忽略幅度的一个片段25-0。在负频率上的幅度贡献也视为在图3内基本上可忽略。
图3中示出的校准信号30具有比多载波净荷信号20低得多的幅度。这允许校准信号30注入多载波净荷信号20中，而基本上不干涉承载在各方之间传送的信息(如语音呼叫)的多载波净荷信号20。
如图3的实例中所示，频谱校准信号包络35可以包括处在与净荷信号包络25基本上相同的频段的具有可忽略幅度的片段35-0。当校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分时，对于频谱校准包络35和频谱净荷包络25的这种选择是值得关注的。如图3所示的校准信号包络35将不会造成在校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分期间的带外发射。
对收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的校准可以在天线阵列10的正常操作期间执行且因此在基站的正常操作期间执行，而不中断正常通信量。因此，可以想到对天线阵列10的发送的相干性进行连续监控。
使用相关法(correlation method)来识别多载波净荷信号20-1、20-2、...、20-N内的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。因此从校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的自相关得出唯一的主峰且仅得出小的旁瓣的意义上来说，校准信号30、30-1、30-2、...、30-N应具有良好的自相关特性。如图2所示，这可以用多种类型的伪噪声序列发生器(pseudo noise sequencer)80-1、80-2、...、80-M实现。
使用在频谱校准包络35内的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N某种程度上会劣化校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的自相关特性。如果如参考图3所述频谱校准包络35包括具有可忽略幅度的部分35-0，则特别如此。
图4示出包括具有可忽略幅度的片段35-0的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的自相关。图4示出实数分量(real)、虚数分量(imag)以及两个分量的幅度(abs)。包括具有可忽略幅度的片段35-0的频谱校准包络35需要在校准信号30、30-1、30-2、...、30-N内的虚数分量。虚数分量扩宽了校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的自相关的主峰，如图4所示，得出旁瓣8000。与不包括具有可忽略幅度的片段35-0的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N相比，校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的自相关的主峰的扩宽会降低使用分段的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的校准装置1的性能。当处理具有低信噪比的部分多载波净荷信号20时，性能的损失可能很重要。特别是对于具有低信噪比的一部分多载波净荷信号20-1、20-2、...、20-N的校准，直接相邻于主峰的旁瓣8000可能造成与在更好信噪比条件下可以忽略的其他噪声源的明显干涉。
图5示出校准信号30、30-1、30-2、...、30-N与至少一个发送信号200-1、200-2、...、200-N在-36dB下的相关或互相关的实例。由于相邻于自相关的主峰的旁瓣8000而扩宽的主峰(图4)可能导致将旁瓣8000中的一个检测为主峰8100，而不正确地识别实际主峰8200。
然而，检测在信号的相关中由虚数信号分量造成的旁瓣8000中的虚假者的问题，实际上可以用简单方式由可包括在校准装置1中的频谱形成器180解决。频谱形成器180对称化输入信号的频谱并可以方便地在频域内由函数S描述：
其中x[k]表示长度为n的信号，F表示离散傅立叶变换。
频谱形成器180的应用根据函数S得出对称化的频谱。频谱形成器180对校准信号30的应用产生在对称化的多载波净荷信号20’内的对称化的校准信号30’，如图6所示。
在注入到净荷信号20-1、20-2、...、20-N之前，不将频谱形成器180应用于校准信号30、30-1、30-2、...、30-N，如图1所示。在将校准信号30、30-1、30-2、...、30-N注入到净荷信号20-1、20-2、...、20-N中之前应用频谱形成器180可能导致校准信号30、30-1、30-2、...、30-N在频谱校准包络35之外。在相关器150之前应用频谱形成器180可以改进校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的自相关特性以及校准信号30、30-1、30-2、...、30-N和发送信号200-1、200-2、...、200-N之间的互相关。
图6示出包括对称化的校准信号30’的对称化的净荷信号20’的实例。
图7示出对称化的校准信号30’的自相关，用于对称化的校准信号30’的实数分量(real)、虚数分量(imag)和幅度(abs)。对于对称化的校准信号30’情况下的自相关，没有相邻于主峰的旁瓣，而是只有清晰的主峰。此外，自相关的虚数分量(imag)已为零，即在所有样本上基本上为零。
图8示出对称化的一个校准信号30’和对称化的一个多载波净荷信号20’在-36dB下的互相关的实例。示出了在-36dB下的互相关的实数分量(real)、虚数分量(imag)以及幅度(abs)。没有旁瓣相邻于主峰出现；事实上互相关产生对于校准装置1的良好性能值得关注的单个尖锐峰。因此频谱形成器180对于校准装置1是有利的，校准信号30包含在频谱校准包络35内。
图9示出校准装置1的又一方面，该方面对于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分是值得关注的。已出现在图1中的校准装置1的组件以类似的参考标号表示。在图9中，来自校准信号生成器31-1、31-2、...、31-N的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N被转发到天线元件11-1、11-2、...、11-N附近，以作为发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N在天线元件11-1、11-2、...、11-N附近发送。嗅探器145可以用于发送。
可以使得校准信号30、30-1、30-2、...、30-N对于天线元件11-1、11-2、...、11-N可区分，且在校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的情况下亦如此。值得关注的是在单个的收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分之间可区分发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N，以便使用相同的信号生成器31-1、31-2、...、31-N来校准至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分和接收部分。
当要由校准装置1校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分时，可以使用相同的发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N。
天线元件11-1、11-2、...、11-N接收发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N作为接收的校准信号400-1、400-2、...、400-N。收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分包括用于放大接收的校准信号400-1、400-2、...、400-N的放大器530。接收的校准信号400-1、400-2、...、400-N被转发到相关器150。如上所述，校准装置1还可以包括适用于对称化接收的校准信号400-1、400-2、...、400-N和校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的频谱形成器180。最好不对发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N应用频谱形成器180，以便保持发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N在频谱校准包络35内。
对于收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的校准，相关器150将接收的校准信号400-1、400-2、...、400-N与校准信号30、30-1、30-2、...、30-N进行相关。对于收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的校准，参数单元150a由相关器150推导相位和幅度差800。对于收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的校准，可以推导沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分累积的相位和幅度偏差800R。
根据又一方面，校准装置1可以适用于对于频谱校准信号包络35和净荷信号包络25使用不同的设置，以用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分，如参考图3和图6所述。
图10a示出频谱净荷包络25(即，净荷的频谱)和频谱校准信号包络35(即，校准信号的频谱)的另一设置。在图10a的设置中，频谱校准信号包络35包括在载波频带内的具有可忽略幅度的片段35-0，载波频带包括在频谱净荷包络25内。相反，频谱净荷包络25包括在具有非零幅度的频谱校准信号包络35的频带内的具有可忽略幅度的片段25-0。换言之，频谱校准信号包络35基本上与频谱净荷包络25互补。选择在频谱校准信号包络35内的非零幅度的带或片段作为窄带校准信号30n。图10a中示出的频谱校准信号包络35产生带外发射。然而，由于发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N造成的带外发射可以具有非常低的幅度，因为发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N在天线元件11-1、11-2、...、11-N附近被中继。与由天线元件11-1、11-2、...、11-N接收的多载波净荷信号20-1、20-2、...、20-N的幅度相比，发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N的低幅度仍然足以在接收信号400-1、400-2、...、400-N内产生显著的幅度。发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N具有低功率且不影响例如来自天线阵列中的第二个的远程收发器。因此，由于发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N造成的带外发射不影响总体电信通信量。
图10b示出根据图10a包括在接收信号400-1、400-2、...、400-N内的发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N和多载波净荷信号20的相对幅度的实例。
对于收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的校准，可以使用相邻于净荷包络25的非零片段的窄带校准信号，来推导沿着信道的至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分累积的相位和幅度偏差800R。
应注意，图10a的实例不限于窄带校准信号30n。图10c示出包括多载波净荷信号20和宽校准信号30b的接收信号400的另一实例。宽校准信号30b处在具有可忽略的净荷幅度的片段25-0内的频带中。宽校准信号30b在约7MHz的频率范围上延伸。宽校准信号30b的这样的形状适合于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分，且例如可以通过应用滤波技术来实现，该滤波技术抑制校准信号包络35的具有可忽略的净荷幅度的片段35-0的所有频率。换言之，可以将相同的校准信号生成器31-1、31-2、...、31-N用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分。
与图10a的窄带校准信号30n相比，图10c的宽校准信号30b提供较大数量的样本数据点，且因此可以改进相关。换言之，与窄带校准信号30n相比，宽校准信号30b将在频率轴上记录有更多数据点。因此，当对宽校准信号30b进行相关时可以实现处理增益。该处理增益将增加使用宽校准信号30b的自相关以及互相关的峰高。
在低信噪比情况下，该处理增益值得关注。例如，第三方的GSM载波信号可以位于具有可忽略的净荷幅度的片段25-0内。第三方的GSM载波信号(未示出)可能出现在图10b的接收信号400内。第三方的GSM载波信号可以相对于校准信号30具有可比的幅度。在校准信号30和GSM载波信号之间的低信噪比情况下，与图10a和10b的窄带校准信号相比，使用宽校准信号30b可以是有利的。因此使用宽校准信号30b使得收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的校准针对外部干扰更加健壮，外部干扰诸如上述的第三方GSM载波信号。
图10d示出用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的宽校准信号的又一个实例。第一宽校准信号30c如所示处在比多载波净荷信号20低的频率。第二宽校准信号30d在比多载波净荷信号20高的频率出现在图10d的实例中。多载波净荷信号20位于第一宽校准信号30c和第二宽校准信号30d之间。在发送宽校准信号30c或第二宽校准信号30d与外部干扰，例如第三方GSM载波信号之间为低信噪比的情况下，按照处理增益衡量，图10d的第一宽校准信号30c和第二宽校准信号30d与图10c的宽校准信号30b相比是有利的。
图11示出说明生成3000校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的方法的框图。该方法是校准装置1的设计的一部分，用于提供在校准信号包络35内的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。校准信号包络35可以例如由天线阵列10使用的通信标准确定。因此校准信号包络35的提供未在图11中示出。
校准信号包络35可以包括至少一个具有可忽略的校准信号幅度的片段35-0。在校准装置1包括用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的窄带校准信号30的情况下，可以提供形成校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的连续波cw信号。生成校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的该方法3000在图11的左边示出。
生成校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的方法3000的又一方面在图11的中间栏示出，其开始于提供基带校准信号42-1、42-2、...、42-M的步骤700。如图2所示，M表示出现在多载波净荷信号20内的载波的数量。提供基带校准信号42-1、42-2、...、42-M的步骤700可以例如通过提供振荡器44-1、44-2、...、44-M来实现。当使用图10a的校准信号时，步骤700足以提供振荡器44-1、44-2、...、44-M中的M-1。
作为方法3000的另一替代，30、30-1、30-2、...、30-N在图11的右边栏示出。在此，方法300开始于步骤3500，该步骤提供作为基带校准信号42-1、42-2、...、42-M的噪声生成器80-1、80-2、...、80-M。
无论方法3000是开始于步骤700(图11的中间栏)还是开始于步骤3500(右边栏)，方法3000都进入步骤600。在步骤600，对基带校准信号42-1、42-2、...、42-M进行滤波。滤波600可以使用现有技术中已知的适当的带通滤波器实现。
接下来，在步骤810提供调制频率45-1、45-2、...、45-M。这可以使用振荡器44-1、44-2、...、44-M实现。
在步骤1000，用调制频率45-1、45-2、...、45-M中对应的一个来调制基带校准信号42-1、42-2、...、42-M中的每个，以形成在频谱频谱校准信号包络35内的校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。使用信号混合器50-1、50-2、...、50-M执行该调制。
图12示出校准天线阵列10的方法的框图。该方法的开始点是在步骤3000提供校准信号30、30-1、30-2、...、30-N，如图11所示。图12的框图在生成3000之后分叉为两个分支。
图12的左边示出用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分的方法。图12的右边示出用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的方法。
首先说明在图12的左边的对发送部分的校准：在步骤4000，将校准信号30、30-1、30-2、...、30-N注入到多载波净荷信号20中。使用注入器40-1、40-2、...、40-N执行该注入。通常，校准信号30、30-1、30-2、...、30-N具有比多载波净荷信号20小得多的幅度。在步骤4050T，通过收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分中继多载波净荷信号20。步骤4050T沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分中继校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。
步骤4100包括放大沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分传输的多载波净荷信号20和校准信号30、30-1、30-2、...、30-N。通常使用放大器350(参见图1和图9)进行放大。在放大之后，校准信号30、30-1、30-2、...、30-N与多载波净荷信号20一起由天线元件11-1、11-2、...、11-N中继。
为了识别多载波净荷信号30、30-1、30-2、...、30-N和校准信号30、30-1、30-2、...、30-N在沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分传输时经历的改变，检测发送信号200-1、200-2、...、200-N的小部分是发送校准的一部分。
步骤4200和4200a检测发送信号200-1、200-2、...、200-N(参见图1a和图1b)。由步骤4200a表示的一个选项是在天线元件11-1、11-2、...、11-N附近检测全局发送信号200。当使用单个嗅探器145检测4200a全局发送信号200时，这是值得关注的。全局发送信号200通常包括通过天线阵列10的至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N发送的多个发送信号200-1、200-2、...、200-N的组合。因此，组合发送信号200-1、200-2、...、200-N的下一步骤4300在空中实现，且仅出现单个嗅探器。如上所述，在空中实现步骤4300的缺点是全局检测4200a的点需要与天线阵列10有足够间距，以便适合于将所有发送信号200-1、200-2、...、200-N作为全局发送信号200进行全局检测4200。因此，全局检测增加了天线阵列10的总体尺寸。
步骤4200的替代标记为4200a。在步骤4200a，在每个天线元件11-1、11-2、...、11-N附近(图1a和图1b)检测发送信号200-1、200-2、...、200-N。换言之，邻近于天线元件11-1、11-2、...、11-N中的每一个设置有嗅探器145-1、145-2、...、145-N中的一个。
接下来在步骤4300，组合发送信号200-1、200-2、...、200-N。这可以例如使用组合器160实现。步骤4300是图12的两个分支再次合并之前的最后步骤。
如图12的右边所示，用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的方法在步骤3000之后，步骤3000之后为步骤5100。对于收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分的校准，发送的校准信号200-1、200-2、...、200-N(参见图9)在天线元件11-1、11-2、...、11-N附近被发送。发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N的幅度可以非常低，因为发送是在天线元件11-1、11-2、...、11-N附近进行的。应仔细地选择发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N的幅度，以便不使放大器530发生削波(clipping)或超出其线性放大范围。
发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N的发送可以是在步骤5100中如图9所示在天线元件11-1、11-2、...、11-N附近发送单个发送的校准信号300。单个发送的校准信号300的发送点通常需要与天线阵列10有足够的间隔以便适合于单个发送的校准信号300由天线元件11-1、11-2、...、11-N接收。这会通常增加天线阵列10的总体尺寸。
步骤5200表示将发送的校准信号300-1、300-2、...、300-N作为接收信号400-1、400-2、...、400-N(参见图9)接收。在正常操作期间，接收信号400-1、400-2、...、400-N包括接收的净荷信号20以及发送的校准信号400-1、400-2、...、400-N。
接下来，在步骤5300，对接收信号400-1、400-2、...、400-N进行放大。这通常如图1和图9所示在收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分内使用放大器530实现。
在步骤4050R，沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分中继在步骤5300放大的发送信号400-1、400-2、...、400-N。沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分进行中继允许放大的发送信号400-1、400-2、...、400-N沿着收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分累积相位和改变800R。在步骤4050R之后，两个分支在图12中合并。换言之，执行校准方法的下述步骤以校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分和接收部分。
步骤4300和4050R之后均为步骤4400。步骤4400包括通常使用频谱形成器180进行的频谱形成。频谱形成可以应用于校准信号30、30-1、30-2、...、30-N、全局发送信号200、发送信号200-1、200-2、...、200-N和接收信号400-1、400-2、...、400-N中的任何信号，以对称化其相应的频谱。频谱形成器180可以在步骤4400中得出对称化的校准信号30’、30-1’、30-2’、...、30-N’、对称化的全局发送信号200’、对称化的发送信号200-1’、200-2’、...、200-N’，及对称化的接收信号400-1’、400-2’、...、400-N’中的任何信号。如上所述，最好紧接着在对信号进行相关之前执行频谱形成。如参考图7和图8所述，在进行相关之前的频谱形成可以改进校准信号30、30-1、30-2、...、30-N的相关特性。
在步骤1500，相关器150将对称化的校准信号30’、30-1’、30-2’、...、30-N’与对称化的校准信号30’、30-1’、30-2’、...、30-N’进行相关，从而得出对称化的校准信号30’、30-1’、30-2’、...、30-N’的自相关。在步骤1500中当校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分时，将对称化的全局发送信号200’或对称化的发送信号200-1’、200-2’、...、200-N’与对称化的校准信号30’、30-1’、30-2’、...、30-N’进行相关。对称化的接收信号400-1’、400-2’、...、400-N’与对称化的校准信号30’、30-1’、30-2’、...、30-N’进行相关以校准收发器路径的接收部分。
步骤4600是图12的最后步骤。在步骤4600中，由参数单元150a由相关器150推导沿着收发器路径11-1、11-2、...、11-N的发送部分累积的发送相位和幅度偏差800T(参见图1a和1b)。当校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分时，发送相位和幅度偏差800T通常是值得关注的。对于天线阵列10的相干发送，需要知道发送相位和幅度偏差800T，以允许信号调节器500补偿在收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分内的发送相位和幅度偏差800T。
步骤4600还可以包括推导收发器路径10-1、10-2、...、10-N沿着收发器路径的接收部分累积的接收相位和幅度偏差800R(参见图9)。对于天线阵列10的相干接收，需要知道接收相位和幅度偏差800R，以允许信号调节器500补偿在至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分内的接收相位和幅度偏差800R。这通常通过对接收信号400-1、400-2、...、400-N进行信号调节来实现。
本发明还涉及包括收发器路径10-1、10-2、...、10-N的天线阵列10。收发器路径10-1、10-2、...、10-N由天线元件11-1、11-2、...、11-N中的一个结束。天线阵列10包括校准装置1。信号调节器500还适用于对每一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N施加相位和幅度改变。由信号调节器500施加的相位和幅度改变可以包括发送相位和幅度偏差800T和接收相位和幅度偏差800R。为了使得累积的相位和幅度改变由信号调节器500得知，如图1和图9所示将其馈送到信号调节器500。
信号调节器500可以补偿沿着至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分累积的发送幅度和相位偏差800T。因此天线阵列10适用于校准至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分。
信号调节器500还可以补偿沿着至少一个收发器路径10-1、10-2、...、10-N的发送部分累积的接收幅度和相位偏差800R。因此天线阵列10适用于校准收发器路径10-1、10-2、...、10-N的接收部分。
本领域技术人员应理解，对幅度和相位偏差800T、800R的补偿允许使天线阵列10的发送和/或接收在至少成对的收发器路径10-1、10-2、...、10-N之间处于定义的相位和幅度关系。通常当然值得关注所有收发器路径10-1、10-2、...、10-N之间的相干性。信号调节器500可以例如包括数字信号处理器(DSP)。
本领域技术人员可以容易地理解，信号调节器500可以进一步适用于在至少一对收发器路径10-1、10-2、...、10-N之间施加附加的相位和幅度差。这对于下述技术是值得关注的，这些技术包括：波束转向、波束形成、下倾、波束多样性，及到达方向(DOA)检测。
虽然上文中已描述了本发明的各种实施例，但应理解，这些实施例是作为实例而非限制说明的。本领域技术人员应理解，可以在其中做出形式和细节上的各种改变而不脱离本发明的范围。除了使用硬件(如，在中央处理单元(CPU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理器核心、片上系统(System on Chip，SOC)，或任何其他装置内或与其耦合)，实施方式也可以具体化为例如设置在配置为存储软件的计算机可用(如可读)的介质中的软件(如，以任何形式，诸如源语言、目标语言，或机器语言设置的计算机可读代码、程序代码，和/或指令)。这样的软件可以允许例如本文描述的装置和方法的功能、制造、建模、模拟、说明和/或测试。例如，这可以通过使用通用编程语言(如，C、C++)、硬件描述语言(HDL)，包括Verilog HDL、VHDL等，或其他可用程序来实现。这样的软件可以设置在任何已知的计算机可用媒体，诸如半导体、磁盘，或光盘(如，CD-ROM、DVD-ROM等)中。该软件也可以设置为具体化在计算机可用(如，可读)传输介质(如，载波或任何其他介质，包括数字、光学或模拟介质)中的计算机数据信号。本发明的实施例可以包括通过提供描述装置的软件，并后续通过通信网络，包括因特网和内联网，作为计算机数据信号传输该软件，提供本文所述的装置的方法。
应理解，本文所述的装置和方法可以包括在半导体知识产权核心(semiconductor intellectual property core)，诸如微处理器核心(如，具体化为HDL)中并在集成电路的生产中转换为硬件。另外，本文所述的装置和方法可以具体化为硬件和软件的组合。因此，本发明不应由任何上述实例实施例限制，而是仅应根据本申请的权利要求及其等同范围限定。
Claims (42)
1.一种用于天线阵列(10)的校准装置(1)，包括：
配置为生成在频谱校准信号包络(35)内的至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)的校准信号生成器(31-1、31-2、...、31-N)，其中所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)适用于校准所述天线阵列(10)，所述天线阵列(10)包括由天线元件(11-1、11-2、...、11-N)结束的至少一个收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)；
所述天线元件(11-1、11-2、...、11-N)中继频谱净荷包络(25)内的多载波净荷信号(20)；其中
所述频谱净荷包络(25)与所述频谱校准信号包络(35)基本上覆盖相同的频率范围，且其中所述频谱校准信号包络(35)包括至少一个具有可忽略校准信号幅度的片段(35-0)。
2.根据权利要求1所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括频谱形成器(180)，所述频谱形成器适用于对称化所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)、净荷信号(20)、接收信号(400-1、400-2、...、400-N)、多个发送信号(200-1、200-2、...、200-N)和全局发送信号(200)中的至少一个的频谱。
3.根据权利要求1或2所述的校准装置(1)，其特征在于，所述频谱净荷包络(25)包括至少一个具有可忽略净荷幅度的片段(25-0)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，所述至少一个校准信号生成器(31)生成至少一个连续波(cw)信号，以作为在至少一个校准信号包络(35)内的具有不可忽略幅度的频率上的至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，所述至少一个校准信号生成器(31-1、31-2、...、31-N)还包括：
对至少一个基带校准信号(42-1、42-2、...、42-M)进行滤波的至少一个滤波器(60-1、60-2、...、60-M)；
提供至少一个调制频率(45-1、45-2、...、45-M)的至少一个振荡器(44-1、44-2、...、44-M)，所述调制频率适用于调制来自基带的至少一个基带校准信号(42-1、42-2、...、42-M)以提供在频谱校准信号包络(35)内的具有不可忽略幅度的至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，所述至少一个校准信号生成器(31-1、31-2、...、31-N)还包括信号混合器(50-1、50-2、...、50-M)，所述信号混合器适用于将所述至少一个调制频率(45-1、45-2、...、45-M)与所述至少一个基带校准信号(42-1、42-2、...、42-M)中相应的一个混合。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，所述至少一个校准信号生成器(31-1、31-2、...、31-N)包括至少一个伪噪声序列发生器(80-1、80-2、...、80-M)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括适用于将所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)注入到多载波净荷信号(20)中的校准信号注入器(40-1、40-2、...、40-N)；及
适用于放大所述多载波净荷信号(20)的放大器(410)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括用于在所述天线元件(11-1、11-2、...、11-N)附近检测全局发送信号(200)的嗅探器(145)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括用于在所述天线元件(11-1、11-2、...、11-N)附近检测多个发送信号(200-1、200-2、...、200-N)的至少一个嗅探器(145-1、145-2、...、145-N)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括相关器(150)，所述相关器适用于将至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)、全局发送信号(200)、多个发送信号(200-1、200-2、...、200-N)及接收信号(400-1、400-2、...、400-N)中的至少成对的信号进行相关。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括适用于组合多个发送信号(200-1、200-2、...、200-N)的组合器(160)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括至少一个放大器(530)，用于在发送路径(10-1、10-2、...、10-N)的至少一个接收部分内放大接收信号(400-1、400-2、...、400-N)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的校准装置(1)，其特征在于，还包括适用于由相关器(150)推导相位和幅度差(800)的参数单元(150a)。
15.一种用于生成(3000)用于天线阵列(10)的至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)的方法，包括：
提供包括至少一个具有可忽略校准信号幅度的片段(25-0)的频谱校准信号包络(35)；
提供在频谱校准信号包络(35)内的至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)，其中所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)适用于校准所述天线阵列(10)；
所述天线阵列(10)中继在频谱净荷包络(25)内的多载波净荷信号(20)，其中所述频谱净荷包络(25)与所述频谱校准信号包络(35)基本上覆盖相同的频率范围。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：
提供至少一个连续波(cw)信号，所述连续波信号形成在所述频谱校准信号包络(35)内的具有不可忽略幅度的频率上的所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)。
17.根据权利要求15至16中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
提供(700)至少一个基带校准信号(42-1、42-2、...、42-M)；
对所述至少一个基带校准信号(42-1、42-2、...、42-M)进行滤波(600)；
提供(810)至少一个调制频率(45-1、45-2、...、45-M)；
用所述至少一个调制频率(45-1、45-2、...、45-M)中相应的一个调制(1000)所述至少一个基带校准信号(42-1、42-2、...、42-M)，以形成在所述频谱校准信号包络(35)内的所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述调制(1000)是通过信号混合器(50-1、50-2、...、50-M)实现的。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
提供至少一个伪噪声序列发生器(80-1、80-2、...、80-M)。
20.一种用于校准天线阵列(10)的方法，包括：
用于生成在频谱校准信号包络(35)内的用于天线阵列的至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)的方法，所述用于生成至少一个校准信号的方法包括：
提供包括至少一个具有可忽略校准信号幅度的片段的频谱校准信号包络；
提供在频谱校准信号包络内的至少一个校准信号，其中所述至少一个校准信号适用于校准所述天线阵列；
所述天线阵列中继在频谱净荷包络内的多载波净荷信号，其中所述频谱净荷包络与所述频谱校准信号包络基本上覆盖相同的频率范围；
沿着所述天线阵列(10)的至少一个收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)的至少部分中继(4050)所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)以校准所述天线阵列(10)，
其中所述至少一个收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)由天线元件(11-1、11-2、...、11-N)结束，所述收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)中的每一个适用于中继在频谱净荷包络(25)内的多载波净荷信号(20)。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)注入(4000)到多载波净荷信号(20)中；
通过所述至少一个收发器路径(11-1、11-2、...、11-N)的发送部分中继(4050T)所述多载波净荷信号(20)；及
沿着所述至少一个收发器路径(11-1、11-2、...、11-N)的发送部分放大(4100)所述多载波净荷信号(20)。
22.根据权利要求20至21中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
全局检测(4200a)在天线元件(11-1、11-2、...、11-N)附近的全局发送信号(200)；及
将所述全局发送信号(200)与所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)进行相关(1500)。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述相关(1500)还包括对所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)进行自相关。
24.根据权利要求20至23中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述天线元件(11-1、11-2、...、11-N)附近检测(4200)多个发送信号(200-1、200-2、...、200-N)；及
将所述多个发送信号(200-1、200-2、...、200-N)与所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)进行相关(1500)。
25.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
组合(4300)所述多个发送信号(200-1、200-2、...、200-N)；
26.根据权利要求20至25中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述天线元件(11-1、11-2、...、11-N)附近发送(5100)发送的校准信号(300-1、300-2、...、300-N)；
接收(5200)所述发送的校准信号(300-1、300-2、...、300-N)作为接收信号(400-1、400-2、...、400-N)；及
沿着所述至少一个收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)的接收部分中继(4050R)所述接收信号(400-1、400-2、...、400-N)。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，其中
所述发送(5100)包括在所述天线元件(11-1、11-2、...、11-N)附近发送单个的发送的校准信号(300)。
28.根据权利要求26至27中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
放大(5300)所述接收信号(400-1、400-2、...、400-N)。
29.根据权利要求20至28中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述至少一个校准信号(30、30-1、30-2、...、30-N)、全局发送信号(200)、发送信号(200-1、200-2、...、200-N)和接收信号(400-1、400-2、...、400-N)中的至少一个进行频谱形成(4400)，以对称化其相应的频谱，从而形成至少一个对称化的校准信号(30’、30-1’、30-2’、...、30-N’)、对称化的全局发送信号(200’)、多个对称化的发送信号(200-1’200-2’、...、200-N’)，及对称化的接收信号(400-1’、400-2’、...、400-N’)中的至少一个。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述相关(1500)包括将对称化的至少一个校准信号(30、30-1’、30-2’、...、30-N’)与对称化的至少一个校准信号(30’、30-1’、30-2’、...、30-N’)、对称化的全局发送信号(200’)、对称化的发送信号(200-1’、200-2’、...、200-N’)及对称化的接收信号(400-1’400-2’、...、400-N’)中的至少一个进行相关(1500)。
31.根据权利要求20至30中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
对于所述收发器路径(11-1、11-2、...、11-N)中的至少一个，推导(4600)沿着所述收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)的发送部分累积的发送相位和幅度偏差(800T)。
32.根据权利要求20至31中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
对于所述收发器路径(11-1、11-2、...、11-N)中的至少一个，推导(4600)沿着所述收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)的接收部分累积的接收相位和幅度偏差(800R)。
33.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具体化在计算机可读介质上，包括用于制造校准装置的可执行指令，所述校准装置包括：
配置为生成在频谱校准信号包络内的至少一个校准信号的校准信号生成器，其中所述至少一个校准信号适用于校准天线阵列，所述天线阵列包括由天线元件结束的至少一个收发器路径，所述天线元件中继在频谱净荷包络内的多载波净荷信号；且
其中所述频谱净荷包络与所述频谱校准信号包络基本上覆盖相同的频率范围，且其中所述频谱校准信号包络包括至少一个具有可忽略的校准信号幅度的片段。
34.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括允许处理器执行用于校准天线阵列的方法的指令，所述方法包括：
通过下述步骤生成在校准信号包络内的用于天线阵列的至少一个校准信号：
提供包括至少一个具有可忽略的校准信号幅度的片段的频谱校准信号包络；
提供在所述频谱校准信号包络内的至少一个校准信号，其中所述至少一个校准信号适用于校准所述天线阵列，所述天线阵列中继在频谱净荷包络内的多载波净荷信号，其中所述频谱净荷包络与所述频谱校准信号包络基本上覆盖相同的频率范围；
沿着所述天线阵列的至少一个收发器路径的至少部分中继所述至少一个校准信号以校准所述天线阵列，
其中所述至少一个收发器路径由天线元件结束，所述收发器路径的每一个适用于中继在频谱净荷包络内的多载波净荷信号。
35.一种天线阵列(10)，包括：
由天线元件(11-1、11-2、...、11-N)结束的至少一个收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)；
所述天线元件(11-1、11-2、...、11-N)适用于中继多载波净荷信号(20)，且在所述收发器路径之间的相位和幅度差(800)可调节；
用于校准所述天线阵列的校准装置，所述校准装置包括：
配置为生成在频谱校准信号包络内的至少一个校准信号的校准信号生成器，其中所述至少一个校准信号适用于校准所述天线阵列，所述天线阵列包括由天线元件结束的至少一个收发器路径；
所述天线元件中继在频谱净荷包络内的多载波净荷信号；其中
所述频谱净荷包络与所述频谱校准信号包络基本上覆盖相同的频率范围；且其中所述频谱校准信号包络包括至少一个具有可忽略的校准信号幅度的片段；
信号调节器(500)，其适用于使用所述收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)之间的相位和幅度差(800)，对至少一个收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)中的至少一个施加相位和幅度改变。
36.根据权利要求35所述的天线阵列(10)，其特征在于，幅度和相位差(800)包括对于收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)中的至少一个沿着所述收发器路径(10-1、10-2、、...10-N)的接收部分累积的接收幅度和相位偏差(800R)。
37.根据权利要求35至36中的任一项所述的天线阵列(10)，其特征在于，幅度和相位差(800)包括对于所述收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)中的至少一个沿着所述收发器路径(10-1、10-2、...、10-N)的发送部分累积的发送幅度和相位偏差(800T)。
38.根据权利要求35至37中的任一项所述的天线阵列(10)，其特征在于，还包括：
适用于由相关器(150)推导幅度和相位偏差(800T，800R)的参数单元(150a)。
39.根据权利要求35至38中的任一项所述的天线阵列(10)，其特征在于，所述信号调节器(500)包括数字信号处理器。
40.根据权利要求35至39中的任一项所述的天线阵列(10)，其特征在于，所述信号调节器(500)适用于对所述收发器路径(11-1、11-2、...、11-N)中的每一个施加相位和幅度改变，以便在使用中，所述天线阵列(10)的发送以及所述天线阵列(10)的接收基本上包括在所述天线元件(10-1、10-2、...、10-N)中的至少一对之间的定义的相位和幅度关系。
41.根据权利要求35至40中的任一项所述的天线阵列(10)，其特征在于，在使用中，所述天线阵列(10)的发送以及所述天线阵列(10)的接收在所述天线元件(10-1、10-2、...、10-N)中的至少一对之间基本上是相干的。
42.根据权利要求35至41中的任一项所述的天线阵列(10)，其特征在于，所述天线阵列(10)适用于波束形成、下倾、波束多样性和到达方向检测的任何组合。
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