CN106256098B - 天线阵列自校准 - Google Patents

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CN106256098B CN201580023268.XA CN201580023268A CN106256098B CN 106256098 B CN106256098 B CN 106256098B CN 201580023268 A CN201580023268 A CN 201580023268A CN 106256098 B CN106256098 B CN 106256098B
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Abstract

一种用于校准天线阵列的方法和装置。所述装置包括第一和第二耦合器、校准收发器和控制器。第一耦合器可操作地连接到第一数目的天线。第二耦合器可操作地连接到第二数目的天线。校准收发器经公共路径可操作地连接到第一和第二耦合器。控制器被配置为基于由校准收发器经公共路径、从第一和第二耦合器接收的或发送到第一和第二耦合器的至少一个或多个信号来执行对第二数目的天线的至少一个或多个发送/接收路径的校准。第一和第二数目的天线可以各自只包括一个天线，或者第一和第二数目的天线可以各自是多个天线的组。

Description

天线阵列自校准
技术领域
本公开一般地涉及收发器校准。更特别地，本公开涉及天线阵列自校准。
背景技术
多天线发送和接收系统中，由不同的天线路径发送和接收多个信号。由于若干因素，包括加工公差、网络条件和干扰，由不同天线路径发送的信号可能经历不同于预期的相移和/或时间延迟，而导致收发器性能的降低。
校准天线路径可以减小或消除这些差异。在安装前使用外部设备可以校准天线阵列。然而，这些方法只能被用于离线校准，其适合于无源天线阵列而不适合有源天线阵列。
也可以使用包括在天线阵列内的额外的电路来校准天线阵列。然而，包括额外的电路可能在计算校准所需的参数中引进额外的误差。这个误差可能随着包括在天线阵列中的天线和天线路径的数目而成指数地增长。
发明内容
本公开提供了天线阵列自校准。
在一示例实施例中，提供了一种用于校准天线阵列的装置。所述装置包括第一和第二耦合器、校准收发器和控制器。第一耦合器可操作地连接到第一数目的天线。第二耦合器可操作地连接到第二数目的天线。校准收发器经公共路径可操作地连接到第一和第二耦合器。控制器被配置为基于由校准收发器经公共路径、从第一和第二耦合器接收的或发送到第一和第二耦合器的至少一个或多个信号来执行对第二数目的天线的至少一个或多个发送/接收路径的校准。
在另一示例实施例中，提供了一种用于校准天线阵列的装置。所述装置包括多个耦合器、多个T型接头和控制器。每个耦合器可操作地连接到天线阵列中的天线。每个T型接头经公共路径将对于成对的临近天线的耦合器可操作地连接到校准收发器。控制器被配置为基于由校准收发器经公共路径从耦合器接收或发送到耦合器的至少一个或多个信号来执行对成对的临近天线的校准。
还是另一示例实施例中，提供了一种用于校准天线阵列的装置。所述装置包括多个耦合器、多个T型接头和控制器。每个耦合器可操作地连接到天线阵列中的天线组。每个T型接头经公共路径将对于成对的临近天线组的耦合器可操作地连接到校准收发器。控制器被配置为基于由校准收发器经公共路径从耦合器接收或发送到耦合器的至少一个或多个信号来执行对成对的临近天线组的校准。
为了执行发送器校准，控制器被配置为测量将由成对的临近天线组中的第一天线组发送的一个或多个信号，测量将由成对的临近天线组中的第二天线组发送的一个或多个信号，计算对于将由第一天线组发送的一个或多个信号相对于将由第一天线组发送的一个或多个信号的相位差和时间延迟，以及发送一个或多个信号以调整将由第二天线组发送的信号的相位或时间延迟中的至少一个。
为了执行接收器校准，控制器被配置为测量由校准收发器发送的、由可操作地连接到成对的临近天线组中的第一天线组的一个或多个第一收发器接收的一个或多个信号，测量由校准收发器发送的、由可操作地连接到成对的临近天线组中的第二天线组的一个或多个第二收发器接收的一个或多个信号，计算对于由一个或多个第二收发器接收的一个或多个信号相对于由一个或多个第一收发器接收的一个或多个信号的相位差和时间延迟，并且发送一个或多个信号以调整由第二天线组接收的信号的相位和时间延迟中的至少一个。
对于天线阵列中的天线组的发送/接收路径包括多个临近对的发送/接收路径，并且控制器被配置为通过相对于与第一临近的发送/接收路径对中的一个发送/接收路径执行对第一临近的发送/接收路径对中的另一发送/接收路径的校准并且相对于与第一临近的发送/接收路径对中已校准的发送/接收路径执行对下一个临近的发送/接收路径对中的发送/接收路径的校准，来递归地执行对天线阵列中临近的发送/接收路径对的校准。
还是另一示例实施例中，提供了一种用于校准天线阵列的方法。所述方法包括以下两个操作中的至少一个：由校准收发器经将第一耦合器和第二耦合器连接到校准电路的公共路径、从可操作地连接到第一数目的天线的第一耦合器和可操作地连接到第二数目的天线的第二耦合器接收一个或多个信号，或者由校准收发器经将第一耦合器和第二耦合器连接到校准电路的公共路径、向可操作地连接到第一数目的天线的第一耦合器和可操作地连接到第二数目的天线的第二耦合器发送一个或多个信号。此外，所述方法包括基于经公共路径接收的一个或多个信号或发送的一个或多个信号中至少其一，来执行对第二数目的天线的至少一个或多个发送/接收路径的校准。
从下面的特征、描述和权利要求中，其它的技术特征对本领域技术人员可以是容易显见的。
在进行以下具体描述之前，说明贯穿本专利文档使用的某些词语和短语的定义可能是有益的。术语“耦合”及其衍生词指代两个或更多个元件之间的任何直接或非直接的通信，无论这些元件彼此是否是物理接触的。术语“发送”、“接收”和“通信”及其衍生词包含直接和非直接的通信两者。术语“包括”和“包含”及其衍生词指的是无限制的包括。术语“或”是包括性的，意思是和/或。短语“与…关联”及其衍生词，指的是包括、被包括在内、与…互连、含有、被涵盖在内、连接到或与…连接、耦接到或与…耦接、与…通信、与…合作、交织、并排、靠近、与…紧密相连、有、具有…属性、与…有关等。术语“控制器”指的是控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分。这样的控制器可以在硬件或硬件和软件的组合和/或固件中被实施。与任何特定控制器关联的功能可以被集中或分布，无论在本地或远端地。短语“至少其中之一”，当与列表项一起使用时，意思是列表项中的一个或多个的不同组合可以被使用，并且可能只需要列表中的一项。例如，“A、B和C中的至少一个”包括任一以下组合：A、B、C、A和B、A和C、B和C，以及A和B和C。短语“数目的天线”指的是任意数目的天线—从一根天线到大于1的任何数目，例如，可以只包括一根天线或者可以包括上百根天线。
此外，下面描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序实施或支持，每一个计算机程序是由计算机可读程序代码形成的并且在计算机可读媒介中具体化。术语“应用”和“程序”指代一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、步骤、功能、对象、类、实例、相关的数据或经改写以适合在合适的计算机可读程序代码中实施的其部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，计算机代码包含源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读媒介”包括可由计算机访问的任何类型的媒介，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、致密盘(CD)、数字视频盘(DVD)或任何其它类型的存储器。“非暂态”计算机可读媒介不包括传输暂时的电的或其它信号的有线的、无线的、光学的或其它通信链路。非暂态计算机可读媒介包括数据可以被永久地存储在其中的媒介和数据可以被存储在其中并之后被覆盖的媒介，诸如可重写的光盘或可擦除的存储器设备。
贯穿本发明文档提供了对于其它某些词语和短语的定义。本领域的技术人员应当理解，在许多情况而非大多数情况下，这些定义适用于这样定义的词语和短语的从前的和将来的使用。
附图说明
为了对本公开及其优点的更加全面的理解，现在结合附图在以下描述中进行了引用，其中：
图1示出了根据本公开的示例无线网络；
图2示出了根据本公开的示例eNodeB(eNB)；
图3示出了根据本公开的示例用户设备(UE)；
图4示出了根据本公开的包括2个无线通信收发器和1个校准收发器的实例两收发器校准系统；
图5A到图5C示出了根据本公开的示例T型接头(T-junction)；
图6A和图6B示出了根据本公开的示例耦合器；
图7示出了根据本公开的实例多收发器校准系统；
图8示出了根据本公开的对32收发器天线路径系统的校准的示例过程；
图9A到图9C示出了根据本公开用于校准天线阵列中成对的天线的系统的示例；
图10示出了根据本公开用于校准天线阵列中成对的天线组的示例多收发器校准系统；
图11示出了根据本公开用于对包括天线组的多收发器校准系统的校准的示例过程；
图12示出了根据本公开对天线组的校准的示例过程；
图13示出了根据本公开用于对多收发器校准系统中切换器的校准的示例过程；以及
图14示出了根据本公开的示例收发器校准系统。
具体实施方式
以下讨论的图1至图14，以及本专利文档中用来描述本公开的原理的各种实施例只意在阐述，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域的技术人员应当理解，本公开的原理可以在任何适当布置的无线通信系统中实施。
图1示出了根据本公开的示例无线网络100。图1所示的无线网络100的实施例只是用于阐述。无线网络100的其它实施例在不脱离本公开的范围的情况下可以被使用。
如图1所示，无线网络100包括eNodeB(eNB)101、eNB 102和eNB 103。eNB 101与eNB102和eNB 103通信。eNB 101还与诸如因特网、专有网际协议(IP)网络或其它数据网络的至少一个网络130通信。
eNB 102为eNB 102覆盖区120内的第一多个用户设备(UE)提供到网络130的无线宽带接入。第一多个UE包括：UE 111，可以位于小公司(SB)内；UE 112，可以位于企业(E)内；UE 113，可以位于WiFi热点(HS)内；UE 114，可以位于第一住宅(R)内；UE 115，可以位于第二住宅(R)内；以及UE 116，可以是移动设备(M)，如手机、无线膝上型计算机、无线PDA等。eNB 103为eNB 103的覆盖区125内的第二多个UE提供到网络130的无线宽带接入。第二多个UE包括UE 115和UE 116。在某些实施例中，eNB 101-103中的一个或多个可以使用5G、LTE、LTE-A、WiMAX或其它无线通信技术而彼此通信并且和UE 111-116通信。
依赖于网络类型，其它周知的术语可以被使用以代替“eNodeB”或“eNB”，诸如“基站”或“接入点”。为了方便，术语“eNodeB”和“eNB”在本专利文档中被使用以指代提供到远程终端的无线接入的网络基础设施组件。并且，依赖于网络类型，其它周知的术语可以被使用以代替“用户设备”或“UE”，诸如“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”或“用户装置”。为了方便，术语“用户设备”或“UE”在本专利文档中被使用以指代无线地接入eNB的远程无线设备，无论UE是移动设备(诸如移动电话或智能电话)还是通常所认为的固定设备(诸如台式计算机或自动贩卖机)。
虚线示出了覆盖区120和125的近似范围，其只是出于阐述和解释的目的而以近似地圆形示出。应当清楚地理解，与eNB关联的覆盖区，诸如覆盖区120和125，依赖于eNB的配置和与自然和人为障碍有关的无线电环境的变化，可以具有其它形状，包括不规则形状。
如以下更具体地描述的，eNB和/或UE中的一个或多个可以包括用于执行天线阵列自校准的电路。尽管图1示出了无线网络100的一个示例，但可以对图1进行各种变化。例如，无线网络100可以在任何合适的布置中包括任意数目的eNB和任意数目的UE。并且，eNB 101可以与任意数目的UE直接地通信并且向那些UE提供到网络130的无线宽带接入。类似地，每个eNB 102-103可以与网络130直接地通信并且向UE提供到网络130的直接的无线宽带接入。进一步，eNB 101、102和/或103可以提供到诸如外部电话网络或其它类型的数据网络的其它或额外的外部网络的接入。
图2示出了根据本公开的示例eNB 102。图2所示的eNB 102的实施例只是用于阐述，并且图1的eNB 101和103可以具有相同或相似的配置。然而，eNB以多种配置出现，并且图2不将本公开的范围限制于eNB的任何特定的实施方式。
如图2所示，eNB 102包括多个天线205a-205n、多个RF收发器210a-210n、发送(TX)处理电路215和接收(RX)处理电路220。eNB 102还包括控制器/处理器225、存储器230和回程或网络接口235。
RF收发器210a-210n从天线205a-205n接收传入的RF信号，诸如网络100中UE发送的信号。RF收发器210a-210n将传入的RF信号下变频以生成IF或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路220，RX处理电路220通过将基带或IF信号滤波、解码和/或数字化来生成处理后的基带信号。RX处理电路220将处理后的基带信号发送到控制器/处理器225用于进一步处理。
TX处理电路215从控制器/处理器225接收模拟或数字数据(诸如语音数据、网络数据、电子邮件或交互的视频游戏数据)。TX处理电路215将传出的基带数据编码、复用和/或数字化以生成处理后的基带或IF信号。RF收发器210a-210n从TX处理电路215接收传出的处理后的基带或IF信号并且将基带或IF信号上变频为经天线205a-205n发送的RF信号。
控制器/处理器225可以包括控制eNB 102的整体操作的一个或多个处理器或其它处理设备。例如，控制器/处理器225可以通过RF收发器210a-210n、RX处理电路220和TX处理电路215、按照公知的原理来控制前向信道信号的接收和反向信道信号的发送。控制器/处理器225也可以支持额外的功能，诸如更高级的无线通信功能。例如，控制器/处理器225可以支持波束形成和定向的路由操作，其中从多个天线205a-205n传出的信号被赋予不同的权重以有效地将传出的信号引导到期望的方向。任何的多种其它功能可在eNB 102中由控制器/处理器225支持。在某些实施例中，控制器/处理器225包括至少一个微处理器或微控制器。
控制器/处理器225还能够运行驻留在存储器213中的程序或其它进程，诸如OS。控制器/处理器225可以按运行的进程的要求将数据移入或移出存储器230。
控制器/处理器225还可以与回程或网络接口235耦接。回程或网络接口235允许eNB 102通过回程连接或通过网络与其它设备或系统通信。接口235可以支持通过任何合适的有线或无线连接的通信。例如，当eNB 102被实施为蜂窝通信系统(诸如支持5G、LTE或LTE-A的通信系统)的部分时，接口235可以允许eNB 102通过有线或无线的回程连接与其它eNB通信。当eNB 102被实施为接入点时，接口235可以允许eNB 102通过有线或无线的局域网或通过有线或无线的连接来与更大的网络(诸如因特网)通信。接口235包括支持通过有线或无线连接的通信的任何合适的结构，诸如以太网或RF收发器。
存储器230与控制器/处理器225耦接。存储器230的部分可以包括RAM，并且存储器230的另一部分可以包括闪存或其它ROM。
如以下更具体地描述的，eNB 102可以包括用于执行天线阵列自校准的电路。尽管图2示出了eNB 102的一个示例，但可以对图2进行各种变化。例如，eNB 102可以包括任意数目的图2中示出的每个组件。如特定的实例，接入点可以包括许多接口235，并且控制器/处理器225可以支持路由功能以在不同的网络地址之间路由数据。如另一特定的实例，虽然被示出为包括TX处理电路215的单一实例和RX处理电路220的单一实例，但eNB 102也可以包括每一个的多个实例(诸如每个收发器一个)。并且，图2中的各种组件可以被组合、进一步细分或省略，并且可以根据特定的需要添加额外的组件。
图3示出了根据本公开的示例UE 116。图3所示的UE 116的实施例只是用于阐述，并且图1的UE 111-115可以具有相同或相似的配置。然而，UE以多种配置出现，并且图3不将本公开的范围限制于UE的任何特定的实施方式。
如图3所示，UE 116包括天线305、无线电频率(RF)收发器310、发送(TX)处理电路315、麦克风320和接收(RX)处理电路325。UE 116还可以包括扬声器330、处理器340、输入/输出(I/O)接口(IF)345、键区350、显示器355和存储器360。存储器360包括操作系统(OS)361和一个或多个应用362。
RF收发器310从天线305接收网络100的eNB发送的传入RF信号。RF收发器310将传入RF信号下变频以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路325，RX处理电路325通过将基带或IF信号滤波、解码和/或数字化来生成处理后的基带信号。RX处理电路325将处理后的基带信号发送到扬声器330(诸如针对语音数据)或处理器340用于进一步处理(诸如针对网络浏览数据)。
TX处理电路315接收来自麦克风320的模拟或数字的语音数据或来自处理器340的其它传出基带数据(诸如网络数据、电子邮件或交互的视频游戏数据)。TX处理电路315将传出基带数据编码、复用和/或数字化来生成处理后的基带或IF信号。RF收发器310从TX处理电路315接收传出的处理后的基带或IF信号并且将基带或IF信号上变频为经天线305发送的RF信号。
处理器340可以包括一个或多个处理器或其它处理设备并且运行存储在存储器360中的OS 361以便控制UE 116的整体操作。例如，处理器340可以通过RF收发器310、RX处理电路325和TX处理电路315、按照公知的原理来控制前向信道信号的接收和反向信道信号的发送。在某些实施例中，处理器340包括至少一个微处理器或微控制器。
处理器340还可以运行驻留在存储器360中的其它进程或程序。处理器340可按运行的进程的要求将数据移入或移出存储器360。在某些实施例中，处理器340被配置为基于OS 361或者响应于从eNB或运营商接收的信号来运行应用362。处理器340还与I/O接口345耦接，I/O接口345向UE 116提供连接到诸如膝上型计算机和掌上型计算机的其它设备的能力。I/O接口345是这些附件和处理器340之间的通信路径。
处理器340还与键区350和显示器355耦接。UE 116的操作人员可以使用键区350向UE 116输入数据。显示器355可以是能够渲染诸如来自网站的文本和/或至少有限的图形的液晶显示器或者其它显示器。
存储器360与处理器340耦接。存储器360的部分可以包括随机存取存储器(RAM)，并且存储器360的另一部分可以包括闪存或其它只读存储器(ROM)。
以下更具体地描述，UE 116可以包括用于执行天线阵列自校准的电路。尽管图3示出了UE 116的一个示例，但可以对图3进行各种变化。例如，图3中的各种组件可以被组合、进一步细分或省略，并且可以根据特定的需要添加额外的组件。如特定的示例，处理器340可以被划分成多个处理器，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。并且，尽管图3示出了被配置为移动电话或智能电话的UE 116，但UE可以被配置为当作其它类型的移动的或固定的设备来操作。
无线通信中，多输入和多输出(MIMO)是在发送器和收发器两者处都使用多个天线以提高诸如数据吞吐量的通信性能，以及减轻深度衰落现象。MIMO是智能天线技术的若干形式之一。智能天线阵列(也称为自适应天线阵列)是具有智能信号处理算法的天线阵列，智能信号处理算法被用于从接收的数据中提取信息以便估计信号的到达方向，并且估计发送器和接收器之间的信道状态信息。这一信息被用于计算波束成形的权重，其使在预期的接收器处的信号强度最大而在非预期的接收器处的干扰最小。
为了执行精确的波束成形，包括天线路径的所有收发器都应当以一致的(coherent)方式一起工作。换言之，在每一个天线端口处发送的信号应当在相位、时间和幅度上是同步的，并且所接收的信号必须在每一个模数切换器(ADC)端口处在相位、时间和幅度上是同步的。因为，由于制造的偏差、宽松的容差、温度和老化而导致收发器的电路组件可能不同，所以收发器之间的一致性(coherency)可能丧失。为了提供并且恢复所有收发器之间的一致性，本公开的实施例提供了校准方案。
本公开的实施例提供了针对智能天线阵列的实时自校准方案。这一方案包括校准网络、数据捕捉机制和基于所捕捉的数据来计算收发器的校准参数的算法。这些参数包括发送和接收的每个信号的时间(τ)和相位(φ)。对于2-天线/收发器示例，当下式成立时实现校准：
τRX1＝τRX2；τTX1＝τTX2；φRX1＝φRX2；和φTX1＝φTX2
其中RXl和RX2分别指示针对第一和第二天线/收发器的接收路径，以及TXl和TX2分别指示针对第一和第二天线/收发器的发送路径。
为了提高这些参数的等同性，本公开的实施例通过测量估计这些参数。本公开的实施例测量并估计参数
Figure BDA0001144762490000101
Figure BDA0001144762490000102
以及
Figure BDA0001144762490000103
以使多个天线路径的波束成形校准的误差降低或最小。
图4示出了根据本公开的包括2个无线通信收发器410和420以及校准收发器430的示例的两收发器校准系统400。例如，系统400可以存在于诸如图2中的eNB 102的基站中或者诸如图3中的UE 116的UE中。所阐释的示例是仅使用2台收发器来实施的本公开的原理的简单阐释。系统400，例如诸如eNB 102的基站，包括分别经天线412和422发送和接收信号的收发器410和420。系统400还包括分别与收发器410和天线412、收发器420和天线422之间的路径耦接的2个耦合器414和424。2个耦合器414和424通过2个分离器416和426而连接在一起。2个耦合器414和424也可以直接地连接(如，没有分离器416和426的情况下)。耦合器414和424之间在点M处的T型连接或T型接头432被用于连接到点N，点N是校准收发器430(校准收发器和关联的校准电路可以被称为公共校准电路(CCC))的输入或输出。点N与点C1和点C2(在2个耦合器414和424处)之间的距离假定是已知的并且可以被设计为具有精确的固定长度。
校准过程的主要关注点是找到相关的参数，诸如经耦合器414和412连接的2台收发器之间的时间延迟、相位和幅度。校准过程的另一关注点是开发使用不同校准电路的组合的校准架构和过程，以减少对于2台或更多收发器的校准误差。此外，本公开引入了冗余的电路来提高校准鲁棒性以防校准电路故障。
图5A到图5C示出了根据本公开的示例T型接头。T型接头432通过将每个收发器的耦合器一起连接至公共点M来将两个收发器级连接在一起，并且还允许在点N连接到校准收发器430。这些例证性的实施例讨论了T型接头的若干变化的实际的实施方式。
参考图5A，3条1/4波长(λ/4)50Ω传输线连接到一起以形成T型接头。这一配置可能是形成3路(3-way)RF连接的简单方式但可能有如下缺陷——由于每个端口看到的是并联的2条50Ω的路径，其组合等价为25Ω，并且相应的电压驻波比(VSWR)为2:1，等价于9.5dB的回波损耗，所以每个50Ω端口处的阻抗不再匹配。这一配置引起了反射和驻波，其可以对校准收发器430的测量产生相位不确定性。
参考图5B，具有电阻值＝Z0/3的相同电阻器的有损耗组合器被用于将端口阻抗匹配为50Ω。由于每个端口看到的是16.7Ω+(16.7Ω+50Ω)||(16.7Ω+50Ω)＝50Ω，所以每个端口处的回波损耗几乎完美。缺点是这些电阻器向3dB分离损耗添加了3dB损耗，形成了组合的6dB损耗。
参考图5C，Wilkinson分离器/组合器可以被用来将端口阻抗匹配为50Ω并且还可以提供具有非常低的插入损耗(一般<0.2dB)的3dB功率分离。Wilkinson分离器/组合器使用两条1/4波长(λ/4)的70.7Ω传输线和100Ω的隔离电阻器来实现这一性能。(λ/4)线是变压器，其将阻抗在史密斯圆图上旋转90°以使70.7Ω线表现为100Ω。该100Ω线与该100Ω电阻器并联，变为50Ω，理想匹配的阻抗。缺点是λ/4线只在单一特定的频率处匹配，并且随着带宽变得更宽，阻抗匹配变得更差。图5A-图5C示出了示例T型接头变型。与不同T型接头变型相关联的值是出于阐述示例的目的并且可以基于设计目标和参数来适当地修改和/或缩放。
图6A和图6B示出了根据本公开的示例耦合器。耦合器414和424被使用在发送模式校准中作为测量电路的部分，以对由天线412和422发送的信号的部分进行采样，并且将采样的信号提供给校准收发器430。在接收模式校准中，校准收发器430向耦合器414和424提供信号，其中耦合器414和424耦接到收发器410和420的接收路径中。收发器410和420最后接收注入的信号，其被用于将在以下具体讨论的测量。
图6A示出了4端口耦合器，并且图6B示出了6端口耦合器。这些例证性实例中，选择≤-20dB的耦合值以最小化或减少去向校准收发器430的信号量，并且最大化或增加去向天线的信号。例如，3dB耦合器会将正常情况下去向天线的功率分离出大约一半(如，-3dB功率损耗)，10dB耦合器会将所述功率分离出大约1/10(如，-0.46dB功率损耗)，以及20dB耦合器会将该功率分离出大约1/100(如，-0.043dB功率损耗)。结果是，这些实例中，当使用20dB耦合器时，该耦合器只将天线的输出功率减少了大约-0.043dB。典型的耦合器可以包括4个端口，不被使用的端口4端接50Ω。本公开的各种实施例还使用6端口耦合器，其可以如图6B所示被实施。图6A和图6B示出了示例耦合器。与耦合器关联的值是出于阐述示例的目的并且可以基于设计目标和参数而适当地修改和/或缩放。
针对以上讨论的两收发器校准示例，使用4次测量以便计算收发器410和420的发送器之间的相对参数以及收发器410和420的接收器之间的相对参数。校准过程包括捕捉并测量所发送的和所接收的信号，然后使用从所测量的信号中估计的信息来计算校准参数。
对于第一测量，收发器410在点B处发送来自波形存储器418的信号，而校准收发器430在点A处接收并捕捉被发送的信号于存储器434中。对于第二测量，收发器420在点C处发送来自波形存储器428的信号，而校准收发器430在点A处接收并捕捉被发送的信号于存储器434中。运行相关技术和相位差检测算法的控制器或处理器，诸如例如图2中的控制器/处理器225、图3中的处理器340或图14中的控制器1405，计算点B和点A之间的信号的时间延迟和载波相位差、以及点C和点A之间的信号的时间延迟和载波相位差。以等式的形式表达为：
Figure BDA0001144762490000121
Figure BDA0001144762490000122
其中C1和C2是耦合器414和424的耦接的点。得到这两个等式之间的差并且分离出针对各个发送路径的时间
Figure BDA0001144762490000123
得到等式3：
Figure BDA0001144762490000124
项(τBA-τCA)由通过2次测量可知，即测量1的结果是τBA，以及测量2的结果是τCA。由于按照设计点M的位置被选择为点C1和点C2之间的中点，所以项
Figure BDA0001144762490000125
也是已知的。如果并非刚好在中点，则可以基于点M和点C1/C2之间的路径的各自的长度来计算或估计该值。结果是，针对天线412和422的发送路径之间的相对时间延迟按照
Figure BDA0001144762490000126
来计算。为了将发送路径之间的时间延迟校准为理想情况下的0，可以向任一收发器添加时间延迟用于适当的补偿。这一时间延迟(未示出)可以被实施于基带TX路径中或可以是模拟的/RF延迟。
相同的两个被捕捉的数据集可以被用于计算针对天线412和422的发送路径之间的载波相位差。对于时间延迟使用相同的分析产生下面针对相位的等式：
Figure BDA0001144762490000131
Figure BDA0001144762490000132
得到两个等式之间的差并且分离出针对各个发送路径的相位
Figure BDA0001144762490000133
Figure BDA0001144762490000134
的结，产生等式6：
Figure BDA0001144762490000135
项(φBA-φCA)由通过两次测量可知，即测量1的结果是φBA，以及测量2的结果是φCA。由于点M的位置被故意设计为点C1和C2之间的中点，所以项
Figure BDA0001144762490000136
也是已知的。如果并非刚好在中点，则可以基于M和C1/C2之间的路径的各自的长度来计算或估计该值。结果是，针对天线412和422的发送路径之间的相对相位差按照
Figure BDA0001144762490000137
来计算。为了将发送路径之间的相位延迟校准为理想情况下的0，可以向任一收发器添加相位调整用于适当的补偿。这一相位延迟(未示出)可以被实施于基带TX路径中或者可以是模拟的/RF延迟。
上面的针对发送器天线路径的校准过程还可以用于计算两台接收器之间的相对时间延迟和相位差。然而，对于接收器校准，校准收发器430执行发送。例如，校准收发器430可以发送来自波形存储器436的信号，其经耦合器414和424耦接到各自的接收路径，供收发器410和420分别地在点D和E处接收以及由存储器419和429分别进行捕捉。用于校准收发器430的电路可以按上面讨论地来测量所接收的和所捕捉的信号。
在执行了两次测量之后，运行DSP算法的控制器或处理器，诸如例如图2中的控制器/处理器225、图3中的处理器340或图14中的控制器1405，执行相同或相似的分析和计算来获得针对天线412和422的接收路径之间的时间差
Figure BDA0001144762490000138
和相位延迟
Figure BDA0001144762490000139
为了将接收路径之间的时间差和相位延迟校准为理想情况下的0，可以向任一收发器添加时间延迟和相位调整以用于适当的补偿。这一时间延迟和相位调整(未示出)可以被实施于基带TX路径中或者可以是模拟的/RF延迟。
以上两收发器示例可被应用到用于MIMO或波束成形系统的多个收发器(多于2个发送器和接收器)。可以在相连接的收发器之间执行多次测量以建立系统所需的完全的校准，来实现每个发送天线端口之间的时间、相位和幅度校准，以及实现在模数切换器(ADC)端口处的每个接收器之间的时间、相位和幅度校准。
图7示出了根据本公开的示例多收发器校准系统700。例如，多收发器校准系统700可存在于诸如图2中的eNB 102的基站中或在诸如图3中的UE 116的UE中。如图所示，对于有N个天线端口/天线路径705的无线通信设备，多收发器校准系统700包括N-1个T型接头710、N个耦合器712和在校准收发器720的输入端的校准电路715。校准电路715可以包括N-1个分离器/组合器或N-1个切换器。在这个例子中，每一对邻近的天线705共享T型接头和校准电路715之间的公共路径，其中T型接头连接了针对成对的天线中的各个天线的耦合器。这是重要的，因为N-1个分离器/组合器路径或N-1个切换器路径中的每一个由于制造偏差而在相位、幅度和延迟方面都彼此不同。这些电路容忍误差通常会导致被实施于天线路径705中的相同大小的校准误差。然而，使用本文所述的针对共享公共路径的天线路径705的相对校准，减小、最小化和/或消除了这些差异对校准误差的影响。
例如，T型接头1 7101被用于收发器7251和收发器7252的天线路径7051和7052的校准，并且使用经校准电路715和经校准收发器720的公共路径730。由于在系统700的附加校准组件中只使用了一条路径730来校准两个收发器7251和7252，所以在收发器7251和7252相对于彼此的校准中，对从附加校准组件(730、715和720)引入系统700的容许误差(tolerance error)没有依赖性。换言之，从附加的校准组件引入系统700的任何容许误差对于收发器7251和7252的校准来说都是相同的或可忽略的(如，假定各自的耦合器7121和7122与T型接头7101之间的路径是相同的或是已知的并且已说明的长度)。这是在消除或减小由于电路容差而导致的校准误差方面的最重要的优点和突破。
尽管上面的讨论在各种实施例中引用了具有N-1个T型接头的N个天线和收发器，但是第1和第N个天线/收发器也可以经第N个T型接头而连接，从而基本上形成包括连接的天线/收发器对、总共N个T型接头、和经校准电路715到校准收发器720或从校准收发器720到校准电路715的路径的回路的系统。
图8示出了根据本公开的用于校准32-收发器天线路径系统的示例过程。图8中所示的过程可以由图7中的校准收发器720和/或由与校准收发器720关联的控制电路来执行，诸如图2中的处理器/控制器225、图3中的处理器340或图14中的控制器1405，共同地或单独地被称为“所述系统”。
该过程开始于所述系统从存在于将要被校准的无线通信设备中K＝32组中识别一组收发器725j和725j+1，其中在过程初始时J＝1(步骤805)。然后所述系统捕捉并测量针对该组中的两个收发器725j和725j+1的发送参考和反馈数据(步骤810)。之后所述系统计算收发器725j和725j+1之间的发送时间延迟和相位差(步骤815)并且通过调整收发器725j+1的发送器的相位和时间延迟来校准收发器725j和725j+1之间的路径(步骤817)。所述系统确定当前被校准的收发器组是否为最后一组，即J＝K(步骤820)。如果不是，则系统通过将J增加1来继续到下一收发器组(步骤825)，以通过相对于之前被校准的信道或天线路径测量并校准当前信道或天线路径来递归地重复该发送路径校准过程。
对于接收路径校准，系统开始于从存在于将要被校准的无线通信设备中K＝32组中识别一组收发器725j和725j+1，其中在接收路径校准过程初始时J＝1，并且校准收发器经针对该组中两个收发器725j和725j+1的路径发送参考信号(步骤830)。然后该系统捕捉并测量针对该组中两个收发器725j和725j+1的接收路径的接收信号参考和反馈数据(步骤835)。之后该系统计算收发器725j和725j+1之间的接收时间延迟和相位差(步骤840)并且通过调整收发器725j+1的接收器的相位和时间延迟来校准收发器725j和725j+1之间的路径(步骤842)。该系统确定当前被校准的收发器组是否为最后一组，即J＝K(步骤845)。如果不是，则该系统通过将J增加1来继续到下一收发器组(步骤850)，以通过相对于之前被校准的信道或天线路径测量并校准当前信道或天线路径来递归地重复该接收路径校准过程。
该过程可能发生一次来校准无线通信设备或者可能被周期性地或按照需要重复以提高或改进对于无线通信设备的校准。尽管TX校准过程被描述为发生在RX校准过程之前，但在进行信道J+1的RX和TX校准之前，对于正被校准的当前信道J的RX和TX路径，各自的过程可以按任何顺序或同时地执行。
图9A到图9C示出了根据本公开的用于校准天线阵列中的天线对的系统的示例。在这一作为例证的示例中，图9A中的天线阵列900包括被表示为环形的天线/收发器阵列以及连接器，其表示天线/收发器由例如图7中所示的T型接头连接到另一天线/收发器。从天线/收发器连接处延伸的线代表临近的天线/收发器对和校准收发器之间共享的公共路径，以及字母描述了对应于图9B中所示的多个收发器框图的不同节点和图9C中进入校准收发器的节点。
用于校准的阵列中的天线/收发器之间的连接的网络可以包括天线/收发器之间冗余的连接。该冗余的连接是收发器之间使用分离器(图9B)而增加的额外的路径，出于下面所讨论的原因，其会是有益的。因为校准方案使用了成对的收发器之间的相对参数(relative parameters)的计算，所以收发器未能适当地操作会导致不能计算与出故障的收发器关联的相对参数。例如，为了计算收发器/天线T1和T4之间的相对参数，除了T3和T4之间的参数之外，系统还可以计算T1和T3之间的相对参数。如果收发器T3故障，则这一类型的计算是不可能的。然而，在有冗余连接的情况下，系统可以使用经收发器T2的另一路径。系统可以通过首先计算T1和T2之间的相对参数，然后计算T2和T4之间的相对参数，来计算T1和T4之间的相对参数。此外，收发器之间有更多的连接增加了路径的数目。结果是，可以进行更多的测量，其有助于对收发器之间的相对参数的更好的估计。例如，可以使用路径T1-T2-T4和T1-T3-T4来计算T1和T4之间的相对参数。将两次测量的相对参数进行平均可以减小误差。
图10示出了根据本公开的用于校准天线阵列中成对的天线组的示例多收发器校准系统1000。例如，多收发器校准系统1000可以存在于诸如图2中eNB 102的基站中或诸如图3中UE 116的UE中。在这一作为例证的实例中，系统1000提供了对于成对的天线/收发器组1005而不是单一的天线/收发器对的校准。
如图所示，使用T型接头1010和组合器/分离器1015的组合来用于校准。一方面，在天线校准中使用组合器/分离器可以简化相对于上述单一天线/收发器对的方法的拓扑。然而，在校准中使用的组合器和分离器的精度可能受到将要校准的分支的限制。例如，4到1组合器/分离器可以被制造为在分离器路径之间有大约1到3度的相位精度，而8到1组合器/分离器可以达到大约3到5度的相位精度。同样构成挑战的是以小数目的分支级联多个组合器/分离器，因为每一级误差可以传播(如，误差传播)。另一方面，上面讨论的单一天线/收发器对的方法可以产生精确的逐对(pair-wise)相位精度。然而，对成对的天线/收发器组使用校准的优点是减少了对两路耦合器的使用并且减少了T型接头的数目，其结果是返回校准收发器1020的相位匹配的传输线的数目的减少。例如，对于32个天线，使用单一天线对时，使用了31或32个T型接头和匹配的公共校准路径，与之相对的是使用成对的4天线组时，使用了7或8个T型接头和匹配的公共校准路径。
在这一作为例证的实施例中，系统1000基于连接到每个组1005的组合器/分离器1015、并且使用T型接头1010以测量并之后补偿由级联的多个组合器/分离器1015所引进的误差，来校准天线。例如，天线被分成多个组，其中在一个组中天线由具有高精度的组合器/分离器1015相连接。然后，不同的天线组被级联到与校准收发器1020连接的第二级切换器1025(如，一个或多个RF切换器)。第二级切换器1025中的每个分支由T型接头1010相连。结果是，如上所述可以发现分支的相位差。然后，第二级切换器1025所引进的误差可以被补偿。尽管图10示出了用于校准32天线阵列中成对的天线组的实例多-收发器校准系统，但是上面所讨论的校准方案可以被适当地缩放以用于任何不同数目的天线阵列。
图11示出了根据本公开的用于包括天线组的多收发器校准系统的校准的过程。图11中示出的过程可以由图10中的校准收发器1020和/或与校准收发器1020关联的控制电路来执行，诸如图2中的处理器/控制器225、图3中的处理器340或图14中的控制器1405，共同地或单独地被称为“该系统”。
该过程开始于该系统执行天线组校准(步骤1105)，其中使用分离器/组合器1015和切换器1030校准所述组中的各个天线。步骤1105中，系统计算天线的初始TX和RX相位偏移，这将在关于图12的下文中更具体地讨论。这些实施例中，天线i的初始TX/RX相位偏移分别被表示为φti和φri。在图11的32天线示例中，M是天线的数目并且在这个例子中1≤i≤32。
该系统执行切换器组校准(步骤1110)，其中使用T型接头1010和切换器1025来校准所述组中的天线。步骤1110中，该系统计算校准路径相位误差，其将在关于图13的下文中具体讨论。然后该系统补偿最终计算出的切换器1025的TX和RX相位偏移(步骤1115)。
图12示出了根据本公开的对于天线组的校准的过程。该过程包括以上讨论的图11的步骤1105中的天线组校准的细节。图12中所示的过程可以由图10中的校准收发器1020和/或与校准收发器1020关联的控制电路来执行，诸如图2中的处理器/控制器225、图3中的处理器340或图14中的控制器1405，共同地或单独地被称为“该系统”。
该过程开始于该系统设置天线组来校准该系统中天线组集合‘A’中的‘a’(步骤1205)，图10的例子中的天线组集合‘A’中有8个天线组。然后该系统设置切换器(如，切换器1030)来连接到天线组‘a’(步骤1210)。然后该系统使用分离器和切换器来校准天线组‘a’中的天线(步骤1215)。例如，该系统使用参考和反馈数据捕捉来一次一个地校准每个天线路径，以便确定路径之间的相位和延迟差，并且调整与基带和/或RF路径的时间延迟和相位差，以将每个路径校准为具有相同或接近相同的相位和时间延迟。该过程然后重复对于每个天线组的校准过程(步骤1225)直到已校准了所有天线组(步骤1220)。结果是，可以测量所有天线的初始TX和RX相位偏移。
图13示出了根据本公开的对于多收发器校准系统中切换器的校准的过程。图13中所示的过程可以由图10中的校准收发器1020和/或与校准收发器1020关联的控制电路来执行，诸如图2中的处理器/控制器225、图3中的处理器340或图14中的控制器1405，共同地或单独地被称为“该系统”。
该过程开始于系统基于临近的T型接头t选择并设置将要被校准的当前的成对的天线组(步骤1305)，这是由连接到与T型接头t连接的路径的切换器1025完成的(步骤1310)，其中在图10所示的例子中1≤t≤7。该系统然后设置切换器1030以选择与T型接头t连接的第一天线组(步骤1315)。校准收发器经相连的T型接头发送探测信号，如上面所讨论的，该探测信号环回到校准收发器并且被用于测量该环回信号和所发送的信号的相位差(步骤1320)。这一相位差被表示为θt1。
该系统然后设置切换器1030以选择与T型接头t连接的成对的天线组中的另一天线组(步骤1325)。类似地，校准收发器经相连的T型接头发送探测信号，如上面所讨论的，该探测信号环回到校准收发器并且被用于测量该环回信号和所发送的信号的相位差(步骤1330)。这一相位差被表示为θt2。该系统然后计算切换器1030中由与两个天线组相连的两个分支所引进的相位差，记作θt＝θt1-θt2(步骤1335)。
该过程然后重复这一针对连接成对的天线组的每个T型接头的校准路径相位差计算过程(步骤1345)，直到已经计算了每个校准路径的相位差为止(步骤1340)。计算切换器1025中的任何分支之间的逐对相位差的结果是，该系统计算该分支之间的相对相位差。例如，假定第一分支的相位是0，然后所有其它分支相对于前一分支具有相位
Figure BDA0001144762490000191
(如，
Figure BDA0001144762490000192
＝前一分支的相位-分支i的相位)。之后，该系统补偿切换器1025的最终的TX和RX相位。
图14示出了根据本公开的示例收发器校准系统1400。系统1400是系统400、700、1000的一个实施例的示例，其包括用于控制收发器1410的校准的性能的示例控制电路(如，控制器1405)的细节。
在这一例证性的实施例中，系统1400包括捕捉缓冲器1415，其存储校准数据以便控制器1405取回，用于处理和计算将要应用到相位调整器1420和延迟调整器1425的相位和延迟校正系数。尽管所示出的缓冲器1415与用于控制器1405的存储器1430是分开的，但在某些实施例中缓冲器1415可以被实施于存储器1430内。系统1400进一步包括耦合器1435，诸如图4中的耦合器414和424或图7中的耦合器7121-N。对于TX校准，耦合器1435转移将要被天线1440发送的信号的小采样，并且将该采样发送到校准收发器1445，例如，诸如图4中的校准收发器430、图7中的校准收发器720或图10中的校准收发器1020。对于RX校准，耦合器1435将经校准收发器1445接收的来自波形播放器1450的信号注入到每个收发器1410的接收器路径。对于TX校准，校准收发器1445将来自耦合器1435的RF信号下变频为基带信号。对于RX校准，校准收发器1445将来自波形播放器1450的信号上变频为RF信号并且将该信号注入到耦合器1435中并因此注入到收发器1410的接收器中。
例如，在对于相邻发送器校准的波束成形校准期间的操作包括来自调制解调器1455的基带频率的数字TX数据被各个收发器1410处理，其中数字信号被转换为模拟信号并被上变频为RF信号并且从每个天线1440传播出去。耦合器1435各自转移将要被天线1440发送的TX信号的采样并且将该采样信号经公共路径1460发送给校准收发器模块用于转换到数字基带。捕捉缓冲器1415同时地捕捉去往收发器1410的调制解调器输入(REF)和来自耦合器1435的采样信号(FB)这两者。控制器1405处理该信号并且确定相位和/或延迟校正的量以应用到相位调整器1420和延迟调整器1425，从而使每个天线路径的总的相位和延迟是相同的或更加相近的。
例如，在对于临近的接收器校准的波束成形校准期间的操作包括控制器1405开启波形播放器1450以生成信号存储于存储器1430中。该信号被捕捉缓冲器储存(FB)并且被校准收发器1445接收，其中校准收发器1445将数字信号转换为模拟信号，并且之后将模拟信号上变频为RF信号。RF信号之后被耦合器1435注入到收发器1410的接收器路径。收发器1410将RF信号下变频为模拟信号，然后将模拟信号转换到数字基带。捕捉缓冲器1415捕捉来自每个收发器1410的信号(REF)和直接来自波形播放器的信号(FB)这两者。控制器1405处理该信号并且确定相位和/或延迟校正的量以应用到相位调整器1420和延迟调整器1425，从而使每个天线路径的总共的相位和延迟是相同的或更加近似的。
尽管上面的示例讨论了对临近天线的校准，但是该校准可以在控制器1405的控制下，递归地对于连续的临近天线对来执行，例如上面关于图7到图9C所示的实施例的所讨论的。该校准还可以在控制器1405的控制下，对于成对的多个天线组来执行，例如上面关于图10到图12所示的实施例所讨论的。
本公开的实施例提供了自校准方案，其中校准可以在内部进行而无需外界干预。此外，由于收发器和校准电路之间的路径大多是公共的并且天线发送/接收路径是相对于邻近天线或天线组而被校准的，即，对于任意成对的天线或天线组，从T型接头到校准电路之间的路径对于天线或天线组两者是公共的，所以成对的收发器之间的T型接头的位置减小或最小化校准误差。冗余的连接也可以减小测量误差并且增加鲁棒性以防收发器故障。本公开的实施例对于校准用于MIMO和波束成形的大型天线阵列，诸如全维度MIMO、5G天线阵列和毫米波段天线阵列，可能是特别有用的。
本申请中的描述不应被解读为暗示任何特定的元件、步骤或功能是必须包括在本权利要求范围中的必要的元素。要求专利保护的主题的范围只是由权利要求而定义的。此外，本权利要求并不意图援引35U.S.C§112(f)，除非有确切的表述“用于....装置”。

Claims (11)

1.一种用于校准天线阵列的装置，所述装置包含：
第一耦合器，可操作地连接到第一数目的天线；
第二耦合器，可操作地连接到第二数目的天线；
第三耦合器，可操作地连接到第三数目的天线；
第四耦合器，可操作地连接到第四数目的天线；
校准收发器，
其中所述校准收发器经第一公共路径可操作地连接到所述第一耦合器和所述第二耦合器，所述校准收发器经第二公共路径连接到所述第一耦合器和所述第三耦合器，所述校准收发器经第三公共路径连接到所述第二耦合器和所述第四耦合器，并且所述校准收发器经第四公共路径连接到所述第三耦合器和所述第四耦合器；以及
控制器，被配置为：
使用第一组合和第二组合中的至少一个计算所述第一数目的天线和所述第四数目的天线之间的第一时间延迟，
其中，所述第一组合是所述第一数目的天线和所述第二数目的天线之间的第二时间延迟和所述第二数目的天线和所述第四数目的天线之间的第三时间延迟的组合，
其中所述第二组合是所述第一数目的天线和所述第三数目的天线之间的第四时间延迟和所述第三数目的天线和所述第四数目的天线之间的第五时间延迟的组合，以及
其中第一时间延迟、第二时间延迟、第三时间延迟、第四时间延迟和第五时间延迟中的每一个是由相应天线发送/接收的一个或多个信号的相对时间延迟；以及
基于所计算的所述第一时间延迟来执行对所述第一数目的天线的一个或多个发送/接收路径中的至少一个的校准。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述控制器进一步被配置为：
计算将被所述第二数目的天线发送的一个或多个信号相对于将被所述第一数目的天线发送的一个或多个信号的相位差；以及
发送一个或多个信号以调整将要被所述第二数目的天线发送的信号的相位。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述控制器进一步被配置为：
测量由所述校准收发器发送的、由可操作地连接到所述第一数目的天线的第一收发器接收的一个或多个信号；
测量由所述校准收发器发送的、由可操作地连接到所述第二数目的天线的第二收发器接收的一个或多个信号；
计算所述第二收发器接收的一个或多个信号相对于所述第一收发器接收的一个或多个信号的相位差；以及
发送一个或多个信号以调整由所述第二数目的天线接收的信号的相位。
4.如权利要求1所述的装置，其中：
天线阵列中的天线的发送/接收路径包括多个临近的发送/接收路径对，以及
所述控制器被配置为通过相对于第一临近的发送/接收路径对中的一个发送/接收路径来对第一临近的发送/接收路径对中的另一发送/接收路径执行校准，并且相对于第一临近的发送/接收路径对中已校准的发送/接收路径来对下一个临近的发送/接收路径对中的发送/接收路径执行校准，来递归地执行对天线阵列中所述临近的发送/接收路径对的校准。
5.如权利要求1所述的装置，进一步包含T型接头，其将所述第一耦合器和T型接头之间的已知长度的第一路径与所述第二耦合器和T型接头之间的已知长度的第二路径直接地连接到可操作地将所述第一和第二耦合器连接到校准电路的所述第一公共路径。
6.如权利要求5所述的装置，进一步包含：
第二T型接头，其将所述第三耦合器和所述第二T型接头之间的已知长度的第三路径与所述第一耦合器和所述第二T型接头之间的已知长度的第四路径直接地连接到可操作地将所述第一和第三耦合器连接到所述校准收发器的所述第二公共路径。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述第一数目的天线是一个天线，并且所述第一耦合器耦接到所述一个天线并且被配置为对所述一个天线接收的或将发送的信号进行采样。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述第一数目的天线是多个天线的组并且所述第一耦合器耦接到可操作地连接所述多个天线的组的电路的输出。
9.一种操作用于校准天线阵列的装置的方法，所述装置包：
第一耦合器，可操作地连接到第一数目的天线；
第二耦合器，可操作地连接到第二数目的天线；
第三耦合器，可操作地连接到第三数目的天线；
第四耦合器，可操作地连接到第四数目的天线；
校准收发器，
其中所述校准收发器经第一公共路径可操作地连接到所述第一耦合器和所述第二耦合器，所述校准收发器经第二公共路径连接到所述第一耦合器和所述第三耦合器，所述校准收发器经第三公共路径连接到所述第二耦合器和所述第四耦合器，并且所述校准收发器经第四公共路径连接到所述第三耦合器和所述第四耦合器；
由所述装置执行的方法包括：使用第一组合和第二组合中的至少一个计算所述第一数目的天线和所述第四数目的天线之间的第一时间延迟，
其中，所述第一组合是所述第一数目的天线和所述第二数目的天线之间的第二时间延迟和所述第二数目的天线和所述第四数目的天线之间的第三时间延迟的组合，
其中所述第二组合是所述第一数目的天线和所述第三数目的天线之间的第四时间延迟和所述第三数目的天线和所述第四数目的天线之间的第五时间延迟的组合，以及
其中第一时间延迟、第二时间延迟、第三时间延迟、第四时间延迟和第五时间延迟中的每一个是由相应天线发送/接收的一个或多个信号的相对时间延迟；以及
基于所计算的第一时间延迟，来执行对所述第一数目的天线的一个或多个发送/接收路径中的至少一个的校准。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包含：
计算将由所述第二数目的天线发送的一个或多个信号相对于将由所述第一数目的天线发送的一个或多个信号的相位差；以及
发送一个或多个信号以调整将由所述第二数目的天线发送的信号的相位。
11.如权利要求9所述的方法，进一步包含：
测量由所述校准收发器发送的、由可操作地连接到所述第一数目的天线的第一收发器接收的一个或多个信号；
测量由所述校准收发器发送的、由可操作地连接到所述第二数目的天线的第二收发器接收的一个或多个信号；
计算由所述第二收发器接收的一个或多个信号相对于由所述第一收发器接收的一个或多个信号的相位差；以及
发送一个或多个信号以调整由所述第二数目的天线接收的信号的相位。
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