CN115004580A

CN115004580A - 使用喷泉译码序列的天线校准

Info

Publication number: CN115004580A
Application number: CN202080095060.XA
Authority: CN
Inventors: 冯昂; 冯庆志; 廖纪昌; 赵彦辉
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2022-09-02
Also published as: EP4097878A1; US11881903B2; WO2021152348A1; US20230085748A1

Abstract

公开了一种校准无线网络节点（100）中的天线阵列的方法，无线网络节点包括多个天线分支（110），多个天线分支中的每个天线分支包括相应的天线元件（130）。方法包括重复下列操作：通过多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（508）到相应的天线元件，并且对于多个天线分支中的每个天线分支，选择（516）传送的切片作为通过返回路径（214）的反馈信号并且确定（520）反馈信号的信号质量，直到每个天线分支的反馈信号的信号质量大于阈值水平为止。方法进一步包括基于每个天线分支的反馈信号来执行（512）天线校准。公开了相关的装置、计算机程序和计算机程序产品。

Description

使用喷泉译码序列的天线校准

技术领域

本公开涉及无线通信系统，并且特别地，涉及多天线通信装置中的天线校准系统/方法。

背景技术

5G无线标准包括支持诸如基站和无线装置的无线网络节点中的大规模多输入多输出（MIMO）天线系统。由于提高的频谱效率和能量效率，大规模MIMO为无线通信提供了优势。

有源天线系统（AAS）是将RF收发器和天线集成在一起以实现紧凑型尺寸的大规模MIMO的实现。AAS利用具有波束成形的天线阵列来实现多用户MIMO（MU-MIMO）以提高吞吐量或扩大覆盖。通过计算复数权重并且将复数权重应用到在多个不同的天线上辐射的信号来实现波束成形。权重被选择成促使由不同的天线传送的信号在预定位置或方向上组合，导致在选择的位置或方向上的选择性增加的或减少的信号增益。

为了获得使用AAS的全部益处，例如以确保诸如波束操控和/或旁瓣消除的功能正在被系统正确地执行，最好是仔细校准系统中的天线阵列和RF链。由于制造公差，在没有传送器和天线之间的信道条件的正确知识的情况下，难以确定要使用的适当的复数权重。此外，诸如例如作为温度随时间改变或参数漂移的结果，传送器和天线之间的信道条件可以随时间改变。

天线校准的精度和鲁棒性直接影响使用AAS的系统的性能。为此，可以执行天线校准（AC）以增强AAS的有效性。通常，AC包括上行链路AC和下行链路AC两者。对于下行链路AC，传送器（TX）链可以被配置成将在诸如时域、频域或码域的不同域中被调制的信号传送到天线接口收发器（AI-TRX）。由于码域复用（CDM）需要更少的校准资源（在时间和频率方面）并且可以提供稍微更好的译码增益，因此它比其他方法更受欢迎。

发明内容

常规的天线校准系统/方法可能会遭受校准反馈信号中的低信噪比，这可降低天线校准的效率和/或有效性。此外，反馈信号的低SNR可能会促使AC重启，进一步降低AC的效率。

本文中描述的一些实施例使用喷泉译码序列来生成校准信号。在一些实施例中，这种方法可以提供增加的译码增益、对低SNR的改进的鲁棒性和/或增强的校准效率。一些实施例可以利用低复杂度迫零（ZF）或最小均方误差（MMSE）解码。此外，一些实施例可以在AC精度约束内实现节能。

一些实施例提供了一种校准无线网络节点（100）中的天线阵列的方法，所述无线网络节点（100）包括多个天线分支（110），多个天线分支中的每个天线分支包括相应的天线元件（130）。方法包括重复下列操作：通过多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（508）到相应的天线元件，并且对于多个天线分支中的每个天线分支，选择（516）传送的切片作为通过返回路径（214）的反馈信号以及确定（520）反馈信号的信号质量，直到每个天线分支的反馈信号的信号质量大于阈值水平为止。方法进一步包括基于每个天线分支的反馈信号来执行（512）天线校准。

在一些实施例中，传送喷泉译码序列的切片包括传送喷泉译码序列的连续切片，直到由生成矩阵G形成的矩阵GG*是非奇异的为止，其中生成矩阵G包括包括有元素c _n，m的N ×M矩阵，N表示多个天线分支的天线分支的数量，M表示喷泉译码序列的接收符号的数量，m表示多个天线分支的数量为N个的分支中的天线分支n上的喷泉译码序列的第m个符号。

在一些实施例中，方法进一步包括生成喷泉译码序列，将喷泉译码序列切片以获得喷泉译码序列的切片，其中喷泉译码序列的切片包括喷泉译码序列的至少一个符号，将循环前缀添加到喷泉译码序列的至少一个符号，以及将喷泉译码符号的切片插入下行链路信号以用于传输。

在一些实施例中，元素c _n，m包括扩频码，并且其中生成喷泉译码序列包括使用扩频码c _n，m来扩展至少一个符号。

在一些实施例中，生成喷泉译码序列包括生成长度为N的符号并且重复符号以获得长度为N _seq>N的序列。

在一些实施例中，生成喷泉译码序列包括根据下列等式生成分支n的符号：

其中u和q表示Zadoff-Chu序列的参数。

在一些实施例中，生成喷泉译码序列包括根据下列等式生成长度为N _seq的Zadoff-Chu序列：

其中u _n是分支n的Zadoff-Chu序列的根，并且q表示Zadoff-Chu序列的参数。

在一些实施例中，确定反馈信号的信号质量包括确定反馈信号的信噪比SNR。

在一些实施例中，确定反馈信号的信噪比包括执行盲SNR估计。

在一些实施例中，执行盲估计包括根据下列公式确定SNR：

其中ρ是SNR，

，

，

是

的第j个元素，

是在第n个天线分支处的喷泉译码序列的符号的估计值，并且N _fft是用来生成符号的快速傅立叶变换矩阵的大小。

在一些实施例中，方法进一步包括使用迫零接收器或最小均方误差接收器从反馈信号估计喷泉译码序列。

在一些实施例中，使用迫零接收器从反馈信号估计喷泉译码序列包括根据下列公式估计喷泉译码序列：

其中r _m表示接收信号的第m个元素，G表示包括包括有元素c _n，m的矩阵的生成矩阵，其中N表示多个天线分支的天线分支的数量，M表示喷泉译码序列的接收符号的数量，m表示多个天线分支的数量为N个的分支中的分支n上的喷泉译码序列的第m个符号，并且

表示分支n上的喷泉译码序列的第m个符号的估计值。

在一些实施例中，使用最小均方误差接收器从反馈信号估计喷泉译码序列包括根据下列公式估计喷泉译码序列：

其中r _m表示接收信号的第m个元素，G表示包括包括有元素c _n，m的N×M矩阵的生成矩阵，N表示多个天线分支的天线分支的数量，M表示喷泉译码序列的接收符号的数量，m表示多个天线分支的数量为N个的分支中的分支n上的喷泉译码序列的第m个符号，

表示分支n上的喷泉译码序列的第m个符号的估计值，并且ρ是信噪比（SNR）。

在一些实施例中，喷泉译码序列包括通过正交频分复用生成的多个符号。

根据一些实施例的网络节点（100）包括处理器电路系统（106）、耦合到处理器电路的无线收发器（120）以及耦合到处理器电路的存储器（108），存储器包括机器可读程序指令，所述机器可读程序指令在被处理器电路执行时促使网络节点执行操作，所述操作包括重复下列操作：通过多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（508）到相应的天线元件，并且对于多个天线分支的每个天线分支，选择（516）传送的切片作为通过返回路径（214）的反馈信号，并且确定（520）反馈信号的信号质量，直到每个天线分支的反馈信号的信号质量大于阈值水平为止，以及基于每个天线分支的反馈信号来执行（512）天线校准。

一种计算机程序包括要被网络节点（100）的处理电路系统（106）执行的程序代码，所述网络节点（100）被配置成在通信网络中进行操作，借此程序代码的执行促使网络节点（100）执行操作，所述操作包括重复下列操作：通过多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（508）到相应的天线元件，并且对于多个天线分支的每个天线分支，选择（516）传送的切片作为通过返回路径（214）的反馈信号，并且确定（520）反馈信号的信号质量，直到每个天线分支的反馈信号的信号质量大于阈值水平为止，以及基于每个天线分支的反馈信号来执行（512）天线校准。

一种计算机程序产品包括非暂时性存储介质，所述非暂时性存储介质包括要被网络节点（100）的处理电路系统（106）执行的程序代码，所述网络节点（100）被配置成在通信网络中进行操作，借此程序代码的执行促使网络节点（100）执行操作，所述操作包括重复下列操作：通过多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（508）到相应的天线元件，并且对于多个天线分支的每个天线分支，选择（516）传送的切片作为通过返回路径（214）的反馈信号，并且确定（520）反馈信号的信号质量，直到每个天线分支的反馈信号的信号质量大于阈值水平为止，以及基于每个天线分支的反馈信号来执行（512）天线校准。

当审阅下面的图和详细描述时，根据发明的实施例的其他系统、方法和/或计算机程序产品对于本领域技术人员来说将是或者变得显而易见。意图是，所有这样的附加系统、方法和/或计算机程序产品都被包括在本说明书内，在本发明的范围内，并且被所附的权利要求保护。

附图说明

图1A是无线通信系统的网络节点的框图。

图1B是说明包括天线阵列的无线通信系统的网络节点的收发器的框图。

图2说明了无线通信系统的网络节点的收发器的多个天线分支上的校准序列的传输。

图3说明了校准序列的切片的格式。

图4说明了在天线校准系统中校准数据的丢失。

图5A和5B是说明根据一些实施例的系统/方法的操作的流程图。

图6和7是说明根据一些实施例的模拟结果的曲线图。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更全面地描述发明概念，在附图中示出了发明概念的实施例的示例。然而，可以用许多不同的形式来体现发明概念，并且发明概念不应当被解释为限于本文中阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是详尽的且完整的并且将会向本领域技术人员全面地传达本发明概念的范围。还应当注意，这些实施例不是互斥的。来自一个实施例的组件可以被默认地假定为存在于/用在另一个实施例中。

下面的描述呈现了公开的主题的各种实施例。这些实施例被呈现为教导示例并且不应被解释为限制公开的主题的范围。例如，在没有偏离描述的主题的范围的情况下，可以修改、省略或详述描述的实施例的某些细节。

执行天线校准（AC）以增强有源天线系统的相干性。通过传送校准信号并且将传送的信号作为反馈信号馈送回来以用于分析来执行下行链路（DL）AC。通常，通过在正常的下行链路时隙中传送校准信号来执行下行链路AC。在其他时间传送（诸如在防护周期（GP）期间传送）可能会促使DL AC在那个时间期间不满足“TX OFF”的3GPP要求。

当在正常的DL时隙中传送校准信号时，DL AC必须停止DL业务并且将校准信号序列插入下行链路信号。利用基带中的适当调度，可以减少对DL业务的影响，但是无法完全移除对DL业务的影响。虽然CDM比其他调制技术更高效，但是典型的基于CDM的序列不具有足够的译码增益来处置非常低的信噪比（SNR）。此外，基于CDM的序列可能容易被破坏。也就是，如果代码不包含完整的序列，则可能会丢失正交性，并且可能必须重启校准过程。

可以通过反馈信号的低SNR来指示不完整的校准序列。在AAS中存在有可导致低SNR的许多功能性，诸如链路错误、或控制字丢失、或错误的TDD切换、或高温时电源回退/关闭等。重启AC可能是不期望的，因为系统可能难以在短时间内从错误中恢复。

可以通过改变传送器的链路预算来提高SNR。然而，传送器输出功率可具有严格的约束以避免造成对相邻基础设施的干扰。可能不期望改变传送信号的一部分的AC链路预算。因此，期望校准信号具有更高的译码增益和/或对低SNR的更鲁棒性。还会期望AC系统能够适应具有灵活长度的动态业务。此外，期望AC系统具有低复杂性以用于易于实现。

本文中描述的一些实施例提供了使用喷泉译码序列来生成校准信号的天线校准系统/方法。首先，使用喷泉码生成长CDM序列。因为喷泉码被用来生成校准信号，所以信号的译码增益随着接收到更多的符号而增加。此外，因为使用了喷泉码，所以即使由于低SNR而失去了一些切片，也可以解码代码。第二，序列可以被分成几个切片以容纳空符号。在一些实施例中，序列可以被扩展以提供更高的译码增益。最后，一些实施例利用递归解码来降低复杂度。

尽管在本文中在下行链路AC的上下文描述了天线校准系统/方法，但是在本文中描述的系统/方法也可以应用于上行链路AC，上行链路AC通常不像下行链路AC那样复杂。

图1A是根据一些实施例的无线通信系统的示范性网络节点100的框图，并且图1B是说明根据一些实施例的包括天线阵列150的网络节点100的示范性收发器120的框图。

参考图1A，无线通信系统的网络节点100包括被配置成通过通信网络提供与其他无线装置的通信的无线收发器120、耦合到无线收发器120的处理器电路106、以及耦合到处理器电路106的存储器108。存储器108可以包括计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码在被处理器电路106执行时促使处理器电路106执行根据本文中公开的实施例的操作。在其他实施例中，处理器电路106可以被定义成包括存储器，使得可以不单独提供存储器108。

无线收发器120包括共同操作以通过空中接口传送/接收无线信号的各种子系统。特别地，无线收发器120包括基带处理器122、传送/接收电路系统124、模拟前端（AFE）电路系统126、模拟滤波器单元128和天线阵列150。

参考图1B，更详细地说明了无线收发器120的元件。如其中所示，天线阵列150包括多个天线元件130A-C，所述多个天线元件130A-C通过被耦合在天线元件130A-C和基带处理器122之间的相应的多个天线分支110A-C被馈送。每个天线分支110A-C包括多个元件，所述多个元件包括传送/接收电路124A-C、模拟前端126A-C和模拟滤波器128A-C。天线分支110A-C中的每一个形成从基带处理器122到相应的天线元件130A-C的前向路径。因此，由基带处理器122生成的天线校准信号经由相应的天线分支110A-C在前向路径212上被传送到天线元件130A-C。尽管在图1B中说明了三个天线分支110A-C和天线元件130A-C，但是将会意识到，根据一些实施例的系统可以包括多于三个天线分支和相关联的天线元件。

无线收发器120进一步包括返回路径214，所述返回路径214通过相应的耦合器140A-C和组合来自耦合器140A-C的信号的组合器145被耦合到天线元件130A-C中的每一个。由组合器145从耦合器140A-C接收到的天线校准信号通过TX/RX开关150和天线接口收发器124D被传递到基带处理器122。

在天线校准（AC）过程中，通过前向路径被传送到天线元件130A-C的校准信号作为反馈信号通过返回路径214被反馈给基带122。基带处理器122分析反馈信号以确定天线分支110A-C中的每一个的信道特性。天线分支110A-C的信道特性被基带处理器122使用来调整应用到在天线分支110A-C上传送的信号的天线权重以改进有源天线系统的性能。

根据一些实施例，使用喷泉码来生成校准信号。喷泉码（也被称为无速率擦除码）代表一类擦除码。擦除码是被用在其中比特擦除要比比特差错更可能发生的情形中的前向纠错（FEC）码。通常，擦除码将k个符号的消息变换成具有n个符号的更长消息（码字），使得可以从n个符号的子集中恢复原始消息。

喷泉码能够从给定的一组源符号生成潜在无限制的编码符号序列，使得可以理想地从至少等于源符号的数量的大小的编码符号的任何子集恢复原始的源符号。术语“喷泉”或“无速率”指的是下列事实：与典型的擦除码不同，喷泉码不会表现出固定的码率。

图2说明了根据一些实施例的CDM信号生成，其中s _n（n=0, …, N-1）表示天线分支n的正交频域复用（OFDM）符号，其中N表示多个天线分支的天线分支的数量。一个OFDM符号由N _fft个样本组成，其可以被表示为：

其中F是具有维度为N _fft×N _fft的傅立叶矩阵，并且S _n是分支n的向量以收集活动箱（active bins）处的所有调制符号。通过带宽和子载波间距来确定活动箱的数量。对于不同的分支（n≠n'），并且因此，S _n和S _n'可以或者是不同的或者是相同的。然而，如果互不相关的符号被用于不同的分支以降低组合信号的峰均比（PAR）将会是更好的。不失一般性地，活动箱的值将是诸如Zadoff-Chu或Gold序列的常数模序列。这种假设有助于在接收器侧处使用的SNR估计。

为了避免符号间干扰（ISI）并且强制线性卷积到循环卷积，如图2中的阴影框所示出的，将附加的N _cp个样本作为循环前缀（CP）添加到每个OFDM符号。CP的长度应当大于由图1B中示出的TX链中的滤波器128A引入的最大延迟。

如等式2中所示出的那样，OFDM符号与扩频码相乘：

其中x _n，m表示分支n的第m个符号，并且m≥N。c _n，m表示分支n的第m个符号的一个码片（实数或复数）。

在将扩展符号x _n，m传送到天线阵列130之后，如图1B中示出的那样，在组合器145处组合信号并且将信号反馈给天线接口收发器（AI-TRX）124D。如等式3中示出的那样表示接收信号：

其中w _m是加性高斯白噪声（AWGN），并且h _n是分支n的信道响应。运算符号⨀表示两个向量之间的循环卷积。对所有步骤求和，接收信号可以因此被表示在等式[4]中：

其中生成矩阵被等式5给出为：

。

信号

由校准信号和信道响应组成，即：

。

分支n的信号

可以被分成具有不同大小的几个切片。图3说明了将一个切片插入DL业务数据。更暗的块指示AC符号和DL业务数据之间的裕量。每个切片的大小取决于基带可以提供的空符号的数量。这种方法有助于基带调度并且向动态业务提供增加的灵活性。

假设没有由于低SNR而丢弃符号并且矩阵G是满秩的，接收器可以利用诸如迫零（ZF）或最小均方误差（MMSE）的技术来恢复s _n。可以根据等式7a执行ZF接收并且可以根据等式7b执行MMSE接收：

其中

是

的估计，并且ρ是信噪比（SNR）。

注意

或

的复杂度是O(N ³)，如果N是大的，其可能是让人望而却步的。一些实施例提供了用于执行快速解码的递归算法。下面关于ZF接收来描述示范性递归算法。然而，它可以被直接扩展到MMSE。

假设G由两部分组成，即G=[G _A G _B]，其中G _A表示过去接收的符号，并且G _B是新接收的符号，如等式[8]中那样：

。

由于已经在前面的步骤中计算了

，并且

具有非常低的维度（在添加仅一个符号的情况下，它可能是标量除法），等式8的复杂度仅是O(N ²）。此外，如果G _A是正交矩阵，则计算可以被简化成等式[9]中示出的形式：

。

如果扩频码中包括一组正交序列，则递归算法可以在正交序列已经被收集之后开始，从而显著地降低了复杂度。

如上所述，喷泉码是具有潜在无限码长的无速率码。在这种情况下，假设m=∞。在每个AC事件中，添加喷泉译码符号的新切片。随着更多的符号被接收到，接收器侧处的SNR被增加。除了提高SNR（或者明确地更好的AC精度）之外，即使由于低SNR而丢失了一些符号，喷泉码的使用也还提供了恢复符号的能力。图4示出了这种情况的示例，其中没有接收到符号r _i+2和符号r _i+6。喷泉译码序列的使用确保在不必被重启的情况下AC仍然可以幸免于数据的偶尔丢失。

在基带处理器122处接收校准和处理校准符号的过程可以被描述如下。

首先，如果在天线接口收发器124D处没有接收到新的符号，则基带处理器122将不会更新SNR估计并且将等待下一个AC事件。

第二，如果新接收到的符号仅包括噪声，则接收器将会丢弃新的符号并且等待下一个AC事件。

一旦所有天线分支110A-C已经达到了足够好的SNR以使能AC算法的运行，传送和接收校准符号的过程就被终止，并且基带处理器122将会基于接收到的校准符号继续执行AC算法。

在确定AC算法何时可以被成功执行时SNR估计是重要因素。当前SNR估计需要延迟/相位对准，这在AC算法中被实现。为了避免重复AC算法中的过程，一些实施例执行盲SNR估计。考虑到活动箱处的调制符号是常数模，并且

，峰度SNR估计可以被表示为如等式10中示出的那样：

其中，

,

，并且

是

的第j个元素。

现在将关于图5A和5B的流程图来描述根据一些实施例的系统/方法的操作。关于图5A和5B描述的操作可以被诸如图1A和1B中说明的装置的一个或多个装置执行。

图5A中说明了根据一些实施例的系统/方法的简化操作。如其中所示出的，所述操作包括重复下列操作：通过多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（框508）到相应的天线元件，对于多个天线分支中的每个天线分支，选择（框516）传送的切片作为通过返回路径的反馈信号，以及确定（框520）反馈信号的信号质量。在框525处，系统、方法检查以看看是否已经处理了最后分支，并且如果不是这样的话，则操作返回到框516以选择下一个反馈信号。重复框516、520和525的操作，直到系统/方法在框535处确定每个天线分支的反馈信号的信号质量大于阈值水平为止。如果是这样的话，则系统/方法基于每个天线分支的反馈信号来执行（框512）天线校准。

在图5B的流程图中更详细地说明了根据一些实施例的系统/方法的操作。参考图5B，操作开始于框502处，其中由基带处理器122初始化诸如目标SNR阈值SNR_thr的参数。方法还可以将每个天线分支的变量设置为FALSE（例如doneReceiving _n），其指示系统是否已经接收到具有足够高SNR的校准信号以在第n个分支上执行天线校准。方法还可以初始化每个分支的变量（例如SNR _max,n）以代表第n个分支上接收的反馈信号的最大SNR。

在框504处，系统/方法生成长度为N _seq >> N的喷泉译码序列，其中N表示多个天线分支的天线分支的数量。可以颠倒框502和504的操作的顺序。

在初始化和序列生成之后，操作在框506处检查以看看基带处理器122是否已经完成了在每个天线分支上接收具有足够SNR的校准信号。如果是这样的话，则接收操作终止并且基带处理器122在框512处继续执行天线校准过程的下一步骤，例如以基于接收到的校准信号来估计每个分支的相位和幅度。

如果基带处理器122没有完成在所有天线分支上的接收，则操作继续执行包括框508、509和510的第一循环，其中基带处理器122经由前向补丁212传送喷泉译码序列的切片（框508）并且经由返回路径214接收组合的反馈信号（框509）直到基带处理器122在框510处确定N×N矩阵GG*是非奇异的为止。参考图1B，传送的信号在组合器145处被组合并且组合的反馈信号经由返回路径214被反馈给基带处理器122。

再次参考图5B，操作然后转到框514，其中基带处理器122处理接收信号中的每个接收信号。在框514处，系统/方法确定是否已经处理了最后天线分支，并且如果是这样的话，则操作返回到框506，其再次确定基带处理器122是否已经完成了在每个天线分支上接收具有足够SNR的校准信号以继续AC算法。

如果最后天线分支尚未被处理，则操作转到框516，其中基带处理器122为下一个分支选择反馈信号。基带处理器122在框518处确定对所选分支的处理是否已经完成。例如，基于校准信号的较早切片的接收，所选分支的校准信号可能已经超过了目标SNR阈值（SNR _thr）。如果是这样的话，则操作返回到框516以选择下一个分支。

如果对所选分支的处理尚未完成，则操作转到框520，其中基带处理器122确定所选分支的SNR是否大于目标SNR阈值SNR _thr。如果是这样的话，则基带处理器122将所选分支的处理标记为完成（例如通过针对所选分支将变量doneReceiving _n设置为等于TRUE），并且操作返回到框514以选择下一个分支。

如果基带处理器122在框520处确定所选分支的SNR尚未超过目标SNR阈值，则操作转到框524，其中基带处理器122确定分支的新SNR是否大于所选分支的先前确定的最大SNR（SNR _max,n）。如果是这样的话，则操作返回到框516以选择下一个分支。否则，基带处理器122在框526处将所选分支的最大SNR（SNR _max,n）设置为等于分支的新确定的SNR，并且操作返回到框514以选择下一个分支。

出于解释的目的提供了下列示例，尽管发明的概念不限于此。

示例方法1：

在这个示例中，由长度为N的Zadoff-Chu序列生成分支0的序列。矩阵然后被复制到长度N _seq，其中N _seq≫N。特别地，根据等式11中示出的公式由长度为N的Zadoff-Chu序列生成分支0的序列：

其中u和q表示Zadoff-Chu序列的参数。u应该是N的素数。

根据等式12，通过分支0的序列的循环移位来获得其他分支的序列：

。

通过现有序列的重复将序列扩展到N _seq，N _seq≫N，即：

。

示例方法2：

在这个示例中，由具有不同u的长度为N _seq的Zadoff-Chu序列生成所有分支的序列，其可以被表示为如等式14中所示出的：

其中u _n是分支n的Zadoff-Chu序列的根。u _n应当是N的素数。因为N _seq通常是2的幂，因此经验法则是正在为u _n选择奇数。

图6比较了在其中未接收到一些符号的场景中在上面针对具有64个分支的AAS描述的两种方法的仿真结果。非奇异矩阵（y轴）的可能性被用作指示GG*的可逆性的指示器。在x轴上示出了符号的数量。示例方法1的结果被示出为曲线601，而示例方法2的结果被示出为曲线602。

正如在图6中可以看到的，因为方法1使用剩余向量中前N个向量的副本，所以与示例方法1相比，示例方法2具有更好的收敛速率。p=0.05的阈值也作为阈值在图6中被示出为曲线603。方法2在大约200个符号处达到阈值，而方法1在大约300个符号处达到阈值。

图7比较了当接收符号的数量（x轴）增加时两种方法的SNR（y轴）的仿真结果。在这种仿真中，假设了具有64个分支和0dB SNR的AAS。这表示差的SNR条件并且被用来确认本文中描述的技术可以在现实环境中处置非常大的SNR动态范围。在接收到前64个符号之后，可以解码方法1。另一方面，方法2需要再多几个符号来开始解码。另外，因为方法1的前64个向量彼此正交，所以与方法2相比，方法1具有更好的SNR，这可以提供更多的译码增益。在图7中，为每个数据点指示了最差分支和最好分支以及平均分支。所有分支可以利用译码增益并且实现良好的SNR。每当任何分支超过目标SNR时，它可以被断电以节能。当所有分支超过目标SNR时，过程可以终止并且向前移至下一个AC算法。

定义

AAS 有源天线系统

AC 天线校准

AWGN 加性高斯白噪声

CDM 码分复用

CP 循环前缀

DL 下行链路

FDM 频分复用

FEC 前向纠错

UL 上行链路

MIMO 多输入多输出

MMSE 最小均方误差

MU-MIMO 多用户MIMO

OFDM 正交频分复用

PAR 峰均比

RX 接收器

SNR 信噪比

TX 传送器

ZF 迫零。

下面讨论另外的定义和实施例。

正如本领域技术人员将会意识到的，本发明可以体现为方法、数据处理系统和/或计算机程序产品。因此，本发明可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例或者组合所有在本文中通常被称为“电路”或“模块”的软件和硬件方面的实施例的形式。此外，本发明可以采取有形计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，所述有形计算机可用存储介质具有包括在介质中的、可以被计算机执行的计算机程序代码。可以利用包括硬盘、CD ROM、光存储装置或者磁存储装置的任何合适的有形计算机可读介质。

本文中描述的实施例提供了有用的物理机器以及计算装置、服务器、受约束的装置、处理器、存储器、网络的特别配置的计算机硬件布置，例如在本文中通常被称为“计算装置”。参考附图，用于实现描述的技术的说明性系统包括计算机形式的通用计算装置，诸如移动计算装置或固定计算装置。计算机的组件可以包括但不限于包括诸如可编程微处理器或微控制器的处理器电路的处理单元、系统存储器和将包括系统存储器的各种系统组件耦合到处理单元的系统总线。

对于不受约束的装置，处理器电路可以是包括两个或多于两个独立处理单元的多核处理器。处理器电路中的核当中的每个核可以支持多线程操作，即，可以具有并发执行多个进程或线程的能力。另外，处理器电路可以具有板载存储器高速缓存。合适的多核、多线程处理器电路的示例是英特尔酷睿i7-7920HQ处理器，它具有各自支持八个线程的四个核并且具有8MB板载高速缓存。通常，处理器电路可以例如包括任何类型的通用微处理器或微控制器、数字信号处理（DSP）处理器、集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）、可重构处理器、可编程只读存储器（PROM）或其任何组合。对于受约束的装置，处理器可以例如包括具有或不具有内置存储器的8-位或16-位微处理器或微控制器。

系统总线可以是几种类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各种各样的总线架构中的任何一种的局部总线。作为示例并且非限制地，这样的架构包括工业标准架构（ISA）总线、微通道架构（MCA）总线、增强型ISA（EISA）总线、视频电子标准协会（VESA）局部总线和外围组件互连（PCI）总线（也被称为夹层总线）。

计算装置可以包括各种各样的计算机可读介质。计算机可读介质可以是可被计算机访问的任何可用介质并且包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例并且非限制地，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质两者。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储设备、盒式磁带、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储装置、或者可被用来存储期望的信息并且可被计算机访问的任何其他介质。通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制的调制数据信号中的其他数据并且包括任何信息递送介质。术语“调制数据信号”指具有以对信号中的信息进行编码的这样的方式设置或改变的它的特性中的一个或多个特性的信号。作为示例并且非限制地，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质以及诸如声学、RF、红外和其他无线介质的无线介质。上述中的任何的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。

系统存储器包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，诸如只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。包含有助于诸如在启动期间在计算机内的元件之间传递信息的基本例程的基本输入/输出系统（BIOS）通常被存储在ROM中。RAM通常包含可由处理单元立即访问的和/或当前正在被处理单元操作的数据和/或程序模块。系统存储器可以存储操作系统、应用程序、其他程序模块和程序数据。

计算装置还可以包括其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作为示例，计算机可以包括从不可移动、非易失性磁介质中读取或者写入不可移动、非易失性磁介质的硬盘驱动器、从可移动、非易失性磁盘中读取或者写入可移动、非易失性磁盘的磁盘驱动器和/或从诸如CD ROM或其他光学介质的可移动、非易失性光盘中读取或者写入诸如CD ROM或其他光学介质的可移动、非易失性光盘的光盘驱动器。可被用在说明性操作环境中的其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于盒式磁带、闪存卡、数字多功能盘、数字视频带、固态RAM、固态ROM等等。硬盘驱动器通常通过不可移动存储器接口被连接到系统总线。

上面讨论的驱动器和它们的相关联的计算机存储介质为计算机提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的存储。用户可以通过诸如键盘和定点装置（通常被称为鼠标、跟踪球或触摸板）的输入装置将命令和信息输入计算机。其他输入装置（未示出）可以包括麦克风、操纵杆、游戏手柄、卫星盘、扫描仪、触摸屏等等。这些和其他输入装置通过被耦合到系统总线的用户输入接口常常被连接到处理单元，但是可以通过其他接口和总线结构（诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线（USB））被连接。监视器或其他类型的显示装置也经由诸如视频接口的接口被连接到系统总线。除了监视器之外，计算机还可以包括诸如扬声器和打印机的、可以通过输出外围接口被连接的其他外围输出装置。

计算装置可以使用到一个或多个远程计算机（诸如远程计算机）的逻辑连接在联网的环境中进行操作。远程计算机可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等装置或其他常见的网络节点并且通常包括上面相对于计算机描述的元件中的许多或所有元件。逻辑连接包括局域网（LAN）连接和广域网（WAN）连接，但是也可以包括其他网络。这样的联网环境在办公室、企业范围的计算机网络、内联网和因特网中是平常的。

当在LAN联网环境中使用时，计算装置可以通过网络接口或适配器被连接到LAN。当在WAN联网环境中使用时，计算装置可以包括调制解调器或用于通过WAN建立通信的其他部件。可以是内部的或外部的调制解调器可以经由用户输入接口或其他适当的机制被连接到系统总线。

在本文中参考根据发明的实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图说明和/或框图来描述本发明概念的一些实施例。将会理解，可以通过计算机程序指令来实现流程图说明和/或框图的每个框以及流程图说明和/或框图中的框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得借助于计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现在流程图和/或框图框或者多个流程图和/或框图框中指定的功能/动作的部件。

还可以将可以引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式运行的这些计算机程序指令存储在计算机可读存储器中，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现在流程图和/或框图框或者多个流程图和/或框图框中指定的功能/动作的指令部件的制品。

计算机程序指令还可以被加载到计算机或其他可编程数据处理设备上以促使一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上被执行从而产生计算机实现的过程，使得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和/或框图框或者多个流程图和/或框图框中指定的功能/动作的步骤。

要理解，框中注释的功能/动作可以不按操作说明中注释的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能性/动作，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行所述框。尽管图中的一些图包括通信路径上的箭头以示出通信的主要方向，但是要理解，通信可以在与描绘的箭头相反的方向上发生。

可以用诸如Java或C++的面向对象的编程语言来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码。然而，还可以用诸如“C”或JavaScript编程语言的常规过程编程语言来编写用于执行本发明的操作的计算机程序代码。程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行、作为独立的软件包执行、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机上执行。在后一种场景中，远程计算机可以通过局域网（LAN）或广域网（WAN）被连接到用户的计算机，或者（例如利用因特网服务提供商通过因特网）可以做成到外部计算机的连接。

在本发明概念的各种实施例的上面的描述中，要理解，本文中使用的术语仅仅出于描述特定实施例的目的并且未规定为是本发明概念的限制。除非另有定义，否则本文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明概念所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将会进一步理解，诸如在通常使用的字典中定义的那些的术语应当被解释为具有与它们在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地如此定义，否则将不会在理想化的或过度正式的意义上解释诸如在通常使用的字典中定义的那些的术语。

当元件被称为被“连接”到、被“耦合”到、“响应”于或其变体到另一元件时，它可以被直接连接到、被直接耦合到或直接响应于另一元件或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为被“直接连接”到、被“直接耦合”到、“直接响应”于或其变体到另一元件时，不存在中间元件。相似的数字通篇指的是相似的元件。此外，如在本文中使用的“耦合的”、“连接的”、“响应的”或其变体可以包括无线耦合的、连接的或响应的。除非上下文另有明确表示，如本文中所使用的，单数形式“一个（a）”、“一（an）”和“所述（the）”意图是也包括复数形式。为了简洁和/或清晰起见，可能没有详细描述众所周知的功能或构造。术语“和/或”包括相关联的列示项目中的一个或多个的任何和所有组合。

将会理解，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以被用来描述各种元件/操作，但是这些元件/操作不应当被这些术语限制。这些术语仅被用来将一个元件/操作与另一个元件/操作区分开。因此，一些实施例中的第一元件/操作在其他实施例中可被称为第二元件/操作而不会偏离本发明概念的教导。在整个说明书中，相同的附图标记或者相同的参考标志符表示相同的或类似的元件。

如本文中所使用的，术语“包括（comprise）”、“包括（comprising）”、“包括（comprises）”、“包含（include）”、“包含（including）”、“包含（includes）”、“具有（have）”、“具有（has）”、“具有（having）”或其变体是开放式的，并且包含一个或多个陈述的特征、整数、元件、步骤、组件或功能，但不排除一个或多个其他特征、整数、元件、步骤、组件、功能或其组的存在或添加。此外，如本文中所使用的，从拉丁短语“例如（exempli gratia）”导出的常见缩写“例如（e.g.）”可被用来介绍或指定先前提及的项目的一个或多个通用示例并且未规定为是这样的项目的限制。从拉丁短语“也就是（id est）”导出的常见缩写“也就是（i.e.）”可被用来指定来自更一般叙述的特定项目。

在本文中参考参考计算机实现的方法、设备（系统和/或装置）和/或计算机程序产品的框图和/或流程图说明描述了示例实施例。当然，可以通过由一个或多个计算机电路执行的计算机程序指令来实现框图和/或流程图说明的框以及框图和/或流程图说明中的框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机电路、专用计算机电路和/或其他可编程数据处理电路的处理器电路以产生机器，使得借助于计算机和/或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令变换和控制晶体管、存储在存储位置的值和这样的电路系统内的其他硬件组件以实现在框图和/或流程图框或者多个框图和/或流程图框中指定的功能/动作并且从而创建用于实现在（一个或多个）框图和/或流程图框中指定的功能/动作的部件（功能性）和/或结构。

还可以将可以引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式运行的这些计算机程序指令存储在有形计算机可读介质中，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现在框图和/或流程图框或者多个框图和/或流程图框中指定的功能/动作的指令的制品。因此，本发明概念的实施例可以体现在硬件中和/或于诸如数字信号处理器的处理器上运行的软件（包括固件、常驻软件、微代码等）中，它们可以被统称为“电路系统”、“模块”或其变体。

还应当注意，在一些备选实现中，框中注释的功能/动作可以不按流程图中注释的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能性/动作，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框或者有时可以以相反的顺序执行所述框。此外，流程图和/或框图的给定框的功能性可以被分成多个框和/或可以至少部分地集成流程图和/或框图的两个或多于两个框的功能性。最后，在没有偏离发明概念的范围的情况下，可以在说明的框之间添加/插入其他框，和/或可以省略框/操作。此外，尽管图中的一些图包括通信路径上的箭头以示出通信的主要方向，但是要理解，通信可以在与描绘的箭头相反的方向上发生。

在基本上没有偏离本发明概念的原理的情况下，可以对实施例进行许多变化和修改。所有这样的变化和修改意图是在此被包括在本发明概念的范围内。因此，上面公开的主题要被认为是说明性的，而不是限制性的，并且实施例的示例意图是覆盖属于本发明概念的精神和范围的所有这样的修改、增强和其他实施例。从而，在法律允许的最大程度上，要由包括实施例和它们的等效物的示例的本公开的最广泛的可允许的解释来确定本发明概念的范围，并且本发明概念的范围不应被前面详细的描述约束和限制。

通常，要根据本文中使用的所有术语在相关技术领域中的普通含义来解释它们，除非从使用它的上下文暗示了和/或明确给出了不同的含义。除非另有明确说明，否则所有提及一/一个/所述元件、设备、组件、部件、步骤等都要被开放地解释为指元件、设备、组件、部件、步骤等的至少一个实例。除非步骤被明确地描述为在另一个步骤之后或之前和/或其中隐含步骤必须在另一个步骤之后或之前，否则不必以公开的精确顺序执行本文中公开的任何方法的步骤。在适当的情况下，本文中公开的实施例中的任何实施例的任何特征可应用于任何其他实施例。同样地，实施例中的任何实施例的任何优势可应用到任何其他实施例，并且反之亦然。从描述中，所附实施例的其他目的、特征和优势将是显而易见的。

在本文中已经结合上面的描述和图公开了许多不同的实施例。将会理解，字面上描述和说明这些实施例的每一种组合和子组合将会是过度重复和模糊的。因此，可以以任何方式和/或组合来组合所有的实施例，并且包括图的本说明书应被解释成构成了本文中描述的实施例的所有组合和子组合的完整的书面描述以及制造和使用它们的方式和过程的完整的书面描述，并且包括图的本说明书应支持对任何这样的组合或子组合的权利要求。

在图和说明书中，已经公开了发明的典型实施例，并且尽管使用了特定术语，但是仅在通常且描述性的意义上并且不是出于限制的目的来使用它们，在下面的权利要求中阐述了发明的范围。

Claims

1.一种校准无线网络节点（100）中的天线阵列的方法，所述无线网络节点（100）包括多个天线分支（110），所述多个天线分支中的每个天线分支包括相应的天线元件（130），所述方法包括：

重复下列操作：

通过所述多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（508）到所述相应的天线元件；以及

对于所述多个天线分支中的每个天线分支：

选择（516）传送的切片作为通过返回路径（214）的反馈信号；以及

确定（520）所述反馈信号的信号质量；

直到每个天线分支的所述反馈信号的所述信号质量大于阈值水平为止；以及

基于每个天线分支的所述反馈信号来执行（512）天线校准。

2.如权利要求1所述的方法，其中，传送所述喷泉译码序列的所述切片包括传送所述喷泉译码序列的连续切片，直到由生成矩阵G形成的矩阵GG*是非奇异的为止，其中，所述生成矩阵G包括N×M矩阵，所述N×M矩阵包括元素c _n，m，N表示所述多个天线分支的天线分支的数量，M表示所述喷泉译码序列的接收符号的数量，m表示所述多个天线分支的数量为N个的分支中的天线分支n上的所述喷泉译码序列的第m个符号。

3.如权利要求1至2中的任一项所述的方法，进一步包括：

生成所述喷泉译码序列；

将所述喷泉译码序列切片以获得所述喷泉译码序列的所述切片，其中，所述喷泉译码序列的所述切片包括所述喷泉译码序列的至少一个符号；

将循环前缀添加到所述喷泉译码序列的所述至少一个符号；以及

将所述喷泉译码符号的所述切片插入下行链路信号中以用于传输。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述元素c _n，m包括扩频码，并且其中，生成所述喷泉译码序列包括使用所述扩频码c _n，m来扩展所述至少一个符号。

5.如权利要求4所述的方法，其中，生成所述喷泉译码序列包括生成长度为N的符号并且重复所述符号以获得长度为N _seq>N的序列。

6.如权利要求5所述的方法，其中，生成所述喷泉译码序列包括根据下列等式生成分支n的所述符号：

其中，u和q表示Zadoff-Chu序列的参数。

7.如权利要求4所述的方法，其中，生成所述喷泉译码序列包括根据下列等式生成长度为N _seq的Zadoff-Chu序列：

其中，u _n是分支n的所述Zadoff-Chu序列的根，并且q表示所述Zadoff-Chu序列的参数。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，确定所述反馈信号的所述信号质量包括确定所述反馈信号的信噪比SNR。

9.如权利要求8所述的方法，其中，确定所述反馈信号的所述信噪比包括执行盲SNR估计。

10.如权利要求9所述的方法，其中，执行盲估计包括根据下列公式确定SNR：

其中，ρ是SNR，

,

,

是

的第j个元素，

是在第n个天线分支处的所述喷泉译码序列的所述符号的估计值，并且N _fft是用来生成所述符号的快速傅立叶变换矩阵的大小。

11.如权利要求1至10中的任一项所述的方法，进一步包括：使用迫零接收器或最小均方误差接收器从所述反馈信号估计所述喷泉译码序列。

12.如权利要求11所述的方法，其中，使用迫零接收器从所述反馈信号估计所述喷泉译码序列包括根据下列公式估计所述喷泉译码序列：

其中，r _m表示接收信号的第m个元素，G表示包括矩阵的生成矩阵，所述矩阵包括元素c _n，m，其中，N表示所述多个天线分支的天线分支的数量，M表示所述喷泉译码序列的接收符号的数量，m表示所述多个天线分支的数量为N个的分支中的分支n上的所述喷泉译码序列的第m个符号，并且

表示分支n上的所述喷泉译码序列的第m个符号的估计值。

13.如权利要求11所述的方法，其中，使用最小均方误差接收器从所述反馈信号估计所述喷泉译码序列包括根据下列公式估计所述喷泉译码序列：

其中，r _m表示接收信号的第m个元素，G表示包括N×M矩阵的生成矩阵，所述N×M矩阵包括元素c _n，m，N表示所述多个天线分支的天线分支的数量，M表示所述喷泉译码序列的接收符号的数量，m表示所述多个天线分支的数量为N个的分支中的分支n上的所述喷泉译码序列的第m个符号，

表示分支n上的所述喷泉译码序列的第m个符号的估计值，并且ρ是信噪比（SNR）。

14.如权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中，所述喷泉译码序列包括通过正交频分复用生成的多个符号。

15.一种网络节点（100），包括：

处理器电路系统（106）；

无线收发器（120），所述无线收发器（120）被耦合到所述处理器电路；以及

存储器（108），所述存储器（108）被耦合到所述处理器电路，所述存储器包括机器可读程序指令，所述机器可读程序指令在被所述处理器电路执行时促使所述网络节点执行操作，所述操作包括：

重复下列操作：

通过所述多个天线分支将喷泉译码序列的切片传送（508）到相应的天线元件；以及

对于所述多个天线分支中的每个天线分支：

确定（520）所述反馈信号的信号质量；

基于每个天线分支的所述反馈信号来执行（512）天线校准。

16.一种计算机程序，包括要被网络节点（100）的处理电路系统（106）执行的程序代码，所述网络节点（100）被配置成在通信网络中进行操作，借此所述程序代码的执行促使所述网络节点（100）执行操作，所述操作包括：

重复下列操作：

对于所述多个天线分支中的每个天线分支：

确定（520）所述反馈信号的信号质量；

基于每个天线分支的所述反馈信号来执行（512）天线校准。

17.一种包括非暂时性存储介质的计算机程序产品，所述非暂时性存储介质包括要被网络节点（100）的处理电路系统（106）执行的程序代码，所述网络节点（100）被配置成在通信网络中进行操作，借此所述程序代码的执行促使所述网络节点（100）执行操作，所述操作包括：

重复下列操作：

对于所述多个天线分支中的每个天线分支：

确定（520）所述反馈信号的信号质量；

基于每个天线分支的所述反馈信号来执行（512）天线校准。

18.一种网络节点（100），包括：

处理器电路系统（106）；

存储器（108），所述存储器（108）被耦合到所述处理器电路，所述存储器包括机器可读程序指令，所述机器可读程序指令在被所述处理器电路执行时促使所述网络节点执行包括根据权利要求1至14中的任一项所述的操作的操作。

19.一种计算机程序，包括要被网络节点（100）的处理电路系统（106）执行的程序代码，所述网络节点（100）被配置成在通信网络中进行操作，借此所述程序代码的执行促使所述网络节点（100）执行根据权利要求1至14中的任一项所述的操作。

20.一种包括非暂时性存储介质的计算机程序产品，所述非暂时性存储介质包括要被网络节点（100）的处理电路系统（106）执行的程序代码，所述网络节点（100）被配置成在通信网络中进行操作，借此所述程序代码的执行促使所述网络节点（100）执行根据权利要求1至14中的任一项所述的操作。