CN103490833B - 基于中转装置辅助的天线校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于中转装置辅助的天线校准方法，包括以下步骤：在多个天线节点之间设置一个中转装置；所有天线节点向中转装置发送各自对应的天线校准序列；中转装置将来自各个天线节点的天线校准序列透明转发回各个发射天线节点，同时向各个天线节点发射对应的上行信道参考信号；所有所述天线节点分别接收到本节点天线校准序列对应的反馈信号和本节点对应的上行信道参考信号；计算天线校准系数；以及利用所述天线校准系数实现上下行信道的完全等效。本发明的基于中转装置辅助的天线校准方法具有简便有效的优点。

Description

基于中转装置辅助的天线校准方法

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种基于中转装置辅助的天线校准方法。

背景技术

多点协作传输技术(Coordinated Multiple Points，CoMP)是指在不新增基站硬件的情况下，多个小区联合对用户发送的数据进行处理，增强边缘用户的数据通信质量和性能。在通信系统中，为使用CoMP技术需要了解下行信道信息。由于在TD系统中，接收和发送数据共用相同频率上的传播信道，因此理论上可以认为上行信道和下行信道相等，即信道间具有互易性。然而在物理实现中，由于射频单元的每根天线对信号的接收和发送需要两套不同的电路来分别完成，这两套电路很难具有完全一致的特性，于是便导致上下行信道的互易性受损。因此，需要通过天线校准来实现上下行信道的互易性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种实现上下行信道的互易性的天线校准方法。为此，本发明的目的在于提出简便有效的基于中转装置辅助的天线校准方法。

根据本发明实施例的基于中转装置辅助的天线校准方法，包括以下步骤：在N个天线节点之间设置一个中转装置，其中N＞1，且N为整数；所有所述天线节点向所述中转装置发送各自对应的天线校准序列，记第i个所述天线节点发送的所述天线校准序列为S_i，1≤i≤N且i为整数；所述中转装置将来自各个所述天线节点的所述天线校准序列透明转发回各个所述发射天线节点，同时向各个天线节点发射对应的上行信道参考信号Q_i，其中1≤i≤N且i为整数；所有所述天线节点分别接收到本节点天线校准序列对应的反馈信号和本节点对应的上行信道参考信号，记第i个天线节点接收到的自身发射的天线校准序列反馈信号为Y_ii，接收到的上行参考信号为R_ii，；根据所述Y_ii、R_ii S_i和Q_i计算天线校准系数Z_ii；以及利用所述天线校准系数Z_ii实现上下行信道的完全等效。

根据本发明实施例的基于中转装置辅助的天线校准方法，借助中转装置的透明转发，避免了天线节点之间的数据交互和连接，可以在天线节点中独立计算出各自的天线校准系数，完成天线校准过程，具有简便易行的优点。

在本发明的一个实施例中，所述天线校准系数Z_ii的计算公式为： $Z_{\mathrm{ii}}=H_{\mathrm{iDL}}/H_{\mathrm{iUL}}=\frac{Y_{\mathrm{ii}}}{S_i}\×{\left(\frac{Q_i}{R_{\mathrm{ii}}}\right)}^2.$

在本发明的一个实施例中，所述天线节点为基站，所述中转装置为终端用户。

在本发明的一个实施例中，所述天线节点为远端射频单元，所述中转装置为基站。

在本发明的一个实施例中，所有所述天线节点向所述中转装置轮流地发送各自对应的天线校准序列。

在本发明的一个实施例中，所述中转装置向各个所述天线节点发送的上行信道参考信号相同，即Q₁＝Q₂＝…Q_i…＝Q_N。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是本发明实施例的基于中转装置辅助的天线校准方法的流程图；和

图2是本发明实施例的三基站单终端用户的无线通讯示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参考附图描述根据本发明实施例的基于中转装置辅助的天线校准方法。

如图1所示，根据本发明实施例的基于中转装置辅助的天线校准方法可以包括以下步骤：

S1.在N个天线节点之间设置一个中转装置，其中N＞1，且N为整数。

S2.所有天线节点向中转装置发送各自对应的天线校准序列，记第i个天线节点发送的天线校准序列为S_i，1≤i≤N且i为整数。

S3.中转装置将来自各个天线节点的天线校准序列透明转发回各个发射天线节点，同时向各个天线节点发射对应的上行信道参考信号Q_i，其中1≤i≤N且i为整数。

S4.所有天线节点分别接收到本节点天线校准序列对应的反馈信号和本节点对应的上行信道参考信号，记第i个天线节点接收到的自身发射的天线校准序列反馈信号为Y_ii，接收到的上行参考信号为R_ii，。

S5.根据Y_ii、R_ii S_i和Q_i计算天线校准系数Z_ii。

S6.利用天线校准系数Z_ii实现上下行信道的完全等效。

根据本发明实施例的基于中转装置辅助的天线校准方法，借助中转装置的透明转发，避免了天线节点之间的数据交互和连接，可以在天线节点中独立计算出各自的天线校准系数，完成天线校准过程，具有简便易行的优点。

在本发明的一个实施例中，天线校准系数Z_ii的计算公式为： $Z_{\mathrm{ii}}=H_{\mathrm{iDL}}/H_{\mathrm{iUL}}=\frac{Y_{\mathrm{ii}}}{S_i}\×{\left(\frac{Q_i}{R_{\mathrm{ii}}}\right)}^2.$

在本发明的一个实施例中，天线节点为基站，中转装置为终端用户。

在本发明的一个实施例中，天线节点为远端射频单元，中转装置为基站。

在本发明的一个实施例中，为避免所有天线节点在同一时间向中转装置通讯而造成中转装置超负荷瘫痪，可以使所有天线节点向中转装置轮流地发送各自对应的天线校准序列。

在本发明的一个实施例中，中转装置向各个天线节点发送的上行信道参考信号相同，即Q₁＝Q₂＝…Q_i…＝Q_N。这样能够使本发明的方法更为简化。需要说明的是，中转装置向各个天线节点发送的上行信道参考信号也可以各不相同。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，申请人结合图2详细说明本发明的方法在包含三个基站，单个终端用户的无线通信系统中的应用。如图2中所示，三个还未进行基站间天线校准的基站分别记为基站1、基站2和基站3，用于校准的终端用户位于三个待校准基站中间。假设H_1DL、H_2DL、H_3DL分别为基站1、基站2、基站3到终端用户的下行信道等效参数，H_1UL、H_2UL、H_3UL为终端用户到基站1、基站2、基站3的上行信道等效参数。各基站内部的多天线已经校准，分别为基站内校准之后基站1、基站2、基站3到终端用户的下行信道等效参数，则

${\hat{H}}_{1\mathrm{DL}}=H_{1\mathrm{UL}}=\mathrm{\α}{H}_{1\mathrm{DL}}$

${\hat{H}}_{2\mathrm{DL}}=H_{2\mathrm{UL}}={\mathrm{\βH}}_{2\mathrm{DL}}$

${\hat{H}}_{3\mathrm{DL}}=H_{3\mathrm{UL}}=\mathrm{\γ}{H}_{1\mathrm{DL}}$

则整体下行信道可以表示为：

${\hat{H}}_{\mathrm{DL}}=\left[\begin{array}{ccc}{H}_{1\mathrm{UL}}& H_{2\mathrm{UL}}& H_{3\mathrm{UL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{\α}{H}_{1\mathrm{DL}}& \mathrm{\β}{H}_{2\mathrm{DL}}& \mathrm{\γ}{H}_{3\mathrm{DL}}\end{array}\right]=\mathrm{\α}\left[\begin{array}{ccc}{H}_{1\mathrm{DL}}& \frac{\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}{H}_{2\mathrm{DL}}& \frac{\mathrm{\γ}}{\mathrm{\α}}\end{array},H_{3\mathrm{DL}}\right]$

整体去除α对性能没有影响，因此下行信道可以等效为：

${\hat{H}}_{\mathrm{DL}}=\left[\begin{array}{ccc}{H}_{1\mathrm{DL}}& \frac{\mathrm{\β}}{\mathrm{\α}}{H}_{2\mathrm{DL}}& \frac{\mathrm{\γ}}{\mathrm{\α}}\end{array},H_{3\mathrm{DL}}\right]$

根据上面的表达式，若基站内部进行天线校准时，α、β、γ都能校准为1，即上下行信道完全等效，各基站之间也就自动校准完毕，不需要再在基站之间传递校准系数进行基站间校准。下面就描述本方案如何在基站内部进行天线校准时让上下行信道完全等效的。

首先，基站1发送已知的天线校准序列S₁，终端用户接收序列X₁＝S₁×H_1DL。然后终端用户对接收序列X₁不进行处理，马上进行透明转发，即将X₁反馈给基站1,与此同时用户还将发送上行参考信号Q₁以便基站进行上行信道估计。基站1收到天线校准序列S₁的反馈信号为

Y₁₁＝X₁×H_1UL＝S₁×H_1DL×H_1UL

收到的上行参考信号R₁₁为

R₁₁＝Q₁×H_1UL

随后，基站2和基站3轮流发送已知的天线校准序列S₂和S₃。同样地，终端用户对接收序列不进行处理，马上进行透明转发，即将X₂反馈给基站2并发送上行参考信号Q₂,将X₃反馈给基站3并发送上行参考信号Q₃。则有基站2和基站3收到天线校准序列S₂和S₃的反馈信号分别为

Y₂₂＝X₂×H_2UL＝S₂×H_2DL×H_2UL

Y₃₃＝X₃×H_3UL＝S₃×H_3DL×H_3UL

基站2和基站3收到上行参考信号分别为

R₂₂＝Q₂×H_2UL

R₃₃＝Q₃×H_3UL

基站1接收到信号Y₁₁，因此在基站1可以得到H_1DL×H_1UL＝Y₁₁/S₁，H_1UL＝R₁₁/Q₁，根据以上两个式子可以解出H_1DL和H_1UL，根据下列公式即可在基站1本地计算出相应的天线校准系数计算出Z₁₁之后可以对上行信道进行补偿，使上下行信道完全等效。

类似地，在基站2和基站3也可以在本地进行相应的天线校准系数，可在基站2和基站3本地计算出相应的天线校准系数，从而进行补偿。

1.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

2.就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

3.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

4.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

5.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种基于中转装置辅助的天线校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

在N个天线节点之间设置一个中转装置，其中N＞1，且N为整数；

所有所述天线节点向所述中转装置发送各自对应的天线校准序列，记第i个所述天线节点发送的所述天线校准序列为S_i，1≤i≤N且i为整数；

所述中转装置将来自各个所述天线节点的所述天线校准序列透明转发回各个发射天线节点，同时向各个天线节点发射对应的上行信道参考信号Q_i，其中1≤i≤N且i为整数；

所有所述天线节点分别接收到本节点天线校准序列对应的反馈信号和本节点对应的上行信道参考信号，记第i个天线节点接收到的自身发射的天线校准序列反馈信号为Y_ii，接收到的上行参考信号为R_ii；

根据所述Y_ii、R_iiS_i和Q_i计算天线校准系数Z_ii，其中，所述天线校准系数Z_ii的计算公式为： $Z_{\mathrm{ii}}=H_{\mathrm{iDL}}/H_{\mathrm{iUL}}=\frac{Y_{\mathrm{ii}}}{S_i}\×{\left(\frac{Q_i}{R_{\mathrm{ii}}}\right)}^2;$ 以及

利用所述天线校准系数Z_ii实现上下行信道的完全等效。

2.如权利要求1所述的基于中转装置辅助的天线校准方法，其特征在于，所述天线节点为基站，所述中转装置为终端用户。

3.如权利要求1所述的基于中转装置辅助的天线校准方法，其特征在于，所述天线节点为远端射频单元，所述中转装置为基站。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于中转装置辅助的天线校准方法，其特征在于，所有所述天线节点向所述中转装置轮流地发送各自对应的天线校准序列。

5.如权利要求1-3任一项所述的基于中转装置辅助的天线校准方法，其特征在于，所述中转装置向各个所述天线节点发送的上行信道参考信号相同，即Q₁＝Q₂＝…Q_i…＝Q_N。