CN102396105B - 用于校准天线阵列的通信系统、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种校准(700)包括与无线通信系统内的多个相应的接收通路耦合的多个天线元件的天线阵列的方法。所述方法包括在接收模式下：将测试信号施加到所述多个接收通路中的分立单个接收通路上(715)；以及通过开关耦合器网络反馈所述测试信号。所述方法还包括：运行接收校准测量例程以确定用来校准所述分立信号接收通路的至少一个测量值，并等待至少一个收敛测量值；以及为至少一个分立接收通路提取(720)收敛测量值。对于下一个分立单个接收通路重复施加、运行、提取的步骤，直至校准例程已完成(725)。所述方法还包括：从多个接收通路中选择至少一个分立接收通路的收敛测量值(730)以形成基准接收机校准结果(730)；使用所述基准接收机校准结果将所述多个接收通路的多个至少一个测量值规格化(730)；以及将规格化后的值施加到所述多个接收通路中的至少一个接收通路上。

Description

用于校准天线阵列的通信系统、设备和方法
技术领域
本发明的领域涉及用于通信系统的有源天线阵列配置，特别是但不只是涉及有源天线阵列的校准和控制。
背景技术
当前，正在开发第三代(3G)蜂窝通信系统，以进一步增强为移动电话用户提供的通信服务。最为广泛采用的第三代通信系统基于码分多址(CDMA)技术。一些载频被用于上行链路传输，即从移动无线通信单元(在第三代系统中，通常称为无线用户通信单元或用户设备)通过无线服务基站(在第三代系统中，通常称为节点B)到通信基础设施的传输，以及下行链路传输，即从通信基础设施通过无线服务基站(例如节点B)到移动无线通信单元的传输。对CDMA，特别是对通用移动通信系统(UMTS)的宽带CDMA(WCDMA)模式的进一步说明可以参见“WCDMA for UMTS”，Harris Holma(编者)、Antti Toskala(编者)，Wiley & Sons，2001，ISBN 0471486876。
作为在3G移动通信空中接口技术中所使用的CDMA通信从数据吞吐量的观点来看，是″干扰受限″技术。CDMA技术利用与伪噪声(Pn)码组合的正交可变扩频因子(OVSF)码来区分同时用相同频谱在Uu无线电接口上进行上行链路接入的多个UE。为了为接入节点B的所有UE保持足够的信干比(SIR)保护，上行链路(UL)的功率控制(PC)由网络基础设施动态管理。SIR估计一般从上行链路(UL)专用的寻呼控制信道(DPCCH)内的导频音得出。在同一扩频因子(SF)上向节点B进行传输的用户设备(UE)设备将被设置成其各自的传输在接收节点B处被接收时具有基本上相同的功率。通常，对于一个特定的节点B，可以同时支持多达96个处于呼叫模式的UE。
在许多蜂窝通信系统内所用的现代调制方案使用高的峰值/均值比。在诸如EDGE、宽带码分多址(WCDMA)、WiMAX和长期演进(LTE)之类的许多型式的第三代合作项目(3GPP)无线通信系统中，峰值/均值比为10.5dB并不希罕。因此，在使用这些调制方案时，PA需要工作在线性模式下，从而使PA效率降低到10％以下。这意味着100W的PA要消耗超过1kW的DC功率。
最近几年中所作的主要努力是利用诸如自适应预失真之类的方案来改善这种不良的功率效率。预失真方案利用监视PA输出的反馈通路，所得到的调制信号和失真检测可以将″抗失真″系数施加到(正向通路)调制信号上，从而补偿(抵消)由PA形成的后续的信号失真。这样，使用预失真方案使PA可以工作在更为非线性的工作模式下，从而提高了PA的总效率。因此，由于这种效率压力，PA的选择和工作是与调制器组件的工作紧密关联的。
传统的天线阵列包括多个天线元件，与大多数3G设施内的现有节点B设备一起使用，并且该传统的天线阵列利用固定的+/-65度波束方向图。在天线波束的主波瓣外，信号受到空间滤波和被显著衰减。传统的网络规划和无源天线阵列解决方案用公共的固定波束方向图来处理所有进来的信号。这样的接收处理基于在由天线波束的主波瓣确定的地理区域(称为RF覆盖区)内所接收的信号，往往决定了用于发射机工作的相应公共波束方向图。因此，对于接收(Rx)和发送(Tx)操作所用的射频(RF)覆盖区是相同的。
使用天线阵列的Rx波束成形取决于将每个天线元件上的入射信号以使来自所希望的方向的入射信号相干相加的方式建设性地相加的能力。因此，不是来自所希望的方向的入射信号将不相干地相加，从而不会经受到同样的处理增益。术语″相干″意味着这些信号将具有基本上相同的相角。此外，来自多个源的热噪声也呈现不相干特性，因此在将来自多个源的信号相加时不会经受到与相干的所需信号相同的处理增益。
相反，在Tx有源天线阵列中，这些信号在期望的波束方向图内被相干地组合为″空中″的电磁(EM)信号，因此它们相干地到达移动台(MS)(例如UE)接收机。
在节点B的天线阵列配置内，从单个UE接收到的RF信号在没有将复合信号解调的情况下是不能被辨别的。用于一个特定用户的单个接收波束成形是不现实的，这是因为在天线阵列处很可能同时会有从不同UE接收的功率差不多的多个接收信号。即使是少数UE在用节点B，也很可能这些信号会在节点B的接收机的固有噪声电平以下。WCDMA接收机的处理增益意味着可以从固有噪声电平中提取信号。然而，这至少需要部分解调过程。
大多数已知的波束成形方案考虑了仅在射频(RF)域的波束成形。因此，使用公共基带滤波器级。本发明的发明人认识到和理解到在这些公共基带滤波器级内的偏差可以决定系统内的整体等待时间(latency)，这在已知的现有技术内还没有被考虑到或校正。此外，新的空中接口协议还要求数模变换器和模数变换器以更高的频率采样。因此，保持这样一些横贯元件阵列的器件的时钟相位同步就越来越困难。此外，在数字域处理的样本可以遭到超过构成分辨等待时间失配的要求的整个周期的等待时间。
例如，如果考虑到相对于RF的慢的调制改变率，在与RF信号的多个波长相应的通路内的任何等待时间就具有很小的影响。这样的一个例子可以是全球数字移动通信系统(GSM)标准的情况，其中每个RF周期的相位改变率低到测量不出来。在GSM标准内，符号率大约为270kS/s。相反，较新的移动通信技术使用在较宽带宽的RF信号内具有各符号率的空中接口协议，其中每RF周期的相位/振幅的改变率是很大的。已发现这样的每RF周期的相位/振幅改变率会引起所得到的信号的波束成形的失真。
WO 2008/000318(A1)强调了基准校准信号产生和反馈通路对相位/振幅测量的影响的问题。为了要解决这个问题，WO 2008/000318(A1)提出了一种耦合器方案，其要求多个接收机或发射机链需要被禁用以便执行校准。这个要求是公共耦合器结构到多个天线通路的假象。然而，WO 2008/000318(A1)没能说明执行校准的机制。应注意的是，所提出的耦合器方案在网络实时传输(live transmission)期间执行时基本上也会损害网络性能，因为每次仅有一个发射机没有被测量。
US 6,339,399 B1提出了一种使用独特波束成形组件块以进行接收校准结果校正的机制。在US 6,339,399 B1中所提出的机制内，仅考虑到对各个接收通路的振幅和相位校正，这是因为仅仅使用复数乘法器作为校正机制。在US 6,339,399 B1中所提出的机制内，每个天线元件馈源采用了仅一个耦合通路。如在US 6,339,399 B1内所强调的，这可以导致反馈或校准音通路误差借此可以控制接收通路误差的效果。
因此，当前的技术不是最佳的。于是，针对支持无线通信网络内的天线阵列技术的问题的改善机制将会是有益的。
发明内容
因此，本发明寻求单独地或以任何组合方式减轻、缓和或消除以上所提到的缺点中的一个或多个。
按照本发明的第一方面，提供了一种用于校准天线阵列的方法，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的接收通路耦合的多个天线元件。所述方法包括，在接收模式下，将测试信号施加到所述多个接收通路中的分立(individual)单个接收通路上；以及通过开关耦合器网络反馈所述测试信号。所述方法还包括：运行接收校准测量例程以确定用来校准所述分立信号接收通路的至少一个测量值，并等待至少一个收敛测量值；以及为至少一个分立接收通路提取收敛测量值。对于下一个分立单个接收通路重复施加、运行、提取的步骤，直至校准例程已完成。所述方法还包括：从多个接收通路中选择至少一个分立接收通路的收敛测量值以形成基准接收机校准结果；使用所述基准接收机校准结果将所述多个接收通路的多个至少一个测量值规格化；以及将规格化后的值施加到所述多个接收通路中的至少一个接收通路上。
由于本发明考虑到在通信系统正在处理实时网络流量的同时进行校准，所以本发明可以使基于有源天线阵列的系统的使用得到改善。此外，可以通过校准过程来消除系统的校准通路所引起的误差。
按照本发明的一个任选特征，施加测试信号可以包括设置测试信号幅度。
按照本发明的一个任选特征，设置最佳测试信号幅度可以包括：通过计入周围射频环境对所述分立单个接收通路的相关天线元件的影响，设置测试信号幅度。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：标识收敛的至少一个测量值被确定为低于信号门限电平的那些分立单个接收通路。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：一旦确定收敛的至少一个测量值低于信号门限电平，就将分立单个接收通路标识为失效接收通路。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：从接收校准处理中除去被标识为失效的分立单个接收通路。
按照本发明的第二方面，提供了一种用于校准天线阵列的方法，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的发送通路耦合的多个天线元件。所述方法包括，在发送模式下，通过至少一个发送通路路由实时发送网络信号；以及通过开关耦合器网络反馈所述实时发送信号中与正在校准测量的所选通路有关的一部分。所述方法还包括：运行发送校准测量例程以确定用来校准所述分立单个发送通路的至少一个测量值，并且等待至少一个收敛测量值；以及提取至少一个分立单个发送通路的收敛测量值。所述方法还包括：对于下一个分立单个发送通路重复施加、运行、提取的步骤，直至校准例程已完成。所述方法还包括：从多个发送通路中选择至少一个分立单个发送通路的收敛测量值以形成基准发射机校准测量结果；使用所述基准发射机校准结果将多个发送通路的多个至少一个测量值规格化；以及将规格化后的测量值施加到所述多个发送通路中的至少一个发送通路上。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：为所述分立单个发送通路中的至少一个发送通路标识：收敛的至少一个测量值是否低于门限值；或校准是否没有收敛。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：一旦识别出下列情况，就将所述分立单个发送通路标识为失效的发送通路：所述收敛的至少一个测量值被确定为低于门限值；或者所述校准没有收敛。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：设置最佳校准反馈调校设置以计入所述分立单个发送通路的功率电平。
按照本发明的一个任选特征，其中，所述多个接收通路或所述多个发送通路的至少一个测量值可以是等待时间值。所述方法还可以包括：确定已被标识为下列中的一个或多个的那些接收通路或发送通路的最长等待时间值：接收收敛的至少一个测量值不低于信号门限；发送收敛的至少一个测量值被确定为不低于门限值；发送校准确实已收敛。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：按最长的等待时间值将每个所述分立单个接收或发送信号或每个所述分立单个接收或发送信号的每个等待时间值规格化。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：对于所述多个接收通路或发送通路中的每个接收通路或发送通路，按至少一个复合波束加权系数缩放规格化后的至少一个测量值；以及将所述至少一个复合波束加权系数施加到至少一个接收通路或至少一个发送通路。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：初始化校准硬件。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：调整等待时间、相位或振幅测量的至少一个测量值，以纳入在多个接收通路或发送通路内存在的任何等待时间、相位或振幅调整，例如，其中在多个接收通路或发送通路内存在的等待时间、相位或振幅调整是根据先前的校准迭代确定的。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：在除去之后，为与失效的接收或发送通路相关联的天线元件设置软失效标志。
按照本发明的一个任选特征，所述至少一个测量值可以是由自适应滤波器测量值确定的。
按照本发明的一个任选特征，该方法还可以包括：在接收模式和发送模式下使用公共天线阵列元件和相应的公共开关耦合器通路。
按照本发明的第三方面，提供了一种用于校准天线阵列的网络元件，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的接收通路耦合的多个天线元件。所述网络元件包括，在接收模式下，与所述天线阵列的相应的天线元件耦合的多个独立接收机电路；以及测试信号产生逻辑，被安排成将测试信号施加到所述多个接收通路中的分立单个接收通路。所述网络元件还包括通过开关耦合器网络反馈所述测试信号的反馈通路；以及处理逻辑，用于运行接收校准测量例程以确定用来确定所述分立信号接收通路的校准校正的至少一个测量值，并且等待至少一个收敛测量值。所述网络元件还包括：提取逻辑，被安排成为至少一个分立接收通路提取收敛的至少一个测量值；其中，所述测试信号产生逻辑、处理逻辑和提取逻辑对于下一个分立单个接收通路重复施加、运行、提取的步骤，直至校准测量例程已完成。所述网络元件还包括：用于从多个接收通路中选择至少一个分立接收通路的收敛测量值以形成基准接收机校准结果的逻辑；用于使用所述基准接收机校准结果将所述多个接收通路的多个至少一个测量值规格化的逻辑；以及用于将至少一个复合波束加权系数施加到相应的接收通路的逻辑。
按照本发明的第四方面，提供了一种用于校准天线阵列的网络元件，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的发送通路耦合的多个天线元件。所述网络元件包括，在发送模式下，与所述天线阵列的相应的天线元件耦合的多个独立发送电路；以及用于通过至少一个发送通路路由实时发送信号的逻辑。所述网络元件还包括：开关耦合器网络，被安排成通过开关耦合器网络反馈所述实时发送信号中与正在校准测量的所选通路有关的一部分；以及处理逻辑，用于运行发送校准例程以确定用来校准所述分立单个发送通路的至少一个测量值，并且等待至少一个收敛测量值。所述网络元件还包括：用于提取至少一个分立单个发送通路的收敛的至少一个测量值的逻辑；其中所述处理逻辑和用于提取的逻辑被安排成对于下一个分立单个发送通路重复施加、运行、提取的步骤，直至所述校准例程已完成。所述网络元件还包括：用于从多个发送通路中选择至少一个分立单个发送通路的收敛测量值以形成基准发射机校准测量结果的逻辑；用于使用所述基准发射机校准结果将多个发送通路的多个至少一个测量值规格化的逻辑；以及用于将规格化后的测量值施加到所述多个发送通路中的至少一个发送通路上的逻辑。
按照本发明的第五方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于校准包括与无线通信系统内的多个相应的接收通路耦合的多个天线元件的天线阵列的程序代码。所述计算机程序产品包括用于在接收模式下校准包括与无线通信系统内的多个相应的接收通路耦合的多个天线元件的天线阵列的程序代码。所述程序代码可操作来将测试信号施加到所述多个接收通路中的分立单个接收通路上；以及通过开关耦合器网络反馈所述测试信号。所述程序代码可操作来运行接收校准测量例程以确定用来校准所述分立信号接收通路的至少一个测量值，并等待至少一个收敛测量值；以及为至少一个分立接收通路提取收敛测量值。对于下一个分立单个接收通路重复施加、运行、提取的步骤，直至校准例程已完成。所述程序代码可操作来从多个接收通路中选择至少一个分立接收通路的收敛测量值以形成基准接收机校准结果；使用所述基准接收机校准结果将所述多个接收通路的多个至少一个测量值规格化；以及将规格化后的值施加到所述多个接收通路中的至少一个接收通路上。
按照本发明的第六方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于校准包括与无线通信系统内的多个相应的发送通路耦合的多个天线元件的天线阵列的程序代码。所述计算机程序产品包括用于在发送模式下校准包括与无线通信系统内的多个相应的发送通路耦合的多个天线元件的天线阵列的程序代码。所述程序代码可操作来通过至少一个发送通路路由实时发送网络信号；以及通过开关耦合器网络反馈所述实时发送信号中与正在校准测量的所选通路有关的一部分。所述程序代码可操作来运行发送校准测量例程以确定用来校准所述分立单个发送通路的至少一个测量值，并且等待至少一个收敛测量值；以及提取至少一个分立单个发送通路的收敛测量值。所述程序代码可操作来对于下一个分立单个发送通路重复施加、运行、提取的步骤，直至校准例程已完成。所述程序代码可操作来从多个发送通路中选择至少一个分立单个发送通路的收敛测量值以形成基准发射机校准测量结果；使用所述基准发射机校准结果将多个发送通路的多个至少一个测量值规格化；以及将规格化后的测量值施加到所述多个发送通路中的至少一个发送通路上。
本发明的这些及其他方面、特征和优点将从以下所描述的实施例中可以清楚地看到，并且参照所述实施例阐明了本发明的这些及其他方面、特征和优点。
附图说明
以下将参照附图对本发明的实施例进行示例性的说明，在这些附图中：
图1例示了入射到按照本发明的一些实施例的天线阵列上的平面波的情况；
图2例示了按照本发明的一些实施例修改的3GPP蜂窝通信系统的一个例子；
图3例示了按照本发明的实施例的被安排成在天线杆处执行波束成形的网络元件的一个例子；
图4例示了按照图3的网络元件示例实施例的校准波束成形天线阵列内所使用的开关耦合器结构的一个较为详细的例子；
图5例示了按照本发明的一些实施例的被安排成校准波束成形天线阵列的网络元件的校准控制器的一个例子；
图6例示了可以用于图5的校准控制器内的自适应滤波器的一个较为详细的例子；
图7例示了按照本发明的实施例修改的用于校准无线通信系统内的天线阵列的接收波束成形的方法的一个流程图例子；
图8例示了按照本发明的实施例修改的用于校准无线通信系统内的天线阵列的发送波束成形的方法的一个流程图例子；以及
图9例示了可以用来实现本发明的实施例内的信号处理功能的典型计算系统。
具体实施方式
在无线电阵列有源天线技术的领域内，来自不同的接收机(Rx)元件的接收信号被相干地加性合并。这种接收合并操作可以在数字域内实现。为了使这些分开的信号在合并级存在最佳的相干性，必须使各个接收通路的等待时间、相位响应和增益响应一致。阵列内不同的接收机可以由于例如组件制造公差、时钟偏差、温度和电源变化等而导致在这些特性上呈现差异。例如，在实际系统中，将会有电压调节器的不同实例，因此不同的设备可以呈现处理所导致的偏移和随温度而变的系数。类似地，对多个收发机的时钟分配遭受时钟通路的差异，从而导致每个收发机的相对相位的偏移。还知道的是，天线阵列外壳内的温度分布可能是值得注意的。
此外，每个收发机与诸如数字信号处理链之类的产生热的组件的接近度也不相同。类似地，一些收发机将处在阵列的边缘，因此遭受到由于周围环境而导致的更大变化。此外，按照波束成形系数，有些收发机将具有不同的发送功率分布，结果呈现不同的热产生分布。
下面将参照在无线通信系统内所用的智能(或有源)天线技术对本发明的实施例进行说明。智能(或有源)天线技术是天线系统包括由每个天线阵列元件各自专用的信号处理逻辑的无线电技术。一些可供选择的实施例可以用于同位的天线和信号处理单元。智能(有源)天线技术分为三个广泛系列，即：(i)多天线系统(MAS)；(ii)具有或没有多输入多输出(MIMO)无线电端口的无线电头(radiohead)实现；以及(iii)有源天线阵列。
以下说明集中于可适用于在通用移动通信系统(UMTS)蜂窝通信系统内所用的有源天线阵列，特别是可适用于在第三代合作项目(3GPP)系统内工作的UMTS陆地无线电接入网(UTRAN)的本发明的实施例。然而，可以理解，本发明并不局限于这种特定的蜂窝通信系统，而是可以适用于使用有源天线阵列的任何无线通信系统，包括卫星通信系统，在所述有源天线阵列中天线可以与天线波束成形变换装置或电路集成在一起。
图1例示了入射到包括一系列天线元件112、114、116的天线阵列上的平面波102、104、106的2维图示100。由于入射平面波的到达角，对于传播到各个阵列元件112、114、116处的平面波来说，在距离上会有差值Δd1 124和Δd2 126。这个距离将按以下所示的关系被转换成时间差：
Δt＝Δd/C                                      [等式1]
其中，C近似为3×108米/秒。
对于特定载频，这将转换成入射信号之间的相位差(ΔΦ)：
ΔΦ(度)＝360(Δd/λ)                           [等式2]
其中，λ为入射载波的波长。
对于波束成形，需要商业上可行的波束控制系统将任何单个接收通路132、134、136上的相位误差减轻为小于10度。在2GHz，这个相位误差转换为好于各个RX通路上匹配的50ps。
图1中的f(I，Q)处理逻辑142、144、146所表示的是施加到经下变频的信号上的相位、等待时间和振幅变换，以便校正各个接收机通路之间的任何匹配减损。f(l，Q)处理逻辑142、144、146还施加波束成形权重，以使得来自所需波束方向图覆盖区域的信号比来自所需方向图区域之外的信号具有得到显著提高的处理增益。与接收机关联的增益、相位或等待时间误差中的许多可以随工作频率、电源波动或诸如温度或湿度之类的环境改变而改变。各个f(l，Q)处理逻辑142、144、146的输出然后在加法器150内合并，产生一个复合信号152。
应注意的是，特别有益的应是支持能在″实时(live)″网络接收期间操作的校准方案。
在本发明的一些实施例中所提出的设备在接收信号通路内使用公共的信号处理步骤，以便提供复合波束控制和校准结果校正系数。
现在参见图2，图中概括地示出了根据本发明的一个实施例的基于蜂窝的通信系统200。在这个实施例中，基于蜂窝的通信系统200遵从和含有一些能够通过通用移动通信系统(UMTS)的空中接口运行的网络元件。
多个无线用户通信单元/终端(或者UMTS命名为用户设备(UE))205通过无线电链路与多个支持对特定通信小区210的通信覆盖的基站收发台(UMTS术语中称为节点B)215通信。系统200包括许多其他UE和节点B，为了清晰起见这些没有示出。
无线通信系统，有时称为网络运营商的网域，与外部网络240(例如，因特网)连接。网络运营商的网域包括：
(i)核心网络，即至少一个网关通用分组无线电系统(GPRS)支持节点(GGSN)225和至少一个服务GPRS支持节点(SGSN)230；以及
(ii)接入网络，包括UMTS无线电网络控制器(RNC)220和至少一个UMTS节点B 215，其中每个RNC 220可以控制一个或多个节点B 215。
GGSN 225或SGSN 230负责UMTS与公用网(例如，公用数据交换网(PSDN)(诸如因特网)240或公用电话交换网(PSTN))接口。SGSN 230执行对流量的路由和隧道功能，而GGSN 225与外部分组网链接。每个SGSN 230为外部网络240提供网关。操作和维护中心(OMC)与RNC 220和节点B 215可操作地连接。OMC包括处理功能和逻辑功能以便控制和管理蜂窝通信系统200的各部分，如该领域技术人员所理解的那样。
节点B 215通过包括RNC 220的无线电网络控制器(RNC)站和诸如SGSN 230的移动交换中心(MSC)与外部网络连接。蜂窝通信系统通常将具有许多这样的基础设施单元，为了清晰起见，图2中只示出了数目有限的单元。
每个节点B 215含有一个或多个收发机单元，并且通过lub接口与基于小区的系统基础设施中的其余节点B通信，如在UMTS规范中所规定的那样。每个节点B 215与向远程UE发送信号和从远程UE接收信号的天线杆217可操作地耦合，其中每个天线杆217包括按照本发明的实施例修改的天线阵列219。
按照本发明的一些实施例，在蜂窝通信系统200中采用了有源阵列技术。
按照本发明的一些示例实施例，使用了公共的有源波束成形器和校正方案。在诸如US6,339,399之类的已知天线阵列系统中，波束成形器操作和校准校正方案必须分别对待。校准校正取决于RF系统组件差异。在US6,339,399中，可以用软件程序来直接更新给波束成形器的波束成形系数，而不考虑与校准校正有关的系数。
与已知技术相反，本发明的实施例致力于天线阵列的波束成形系数和校准校正系数。对于天线阵列的接收校准，在特定的时间段期间且在不同的时刻对分立的接收机链进行测量。
在本发明的一个实施例中，利用单独的接收和发送校准例程，用开关耦合器网络来接收和发送天线阵列校准，如结合图7和图8所说明的。例如，通过用一个或多个使用不同校准信号通路的匹配耦合器来测量分立接收通路的传递函数来执行接收校准。计算传递函数测量之差，并将其用于规格化相应的接收通路传递函数，从而消除信号通路的影响。因此，计算出测量通路的等待时间、相位和振幅误差，并加以补偿。此外，在校准信号通路是与其他接收机测量共享的情况下，还可以将对第一测量信号的规格化应用于阵列内的每个接收机，因此基本上使校准通路误差的影响达到最小。
在本发明的一个实施例中，首先将由基带控制软件设置的波束成形系数存储起来，再由校准控制器逻辑修改，以便产生复合波束成形和误差校正信号。
在本发明的一个实施例中，描述了一种用来排通过天线阵列的顺序和执行在相应的接收和发送通路上的等待时间、相位和振幅的测量的算法。
在本发明的一个实施例中，描述了一种用来确定天线阵列内的天线元件是否失效的检测方案的算法。
在本发明的一个实施例中，描述了一种用于确定相应的接收通路上综合考虑了波束成形和校准校正因素的复合加权的方法的算法。
现在参见图3，图中例示了按照本发明的实施例被安排成在天线杆处执行波束成形的网络元件300的例子。在这个实施例中，校准系统用来校正+45度和-45度极化的接收和发送天线阵列通路。本发明的一个实施例例示了OBSAI RP3 01或CPRI接口304，其用来与诸如3GPP节点B之类的小区基站的基带处理单元接口302。节点B基带执行解调和调制编码。节点B还与RNC接口，以便为网络和较宽的通信基础设施的其余部分提供回程(backhaul)通信。本发明的实施例提出网络元件330，其被设置成邻近天线阵列330，天线阵列330具有包括来自例如调制解调器的主动控制的中型数字有源自适应天线阵列系统。
本发明的一些实施例提出了对基本上处于天线杆的顶上的天线阵列330的波束成形和校准的调制解调器控制。这样，调制解调器控制逻辑利用对在发送工作模式下从节点B发送给基本上设置在天线杆顶上的电路或在接收工作模式从天线阵列路由给节点B的信号的RF下变频和模数变换。在本发明的一个实施例中，调制解调器控制逻辑然后执行数字信号处理，以在数字域实现天线阵列的波束成形和/或校准。此后，调制解调器控制逻辑利用对在发送工作模式发送给天线阵列或在接收工作模式发送给节点B的信号的数模变换和RF上变频来配置对经波束成形和校准的信号的逆操作。
图3所例示的实施例涉及允许Node B处理的收发机阵列和相关联的转换。图3所例示的实施例还详细示出了分集接收的图示。现代空中接口协议利用天线分集来改善空中接口通信链接。传统的天线阵列含有由+45度和-45度极化的辐射天线元件构成的阵列。在解调过程之前，独立地处理这些信号。由于这些是不同的通路，因此不太可能存在相干性。因此，这些信号不是在RF域合并。通常，只要以一种极化类型发送就足够了。于是，收发机电路312连接到只是一种极化类型的天线元件上。相反，接收分集通路374被独立地处理。
本发明的实施例利用多个并行收发机通路，通路数等于所使用的天线阵列数加1(即，一个专用公共校准收发机)。公共信号源用于接收校准，公共反馈通路用于发送校准。在一个实施例中，可以使用交叉极化天线阵列。在这个实施例中，对于分集和主接收机来说，每个天线元件需要一个独立的分集接收通路。
一个’8’×’2’天线元件阵列包括16个+45度极化的天线元件和16个-45度极化天线元件。因此，需要33个接收机。
位于天线杆的网络元件300，例如调制解调器，包括与有源天线阵列330可操作地耦合的多个并行收发机电路，它的接收机元件被安排成各自提供与接收信号的所关注的接收信道相对应的经下变频的数字化样本。如技术人员所理解的那样，发送段也与天线阵列330可操作地连接。
OBSAI RP3 01/CPRI接口304，随着从节点B基带解码，输出IQ样本对，而有源天线的数字信号处理链执行滤波器功能306和为每个分立的收发机元件施加波束形状权重308。按照本发明的一些实施例，波束形状权重308可以包括对每个天线元件的相对相位、振幅和等待时间关系。校准校正结果系数(用以消除校准测量误差)用于复合波束成形误差校正过程。在图7和图8的流程图中详细示出了消除反馈误差的一个例子。有益的是，还可以将这些校准校正结果系数相加，以校正分立发送链内的任何减损。多个天线阵列TX信号处理功能并行执行，而测试校准方法只是被安排成每次使用一个天线阵列。
多个并行收发机电路312每一个都包括数模变换(314)，以产生复数基带模拟信号。模拟信号经滤波(316)后，被频率转换(318、320)到所希望的RF频带。这些RF信号经放大(322)后，被路由通过双工器器件324，以使发送信号与接收通路隔离。经放大后，RF信号通过例如如图4所示的耦合器结构326被路由给天线元件330。
对于使用天线阵列330的接收功能来说，每个天线元件具有其自己的接收信号链。多个并行收发机电路312在接收模式下包括将接收信号提供给低噪声放大器(LNA)332的天线双工器324。LNA 332将接收信号的放大形式提供给相应的正交(″I″和″Q″)下变频级334，该正交下变频级334被安排成将相应的经放大的接收信号下变频为下变频信号。下变频信号从本地振荡产生子系统340以正交形式被馈入。相应的经放大、正交下变频的接收信号经相应的低通滤波器336被输入到相应的模数变换器338，以将经正交下变频的接收信号变换成数字形式。
按照本发明的实施例，数字形式的单个极化类型(例如-45度)的各种接收信号被输入到多个并行波束成形处理逻辑模块344。
值得注意的是，按照本发明的一些实施例，波束成形处理涉及对每个分立接收信号进行与波束方向图系数342相应的相位、振幅和等待时间缩放。
多个并行波束成形处理逻辑模块344每一个都包括被安排成处理波束成形和随后的信道滤波的相应逻辑。并行波束成形处理逻辑模块344用相应的信道滤波器处理所接收的数字形式的信号，并提供输出信号。为″I″、″Q″形式的数字输出信号的每一个被相加地合并(346)。因此，在数字域滤波中，在每个接收通路上执行波束成形加权和校准校正。这些结果通过OBSAI RP3 01/CPRI接口302输出给节点B基带。
类似地，对于接收分集处理，多个并行接收机电路374每一个都在接收模式下包括将接收信号提供给低噪声放大器(LNA)378的接收带通滤波器376。LNA 378将放大形式的接收信号提供给相应的正交(″I″和″Q″)下变频级382，该正交下变频级382被安排成将相应的经放大的接收信号下变频成下变频信号。下变频信号从本地振荡产生子系统380以正交形式被馈入。各个经放大、正交下变频的接收信号经相应的低通滤波器384被输入到相应的模数变换器386，以将经正交下变频的接收信号变换成数字形式。
按照本发明的一些实施例，数字形式的单个极化类型(例如-45度)的各种接收信号被输入到多个并行波束成形处理逻辑模块392。
值得注意的是，按照本发明的实施例，波束成形处理涉及对每个分立接收信号进行与波束方向图系数390相应的相位、振幅和等待时间缩放。
多个并行波束成形处理逻辑模块392每一个都包括被安排成处理波束成形和随后的信道滤波的相应逻辑。并行波束成形处理逻辑模块392用各自的信道滤波器处理所接收的数字形式的信号，并提供输出信号。为″I″和″Q″形式的数字输出信号的每一个被相加地合并(394)。
波束成形过程的输出产生类型与基本上在所处理的波束成形内接收的信号相应的数字信号。这些数字信号被变换成模拟形式后，被上变频以产生在可以由节点B进一步处理的频带内的信号。
可以设想，可以使用功率管理功能和时钟产生功能，但是为了简明起见图中没有示出。
按照本发明的一个实施例，可以将分集接收通路转发给节点B，它在一个实施例中为传统的节点B。在一个示例实施例中，天线阵列系统可以包括一个或多个交叉极化天线元件。这样，一种极化类型的天线元件可以由节点B通过单独的分集接收机处理，而分集信号在单独的转发通路上被中继回节点B。
在一个示例实施例中，所设想的是，可以获得全系统性的改善。例如，本发明的一些实施例可以″本地″监视与小区环境有关的信息，而该信息可以被传送给系统的现有的与其他OMC流量无关的OMC，以便使这个OMC可以实现全系统性的改变。此外，例如，可以从天线阵列的每个天线元件接收信号，其中每个信号被再生后进入单个天线馈线。在这个例子中，可以以网络环境信息中有些可以丢弃的方式对再生的信号信息进行处理。在传统的天线阵列中不能导出空间环境信息，因此处理该信息可以得到超过传统系统的益处。
入射到天线阵列上的进入RF信号可以使到达角(AoA)得以计算出来。这些到达角由控制器逻辑结合有源波束成形器逻辑模块来确定。因此，可以将来自宽角波束的信息中继回到节点B或OMC。
然而，为了有助于网络最佳化，已知的是在天线阵列上就统计来说可以有来自较窄到达角的更多信号。该信息可以根据在这些分立天线元件上接收到的信号予以统计处理。在这个例子中，所设想的是，可以将该信息用例如IP消息通过网络元件/调制解调器中继回OMC。响应于这些IP消息，OMC可以调整网络参数，诸如波束方向和波束成形的方位方向图类型(Azimuth pattern type)。可替代地或此外，OMC可以使用这样的信息来改变上行链路或下行链路方向图类型，例如以便较好地优化或规划网络。可以利用这种IP调制解调器来中继OMC指令。
按照本发明的一些实施例，天线阵列的校准和校正系数的应用由校准控制器逻辑352控制，这将参照图5和图6予以进一步说明。因此，校准控制器逻辑352被可操作地耦接到并行波束成形处理逻辑模块310、344、392上。
按照本发明的一些实施例，校准控制器逻辑352还控制在耦合器结构326内的RF和测试信号的路由，如参照图4进一步说明的那样。在这方面，校准控制器逻辑352被安排成通过校准信号产生和反馈收发机电路363输出校准信号和接收来自反馈收发机电路312的信号。
校准信号产生和反馈收发机电路363包括多个与校准控制器逻辑352耦合并被安排成提供或接收数字化IQ信号的数字输入/输出端口。校准信号产生和反馈收发机电路363包括产生复数基带模拟信号的数模变换(354)。模拟信号经滤波(356)后被频率转换(360)到所希望的RF频带。校准信号产生和反馈收发机电路363还包括各个正交(″I″和″Q″)下变频级366，其被安排成将相应的经放大的接收信号下变频为下变频信号。从本地振荡产生子系统368以正交形式馈入下变频信号。相应的经放大、正交下变频的接收信号经相应的低通滤波器370被输入到相应的模数变换器372，以将经正交下变频的接收信号变换成数字形式。
校准信号产生和反馈收发机电路363包括双刀双掷开关362，其被安排成将单个反馈或校准信号通过复合开关364传送给耦合器结构326。校准信号产生和反馈收发机电路363的功能是将反馈点连接至正在校准测量的相应耦合器通路。对于接收校准来说，校准信号产生和反馈收发机电路363被安排成将校准信号上变频到正在测量的接收机的工作频率。对于发送操作来说，校准信号产生和反馈收发机电路363被安排成将发射机正在测试的RF信号下变频到基带。有益的是，反馈或信号产生中许多是公共的，从而在规格化算法的配合下使对测量结果的影响达到最小。
在本发明的一些实施例中，可以利用不同类型的数字测试音。例如，可以设想，数字测试音可以是实数的、复数的(例如，或者是基于笛卡儿坐标的或者是极坐标模式的)。此外，所设想的是，数字测试音可以是宽谱测试音或窄谱测试音，或者诸如功率、频率响应等之类的测试音特性中的一些甚至可以在校准中途改变。
此外，本发明人确定，接收校准算法的收敛很大程度上取决于所使用的校准数字测试音信号。如果使用的是不适当的数字测试音，解可以收敛到(在收敛理论所泛指的)″局部最小值″。从根本上说，这意味着由自适应算法计算得到的解不是最佳的，并且会有损于整个校准系统的功能。
因此，选择正确的数字测试音就成为在收敛速度、收敛精度、SNR的健壮性和局部最小值的接近之间的折衷。为了保证算法收敛到基本上最优的解，本发明的一些实施例提出了提供调整数字测试音的逻辑。
在本发明的一个实施例中，校准算法从频率较低的两个数字测试音开始。使用这样的数字测试音有助于排除局部最小值和使算法在大多数方式下收敛到最优解。一旦算法已收敛到接近基本上最优的解，本发明的一个实施例建议切换到较高频率的数字测试音，然后在那里以平滑器方式实现收敛到最近解(由于算法的最初部分，这个解现在当然是最优解)。
现在参见图4，图中例示了按照图3的网络元件示例实施例的在校准波束成形天线阵列中所用的开关耦合器结构326的一个较详细的例子。特别是，开关耦合器结构326考虑了公共接收或发送阵列失配校正方案。这与在已知技术内所描述的单独的发送和接收波束成形阵列校准结构和相关联的校准方案形成对照。
图4的示例耦合器结构是一个8天线耦合器矩阵，并且利用这种耦合器结构可以允许使用两个不同的耦合通路来校准相同的接收机和发射机。这允许在计算校准结果系数时对不同的通路进行规格化。
8个收发机402、408、414、420、430、436、446、452分别与相应的天线404、410、416、422、432、438、448、454可操作地耦合。每个收发机402、408、414、420、430、436、446、452和相应的天线404、410、416、422、432、438、448、454被安排成与三个复合开关426、442、458中的两个可操作地耦合，在这个例子中，这两个复合开关被安排成使测试信号可以通过可替换的测试通路被路由给每个收发机。
图4的开关耦合器结构326包括三个复合开关426、442、458，其每一个都包括4个输入端和一个输出端，即复合开关端口A 428、复合开关端口B 444和复合开关端口C 460。
在考虑以下示例信号流时，可以较好地理解图4的开关耦合器结构326的操作。
例如，在Ant3 416上的信号可以耦合回/通过到复合开关端口A428和不同的复合开关端口B 444上。考虑使用在Ant3 416上的信号的发射机校准的情况。如果在不同的反馈(例如，通过复合开关端口A 428和不同的复合开关端口B 444)之间不同地测量被耦合回的信号，那么可以认为该误差可以被表征为反馈通路失配。这个反馈失配随后可以从所有使用复合开关输出端B 444的信号通路的相应相位/振幅/等待时间校正中予以消除，因此基本上使反馈误差达到最小。
相反，对于接收校准，可以首先将信号输入复合开关端口A 428，然后再输入复合开关端口B 444，并且相应的接收测量就可以消除前馈(feed-forward)校准信号通路上的失配。
所提出的耦合器矩阵的规模能低于和超过使用8个天线的规模，并且所提出的耦合器矩阵对阵列的大小没有限制。在耦合器矩阵结构326中应注意的是，在每个收发机与相应的天线通路之间设置有至少两个定向耦合器。使用8天线耦合器矩阵，考虑到由于阵列大小而引起的累积误差，可以实现好于5度的相位失配校正。共同极化的天线在节点B基带处理之前被组合在一起，因此可以与具有其他可选极化的天线分开校准。
在接收校准工作模式下，在任何特定时间作为校准过程的一部分只测量一个接收信号处理通路，从而对整个接收机性能具有最小的影响。此外，在正在测量一个天线通路时，天线耦合器结构326保证接收测试信号基本上不会被耦合到其他天线通路。在这方面，存在足够的复合开关端口隔离，并且开关耦合器存在足够的方向性。此外，相邻天线结构之间的隔离保证了将校准音隔离限制在单个通路内，从而不会显著地减损没被测量的接收信号处理通路。
在本发明的一个实施例中，使运行校准例程的频率取决于通常的网络空中接口流量和环境状况。例如，在一个实施例中，在环境状况快速改变期间可以更经常地执行校准，而在流量繁忙期间可以较不经常地执行校准。
假设对所有的元件均等地加权，那么校准期间对SNR的影响为：
RxSNRcal＝10log(1-(1/(MN))                      [等式3]
其中：
M为阵列的行数；以及
N为阵列的列数。
对于一个16元件的阵列，这将相当于只降低了0.28dB。
在本发明的一个实施例中，可以测量每个收发机通路，而适当的话，同一个收发机通路可以被测量不止一次，例如在接收工作模式下使用不同的测试信号通路进行测量。这样，可以根据正在使用施加到两个收发机通路上的两个不同的测试信号测量的单个接收机，将测试通路误差规格化。此后，可以按使用这个更替通路的接收机，将所有其他使用单个通路测试的接收机规格化。可以使用在不同的收发机通路的测试结果中的差异来估计由于反馈通路而引起的任何偏差。这样的偏差可以用来规格化这些结果，以使得反馈误差中的失配差异可以作为结果校准信号的误差源予以消除。
在一个实施例中，可以通过参考所确定的最长通路延迟和按所确定的最长通路延迟将对这些测量的所有等待时间估计来确定等待时间补偿。此后，可以在每个其他接收通路上相应地进行等待时间补偿，以保证这些接收通路之间的一致性。
此外，在本发明的一个实施例中，可以将确定为信号质量或幅度与预期的信号质量或幅度相比有显著降低的接收通路从阵列中除去，因为相应的噪声影响只会损害整体性能。这样，这个实施例可以允许天线软失效机制在使用天线阵列的通信系统中使用。此后，可以设置状态更新，例如以启动维护或网络OMC补偿。
现在参见图5，图中例示了按照本发明的一些实施例的图3的网络元件300的校准控制器352的一个例子。校准控制器352包括数字IQ信号源505，其被安排成将要用作校准信号520的复数字IQ信号510、515提供给与正在测量的接收通路耦合的校准信号产生和反馈收发机电路363上的数模变换器(DAC)输入端。同样的数字IQ信号510、515也提供给自适应机构525。自适应滤波器525将经修改的数字IQ信号545、550提供给比较器逻辑565。比较器逻辑565还接收由选择器逻辑560选择的IQ数字信号。选择器逻辑560从若干不同的模数变换器(ADC)信号570中选择正在测试的接收通路的一个特定反馈IQ数字信号。这样，比较器逻辑565比较这两对数字IQ信号，并产生数字IQ误差信号535、540，其被输入到诸如最小均方(LMS)型结构530之类的自适应滤波器更新算法功能/逻辑。最小均方(LMS)型结构530然后将两个调整信号提供给自适应滤波器525。
在自适应滤波器525已收敛时，从每个收发机进行一次测量，并且从LMS逻辑530输出的结果值被存储。收敛被定义为误差信号535、540被充分最小化的状态。在过程完成了一整套测量时，对于信号处理通路来说，承担了计算复合波束形状和校准更新系数的过程。在已知的技术领域中没有公开复合波束成形和结果校准校正功能。
现在参见图6，图中例示了在图5的校准控制器中可以使用的自适应滤波器525的一个较详细的例子。自适应滤波器525接收还用作为校准信号的数字IQ信号510、515。自适应滤波器525包括复数乘法器逻辑605，其被安排成将数字IQ信号510、515与由IQ调整逻辑615提供的数字IQ信号相乘。这样，IQ调整逻辑615与复数乘法器逻辑605一起调整数字IQ信号510、515的相位和/或增益。IQ调整逻辑615的操作由LMS型结构530所产生的调整信号控制。
按照本发明的实施例，经相位和/或增益调整的数字IQ信号被输入延迟逻辑610。这样，延迟逻辑610调整经相位和/或增益调整的数字IQ信号的延迟。延迟逻辑510的操作由LMS型结构530所产生的调整信号控制。自适应滤波器525的延迟逻辑610输出经相位和/或增益和/或等待时间调整的数字IQ信号545、550。
接收校准算法最初使用来自ADC的输入信号电平，以便测量RF环境。取决于所用的自适应算法的类型，将测试信号设置为在正在测试的接收机的ADC的动态范围之内，并因此具有充分高的电平以保证相应的校准信号的接收CINR能与基准测试信号会聚。在这个实施例中，可以将低通滤波器392设置在ADC反馈通路内，以使它有选择地除去其余的周围RF信号。
将RF测试信号保持在最小电平，以保证使在一个耦合器处的测试信号对其他接收机通路的隔离达到最小。因此，如果RF测试信号比RF周围实时网络流量充分强，由于校准信号泄漏到其他接收通路，校准例程的性能会显著地减损实时网络流量接收。
按照本发明的实施例，提出了一种接收阵列校准方案，可以测量分立接收机在等待时间、相位响应和增益方面的响应。然后可以对所组合的接收机信号进行规格化增益、相位和等待时间调整，以使得所需信号可以得到最佳合并，以提供所希望的波束方向图。有益的是，可以将波束成形加权加上校正失配相位和振幅缩放合并入一个调整级。
通过通过开关耦合器网络每次产生施加到一个接收机元件上的测试信号来执行接收机校准。在一个实施例中，可以将测试音振幅设置为高于RF周围实时网络流量信号或接收机固有噪声电平10dB，以保证它在经图4的开关耦合器结构326内所用的相应的无源组件和耦合机构衰减之后仍是可测量的。
在校准期间，可以调整用测试音所确定的在各个接收通路之间的任何减损。通过复合开关至校准接收机的反馈通路和用来通过复合开关路由用于接收校准的测试音的通路将遭受不同的通路延迟、相位响应和插入损耗。
在本发明的一个实施例中，可以将基准测试信号选择成可以得出所有其他接收通路复数微分失配变量。在接收校准中，选择得不好的测试信号可以导致自适应算法收敛到一个远离真实最优解的解。因此，必须谨慎地精心制作测试音，以保证它们能正确收敛。一旦得出这些复数微分失配变量，就可以将它们以与波束成形权重相乘的方式合并，以获得所希望的波束成形方向图。
按照本发明的一些实施例，提出了一种可以以基本上不减损实时网络性能这样的方式执行的接收阵列校准方案。
在本发明的一个实施例中，所设想的是，可以根据以下一个或多个情况实现接收校准过程或发送校准过程：
(i)波束所需精度；
(ii)重新配置接收或发送调校多长时间一次；以及
(iii)环境因素的改变率。
然而，对于基于改变分立接收机或发射机响应的环境因素的固定波束方向图来说，可以预期的是，相继接收或发送校准过程之间的时间可以是几分钟的量级。
现在参见图7，图中例示了执行天线阵列的接收校准的流程图700的一个例子。流程图700以初始化校准硬件开始，例如包括加载对振幅、相位和等待时间的初始估计、自适应算法、特定收敛参数(即LMS增益)、校准持续时间的特定定时器和耦合器网络配置，如步骤705所示。一旦步骤705对校准硬件进行了初始化，设置最佳测试信号振幅设置，以便计入任何对天线元件的周围RF环境影响，如步骤710所示。然后将测试信号施加到单个接收通路上，并且输入到所希望的模数变换器(ADC)，如步骤715所示。然后运行接收校准例程，并且过程等待收敛结果。一旦结果收敛，就提取收敛的自适应滤波器值，例如振幅、相位和等待时间，如步骤720所示。然后，可以调整等待时间测量结果，以纳入已在循环内存在的任何等待时间调整，例如从先前校准所确定的等待时间调整。
然后，确定对最后的接收测量是否执行了校准例程，如步骤725所示。如果在步骤725中确定它不是最后的接收测量，流程返回步骤715。
如果在步骤715确定它是最后的接收测量，过程就使用来自不同信号通路的公共接收机校准结果将所有的误差规格化，如步骤730所示。此后，过程标识其检测到的信号被确定为低于信号门限电平的那些接收通路，以便标识任何失效通路，如步骤735所示。对于在步骤735已被标识为所检测的信号低于信号门限的那些接收通路，在本发明的一个实施例中，从接收校准过程中除去这些特定的接收通路，并设置软失效标志，如步骤740所示。
对于在步骤735已标识为不低于信号门限的那些接收通路，在步骤745，确定最长的等待时间值。一旦在步骤745标识了最长的等待时间值，就按这个最长的等待时间值将所有的接收信号的等待时间值规格化，如步骤750所示。在步骤750按最长的等待时间值将所有的所确定的等待时间值规格化之后，执行对来自基准发送通路的结果的复缩放，以便确定要应用于所有其他接收通路的规格化结果，如步骤755所示。此后，用所确定的每个通路的所希望的波束加权来缩放规格化的复结果，如步骤760所示。最后，将经复合更新系数应用于天线阵列内的所有接收通路，如步骤765所示。
按照本发明的另一个实施例，对于发送校准，可以设想，可以使用与接收校准中所用的类似的结构。然而，本发明的一些实施例可以利用实时网络流量信号而不是数字IQ源。在这个实施例中，发送信号是已知的，因为它是来自节点B上的数字基带电路的IQ数据流。
现在参见图8，图中例示了执行天线阵列的发送校准的流程图800的例子。流程图800以初始化校准硬件开始，例如包括加载对振幅、相位和等待时间的初始估计、自适应算法、特定的收敛参数(即LMS增益)、校准持续时间的特定定时器和耦合器网络配置，如步骤805所示。一旦在步骤805将校准硬件初始化了，就设置最佳校准反馈调校(line-up)设置，以便计入天线元件上的功率，如步骤810所示。此后，通过校准反馈通路耦合适当的实时发送信号，如步骤815所示。
然后，运行发送校准例程，并且过程等待收敛的结果。一旦结果收敛，就提取收敛的自适应滤波器值，例如振幅、相位和等待时间，如步骤820所示。然后，可以将等待时间测量调整成纳入已存在在循环内的任何等待时间调整，例如从先前校准所确定的等待时间调整，如步骤825所示。此外，例如，还可以将振幅和相位测量调整成纳入已添加在循环内的振幅和相位调整，例如来自先前校准的振幅和相位调整，如步骤830所示。
一旦对振幅、相位和等待时间值中的一个或多个作了任何调整，就将振幅、相位和等待时间存储在软件内，如步骤835所示。然后，在步骤840确定对最后的发送测量是否执行了校准例程，如步骤840所示。如果在步骤840确定它不是最后的发送测量，流程就返回步骤815。
如果在步骤840确定它是最后的发送测量，过程就标识其所检测的信号被确定为低于门限值或任何校准无法成功收敛的那些发送通路，如步骤845所示。对于在步骤845已标识为所检测的信号低于门限值或任何校准无法成功收敛的那些发送通路，在本发明的一个实施例中，就从发送校准过程中除去这些发送通路，并设置软失效标志，如步骤850所示。
对于在步骤845已标识为所检测的信号不低于门限值的或任何校准不是无法成功收敛的那些发送通路，按最长的等待时间值将所有的所确定的等待时间值规格化，如步骤855所示。一旦在步骤855按最长的等待时间值将所有的所确定的等待时间值规格化了，则执行对从基准发送通路得到的结果的复缩放，以便确定要应用于所有其他发送通路的规格化结果，如步骤860所示。此后，用所确定的每个通路的所希望的波束加权缩放规格化的复结果，如步骤865所示。最后，将经复合更新系数应用于天线阵列内所有发送通路，如步骤870所示。
现在参见图9，图中例示了可以用来实现本发明的实施例中的信号处理功能的典型计算系统900。这种计算系统可以用于接入点和无线通信单元。相关领域内的技术人员也会认识到，如何使用其他计算机系统或体系结构来实现本发明。计算系统900可以表示例如台式、膝上型或笔记本计算机、手持式计算设备(PDA、蜂窝电话机、掌上计算机等)、主机、服务器、客户机或任何其他类型的所希望的或适合给定应用或环境的专用或通用计算设备。计算系统900可以包括一个或多个处理器，诸如处理器904。处理器904可以用通用或专用的处理引擎，诸如微处理器、微控制器或其他控制逻辑之类来实现。在这个例子中，处理器904与总线902或其他通信介质连接。
计算系统900还可以包括主存储器908，诸如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储器，用来存储信息和要由处理器904执行的指令。主存储器908也可以用来存储在要由处理器904执行的指令的执行期间的临时变量或其他中间信息。计算系统900同样可以包括与总线902耦合的只读存储器(ROM)或其他静态存储装置，用来存储静态信息和给处理器904的指令。
计算系统900可以还包括信息存储系统910，信息存储系统910可以包括例如介质驱动器912和可移动存储接口920。介质驱动器912可以包括支持固定或可移动存储介质的驱动器或其他机构，诸如硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、光盘(CD)或数字视盘(DVD)读写驱动器(R或RW)或其他可移动或固定介质驱动器。存储介质918可以包括例如硬盘、软盘、磁带、光盘、CD或DVD，或者其他由介质驱动器912读写的固定或可移动介质。作为这些例子的例示，存储介质918可以包括其中存有特定的计算机软件或数据的计算机可读存储介质。
在另一些实施例中，信息存储系统910可以包括其他使计算机程序或其他指令或数据可以装入计算系统900的类似组件。这样的组件可以包括例如诸如程序盒式磁盘和盒式磁盘接口、可移动存储器(例如，闪速存储器或其他可移动存储模块)和存储器插槽之类的可移动存储单元922和接口920，以及允许软件和数据从可移动存储单元918传送给计算系统900的其他可移动存储单元922和接口920。
计算系统900还可以包括通信接口924。通信接口924可以用来使软件和数据可以在计算系统900与外部设备之间传送。通信接口924的例子可以包括调制解调器、网络接口(诸如以太网或其他NIC卡)、通信端口(诸如例如，通用串行总线(USB)端口)、PCMCIA插槽和卡等。通过通信接口924传送的软件和数据呈现为可以是电子、电磁和光信号，或者其他能由通信接口924接收的信号。这些信号通过信道928提供给通信接口924。这个信道928可以承载信号，并且可以用无线介质、线路或电缆、光纤或者其他通信介质实现。信道的一些例子包括电话线、蜂窝电话链路、RF链路、网络接口、局域或广域网和其他通信信道。
在这个文档中，术语″计算机程序产品″、″计算机可读介质″之类通常可以用来指示诸如例如存储器908、存储设备918或存储单元922之类的介质。这些及其他一些形式的计算机可读介质可以存储供处理器904使用的一个或多个指令，以使处理器执行所规定的操作。这样的指令，通常称为″计算机程序代码″(可以以计算机程序或其他分组的形式分组)，在执行时，能使计算系统900执行本发明的实施例的功能。注意，代码可以直接、经编译和/或与其他软件、硬件和/或固件元件(例如，执行标准功能的程序库)配合，使处理器执行所规定的操作。
在各元件用软件实现的一个实施例中，软件可以存储在计算机可读介质内，用例如可移动存储介质驱动器922、驱动器912或通信接口924装入计算系统900中。控制逻辑(在这个例子中为软件指令或计算机程序代码)在由处理器904执行时使处理器904执行如在这里所说明的本发明的功能。
可以理解，为了清晰起见，以上说明是参照不同的功能单元和处理器对本发明的实施例进行说明的。然而，可以看到，可以使用功能在不同的功能单元或处理器之间，例如对于广播模式逻辑或管理逻辑，的适当分配，而不会有损于本发明。例如，例示为由单独的处理器或控制器执行的功能可以由同一个处理器或控制器执行。于是，对具体功能单元的引用仅是要看作对提供所说明的功能的适当手段的引用，而不是表示严格的逻辑或物理结构或组织。
本发明的一些方面可以以任何适当的形式，包括硬件、软件、固件或它们的任何组合的形式实现。任选的是，本发明可以至少部分地作为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件来实现。因此，本发明的实施例的元件和组件可以以任何适当方式在物理上、功能上和逻辑上实现。确实，这功能可以用单个单元、多个单元或其他功能单元的一部分来实现。
可以设想，前面所提到的创造性构思为的是提供以下优点中的一个或多个：
(i)WO2008000318(A1)提出了一种为了执行校准而要求必须禁用多个接收机链的耦合器方案。这个要求是到多个天线通路的公共耦合器结构的伪象。在这里所揭示的本发明的实施例包括适于克服这个缺陷的开关耦合器结构。
(ii)所揭示的发送校准机制可以利用所提出的便于反馈实时传输的开关耦合器结构，其并不会有损于实时传输，因此不会降低网络性能。
(iii)在US 6,339,399 B1中所提出的机制内，因为使用复数乘法器，因此所考虑的只是各个接收通路上的振幅和相位校正。然而，这样的技术没有考虑到在将来对天线阵列的宽带使用中的一个重要因素，即等待时间。在这里所揭示的本发明的一些实施例提出了一种还校正通路的等待时间匹配的新颖方案。所揭示的校准控制器被安排成检测并行处理接收通路内的增益、相位和等待时间的失配。
(iv)US 6,339,399 B1提出对其使用不同的波束成形组件块以进行接收校准结果校正的机制。相反，在这里所揭示的一些实施例提出一种可以使用公共的有源波束成形器和校正方案的机制。
(v)还揭示了一种复合的波束成形校准和校正逻辑，其使用复合信号来实现波束控制和失配对准处理。
(vi)还提出了一种接收校准方法，其使用测试信号每次测量一个接收链，从而消除了正在进行的接收流量的任何影响。接收校准反馈误差还可以利用独特的反馈通路通过每个通路用多个匹配耦合器予以规格化。
(vii)还揭示了一种顺序进行天线阵列测量的算法和失效天线调校的检测方案。
(viii)还揭示了一种确定对波束成形的各个接收通路的复合加权的方法。
虽然本发明结合一些实施例进行了说明，但这并不意味着本发明就局限于在这里所提出的具体形式。而是，本发明的范围仅由所附权利要求限定。此外，虽然某一特征可能看来是结合具体实施例予以说明的，但在该领域内的技术人员可以看到，可以按照本发明将所说明的这些实施例的各种特征进行组合。在权利要求中，术语″包括″并不排除存在其他元件或步骤。
此外，虽然是逐个列出，但多个装置、元件或方法步骤可以用例如单个单元或处理器实现。此外，虽然可以将各个特征包括在不同的权利要求内，但可以有益地组合这些特征，并且包括在不同的权利要求内并不意味着这些特征的组合是不可行的和/或无益的。此外，将某一特征包括在一类权利要求内并不意味着限于该类，而是表示这个特征在适当的情况下同样可用于其他权利要求类。
此外，在权利要求书内特征的次序并不意味着执行这些特征必须遵循的任何特定次序，特别是在方法权利要求中的各个步骤的次序并不意味着这些步骤必须按这个次序执行。而是，这些步骤可以按任何适当的次序执行。此外，单数引用并不排除有多个。因此，对″一个″、″第一″、″第二″等的引用并不排除是多个。

Claims (18)

1.一种用于校准天线阵列的方法，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的接收通路耦合的多个天线元件，所述方法包括在接收模式下：
提供第一数字IQ信号；
将所述第一数字IQ信号转换到射频以产生接收测试信号；
将接收到的测试信号施加到开关耦合器阵列网络以使得所述接收到的测试信号基本上只被耦合到所述多个接收通路中的分立单个接收通路上以将所述接收到的测试信号变换成反馈数字IQ信号；
选择所述反馈数字IQ信号；
使用所述第一数字IQ信号运行接收校准测量例程以确定至少振幅、相位或等待时间的至少一个测量值，并等待至少一个收敛测量值，其中所述校准测量包括将经修改的数字IQ信号与分立单个接收通路的输出上所选择的反馈数字IQ信号相比较以确定所述至少一个收敛测量值；
为至少一个分立接收通路提取收敛测量值；
对于下一个分立单个接收通路重复施加、选择、运行、提取的步骤，直至校准例程已完成；
选择多个接收通路中至少一个分立接收通路的收敛测量值以形成基准接收机校准结果；
使用所述基准接收机校准结果将所述多个接收通路的多个测量值规格化；以及
将规格化后的值施加到所述多个接收通路中的至少一个接收通路上。
2.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
通过计入周围射频环境对所述分立单个接收通路的相关天线元件的影响，设置最佳测试信号幅度。
3.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
标识收敛测量结果被确定为低于信号门限电平的那些分立单个接收通路。
4.如权利要求3所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
从接收校准处理中除去被标识为低于信号门限电平的分立单个接收通路。
5.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，其中，多个发送通路或所述多个接收通路的至少一个测量值是等待时间值，所述方法还包括：
确定已被标识为下列中的一个或多个的那些接收通路或发送通路的最长等待时间值：
不低于信号门限的接收收敛的至少一个测量值；
被确定为不低于门限值的发送收敛的至少一个测量结果值；
确实已收敛的发送校准。
6.如权利要求5所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
按所述最长等待时间值将每个所述分立单个接收或发送信号或每个所述分立单个接收或发送信号的每个等待时间值规格化。
7.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
对于多个发送通路或所述多个接收通路中的每个发送通路或接收通路，按至少一个复合波束加权系数缩放规格化后的至少一个测量值；以及
将所述至少一个复合波束加权系数施加到至少一个接收通路或至少一个发送通路。
8.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：初始化校准硬件。
9.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
调整等待时间、相位或振幅测量中的至少一个测量值，以纳入在多个接收通路或发送通路内存在的任何等待时间、相位或振幅调整，其中所述等待时间、相位或振幅调整是根据先前的校准迭代确定的。
10.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
在接收模式和发送模式下使用公共天线阵列元件和相应的公共开关耦合器通路。
11.如权利要求1所述的用于校准天线阵列的方法，其中确定所述校准测量例程已完成包括：
确定是否对最后的接收或发送测量执行了所述校准例程。
12.一种用于校准天线阵列的方法，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的发送通路耦合的多个天线元件，所述方法包括在发送模式下：
通过至少一个发送通路路由实时发送网络信号；
通过开关耦合器网络反馈所述实时发送信号中与正在校准测量的所选通路有关的一部分，从而将所述实时发送网络信号变换为反馈数字IQ信号；
运行发送校准测量例程以确定用来校准分立单个发送通路的至少一个测量值，并且等待来自由振幅、相位或等待时间组成的组的至少一个的至少一个收敛测量值，其中所述校准测量包括将经修改的IQ数据流与反馈数字IQ信号相比较以确定所述至少一个收敛测量值，经修改的IQ数据流与所述实时发送网络信号有关；
提取至少一个分立单个发送通路的收敛测量值；
对于下一个分立单个发送通路重复施加、运行、提取的步骤，直至校准例程已完成；
选择多个发送通路中至少一个分立单个发送通路的收敛测量值以形成基准发射机校准测量结果；
使用所述基准发射机校准结果将多个发送通路的多个测量值规格化；以及
将规格化后的测量值施加到所述多个发送通路中的至少一个发送通路上。
13.如权利要求12所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
为所述分立单个发送通路中的至少一个发送通路识别来自由以下组成的组的至少一个：
收敛的至少一个测量结果值是否低于门限电平；
校准是否没有收敛。
14.如权利要求13所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
一旦识别出下列情况，就将所述分立单个发送通路标识为失效的发送通路：
所述收敛的至少一个测量结果被确定为低于门限电平；或者
所述校准没有收敛。
15.如权利要求14所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
从发送校准处理中除去已被标识为失效的那些发送通路。
16.如权利要求12所述的用于校准天线阵列的方法，还包括：
设置最佳校准反馈调校设置以计入所述分立单个发送通路的功率电平。
17.一种用于校准天线阵列的网络元件，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的接收通路耦合的多个天线元件，其中所述网络元件包括，在接收模式下：
与所述天线阵列的相应的天线元件耦合的多个独立接收机电路；
用于将第一数字IQ信号转换到射频以产生接收测试信号并将接收到的测试信号施加到开关耦合器阵列网络以使得所述接收到的测试信号基本上只被耦合到所述多个接收通路中的分立单个接收通路上以将所述接收到的测试信号变换成反馈数字IQ信号的电路；
被安排成选择所述反馈数字IQ信号的选择器；
处理电路，用于使用所述第一数字IQ信号运行接收校准测量例程以确定至少振幅、相位或等待时间的至少一个测量值，并且等待至少一个收敛测量值，其中所述校准测量包括将经修改的数字IQ信号与分立单个接收通路的输出上的所选择的反馈数字IQ信号相比较以确定所述至少一个收敛测量值；
提取电路，被安排成为至少一个分立接收通路提取收敛的至少一个测量值；
其中，用于转换的电路、选择器、处理电路和提取电路对于下一个分立单个接收通路重复施加、选择、运行、提取的操作，直至校准测量例程已完成；
用于选择多个接收通路中至少一个分立接收通路的收敛测量值以形成基准接收机校准结果的电路；
用于使用所述基准接收机校准结果将所述多个接收通路的多个测量值规格化的电路；以及
用于将至少一个复合波束加权系数施加到相应的接收通路的电路。
18.一种用于校准天线阵列的网络元件，所述天线阵列包括与无线通信系统内的多个相应的发送通路耦合的多个天线元件，其中所述网络元件包括，在发送模式下：
与所述天线阵列的相应的天线元件耦合的多个独立发送电路；
用于通过至少一个发送通路路由实时发送网络信号的电路；
开关耦合器网络，被安排成反馈所述实时发送网络信号中与正在校准测量的所选通路有关的一部分，从而将所述实时发送网络信号变换成反馈数字IQ信号；
处理电路，用于运行发送校准例程以确定用来校准分立单个发送通路的至少一个测量值，并且等待来自由振幅、相位或等待时间组成的组的至少一个的至少一个收敛测量值，其中所述校准测量包括将与所述实时发送网络信号有关的经修改的IQ数据流与反馈数字IQ信号相比较以确定所述至少一个收敛测量值；
用于提取至少一个分立单个发送通路的收敛的至少一个测量值的电路；
其中所述处理电路和用于提取的电路被安排成对于下一个分立单个发送通路重复运行、提取的操作，直至所述校准例程已完成；
用于选择多个发送通路中至少一个分立单个发送通路的收敛测量值以形成基准发射机校准测量结果的电路；
用于使用所述基准发射机校准结果将多个发送通路的多个测量值规格化的电路；以及
用于将规格化后的测量值施加到所述多个发送通路中的至少一个发送通路上的电路。
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Families Citing this family (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2204903B1 (en) 2008-12-31 2012-07-18 Ubidyne Inc. A radio station and active antenna array
US8462881B2 (en) * 2008-12-31 2013-06-11 Ubidyne, Inc. Method for digitally predistorting a payload signal and radio station incorporating the method
US8243851B2 (en) 2009-04-01 2012-08-14 Ubidyne, Inc. Radio system and a method for relaying radio signals
US9397396B2 (en) * 2009-04-01 2016-07-19 Kathrein-Werke Kg Radio system and a method for relaying packetized radio signals
KR20110029757A (ko) * 2009-09-16 2011-03-23 삼성전자주식회사 무선 단말의 방사 성능 개선 방법 및 장치
US8731005B2 (en) * 2009-10-12 2014-05-20 Kathrein-Werke Kg Absolute timing and Tx power calibration of the Tx path in a distributed system
GB2476252B (en) 2009-12-17 2012-10-24 Socowave Technologies Ltd Communication unit, integrated circuit and method of diverse polarisation
US20110235734A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Peter Kenington Active antenna array having a single dpd lineariser and a method for predistortion of radio signals
US20110235749A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Peter Kenington Active antenna array having analogue transmitter linearisation and a method for predistortion of radio signals
US20110235748A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Peter Kenington Active antenna array having analogue transmitter linearisation and a method for predistortion of radio signals
GB2485543B (en) 2010-11-17 2014-03-12 Socowave Technologies Ltd Mimo antenna calibration device,integrated circuit and method for compensating phase mismatch
US20120200458A1 (en) 2011-02-09 2012-08-09 Qualcomm Incorporated Ground station antenna array for air to ground communication system
US8686896B2 (en) 2011-02-11 2014-04-01 Src, Inc. Bench-top measurement method, apparatus and system for phased array radar apparatus calibration
GB2488599B (en) 2011-03-04 2017-11-29 Snell Advanced Media Ltd Adaptive signal processing
US8704705B2 (en) 2011-03-16 2014-04-22 Src, Inc. Radar apparatus calibration via individual radar components
WO2012167344A1 (en) * 2011-06-06 2012-12-13 Research In Motion Limited Systems and methods for testing radio-based devices
CN102237908B (zh) * 2011-08-12 2014-12-17 电信科学技术研究院 数据传输方法和设备
US9319172B2 (en) 2011-10-14 2016-04-19 Qualcomm Incorporated Interference mitigation techniques for air to ground systems
CN104205659A (zh) * 2011-10-21 2014-12-10 奥普蒂斯蜂窝技术有限责任公司 阵列天线系统中的天线设备校准方法、处理装置、计算机程序、计算机程序产品和天线设备
CN103220067A (zh) * 2012-01-18 2013-07-24 普天信息技术研究院有限公司 一种下行数据的接收处理方法和装置
US9338664B2 (en) 2012-02-22 2016-05-10 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Wireless communication unit, integrated circuit and method therefor
WO2013141873A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Alcatel-Lucent Usa Inc. Method, apparatus and computer program for testing a transceiver device
EP2845321B1 (en) * 2012-05-03 2018-01-10 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Radio communication receiver apparatus and method
KR101426339B1 (ko) * 2012-05-24 2014-08-13 유니트론 주식회사 구내 확장성을 갖는 원격 무선 기지국 장치 및 인빌딩 중계 시스템
US8767862B2 (en) 2012-05-29 2014-07-01 Magnolia Broadband Inc. Beamformer phase optimization for a multi-layer MIMO system augmented by radio distribution network
US9154204B2 (en) 2012-06-11 2015-10-06 Magnolia Broadband Inc. Implementing transmit RDN architectures in uplink MIMO systems
US9497050B2 (en) * 2012-09-24 2016-11-15 Xilinx, Inc. Clock domain boundary crossing using an asynchronous buffer
US9391717B2 (en) * 2012-11-13 2016-07-12 Stephane Laurent-Michel Method and system for signal dynamic range improvement for frequency-division duplex communication systems
US9025575B2 (en) * 2012-11-15 2015-05-05 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Antenna array calibration using traffic signals
CN103856235B (zh) * 2012-11-28 2016-06-22 联发科技（新加坡）私人有限公司 无线通信单元、集成电路及校准收发器的方法
US8797969B1 (en) 2013-02-08 2014-08-05 Magnolia Broadband Inc. Implementing multi user multiple input multiple output (MU MIMO) base station using single-user (SU) MIMO co-located base stations
US9343808B2 (en) 2013-02-08 2016-05-17 Magnotod Llc Multi-beam MIMO time division duplex base station using subset of radios
US9155110B2 (en) 2013-03-27 2015-10-06 Magnolia Broadband Inc. System and method for co-located and co-channel Wi-Fi access points
US20140242914A1 (en) * 2013-02-22 2014-08-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for calibrating multiple antenna arrays
US9526074B2 (en) 2013-03-15 2016-12-20 Google Technology Holdings LLC Methods and apparatus for determining a transmit antenna gain and a spatial mode of a device
US9100968B2 (en) 2013-05-09 2015-08-04 Magnolia Broadband Inc. Method and system for digital cancellation scheme with multi-beam
US9497781B2 (en) 2013-08-13 2016-11-15 Magnolia Broadband Inc. System and method for co-located and co-channel Wi-Fi access points
GB2517217B (en) * 2013-08-16 2018-03-21 Analog Devices Global Communication unit, integrated circuit and method for generating a plurality of sectored beams
GB2517218B (en) 2013-08-16 2017-10-04 Analog Devices Global Communication unit and method of antenna array calibration
US9503302B2 (en) * 2013-08-26 2016-11-22 Mediatek Inc. Communication circuit and associated method for calibrating communication circuit
US9172454B2 (en) * 2013-11-01 2015-10-27 Magnolia Broadband Inc. Method and system for calibrating a transceiver array
US8891598B1 (en) 2013-11-19 2014-11-18 Magnolia Broadband Inc. Transmitter and receiver calibration for obtaining the channel reciprocity for time division duplex MIMO systems
US8942134B1 (en) 2013-11-20 2015-01-27 Magnolia Broadband Inc. System and method for selective registration in a multi-beam system
US9294177B2 (en) 2013-11-26 2016-03-22 Magnolia Broadband Inc. System and method for transmit and receive antenna patterns calibration for time division duplex (TDD) systems
US9893715B2 (en) * 2013-12-09 2018-02-13 Shure Acquisition Holdings, Inc. Adaptive self-tunable antenna system and method
US10109915B2 (en) 2014-02-13 2018-10-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Planar near-field calibration of digital arrays using element plane wave spectra
US9172446B2 (en) 2014-03-19 2015-10-27 Magnolia Broadband Inc. Method and system for supporting sparse explicit sounding by implicit data
US9100154B1 (en) 2014-03-19 2015-08-04 Magnolia Broadband Inc. Method and system for explicit AP-to-AP sounding in an 802.11 network
JP5992129B2 (ja) * 2014-05-12 2016-09-14 三菱電機株式会社 キャリブレーション装置
WO2015184632A1 (zh) * 2014-06-06 2015-12-10 华为技术有限公司 多个有源天线的通道联合校正方法及装置
WO2015188361A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Nokia Solutions And Networks Oy Method, apparatus and computer program
WO2016024326A1 (ja) * 2014-08-12 2016-02-18 電気興業株式会社 移動通信システムの基地局アンテナ装置
US9287908B1 (en) 2014-09-25 2016-03-15 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Army Wireless-channel characterization and equalization
US9768852B2 (en) * 2014-11-03 2017-09-19 Maxlinear, Inc. Transceiver array
US9906285B2 (en) * 2015-05-26 2018-02-27 Maxlinear, Inc. Method and system for hybrid radio frequency digital beamforming
US9350400B1 (en) * 2015-09-10 2016-05-24 L-3 Communications Corp. Unequal rate interference cancellation
FR3049794B1 (fr) * 2016-04-04 2019-04-12 Thales Systeme et procede de calibration dynamique d'une ou plusieurs chaines radiofrequence de transmission d'une charge utile de satellite
US10484106B2 (en) * 2016-05-05 2019-11-19 International Business Machines Corporation Antenna calibration
US10581162B2 (en) * 2016-08-22 2020-03-03 Keysight Technologies, Inc. Systems and methods for determining a spatial radiation characteristic of a transmitted radio-frequency signal
US10439851B2 (en) * 2016-09-20 2019-10-08 Ohio State Innovation Foundation Frequency-independent receiver and beamforming technique
DE102016218891A1 (de) * 2016-09-29 2018-03-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Antennenmessplatz
EP3560118B1 (en) * 2016-12-23 2022-02-02 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (PUBL) Antenna calibration for multiple input multiple output
US10128894B1 (en) * 2017-05-09 2018-11-13 Analog Devices Global Active antenna calibration
US10256894B2 (en) * 2017-09-11 2019-04-09 Qualcomm Incorporated Hybrid beam former
WO2019060287A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 Commscope Technologies Llc METHODS OF CALIBRATION OF MILLIMETER WAVE ANTENNA ARRAYS
WO2019086931A1 (en) 2017-10-31 2019-05-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Orthogonal training signals for transmission in an antenna array
EP3524999B1 (en) * 2018-02-08 2023-12-06 Nxp B.V. Built-in self-test for a radar unit receiver and method therefor
US11177567B2 (en) * 2018-02-23 2021-11-16 Analog Devices Global Unlimited Company Antenna array calibration systems and methods
WO2019194709A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and active antenna system in telecommunication networks
RU2700688C1 (ru) 2018-09-24 2019-09-19 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способы калибровки каналов фазированной антенной решетки
FR3087977B1 (fr) * 2018-10-29 2021-12-10 Safran Electronics & Defense Auto-etalonnage d'un reseau d'antennes
WO2020087339A1 (en) * 2018-10-31 2020-05-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) System and method for adaptive filtering
EP3878107A4 (en) 2018-11-05 2022-06-29 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Method for antenna calibration and active antenna system for use in antenna calibration
CN111417202B (zh) * 2019-01-07 2023-07-21 中国移动通信有限公司研究院 一种校准方法、终端及网络设备
US11349208B2 (en) 2019-01-14 2022-05-31 Analog Devices International Unlimited Company Antenna apparatus with switches for antenna array calibration
US11404779B2 (en) 2019-03-14 2022-08-02 Analog Devices International Unlimited Company On-chip phased array calibration systems and methods
US10567063B1 (en) 2019-03-20 2020-02-18 Analog Devices International Unlimited Company Phase shift module with an enhanced frequency multiplier and temperature compensation in local oscillator path
CN110350990B (zh) * 2019-05-21 2022-02-18 辰芯科技有限公司 一种相控阵网络校准方法、装置、设备及存储介质
US10484038B1 (en) * 2019-06-27 2019-11-19 Psemi Corporation Phased array transceiver with built-in phase interferometer
US10965026B2 (en) * 2019-06-27 2021-03-30 Psemi Corporation Phased array transceiver with built-in transmitter linearization feedback
WO2020263852A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 Psemi Corporation Phased array transceiver with built-in phase interferometer and/or transmitter linearization feedback
EP3806354A1 (en) * 2019-10-08 2021-04-14 Nokia Technologies Oy Measuring delays in mimo transceiver
CN111220942B (zh) * 2019-12-10 2023-01-03 哈尔滨工程大学 一种接收换能器阵列幅相一致性近场校准方法
RU2729915C1 (ru) * 2019-12-23 2020-08-13 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИСПЫТАНИЙ СПУТНИКОВЫХ РЕТРАНСЛЯТОРОВ Q/Ka - ДИАПАЗОНА
CN111193560B (zh) * 2020-01-06 2021-10-15 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 多目标测控通信天线阵列光纤闭环校准方法
US11450952B2 (en) * 2020-02-26 2022-09-20 Analog Devices International Unlimited Company Beamformer automatic calibration systems and methods
CN112398549B (zh) * 2020-10-21 2023-01-24 中国电子科技集团公司第七研究所 一种基带端时域校准方法及校准系统
CN114513265A (zh) * 2020-11-16 2022-05-17 Oppo广东移动通信有限公司 天线延迟校准方法及装置、系统、设备、存储介质
CN113300107B (zh) * 2021-01-27 2022-06-07 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种有源天线、标准值采集方法、校正方法
US11736209B1 (en) * 2022-03-23 2023-08-22 GM Global Technology Operations LLC Antenna array system with directional couplers for calibration

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5253188A (en) * 1991-04-19 1993-10-12 Hughes Aircraft Company Built-in system for antenna calibration, performance monitoring and fault isolation of phased array antenna using signal injections and RF switches

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157343A (en) * 1996-09-09 2000-12-05 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Antenna array calibration
US6177906B1 (en) * 1999-04-01 2001-01-23 Arraycomm, Inc. Multimode iterative adaptive smart antenna processing method and apparatus
US6597730B1 (en) * 1999-11-03 2003-07-22 Northrop Grumman Corporation Satellite communication array transceiver
SE522563C2 (sv) * 2000-02-01 2004-02-17 Ericsson Telefon Ab L M Kalibreringsmetod för en adaptiv gruppantenn
US6788948B2 (en) * 2001-09-28 2004-09-07 Arraycomm, Inc. Frequency dependent calibration of a wideband radio system using narrowband channels
US7042394B2 (en) * 2002-08-14 2006-05-09 Skipper Wireless Inc. Method and system for determining direction of transmission using multi-facet antenna
JP2005064819A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd アレイアンテナ受信装置及び受信信号の校正方法
GB0327041D0 (en) * 2003-11-21 2003-12-24 Roke Manor Research Apparatus and methods
KR100608553B1 (ko) * 2003-12-27 2006-08-03 한국전자통신연구원 실시간 오차 보정 기능을 가진 적응 배열 안테나시스템에서의 송수신 장치 및 그 방법
US7209078B2 (en) * 2004-08-31 2007-04-24 Navini Networks, Inc. Antenna array calibration
WO2008000318A1 (en) * 2006-06-27 2008-01-03 National University Of Ireland Maynooth Antenna array calibration
GB2467772B (en) * 2009-02-13 2012-05-02 Socowave Technologies Ltd Communication system, network element and method for antenna array calibration

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5253188A (en) * 1991-04-19 1993-10-12 Hughes Aircraft Company Built-in system for antenna calibration, performance monitoring and fault isolation of phased array antenna using signal injections and RF switches

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EP2396851A1 (en) 2011-12-21
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