CN103701543B - 检测天线校准的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提出了一种检测天线校准效果的方法，包括以下步骤：基本天线校准完成后，获取天线的校准因子；根据所述校准因子对工作天线进行校准，对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送和接收；接收所述校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常。本发明的实施例另一方面还提出了一种检测天线校准的设备。本发明提出的上述方案，在天线阵校准后对校准进行检查，并依据检查结果确定校准因子是否有效或是否需要再次触发校准，确保了天线校准的效果。

Description

检测天线校准的方法及设备

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体而言，本发明涉及检测天线校准的方法及设备。

背景技术

在天线阵列中，有两种天线，一种是工作天线、另外一种是校准天线。校准天线仅仅是用于校准工作天线。天线校准分为发送校准和接收校准。发送校准时，校准天线处于接收状态，工作天线处于发送状态；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。

基本校准序列已知，对接收回的校准数据进行信道估计，就可以得到每根天线的幅度与相位的偏差值，由此计算出补偿每根天线幅度、相位偏差的校准因子，数据的接收、发送分别乘上该方向的校准因子。

目前的实现方案对于校准因子是否正确，数据乘上该方向校准因子后是否正确补偿了通道的幅度、相位偏差并不做检查。而且目前的天线周期校准一般是按固定的周期进行，某一周期中由于环境等因素的变化引起天线通路相位、幅度的变化也无从发现，只能等到下次周期校准再进行纠正。

整个天线阵校准过程涉及校准因子的产生以及天线数据乘校准因子进行通道幅度、相位补偿两个关键步骤。目前的实现不对结果进行检查，相当于认为这两个过程完全可靠。但实际并非如此。对于校准功能已经调试稳定的产品来说，校准仍然可能受外界干扰影响造成校准因子不准确；而对于新产品来说更是任何环节都可能出现问题。

目前不对校准效果进行检查的实现不利于问题的发现，校准过程中任何环节的问题都可能被隐藏，直至造成更严重的影响后才逐级定位。总的来说，现有技术不能保证校准效果，不能及时、尽早发现问题，出现问题后定位成本高。

另一方面，目前的天线周期校准一般是按固定的周期进行，某一周期中由于环境等因素的变化引起天线通路相位、幅度的变化也无从发现，只能等到下次周期校准再进行纠正。

为了有效地实现智能天线功能，就需要周期性地对天线阵列进行天线校准，补偿各工作通路之间的相位和幅度偏差。由于通道自身器件或实现的原因以及外界干扰的原因都会影响到校准结果的准确性。但目前的天线阵校准完全依赖于对整个校准过程得到的校准因子的准确性，无法及时发现因外界干扰所造成的上述校准因子的异常状况，以至于无法确保天线校准的效果。

因此，有必要提出有效的技术方案，解决上述问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别通过根据校准因子对工作天线进行校准，对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收；以及接收校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常；从而实现了及时检测天线校准是否正常，提高了天线校准的准确性。

为了达到上述目的，本发明的实施例一方面提出了一种检测天线校准的方法，包括以下步骤：

基本天线校准完成后，获取天线的校准因子；

根据所述校准因子对工作天线进行校准，对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收；

接收所述校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常。

本发明的实施例另一方面还提出了一种检测天线校准的设备，包括获取模块、收发模块以及处理模块，

所述获取模块，用于基本天线校准完成后，获取天线的校准因子；

所述收发模块，用于根据所述校准因子对工作天线进行校准，对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送和接收；

所述处理模块，用于接收所述校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常。

本发明提出的上述方案，通过根据校准因子对工作天线进行校准，对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收；以及接收校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常；从而实现了及时检测天线校准是否正常，提高了天线校准的准确性。本发明提出的上述方案，在天线阵校准后对校准进行检查，并依据检查结果确定校准因子是否有效或是否需要再次触发校准，确保了天线校准的效果。本发明提出的上述方案，对现有系统的改动很小，不会影响系统的兼容性，而且实现简单、高效。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些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为本发明实施例检测天线校准的方法流程图；

图2为本发明实施例检测天线校准的设备的结构示意图；

图3为本发明又一实施例检测天线校准的处理流程图。

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，而不能解释为对本发明的限制。

为了便于理解本发明，首先对本发明的检测天线校准的方法的原理进行说明，具体如下所述：

本发明提出的技术方案，对天线的接收或发送的校准原理相同，只是各天线所在信道估计窗不同而已。因此，这里仅以接收校准、32chip长校准序列为例进行说明。

基本校准序列：m1，m2，…，m32；

本地基本序列的FFT变换：

calibration_inv_code(1:32)=1/FFT(m1，m2，…，m31，m32)

天线K接收到的数据：

calibration_data(1:32)=received_antenna_data_ANTk(1:32)

信道冲激响应的计算：

impulse_response(1:32)

=IFFT(FFT(calibration_data(1:32)*calibration_inv_code(1:32))

由此得到通道的信道估计结果为R_k

则天线校准因子为

$\mathrm{factor}\left(k\right)=\frac{\sqrt{\mathrm{Min}\left(\right|\left|R_i\right|\left|\right)}}{\left|\right|R_k\left|\right|}*R_k^{*},i=\mathrm{0,1},...\mathrm{ANT}$

校准序列已知，接收回并乘以了校准因子的天线数据也可以得到，即

factor(k)*received_antenna_data_ANTk(1:32)

天线K信道估计的结果为：

impulse_response_ANTk(1:32)

=IFFT(FFT(calibration_data(1:32)*factor(k)*calibration_inv_code(1:32)))

=factor(k)*IFFT((FFT(calibration_data(1:32)*calibration_inv_code(1:32)))

天线K信道估计峰值位置结果为R_k

$\mathrm{factor}\left(k\right)*R_k=\frac{\sqrt{\mathrm{Min}\left(\right|\left|R_i\right|\left|\right)}}{\left|\right|R_k\left|\right|}*R_k^{*}*R_k=\frac{\sqrt{\mathrm{Min}\left(\right|\left|R_i\right|\left|\right)}}{\left|\right|R_k\left|\right|}*\left|\right|R_k\left|\right|=\sqrt{\mathrm{Min}\left(\right|\left|R_i\right|\left|\right)}$

上式可见,校准后相当于相位顺时针旋转phase(R_k)，绝对相位被校准为0度，幅度拉齐为多天线中最小一根幅度即

据此分析，可以对校准后的通道进行相位、幅度判断，相位应该在0度，幅度多天线基本一致，则认为校准效果正常。

为了实现本发明的目的，本发明实施例提出了一种检测天线校准的方法，包括以下步骤：

基本天线校准完成后，获取天线的校准因子；

根据校准因子对工作天线进行校准，对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收；

接收校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常。

本发明提出的上述实施例，在天线阵校准后对校准进行检查，并依据检查结果确定校准因子是否有效或是否需要再次触发校准，确保了天线校准的效果。

如图1所示，为本发明实施例检测天线校准的方法流程图，包括S110至S130。

S110：基本天线校准完成后，获取天线的校准因子。

S120：根据校准因子对工作天线进行校准，对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收。

具体而言，根据校准因子对工作天线进行校准，包括：

工作天线进行数据的发送或接收时，将校准因子乘到发送或接收的数据上。

对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收，包括两种情况，一方面，具体包括：对校准后的工作天线进行校准序列的发送；另一方面，具体包括：对校准后的工作天线进行校准序列的接收。

进一步地，对校准后的工作天线进行校准序列的发送，具体包括：

校准后的工作天线处于发送状态，校准天线处于接收状态，通过工作天线发送校准序列；

进一步地，对校准后的工作天线进行校准序列的接收，具体包括：

校准后的工作天线处于接收状态，校准天线处于发送状态，通过校准天线发送校准序列。

相应地，对校准后的工作天线利用校准序列进行一次或多次的发送和接收。一般而言，对校准后的工作天线利用校准序列进行一次发送和接收，就可以获得准确及时的能够反映天线幅度、相位信息的校准序列；但是有时候，当外界因素导致通道的状态改变时，在一个天线校准周期内也会遇到对基本天线校准后的工作天线利用校准序列进行多次发送和接收，这样能够缩短校准因子同步更新的时间。

S130：接收校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常。

具体而言，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常，包括：

根据信道估计的结果中的R_k的相位和幅度，判断天线校准是否正常，其中，R_k为天线k信道估计峰值位置结果，其中，天线K信道估计峰值即信道估计的一串数值里的最大值，峰值位置即最大点在这一串数字里的位置。

进一步地，判断天线校准是否正常，包括：

若R_k的相位为零度且R_k幅度一致，则判断天线校准正常；否则，判断天线校准异常。

进一步地，当判断天线校准异常时，

重新对天线进行校准。

本发明提出的上述方法，通过根据校准因子对工作天线进行校准，对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收；以及接收校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常；从而实现了及时检测天线校准是否正常，提高了天线校准的准确性。

进一步地，为了使得上述校准结果更加准确，在每个校准周期内定时加入校准结果检测步骤，即在校准周期内检测收发方向上各个天线的R_k的相位是否为0，以及R_k的幅度是否一致。若上述R_k的相位或幅度显示异常时，也就是R_k的相位不为0或，R_k的幅度不一致，则触发下一次天线校准过程，直至到校准后的通道相位为0且校准后的通道幅度一致，此时，天线校准完成。这样就解决了因为温度等外界因素可能影响通道状态的问题。在周期校准内定时检测校准结果，利于更快发现通道状态的改变，以触发新的校准过程，确保天线处于校准的状态。同时，当外界因素导致通道的状态改变时，能缩短校准因子同步更新的时间；进而可以尽早发现天线校准整个过程中的问题，方便产品的调试。

为了使得本领域的普通技术人员更好地理解本发明，下面列举一个具体的实例，“以八天线阵，32chip长校准序列”为例，以说明本发明的上述原理，具体如下所述：

发校准：

校准天线处于接收状态，工作天线处于发送状态，各工作天线由基本校准序列循环移位生成各自的校准序列，经空口发送，校准天线接收后叠加为32chip长的序列，

received_antenna_data_ANT(1:32)

进行一次信道估计后得到CHE₀，CHE₁，…，CHE₃₁，

天线K信道估计峰值位置结果R_k=CHE_{peak_pos+4*k}，(k=0～7)

对R_k进行相位和幅度判断，相位为0度且各天线幅度一致则认为校准正常；否则认为异常；其中，天线K信道估计峰值即信道估计的一串数值里的最大值，峰值位置即最大点在这一串数字里的位置。

收校准：

工作天线处于接收状态，校准天线处于发送状态，校准天线发送基本校准序列，经空口发送，每根天线各收回32chip校准数据。

天线K收回的数据为：

received_antenna_data_ANTk(1:32) (k=0～7)

进行信道估计后得到天线K的信道估计结果

天线K信道估计峰值位置结果

对R_k进行相位和幅度判断，相位为0度且各天线幅度一致则认为校准正常；否则认为异常；其中，天线K信道估计峰值即信道估计的一串数值里的最大值，峰值位置即最大点在这一串数字里的位置。

如图2所示，本发明实施例还公开了一种检测天线校准的设备100，包括获取模块110、收发模块120以及处理模块130，

其中，获取模块110，用于基本天线校准完成后，获取天线的校准因子。

收发模块120，用于根据校准因子对工作天线进行校准，对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收。

具体而言，收发模块用于根据校准因子对工作天线进行校准，包括：

工作天线进行数据的发送或接收时，将校准因子乘到发送或接收的数据上。

收发模块120用于对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收，包括两种情况，一方面，收发模块120用于对校准后的工作天线进行校准序列的发送；另一方面，收发模块120用于对校准后的工作天线进行校准序列的接收。

进一步地，收发模块120用于对校准后的工作天线进行校准序列的发送，具体包括：

校准后的工作天线处于发送状态，校准天线处于接收状态，通过工作天线发送校准序列；

进一步地，收发模块120用于对校准后的工作天线进行校准序列的接收，具体包括：

校准后的工作天线处于接收状态，校准天线处于发送状态，通过校准天线发送校准序列。

进一步地，收发模块120用于对校准后的工作天线利用校准序列进行一次或多次的发送和接收。一般而言，对校准后的工作天线利用校准序列进行一次发送和接收，就可以获得准确及时的能够反映天线幅度、相位信息的校准序列；但是有时候，在一个天线校准周期内也会遇到对基本天线校准后的工作天线利用校准序列进行多次发送和接收，这样能够缩短校准因子同步更新的时间。

处理模块130，用于接收校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常。

具体而言，处理模块130用于根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常，包括：

处理模块用于根据信道估计的结果中的R_k的相位和幅度，判断天线校准是否正常，其中，R_k为天线k信道估计峰值位置结果。

具体地，处理模块130用于判断天线校准是否正常，包括：

若R_k的相位为零度且R_k幅度一致，则处理模块判断天线校准正常；否则，处理模块判断天线校准异常。

进一步地，当处理模块130判断天线校准异常时，

重新对天线进行校准。

本发明提出的上述设备，通过使用收发模块首先根据校准因子对工作天线进行校准，然后对校准后的工作天线进行校准序列的发送和接收；以及使用处理模块接收校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常；从而实现了及时检测天线校准是否正常，提高了天线校准的准确性。

进一步地，为了使得上述校准结果更加准确，在每个校准周期内定时加入校准结果检测装置，即在校准周期内检测收发方向上各个天线的R_k的相位是否为0，以及R_k的幅度是否一致。若上述R_k的相位以或幅度显示异常时，也就是R_k的相位不为0或，R_k的幅度不一致，则触发下一次天线校准过程，直至到校准后的通道相位为0且校准后的通道幅度一致，此时，天线校准完成。这样就解决了因为温度等外界因素可能影响通道状态的问题。在周期校准内定时检测校准结果，利于更快发现通道状态的改变，以触发新的校准过程，确保天线处于校准的状态。同时，当外界因素导致通道的状态改变时，能缩短校准因子同步更新的时间；进而可以尽早发现天线校准整个过程中的问题，方便产品的调试。

为了便于理解本发明，对本发明公开的上述方法或设备结合具体的实例作进一步阐述。

如图3所示，为本发明又一实施例检测天线校准的处理流程图，包括如下步骤：

step1：基本校准过程，得到校准因子。

具体地，收发方向校准，得到收发方向各天线的校准因子。

在step1中，首先需要完成常规的天线校准，也就是完成收发方向校准。其后，获取收发方向上各个天线的校准因子。

step2：根据校准因子对工作天线进行校准。

具体而言，根据校准因子对工作天线进行校准，包括：

工作天线进行数据的发送或接收时，将校准因子乘到发送或接收的数据上。

step3：对校准后的工作天线在收发方向上各增加一次校准序列的发送和接收。在step3中，对校准后的工作天线在收发方向上各增加一次校准序列的发送和接收，就可以获得及时、准确的能够反映天线幅度、相位信息的校准序列，而且上述实现过程简单。

step4：接收校准序列，并进行信道估计。

具体地，对校准后的天线数据进行信道估计，得到各通道收发方向的信道估计结果。

在step4中，对上述step3中所获得的校准后的天线数据进行信道估计，以得到收发方向上各个天线的信道估计结果。

step5：判断校准后的通道相位是否正常。

具体地，判断各通道相位是否为0；在step5中，判断校准后的通道相位是否正常；具体地，若判断结果显示收发方向上各个天线的通道相位为0，则校准后的通道相位正常，否则认为是天线校准存在异常，进而触发下一次校准过程，重复上述step1至step5的过程，直到收发方向上各个天线的通道幅度一致为止。

step6：判断校准后的通道幅度是否一致。

具体地，判断各通道幅度是否一致；在step6中，判断校准后的通道幅度是否一致；具体地，若判断结果显示收发方向上各个天线的通道幅度一致，则校准后的通道幅度一致，否则认为是天线校准存在异常，进而触发下一次校准过程，重复上述step1至step6的过程，直到收发方向上各个天线的通道幅度一致为止。

step7：更新校准因子，校准完成。

具体地，若step5以及step6中的判断结果均显示：校准后的通道相位为0，显示正常，且校准后的通道幅度一致，则判断天线校准正常，更新校准因子，校准完成；否则，判断天线校准异常，进而触发下一次校准过程，重复上述step1至step5的过程，直到收发方向上各个天线的通道幅度一致为止，或者，进而触发下一次校准过程，重复上述step1至step6的过程，直到收发方向上各个天线的通道幅度一致为止。

为了使得上述校准结果更加准确，在每个校准周期内定时加入校准结果检测机制，即在校准周期内重复上述step2到step7。因为温度等外界因素可能影响通道状态，在周期校准内定时检测校准结果，利于更快发现通道状态的改变以进行新的校准过程，同时，缩短外界因素所导致的通道状态改变而校准因子还没有同步更新影响的时间。

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。

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。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种检测天线校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：

基本天线校准完成后，获取天线的校准因子；

根据所述校准因子对工作天线进行校准，对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送和接收；

接收所述校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常，具体包括：根据信道估计的结果中的R_k的相位和幅度，判断天线校准是否正常；若R_k的相位为零度且R_k幅度一致，则判断天线校准正常；否则，判断天线校准异常；

其中，R_k为天线k信道估计峰值位置结果。

2.根据权利要求1所述的检测天线校准的方法，其特征在于，对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送和接收，包括：

对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送，具体包括：

校准后的所述工作天线处于发送状态，校准天线处于接收状态，通过所述工作天线发送所述校准序列；

对校准后的所述工作天线进行校准序列的接收，具体包括：

校准后的所述工作天线处于接收状态，校准天线处于发送状态，通过所述校准天线发送所述校准序列。

3.根据权利要求1或2所述的检测天线校准的方法，其特征在于，对校准后的所述工作天线利用校准序列进行一次或多次的发送和接收。

4.根据权利要求1所述的检测天线校准的方法，其特征在于，当判断天线校准异常时，重新对天线进行校准。

5.一种检测天线校准的设备，其特征在于，包括获取模块、收发模块以及处理模块，

所述获取模块，用于基本天线校准完成后，获取天线的校准因子；

所述收发模块，用于根据所述校准因子对工作天线进行校准，对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送和接收；

所述处理模块，用于接收所述校准序列，并进行信道估计，根据信道估计的结果，判断天线校准是否正常：根据信道估计的结果中的R_k的相位和幅度，判断天线校准是否正常：若R_k的相位为零度且R_k幅度一致，则所述处理模块判断天线校准正常；否则，所述处理模块判断天线校准异常，其中，R_k为天线k信道估计峰值位置结果。

6.根据权利要求5所述的检测天线校准的设备，其特征在于，所述收发模块用于对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送和接收，包括：

所述收发模块用于对校准后的所述工作天线进行校准序列的发送，具体包括：

校准后的所述工作天线处于发送状态，校准天线处于接收状态，通过所述工作天线发送所述校准序列；

所述收发模块用于对校准后的所述工作天线进行校准序列的接收，具体包括：

校准后的所述工作天线处于接收状态，校准天线处于发送状态，通过所述校准天线发送所述校准序列。

7.根据权利要求5或6所述的检测天线校准的设备，其特征在于，所述收发模块用于对校准后的所述工作天线利用校准序列进行一次或多次的发送和接收。

8.根据权利要求7所述的检测天线校准的设备，其特征在于，当所述处理模块判断天线校准异常时，重新对天线进行校准。