CN107483126B

CN107483126B - 一种天线校准、校准值验证方法及校准装置

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Publication number: CN107483126B
Application number: CN201710530911.9A
Authority: CN
Inventors: 张勇; 温健华; 黄丹
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: CN107483126A

Abstract

本申请实施例公开了一种天线校准、校准值验证方法及校准装置，用于提高波束形状和波束方向的控制精度。本申请实施例方法包括：校准装置获取收发单元组对应的两路环路校准信号之间的第一相对值，所述环路校准信号为所述收发单元组中的收发单元产生的射频信号发送到射频口时所述校准装置采集到的信号；所述校准装置获取所述收发单元组中各收发单元对应的目标差值之间的第二相对值，所述目标差值为所述收发单元对应的环路校准信号和目标信号之间的差值，所述目标信号为所述收发单元产生的射频信号发送到基准平面时所述校准装置采集到的信号；所述校准装置根据所述第一相对值和所述第二相对值对所述收发单元组产生的射频信号进行校准。

Description

一种天线校准、校准值验证方法及校准装置

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种天线校准、校准值验证方法及校准装置。

背景技术

在大规模多输入多输出技术(massive multiple input multiple output，MassiveMIMO)中，4.5G/5G基站要求通过天线的每个收发单元的发射信号在远场形成的波束的相位相同和幅度相等，以使得波束能够对齐，从而控制波束形状和波束方向。传统的射频单元(radio unit，RU)和天线单元(antenna unit，AU)，RU和AU通过连接器和电缆相连，信号耦合网络在RU一侧，影响基站波束精确控制的是每个收发单元的发射信号之间的幅度差值和相位差值。

现有校准方案中，通过信号耦合网络中的校准环路采集RU的射频口信号(即RU产生的射频信号传输到射频口时的信号)，对每两个收发单元的发射信号之间的相对值(即幅度差值和相位差值)进行校准从而对波束的形状和方向进行控制，以使得波束性能达到理想值。

在现有校准方案中，由于信号耦合网络在RU侧，而不在AU侧，因此通过信号耦合网络中的校准环路对射频口信号进行校准能补偿RU对射频信号的干扰，但是不能补偿AU、以及RU和AU之间的连接器和电缆对RU产生的射频信号的干扰，导致对每两个收发单元的发射信号之间的幅度差值和相位差值校准不准确，从而降低波束形状和波束方向的控制精度，导致波束性能降低。

发明内容

本申请实施例提供了一种天线校准、校准值验证方法及校准装置，用于提高波束形状和波束方向的控制精度，进而提高波束性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种天线校准方法，包括：首先，校准装置获取收发单元对应的两路环路校准信号之间的第一相对值，其中，该环路校准信号是收发单元产生的射频信号传输得到射频口时该校准装置采集到的信号，收发单元组中有两个收发单元，可以理解的是，环路校准信号中携带有RU对射频信号的干扰；其次，校准装置获取上述收发单元组中各收发单元对应的目标差值之间的第二相对值，其中，该目标差值为收发单元对应的环路校准信号与目标信号之间的差值，此外，该目标信号为收发单元产生的射频信号传输到基准平面时该校准装置采集到的信号，可以理解的是，目标差值中携带有AU以及RU和AU之间连接器和电缆对射频信号的干扰，最后，校准装置根据上述第一相对值和第二相对值对收发单元组长生的射频信号进行校准。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：校准装置分别获取被射频单元干扰的射频信号即环路校准信号，和被天线单元所干扰的环路校准信号即目标差值，应理解，该目标信号是既被射频单元干扰，又被天线单元干扰的射频信号，最终，校准装置根据第一相对值和第二相对值对收发单元组产生的射频信号进行校准，既能补偿RU对射频信号的干扰，又能补偿AU以及RU和AU通过连接器和电缆对RU产生的射频信号的干扰，使得校准后的射频信号更加精准，从而提高波束形状和波束方向的控制精度，进而提高波束性能。

在一种可能的设计中，第一方面的第一种可能的实现方式，校准装置获取收发单元组对应的目标差值之间的第二相对值，包括：

首先，校准装置获取第一环路校准信号与第一目标信号之间的第一差值，第一环路校准信号为第一个收发单元对应的环路校准信号，同理，第一目标信号为第一个收发单元对应的目标信号，目标差值包括上述第一差值；

其次，校准装置获取第二环路校准信号与第二目标信号之间的第二差值，同理，第二环路校准信号为第二个收发单元对应的环路校准信号，第二目标信号为第二个收发单元对应的目标信号，目标差值包括第二差值；

最后，校准装置对第一差值和第二差值进行计算得到第二相对值。

在一种可能的设计中，第一方面的第二种可能的实现方式，校准装置对第一差值和第二差值进行计算得到第二相对值，包括：

校准装置以第一差值为基准值，对所述第二差值进行归一化处理得到第二相对值，也可以理解为，校准装置用第二差值除以第一差值得到第二相对值；或

反之，校准装置以第二差值为基准值，对所述第一差值进行归一化处理得到第二相对值，同样，也可以理解为，校准装置用第一差值除以第二差值得到第二相对值，需要说明的是，基准值的选择可以根据不同的应用场景进行选择，对此本申请不做任何限制。

在上述第一方面的第一种实现方式和第一方面的第二种实现方式中，通过对收发单元组对应的环路校准信号和目标信号进行相应的计算得到第二相对值，可以理解的是，该第二相对值可以反映出AU、以及RU和AU之间的连接器和电缆对RU产生的射频信号的干扰，因此，本申请中天线校准方法可以更准确的检测出干扰信号。

在一种可能的设计中，第一方面的第三种可能的实现方式，校准装置获取第一环路校准信号与第一目标信号之间的第一差值，包括：

首先，校准装置采集第一环路校准信号，并采集第一目标信号；

其次，校准装置利用第一目标信号除以第一环路校准信号得到第一差值。

同上，在第一方面的第四种可能的实现方式中，校准装置获取第二环路校准信号与第二目标信号之间的第二差值，包括：

首先，校准装置采集第二环路校准信号，并采集第二目标信号；

其次，校准装置利用第二目标信号除以第二环路校准信号得到第二差值。

在上述第一方面的第三种实现方式和第一方面的第四种实现方式中，利用目标信号除以环路校准信号可以分别得到第一个收发单元和第二个收发单元收发AU等的干扰产生的信号变形。

在一种可能的设计中，第一方面的第五种可能的实现方式，校准装置根据第一相对值和第二相对值对所述收发单元组产生的射频信号进行校准，包括：

首先，校准装置对第一相对值和第二相对值进行矢量叠加得到目标相对值，可以理解的是，目标相对值表征了RU和AU等对收发单元组产生的射频信号的干扰；

其次，校准装置根据上述目标相对值对收发单元组产生的射频信号进行补偿，以使得收发单元组产生的射频信号之间的相位差和幅度差在预设范围内，其中，该预设范围可以为0，即使得上述相位差为0，上述幅度差也为0。

在第一方面的第五种可能的实现方式中，校准装置对第一相对值和第二相对值进行矢量叠加得到目标相对值，进而使用该目标相对值对收发单元组产生的射频信号进行补偿，因此，本申请中天线校准方法可以有效地提高校准精度，更好地实现对波束形状和波束指向的控制。

第二方面，本申请实施例提供了一种校值验证方法，包括：首先，校准装置获取由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量；其次，校准装置对采集到的幅度参量进行计算得到收发单元组之间的目标相位差，可以理解的是，该目标相位差为射频信号经过该校准装置校准之后的相位差；最后，校准装置判断该目标相位差值是否在预设相位差范围内，若该目标相位差在预设相位差范围内，则校准装置确定校准有效，否则校准装置确定校准无效。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：通过测量由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量，进而对测量得到的幅度参量进行计算得到目标相位差，最后判断目标相位差是否满足预设条件，或者说是否在预设相位差范围内，对校准装置的校准精度进行验证。因此，本申请中校准值验证方法可以有效地验证校准装置的信号校准效果，从而保障对波束的精确控制。

在一种可能的设计中，第二方面的第一种可能的实现方式，校准装置获取由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量，包括：

首先，校准装置调节收发单元组产生的两路射频信号的相位得到一组测试信号，该组测试信号中包括收发单元组产生的两路射频信号；

其次，校准装置对每组测试信号进行采集，得到四组幅度参量，其中四组幅度参量对应的四组测试信号，每组测试信号对应的两路射频信号之间的相位差各不相同，并且对于四组测试信号中同一个收发单元对应的射频信号而言，其幅度相等；

最后，校准装置对上述四个幅度参量进行计算得到目标相位差。

在第二方面的第一种实现方式中，校准装置通过对四个幅度参量的计算，便可以得到收发单元组之间的目标相位差，简单方便，容易操作，无需其他附加设备，节省成本。

在一种可能的设计中，第二方面的第二种可能的实现方式，在校准装置对副段参量进行计算得到收发单元之间的目标相位差之后，上述方法还包括：

若目标相位差超出预设相位差范围，则校准装置确定校准无效。

第三方面，本申请实施例提供一种校准装置，该校准装置具有实现上述方法实施例中校准装置行为的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第四方面，本申请实施例提供一种校准装置，包括：处理器、存储器、总线、发射器和接收器；该存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该校准装置运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该校准装置执行如上述第一方面任意一项的天线校准方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于储存为上述校准装置所用的计算机软件指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任意一项的天线校准方法。

第六方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任意一项的天线校准方法。

另外，第三方面至第六方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

第七方面，本申请实施例提供一种校准装置，该校准装置具有实现上述方法实施例中校准装置行为的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第八方面，本申请实施例提供一种校准装置，包括：处理器、存储器、总线、发射器和接收器；该存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该校准装置运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该校准装置执行如上述第二方面任意一项的校准值验证方法。

第九方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于储存为上述校准装置所用的计算机软件指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第二方面中任意一项的校准值验证方法。

第十方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第二方面中任意一项的校准值验证方法。

另外，第七方面至第十方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第二方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

第十一方面，本申请实施例提供了一种耦合网络，包括：

合路单元、合路端分路切换单元和分路切换单元，其中所述分路切换单元的数量为N，所述N为大于或等于2的正整数，并且N个分路切换单元均与所述合路单元相连接，所述合路单元与所述合路端分路切换单元相连接；

所述分路切换单元用于将收发单元对应的环路校准信号切换为两路信号，其中，一个分路切换单元内置于一个收发单元的发射链路上，所述环路校准信号为所至少两个收发单元产生的射频信号发送到射频口的信号，可以理解的是N个分路切换单元便会切换得到2N路信号；

所述合路单元将所述M路信号合并为一路信号，其中，M＝N，所述M路信号中每一路信号均与一个分路切换单元对应，可以理解的是，合路单元将分别来自N个分路切换单元的M路信号合并为一路信号；

所述合路端分路切换单元将所述合路单元合并得到的一路信号切换为两路信号，其中一路信号进入内部校准通道，另一路信号进入外部校准通道。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：将环路校准信号分成了两路信号分成了两路信号，使得内部校准通道和外部测试通道的信号同源，因此可以理解，即使内部校准通道和外部测试通道存在一定的频差和抖动，外部采样单元依然可以得到稳定准确的测量值，使得外部采样运算单元通过外部测试通道采集到的信号等效于内部采样运算单元通过内部测试通道采集到的信号，从而为校准装置的更加精确地校准提供了保证。

附图说明

图1为本申请实施例中天线校准方法的一个系统框架图；

图2(a)为本申请实施例中有源天线的一个结构示意图；

图2(b)为本申请实施例中有源天线耦合网络的一个结构示意图；

图3为本申请实施例中天线校准方法的一个实施例示意图；

图4为本申请实施例中校准值验证方法的一个实施例示意图；

图5为校准值验证方法中的一个空间坐标示意图；

图6为本申请实施例中校准装置的一个实施例示意图；

图7为本申请实施例中天线校准方法的另一个实施例示意图；

图8为本申请实施例中天线校准方法的又一个实施例示意图；

图9为本申请实施例中校准值验证方法的另一个实施例示意图；

图10为本申请实施例中校准值验证方法的又一个实施例示意图。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

网络设备之间的通信很大部分是依靠天线的信号收发功能来实现的。波束赋形可以形成具有一定指向性的波束，使波束准确地被对端网络设备的天线接收到，因此使用天线发射信号时，会按照预期的波束赋形调整发射信号的初相位和幅度，但由于在天线发射过程中，发射信号会受到的干扰使得初相位和幅度发生改变，从而影响对波束方向和波束形状的控制，降低波束性能。因此，在天线出厂以后需要对天线进行相应的校准，以提高波束性能，其中，有源天线作为一类天线，这类有源天线也需要进行相应的校准。

如图1所示为本申请实施例中天线校准方法的一个系统框架图，应理解，图1也可以简单示意校准装置，包括：控制单元、有源天线、无线探头和外部采样运算单元等，其中，控制单元与有源天线之间通过控制总线相连，控制单元和外部采样运算单元之间也连接着另一条控制总线，控制单元控制校准装置执行下面实施例一和实施例二中的操作；有源天线发射预设相位和预设幅度的射频信号，从而形成波束发送出去；无线探头用于采集在基准平面上的波束信号，并将其采集到的波束信号发送至外部采样运算单元，此外，图1中以四个无线探头为例进行示意，实际应用场景中无线探头的数量需根据实际情况进行确定，对此本申请不做任何限制；外部采样运算单元用于对无线探头采集到的波束信号(包括第一目标信号)和有源天线的内部信号(包括环路校准信号)进行相应处理，以使得对有源天线进行校准。

如图2(a)所示为上述系统框架图(图1)中有源天线的结构示意图，包括N个收发器、合路单元、合路端分路切换单元和内部采样运算单元等，其中，每一个收发器均包括射频信号发生单元、幅相补偿单元、射频链路、分路切换单元和天线辐射单元等，射频信号发生单元产生射频信号，通过射频链路发送至天线辐射单元，最终由天线辐射单元将射频信号发送至空间中，以使得无线探头可以采集到空间中波束信号。

合路单元用于将至少两路信号合成一路信号，分路切换单元用于将一路信号切换为至少两路信号，分路切换单元不仅仅包括合路端分路切换单元，还包括分路切换单元0至分路切换单元N中任一个。

分路切换单元0至分路切换单元N分别将收发器0至收发器N射频链路中信号切换车两路信号：一路信号发送至天线辐射单元，另一路信号发送至合路单元；合路端分路切换单元又将合路单元输出的合路信号切换为两路合路信号：一路合路信号发送至内部采样运算单元，进而内部采样运算单元将该路信号通过控制总线(即内部校准通道)发送至控制单元，另一路合路信号通过外部测试通道发送至外部采样运算单元。

控制单元接收到内部采样运算单元发送的合路信号后，计算出每两个收发器信号之间的相位差和幅度差；外部采样运算单元将无线探头采集到的波束信号(包括第一目标信号)和另一路合路信号(包括环路校准信号)发送至控制单元，控制单元计算出每两个收发器对应的第一目标信号和环路校准信号之间的相位差和幅度差；

最后，控制单元将上述两组相位差和幅度差进行矢量叠加之后得到目标相位差和目标幅度差，控制单元根据目标相位差和目标幅度差控制各幅相补偿单元，对各射频信号发生单元产生的各射频信号进行补偿，从而对有源天线进行更加精准地校准，提高波束形状和波束方向的控制精度，进而提高波束性能。

需要说明的是，RU中对射频信号的干扰主要来自射频链路；天线辐射单元对射频信号的干扰等效于AU、以及RU和AU之间的连接器和电缆对射频信号的干扰。

此外，如图2(b)所示为上述有源天线中耦合网络的结构示意图，在收发器0至收发器n的发射链路上内置耦合单元即n个分路切换单元，将单个收发器的信号耦合出来至耦合网络公共端口即合路单元，然后在耦合网络公共端口设置一个合路端分路切换单元，该合路端分路切换单元将耦合网络公共端口的信号，分为两路，一路信号通过内部校准通道进入内部采样运算单元进行校准，另一路信号通过外部测试通道进入外部采样运算单元，这样，外部采样运算单元通过外部测试通道采集到的信号与各收发器发射出去的信号相干，校准装置通过无线探头采集到的信号与外部采样运算单元采集到的信号同源，因此，即使有源天线和外部测试通道存在一定的频差和频率抖动，外部采样运算单元也可以得到稳定准确的测量值，使得外部采样运算单元采集到的信号等效于内部采样运算单元采集到的信号，从而为校准装置的更加精确地校准提供了保证。此外，需要说明的是的图2(b)所示的耦合网络结构最终实现于校准装置的产品硬件上。

上述对本申请实施例中天线校准方法的系统框架做了详细说明，为了便于理解本申请实施例，下面将从对有源天线的校准，以及校准之后对校准值进行验证分别对本申请实施例中的天线校准方法和校准值验证方法进行说明。

实施例一，本申请中天线校准方法的一个实施例，包括：

301、校准装置获取收发单元组对应的两路环路校准信号之间的第一相对值。

本实施例中，校准装置获取收发单元组中第一个收发单元对应的环路校准信号，同时获取第二个收发单元对应的环路校准信号，其次，校准装置获取两路环路校准信号之间的第一相对值。

如图2所示，收发单元组可以为包括收发器0至收发器N中任意两个收发器的组合，收发单元组中的收发单元等效于收发器，下面实施例中第一个收发单元以收发器0为例进行说明，第二个收发单元以收发器1为例进行说明。

可选地，如图2所示，校准装置通过内部采样运算单元分别获取收发器0对应的第一环路校准信号，和收发器1对应的第二环路校准信号，若以收发器0作为基准，则内部采样运算单元利用第二环路校准信号除以第一环路校准信号得到第一相对值，同样，若以收发器1作为基准，则内部采样运算单元利用第一环路校准信号除以第二环路校准信号得到第一相对值，这样，校准装置便通过内部运算单元获取到第一相对值。

需要说明的是，分路切换单元0至分路切换单元N分别位于各自收发器的射频口位置，其左边的射频信号发生单元、幅相补偿单元和射频链路三者等效于RU，其中对射频信号的干扰主要来自于射频链路；同样，各分路切换单元右边的天线辐射单元等效于AU，天线辐射单元对射频信号的干扰等小于AU对射频信号的干扰，和RU、AU之间的连接器和电缆对射频信号的干扰的叠加。

302、校准装置获取第一环路校准信号与第一目标信号之间的第一差值。

本实施例中，校准装置获取收发器0对应的第一环路校准信号和第一目标信号之间的第一差值。

可选地，校准装置对收发器0进行单独测试，其余收发器均不工作，首先，校准装置中的外部采样运算单元通过外部测试通道获取第一环路校准信号，其次，校准装置通过基准平面上的无线探头采集到第一目标信号；最后，外部采样运算单元利用第一目标信号除以第一环路校准信号得到第一差值。校准装置获取第一环路校准信号的过程可具体如下：

通过合路单元输出信号至合路端分路切换单元，再由合路端分路切换单元将信号切换为两路，其中一路信号进入外部测试通道到达外部采样运算单元，这样，外部采样运算单元就采样到第一环路校准信号；

此外，环路校准信号s_dj[k，j]用如下公式表示为：

其中s_dj[k，j]为收发器编号为j，频点序列为k的环路校准信号，A_dj[k，j]为环路校准信号的幅度，ω[k]为环路校准信号的角频率，α_dj[k，j]为环路校准信号的初相位；由于第一环路校准信号与收发器0对应，因此上式中，j＝0时即为第一环路校准信号表达式，第一环路校准信号为

需要说明的是，上述公式中s_dj中的下标dj是外校准口标识，其中dj中的j无实际含义，可以理解的是，外校准口为与上述合路端分路切换单元切换后得到的外部测试通道对应的校准端口。

校准装置通过无线探头在基准平面上采集第一目标信号，目标信号可表示为：

其中，s_tt[k，j]为收发器编号为j，频点序列为k的目标信号，A_tt[k，j]为目标信号的幅度，ω[k]为目标信号的角频率，α_tt[k，j]为目标信号的初相位；由于第一目标信号与收发器0对应，因此上式中，j＝0时即为第一目标信号的表达式，第一目标信号为

综上所述，校准装置便获取到收发器0对应的第一目标信号和第一环路校准信号，最后，外部采样运算单元利用第一目标信号除以第一环路校准信号得到第一差值delta[k，0]，第一差值的表达式为：

同理，可以知道目标差值的表达式为：

303、校准装置获取第二环路校准信号与第二目标信号之间的第二差值。

本实施例中，该步骤与上述步骤302类似，对此不再赘述。

此外，可选地，校准装置获取到第二环路校准信号的表达式为：

第二目标信号的表达式为：

第二差值的表达式为：

304、校准装置对第一差值和第二差值进行计算得到第二相对值。

本实施例中，在校准装置获取到第一差值和第二差值之后，校准装置对第一差值和第二差值进行计算得到第二相对值。

可选地，若以第一差值为基准值(即以收发器0作为基准)，则校准装置利用第二基准值除以第一基准值得到第二相对值，此时，第一差值还可以表示为delta[k，std]，其中delta[k，std]＝delta[k，0]，第二相对值的表达式为：

可选地，若以第二差值为基准值(即以收发器1作为基准)，则校准装置利用第一基准值除以第二基准值得到第二相对值，此时，第二差值还可以表示为delta[k，std]，其中delta[k，std]＝delta[k，1]，第二相对值的表达式为：

305、校准装置根据第一相对值和第二相对值对收发单元组产生的射频信号进行校准。

本实施例中，在校准装置获取第一相对值和第二相对值之后，校准装置根据第一相对值和第二相对值对收发器0和收发器1产生的两路射频信号进行校准。

可选地，校准装置对第一相对值和第二相对值进行矢量叠加得到目标相对值，具体为如下两种实现方式：

一、当以收发器0为基准时，目标相对值等于第一相对值(以收发器0为基准时)乘以第二相对值(以收发器0为基准时)目标相对值的表达式为：

二、当以收发器1为基准时，目标相对值等于第一相对值(以收发器1为基准时)乘以第二相对值(以收发器1为基准时)目标相对值的表达式为：

可以理解的是，从目标相对值的表达式可以看出：目标相对值中包括幅度差和相位差。

可选地，校准装置根据目标相对值对收发器0和收发器1对应的射频信号进行补偿，具体可以有如下两种补偿方式：

一、当目标相对值以收发器0为基准计算得到时，校准装置可根据上述目标基准值G_[k，1]利用收发器1中的相幅补偿单元对射频信号的相位和幅度进行补偿，使得收发器0和收发器1对应的射频信号的相位差和幅度差均达到预设范围内，此外，也可以是同时对收发器0和收发器1进行补偿，对此本申请不做任何限制，只要能达到与上述相同的技术效果即可。

二、当目标相对值以收发器1为基准计算得到时，校准装置可根据上述目标基准值G_[k，0]利用收发器0中的相幅补偿单元对射频信号的相位和幅度进行补偿，使得收发器0和收发器1对应的射频信号的相位差和幅度差均达到预设范围内，此外，也可以是同时对收发器0和收发器1进行补偿，对此本申请不做任何限制，只要能达到与上述相同的技术效果即可。

可以理解的是，这样，在通过补偿进行校准之后，便可以实现目标信号在基准平面对齐，从而更精准地控制波束形状和波束方向。此外，通过上述天线校准方法可以对有源天线中任意两个收发器之间的相位和幅度进行校准。

本实施例中，校准装置分别获取被射频单元干扰的射频信号即环路校准信号，和被天线单元所干扰的环路校准信号即目标差值，应理解，该目标信号是既被射频单元干扰，又被天线单元干扰的射频信号，最终，校准装置根据第一相对值和第二相对值对收发单元组产生的射频信号进行校准，既能补偿RU对射频信号的干扰，又能补偿AU以及RU和AU通过连接器和电缆对RU产生的射频信号的干扰，使得校准后的射频信号更加精准，从而提高波束形状和波束方向的控制精度，进而提高波束性能。

上述实施例一对本申请中天线校准方法进行了详细描述，此外，在利用上述天线校准方法对有源天线进行校准之后，该校准装置可以对校准之后的校准效果进行验证，下面对本申请中校准值验证方法进行详细说明，需要说明的是，下面实施例中收发单元组仍然以。

实施例二，本申请中校准值验证方法的一个实施例，包括：

401、校准装置获取由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量。

本实施例中，校准装置采集收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量。

可选地，校准装置通过无线探头采集分别由收发器1和收发器2产生的两路射频信号合成的四个幅度参量。具体实现方式如下：

如图5所示，O点为收发器0对应的位置，A点为收发器1的位置，位置D处放置有用于采集信号的无线探头，O，A，D同时位于XOY平面内，其中，DB＝DA，r＝R1-R0，此外0点坐标。

收发器0对应的射频信号为：A₀*exp(j*(ω*t+α₀))，其中，A₀为初始幅度，α₀为初始相位，收发器1对应的射频信号为：A₁*exp(j*(ω*t+α₁))其中，A₁为初始幅度，α₁为初始相位；此外，在位置D处的合成矢量为：F(R0，R1)＝A₀*exp(j*(ω*t+α₀+k*R0))+A₁*exp(j*(ω*t+α₁+k*R1))；可以理解的是，在D处的合成矢量即是无线探头在D处采集到的合成信号，并由无线探头将上述合成信号发送至外部采样运算单元进行处理。

以收发器0作为基准或以收发器1作为基准的描述相类似，下面将对以收发器0作为基准进行描述，不再赘述以收发器1作为基准的描述。外部采样运算单元的处理操作可具体如下：

相对于收发器0对F(R0，R1)进行归一化处理得到：F(R0，R1)＝A₀*exp(j*(ω*t+α₀+k*R0))*(1+(A₁-A₀)*exp(j*((α₁-α₀)+k*(R1-R0))))；令初始相位差为：α＝α₁-α₀，初始幅度差(即初始幅度比)为：I＝A₁/A₀，又由于r＝R1-R0；所以可以得到：F(r)＝A₀*exp(j*(ω*t+α₀))*(1+I*exp(j*(k*r+α)))，其中k为波数，所以收发器1相对于收发器0的相对差值为：f(r)＝1+I*exp(j*(k*r+α))。

402、校准装置对幅度参量进行计算得到收发单元组之间的目标相位差。

本实施例中，在校准装置获取到幅度参量之后，校准装置对副度参量进行计算得到收发组单元之间的目标相位差。

可选地，校准装置调节收发器0中的幅相补偿单元，和/或收发器1中的幅相补偿单元对应的改变射频信号的相位得到一组测试信号；

校准装置通过无线探头进行采集四组测试信号，并得到四个幅度参量，最后对上述四个幅度参量进行相对计算得到收发器0和收发器1之间的目标相位差。具体实现方式如下：

如图5所示，校准装置通过调整收发器0中的幅相补偿单元，和/或收发器1中的幅相补偿单元，使得四个相位差如0，π，γ，(π+γ)，其中，需要说明的是γ的取值范围可以是0°＜γ≤10°，当然也可以根据实际情况进行取值，对此本申请不做任何限制；

那么由上述步骤401可知上述四个相位差对应的四个幅度参量(即幅度的理论参考值)F_A1，F_A2，产_A3，F_A4分别为：

F_A1＝|1+I*exp(j*(k*r+α))|；

F_A2＝|1+I*exp(j*(k*r+α+π))|；

F_A3＝|1+I*exp(j*(k*r+α+γ))|；

F_A4＝|1+I*exp(j*(k*r+α+π+γ))|；

对上述F_A1和F_A2，F_A3和F_A4分别进行相对运算可以得到如下公式一和公式二：

公式一：G1＝F_A1/F_A2＝|1+I*exp(j*(k*r+α))|/|1+I*exp(j*(k*r+α+π))|；

公式二：G2＝F_A3/F_A4＝|1+I*exp(j*(k*r+α+γ))|/|1+I*exp(j*(k*r+α+π+γ))|；

根据上述两式可以求得α和γ，具体计算过程可如下：

分别对公式一和公式二进行变换可以得到如下公式三和公式四：

公式三：

公式四：

将公式四用三角函数展开后带入公式三得到如下公式五：

再利用公式五除以公式三得到如下公式六：

对公式六求反三角函数运算得到如下公式七：

由公式七可以知：初始相位与幅度无关，与无线探头位置也无关，G1和G2均为幅度偏差，I为初始幅度差；此外，获取O点坐标(x1，y1，z1)，A点坐标(x2，y2，z2)，D点坐标(x，y，z)，γ取5°进行测量得到上述四个相位差(0，π，γ，(π+γ))分别对应功率值P1，P2，P3，P4，单位为分贝时，由功率和幅度之间的计算公式：

其中，户为用分贝表示的功率，F_A ²表示幅度(包括F_A1，F_A2，F_A3，F_A4)，并结合上述公式一和公式二可以计算得到如下公式八和公式九：

公式八：G1²＝10^(P1-P2)/10；公式九：G2²＝10^(P3-P4)/10，因此可以求得G1²和G2²；

同样，由于射频信号的频率是已知的，设频率为f，则波数为：k＝(2*π)/λ，其中λ为波长：λ＝C/f，C为光速，因此可以求得波数k；

此外，r为波程差，可根据O，A，D的三点坐标得到：

最后，将计算得到的G12、G22、k和r带入公式七便可以计算得到初始相位差α(即目标相位差)。

需要说明的是，如图5所示，为了方便计算可将O点做为坐标原点(0，0，0)，当然，也可以根据实际应用场景，不选择O点作为坐标原点，对此本申请不做任何限制。

403、若目标相位差在预设相位差范围内，则校准装置确定校准有效。

本实施例中，在校准装置获取到目标相位差之后，若校准装置确定目标相位差在预设相位差范围内，则校准装置确定对有源天线的校准有效。

可选地，若上述初始相位差α满足-5°≤α≤5°，则校准装置确定校准有效。需要说明的是，预设相位差范围可以根据实际应用场景选择，对此本申请不做任何限制。

404、若目标相位差超出预设相位差范围，则校准装置确定校准无效。

本实施例中，在校准装置获取到目标相位差之后，若校准装置确定目标相位差超出预设相位差范围，则校准装置确定对有源天线的校准无效。

可选地，若上述初始相位差α满足α＜-5°或α＞5°，则校准装置确定校准无效。

本实施例中，通过测量幅度参量，进而对测量得到的幅度参量进行计算得打目标相位差，最后判断目标相位差是否满足预设条件，或者说是否在预设相位差范围内，对校准装置的校准精度进行验证。因此，本申请中校准值验证方法可以有效地验证校准装置的信号校准效果，从而保障对波束的精确控制。

上述实施例一对天线校准方法进行了说明，实施例二对校准值验证方法进行了说明，下面将对本申请中校准装置进行说明。

实施例三，如图6所示，本申请中校准装置的一个实施例示意图，包括：高精度扫描架、激光测距传感器、无线探头、有源天线、上料台、通信交换单元、通信控制单元、供电单元、轴控制器、外部采样运算单元、总控制台和两个耦合器，各物件之间的连接关系如图6所示，需要说明的是，图6所示上方为一个小型暗化室。

无线探头与激光测距传感器固定在一起，并悬挂于高精度扫描架上，轴控制器可以控制高精度扫描架在空间中进行上下、左右和前后移动；无线探头用于采集有源天线发射出来的射频信号，并与有源天线之间相距D，距离D为至少为射频信号波长的三倍；激光测距穿传感器用于测量有源天线的倾斜角，以使得总控制台可以对其倾斜角进行调整，保证有源天线水平放置于上料台上；有源天线置于上料台上，上料台是可以移动的，可以将有源天线推入至小型暗化室内，或推出至小型暗化室外；通信控制单元用于控制有源天线与通信交换单元之间的协议解析，以使得总控制台可以通过通信交换单元控制激光测距传感器进行激光测量并读取测量结果；供电单元用于向有源天线提供电为有源天线的正常工作提供保证；通信交换单元用于实现外部采样运算单元与总控制台、通信控制单元与总控制台、轴控制器与总控制台之间的通信，根据实际应用场景，也可以实现外部采样运算单元、通信控制单元或轴控制器三者中任意两者之间的通信，对此本申请不做任何限制；外部采样运算单元通过两个耦合器分别获取有源天线内部信号(包括环路校准信号)和无线探头采集到的目标信号，并进行相应的实施例一和实施例二中所描述的相关运算。

校准装置具体用于实现图3对应的天线校准方法，以及图4对应的校准值验证方法，对于具体操作方式及有益效果，可参阅上述实施例一和实施例二，此处不再赘述。

实施例四，如图7所示，本申请中校准装置的另一个实施例，包括：

第一获取单元701，用于获取收发单元组对应的两路环路校准信号之间的第一相对值，该环路校准信号为该收发单元组中的收发单元产生的射频信号发送到射频口时该校准装置采集到的信号，该收发单元组包括两个收发单元；

第二获取单元702，用于获取该收发单元组中各收发单元对应的目标差值之间的第二相对值，该目标差值为该收发单元对应的环路校准信号和目标信号之间的差值，该目标信号为该收发单元产生的射频信号发送到基准平面时该校准装置采集到的信号；

校准单元703，用于根据该第一相对值和该第二相对值对该收发单元组产生的射频信号进行校准。

可选地，如图8所示，第二获取单元802包括：第一获取子单元8021、第二获取子单元8022和第一计算子单元8023，其各子单元功能具体如下：

第一获取子单元8021，用于获取第一环路校准信号与第一目标信号之间的第一差值，该第一环路校准信号和该第一目标信号分别为该第一个收发单元对应的环路校准信号和目标信号，该目标差值包括该第一差值；

第二获取子单元8022，用于获取第二环路校准信号与第二目标信号之间的第二差值，该第二环路校准信号和该第二目标信号分别为该第二个收发单元对应的环路校准信号和目标信号，该目标差值包括该第二差值；

第一计算子单元8023，用于对该第一差值和该第二差值进行计算得到第二相对值。

可选地，如图8所示，计算子单元8023包括：第一计算模块80231和第二计算模块80232，两模块功能如下：

第一计算模块80231，用于以该第一差值为基准值，对该第二差值进行归一化处理得到该第二相对值；或，

第二计算模块80232，用于以该第二差值为基准值，对该第一差值进行归一化处理得到该第二相对值。

可选地，如图8所示，第一获取子单元8021包括：第一采集模块80211和第三计算模块80212，其模块功能如下：

第一采集模块80211，用于分别采集该第一环路校准信号和该第一目标信号；

第三计算模块80212，用于利用该第一目标信号除以该第一环路校准信号得到该第一差值。

可选地，如图8所示，第二获取子单元8022包括：第二采集模块80221和第四计算模块80222，其模块功能如下：

第二采集模块80221，用于分别采集该第二环路校准信号和该第二目标信号；

第四计算模块80222，用于利用该第二目标信号除以该第二环路校准信号得到该第二差值。

可选地，如图8所示，校准单元803包括：第二计算子单元8031和补偿子单元8032，其子单元功能如下：

第二计算子单元8031，用于对该第一相对值和该第二相对值进行矢量叠加得到目标相对值；

补偿子单元8032，用于根据该目标相对值对该收发单元组产生的射频信号进行补偿。

实施例四的有益效果及相关描述与上述实施例一类似，请参阅实施例一的相关描述，对此此处不再赘述。

实施例五，如图9所示，本申请中校准装置的另一个实施例，包括：

获取单元901，用于获取由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量；

计算单元902，用于对该幅度参量进行计算得到该收发单元组之间的目标相位差；

第一确定单元902，用于若该目标相位差在该预设相位差范围内，则确定校准有效。

可选地，如图10所示，获取单元1001包括：调节子单元10011和采集子单元10012，其子单元功能如下：

调节子单元10011，用于调节该收发单元组产生的两路射频信号的相位得到一组测试信号；

采集子单元10012，用于采集四组测试信号合成的四个幅度参量，该四组测试信号中每组测试信号对应两路射频信号之间的相位差各不相等，并且该四组测试信号中同一个收发单元对应的射频信号幅度相等；

此外，计算单元1002包括：计算子单元10021，其功能如下：

计算子单元10021，用于对该四个幅度参量进行计算得到该目标相位差。

可选地，如图10所示，校准装置还包括：第二确定单元1004，其功能如下：

第二确定单元1004，用于若该目标相位差超出该预设相位差范围，则确定校准无效。

实施例五的有益效果及相关描述与上述实施例二类似，请参阅实施例二的相关描述，对此此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，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，在本申请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，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种天线校准方法，其特征在于，包括：

校准装置获取收发单元组对应的两路环路校准信号之间的第一相对值，所述环路校准信号为所述收发单元组中的收发单元产生的射频信号发送到射频口时所述校准装置采集到的信号，所述收发单元组包括两个收发单元；

所述校准装置获取所述收发单元组中各收发单元对应的目标差值之间的第二相对值，所述目标差值为所述收发单元对应的环路校准信号和目标信号之间的差值，所述目标信号为所述收发单元产生的射频信号发送到基准平面时所述校准装置采集到的信号；

所述校准装置根据所述第一相对值和所述第二相对值对所述收发单元组产生的射频信号进行校准；

所述校准装置根据所述第一相对值和所述第二相对值对所述收发单元组产生的射频信号进行校准，包括：

所述校准装置对所述第一相对值和所述第二相对值进行矢量叠加得到目标相对值；

所述校准装置根据所述目标相对值对所述收发单元组产生的射频信号进行补偿。

2.根据权利要求1所述的天线校准方法，其特征在于，所述校准装置获取所述收发单元组对应的目标差值之间的第二相对值，包括：

所述校准装置获取第一环路校准信号与第一目标信号之间的第一差值，所述第一环路校准信号和所述第一目标信号分别为所述收发单元组中的第一个收发单元对应的环路校准信号和目标信号，所述目标差值包括所述第一差值；

所述校准装置获取第二环路校准信号与第二目标信号之间的第二差值，所述第二环路校准信号和所述第二目标信号分别为所述收发单元组中的第二个收发单元对应的环路校准信号和目标信号，所述目标差值包括所述第二差值；

所述校准装置对所述第一差值和所述第二差值进行计算得到第二相对值。

3.根据权利要求2所述的天线校准方法，其特征在于，所述校准装置对所述第一差值和所述第二差值进行计算得到第二相对值，包括：

所述校准装置以所述第一差值为基准值，对所述第二差值进行归一化处理得到所述第二相对值；或，

所述校准装置以所述第二差值为基准值，对所述第一差值进行归一化处理得到所述第二相对值。

4.根据权利要求2所述的天线校准方法，其特征在于，所述校准装置获取第一环路校准信号与第一目标信号之间的第一差值，包括：

所述校准装置分别采集所述第一环路校准信号和所述第一目标信号；

所述校准装置利用所述第一目标信号除以所述第一环路校准信号得到所述第一差值。

5.根据权利要求2所述的天线校准方法，其特征在于，所述校准装置获取第二环路校准信号与第二目标信号之间的第二差值，包括：

所述校准装置分别采集所述第二环路校准信号和所述第二目标信号；

所述校准装置利用所述第二目标信号除以所述第二环路校准信号得到所述第二差值。

6.一种校准值验证方法，其特征在于，包括：

校准装置获取由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量；

所述校准装置对所述幅度参量进行计算得到所述收发单元组之间的目标相位差；

若所述目标相位差在预设相位差范围内，则所述校准装置确定校准有效；

所述校准装置获取由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量，包括：

所述校准装置调节所述收发单元组产生的两路射频信号的相位得到一组测试信号；

所述校准装置采集四组测试信号合成的四个幅度参量，所述四组测试信号中每组测试信号对应两路射频信号之间的相位差各不相等，并且所述四组测试信号中同一个收发单元对应的射频信号幅度相等；

所述校准装置对所述幅度参量进行计算得到所述收发单元组之间的目标相位差，包括：

所述校准装置对所述四个幅度参量进行计算得到所述目标相位差。

7.根据权利要求6所述的校准值验证方法，其特征在于，在述校准装置对所述幅度参量进行计算得到所述收发单元组之间的目标相位差之后，所述方法还包括：

若所述目标相位差超出所述预设相位差范围，则所述校准装置确定校准无效。

8.一种天线校准装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取收发单元组对应的两路环路校准信号之间的第一相对值，所述环路校准信号为所述收发单元组中的收发单元产生的射频信号发送到射频口时所述校准装置采集到的信号，所述收发单元组包括两个收发单元；

第二获取单元，用于获取所述收发单元组中各收发单元对应的目标差值之间的第二相对值，所述目标差值为所述收发单元对应的环路校准信号和目标信号之间的差值，所述目标信号为所述收发单元产生的射频信号发送到基准平面时所述校准装置采集到的信号；

校准单元，用于根据所述第一相对值和所述第二相对值对所述收发单元组产生的射频信号进行校准；

所述校准单元包括：

第二计算子单元，用于对所述第一相对值和所述第二相对值进行矢量叠加得到目标相对值；

补偿子单元，用于根据所述目标相对值对所述收发单元组产生的射频信号进行补偿。

9.根据权利要求8所述的校准装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：

第一获取子单元，用于获取第一环路校准信号与第一目标信号之间的第一差值，所述第一环路校准信号和所述第一目标信号分别为所述收发单元组中的第一个收发单元对应的环路校准信号和目标信号，所述目标差值包括所述第一差值；

第二获取子单元，用于获取第二环路校准信号与第二目标信号之间的第二差值，所述第二环路校准信号和所述第二目标信号分别为所述收发单元组中的第二个收发单元对应的环路校准信号和目标信号，所述目标差值包括所述第二差值；

第一计算子单元，用于对所述第一差值和所述第二差值进行计算得到第二相对值。

10.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述计算子单元包括：

第一计算模块，用于以所述第一差值为基准值，对所述第二差值进行归一化处理得到所述第二相对值；或，

第二计算模块，用于以所述第二差值为基准值，对所述第一差值进行归一化处理得到所述第二相对值。

11.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述第一获取子单元包括：

第一采集模块，用于分别采集所述第一环路校准信号和所述第一目标信号；

第三计算模块，用于利用所述第一目标信号除以所述第一环路校准信号得到所述第一差值。

12.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述第二获取子单元包括：

第二采集模块，用于分别采集所述第二环路校准信号和所述第二目标信号；

第四计算模块，用于利用所述第二目标信号除以所述第二环路校准信号得到所述第二差值。

13.一种校准装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取由收发单元组产生的两路射频信号合成的幅度参量；

计算单元，用于对所述幅度参量进行计算得到所述收发单元组之间的目标相位差；

第一确定单元，用于若所述目标相位差在预设相位差范围内，则确定校准有效；

所述获取单元包括：

调节子单元，用于调节所述收发单元组产生的两路射频信号的相位得到一组测试信号；

采集子单元，用于采集四组测试信号合成的四个幅度参量，所述四组测试信号中每组测试信号对应两路射频信号之间的相位差各不相等，并且所述四组测试信号中同一个收发单元对应的射频信号幅度相等；

所述计算单元包括：

计算子单元，用于对所述四个幅度参量进行计算得到所述目标相位差。

14.根据权利要求13所述的校准装置，其特征在于，还包括：

第二确定单元，用于若所述目标相位差超出所述预设相位差范围，则确定校准无效。

15.一种校准装置，其特征在于，包括：

接收器、发射器、存储器、总线和处理器；

所述总线，用于连接所述接收器、所述发射器、所述存储器和所述处理器；

所述存储器，用于存储操作指令；

所述处理器，用于通过调用所述操作指令，执行上述权利要求1至7中任一项的方法。