CN106788798B - 一种天线校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线校准方法及装置，在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N‑1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

Description

一种天线校准方法及装置

技术领域

本发明涉及无线无线通信领域，尤其涉及一种天线校准方法及装置。

背景技术

时分双工(Time Division Duplexing，TDD)系统通过在基站中采用多天线波束赋形技术，实现降低终端之间的同频干扰、增加小区边缘吞吐量以及增加覆盖范围等目的。为了保证多天线波束赋形的正确性和可靠性，使得波束赋形的权值准确地分配到天线辐射体上，必须对长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统的射频天线阵列进行校准。而现在的大规模天线系统中，随着天线数增加，校准周期会变长，通道之间的频偏会对每对天线校准系数乘以一个额外的相位旋转值，该相位旋转值大小正比于频偏大小和校准时间的乘积，校准系统上增加的相位旋转因子将直接导致波束成形失效。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例为解决上述问题而提供一种天线校准方法及装置。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种天线校准方法，所述方法包括：

在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

上述方案中，所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值，包括：

通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，M为大于1的整数；

根据所确定的M个频域比值间的相关运算得到对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值。

上述方案中，所述通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，包括：

通过参考天线的发送通道发送第一校准序列，经空口耦合到达被校准天线，被校准天线的接收通道接收所述第一校准序列，所述第一校准序列经快速傅氏变换FFT处理后得到第一频域数据，并存储所述第一频域数据；

通过被校准天线的发送通道发送第二校准序列，经空口耦合到达参考天线，参考天线的接收通道接收所述第二校准序列，所述第二校准序列经FFT处理后得到第二频域数据；

根据所述第一频域数据和所述第二频域数据确定出第一频域比值；

继续重复参考天线和被校准天线之间校准序列的交互，确定出除所述第一频域比值之外的其余M-1个频域比值。

上述方案中，所述根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿，包括：

检测当前天线系统校准类型；

当检测到所述当前天线系统校准类型为本振同源天线系统校准时，将所述相位旋转估计值置零，执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的空频域补偿；

当检测到所述当前天线系统校准类型为本振不同源天线系统校准时，直接根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。

上述方案中，所述直接根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿，包括：

根据所述相位旋转估计值进行相位跟踪计算，得到跟踪相位值；

根据所得到的跟踪相位值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道在频域上进行相位跟踪补偿。

上述方案中，所述方法还包括：

所述参考天线在保护时隙向被校准天线发送参考序列；

被校准天线利用所接收的参考序列进行延时相关，得到粗频偏估计值；

根据所述粗频偏估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行时域补偿。

上述方案中，所述方法还包括：

在完成频域补偿后，将所述M个频域比值之一作为校准系数，以根据所述校准系数完成后续的天线校准。

本发明实施例还提供一种天线校准装置，所述装置包括选取模块、交互模块、频域补偿模块；

所述选取模块，用于在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

所述交互模块，用于所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

所述频域补偿模块，用于根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

上述方案中，所述交互模块包括交互单元和计算单元；

所述交互单元，用于通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，M为大于1的整数；

所述计算单元，用于根据所确定的M个频域比值间的相关运算得到对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值。

上述方案中，所述交互单元包括第一频域数据确定子单元、第二频域数据确定子单元、频域比值确定子单元；

所述第一频域数据确定子单元，用于通过参考天线的发送通道发送第一校准序列，经空口耦合到达被校准天线，被校准天线的接收通道接收所述第一校准序列，所述第一校准序列经快速傅氏变换FFT处理后得到第一频域数据，并存储所述第一频域数据；

所述第二频域数据确定子单元，用于通过被校准天线的发送通道发送第二校准序列，经空口耦合到达参考天线，参考天线的接收通道接收所述第二校准序列，所述第二校准序列经FFT处理后得到第二频域数据；

所述频域比值确定子单元，用于根据所述第一频域数据和所述第二频域数据确定出第一频域比值；还用于继续重复参考天线和被校准天线之间校准序列的交互，确定出除所述第一频域比值之外的其余M-1个频域比值。

上述方案中，所述频域补偿模块包括检测单元、第一频域补偿单元和第二频域补偿单元；

所述检测单元，用于检测当前天线系统校准类型；

所述第一频域补偿单元，用于当检测到所述当前天线系统校准类型为本振同源天线系统校准时，将所述相位旋转估计值置零，执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的空频域补偿；

所述第二频域补偿单元，用于当检测到所述当前天线系统校准类型为本振不同源天线系统校准时，直接根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。

上述方案中，所述第二频域补偿单元包括相位跟踪计算子单元和相位跟踪补偿子单元；

所述相位跟踪计算子单元，用于根据所述相位旋转估计值进行相位跟踪计算，得到跟踪相位值；

所述相位跟踪补偿子单元，用于根据所得到的跟踪相位值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道在频域上进行相位跟踪补偿。

上述方案中，所述装置还包括时域补偿模块；

所述时域补偿模块，用于所述参考天线在保护时隙向被校准天线发送参考序列；被校准天线利用所接收的参考序列进行延时相关，得到粗频偏估计值；根据所述粗频偏估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行时域补偿。

上述方案中，所述装置还包括校准系数确定模块；

所述校准系数确定模块，用于在所述频域补偿模块完成频域补偿后，将所述M个频域比值之一作为校准系数，以根据所述校准系数完成后续的天线校准。

本发明实施例所提供的天线校准方法及装置，在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。如此，在校准过程中利用所获取的相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线的发送通道和接收通道的补偿处理，能够很大程度上减小频偏所引起的校准系数的时变效应。

附图说明

图1a为本发明实施例天线校准方法的流程示意图一；

图1b为本发明实施例所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互获得相位旋转估计值的实现流程示意图；

图2为本发明实施例天线校准方法的流程示意图二；

图3为本发明实施例天线校准方法的流程示意图三；

图4为本发明实施例天线校准装置组成结构示意图；

图5为本发明一应用实例对应天线校准装置的具体组成架构图；

图6为本发明一应用实例中BBU控制参考通道天线开关和待校准通道天线开关信号的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

在射频校准过程中校准系数G矩阵的计算是按照天线对分时进行的。在TD-LTE校准中，10ms无线帧完成一对天线校准。具体地，假设存在频率偏差为0.1Hz，10ms时间段内频率偏差引起的相位旋转为10*10-3*0.1*2＝2*10-3，所述频率偏差引起的相位旋转很小；8天线收发完成校准时间为80ms，总的相位变化为2*8*10-3，G矩阵获取需要利用参考天线和被校准天线来回收发参考序列来进行获取，频率偏差在80ms内相位旋转也很小，可以忽略不计。由此可见，在实际应用中，TD-LTE系统采用同源LO，故频率偏差所引起的相位旋转可忽略不计。所以载波频率偏差在TD-LTE系统中并没有影响。

然而，若将TD-LTE系统的上述校准方案扩展到大规模天线系统，如128天线，校准时间为1.28s(128*10ms)，0.1Hz频率偏差引起的相位旋转为0.128*2(约为46度)，1Hz频率偏差引起的相位旋转为1.28*2(约为460度)。这样，实际的G矩阵等于理想G矩阵乘以对角矩阵；其中的对角矩阵元素为相位旋转角度，且所述相位旋转角度均匀分布于0度到最大旋转角度之间。很显然，在大规模天线系统中，额外的对角阵会造成用户之间信号干扰，导致多用户波束成形失效。

基于此，在本发明实施例中，在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

实施例一

图1a为本发明实施例天线校准方法的流程示意图一，如图1a所示，本发明实施例天线校准方法包括：

步骤101：在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

步骤102：所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

具体地，如图1b所示，所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值，包括：

步骤1021：通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，M为大于1的整数；

这里，所述通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，包括：通过参考天线的发送通道发送第一校准序列，经空口耦合到达被校准天线，被校准天线的接收通道接收所述第一校准序列，所述第一校准序列经快速傅氏变换FFT处理后得到第一频域数据，并存储所述第一频域数据；通过被校准天线的发送通道发送第二校准序列，经空口耦合到达参考天线，参考天线的接收通道接收所述第二校准序列，所述第二校准序列经FFT处理后得到第二频域数据；根据所述第一频域数据和所述第二频域数据确定出第一频域比值；继续重复参考天线和被校准天线之间校准序列的交互，确定出除所述第一频域比值之外的其余M-1个频域比值。

步骤1022：根据所确定的M个频域比值间的相关运算得到对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值。

步骤103：根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

这里，所述参考天线和被校准天线间的数据通道包括发送通道和接收通道。也就是说，根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的发送通道和接收通道均进行频域补偿。

在一实施例中，若采用步骤1021～1022得到相位旋转估计值并根据所述选择估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿；即通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互确定出M个频域比值，并根据所确定的M个频域比值间的相关运算得到对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值，根据所述相位旋转估计值完成频域补偿；所述天线校准方法还可以包括：在完成频域补偿后，将所述M个频域比值之一作为校准系数，以根据所述校准系数完成后续的天线校准。

通过本发明实施例所述天线校准方法，在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。如此，在校准过程中利用所获取的相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线的发送通道和接收通道的补偿处理，能够很大程度上减小频偏所引起的校准系数的时变效应。

实施例二：

图2为本发明实施例天线校准方法的流程示意图二，如图2所示，本发明实施例天线校准方法包括：

步骤101：在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

步骤102：所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

步骤1031：检测当前天线系统校准类型；

步骤1032a：当检测到所述当前天线系统校准类型为本振同源天线系统校准时，将所述相位旋转估计值置零，执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的空频域补偿。

这里，由于当所述当前天线系统校准类型为本振同源天线系统校准时，频率偏差所引起的相位旋转可忽略不计，即载波频率偏差在诸如TD-LTE等的本振同源天线系统中并没有影响，因此可以选择性地将所述相位旋转估计值置零，执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的空频域补偿，即不再需要执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。

步骤1032b：当检测到所述当前天线系统校准类型为本振不同源天线系统校准时，直接根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。

具体地，所述直接根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿，包括：根据所述相位旋转估计值进行相位跟踪计算，得到跟踪相位值；根据所得到的跟踪相位值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道在频域上进行相位跟踪补偿。

通过本发明实施例所述天线校准方法，在通过参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值的基础上，选择性地根据检测得到的当前天线系统校准类型来确定是否根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。如此，在校准过程中利用所获取的相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线的发送通道和接收通道的补偿处理，能够很大程度上减小频偏所引起的校准系数的时变效应；另外，所述天线校准方法可以同时用于本振信号同源或不同源的大规模天线系统的校准，从而克服校准流程中频偏对校准系数影响，实现频偏无关性。

实施例三

图3为本发明实施例天线校准方法的流程示意图三，如图3所示，本发明实施例天线校准方法包括：

步骤101：在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

步骤301：所述参考天线在保护时隙(Guard Period，GP)向被校准天线发送参考序列；

其中，所述参考序列可以为ZC序列或训练序列。

具体地，所述参考天线在GP时间前段发送ZC序列或训练序列，经过空口耦合到被校准天线。

步骤302：被校准天线利用所接收的参考序列进行延时相关，得到粗频偏估计值；

具体地，被校准天线的接收通道利用所接收的参考序列的循环前缀(CyclePrefix，CP)和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)中对应搬移的信号端进行延时相关，以获得粗频偏估计值。

步骤303：根据所述粗频偏估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行时域补偿；

步骤102：所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

步骤103：根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

通过本发明实施例所述天线校准方法，在校准过程中利用所获取的相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线的发送通道和接收通道的补偿处理的基础上，通过所获得的粗频偏估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的时域补偿。如此，能够实现分别利用粗频偏估计值和相位旋转估计值对数据通道进行时域和频域上的相位频偏补偿，能够很大程度上减小频偏所引起的校准系数的时变效应，从而克服校准流程中频偏对校准系数影响，实现频偏无关性。

实施例四

图4为本发明实施例天线校准装置组成结构示意图，如图4所示，所述天线校准装置40包括选取模块41、交互模块42、频域补偿模块43；

所述选取模块41，用于在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

所述交互模块42，用于所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

所述频域补偿模块43，用于根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

在一实施例中，如图4所示，所述交互模块42包括交互单元421和计算单元422；

所述交互单元421，用于通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，M为大于1的整数；

所述计算单元422，用于根据所确定的M个频域比值间的相关运算得到对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值。

在一实施例中，如图4所示，所述交互单元421包括第一频域数据确定子单元4211、第二频域数据确定子单元4212、频域比值确定子单元4213；

所述第一频域数据确定子单元4211，用于通过参考天线的发送通道发送第一校准序列，经空口耦合到达被校准天线，被校准天线的接收通道接收所述第一校准序列，所述第一校准序列经快速傅氏变换FFT处理后得到第一频域数据，并存储所述第一频域数据；

所述第二频域数据确定子单元4212，用于通过被校准天线的发送通道发送第二校准序列，经空口耦合到达参考天线，参考天线的接收通道接收所述第二校准序列，所述第二校准序列经FFT处理后得到第二频域数据；

所述频域比值确定子单元4213，用于根据所述第一频域数据和所述第二频域数据确定出第一频域比值；还用于继续重复参考天线和被校准天线之间校准序列的交互，确定出除所述第一频域比值之外的其余M-1个频域比值。

在一实施例中，如图4所示，所述频域补偿模块43包括检测单元431、第一频域补偿单元432和第二频域补偿单元433；

所述检测单元431，用于检测当前天线系统校准类型；

所述第一频域补偿单元432，用于当检测到所述当前天线系统校准类型为本振同源天线系统校准时，将所述相位旋转估计值置零，执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的空频域补偿；

所述第二频域补偿单元433，用于当检测到所述当前天线系统校准类型为本振不同源天线系统校准时，直接根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。

在一实施例中，如图4所示，所述第二频域补偿单元433包括相位跟踪计算子单元4331和相位跟踪补偿子单元4332；

所述相位跟踪计算子单元4331，用于根据所述相位旋转估计值进行相位跟踪计算，得到跟踪相位值；

所述相位跟踪补偿子单元4332，用于根据所得到的跟踪相位值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道在频域上进行相位跟踪补偿。

在一实施例中，如图4所示，所述装置还包括时域补偿模块44；

所述时域补偿模块44，用于所述参考天线在保护时隙向被校准天线发送参考序列；被校准天线利用所接收的参考序列进行延时相关，得到粗频偏估计值；根据所述粗频偏估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行时域补偿。

在一实施例中，如图4所示，所述装置还包括校准系数确定模块45；

所述校准系数确定模块45，用于在所述频域补偿模块完成频域补偿后，将所述M个频域比值之一作为校准系数，以根据所述校准系数完成后续的天线校准。

在实际应用中，本发明实施例用于组成所述天线校准装置的各模块及其各模块所包括的单元及其子单元均可以通过所述天线校准装置中的处理器实现，也可以通过具体的逻辑电路实现；比如，在实际应用中，可由位于所述天线校准装置中的中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)实现。

这里需要指出的是：以上产品实施例项的描述，与上述方法描述是类似的，具有同方法实施例一至三相同的有益效果，因此不做赘述。对于本发明产品实施例中未披露的技术细节，本领域的技术人员请参照本发明方法实施例一至四的描述而理解，为节约篇幅，这里不再赘述。

具体应用场景

图5为本发明一应用实例对应天线校准装置的具体组成架构图；如图5所示，基于所述应用实例的天线校准装置，本发明应用实例天线校准方法具备包括如下流程：

步骤1：开始，初始化各通道粗频偏估计值和残余相位估计值；

步骤2：生成本地参考校准信号，所述本地校准信号的长度与全频带含有的子载波数相等；

利用LTE参考信号序列

产生，先定义ZC基序列

的循环移位，即：

其中，N_SC表示序列长度；α为循环位移值，当产生多路校准信号时基序列通过该值循环移位得到，在该校准方案中，只产生一路校准信号，不进行循环移位，设置α＝0；u表示组号，v表示组内基序列号。当占用频带较宽时，基序列

由下式得到：

其中，第q个根ZC序列定义如下：

其中，q由下式得到：

ZC序列的长度N_ZC取值为满足N_ZC<N_SC的最大素数。如：对于20MHz带宽的LTE系统，物理资源块RB数为100个时，每个物理资源块包含的载波数为12个子载波，则校准信号序列长度N_SC值为1200，相应地，对于1200个子载波时，N_ZC的值为1193。对本地校准序列通过FFT逆变化(Inverse FFT，IFFT)和加CP处理得到时域OFDM符号；

步骤3：选择被校准天线与参考天线组成对，在GP时间内配置参考天线和被校准天线发送和接收模式；

校准信号通过射频发射是利用帧格式中的上行导频时隙(UpPTS)和下行导频时隙(DwPTS)之间的保护间隔(GP)实现的。LTE网络中根据UpPTS和DwPTS的长度灵活配置不同GP长度，如果UpPTS和DwPTS较短，则分配较长GP，如果UpPTS和DwPTS较长，则分配较短的GP。GP的长度可用总长度

减去UpPTS和DwPTS的长度得到，最短的GP长度为

最长的GP长度为

室内基带处理单元(Building Baseband Unit，BBU)控制远端射频单元(RemoteRadio Unit，RRU)中射频天线通道，选取参考天线(以天线1为例)和被测射频天线通道(j)；BBU控制参考通道天线开关和待校准通道天线开关信号，如图6所示；在T2时间，控制参考通道天线开关处于发射通道打开状态，同时控制待校准通道天线开关处于接收通道打开状态，在此时刻，参考通道发送校准序列，经过天线1发射，空口耦合到天线j，校准通道接收信号并反馈到基带，得到接收信号；在T3时间，控制参考通道天线开关处于接收通道打开状态，同时控制待校准通道天线开关处于发射通道打开状态，在此时刻，待校准通道发送校准序列，经过天线j发射，空口耦合到参考天线1，参考通道接收信号并反馈到基带，得到接收信号；

步骤4：参考天线在GP发送ZC或训练序列，被校准天线在GP时间接收序列；

在GP时间前段，参考天线在GP时间前段发送ZC或训练序列，经过空口耦合到被校准天线，被校准天线接收信号并经过接收通道给BBU；

步骤5：被校准天线通过被测通道利用接收到序列的CP和OFDM中对应搬移的信号端进行延时相关，获得粗频偏估计值；

接收到信号CP和OFDM符号中CP相同部分N点进行延时相关累加，可表示为如下，其中复信号x(n)和x(n+T)相等，共轭相乘后为实数，

所以通过下式计算可以得到频偏△f估计值，可表示为

步骤6：选择新的被校准天线，从第三步开始重新执行上述操作，得到本被校准天线和参考天线通道的粗频偏估计值；

步骤7：所得到的每个被校准天线通道和参考天线通道的粗频偏估计值在每个被校准天线发送通道和接收通道进行时域NCO补偿；

被校准天线i和参考天线1的通道的载波频率偏差的粗频偏估计值设为f_i-f₁，利用f_i-f₁对被校准天线i通道进行时域补偿，需要在发送通道和接收通道均进行补偿，发送通道i补偿操作如下，x_i(t)为发送时域信号

接收通道i补偿操作如下，y_i(t)为接收到时域信号

实现中可通过NCO计算来进行补偿。

步骤8：选取被校准天线和参考天线对，在GP期间，参考天线发送，被校准天线接收，得到频域值1，在同一GP期间，被校准天线发送，参考天线接收，得到频域值2，频域值1与频域值2相比得到数值1；估计得到粗频偏值后，以粗频偏值对发送和接收通道进行频偏补偿，而实际上还剩下残余频偏，被校准天线通道相对于参考天线通道还存在残余频偏，设被校准天线通道i与参考天线通道1之间的残余频偏为△f_i→1。

从参考天线发送校准信号到被校准天线接收信号，其接收信号y₁(t)可表示为如下，其中t₁为参考天线1的发送通道幅相系数，h_1→i为从参考天线1到被校准天线i的空间信道，r_i为被校准天线i的接收通道幅相系数

在同一GP期间相隔T₁时间，被校准天线发送信号，参考天线接收信号，其接收信号 y₂(t)可表示为如下，其中t_i为被校准天线i的发送通道幅相系数，h_i→1为从被校准天线i到 参考天线1的空间信道，r₁为参考天线1的接收通道幅相系数

考虑△f_i→1很小，在一个OFDM符号内可以认为△f_uj→bit是常数，对y₁(t)和y₂(t)进行FFT得到如下：

两式相比较得到数值1可表示为：

步骤9：选取相同被校准天线和参考天线对，按照前一步中方法得到数值2，数值2与数值1进行共轭相乘得到残余相位估计值；在下一无线帧GP期间，采用相同方式得到数值2表示为如下，其中T₂表示无线帧周期10ms。

Z₁(k)和Z₂(k)进行共轭相乘并按照子载波累加可得到如下：

残余频偏△f_i→1可表示为：

步骤10：根据估计得到的残余相位估计值计算跟踪相位值，跟踪相位需要按照时间段以估计残余相位值进行周期累加，用跟踪相位值对当前时间段数据在频域进行相位跟踪；

在实际中，我们认为△f_i→1很小，在一个无线帧中△f_i→1T₂变化也很小，当残余频偏为1Hz时，△f_i→1T₂为0.01，只占用了360度中的一百分之一，可认为一个无线帧中残余频偏引起的残余相位值相同，均为2π△f_i→1T₂，这样，每个无线帧认为残余相位相同，随着时间增加，残余相位累积得到对当前无线帧中残余总相位的值，即为需要进行跟踪的相位值，并用得到的跟踪相位值来对信号在频域进行相位跟踪处理，相位跟踪操作即在频域对数据乘以跟踪相位复数的共轭。

步骤11：选择新的被校准天线，按照上述方式重新执行上述操作，得到其他被校准天线和参考天线通道的残余相位估计值和跟踪相位值；

按照相同的方式得到其余被校准天线通道相对于参考天线通道的残余相位估计值2π△f_i→1T₂。被校准天线和参考天线进行残余相位估计和跟踪相位计算过程是按照时间顺序进行的，所以需要将利用被校准天线计算得到的残余相位估计值在跟踪相位将所有被校准天线跟踪相位折算到同一起点。如被校准天线2和参考天线1之间的残余相位估计值为2π△f_2→1T₂，被校准天线3和参考天线1之间的残余相位估计值为2π△f_3→1T₂，在时间上，2π△f_3→1T₂值得到比2π△f_2→1T₂值得到晚2T₂时间，我们需要将被校准天线3与参考天线1之间在2T₂时间发生的额外旋转2π△f_3→12T₂加入到2π△f_3→1T₂中，同样被校准天线4中应加入额外旋转2π△f_4→14T₂，依次类推得到每个被校准天线的跟踪相位。

步骤12：所得到的每个被校准天线通道和参考天线通道的跟踪相位值在每个被校准天线发送通道和接收通道利用NCO进行频域相位跟踪计算；通过前面估计计算得到的跟踪相位对每个天线的发送通道和接收通道在频域进行跟踪补偿，采用NCO计算完成。

这里，需要说明的是，以上过程需要周期进行，每个计算得到的粗频偏估计值和残余相位估计值，需要与以前保存的值进行平均化处理。

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

Claims (14)

1.一种天线校准方法，其特征在于，所述方法包括：

在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值，包括：

通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，M为大于1的整数；

根据所确定的M个频域比值间的相关运算得到对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，包括：

通过参考天线的发送通道发送第一校准序列，经空口耦合到达被校准天线，被校准天线的接收通道接收所述第一校准序列，所述第一校准序列经快速傅氏变换FFT处理后得到第一频域数据，并存储所述第一频域数据；

通过被校准天线的发送通道发送第二校准序列，经空口耦合到达参考天线，参考天线的接收通道接收所述第二校准序列，所述第二校准序列经FFT处理后得到第二频域数据；

根据所述第一频域数据和所述第二频域数据确定出第一频域比值；

继续重复参考天线和被校准天线之间校准序列的交互，确定出除所述第一频域比值之外的其余M-1个频域比值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿，包括：

检测当前天线系统校准类型；

当检测到所述当前天线系统校准类型为本振同源天线系统校准时，将所述相位旋转估计值置零，执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的空频域补偿；

当检测到所述当前天线系统校准类型为本振不同源天线系统校准时，直接根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述直接根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿，包括：

根据所述相位旋转估计值进行相位跟踪计算，得到跟踪相位值；

根据所得到的跟踪相位值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道在频域上进行相位跟踪补偿。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述参考天线在保护时隙向被校准天线发送参考序列；

被校准天线利用所接收的参考序列进行延时相关，得到粗频偏估计值；

根据所述粗频偏估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行时域补偿。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在完成频域补偿后，将所述M个频域比值之一作为校准系数，以根据所述校准系数完成后续的天线校准。

8.一种天线校准装置，其特征在于，所述装置包括选取模块、交互模块、频域补偿模块；

所述选取模块，用于在包括有天线数为N的天线阵列中选取一根天线作为参考天线，将所述天线阵列中除所述参考天线之外的N-1根天线作为被校准天线，N为大于1的整数；

所述交互模块，用于所述参考天线和每根被校准天线之间分别进行校准序列交互，获得对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值；

所述频域补偿模块，用于根据所述相位旋转估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行频域补偿。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述交互模块包括交互单元和计算单元；

所述交互单元，用于通过空口耦合的方式进行所述参考天线和每根被校准天线之间校准序列的交互，确定出M个频域比值，M为大于1的整数；

所述计算单元，用于根据所确定的M个频域比值间的相关运算得到对应所述参考天线和被校准天线的相位旋转估计值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述交互单元包括第一频域数据确定子单元、第二频域数据确定子单元、频域比值确定子单元；

所述第一频域数据确定子单元，用于通过参考天线的发送通道发送第一校准序列，经空口耦合到达被校准天线，被校准天线的接收通道接收所述第一校准序列，所述第一校准序列经快速傅氏变换FFT处理后得到第一频域数据，并存储所述第一频域数据；

所述第二频域数据确定子单元，用于通过被校准天线的发送通道发送第二校准序列，经空口耦合到达参考天线，参考天线的接收通道接收所述第二校准序列，所述第二校准序列经FFT处理后得到第二频域数据；

所述频域比值确定子单元，用于根据所述第一频域数据和所述第二频域数据确定出第一频域比值；还用于继续重复参考天线和被校准天线之间校准序列的交互，确定出除所述第一频域比值之外的其余M-1个频域比值。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述频域补偿模块包括检测单元、第一频域补偿单元和第二频域补偿单元；

所述检测单元，用于检测当前天线系统校准类型；

所述第一频域补偿单元，用于当检测到所述当前天线系统校准类型为本振同源天线系统校准时，将所述相位旋转估计值置零，执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的空频域补偿；

所述第二频域补偿单元，用于当检测到所述当前天线系统校准类型为本振不同源天线系统校准时，直接根据所述相位旋转估计值执行对所述参考天线和被校准天线间数据通道的频域补偿。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二频域补偿单元包括相位跟踪计算子单元和相位跟踪补偿子单元；

所述相位跟踪计算子单元，用于根据所述相位旋转估计值进行相位跟踪计算，得到跟踪相位值；

所述相位跟踪补偿子单元，用于根据所得到的跟踪相位值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道在频域上进行相位跟踪补偿。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括时域补偿模块；

所述时域补偿模块，用于所述参考天线在保护时隙向被校准天线发送参考序列；被校准天线利用所接收的参考序列进行延时相关，得到粗频偏估计值；根据所述粗频偏估计值对所述参考天线和被校准天线间的数据通道进行时域补偿。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括校准系数确定模块；

所述校准系数确定模块，用于在所述频域补偿模块完成频域补偿后，将所述M个频域比值之一作为校准系数，以根据所述校准系数完成后续的天线校准。

Images