CN104718713B - 用于天线校准的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于天线校准的方法和装置。提供了一种无线电单元(510)。该无线电单元(510)可以包括：多条传输/接收(TX/RX)路径；与该多条TX/RX路径相连接的多个射频(RF)端口(512)；以及耦合单元(516)，与该多条TX/RX路径相耦合并且被配置为，向该多条TX/RX路径中的至少一条TX/RX路径中注入上行链路(UL)校准信号(550)，并且从该多条TX/RX路径中的至少一条TX/RX路径中提取下行链路(DL)校准信号(540)。通常的TX/RX路径可以被重复用于天线校准和天线监测两者。因此，提供了用于天线校准的低成本的硬件解决方案。还提供了包括这样的无线电单元(510)的AIR基站(500)。

Description

用于天线校准的方法和装置
技术领域
本发明的实施例一般性地涉及通信系统，并且更特别地涉及用于对基站内的天线阵列进行校准的方法、无线电单元和基站。
背景技术
这一节介绍了可以帮助促进对(多项)本发明的更好的理解的各方面。相应地，这一节的陈述将以此为前提进行阅读并且将不被理解为关于什么在现有技术中或者什么不在现有技术中的承认。
本描述和附图中出现的缩写词和术语定义如下。
3GPP 第三代合作伙伴计划
AIR 天线集成无线电
BS 基站
DL 下行链路
FDD 频分双工
LTE 长期演进
LTE-A 长期演进-高级
RMS 均方根
RRU 远程无线电单元
SPDT 单极双掷
TDD 时分双工
TDSCDMA 时分同步码分多址
TOR 传输器观测接收器
UL 上行链路
VSWR 电压驻波比
智能天线已经是电信时分双工(TDD)标准中最为重要的特征之一，并且在频分双工(FDD)标准也开始如此。归因于改进的天线增益以及来自其他空间上分离的用户的干扰的减少，基站能够使用智能天线阵列来增加其最大范围和容量。波束形成算法经常假设天线阵列没有错误并且多信道收发器具有相同的传送函数。这一特征要求“天线校准”，以确保每个信道/路径的增益/振幅和相位能够被获知并且被控制。
图1示出了为了天线校准而通常使用的解决方案的简要框图。如图1中所示出的，存在无线电单元110、天线阵列120、以及无线电单元110与天线阵列120之间的多对射频(RF)端口112。这些RF端口对112由RF电缆130连接。无线电单元110经由RF端口112向天线阵列120递送RF信号以用于传输，并且经由RF端口112来接收由天线阵列120从空中接收的RF信号。无线电单元110可以包括与RF端口112相对应的多条传输/接收(TX/RX)路径/信道(未示出)。每条TX/RX路径可以包括用于在RF域中执行信号处理的各种组件，例如，诸如低噪声放大器(LNA)或高功率放大器(HPA)的各种放大器、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、调制器、混频器，等等。
为了校准天线，专门提供了一对RF端口用于天线校准，即天线校准端口114。天线耦合单元122被布置在天线阵列120内，以耦合进出多条TX/RX路径的校准信号。
图2图示了基于图1中的硬件结构的用于上行链路(UL)校准的信号流程。UL校准也可以被称作接收器(RX)校准。
如图2中所示出的，已知的UL校准信号150通过天线校准端口114被传输给天线耦合单元122。UL校准信号可以由与无线电单元110分离的某个设备所生成，例如，布置在基带单元(未示出)内的UL校准信号生成器。天线耦合单元122能够将该UL校准信号注入到将被校准的一条RX路径之中。然后，该UL校准信号通过该RX路径行进并且到达RX校准单元(未示出)。该RX校准单元能够处理该UL校准信号并且估计该RX路径的传送函数。用于估计传送函数的算法能够是本领域中的任何已知算法。
应当注意，这里仅示出了一条RX路径的校准并且其他路径是相同的。多条RX/UL路径可以同时地或者依次地被校准。天线校准端口114被用作对于所有RX路径的共同传输器。
图3图示了基于1中的硬件结构的用于下行链路(DL)校准的信号流程。DL校准也可以被称作传输器(TX)校准。
如图3中所示出的，已知的DL校准信号140正通过一条TX路径行进。类似地，该DL校准信号可以由与无线电单元110分离的某个设备所生成，例如，布置在基带单元(未示出)内的DL校准信号生成器。天线耦合单元122能够从将被校准的TX路径中提取该DL校准信号，并且将其经由天线校准端口114馈送回给TX校准单元(未示出)。该TX校准单元能够处理该DL校准信号并且估计该TX路径的传送函数。
同样应当注意，这里仅示出了一条TX路径的校准并且其他路径是相同的。多条TX/DL路径可以同时地或者依次地被校准。天线校准端口114被用作对于所有TX路径的共同接收器。换句话说，天线校准端口114充当对于所有DL信号的参考上行链路(UL)信道。
另外，天线监测(antenna supervision)是非常传统地被要求的特征，用以检测天线是否妥善连接。电压驻波比(VSWR)通常被用于天线监测。当传输线(电缆)以不与该传输线的特征阻抗相匹配的阻抗而被终接时，并非所有的功率都被该终端所吸收。功率的一部分沿着该传输线被反射回。正向(或入射)信号与逆向(或反射)信号相混合，而引起了该传输线上的电压驻波模式。最大电压与最小电压的比率被称作VSWR。因此，在天线监测中，将检测天线端口处的正向(或入射)功率和逆向(或反射)功率，以监测无线电单元与天线阵列之间的连接状况。
图4简要地示出了通常使用的天线监测解决方案。如图4中所示出的，耦合器116被耦合在无线电单元侧的RF端口112附近。耦合器116从所讨论的传输线中提取正向信号和逆向信号给RMS功率检测单元118。通常，RMS功率检测单元118可以由简单接收器来实施，该简单接收器可以包括下变频器、频率生成单元和ADC，以确保功率能够在干扰存在的情况下是准确的。应当注意，这里仅示出了一条配置有耦合器116的路径并且其他路径是相同的。
发明内容
如从图2-4所看出的，从更高的系统层面来看，天线阵列120中的耦合单元122与无线电单元110中的耦合器116稍有冗余。进一步地，当前的天线校准解决方案在天线阵列侧和无线电单元侧两者都要求附加的校准端口114。归因于该附加的校准端口，可能要求额外的防雷保护(lighting protection)，因为在校准端口内通常没有用于防雷保护的腔体滤波器。另外，传统的“RMS功率检测单元”由独立的接收器所制成，这花费过多。
因此，在本领域中将合意的是，提供一种天线校准的低成本硬件解决方案。也将合意的是，提供基于天线校准的该低成本硬件结构的天线监测。
为了更好地解决一个或多个上述令人担心的事实，在本发明的第一方面中，提供了一种无线电单元。该无线电单元可以包括：多条传输/接收(TX/RX)路径；与该多条TX/RX路径相连接的多个射频(RF)端口；以及耦合单元，与该多条TX/RX路径相耦合，并且被配置为向该多条RX路径中的至少一条RX路径中注入上行链路(UL)校准信号，并且从该多条TX路径中的至少一条TX路径中提取下行链路(DL)校准信号。
在一些实施例中，该耦合单元可以进一步被配置为，从该多条TX路径中的至少一条TX路径中提取传输信号功率，以监测该无线电单元与天线阵列之间的连接状况。该传输信号功率可以包括正向功率和逆向功率。
在一个实施例中，该耦合单元可以包括连接至该多条TX/RX路径中的一条TX/RX路径的开关阵列，并且这一条TX/RX路径以时分方式被重复使用，以用于向该耦合单元UL传输校准信号，从该耦合单元接收该DL校准信号，并且从该耦合单元接收所提取的传输信号功率。
在另一个实施例中，该无线电单元可以进一步包括独立TX/RX路径。该耦合单元可以包括连接至该独立TX/RX路径的开关阵列，并且该独立TX/RX路径被用于向该耦合单元传输UL校准信号，从该耦合单元接收该DL校准信号，并且从该耦合单元接收所提取的传输信号功率。
在又另一个实施例中，当该无线电单元使用在频分双工(FDD)系统中时，它可以进一步包括传输器观测接收器(TOR)。该耦合单元可以包括连接至该TOR并且连接至该多条TX/RX路径中的一条TX路径的开关阵列，并且该TX路径被重复用于向该耦合单元传输UL校准信号，并且该TOR被用于从该耦合单元接收DL校准信号并且从该耦合单元接收所提取的传输信号功率。
在一些实施例中，该多个RF端口被配置为，无需RF电缆而连接至天线阵列的多个RF端口。
在本发明的第二方面中，提供了一种基站。该基站可以包括根据本发明的第一方面的各个实施例的无线电单元；以及具有多个RF端口的天线阵列。该多个RF端口无需RF电缆而与该无线电单元的这些RF端口相连接。
在本发明的第三方面中，提供了一种用于校准基站内的天线阵列的方法。该基站可以包括无线电单元，并且该无线单元可以包括多条TX/RX路径。与该多条TX/RX路径相连接的多个RF端口，以及与该多条TX/RX路径相耦合的耦合单元。该方法可以包括：经由该耦合单元向多条RX路径中的至少一条RX路径传输UL校准信号；经由该耦合单元从多条TX路径中的至少一条TX路径接收DL校准信号；并且基于该UL校准信号和该DL校准信号中的至少一个校准信号，来确定至少一条RX路径和TX路径的校准系数。
在一个实施例中，该UL校准信号经由该多条TX/RX路径中的一条TX路径而被传输给该耦合单元。
在另一个实施例中，该UL校准信号经由独立传输器路径而被传输给该耦合单元。
在一个实施例中，该DL校准信号从该耦合单元而被传输给该多条TX/RX路径中的一条RX路径。
在另一个实施例中，该DL校准信号从该耦合单元而被传输给独立接收器路径。
在进一步的实施例中，该DL校准信号从该耦合单元而被传输给传输器观测接收器(TOR)。
本说明书中所描述的主题的特定实施例能够被实施，以便于实现以下优点中的一个或多个优点。
利用本说明书中所描述的技术的特定实施例，通过将两个耦合单元进行组合而提供了天线校准的低成本硬件解决方案。进一步地，可以去除附加的校准端口。在一些实施例中，通常的TX/RX路径可以被重复用于天线校准和天线监测，这进一步降低了这样的解决方案的成本。另外，天线和无线电单元的集成的概念是TDD和FDD无线电基站中的一种趋势。所提议的硬件解决方案优选地被应用在这样的天线集成无线电(AIR)基站中。
在结合附图地阅读时，从具体实施例的以下描述，也将理解本发明的实施例的其他特征和优点，附图通过示例的方式图示了本发明的实施例的原理。
附图说明
通过示例的方式，从以下详细描述和附图，本发明的各个实施例的上述和其他方面、特征和益处将变得更完全地明显，在附图中：
图1示出了为了天线校准通常使用的解决方案的简要框图；
图2图示了基于图1中的硬件结构的用于上行链路(UL)校准的信号流程；
图3图示了基于图1中的硬件结构的用于下行链路(DL)校准的信号流程；
图4简要地示出了通常使用的天线监测解决方案；
图5示意性地图示了基于根据本发明的一个实施例的硬件结构的AIR基站500以及用于UL校准的信号流程；
图6示意性地图示了基于根据本发明的一个实施例的硬件结构的AIR基站500以及用于DL校准的信号流程；
图7图示了基于根据本发明的一个实施例的硬件结构的无线电单元内的UL天线校准的信号流程；
图8图示了基于根据本发明的一个实施例的硬件结构的无线电单元内的DL天线校准的信号流程；
图9图示了根据本发明的各实施例的TDD系统中的示意性硬件结构；以及
图10图示了根据本发明的各实施例的FDD系统中的示意性硬件结构。
各个示图中的相似参考标号和标示指示相似的元素。
具体实施方式
在后文中，将参考说明性实施例来描述本发明的原理和精神。应当理解，所有的这些实施例都仅是为了本领域的技术人员更好地理解并进一步实践本发明而被给出，而不用于限制本发明的范围。例如，作为一个实施例的一部分而被图示或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生更进一步的实施例。为了清楚性的目的，本说明书中没有描述实际实施方式的所有特征。
现在将参考附图来描述所公开的主题。在示图中示意性地描绘了各种结构、系统和设备仅是为了解释的目的并且以便不以本领域的技术人员所熟知的细节使得本描述晦涩难懂。本文所使用的词语和短语应当被理解并解释为具有与相关领域的技术人员对那些词语和短语的理解相一致的含义。
如先前所提到的，从更高的系统层面来看，天线阵列中的耦合单元在某种程度上与无线电单元中的耦合器在信号处理方面相冗余。因此，本发明的基本思想是将这两个耦合单元进行组合以减少冗余的组件。具体地，仅一个耦合单元被布置在无线电单元内。进一步地，附加的校准端口可以被省略，因为耦合单元被移动至无线电单元，并且不需要附加的校准端口在天线阵列与无线电单元之间递送校准信号。
此外，在一些实施例中，除了功率放大器之外的一条通常TX路径和通常RX路径可以被重复用于天线校准，其可以被称作参考路径/信道。而且，该RX路径能够被用作“RMS功率检测单元”用于VSWR功能，以进一步降低该硬件解决方案的成本。
将参考图5-10来描述所提议的无线电单元的详细硬件结构，以及用于基于所提议的硬件结构的天线校准和/或天线监测的方法。
图5示意性地图示了基于根据本发明的一个实施例的硬件结构的AIR基站500以及用于UL校准的信号流程。
如图5中所示出的，AIR基站500可以包括无线电单元510和天线阵列520，以及无线电单元510与天线阵列520之间的多对RF端口512。在这样的AIR基站500中，如由虚线所图示的，这些RF端口对512无需RF电缆而被连接。替代地，这些RF端口对512可以由内部电缆或连接器来连接。例如，这些RF端口可以互相插入。可替换地，该无线电单元和天线阵列可以直接集成。然而，本领域的技术人员应当理解，所提议的解决方案也可以应用在通常的基站中。
进一步地，存在于现有技术中的天线校准端口已经被去除。一个耦合单元516被布置在无线电单元510内。耦合单元516也可以被配置用于VSWR检测。耦合单元516可以包括与RF端口512相对应的多条传输/接收(TX/RX)路径/信道(未示出)。这些TX/RX路径可以具有与已有的TX/RX路径中用于在RF域中执行信号处理的那些组件相同的组件。
在UL校准期间，已知的UL校准信号550可以经由耦合单元516而被注入到一条RX路径中。UL校准信号550可以由与无线电单元510分离的某个设备所生成，例如，被布置在基带单元内的UL校准信号生成器。然后，UL校准信号550通过该RX路径行进并且到达RX校准单元，该UL校准信号在该RX校准单元处可以被处理以估计该RX路径的传送函数。
应当注意，这里仅示出了一条RX路径的校准并且其他RX路径可以同时地或者依次地被校准。
图6示意性地图示了基于如图5中所示出的AIR基站500内的相同硬件结构的用于DL校准的信号流程。
在DL校准期间，已知的DL校准信号540通过将被校准的一条TX路径而行进。而且，该DL校准信号可以由与无线电单元510分离的某个设备所生成，例如，被布置在基带单元内的DL校准信号生成器。耦合单元516能够从该TX路径中提取该DL校准信号并且将其馈送回给TX校准单元，该DL校准信号在该TX校准单元处可以被处理以估计该TX路径的传送函数。
同样地，这里仅示出了一条TX路径并且其他TX路径可以同时地或者依次地被校准。
在一些实施例中，耦合单元516可以进一步被配置用于天线监测。对于VSWR检测，耦合单元516可以被配置为在DL传输期间从TX路径中提取传输信号。也就是说，耦合单元516能够从TX路径中提取正向信号和逆向信号，并且将这些信号馈送给RMS功率检测单元用于VSWR检测。然后，所检测的VSWR可以被用来监测无线电单元和天线阵列的连接状况。RMS功率检测单元可以由无线电单元510内的通常RX路径来实施，这将在稍后描述。本领域的技术人员能够理解，每条TX路径都可以用相同的方式来检测。
图7以进一步的细节图示了基于根据本发明的一个实施例的硬件结构的无线电单元内的DL天线校准的信号流程。在图7中示出了基带单元760，以便更好地理解该校准信号流程。
如图7所示出的，无线电单元710可以包括多条TX/RX路径。为了论证该信号流程，TX路径和RX路径被图示为分离的路径。然而，本领域的技术人员应当意识到，取决于操作模式(例如，TDD或FDD)，TX路径和RX路径可以是经由开关(例如，环行器或双工器)来操作的共同路径。该TX/RX路径的一端与基带单元760相连接，并且另一端连接至相对应的RF端口，以便经由该RF端口向天线阵列(未示出)传输信号或者从天线阵列(未示出)接收信号。
通常，这些TX/RX路径包括用于对将被传输或接收的信号执行RF域中的处理的各种组件，例如，诸如低噪声放大器(LNA)或高功率放大器(HPA)的各种放大器、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、调制器、混频器，等等。在附图中，这样的TX/RX路径被描绘为通常的TX/RX路径。
在这些TX/RX路径与这些RF端口相连接的一端，耦合单元被布置为与这些TX/RX路径相耦合。该耦合单元可以被配置为耦合进/出这些TX/RX路径的校准信号。在一些实施例中，该耦合单元可以由一些组合器/分路器和开关来实施。本领域的技术人员应当意识到，该耦合单元可以由其他组件和一些其他布置形式来实施。
在如图7中所示出的实施例中，该耦合单元可以包括组合器/分路器0、组合器/分路器1、开关715和开关阵列713。组合器/分路器0能够被用于天线校准和VSWR正向功率检测两者。组合器/分路器1能够被用于VSWR逆向功率检测。请注意，VSWR功能的设计存在着几种可能性，这给出了组合器/分路器0和1的不同的详细设计。然而，无论详细设计如何，该耦合器单元它自身都能够被天线校准和天线监测两者重复使用。
开关715被配置为在组合器/分路器0与组合器/分路器1之间进行切换。开关阵列713被配置为在UL天线校准与DL天线校准之间进行切换。开关阵列713可以包括用于实现某些逻辑连接的多个开关。
在UL校准期间，已知的UL校准信号750可以在基带单元760中被生成并且经由通常TX路径被递送给开关阵列713。开关阵列713将UL校准信号750引导至开关715，开关715进而将其指引至组合器/分路器0。然后，组合器/分路器0能够将UL校准信号750注入到每条RX路径中。对于其TX路径被重复用来传输UL校准信号750的TX/RX路径(即，参考TX/RX路径)，UL校准信号可以经由组合器/分路器0和开关阵列713而被注入到它的RX路径中。如先前所提到的，这些RX路径的校准可以同时地(如这个图中所图示的)或者依次地被执行。
此后，UL校准信号750将通过RX路径行进并且到达基带单元760内的RX校准单元。该RX校准单元能够处理该UL校准信号并且估计这些RX路径的传送函数。该结果可以被用来校准这些RX路径。例如，这些RX路径的校准系数可以被计算并且被用来校正那些RX路径之间的振幅和相位差异。
图8以进一步的细节图示了基于根据本发明的一个实施例的硬件结构的无线电单元内的DL天线校准的信号流程。该UL天线校准针对TX路径并且因此仅图示了通常的TX路径和重复使用的通常RX路径。图8中的其他硬件组件与图7中的那些硬件组件相同。
在DL校准期间，已知的DL校准信号740可以在基带单元760中被生成并且行进通过将被校准的多条TX路径。对于其中的RX路径将被重复用来接收DL校准信号740的TX/RX路径(即，参考TX/RX路径)，该DL校准信号可以进一步经由开关阵列713行进。
然后，组合器/分路器0能够从每条TX路径中提取DL校准信号740。经由开关715和开关阵列713，所提取的DL校准信号740将通过重复使用的通常RX路径而被馈送给TX校准单元。该TX校准单元能够处理该DL校准信号并且估计这些TX路径的传送函数。该结果可以被用来校准这些TX路径。例如，这些TX路径的校准系数可以被计算并且用来校正那些TX路径之间的振幅和相位差异。
在一些实施例中，该耦合单元可以进一步被配置用于天线监测。对于VSWR检测，组合器/分路器0可以被配置为在DL传输期间从TX路径中提取正向信号。另一方面，组合器/分路器1可以被配置为从TX路径中提取逆向信号。
在一些实施例中，所有这些所提取的信号都能够经由开关715和开关阵列713而被馈送给重复使用的通常RX路径。该重复使用的RX路径将充当用于VSWR检测的RMS功率检测单元。然后，所检测的VSWR可以被用来监测无线电单元与天线阵列的连接状况。
取决于系统所采用的操作模式，所使用的详细组件可能针对每种设计而稍有不同。然而，基本结构是相同的。
图9图示了根据本发明的各实施例的TDD系统中的无线电单元的示意性硬件结构。作为一个示例，图示了四条路径的TDD无线电单元。本领域的技术人员应当意识到，在该无线电单元中可能有更多或更少的路径。在TDD系统中，TX路径和RX路径被图示为共同路径，因为相同的频率被用于传输和接收两者。
类似于图7，无线电单元910可以包括多条TX/RX路径。TX/RX路径的一端与基带单元相连接，并且另一端(即，滤波器单元911)连接至相对应的RF端口(RF端口0-3)，以便经由RF端口向天线阵列(未示出)传输信号或者从天线阵列(未示出)接收信号。
在滤波器单元911处，耦合单元被布置为与这些TX/RX路径相耦合。该耦合单元被配置为耦合进/出这些TX/RX路径的校准信号。如图9中所示出的，该耦合单元可以包括组合器/分路器0、组合器/分路器1、开关915和开关阵列913。组合器/分路器0能够被用于天线校准和VSWR正向功率检测两者。组合器/分路器1能够被用于VSWR逆向功率检测。开关915被配置为在组合器/分路器0与组合器/分路器1之间进行切换。开关阵列913被配置为在UL天线校准与DL天线校准之间进行切换。开关阵列913可以包括用于实现某些逻辑连接的多个开关。
在TDD系统中，开关阵列913与某条被重复使用的通常TX/RX(DL/UL)路径(即，参考TX/RX路径)相连接。在操作期间，该参考TX/RX路径可以以时分方式被重复使用，以用于向耦合单元传输UL校准信号，从耦合单元接收DL校准信号，并且从耦合单元接收所提取的传输信号功率(正向功率和逆向功率)。
例如，在TDD系统中，存在其间没有UL传输或DL传输的引导时段(GP)字段。然后，该GP字段可以被用来执行天线校准。可以在DL传输期间执行天线监测。因为通常的TX/RX路径也被VSWR功能重复用作“RMS功率检测器”，所以与已有的下变频器解决方案相比，它给出了更大的成本降低。
图10图示了根据本发明的各实施例的FDD系统中的无线电单元的示意性硬件结构。作为一个示例，图示了两条路径的FDD无线电单元。本领域的技术人员应当意识到，在该无线电单元中可能有更多或更少的路径。在FDD系统中，TX路径和RX路径被图示为分离的路径，因为不同的频率被用于传输和接收。
同样地，无线电单元1010可以包括多条TX/RX路径。TX/RX路径的一端与基带单元相连接，并且另一端(即，滤波器单元1011)被连接至相对应RF TX或RX端口(RF端口0-1)，以便经由RF端口向天线阵列(未示出)传输信号或者从天线阵列(未示出)接收信号。
在滤波器单元1011处，耦合单元被布置为与这些TX/RX路径相耦合。该耦合单元被配置为耦合进/出这些TX/RX路径的校准信号。如图10中所示出的，该耦合单元可以包括组合器/分路器0、组合器/分路器1、开关1015和开关阵列1013。组合器/分路器0能够被用于天线校准和VSWR正向功率检测两者。组合器/分路器1能够被用于VSWR逆向功率检测。开关1015被配置为在组合器/分路器0与组合器/分路器1之间进行切换。开关阵列1013被配置为在UL天线校准与DL天线校准之间进行切换。开关阵列1013可以包括用于实现某些逻辑连接的多个开关。请注意，在RX路径侧的耦合单元实际上没有VSWR功能，因为VSWR功能仅在TX路径上实施。这样的描绘仅是为了与先前的描绘相一致。
在FDD系统中，存在有图10的框1017中所列出的3种类型的可能解决方案。本领域的技术人员应当意识到，取决于无线电单元的具体结构可能存在更多的可能解决方案，但是功能与用于天线校准的参考信道以及用于VSWR检测的接收信道的实施方式相同。
在一个实施例中，开关阵列1013与某条被重复使用的TX/RX(DL/UL)路径(即，参考TX/RX路径)相连接。在操作期间，通过恰当地调度(例如，以时分方式)，该参考TX/RX路径可以被重复使用，用于向耦合单元传输UL校准信号，从耦合单元接收DL校准信号，并且从耦合单元接收所提取的传输信号功率(正向功率和逆向功率)。
在另一个实施例中，开关阵列1013与独立TX/RX路径相连接，该独立TX/RX路径与多条通常TX/RX路径相分离。在操作期间，该独立TX/RX路径被用于向耦合单元传输UL校准信号，从耦合单元接收DL校准信号，并且从耦合单元接收所提取的传输信号功率(正向功率和逆向功率)。例如，该UL/DL校准信号可以与通常的接收/传输信号进行复用，从而通常的FDD通信可以几乎像往常那样被执行。应当注意，该独立TX/RX路径也可以在TDD系统中被用作用于天线校准的参考路径。
在又另一个实施例中，无线电单元1010可以进一步包括传输器观测接收器(TOR)。如通过其名称所获知的，TOR一般被布置用于观测传输器的特性。例如，TOR被用于校正传输器模拟混频器中的不平衡、对功率放大器线性化、或者高阶调制，等等。在这个实施例中，开关阵列1013与TOR和多条TX/RX路径中的一条TX路径相连接。在操作期间，该TX路径被重复用于向耦合单元传输UL校准信号；而TOR被用于从耦合单元接收DL校准信号，并且从耦合单元接收所提取的传输信号功率(正向功率和逆向功率)。
天线校准可以以每秒钟到大约一分钟的时间间隔来执行，这是因为存在于TX/RX路径之间的振幅和相位误差随着时间改变，这主要归因于温度变化。
从上面的描述能够看出，由(天线阵列与无线电单元之间的)不同RF电缆长度所导致的振幅和相位差异未被校准，这是因为耦合单元被布置在无线电单元内。然而，对于天线集成无线电(AIR)基站而言，这个问题将根本不是一个问题，因为在天线阵列与无线电单元之间没有RF电缆。
即使天线阵列与无线电单元之间存在RF电缆，当前成熟的天线校准算法也能够容易地处置一些振幅差异和相位差异。另外，天线阵列内部的相位和振幅差异可以由天线供应商来控制。对这些相位和振幅差异的要求典型地最大为1dB和5度，而当前商业上使用的天线通常具有最大0.7dB和5度的规格。例如，假设当前典型的商用天线规格为：1dB的振幅差异以及5度的相位差异。相对应的最大可容忍电缆长度差异在表格1中列出。
表格1：典型的RF电缆长度V.S相位变化
请注意，相位差异要求远比振幅差异更为严格，并且因此这里仅示出了相位相关的计算。
典型RF电缆的介电常数大约为2.1，与真空中的传输相比，这对结果给予了轻微影响。当前的商用天线能够将电缆长度控制到大约0.5mm，这是当前商用天线中的典型值。因此，电缆长度差异可以由天线供应商来控制。
作为结果，相比于其中不对天线阵列处的相位误差和振幅误差进行控制的天线校准结构的传统方式，在本发明的所提议的解决方案中，天线阵列的相位误差和振幅误差可以处于完全控制中。在期望以更为严格的要求来控制相位误差的情况中，那些误差甚至可以在生产期间被校准。进一步地，可以通过恰当的表格来补偿温度漂移，这具有天线校准的更长时间间隔的优点。
另外，即使天线阵列的相位误差和振幅误差可以在所提议的解决方案中被控制，对于每条路径而言，印刷电路板(PCB)上的信号耦合点之后的带状线也应该被有意地调节为相同。
本发明的特定实施例能够被实施，以便于实现以下优点中的一个或多个优点。
对于天线校准而言，益处主要集中于成本。从组件的视角来看，能够获得组件的成本。表格2示出了基于8瓣式(8-lobe)无线电单元的成本降低的一个示例。
组件名称 数量 典型的价格/每个(RMB)
耦合器 8 6
N型连接器 2 10
浪涌/防雷保护单元 1 130
RRU与天线之间的RF电缆 1 30
无线电单元内部的RF电缆 1 10
总数 238
从安装的视角来看，一条RF电缆的安装时间可以被减少，并且所要求的安装空间也可以被减少一点。
与当前所使用的天线相比，天线大小和成本能够被减少，因为已经去除了天线耦合单元而在无线电单元中添加的空间是可忽略的。这对于天线集成无线电(AIR)基站的概念是尤其有益的。
在天线校准结构的传统方式中，天线阵列部分处的相位误差和振幅误差没有被控制，而在本发明的实施例中，这个部分中的相位误差和振幅误差可以完全处于控制之下。那些误差甚至可以在生产期间被校准并且温度漂移也可以通过恰当的表格来补偿。
与传统结构相比，在天线侧的插入损耗可以由于去除了天线耦合单元而被减少，并且因此可以从节点层面实现更高的输出功率和更好的敏感度。
对于天线监测而言，还有一些附加的益处。
例如，在传统的天线监测解决方案中，使用了具有固定和独立频率的独立RMS检测器，并且因此没有频率选择性。然而，在本发明的实施例中，因为所检测的信号是其频率可以从宽频率范围中进行选择的实际DL传输信号，所以系统对于天线VSWR监测的干扰较不敏感。进一步地，在本发明的实施例中，VSWR检测与DL传输相同步，可以在时间基础上获得更为准确的功率检测。最后，成本低于传统的方式。
上面已经参考方法、装置(即，系统)的框图和流程图图示描述了本发明的示例性实施例。虽然本说明书包含了许多具体的实施方式细节，但是这些不应当被解释为是对任何实施方式或者可以请求保护的范围的限制，而是解释为可能对特定实施方式的特定实施例而言是具体的特征的描述。本说明书中在分离实施例的上下文中所描述的某些特征也能够在单个实施例中组合地被实施。相反，在单个实施例的上下文中所描述的各个特征也能够在多个实施例中分离地被实施或者以任何合适的子组合被实施。此外，尽管各特征在上文中可能被描述为以某种组合发生作用并且甚至初始地如此要求保护，但是来自所请求保护的组合的一个或多个特征在一些情况中能够脱离该组合，并且所请求保护的组合可以针对子组合或者子组合的变化形式。
还应当注意，上面所描述的实施例是为了描述而非限制本发明而给出，并且将理解，不偏离如本领域的技术人员容易理解的本发明的精神和范围，可以进行修改和变化。这样的修改和变化被认为在本发明和所附权利要求的范围之内。本发明的保护范围由所附权利要求所限定。另外，权利要求中的任何参考标号都不应当被解释为是对权利要求的限制。对动词“包括”及其词形变化的使用不排除存在除了权利要求中所陈述的那些元件或步骤以外的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件或步骤。

Claims (13)

1.一种可用于天线阵列校准的无线电单元，包括：
多条传输/接收TX/RX路径；
与所述多条TX/RX路径相连接的多个射频RF端口；以及
耦合单元，与所述多条TX/RX路径相耦合并且被配置为，向所述多条RX路径中的至少一条RX路径中注入上行链路UL校准信号，并且从所述多条TX路径中的至少一条TX路径中提取下行链路DL校准信号，所述耦合单元进一步被配置为，从所述多条TX路径中的至少一条TX路径中提取传输信号功率，以监测所述无线电单元与天线阵列之间的连接状况。
2.根据权利要求1所述的无线电单元，其中所述传输信号功率包括正向功率和逆向功率。
3.根据权利要求1或2所述的无线电单元，其中所述耦合单元包括连接至所述多条TX/RX路径中的一条TX/RX路径的开关阵列，并且所述一条TX/RX路径以时分方式被重复使用，用于向所述耦合单元传输所述UL校准信号，从所述耦合单元接收所述DL校准信号，并且从所述耦合单元接收所提取的传输信号功率。
4.根据权利要求1或2所述的无线电单元，进一步包括：
独立TX/RX路径，并且
所述耦合单元包括连接至所述独立TX/RX路径的开关阵列，并且所述独立TX/RX路径被用于向所述耦合单元传输所述UL校准信号，从所述耦合单元接收所述DL校准信号，并且从所述耦合单元接收所提取的传输信号功率。
5.根据权利要求1或2所述的无线电单元，当被使用在频分双工FDD系统中时，所述无线电单元进一步包括传输器观测接收器TOR，并且所述耦合单元包括连接至所述TOR并且连接至所述多条TX/RX路径中的一条TX路径的开关阵列，并且所述TX路径被重复用于向所述耦合单元传输所述UL校准信号，并且所述TOR被用于从所述耦合单元接收所述DL校准信号并且从所述耦合单元接收所提取的传输信号功率。
6.根据权利要求1或2所述的无线电单元，其中所述多个RF端口被配置为，无需RF电缆而连接至天线阵列的多个RF端口。
7.一种基站，包括：
根据权利要求1-6中任一项所述的无线电单元；
具有多个RF端口的天线阵列；
其中所述多个RF端口无需RF电缆而与所述无线电单元的所述多个RF端口相连接。
8.一种用于校准基站内的天线阵列的方法，其中所述基站包括无线电单元，并且所述无线单元包括多条TX/RX路径、与所述多条TX/RX路径相连接的多个RF端口、以及与所述多条TX/RX路径相耦合的耦合单元，所述方法包括：
经由所述耦合单元向所述多条RX路径中的至少一条RX路径传输UL校准信号；
经由所述耦合单元从所述多条TX路径中的至少一条TX路径接收DL校准信号；
基于所述UL校准信号和所述DL校准信号中的至少一个校准信号，来确定至少一条RX路径和TX路径的校准系数；以及
将所述耦合单元配置为从所述多条TX路径中的至少一条TX路径中提取传输信号功率，以监测所述无线电单元与天线阵列之间的连接状况。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述UL校准信号经由所述多条TX/RX路径中的一条TX路径而被传输给所述耦合单元。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述UL校准信号经由独立传输器路径而被传输给所述耦合单元。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述DL校准信号从所述耦合单元而被传输给所述多条TX/RX路径中的一条RX路径。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述DL校准信号从所述耦合单元而被传输给独立接收器路径。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述DL校准信号从所述耦合单元而被传输给传输器观测接收器TOR。
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