CN103916168B - 一种天线校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线校准方法及装置，该方法包括：在三维多输入多输出3D MIMO天线系统中，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数；根据水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数；根据确定出的第一校准系数和第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。能够较好地实现对基于3D MIMO技术的天线系统中每个天线阵子进行校准。

Description

一种天线校准方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种天线校准方法及装置。

背景技术

现有通信系统中天线系统一般采用的是二维多输入多输出（2D MIMO，2DMultiple-Input Multiple-Out-put）技术，其基本原理是利用水平面上的二维空间自由度来改善信号的传输质量、提高通信系统容量。在采用2D MIMO技术的天线系统中，根据终端地理位置水平面维度上的不同形成跟踪终端的窄波束，为终端提供服务的同时抑制对其它终端的干扰。如图1所示，UE1、UE2、UE 4在水平面维度上与基站之间的夹角不同，所以基站可以在水平面维度形成3 个分别对准他们的波束进行通信。但是对于UE2和UE3在水平维度上与基站之间的夹角相同，则UE2和UE3的波束会形成相互干扰，从而影响E2和UE3 的通信质量。

基于此，为了进一步提高频谱效率，在现有2D MIMO技术的基础上，提出了基于三维多输入多输出（3D MIMO，3D MIMO，3D Multiple-Input Multiple-Out-put）技术的天线系统。具体如图2所示，将UE2和UE3在垂直维度上再进行一次区分，分别形成对准UE2和UE3波束来进行通信。基于3D MIMO技术的天线系统，需要对现有的天线系统进行改进，如图3所示，将原有的2D MIMO技术的天线系统中的N个天线，扩展为矩阵形式的N×M维天线，其中水平方向有N根天线，垂直方向有M根天线，原有的天线系统中，每根水平天线由M个(i例如8-10个)垂直方向的天线阵子组成。其中，水平天线是指1×M个垂直方向天线阵子组成的天线阵列。

对于时分双工(TDD，Time Division Duplexing）系统，由于信号的接收和发送共用一个传输信道，理论上可认为上行传输信道等于下行传输信道，即上行信道和下行信道具有互易性。而在FDD系统中，为保证3D MIMO天线系统中每根水平方向天线内部特性一致，需要每根天线内部的M个天线阵子的信号接收通道和信号发送通道保持一致。

然而，在物理实现上，每个天线阵子的射频端需要两套电路来分别完成信号的发送和接收，如图4所示的传输系统，在基站（BS，Base Station）与终端（UE，User equipment）之间存在传输信道H，BS侧与UE侧分别包括发送通道以及接收通道，其中，BS侧的发送通道对应发送通道系数T_BS，接收通道对应接收通道系数R_BS，UE侧的发送通道对应发送通道系数T_UE，接收通道对应接收通道系数R_UE。由于硬件方面的工艺误差，加上放大器的非线性失真，很难实现射频端的两套电路具有完全一样的特性。另外，每个射频电路的特征也随着环境（如温度，湿度等）和时间的变化而变化。这样，从对基带信号的影响上看，天线i的发送通道和接收通道等效的对信号乘以了不同的系数，即 T_i和R_i。这导致了信道的互易性受损。

基于图4所示的各通道系数，假设基站发送天线数为N_BS，终端接收天线数为N_UE，则实际下行信道信息H_DL为：

H_DL＝R_UE·H·T_BS 公式1

其中，H_DL为N_UE×N_BS维的矩阵。

实际上行信道信息H_UL为：

H_UL＝R_BS·H^T·T_UE 公式2

其中，H_UL为N_BS×N_UE维的矩阵。

而基站利用上下行互易性得到的下行信道信息为：

公式3

其中，为N_UE×N_BS维的矩阵。

其中，R_BS和T_UE是对角矩阵，对角线元素分别表示BS每个天线阵子上的接收复增益和UE每个天线阵子上的发送复增益，T表示发送通道，R表示接收通道，下标BS表示基站侧对应参数，下标UE表示UE侧对应参数。

将上述公式（3）展开即得：

公式4

其中：

N_UE和N_BS分别表示终端和基站的天线阵子数，（1≤i≤N_UE）表示UE端的第i个天线阵子的校准误差，（1≤i≤N_BS）表示BS端的第 i个天线阵子的校准误差。

通过上述公式确定出的为检测的下行信道信息（利用上下行信道互易性得到的下行信道信息），该信道信息不等于实际的下行信道信息。为了能够利用检测的上行信道信息得到实际的下行信道信息，需要对基站侧和终端侧的天线阵子进行校准。如图5所示的天线阵子校准的传输系统，在图4的基础上，在BS侧增加校准单元Ψ_BS，用于对BS侧的天线阵子进行校准，在UE侧增加校准单元Ψ_UE,用于对UE侧的天线阵子进行校准。该校准目标是通过在基站侧和终端侧的天线阵子的接收通道或发送通道分别乘上一个校准补偿系数，分别使得基站侧和终端侧校准后每个天线阵子的收发通道系数比例一致。由于 UE侧的天线阵子校准系数不一致对基站侧的下行预处理影响有限，因此，实际中可只对基站侧天线阵子进行校准近似实现上下行信道互易。

现有技术中，提出一种在TDD系统中，对基于2D MIMO技术的天线系统进行校准的方法，通过一个校准端口协助进行射频接收和发送通道一致性校准。假设以第一根天线为参考天线，具体处理过程为：分别确定各天线的发送通道的补偿系数α_j和各天线接收通道的补偿系数β_j，然后根据确定出的α_j、β_j对发送通道 和接收通道进行校准。

但是上述现有技术中提出的对基于2D MIMO技术的天线系统进行校准的方法并不能对基于3D MIMO技术的天线系统进行校准，如果采用同样的方式实现3D MIMO天线系统中N×M个天线阵子的校准，则需要更大的耦合盘（由较多的耦合器组成），需要对硬件进行改动，复杂度比较大。

综上所述，现有技术中还没有提出一种方法，来实现对基于3D MIMO技术的天线系统中每个天线进行校准。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线校准方法及装置，用以实现对基于3D MIMO技术的天线系统中每个天线进行校准。

一种天线校准方法，包括：在三维多输入多输出3D MIMO天线系统中，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数；并根据水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数；根据确定出的第一校准系数和第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

一种天线校准装置，包括：第一校准系数确定单元，用于在三维多输入多输出3DMIMO天线系统中，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数；

第二校准系数确定单元，用于根据水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数；天线校准单元，用于根据第一校准系数确定单元确定出的第一校准系数和第二校准系数确定单元确定出的第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

一种天线校准方法，包括：在频分双工FDD系统中，根据三维多输入多输出3D MIMO天线系统中水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子相对于内部参考校准端口的校准系数；根据确定出的校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

一种天线校准装置，包括：在频分双工FDD系统中，根据三维多输入多输出3D MIMO天线系统中水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子相对于内部参考校准端口的校准系数；天线校准单元，用于根据确定出的校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

采用上述技术方案，在3D MIMO天线系统中，先分别确定确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数；并确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数，最后根据确定出的第一校准系数和第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。从而实现了在对硬件改动较小的情况下，针对3D MIMO天线系统中的天线，对各个天线阵子分为水平方向和垂直方向进行两级校准，校准的准确性较高，易于实施，能够较好地节省生产成本。

附图说明

图1为现有技术中，提出的2D MIMO天线系统示意图；

图2为现有技术中，提出的3D MIMO天线系统示意图；

图3为现有技术中，提出的3D MIMO天线系统内部结构组成示意图；

图4为现有技术中，提出的TDD系统中收发信号流程示意图；

图5为现有技术中，提出的天线校准方法示意图；

图6为本发明实施例一中，提出的天线校准方法流程图；

图7为本发明实施例一中，提出的天线校准装置结构组成示意图；

图8为本发明实施例二中，提出的3D MIMO天线校准系统架构图；

图9为本发明实施例四中，提出的天线校准装置结构组成示意图。

具体实施方式

针对现有技术中还没有提出一种针对3D MIMO天线系统中的天线进行校准的问题，本发明实施例这里提出的技术方案，在对硬件改动较小的情况下，针对3D MIMO天线系统中的天线，对各个天线阵子分为水平方向和垂直方向进行两级校准，来实现对基于3DMIMO技术的天线系统中每个天线阵子进行校准，并且校准的准确性较高，易于实施，能够较好地节省生产成本。

下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。

实施例一

如图6所示，本发明实施例一这里提出一种天线校准方法，其具体处理流程如下述：

步骤61，在3D MIMO天线系统中，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数。

其中，在3D MIMO天线系统中，水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子，在各水天线阵列内部设置内部校准端口，以及在水平天线阵列外部设置外部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子，然后根据设置的内部校准端口和水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口，根据确定的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数。

具体地，第一校准系数包含各水平天线阵列内部参考校准端口的发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子。

其中，各水平天线阵列内部参考校准端口的发送通道的补偿因子可以采用下述方式来确定：

步骤一：选择任一水平天线阵列的内部参考校准端口作为主参考校准端口。

步骤二：获得水平天线阵列的外部校准端口接收通道接收的由各水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号和主参考校准端口发送通道发送的校准信号。

步骤三：确定所述外部校准端口接收通道接收的由主参考校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号之间第一比例值，所述第一比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口发送通道与确定的主参考校准端口发送通道之间差异的补偿因子。

其中，各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道的补偿因子可以采用下述方式来确定：

步骤一：选择任一水平天线阵列的内部参考校准端口作为主参考校准端口。

步骤二：获得各水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的由水平天线阵列的外部校准端口发送通道发送的校准信号和主参考校准端口接收通道接收的校准信号。

步骤三：确定主参考校准端口接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的校准信号之间的第二比例值，所述第二比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口接收通道与主参考校准端口接收通道之间差异的补偿因子。

需要说明的是，上述步骤61中，确定第一校准系数时，在分别确定第一校准系数包含各水平天线阵列内部参考校准端口的发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子时，二者并没有严格的时序性，即可以先确定接收通道的补偿因子，也可以先确定发送通道的补偿因子。

步骤62，根据水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数。

其中，在3D MIMO天线系统中，在水平天线阵列内部设置内部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子；根据设置的内部校准端口和水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口；根据确定的内部参考校准端口、内部校准端口和水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号，确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数。

其中，上述内部参考校准端口，包括：以各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口；或者以各水平天线阵列内部任一一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口。上述主参考校准端口是指水平天线阵列中，将其他参与校准的各水平天线阵列内部参考校准端口和各水平天线阵列内部的垂直天线阵子的接收通道和发送通道系数补偿到与主参考校准端口的收发通道系数一致。例如，假设主参考校准端口的收发通道系数均为1，则其他参与校准的各水平天线阵列内部参考校准端口和各水平天线阵列内部的垂直天线阵子的接收通道和发送通道系数也需要补偿到1。

具体地，第二校准系数包含水平天线阵列内部每个垂直天线阵子发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子。

其中，各水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道的补偿因子可以采用下述方式确定：

步骤一：获得各水平天线阵列内部校准端口接收通道接收的由水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道发送的校准信号，以及各水平天线阵列内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号。

步骤二：确定所述各水平天线阵列内部校准端口的接收通道接收的由内部参考校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道发送的校准信号之间第三比例值，所述第三比例值作为水平天线阵列内部每个垂直天线阵子发送通道和内部参考校准端口发送通道之间差异的补偿因子。

其中，各水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道的补偿因子可以采用下述方式确定：

步骤一：获得各水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道接收的由各水平天线阵列内部校准端口发送通道发送的校准信号，以及各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道接收的由各水平天线阵列内部校准端口发送通道发送的校准信号。

步骤二：确定各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道接收的校准信号之间的第四比例值，所述第四比例值作为水平天线阵列内部每个垂直天线阵子接收通道和内部参考校准端口接收通道之间差异的补偿因子。

步骤63，根据确定出的第一校准系数和第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

其中，将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口发送通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子发送通道进行校准；以及

将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口接收通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子接收通道进行校准。

具体实施中，根据确定出的第一比例值、第二比例值、第三比例值和第四比例值，对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子发送通道和接收通道进行校准。

具体地，本发明实施例一这里提出的技术方案，根据第一校准系数中包含的第一比例值、第二比例值和第二校准系数中包含的第三比例值和第四比例值，对各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准时，具体实施方式如下述：

各天线阵子的发送通道进行校准：

将确定出的第一比例值和第三比例值相乘，根据得到的乘积对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子发送通道进行校准。

对各天线阵子的接收通道进行校准：

将确定出的第二比例值和第四比例值相乘，根据得到的乘积对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子接收通道进行校准。

需要说明的是，本发明实施例一及图6中仅给出了一种较佳的实现方式，上述步骤61中确定第一校准系数的过程和上述步骤62中确定第二校准系数的过程，二者并没有严格的时序性，即在具体实施过程中，可以先执行步骤62，再执行步骤61。并且，第一校准系数和第二校准系数中的发送通道和接收通道补偿因子的确定过程，也没有严格的时序性，即在具体实施过程中，可以先确定接收通道补偿因子，然后再确定发送通道补偿因子。另外，步骤63中对发送通道和接收通道校准的过程，也没有严格的时序性，即在具体实施过程中，可以先对发送通道进行校准，然后再对接收通道进行校准，反之，可以先对接收通道进行校准，再对发送通道进行校准。

相应地，本发明实施例一这里还提出一种天线校准装置，如图7所示，具体包括：

第一校准系数确定单元701，用于在三维多输入多输出3D MIMO天线系统中，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数。

具体地，上述第一校准系数确定单元701，具体用于在水平天线阵列内部设置内部校准端口，以及在水平天线阵列外部设置外部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子；根据设置的内部校准端口和水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口；根据确定的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数。

其中，上述第一校准系数包含各水平天线阵列内部参考校准端口的发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子；所述第一校准系数确定单元701，具体用于选择任一水平天线阵列的内部参考校准端口作为主参考校准端口；获得水平天线阵列的外部校准端口接收通道接收的由各水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号和主参考校准端口发送通道发送的校准信号，确定所述外部校准端口接收通道接收的由主参考校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号之间第一比例值，所述第一比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口发送通道与确定的主参考校准端口发送通道之间差异的补偿因子；以及获得各水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的由水平天线阵列的外部校准端口发送通道发送的校准信号和主参考校准端口接收通道接收的校准信号，确定主参考校准端口接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的校准信号之间的第二比例值，所述第二比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口接收通道与主参考校准端口接收通道之间差异的补偿因子。

第二校准系数确定单元702，用于根据水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数。

具体地，上述第二校准系数确定单元702，具体用于在水平天线阵列内部设置内部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子；根据设置的内部校准端口和水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口；根据确定的内部参考校准端口、内部校准端口和水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号，确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子对应的第二校准系数。

具体地，内部参考校准端口具体包括：以各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口；或者以各水平天线阵列内部任一一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口。

具体地，上述所述第二校准系数包含水平天线阵列内部每个垂直天线阵子发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子；所述第二校准系数确定单元702，具体用于获得各水平天线阵列内部校准端口接收通道接收的由水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号，确定所述各水平天线阵列内部校准端口的接收通道接收的由内部参考校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道发送的校准信号之间第三比例值，所述第三比例值作为水平天线阵列内部每个垂直天线阵子发送通道和内部参考校准端口发送通道之间差异的补偿因子；以及获得各水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道接收的由各水平天线阵列内部校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道接收的由各水平天线阵列内部校准端口发送通道发送的校准信号，确定各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道接收的校准信号之间的第四比例值，所述第四比例值作为水平天线阵列内部每个垂直天线阵子接收通道和内部参考校准端口接收通道之间差异的补偿因子。

天线校准单元703，用于根据第一校准系数确定单元701确定出的第一校准系数和第二校准系数确定单元702确定出的第二校准系数对所述3D MIMO 天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

具体地，上述天线校准单元703，具体用于将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口发送通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述 3D MIMO天线系统中的所有天线阵子发送通道进行校准；以及将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口接收通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子接收通道进行校准。

实施例二

相应地，在上述实施例一基础上，如图8所示，本发明二这里以TDD通信系统中的3DMIMO天线系统为例，来进一步详细阐述天线校准方法流程，具体如下述：

本发明实施例二这里提出一种在TDD系统中，为N×M维的3D MIMO 天线校准的技术方案。如图8所示，本发明实施例二这里提出一种天线校准系统，该方案在具体实施过程中，需要在各水平天线阵列内部设置内部校准端口，以及在3D MIMO天线系统中设置外部校准端口。

如图8所示的3D MIMO天线校准系统架构，包括天线校准装置、水平天线阵列内部校准端口、外部校准端口和水平天线阵列内部各垂直天线阵子。其中，每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子。各水平天线阵列的内部校准端口和外部校准端口设置分路合路器或耦合器，并且各水平天线阵列内部校准端口的分路合路器或耦合器与外部校准端口的分路合路器或耦合器相连，从而实现对各垂直天线阵子的接收通道和发送通道进行校准，实现收发通道比例一致。

基于图8所示的系统架构，本发明实施例二这里提出一种天线校准方法，具体地，本发明实施例二这里用A_ij表示第i（0~N）个水平天线阵列的第j(0～ M)个垂直天线阵子，其中，下标i=0且j＝0时表示设置的外部校准端口；i≠0 且j＝0时表示设置的各水平天线阵列内部校准端口。

每个垂直天线阵子接收通道和发送通道系数分别用r_ij和t_ij表示。其中，第一个下标i（0~N）表示第i个水平天线阵列，第二个下标j(0～M)表示第j个垂直天线阵子，其中，下标i=0且j＝0表示设置的外部校准端口；i≠0且j＝0时表示设置的各水平天线阵列内部校准端口。

用x_i，jk表示第i个水平天线阵列内部、第j个垂直天线阵子接收到的第k 个垂直天线阵子发送的校准信号，其中，下标j＝0表示水平天线阵列内部校准端口接收到的第k个垂直天线阵子发送的校准信号；k=0表示第j个垂直天线阵子接收到的水平天线阵列内部校准端口发送的校准信号。

用y_ij表示第i个水平天线阵列的内部参考校准端口接收到的第j个水平天线阵列的内部参考校准端口发送的校准信号。

一级校准中的水平天线阵列内部参考校准端口发送通道、接收通道的补偿系数分别用和θ_i表示，其中，下标i表示第i个水平天线阵列的内部参考校准端口。

二级校准中的水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道、接收通道的补偿系数分别用α_ij、β_ij表示，其中，第一个下标i（0~N）表示第i个水平天线阵列，第二个下标j(0～M)表示第j个垂直天线阵子，i=0且j＝0时表示设置的外部校准端口；i≠0且j＝0时表示设置的水平天线阵列内部校准端口。

本发明实施例二这里提出的天线校准方法，包括两级校准，分别对各水平天线阵列的内部参考校准端口收发通道进行校准，然后对每个水平天线阵列内部垂直的天线阵子的收发通道进行校准。在进行两级校准时，需要确定内部参考校准端口，内部参考校准端口的选择在上述实施例一中已经详细阐述，较佳地，本发明实施例二这里以其中各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口，在确定出内部参考校准端口时，还需要确定主参考校准端口，例如本发明实施例二这里以第一水平天线阵列的内部参考校准端口作为主参考校准端口，即对于其他参与校准的水平天线阵列内部参考校准端口和垂直天线阵子的收发通道，都需要确定与主参考校准端口收发通道之间的补偿因子。具体流程如下述：

步骤一：各水平天线阵列的内部校准端口A_i0（i=1，….,N）的发送通道进行校准。

其中，确定内部参考校准端口和主参考校准端口之后，获得水平天线阵列的外部校准端口接收通道接收的由各水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号和主参考校准端口发送通道发送的校准信号，确定所述外部校准端口接收通道接收的由主参考校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号之间第一比例值，所述第一比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口发送通道与确定的主参考校准端口发送通道之间差异的补偿因子。具体处理过程如下：

（1）各水平天线阵列内部校准端口A_i0的发送通道发射校准信号s。

（2）外部校准端口A₀₀（即设置的水平天线阵列外部的外部校准端口）的接收通道接收校准信号：

y₀₁=r₀₀t₁₀s,y₀₂=r₀₀t₂₀s,…,y_0N=r₀₀t_N0s

其中，y₀₁是外部校准端口接收通道接收的第一个水平天线阵列的内部参考校准端口发送的校准信号，y₀₂是外部校准端口接收通道接收的第二个水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号，依次类推，这里不再赘述。

需要说明的是，由于本发明实施例二这里选取第一个水平天线阵列的内部校准端口作为主参考校准端口，每个水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口，因此，y₀₁也表示外部校准端口接收通道接收的第一个水平天线阵列的内部校准端口发送的校准信号，y₀₁还表示外部校准端口接收通道接收的主参考校准端口发送通道发送的校准信号。

（3）确定各水平天线阵列内部参考校准端口A_i0发送通道的特性差异。其中，由于本发明实施例二这里选择以每个水平天线阵列内部校准端口作为内部参考校准端口，因此可以通过下述公式来确定：

（4）确定各水平天线阵列内部参考校准端口A_i0的发送通道的补偿因子，完成一级校准，具体如下：

步骤二：各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道进行校准。

其中，本发明实施例二这里以各水平天线阵列内部设置的内部校准端口作为每个水平天线阵列的内部参考校准端口，因此，具体实施中对水平天线阵列的各水平天线阵列内部校准端口A_i0（i=1，…,N）的接收通道进行校准。

其中，获得各水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的由水平天线阵列的外部校准端口发送通道发送的校准信号和主参考校准端口接收通道接收的校准信号，确定主参考校准端口接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的校准信号之间的第二比例值，所述第二比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口接收通道与主参考校准端口接收通道之间差异的补偿因子。具体处理过程如下：

（1）外部校准端口A₀₀（即水平天线阵列外部设置的外部校准端口）的发送通道发射校准信号s。

（2）各水平天线阵列的内部校准端口A_i0的接收通道接收校准信号：

y₁₀=r₁₀t₀₀s,y₂₀=r₂₀t₀₀s,...,y_N0=r_N0t₀₀s

其中，y₁₀是第一个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的由外部校准端口发送的校准信号，y₂₀第二个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的由外部校准端口发送的校准信号，依次类推，这里不再赘述。

需要说明的是，由于本发明实施例二这里选取第一个水平天线阵列的内部校准端口作为主参考校准端口，每个水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口，因此，y₁₀也表示第一个水平天线阵列的内部参考校准端口接收的由外部校准端口发送的校准信号，y₁₀还表示主参考校准端口接收通道接收的校准信号。

（3）确定主参考校准端口接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的校准信号之间的第二比例值，所述第二比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口接收通道与主参考校准端口接收通道之间差异的补偿因子。

其中，具体实施中，可以确定各水平天线阵列内部校准端口A_i0接收通道和选择的主参考校准端口接收通道之间的特性差异。由于本发明实施例二这里选择第一个水平天线阵列的内部校准端口作为主参考校准端口。所以，具体实施过程中，可以求得各水平天线阵列内部校准端口A_i0接收通道接收的校准信号分别与第一个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的校准信号的比值。

（4）确定各水平天线阵列的内部参考校准端口A_i0的接收通道的补偿因子。由于本发明实施例二这里选择每个水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口，因此，具体实施中可以通过下述公式确定：

步骤三：各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（i=1，….,N,j＝1，….,M) 的发送通道进行校准。

其中，在对M个垂直的天线阵子的发送通道进行校准时，同样需要内部参考校准端口。选取内部参考校准端口之后，获得各水平天线阵列内部校准端口接收通道接收的由水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号，确定所述各水平天线阵列内部校准端口的接收通道接收的由内部参考校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道发送的校准信号之间第三比例值，所述第三比例值作为水平天线阵列内部每个垂直天线阵子发送通道和内部参考校准端口发送通道之间差异的补偿因子。本发明实施例二这里选取的是每个水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口，具体处理过程如下述：

（1）各水平天线阵列内部的M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)和各水平天线阵列的内部校准端口A_i0的发送通道发射校准信号s。

（2）各水平天线阵列内部校准端口A_i0的接收通道分别接收校准信号：

x_i,00=r_i0t_i0s,x_i，01=r_i0t_i1s,...,x_i，0M=r_i0t_iMs

其中，x_i，00是第i个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的内部校准端口发送的校准信号，x_i，01是第i个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的第1个垂直天线阵子发送通道发送的校准信号，依次类推。这里不再赘述。

（3）确定各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)发送通道的特性差异：

（4）确定各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)的发送通道的补偿因子:

步骤四：对每个水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（i=1，….,N, j＝1，…,M)的接收通道进行校准。

其中，在对M个垂直的天线阵子的接收通道进行校准时，同样需要选取内部参考校准端口，选取内部参考校准端口之后，获得各水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道接收的由各水平天线阵列内部校准端口发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道接收的由各水平天线阵列内部校准端口发送通道发送的校准信号，确定各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部各垂直天线阵子接收通道接收的校准信号之间的第四比例值，所述第四比例值作为水平天线阵列内部每个垂直天线阵子接收通道和内部参考校准端口接收通道之间差异的补偿因子。具体处理过程如下述：

（1）各水平天线阵列内部校准端口A_i0的发送通道发射校准信号s

（2）各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)和内部校准端口A_i0的接收通道接收校准信号：

x_i,00=r_i0t_i0s,x_i，10=r_i1t_i0s,...,x_i，M0=r_iMt_i0s

其中，x_i，00是第i个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的内部校准端口发送的校准信号，x_i，01是第i个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的第1个垂直天线阵子发送通道发送的校准信号，依次类推。这里不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例二这里以各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口，因此x_i，00也表示第i个水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号。

（3）确定各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)接收通道的特性差异：

（4）确定各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)的接收通道的补偿因子：

步骤五：根据上述步骤一~步骤四，得到水平天线阵列的每个水平天线阵列内部任一垂直天线阵子A_ij的发送通道的校准系数接收通道的校准系数θ_iβ_ij

步骤六：根据得到的发送通道的校准系数和接收通道的校准系数 θ_iβ_ij，对每个垂直天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

其中，每个垂直天线阵子的发送通道的等效系数为：

每个垂直天线阵子的接收通道的等效系数为：

由上述步骤一~步骤六中的详细阐述，采用两级校准的方式对3D MIMO 天线系统中每个垂直天线阵子收发通道进行校准时，需要选取内部参考校准端口和主参考校准端口，本发明实施例二这里，选取各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口，在确定出内部参考校准端口时，还需要确定主参考校准端口，本发明实施例二以第一水平天线阵列的内部参考校准端口作为主参考校准端口，由上述实施例二中的详细阐述可知，此时，水平天线阵列内部校准端口需要自发自收校准信号。

实施例三

进一步地，在上述实施例一的基础之上，本发明实施例三这里这里提出一种在TDD系统中，为N×M维的3D MIMO天线校准的技术方案。如图8所示，本发明实施例三这里提出一种天线校准系统，该方案在具体实施过程中，需要在水平天线阵列各水平天线阵列内部设置内部校准端口，以及在3D MIMO天线系统中设置外部校准端口。

如图8所示的3D MIMO天线校准系统架构，包括天线校准装置、水平天线阵列内部校准端口、外部校准端口和水平天线阵列内部各垂直天线阵子。其中，每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子。各水平天线阵列的内部校准端口和外部校准端口设置分路合路器或耦合器，并且各水平天线阵列内部校准端口的分路合路器或耦合器与外部校准端口的分路合路器或耦合器相连，从而实现对各垂直天线阵子的接收通道和发送通道进行校准，实现收发通道比例一致。

基于图8所示的系统架构，本发明实施例三这里提出一种天线校准方法，具体地，本发明实施例三这里用A_ij表示第i（0~N）个水平天线阵列的第j(0～ M)个垂直天线阵子，其中，下标i=0且j＝0时表示设置的外部校准端口；i≠0 且j＝0时表示设置的各水平天线阵列内部校准端口。

每个垂直天线阵子接收通道和发送通道系数分别用r_ij和t_ij表示。其中，第一个下标i（0~N）表示第i个水平天线阵列，第二个下标j(0～M)表示第j个垂直天线阵子，其中，下标i=0且j＝0表示设置的外部校准端口；i≠0且j＝0时表示设置的各水平天线阵列内部校准端口。

用x_i，jk表示第i个水平天线阵列内部、第j个垂直天线阵子接收到的第k 个垂直天线阵子发送的校准信号，其中，下标j＝0表示水平天线阵列内部校准端口接收到的第k个垂直天线阵子发送的校准信号；k=0表示第j个垂直天线阵子接收到的水平天线阵列内部校准端口发送的校准信号。

用y_ij表示第i个水平天线阵列的内部参考校准端口接收到的第j个水平天线阵列的内部参考校准端口发送的校准信号。

一级校准中的水平天线阵列内部参考校准端口发送通道、接收通道的补偿系数分别用和θ_i表示，其中，下标i表示第i个水平天线阵列的内部参考校准端口。

二级校准中的水平天线阵列内部各垂直天线阵子发送通道、接收通道的补偿系数分别用α_ij、β_ij表示，其中，第一个下标i（0~N）表示第i个水平天线阵列，第二个下标j(0～M)表示第j个垂直天线阵子，i=0且j＝0时表示设置的外部校准端口；i≠0且j＝0时表示设置的水平天线阵列内部校准端口。

本发明实施例三这里提出的天线校准方法，同样包括两级校准，即，分别对各水平天线阵列的内部参考校准端口收发通道进行校准，然后对每个水平天线阵列内部垂直的天线阵子的收发通道进行校准。在进行两级校准时，需要确定内部参考校准端口，内部参考校准端口的选择方法在上述实施例一中已经详细阐述，较佳地，本发明实施例三这里以其中各水平天线阵列的内部任一一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，在确定出内部参考校准端口时，还需要确定主参考校准端口，较佳地，以第一个水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子作为主参考校准端口。对于其他参与校准的水平天线阵列内部参考校准端口和垂直天线阵子的收发通道，都需要确定与主参考校准端口收发通道之间的补偿因子。具体流程如下述：

步骤一：各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子A_i1（i=1，….,N）的发送通道进行校准。

其中，对各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子的发送通道进行校准的处理方法与上述实施例二中的步骤一中的处理过程相类似，在各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子的发送通道进行校准时，也需要选取主参考校准端口和内部参考校准端口，较佳地，本发明实施例三这里以各水平天线阵列内部任一一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，例如，选择各水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，以第一个水平天线阵列的第一个垂直天线阵子作为主参考校准端口。具体处理过程如下：

（1）各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子A_i1的发送通道发射校准信号 s。

（2）外部校准端口A₀₀的接收通道接收校准信号：

y₀₁=r₀₀t₁₁s,y₀₂=r₀₀t₂₁s,…,y_0N=r₀₀t_N1s

其中y₀₁是外部校准端口接收通道接收的第一个水平天线阵列的内部参考校准端口发送的校准信号，y₀₂是外部校准端口接收通道接收的第二个水平天线阵列内部参考校准端口发送通道发送的校准信号，依次类推，这里不再赘述。需要说明的是，由于本发明实施例三这里选取第一个水平天线阵列的第一个垂直天线阵子作为主参考校准端口，每个水平天线阵列的第一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，因此，y₀₁也表示外部校准端口接收通道接收的第一个水平天线阵列的内部第一个垂直天线阵子发送通道发送的校准信号，y₀₁还表示外部校准端口接收通道接收的主参考校准端口发送通道发送的校准信号。

（3）确定各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子A_i1发送通道的特性差异。

具体实施中，由于选择第一个水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，因此具体计算方法如下：

（4）确定各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子A_i1的发送通道的补偿因子：

步骤二：各水平天线阵列内部参考校准端口的接收通道进行校准。具体实施中，各水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子A_i1（i=1，….,N）的接收通道进行校准。

其中，各平天线阵列的第一个垂直天线阵子的接收通道进行校准的处理方法与上述实施例二中的步骤二中的处理过程相类似，在各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子的接收通道进行校准时，也需要选取主参考校准端口，较佳地，本发明实施例三这里选取第一个水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子为主参考校准端口。具体处理过程如下：

（1）外部校准端口A₀₀的发送通道发射校准信号s。

（2）各水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子的接收通道接收校准信号：

y₁₀=r₁₁t₀₀s,y₂₀=r₂₁t₀₀s,...,y_N0=r_N1t₀₀s

其中，y₁₀是第一个水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子接收通道接收的由外部校准端口发送的校准信号，y₂₀第二个水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子接收通道接收的由外部校准端口发送的校准信号，依次类推，这里不再赘述。

需要说明的是，由于本发明实施例三这里选取第一个水平天线阵列的第一个垂直天线阵子作为主参考校准端口，每个水平天线阵列的内部第一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，因此，y₁₀也表示第一个水平天线阵列的内部参考校准端口接收的由外部校准端口发送的校准信号，y₁₀还表示主参考校准端口接收通道接收的校准信号。

（3）确定各水平天线阵列内部第一个垂直天线阵子接收通道的特性差异，具体为：

（4）确定各水平天线阵列内部的第一个垂直天线阵子的接收通道的补偿因子：

步骤三：每个水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（i=1，….,N,j＝1，….,M) 的发送通道进行校准。

其中，在对M个垂直天线阵子的发送通道进行校准时，同样需要选取内部参考校准端口，较佳地，本发明实施例三这里以各水平天线阵列的第一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口。具体处理过程如下述：

（1）各水平天线阵列内部的M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)的发送通道发射校准信号s。

（2）各水平天线阵列内部校准端口A_i0的接收通道接收校准信号：

x_i，01=r_i0t_i1s,x_i，02=r_i0t_i2s，...,x_i，0M=r_i0t_iMs

其中，x_i，01是第i个水平天线阵列的内部校准端口接收通道接收的第1个垂直天线阵子发送的校准信号，x_i，02是第i个水平天线阵列的内部校准端口接收的第2个垂直天线阵子发送的校准信号，依次类推，这里不再赘述。

（3）确定各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j=1，….,M)发送通道的特性差异，具体为：

（4）确定各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)的发送通道的补偿因子:

步骤四：对每个水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（i=1，….,N, j=1，…,M)的接收通道进行校准。

其中，在对M个垂直的天线阵子的接收通道进行校准时，同样需要选取内部参考校准端口，选取内部参考校准端口之后，具体处理过程如下述：

（1）各水平天线阵列内部校准端口A_i0的发送通道发射校准信号s。

（2）各水平天线阵列内部M个垂直天线阵子A_ij（j＝1，….,M)的接收通道接收校准信号：

x_i，10=r_i1t_i0s,x_i,20=r_i2t_i0s,...,x_i,M0=_riMt_i0s

（3）确定各水平天线阵列内部M个天线阵子A_ij（j＝1，….,M)接收通道的特性差异：

其中，x_i，10是第i个水平天线阵列内部第1个垂直天线阵子接收的内部校准端口发送的校准信号。x_i，20是第i个水平天线阵列内部第2个垂直天线阵子接收的内部校准端口发送的校准信号。依次类推，这里不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例三这里选取各水平天线阵列第一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，因此x_i，10也表示第一个水平天线阵列内部参考校准端口接收通道接收的校准信号。

（4）确定各水平天线阵列内部M个天线阵子A_ij（j=1，….,M)的接收通道的补偿因子:

步骤五：得到水平天线阵列内部任意垂直天线阵子A_ij的发送通道的校准系数接收通道的校准系数θ_iβ_ij。

步骤六：根据得到的垂直天线阵子A_ij的发送通道的校准系数数接收通道的校准系数θ_iβ_ij，对每个天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

其中，每个天线阵子的发送通道的等效系数为：

每个天线阵子的接收通道的等效系数为：

由上述步骤一~步骤六中的详细阐述，采用两级校准的方式对3D MIMO 天线系统中每个垂直天线阵子收发通道进行校准时，需要选取内部参考校准端口，其中，本发明实施例三这里选取的内部参考校准端口是各水平天线阵列内部的第一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口，此时，水平天线阵列内部校准端口不需要自发自收校准信号。

实施例四

本发明实施例四这里提出一种在频分双工FDD系统中的天线校准方法，其处理流程如下：

步骤一:在频分双工FDD系统中，根据三维多输入多输出3D MIMO天线系统中水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子相对于内部参考校准端口的校准系数。

步骤二：根据确定出的校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

具体地，在FDD系统中，对3D MIMO天线系统的校准的技术方案，可参见上述实施例二中步骤三和步骤四中的详细阐述，这里不再赘述。

相应地，本发明实施例四这里还提出一种天线校准装置，如图9所示，包括：

校准系数确定单元901，用于在频分双工FDD系统中，根据三维多输入多输出3DMIMO天线系统中水平天线阵列预设的内部校准端口及水平天线阵列内部各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子相对于内部参考校准端口的校准系数。

天线校准单元902，用于根据确定出的校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

采用本发明实施例这里提出的技术方案，针对3D MIMO天线系统，对各个天线阵子分为水平方向和垂直方向进行两级校准。在对硬件改动较小的情况下，来实现对基于3DMIMO技术的天线系统中每个天线阵子进行校准，并且校准的准确性较高，易于实施，能够较好地节省生产成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种天线校准方法，其特征在于，包括：

在三维多输入多输出3D MIMO天线系统中，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和预设的外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数，其中，将各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口；或者将各水平天线阵列内部的任意一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口；并

根据各水平天线阵列的预设的内部校准端口及各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子对应的第二校准系数；

根据确定出的第一校准系数和第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和预设的外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数，包括：

在水平天线阵列内部设置内部校准端口，以及在水平天线阵列外部设置外部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子；

根据设置的内部校准端口或水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口；

根据确定的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一校准系数包含各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子；

根据确定的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数，包括：

选择任一水平天线阵列的内部参考校准端口作为主参考校准端口；

获得水平天线阵列的外部校准端口的接收通道接收的由各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号，确定所述外部校准端口的接收通道接收的由主参考校准端口的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号之间的第一比例值，所述第一比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道与确定的主参考校准端口的发送通道之间差异的补偿因子；以及

获得各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的由水平天线阵列的外部校准端口的发送通道发送的校准信号，确定主参考校准端口的接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号之间的第二比例值，所述第二比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道与主参考校准端口的接收通道之间差异的补偿因子。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各水平天线阵列的预设的内部校准端口及各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子对应的第二校准系数，包括：

在水平天线阵列内部设置内部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子；

根据设置的内部校准端口或水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口；

根据确定的内部参考校准端口、内部校准端口和水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号，确定水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子对应的第二校准系数。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二校准系数包含水平天线阵列内部每个垂直天线阵子的发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子；

根据确定的内部参考校准端口、内部校准端口和水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号，确定水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子对应的第二校准系数，包括：

获得各水平天线阵列的内部校准端口的接收通道接收的由水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号，确定所述各水平天线阵列的内部校准端口的接收通道接收的由内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的发送通道发送的校准信号之间的第三比例值，所述第三比例值作为水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子的发送通道和内部参考校准端口的发送通道之间差异的补偿因子；以及

获得各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的接收通道接收的由各水平天线阵列的内部校准端口的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的由各水平天线阵列的内部校准端口的发送通道发送的校准信号，确定各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的接收通道接收的校准信号之间的第四比例值，所述第四比例值作为水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子的接收通道和内部参考校准端口的接收通道之间差异的补偿因子。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据确定出的第一校准系数和第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准，包括：

将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的发送通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子的发送通道进行校准；以及

将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的接收通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子的接收通道进行校准。

7.一种天线校准方法，其特征在于，包括：

在频分双工FDD系统中，根据三维多输入多输出3D MIMO天线系统中水平天线阵列的预设的内部校准端口及水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子相对于内部参考校准端口的校准系数，其中，以各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口；或者以各水平天线阵列内部的任意一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口；

根据确定出的校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

8.一种天线校准装置，其特征在于，包括：

第一校准系数确定单元，用于在三维多输入多输出3D MIMO天线系统中，根据各水平天线阵列的预设的内部参考校准端口和预设的外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数，其中，将各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口；或者将各水平天线阵列内部的任意一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口；

第二校准系数确定单元，用于根据各水平天线阵列的预设的内部校准端口及各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子对应的第二校准系数；

天线校准单元，用于根据第一校准系数确定单元确定出的第一校准系数和第二校准系数确定单元确定出的第二校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一校准系数确定单元，具体用于在水平天线阵列内部设置内部校准端口，以及在水平天线阵列外部设置外部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子；根据设置的内部校准端口或水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口；根据确定的内部参考校准端口和外部校准端口传输的校准信号确定每个水平天线阵列的内部参考校准端口对应的第一校准系数。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一校准系数包含各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子；

所述第一校准系数确定单元，具体用于选择任一水平天线阵列的内部参考校准端口作为主参考校准端口；获得水平天线阵列的外部校准端口的接收通道接收的由各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号，确定所述外部校准端口的接收通道接收的由主参考校准端口的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号之间的第一比例值，所述第一比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道与确定的主参考校准端口的发送通道之间差异的补偿因子；以及获得各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的由水平天线阵列的外部校准端口的发送通道发送的校准信号，确定主参考校准端口的接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号之间的第二比例值，所述第二比例值作为各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道与主参考校准端口的接收通道之间差异的补偿因子。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二校准系数确定单元，具体用于在水平天线阵列内部设置内部校准端口，其中每个水平天线阵列内部包含至少一个垂直天线阵子；根据设置的内部校准端口或水平天线阵列内部的垂直天线阵子，确定出内部参考校准端口；根据确定的内部参考校准端口、内部校准端口和水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号，确定水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子对应的第二校准系数。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二校准系数包含水平天线阵列内部每个垂直天线阵子的发送通道的补偿因子和接收通道的补偿因子；

所述第二校准系数确定单元，具体用于获得各水平天线阵列的内部校准端口的接收通道接收的由水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号，确定所述各水平天线阵列的内部校准端口的接收通道接收的由内部参考校准端口的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的发送通道发送的校准信号之间的第三比例值，所述第三比例值作为水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子的发送通道和内部参考校准端口的发送通道之间差异的补偿因子；以及获得各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的接收通道接收的由各水平天线阵列的内部校准端口的发送通道发送的校准信号和各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的由各水平天线阵列的内部校准端口的发送通道发送的校准信号，确定各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道接收的校准信号和各水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的接收通道接收的校准信号之间的第四比例值，所述第四比例值作为水平天线阵列内部的每个垂直天线阵子的接收通道和内部参考校准端口的接收通道之间差异的补偿因子。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述天线校准单元，具体用于将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口的发送通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的发送通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子的发送通道进行校准；以及将确定出的各水平天线阵列的内部参考校准端口的接收通道对应的第一校准系数，与确定出的水平天线阵列内部的各垂直天线阵子的接收通道对应的第二校准系数相乘，根据得到的结果对所述3D MIMO天线系统中的所有天线阵子的接收通道进行校准。

14.一种天线校准装置，其特征在于，包括：

校准系数确定单元，用于在频分双工FDD系统中，根据三维多输入多输出3D MIMO天线系统中水平天线阵列的预设的内部校准端口及水平天线阵列内部的各垂直天线阵子传输的校准信号确定水平天线阵列内部每个垂直天线阵子相对于内部参考校准端口的校准系数，其中，以各水平天线阵列的内部校准端口作为内部参考校准端口；或者以各水平天线阵列内部的任意一个垂直天线阵子作为内部参考校准端口；

天线校准单元，用于根据确定出的校准系数对所述3D MIMO天线系统中的各天线阵子的发送通道和接收通道进行校准。