CN105518934B - 阵列天线校准方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种阵列天线校准方法、装置和系统。本发明阵列天线校准方法，包括：通过无线空口耦合校准方式确定阵列天线的每个阵元组中的通道的组内校准系数，所述阵列天线的阵元被分为至少两个阵元组，所述通道对应所述阵列天线的一个或多个阵元；通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的通道的组间校准系数；根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿。本发明实施例提高了大规模阵列天线系统的校准精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种阵列天线校准方法、装置和系统。
背景技术
在大规模阵列天线系统中，为了保证波束赋形(Beamforming)技术带来的系统增益，以及充分利用大天线阵列带来的高空间分辨能力，需要保证基站侧收发通道响应的一致性，响应包括幅度和相位。现有的长期演进(Long Term Evolution，简称：LTE)系统中基站配置为4天线或者8天线，而大规模阵列天线系统中基站的天线数目上升为几百根甚至更多，为了使得大天线阵列在预编码或者导向矢量的作用下，针对某个用户在空间中合成的波束变得非常窄，同时能够让该波束更加精确的指向该用户以增强该用户接收信号的功率，减少配对用户之间和小区间的干扰，需要对收发通道进行高精度的校准。一般阵列天线校准时可采用有线耦合校准或者无线空口耦合校准，即校准信号通过有线电缆或者无线空口被传入或传出待校准通道，通过比较通道间的幅相特性差异获取校准参数。
但是，随着大规模阵列天线系统的应用，传统阵列天线校准方法的弊端越发显现，有线耦合校准方式受限于耦合盘端口数量急剧增加时的实现难度和复杂度，无线空口耦合校准方式则受限于阵列面积增加后导致的空口稳定性变差和动态范围扩大，有线耦合校准和无线空口耦合校准均无法满足大规模阵列天线系统的校准精度。
发明内容
本发明实施例提供一种阵列天线校准方法、装置和系统，以提高大规模阵列天线系统的校准精度。
第一方面，本发明实施例提供一种阵列天线校准方法，包括：
通过无线空口耦合校准方式确定阵列天线的每个阵元组中的通道的组内校准系数，所述阵列天线的阵元被分为至少两个阵元组，所述通道对应所述阵列天线的一个或多个阵元；
通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的通道的组间校准系数；
根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，通过无线空口耦合校准方式确定任一个阵元组中通道的组内校准系数，包括：
确定所述阵元组中的参考通道，所述参考通道为所述阵元组中的任一个通道；
确定所述参考通道的组内校准系数为1；
通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值；
根据所述比值确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的组内校准系数。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组的通道的组间校准系数，包括：
通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；
根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
结合第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述通道为发射通道时，通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值，包括：
确定所述阵元组中的通道与组内校准接收通道之间的空口响应特性；
所述阵元组中的通道向所述组内校准接收通道发送第一校准信号；
所述组内校准接收通道根据接收的所述第一校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；
确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的组间校准系数，包括：
所述每个阵元组中的参考通道向组间校准接收通道发送第二校准信号；
所述组间校准接收通道根据接收的所述第二校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；
根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
结合第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述通道为接收通道时，通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值，包括：
确定所述阵元组中的通道与组内校准发射通道之间的空口响应特性；
所述阵元组中的通道接收所述组内校准发射通道发送的第三校准信号；
所述阵元组中的通道根据接收的所述第三校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；
确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的组间校准系数，包括：
所述每个阵元组中的参考通道接收组间校准发射通道发送的第四校准信号；
所述每个阵元组中的参考通道根据接收的所述第四校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；
根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
第二方面，本发明实施例提供一种阵列天线校准装置，包括：
组内处理模块，用于通过无线空口耦合校准方式确定阵列天线的每个阵元组中的通道的组内校准系数，所述阵列天线的阵元被分为至少两个阵元组，所述通道对应所述阵列天线的一个或多个阵元；
组间处理模块，用于通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的通道的组间校准系数；
综合处理模块，用于根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述组内处理模块包括：
参考通道确定单元，用于确定任一个阵元组中的参考通道，所述参考通道为所述阵元组中的任一个通道；
参考系数确定单元，用于确定所述参考通道的组内校准系数为1；
比值确定单元，用于通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值；
组内校准系数确定单元，用于根据所述比值确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的组内校准系数。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述组间处理模块，具体用于通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
结合第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述通道为发射通道时，所述比值确定单元，具体用于确定所述阵元组中的通道与组内校准接收通道之间的空口响应特性；所述阵元组中的通道向所述组内校准接收通道发送第一校准信号；所述组内校准接收通道根据接收的所述第一校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述组间处理模块，具体用于所述每个阵元组中的参考通道向组间校准接收通道发送第二校准信号；所述组间校准接收通道根据接收的所述第二校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
结合第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述通道为接收通道时，所述比值确定单元，具体用于确定所述阵元组中的通道与组内校准发射通道之间的空口响应特性；所述阵元组中的通道接收所述组内校准发射通道发送的第三校准信号；所述阵元组中的通道根据接收的所述第三校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
结合第二方面的第五种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述组间处理模块，具体用于所述每个阵元组中的参考通道接收组间校准发射通道发送的第四校准信号；所述每个阵元组中的参考通道根据接收的所述第四校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
第三方面，本发明实施例提供一种发射通道校准系统，包括：组间单元、综合计算器以及多个组内单元，其中，所述组内单元包括阵列天线的多个阵元、耦合器、发射电路、数模转换器DAC、模数转换器ADC、信号产生器、组内接收电路以及组内校准系数计算器；所述组间单元包括合路器、组间接收电路、ADC和组间校准系数计算器；
所述组内单元，用于通过无线空口耦合校准方式获取阵元组中的所有发射通道的组内校准系数，所述发射通道对应所述阵元组中的一个或多个所述阵元；
所述组间单元，用于通过有线耦合校准方式获取每个所述阵元组对应的组间校准系数；
所述综合计算器，用于根据所述组内校准系数和所述组间校准系数获取所述阵列天线的所有发射通道的校准系数，并根据所述校准系数分别对所述阵列天线的所有发射通道进行补偿，所述阵列天线的所有发射通道包括所有所述阵元组中的所有发射通道。
第四方面，本发明实施例提供一种接收通道校准系统，包括：组间单元、综合计算器以及多个组内单元，其中，所述组内单元包括阵列天线的多个阵元、耦合器、接收电路、模数转换器ADC、数模转换器DAC、信号产生器、组内发送电路、组内校准系数计算器和接收补偿器；所述组间单元包括分路器、组间发送电路、DAC、信号产生器和组间校准系数计算器；
所述组内单元，用于通过无线空口耦合校准方式获取阵元组中的所有接收通道的组内校准系数，所述接收通道对应所述阵元组中的一个或多个所述阵元；
所述组间单元，用于通过有线耦合校准方式获取每个所述阵元组对应的组间校准系数；
所述综合计算器，用于根据所述组内校准系数和所述组间校准系数获取所述阵列天线的所有接收通道的校准系数，并根据所述校准系数分别对所述阵列天线的所有接收通道进行补偿，所述阵列天线的所有接收通道包括所有所述阵元组中的所有接收通道。
本发明实施例阵列天线校准方法、装置和系统，通过根据预设规则对阵列天线的阵元进行分组，分别获取组内校准系数和组间校准系数，再通过这两个系数获取阵列天线的各通道对应的校准系数，并根据校准系数对各通道进行补偿，提高了大规模阵列天线系统的校准精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明阵列天线校准方法实施例一的流程图；
图2为阵列天线分组示意图；
图3为无线空口耦合校准方式示意图；
图4A为有线耦合校准发射通道示意图；
图4B为有线耦合校准接收通道示意图；
图5为本发明阵列天线校准方法实施例二的流程图；
图6为本发明阵列天线校准装置实施例一的结构示意图；
图7为本发明阵列天线校准装置实施例二的结构示意图；
图8为本发明发射通道校准系统实施例的结构示意图；
图9为本发明接收通道校准系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明阵列天线校准方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：
步骤101、将阵列天线的阵元分为至少两个阵元组；
本实施例中，校准大规模阵列天线可以按照预设规则对阵列天线的阵元(即天线阵子)进行分组，预设规则可以包括阵元在天线阵列中的相对位置、阵元间耦合度、阵元信号接收功率、校准信号检测精度等。例如，图2为阵列天线分组示意图，如图2所示，阵列天线由一个16×16均匀分布的矩形平面阵列组成，每个圆圈代表一个阵元，虚线框内包含的阵元组成一个阵元组，即每个阵元组包含一个4×4的阵元阵列，这是根据阵元在天线阵列中的位置进行分组的，一共有16个分组。根据以上任意一种或多种规则的组合对阵列天线的阵元进行分组，分组方法需确保同一个阵元组内的通道的校准精度满足大规模阵列天线系统的需求。
上述步骤101是可选的，因为阵元组可以是在对天线进行校准之前，就已经由天线校准装置或其它设备分好了。
步骤102、通过无线空口耦合校准方式确定阵列天线的每个阵元组中的通道的组内校准系数；
本实施例中，所述通道对应所述阵元组中的一个或多个所述阵元，可选的，上述分组过程需要确保同一通道对应的不同阵元分在同一个阵元组内。阵列天线校准装置通过无线空口耦合校准方式获取每个阵元组中的所有通道的组内校准系数，由于大规模阵列天线的阵元数量非常多，分组后每个阵列分组的阵元数目减少，分组后各阵元组采用无线空口耦合校准时，能确保空口稳定性。
图3为无线空口耦合校准方式示意图，如图3所示，无线空口耦合校准方式用阵列天线的阵元间无线信道作为校准信号的传输通道，待校准通道与校准通道之间的信号传输都是通过无线空口信道实现的。图3中的双箭头代表待校准通道与校准通道间的无线空口信道，由于无线空口的一致性较差，因此待校准通道0，1，2，3分别与校准通道之间的空口响应特性误差很大，如果不进行处理，该误差会直接体现到校准结果中，影响系统性能。为了解决该问题，需要在进行校准之前，先获得各个待校准通道与校准通道之间的空口响应特性，该空口响应特性的获取方法可以是通过测试仪器，例如矢量网络分析仪，直接测量获得两个天线之间通道的空口响应特性，即图3中的H04，H14，H24，H34，在接下来的校准中利用这些空口响应特性消除无线空口的不一致性，空口响应特性的获取方法包含离线测试和在线计算两种。对于发射通道校准，待校准通道0，1，2，3分别向校准通道发送校准信号，校准通道接收到校准信号后，可以计算出每个待校准通道对应的响应特性，该响应特性由发射通道，空口和接收通道三部分响应特性组成，由于接收通道(即校准通道)是相同的，空口响应特性H04，H14，H24，H34已经获得，所以发射通道的响应特性可以通过各待校准通道的响应特性去除空口响应特性的影响后得到，再根据该响应特性对发射通道的不一致进行补偿，即完成了发射通道校准。对于接收通道校准，校准通道向待校准通道发送校准信号，待校准通道接收到校准信号后，可以计算出每个待校准通道对应的响应特性，该响应特性由发射通道，空口和接收通道三部分响应特性组成，由于发射通道(即校准通道)是相同的，空口响应特性H04，H14，H24，H34已经获得，所以接收通道的响应特性可以通过各待校准通道的响应特性去除空口响应特性的影响后得到，再根据该响应特性对接收通道的不一致进行补偿，即完成了接收通道校准。
步骤103、通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的通道的组间校准系数；
本实施例中，阵列分组之间采用有线耦合校准方式获取各组对应的组间校准系数，对天线的阵元组后，分组数量有限，降低了大规模阵列天线校准的复杂度，可以采用有线耦合校准方式获取每个阵元组的组间校准系数，这样也可以合理地部署有线耦合校准的连线方式，提高校准精度。
本实施例步骤102和步骤103的执行主体可以是阵列天线校准装置，该装置可以是集成在阵列天线中，作为一个专门的校准模块存在，也可以是一个独立于阵列天线的校准设备，通过与阵列天线的空口或有线交互对其进行校准，对此本发明不做具体限定。
图4A为有线耦合校准发射通道示意图，图4B为有线耦合校准接收通道示意图，图4A和图4B结合来看，有线耦合校准是指利用耦合盘等有线方式作为校准信号传输通道，连接待校准通道和校准通道，进行通道校准的方法。图中需要进行通道校准的天线都包含一个发射通道(TX)和一个接收通道(RX)，校准通道用来辅助校准，包含一个发射通道(TX_cal)和一个接收通道(RX_cal)。天线的待校准通道和校准通道通过射频电缆连接到耦合盘上，其中校准通道连接到耦合盘的校准端口，待校准通道连接到耦合盘的普通端口上，通过耦合盘，待校准通道发送出的校准信号可以被校准通道接收，校准通道发送出的校准信号也可以被待校准通道接收。耦合盘要求各个通道幅相特性高度一致，即不同的待校准通道所经过的耦合盘内部的各个通道是一致的，这个性质保证了校准的精度。对于发射通道校准，待校准通道TX0，TX1，TX2，TX3分别向校准通道发送校准信号，校准通道接收到校准信号后，可以计算出每个待校准通道对应的响应特性，该响应特性由发射通道，耦合盘和接收通道三部分响应特性组成的，由于耦合盘各个通道之间的一致性很好，而接收通道(即校准通道)是相同的，所以上述响应特性之间的不一致可以认为是由发射通道的不一致造成的，对发射通道的不一致进行补偿，即完成了发射通道的校准。对于接收通道校准，校准通道向待校准通道TX0，TX1，TX2，TX3分别发送校准信号，待校准通道接收到校准信号后，可以计算出每个待校准通道对应的响应特性，该响应特性由发射通道，耦合盘和接收通道三部分响应特性组成，由于耦合盘各个通道之间的一致性很好，而发射通道(即校准通道)是相同的，所以上述响应特性之间的不一致可以认为是由接收通道不一致造成的，对接收通道的不一致进行补偿，即完成了接收通道的校准。
步骤104、根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿。
本实施例中，所述阵列天线的所有通道包括所有所述阵元组中的所有通道。通过上述方法获取到阵列天线的各通道对应的组内校准系数和组间校准系数，即可根据这两个系数获取各通道最终的校准系数，阵列天线校准装置根据该校准系数对应地对阵列天线的通道进行补偿，以完成阵列天线的通道校准。
本实施例，通过根据预设规则对阵列天线的阵元进行分组，分别获取组内校准系数和组间校准系数，再通过这两个系数获取阵列天线的各通道对应的校准系数，并根据校准系数对各通道进行补偿，提高了大规模阵列天线系统的校准精度。
图5为本发明阵列天线校准方法实施例二的流程图，如图5所示，本实施例是针对阵列天线的发射通道的校准方法，可以包括：
步骤201、将阵列天线的阵元分为至少两个阵元组；
本实施例中，根据预设规则对阵列天线的阵元进行分组的过程与上述方法实施例的步骤101类似，此处不再赘述。
上述步骤201是可选的，因为阵元组可以是在对天线进行校准之前，就已经由天线校准装置或其它设备分好了。
步骤202、确定所述阵元组中的参考通道；
本实施例中，所述阵元组可以是步骤101中的至少两个阵元组中的任一个，在每个阵元组内采用无线空口耦合校准方式，在组间是采用有线耦合校准方式，组间是从每个阵元组中选择一个发射通道作为代表进行校准的，即参考通道，而组内则是其他发射通道以参考通道为基准，计算这些发射通道相对于参考通道的校准系数，可见组内校准系数是一个相对值，相对于参考通道的值。而参考通道可以是阵元组中的任意一个发射通道，即参考通道的确定没有固定的规则，以阵元组为单位，可以是阵元组内的任意一个待校准的发射通道。
步骤203、确定所述参考通道的组内校准系数为1；
步骤204、通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值；
步骤205、根据所述比值确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的组内校准系数；
本实施例中，以参考通道为基准通道，其他通道都是相对于该参考通道得到一个组内校准系数，为了方便起见，将参考通道的组内校准系数确定为1。
根据图3所示的线空口耦合校准方式，可以先确定阵元组中的发射通道与组内校准接收通道之间的空口响应特性；然后阵元组中的发射通道向组内校准接收通道发送第一校准信号；组内校准接收通道根据接收的第一校准信号和确定的空口响应特性，确定阵元组中的发射通道的响应特性；确定阵元组中除参考通道外的其他发送通道的响应特性与参考通道的响应特性之间的比值。
在每个所述阵元组中分别设置有组内校准接收机，该组内校准接收机类似于图3所示的校准通道对应的接收机，用于接收阵元组内的所有待校准的发射通道发送出的第一校准信号，第一校准信号通过无线空口耦合进组内校准接收机的接收通道，组内校准接收机将接收到的第一校准信号汇入组内计算器，该组内计算器根据参考通道的组内校准系数为1以及上述比值，计算获取阵元组中除参考通道外的其他通道的组内校准系数。
步骤206、通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；
步骤207、根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数；
本实施例中，根据图4A所示的有线耦合校准方式，每个阵元组中的参考通道向组间校准接收通道发送第二校准信号；组间校准接收通道根据接收的第二校准信号，确定每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定组间校准系数。
在各个阵元组之间设置有组间校准接收机，该组间校准接收机类似于图4A所示的校准通道对应的接收机，用于接收各个阵元组确定出来的参考通道发送的第二校准信号，第二校准信号通过有线电缆传输至组间校准接收机的接收通道，组间校准接收机将接收到的第二校准信号汇入组间计算器，计算获取每个阵元组中的参考通道的组间校准系数。
步骤208、根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿。
举例说明，假设组内校准系数为Takp，其中k表示第k阵元组，p表示该阵元组内的第p发射通道；经计算后得到各发射通道相对于参考通道的空口响应特性为Tmkp；参考信道发送特性设为Tmkr＝1，r表示参考信道；通过公式Takp×Tmkp＝1，即可获得阵元组内各发射通道的组内校准系数Takp。
假设组间校准系数为Tbk，其中k表示第k阵元组；经计算后得到各阵元组的参考通道的发送特性为Tnk；通过公式Tbk×Tnk＝1，即可获得组间校准系数Tbk。
根据上述组内校准系数和组间校准系数完成阵列天线所有发射通道校准系数的融合，获取各发射通道的校准系数Tckp，其中k表示阵元组编号，p表示阵元组内发射通道编号；计算公式为Tckp＝Takp×Tbk。
本实施例，通过根据预设规则对阵列天线的阵元进行分组，分别获取发射通道的组内校准系数和组间校准系数，再通过这两个系数获取阵列天线的各发射通道对应的校准系数，并根据校准系数对各发射通道进行补偿，提高了大规模阵列天线系统的校准精度。
进一步的，上述方法实施例还可以用于针对阵列天线的接收通道进行校准，上述步骤204通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值，具体的实现方法可以是：确定所述阵元组中的通道与组内校准发射通道之间的空口响应特性；所述阵元组中的通道接收所述组内校准发射通道发送的第三校准信号；所述阵元组中的通道根据接收的所述第三校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。上述步骤206-207通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数，具体的实现方法可以是：所述每个阵元组中的参考通道接收组间校准发射通道发送的第四校准信号；所述每个阵元组中的参考通道根据接收的所述第四校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
图6为本发明阵列天线校准装置实施例一的结构示意图，如图6所示，本实施例的装置可以包括：分组模块11、组内处理模块12、组间处理模块13以及综合处理模块14，其中，分组模块11，用于将阵列天线的阵元分为至少两个阵元组；组内处理模块12，用于通过无线空口耦合校准方式确定阵列天线的每个阵元组中的通道的组内校准系数，所述通道对应所述阵列天线的一个或多个阵元；组间处理模块13，用于通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的通道的组间校准系数；综合处理模块14，用于根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿。
上述分组模块11是可选的，因为阵元组可以是在对天线进行校准之前，就已经由天线校准装置或其它设备分好了。
本实施例的装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图7为本发明阵列天线校准装置实施例二的结构示意图，如图7所示，本实施例的装置在图6所示装置结构的基础上，进一步地，组内处理模块12可以包括：参考通道确定单元121、参考系数确定单元122、比值确定单元123以及组内校准系数确定单元124，其中，参考通道确定单元121，用于确定任一个阵元组中的参考通道，所述参考通道为所述阵元组中的任一个通道；参考系数确定单元122，用于确定所述参考通道的组内校准系数为1；比值确定单元123，用于通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值；组内校准系数确定单元124，用于根据所述比值确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的组内校准系数。组间处理模块13，具体用于通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
进一步的，所述通道为发射通道时，比值确定单元123，具体用于确定所述阵元组中的通道与组内校准接收通道之间的空口响应特性；所述阵元组中的通道向所述组内校准接收通道发送第一校准信号；所述组内校准接收通道根据接收的所述第一校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。组间处理模块13，具体用于所述每个阵元组中的参考通道向组间校准接收通道发送第二校准信号；所述组间校准接收通道根据接收的所述第二校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
进一步的，所述通道为接收通道时，比值确定单元123，具体用于确定所述阵元组中的通道与组内校准发射通道之间的空口响应特性；所述阵元组中的通道接收所述组内校准发射通道发送的第三校准信号；所述阵元组中的通道根据接收的所述第三校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。组间处理模块13，具体用于所述每个阵元组中的参考通道接收组间校准发射通道发送的第四校准信号；所述每个阵元组中的参考通道根据接收的所述第四校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
本实施例的装置，可以用于执行图1～图5任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图8为本发明发射通道校准系统实施例的结构示意图，如图8所示，本实施例的系统包括：组间单元11、综合计算器12以及多个组内单元13，其中，组内单元13包括阵列天线的多个阵元、耦合器131、发送电路132、数模转换器(Digital-to-Analog Converter，简称：DAC)133、模数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称：ADC)134、信号产生器135、组内接收电路136以及组内校准系数计算器137；组间单元11包括合路器111、组间接收电路112、ADC113和组间校准系数计算器114。
在任一个组内单元13中，信号产生器135，用于产生校准信号；组内单元中的DAC133，用于将校准信号转换成发送模拟信号；发送电路132，用于对发送模拟信号进行滤波放大处理后输出至耦合器131；耦合器131，用于将发送模拟信号分成两路，其中一路通过直通端发送至阵列天线，另一路通过耦合端发送至组间接收电路112；组内接收电路136，用于接收阵元组中的发射通道发送的校准信号；组内单元中的ADC134，用于将组内接收电路136接收的校准信号转换成数字信号；组内校准系数计算器137，用于根据组内单元中的ADC134输出的数字信号确定组内校准系数；合路器111，用于对至少两个阵元组(组内单元13)中的参考通道发送的校准信号进行合路处理；组间接收电路112，用于接收合路后的校准信号；组间单元中的ADC113，用于将合路后的校准信号转换成数字信号；组间校准系数计算器114，用于根据组间单元中的ADC113输出的数字信号确定组间校准系数；综合计算器12，用于根据组内校准系数和组间校准系数计算获取阵列天线的阵元的校准系数，并将校准系数输入至信号产生器135以使信号产生器135根据校准系数对产生的数字信号进行调整，对阵列天线的阵元进行补偿。
本实施例的系统，可以执行图1～图5任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图9为本发明接收通道校准系统实施例的结构示意图，如图9所示，本实施例的系统包括：组间单元21、综合计算器22以及多个组内单元23，其中，组内单元23包括阵列天线的多个阵元、耦合器231、接收电路232、ADC233、DAC234、信号产生器235、组内发送电路236、组内校准系数计算器237和接收补偿器238；组间单元21包括分路器211、组间发送电路212、DAC213、信号产生器214和组间校准系数计算器215。
在任一个组内单元23中，组内单元中的信号产生器235，用于产生阵元组内的校准信号；组内单元中的DAC234，用于将阵元组内的校准信号转换成发送模拟信号；组内发送电路236，用于将发送模拟信号发送至耦合器231；耦合器231，用于通过直通端接收组内发送电路236发送的发送模拟信号，通过耦合端接收组间发送电路212发送的模拟信号；接收电路232，用于接收模拟信号；组内单元中的ADC233，用于将接收电路232接收的模拟信号转换成数字信号；组内校准系数计算器237，用于根据组内单元中的ADC233输出的数字信号确定组内校准系数；组间单元中的信号产生器214，用于产生阵元组间的校准信号；组间单元中的DAC213，用于将阵元组间的校准信号转换成模拟信号；组间发送电路212，用于将模拟信号发送至分路器211；分路器211，用于将模拟信号分路成与阵元组对应的多路校准信号，并将分路后的模拟信号输入至阵元组中的参考通道；组间校准系数计算器215，用于根据阵元组中的参考通道的ADC输出的数字信号确定组间校准系数；综合计算器22，用于根据组内校准系数和组间校准系数计算获取阵列天线的阵元的校准系数，并将校准系数输入至接收补偿器238；接收补偿器238，用于根据校准系数对组内单元中的信号产生器235产生的数字信号进行调整，对阵列天线的阵元进行补偿。
本实施例的系统，可以执行图1～图5任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述该作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，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单元中，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单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (14)
1.一种阵列天线校准方法，其特征在于，包括：
通过无线空口耦合校准方式确定阵列天线的每个阵元组中的通道的组内校准系数，所述阵列天线的阵元被分为至少两个阵元组，所述通道对应所述阵列天线的一个或多个阵元；
通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的通道的组间校准系数；
根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿；
其中，所述通道为发射通道，或者，所述通道为接收通道；
所述通过无线空口耦合校准方式确定任一个阵元组中通道的组内校准系数，包括：
确定所述阵元组中的参考通道，所述参考通道为所述阵元组中的任一个通道；
确定所述参考通道的组内校准系数为1；
通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值；
根据所述比值确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的组内校准系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组的通道的组间校准系数，包括：
通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；
根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通道为发射通道时，通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值，包括：
确定所述阵元组中的通道与组内校准接收通道之间的空口响应特性；
所述阵元组中的通道向所述组内校准接收通道发送第一校准信号；
所述组内校准接收通道根据接收的所述第一校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；
确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的组间校准系数，包括：
所述每个阵元组中的参考通道向组间校准接收通道发送第二校准信号；
所述组间校准接收通道根据接收的所述第二校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；
根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通道为接收通道时，通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值，包括：
确定所述阵元组中的通道与组内校准发射通道之间的空口响应特性；
所述阵元组中的通道接收所述组内校准发射通道发送的第三校准信号；
所述阵元组中的通道根据接收的所述第三校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；
确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的组间校准系数，包括：
所述每个阵元组中的参考通道接收组间校准发射通道发送的第四校准信号；
所述每个阵元组中的参考通道根据接收的所述第四校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；
根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
7.一种阵列天线校准装置，其特征在于，包括：
组内处理模块，用于通过无线空口耦合校准方式确定阵列天线的每个阵元组中的通道的组内校准系数，所述阵列天线的阵元被分为至少两个阵元组，所述通道对应所述阵列天线的一个或多个阵元；
组间处理模块，用于通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的通道的组间校准系数；
综合处理模块，用于根据所述组内校准系数和所述组间校准系数确定所述阵列天线的阵元的校准系数，并根据所述校准系数对所述阵列天线的阵元进行补偿；
其中，所述通道为发射通道，或者，所述通道为接收通道；
所述组内处理模块包括：
参考通道确定单元，用于确定任一个阵元组中的参考通道，所述参考通道为所述阵元组中的任一个通道；
参考系数确定单元，用于确定所述参考通道的组内校准系数为1；
比值确定单元，用于通过无线空口耦合校准方式确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值；
组内校准系数确定单元，用于根据所述比值确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的组内校准系数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述组间处理模块，具体用于通过有线耦合校准方式确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述通道为发射通道时，所述比值确定单元，具体用于确定所述阵元组中的通道与组内校准接收通道之间的空口响应特性；所述阵元组中的通道向所述组内校准接收通道发送第一校准信号；所述组内校准接收通道根据接收的所述第一校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述组间处理模块，具体用于所述每个阵元组中的参考通道向组间校准接收通道发送第二校准信号；所述组间校准接收通道根据接收的所述第二校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
11.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述通道为接收通道时，所述比值确定单元，具体用于确定所述阵元组中的通道与组内校准发射通道之间的空口响应特性；所述阵元组中的通道接收所述组内校准发射通道发送的第三校准信号；所述阵元组中的通道根据接收的所述第三校准信号和确定的所述空口响应特性，确定所述阵元组中的通道的响应特性；确定所述阵元组中除所述参考通道外的其他通道的响应特性与所述参考通道的响应特性之间的比值。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述组间处理模块，具体用于所述每个阵元组中的参考通道接收组间校准发射通道发送的第四校准信号；所述每个阵元组中的参考通道根据接收的所述第四校准信号，确定所述每个阵元组中的参考通道的响应特性；根据所述每个阵元组中的参考通道的响应特性，确定所述组间校准系数。
13.一种发射通道校准系统，其特征在于，包括：组间单元、综合计算器以及多个组内单元，其中，所述组内单元包括阵列天线的多个阵元、耦合器、发送电路、数模转换器DAC、模数转换器ADC、信号产生器、组内接收电路以及组内校准系数计算器；所述组间单元包括合路器、组间接收电路、ADC和组间校准系数计算器；
所述信号产生器，用于产生校准信号；
所述组内单元中的DAC，用于将所述校准信号转换成发送模拟信号；
所述发送电路，用于对所述发送模拟信号进行滤波放大处理后输出至所述耦合器；
所述耦合器，用于将所述发送模拟信号分成两路，其中一路通过直通端发送至阵列天线，另一路通过耦合端发送至所述组间接收电路；
所述组内接收电路，用于接收阵元组中的发射通道发送的校准信号；
所述组内单元中的ADC，用于将所述组内接收电路接收的校准信号转换成数字信号；
所述组内校准系数计算器，用于根据所述组内单元中的ADC输出的数字信号确定组内校准系数；
所述合路器，用于对至少两个阵元组中的参考通道发送的校准信号进行合路处理；
所述组间接收电路，用于接收合路后的校准信号；
所述组间单元中的ADC，用于将所述合路后的校准信号转换成数字信号；
所述组间校准系数计算器，用于根据所述组间单元中的ADC输出的数字信号确定组间校准系数；
所述综合计算器，用于根据所述组内校准系数和所述组间校准系数计算获取所述阵列天线的阵元的校准系数，并将所述校准系数输入至所述信号产生器以使所述信号产生器根据所述校准系数对产生的数字信号进行调整，对所述阵列天线的阵元进行补偿。
14.一种接收通道校准系统，其特征在于，包括：组间单元、综合计算器以及多个组内单元，其中，所述组内单元包括阵列天线的多个阵元、耦合器、接收电路、模数转换器ADC、数模转换器DAC、信号产生器、组内发送电路、组内校准系数计算器和接收补偿器；所述组间单元包括分路器、组间发送电路、DAC、信号产生器和组间校准系数计算器；
所述组内单元中的信号产生器，用于产生阵元组内的校准信号；
所述组内单元中的DAC，用于将所述阵元组内的校准信号转换成发送模拟信号；
所述组内发送电路，用于将所述发送模拟信号发送至所述耦合器；
所述耦合器，用于通过直通端接收所述组内发送电路发送的所述发送模拟信号，通过耦合端接收所述组间发送电路发送的模拟信号；
所述接收电路，用于接收所述耦合器输出的模拟信号；
所述组内单元中的ADC，用于将所述接收电路接收的模拟信号转换成数字信号；
所述组内校准系数计算器，用于根据所述组内单元中的ADC输出的数字信号确定组内校准系数；
所述组间单元中的信号产生器，用于产生阵元组间的校准信号；
所述组间单元中的DAC，用于将所述阵元组间的校准信号转换成模拟信号；
所述组间发送电路，用于将所述模拟信号发送至所述分路器；
所述分路器，用于将所述模拟信号分路成与阵元组对应的多路校准信号，并将分路后的模拟信号输入至阵元组中的参考通道；
所述组间校准系数计算器，用于根据所述阵元组中的参考通道的ADC输出的数字信号确定组间校准系数；
所述综合计算器，用于根据所述组内校准系数和所述组间校准系数计算获取所述阵列天线的阵元的校准系数，并将所述校准系数输入至所述接收补偿器；
所述接收补偿器，用于根据所述校准系数对所述组内单元中的信号产生器产生的数字信号进行调整，对所述阵列天线的阵元进行补偿。
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