CN113992255B - 一种基于系统帧号的天线校准方法及装置 - Google Patents

一种基于系统帧号的天线校准方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于系统帧号的天线校准方法，包括如下步骤：TD‑LTE系统中，系统帧号（SFN）或/和NodeB帧号（BFN）是按0‑4095周期性变化的，对这些系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分；每个射频拉远单元（RRU）分配不同的系统帧号SFN帧号组用于天线校准；每个RRU在各自指定系统帧号SFN的GP或上行→下行切换位置进行发送或接收天线校准，本发明还提出了一种基于系统帧号的天线校准装置，包括分配单元和确定单元，根据本发明提供的方法和装置，有效解决了多小区之间天线校准序列相互干扰的问题，防止天线校准频繁告警；提高了天线校准精度，从而保证TDD基站波束赋形的性能。

Description

一种基于系统帧号的天线校准方法及装置
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种基于系统帧号的天线校准方法及装置。
背景技术
智能天线中的波束赋形技术要求各通道的幅度和相位一致，但在实际的TDD（TimeDivision Duplex，时分双工）基站中，每个天线发送和接收的射频链路是由不同的电路来分别完成，由于发送和接收电路所处的温度和频率等特性不同，两套电路的特性不能做到完全相同，使得信道互易性受损。因此，补偿信道互易性损失的天线校准技术在智能天线系统中具有非常重要的地位。
为了补偿各通道之间的幅度和相位偏差，需要先计算出各通道的幅相差。通常的做法是在TDD无线帧的GP（Guard Period，保护时隙）中，发送一个校准序列，通过天线校准耦合网络环回，根据采集到的数据计算出发送和接收方向各通道的幅相差，生成校准补偿系数配置给FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列），由FPGA实现各通道的幅相补偿，使得各通道的幅度和相位保持一致。该过程即称为天线校准，包括发送天线校准和接收天线校准。
为了实现智能天线功能，通常需要周期性的对天线阵进行天线校准。一个完整的校准周期通常包括多次发送天线校准和多次接收天线校准，由于天线校准时需要发送校准序列，导致多小区之间在做天线校准时很容易受到相邻小区校准序列的影响。即在同一无线帧的不同小区之间，有的小区在发送校准序列进行发送天线校准，而有的小区却在发送校准序列进行接收天线校准。图1中，Cell 1/2/3分别代表小区1/2/3所在的无线帧，N, N+1, …, N+4代表每个无线帧的SFN系统帧号。TX_CAL表示当前小区在发送校准序列进行发送天线校准，RX_CAL表示当前小区在发送校准序列进行接收天线校准。
从图1可直观看出，对系统帧号SFN=N而言，小区1和3进行发送校准，小区2进行接收校准，这样小区2接收到的校准信号中，既有小区2本身的校准序列，又有小区1和3校准序列的干扰；小区1接收到的校准信号中，既有小区1本身的校准序列，又有小区2和3校准序列的干扰；小区3接收到的校准信号中，既有小区3本身的校准序列，又有小区1和2校准序列的干扰。同理，系统帧号SFN=N+1, …, N+4都是类似的情况。如果小区之间的距离足够大，来自邻小区的干扰信号相比本小区的校准信号功率较低，则可以忽略；如果小区之间的距离小，则将会带来干扰，而信号干扰会为天线校准带来不良的影响。
为解决天线校准干扰的问题，现有方案主要有如下两种：
方案一：错开发送天线校准和接收天线校准子帧位置，保证不同小区之间发送天线校准和接收天线校准同步，避免在同一子帧的不同小区之间，有的小区在发送校准序列进行发送天线校准，而其他小区却在发送校准序列进行接收天线校准。
方案一虽然能够解决小区之间发送和接收天线校准相互干扰的情况，但不能解决小区间发送和发送天线校准之间的干扰，特别是当两个相邻的小区之间的距离较近的情况下，本小区会收到邻小区的校准序列，使本小区的校准结果出现异常，影响整个系统的校准性能。
方案二：在GP时隙中搜寻干扰水平最低的窗口，通过搜寻到的干扰水平最低的窗口，确定天线校准的时隙位置；或者在当前无线帧的GP时隙内进行干扰测量，根据获得的干扰测量结果，在GP时隙内选定天线校准位置。在下一个无线帧内的上述校准时间点到达时，执行校准操作。
方案二对于降低干扰信号对校准结果的影响确实有显著的效果，特别是干扰环境比较稳定的情况。但对于多小区天线校准信号之间的相互干扰情况，没有办法实时检测出，因为当前无线帧的干扰情况并不能完全代表下一无线帧的干扰情况，使得在下一无线帧的校准时间点执行的校准操作并不能获得期望的校准结果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的旨在提供一种基于系统帧号的天线校准方法及装置，使其在射频拉远单元RRU（Remote Radio Unit）进行天线校准时，有效降低多小区天线校准信号之间相互干扰对校准流程的影响。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种基于系统帧号的天线校准方法，包括以下步骤：
步骤1：对TD-LTE系统中周期性变化的系统帧号SFN（0-4095）按预先设定的规则进行划分；
步骤2：每个射频拉远单元RRU分配不同的系统帧号SFN的帧号组用于天线校准；
步骤3：每个射频拉远单元RRU在各自指定系统帧号SFN的保护时隙GP或上行→下行切换位置进行发送或接收天线校准；
所述对系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分，进一步包括：
Distributed（分散）模式：(0,16,32,…,4080), (1,17,33,…,4081),（2,18,34，…，4082），（3,19,35，…，4083），（4,20,36…，4084），（5,21,37，…，4085），（6,22,38，…，4086），（7,23,39，…，4087），（8,24,40，…，4088），（9,25，41，…，4089），（10,26,42，…，4090），（11,27，43，…，4091），（12,28，44，…，4092），（13,29，45，…，4093），（14,30，46，…，4094） ，(15,31,47,…,4095)，一共16个帧号组；
Localized（局部）模式：(0,1,2,…,255), (256,257,258,…,511),（512,513,514，…，767），（768,769,770，…，1023），（1024,1025,1026，…，1279），（1280,1281,1282，…，1535），（1536,1537,1538，…，1791），（1792,1793,1794，…，2047），（2048,2049,2050，…，2303），（2304,2305,2306，…，2559），（2560,2561,2562，…，2815），（2816,2817,2818，…，3071），（3072,3073,3074，…，3327），（3328,3329,3330，…，3583），（3584,3585,3586，…，3839），(3840,3841,3842,…,4095)，一共16个帧号组。
所述步骤2中对每个射频拉远单元RRU分配不同的系统帧号SFN帧号组用于天线校准，进一步的包括以下规则：
分散模式Distributed：
RRU-1：(0,16,32,…,4080)
RRU-2：(1,17,33,…,4081)
……
RRU-16：(15,31,47,…,4095)；
局部模式Localized：
RRU-1：(0,1,2,…,255)
RRU-2：(256,257,258,…,511)
……
RRU-16：(3840,3841,3842,…,4095)。
本发明还进一步提供了一种基于系统帧号的天线校准装置，包括：
分配单元，用于对系统帧号SFN（0-4095）按预先设定的规则进行划分，分配不同的系统帧号SFN号给不同的RRU用于天线校准；
确定单元，用于获取当前RRU每个10ms无线帧的系统帧号SFN号，如果获取的系统帧号SFN号匹配上被分配的系统帧号SFN号，便在该系统帧号SFN的GP或上行→下行切换位置发送天线校准序列，进行天线校准；
所述分配单元对系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分，进一步包括：
Distributed模式：(0,16,32,…,4080), (1,17,33,…,4081),（2,18,34，…，4082），（3,19,35，…，4083），（4,20,36…，4084），（5,21,37，…，4085），（6,22,38，…，4086），（7,23,39，…，4087），（8,24,40，…，4088），（9,25，41，…，4089），（10,26,42，…，4090），（11,27，43，…，4091），（12,28，44，…，4092），（13,29，45，…，4093），（14,30，46，…，4094） ，(15,31,47,…,4095)，一共16个帧号组；
Localized模式：(0,1,2,…,255), (256,257,258,…,511),（512,513,514，…，767），（768,769,770，…，1023），（1024,1025,1026，…，1279），（1280,1281,1282，…，1535），（1536,1537,1538，…，1791），（1792,1793,1794，…，2047），（2048,2049,2050，…，2303），（2304,2305,2306，…，2559），（2560,2561,2562，…，2815），（2816,2817,2818，…，3071），（3072,3073,3074，…，3327），（3328,3329,3330，…，3583），（3584,3585,3586，…，3839），(3840,3841,3842,…,4095)，一共16个帧号组。
所述分配单元分配不同的系统帧号SFN给不同的射频拉远单元RRU用于天线校准，包括以下规则：
分散模式Distributed：
RRU-1：(0,16,32,…,4080)
RRU-2：(1,17,33,…,4081)
……
RRU-16：(15,31,47,…,4095)；
局部模式Localized：
RRU-1：(0,1,2,…,255)
RRU-2：(256,257,258,…,511)
……
RRU-16：(3840,3841,3842,…,4095)。
与现有技术相比，本发明提供的方法和装置，每个射频拉远单元RRU在各自指定的系统帧号SFN上进行发送或接收天线校准，有效解决了多小区之间天线校准序列相互干扰的问题，防止天线校准频繁告警；提高了天线校准的精度，保证TDD基站波束赋形的性能。
附图说明
图1为现有技术在多小区天线校准时无线帧的示意图。
图2为本发明实施例基于系统帧号的天线校准方法流程图。
图3为本发明实施例一在多小区天线校准时无线帧的示意图。
图4为本发明实施例二在多小区天线校准时无线帧的示意图。
图5为本发明实施例基于系统帧号的天线校准装置的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中给出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元器件或具有相同或类似功能的元器件。以下通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
为了更好的解释本发明，首先对TD-LTE中系统帧号SFN进行介绍。具体的说，基站的每个10ms无线帧都有一个编号BFN，在0-4095范围内周期性递增。在基站间同步的情况下，系统帧号SFN锁定为BFN；
对这些系统帧号SFN按预先设定的规则划分成不同的帧号组；
每个小区分配不同的系统帧号SFN帧号组用于天线校准；
当天线校准的周期到来时，射频拉远单元RRU在每个10ms的无线帧获取一次系统帧号SFN号，当获取的系统帧号SFN是天线校准能够使用的系统帧号SFN时，在该系统帧号SFN的保护时隙GP或上行→下行切换位置发送校准序列，进行天线校准；
为了使本发明所述对系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分更清晰，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明；
如图2所示，本实施例基于系统帧号的天线校准方法流程图，该方法包括以下步骤：
201：TD-LTE系统中，系统帧号SFN按0-4095周期性变化，对这些系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分；
202：每个射频拉远单元RRU分配不同的系统帧号SFN帧号组用于天线校准；
203：每个射频拉远单元RRU在各自指定系统帧号SFN的保护时隙GP或上行→下行切换位置进行发送或接收天线校准。
本发明实施例一，Distributed模式，如图3所示：
Cell 1分配(0,16,32,…,4080)用于天线校准；
Cell 2分配(1,17,33,…,4081)用于天线校准;
Cell 3分配(2,18,34,…,4082)用于天线校准；
以此类推，最大支持16个小区；
当小区1在系统帧号SFN=0,16,…4080进行天线校准时，其他小区都不进行天线校准，因此不会收到小区2和3校准序列的干扰；当小区2在系统帧号SFN=1,17,…4081进行天线校准时，其他小区都不进行天线校准，因此不会收到小区1和3校准序列的干扰；当小区3在系统帧号SFN=2,18,…4082进行天线校准时，其他小区都不进行天线校准，不会收到小区1和2校准序列的干扰。
本发明实施例二，Localized模式，如图4所示：
Cell 1分配(0,1,2,…,255)用于天线校准；
Cell 2分配(256,257,258,…,511)用于天线校准；
Cell 3分配(512,513,514,…,767)用于天线校准；
以此类推，最大支持16个小区；
当小区1在系统帧号SFN=0,1,…255进行天线校准时，其他小区都不进行天线校准，因此不会收到小区2和3校准序列的干扰；当小区2在系统帧号SFN=256,257,…,511进行天线校准时，其他小区都不进行天线校准，因此不会收到小区1和3校准序列的干扰；当小区3在系统帧号SFN=512,513,…767进行天线校准时，其他小区都不进行天线校准，不会收到小区1和2校准序列的干扰。
在实际使用时，因为有网络规划，16个帧号组足够多；
根据本发明实施例提供的方法，每个RRU在各自指定的系统帧号SFN上进行发送或接收天线校准，有效解决了多小区之间天线校准序列相互干扰的问题，防止天线校准频繁告警；提高了天线校准的精度，保证TDD基站波束赋形的性能。
为实现周期性天线校准，本发明实施例还提出了一种基于系统帧号的天线校准装置。结合图5所示，该装置包括分配单元501和确定单元502；
其中，分配单元501用于对系统帧号SFN（0-4095）按预先设定的规则划分成不同的帧号组，每个小区分配不同的系统帧号SFN帧号组用于天线校准；
确定单元502，用于获取当前RRU每个10ms无线帧的系统帧号SFN号，如果获取的系统帧号SFN号匹配上被分配的系统帧号SFN号，便在该系统帧号SFN的GP或上行→下行切换位置发送天线校准序列，进行天线校准；
所述分配单元501对系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分，进一步包括：
本发明实施例一：
Distributed模式：(0,16,32,…,4080), (1,17,33,…,4081), …, (15,31,47,…,4095)，一共16组；
本发明实施例二：
Localized模式：(0,1,2,…,255), (256,257,258,…,511), …, (3840,3841,3842,…,4095)，一共16组。
根据本发明实施例提供的装置，每个RRU在各自指定的系统帧号SFN上进行发送或接收天线校准，有效解决了多小区之间天线校准序列相互干扰的问题，防止天线校准频繁告警；提高了天线校准的精度，保证TDD基站波束赋形的性能。
在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于系统帧号的天线校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：TD-LTE系统中，系统帧号SFN按0-4095周期性变化，对这些系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分；
步骤2：分配不同的系统帧号SFN给不同的射频拉远单元RRU用于天线校准；
步骤3：每个射频拉远单元RRU在各自指定系统帧号SFN的保护时隙GP或上下行切换位置进行发送或接收天线校准。
2.如权利要求1所述的一种基于系统帧号的天线校准方法，其特征在于：所述步骤1中对系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分，具体包括以下规则：
分散模式Distributed：(0,16,32,…,4080),(1,17,33,…,4081),(2,18,34，…，4082)，(3,19,35，…，4083)，(4,20,36…，4084)，(5,21,37，…，4085)，(6,22,38，…，4086)，(7,23,39，…，4087)，(8,24,40，…，4088)，(9,25，41，…，4089)，(10,26,42，…，4090)，(11,27，43，…，4091)，(12,28，44，…，4092)，(13,29，45，…，4093)，(14,30，46，…，4094)，(15,31,47,…,4095)，一共16个帧号组；
局部模式Localized：(0,1,2,…,255),(256,257,258,…,511),(512,513,514，…，767)，(768,769,770，…，1023)，(1024,1025,1026，…，1279)，(1280,1281,1282，…，1535)，(1536,1537,1538，…，1791)，(1792,1793,1794，…，2047)，(2048,2049,2050，…，2303)，(2304,2305,2306，…，2559)，(2560,2561,2562，…，2815)，(2816,2817,2818，…，3071)，(3072,3073,3074，…，3327)，(3328,3329,3330，…，3583)，(3584,3585,3586，…，3839)，(3840,3841,3842,…,4095)，一共16个帧号组。
3.如权利要求2所述的一种基于系统帧号的天线校准方法，其特征在于：
所述分散模式Distributed中的每一个帧号组内的数字按照如下规律排布：n,n+16,n+16*1,n+16*2,…，n+16*255；
所述局部模式Localized中的每一个帧号组内的数字按照如下规律排布：n,n+1,n+2,n+3,…，n+255。
4.如权利要求1所述的一种基于系统帧号的天线校准方法，其特征在于：所述步骤2中对每个射频拉远单元RRU分配不同的系统帧号SFN帧号组用于天线校准，包括以下规则：
分散模式Distributed：
RRU-1：(0,16,32,…,4080)
RRU-2：(1,17,33,…,4081)
……
RRU-16：(15,31,47,…,4095)；
局部模式Localized：
RRU-1：(0,1,2,…,255)
RRU-2：(256,257,258,…,511)
……
RRU-16：(3840,3841,3842,…,4095)。
5.如权利要求1所述的一种基于系统帧号的天线校准方法，其特征在于：所述天线校准为周期性校准方式。
6.一种基于系统帧号的天线校准装置，其特征在于：包括分配单元和确定单元：
所述分配单元，对0-4095的系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分，分配不同的系统帧号SFN给不同的射频拉远单元RRU用于天线校准；
所述确定单元，用于获取当前射频拉远单元RRU每个10ms无线帧的系统帧号SFN，如果获取的系统帧号SFN匹配上被分配的系统帧号SFN，便在该系统帧号SFN的保护时隙GP或上下行切换位置发送或接收天线校准序列，进行天线校准。
7.如权利要求6所述的一种基于系统帧号的天线校准装置，其特征在于，所述分配单元对系统帧号SFN按预先设定的规则进行划分，包括以下规则：
分散模式Distributed：(0,16,32,…,4080),(1,17,33,…,4081),(2,18,34，…，4082)，(3,19,35，…，4083)，(4,20,36…，4084)，(5,21,37，…，4085)，(6,22,38，…，4086)，(7,23,39，…，4087)，(8,24,40，…，4088)，(9,25，41，…，4089)，(10,26,42，…，4090)，(11,27，43，…，4091)，(12,28，44，…，4092)，(13,29，45，…，4093)，(14,30，46，…，4094)，(15,31,47,…,4095)，一共16个帧号组；
局部模式Localized：(0,1,2,…,255),(256,257,258,…,511),(512,513,514，…，767)，(768,769,770，…，1023)，(1024,1025,1026，…，1279)，(1280,1281,1282，…，1535)，(1536,1537,1538，…，1791)，(1792,1793,1794，…，2047)，(2048,2049,2050，…，2303)，(2304,2305,2306，…，2559)，(2560,2561,2562，…，2815)，(2816,2817,2818，…，3071)，(3072,3073,3074，…，3327)，(3328,3329,3330，…，3583)，(3584,3585,3586，…，3839)，(3840,3841,3842,…,4095)，一共16个帧号组。
8.如权利要求7所述的一种基于系统帧号的天线校准装置，其特征在于：
所述分散模式Distributed中的每一个帧号组内的数字按照如下规律排布：n,n+16,n+16*1,n+16*2,…，n+16*255；
所述局部模式Localized中的每一个帧号组内的数字按照如下规律排布：n,n+1,n+2,n+3,…，n+255。
9.如权利要求6所述的一种基于系统帧号的天线校准装置，其特征在于，所述分配单元分配不同的系统帧号SFN给不同的射频拉远单元RRU用于天线校准，包括以下规则：
分散模式Distributed：
RRU-1：(0,16,32,…,4080)
RRU-2：(1,17,33,…,4081)
……
RRU-16：(15,31,47,…,4095)；
局部模式Localized：
RRU-1：(0,1,2,…,255)
RRU-2：(256,257,258,…,511)
……
RRU-16：(3840,3841,3842,…,4095)。
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