CN110620605B - 一种阵列天线收校准的检测方法及装置 - Google Patents

一种阵列天线收校准的检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种阵列天线收校准的检测方法及装置，用以避免在检测过程中增加额外的硬件成本，以及降低后期的运维难度。该方法为：基站在完成收校准后，在指定的时域位置从校准通道发射检测信号，再通过射频将检测信号环回到各个射频接收通道，从而计算出各个射频接收通道的幅相特性参数，最后，再基于获得的幅相特性参数确定各个射频接收通道满足幅相一致性要求时，确定收校准正常。这样，既无需改变现有的基站的设备硬件结构，也无需采用外置的其他辅助仪器仪表，仅仅利用基站自身硬件条件便顺利完成的针对收校准效果的检测，从而有效降低了检测过程中增加额外的硬件成本，同时也降低了后期的运维难度。

Description

一种阵列天线收校准的检测方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种阵列天线收校准的检测方法及装置。
背景技术
在下一代移动通信技术中，由于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术的产生，阵列天线将得到广泛应用。然而在物理实现上，每一根天线的射频电路的特征响应，随着硬件方面的工艺、工作环境等条件的不同很难实现幅相的一致性。
天线射频通道校准技术是伴随着阵列天线的出现运用而生，其主要功能是是对各个射频通道进行预补偿处理(包括，幅度和相位)，这样，可以消除阵列天线中各个天线上的射频接收通道之间的特性差异，保证射频接收通道之间的幅相一致性。其中，按照收发方向的不同分为射频发送通道校准(简称发校准)和射频接收通道校准(简称收校准)。
已有技术下，在执行了收校准后，需要采用专门的外置终端向基站发送上行sounding信号，基站通过对sounding信号进行处理，计算出每个射频接收通道的信道估计，再根据信道估计结果完成对收校准性能的评估。
目前，由于经射频接收通道处理后的信号会流向数字基带系统进行处理，因此，必须增加外部设备(如，采用专属的外置终端)或改变原有射频拉远单元(Radio RemoteUnit，RRU)硬件结构才能针对收校准的效果进行检测评估。
显然，这样会增加额外的硬件成本，也会增加后期的运维难度。
发明内容
本发明实施例提供一种阵列天线收校准的检测方法及装置，用以避免在检测过程中增加额外的硬件成本，以及降低后期的运维难度。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种阵列天线收校准的检测方法，包括：
基站完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
所述基站通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
基站根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性；
基站判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常。
可选的，基站在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号，包括：
基站在特殊子帧中的保护时隙，通过校准通道发送检测信号。
可选的，基站根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性，包括：
基站确定基准通道，所述基准通道为射频接收通道中的一个；
基站根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，分别计算每一个射频接收通道和基准通道之间的相位差和幅度差。
可选的，基站判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常，包括：
基站判定各个射频接收通道和基准通道之间的相位差均不大于预设的相位门限，以及各个射频接收通道和基准通道之间的幅度差均不大于预设的幅度门限时，确定收校准的校准效果正常。
可选的，进一步包括：
若确定收校准的校准结果异常时，基站上报以下内容：相位差大于相应的相位门限，以及幅度差大于相应的幅度门限的射频接收通道的标识信息。
一种阵列天线收校准的检测装置，包括：
发送单元，用于在完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
接收单元，用于通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
处理单元，用于根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性；
判定单元，用于判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常。
可选的，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号时，所述发送单元用于：
在特殊子帧中的保护时隙，通过校准通道发送检测信号。
可选的，根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性时，所述处理单元用于：
确定基准通道，所述基准通道为射频接收通道中的一个；
根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，分别计算每一个射频接收通道和基准通道之间的相位差和幅度差。
可选的，判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常时，所述判定单元用于：
判定各个射频接收通道和基准通道之间的相位差均不大于预设的相位门限，以及各个射频接收通道和基准通道之间的幅度差均不大于预设的幅度门限时，确定收校准的校准效果正常。
可选的，所述处理单元进一步用于：
若确定收校准的校准结果异常时，则通过发送单元上报以下内容：相位差大于相应的相位门限，以及幅度差大于相应的幅度门限的射频接收通道的标识信息。
一种存储介质，存储有用于实现阵列天线收校准的检测的程序，所述程序被处理器运行时，执行以下步骤：
完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性；
判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常。
一种通信装置，包括一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，所述可读介质上存储有指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行上述任一项所述的方法。
本发明实施例中，基站在完成收校准后，在指定的时域位置从校准通道发射检测信号，再通过射频将检测信号环回到各个射频接收通道，从而计算出各个射频接收通道的幅相特性参数，最后，再基于获得的幅相特性参数确定各个射频接收通道满足幅相一致性要求时，确定收校准正常。
这样，既无需改变现有的基站的设备硬件结构，也无需采用外置的其他辅助仪器仪表，仅仅利用基站自身硬件条件便顺利完成的针对收校准效果的检测，从而有效降低了检测过程中增加额外的硬件成本，同时也降低了后期的运维难度。
附图说明
图1为本发明实施例中RRU功能结构示意图；
图2A为本发明实施例中针对阵列天线收校准进行检测流程示意图；
图2B为本发明实施例中信道估计示意图；
图2C为本发明实施例中幅相特性参数示意图；
图3为本发明实施例中检测信号发送时频位置示意图；
图4为本发明实施例中基站功能结构示意图。
具体实施方式
为了避免在检测过程中增加额外的硬件成本，以及降低后期的运维难度，本发明实施例中，不再依赖专属的外置终端，而是由基站自身发出检测信号，并通过射频环回方式接收检测信号并进行处理，从而达到自我检测收校准效果的目的。
下面结合附图对本发明优选的实施方式作出详细说明。
参阅图1所示，本发明实施例中，基站(即RRU)的内部结构如下：
阵列天线的各个端口(即射频通道的各个端口)与功分器的分路端相连，功分器的合路端与基站内的校准通道相连。
本发明实施例中，搭建了图1所示的物理环境，在该物理环境下完成基站收校准功能的处理，然后在该物理环境不变的情况下，基站通过校准通道中设置的功能模块发射检测信号，进行收校准的效果检测。
参阅图2A所示，本发明实施例中，基站针对阵列天线收校准进行检测的详细流程如下：
步骤200：基站完成收校准处理流程。
具体的，基站会按照统一的幅频和相位对各个射频接收通道进行预补偿处理。
步骤210：基站在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号。
为了不对上行数据传输以及下行数据传输造成干扰，可选的，基站可以在特征子帧中的保护时隙(Guard Period，GP)到达时，通过校准通道发射检测信号。
步骤220：基站通过每个阵列天线中的射频接收通道接收检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果。
本发明实施例中，基站通过校准通道发送检测信号后，会采用射频环回方式，通过阵列天线中的射频接收通道重新接收自身发送的检测信号，并进行信道估计。
以一个射频接收通道为例，通常采用如图2B所示的方式进行信道估计，其中，X(f)表示射频接收通道接收到的信号的频域表达式，Y(f)表示经过射频接收通道的信号的频域表达式，频域信道估计的表达式H(f)＝Y(f)/X(f)，时域信道估计的表达式为h(f)＝IFFT(H(f))。
步骤230：基站根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数。
参阅图2C所示，三张图(从左向右依次)分别表示的是某一射频接收通道的幅频特性曲线、相频特性曲线和时域信道估计；其中，幅频特性曲线是通过对频域信道估计求模得到(即abs(H(f)))，表征了射频接收通道的幅相特性，相频特性曲线是通过频域信道估计取角度得到(即arg(H(f)))，表征了射频接收物相位特性，而时域信道估计是通过对频域信道估计求IFFT获得的结果。
步骤240：基站根据各个射频接收通道的幅相特性参数，计算各个射频接收通道和基准通道之间的幅度差和相位差。
本发明实施例中，幅相特性参数是由相位特性和幅度特性组成的，以下举例说明。
例如：假设射频接收通道i的相位特性，记为θi(f)，幅度特性记为Ai(f),而选取阵列天线中的天线0作为基准天线，那么天线0的射频接收通道0即是基准通道，基准通道的相位特性和特性分别记为θ0(f)和A0(f)。
那么分别计算每一个射频接收通道(可以是其余的射频接收通道，也可以是包含基准通道在内的所有射频接收通道)的相位特性，与基准通道的相位特性的差值，称为相位差，记为Δθi(f)＝θi(f)－θ0(f)；以及分别计算每一个射频接收通道(可以是其余的射频接收通道，也可以是包含基准通道在内的所有射频接收通道)的幅度特性，与基准通道的幅度特性的差值，称为幅度差，记为ΔAi(f)＝Ai(f)－A0(f)。
步骤250：基站判断是否所有射频接收通道均满足以下条件：相位差不大于预设的相位门限，以及幅度差不大于预设的幅度门限？若是，则执行步骤260；否则，执行步骤270。
步骤260：基站确定收校准的校准结果正常。
如果各个射频接收通道的相位特性和幅度特性并有明显的差异，则说明经过收校准，保证了各个射频接收通道的幅相一致性，则可以确定收校准的效果是正常的。
步骤270：基站确定收校准的校准结果异常。
如果各个射频接收通道的相位特性和幅度特性有明显的差异，则说明经过收校准，未保证各个射频接收通道的幅相一致性，则可以确定收校准的效果是异常的。
在上述步骤230－步骤250中，基站获得各个射频接收通道的幅相特性参数后，通过和基准通道的幅相特性参数进行比较，确定判定各个射频接收通道之间的幅相一致性，从而判断收校准的校准效果。
上述实施例中，是以射频接收通道和基准通道之间的相位差和幅度差是否达到相应的相位门限和幅度门限，来判定射频接收通道的幅相一致性，此种方式仅为举例，实际应用中，还可以采用其他方式来判断各个射频接收通道的幅相一致性。
例如，基于相位特性和幅相特性以及相应的权重参数，计算各个射频接收通道的幅相评估值，再基于幅相评估值来确定射频接收通道的幅相一致性是否满足预设条件。
上述均为举例，实际应用中可以根据应用环境而灵活选择相适应的判断方式，在此不再赘述。
进一步地，在确定收校准的校准结果异常后，基站还需要上报以下内容：相位差大于相应的相位门限，以及幅度差大于相应的幅度门限的射频接收通道的标识信息。以便管理人员及时采用相应措施对上述发生导常的射频接收通道进行调整。
基于上述实施例，参阅图4所示，本实施例中，提供一种阵列天线收校准的检测装置(如，基站)，包括：
发送单元40，用于在完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
接收单元41，用于通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
处理单元42，用于根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性；
判定单元43，用于判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常。
可选的，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号时，所述发送单元40用于：
在特殊子帧中的保护时隙，通过校准通道发送检测信号。
可选的，根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性时，所述处理单元42用于：
确定基准通道，所述基准通道为射频接收通道中的一个；
根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，分别计算每一个射频接收通道和基准通道之间的相位差和幅度差。
可选的，判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常时，所述判定单元43用于：
判定各个射频接收通道和基准通道之间的相位差均不大于预设的相位门限，以及各个射频接收通道和基准通道之间的幅度差均不大于预设的幅度门限时，确定收校准的校准效果正常。
可选的，所述处理单元42进一步用于：
若确定收校准的校准结果异常时，则通过发送单元40上报以下内容：相位差大于相应的相位门限，以及幅度差大于相应的幅度门限的射频接收通道的标识信息。
本发明实施例中，提供一种存储介质，存储有用于实现阵列天线收校准的检测的程序，所述程序被处理器运行时，执行以下步骤：
完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性；
判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常。
一种通信装置，包括一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，所述可读介质上存储有指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行上述任一项所述的方法。
综上所述，本发明实施例中，基站在完成收校准后，在指定的时域位置从校准通道发射检测信号，再通过射频将检测信号环回到各个射频接收通道，从而计算出各个射频接收通道的幅相特性参数，最后，再基于获得的幅相特性参数确定各个射频接收通道满足幅相一致性要求时，确定收校准正常。
这样，既无需改变现有的基站的设备硬件结构，也无需采用外置的其他辅助仪器仪表，仅仅利用基站自身硬件条件便顺利完成的针对收校准效果的检测，从而有效降低了检测过程中增加额外的硬件成本，同时也降低了后期的运维难度。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种阵列天线收校准的检测方法，其特征在于，包括：
基站完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
所述基站通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
基站根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性，所述基准通道为射频接收通道中的一个；
基站判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常；
其中，所述基站在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号，包括：
基站在特殊子帧中的保护时隙，通过校准通道发送检测信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性，包括：
基站确定基准通道；
基站根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，分别计算每一个射频接收通道和基准通道之间的相位差和幅度差。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基站判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常，包括：
基站判定各个射频接收通道和基准通道之间的相位差均不大于预设的相位门限，以及各个射频接收通道和基准通道之间的幅度差均不大于预设的幅度门限时，确定收校准的校准效果正常。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
若确定收校准的校准结果异常时，基站上报以下内容：相位差大于相应的相位门限，以及幅度差大于相应的幅度门限的射频接收通道的标识信息。
5.一种阵列天线收校准的检测装置，其特征在于，包括：
发送单元，用于在完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
接收单元，用于通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
处理单元，用于根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性，所述基准通道为射频接收通道中的一个；
判定单元，用于判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常；
其中，所述在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号时，所述发送单元用于：
在特殊子帧中的保护时隙，通过校准通道发送检测信号。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性时，所述处理单元用于：
确定基准通道；
根据获得的各个射频接收通道的幅相特性参数，分别计算每一个射频接收通道和基准通道之间的相位差和幅度差。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常时，所述判定单元用于：
判定各个射频接收通道和基准通道之间的相位差均不大于预设的相位门限，以及各个射频接收通道和基准通道之间的幅度差均不大于预设的幅度门限时，确定收校准的校准效果正常。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理单元进一步用于：
若确定收校准的校准结果异常时，则通过发送单元上报以下内容：相位差大于相应的相位门限，以及幅度差大于相应的幅度门限的射频接收通道的标识信息。
9.一种存储介质，其特征在于，存储有用于实现阵列天线收校准的检测的程序，所述程序被处理器运行时，执行以下步骤：
完成收校准之后，在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号；
通过阵列天线中的各个射频接收通道接收所述检测信号，并分别采用每一个射频接收通道接收的检测信号进行信道估计，获得相应的信道估计结果；
根据各个射频接收通道的信道估计结果，分别提取各个射频接收信道的幅相特性参数，并根据获得的幅相特性参数，判断各个射频接收通道和基准通道之间的幅相一致性，所述基准通道为射频接收通道中的一个；
判定各个射频接收通道的幅相一致性均符合预设条件时，确定收校准正常；
其中，所述在预设的时频位置通过校准通道发送检测信号时，包括：
在特殊子帧中的保护时隙，通过校准通道发送检测信号。
10.一种通信装置，其特征在于，包括一个或多个处理器；以及
一个或多个计算机可读介质，所述可读介质上存储有指令，所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
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