CN1283118C - 阵列天线收发器及其所用的传输路由的校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于执行多载波传输的阵列天线收发器的校准方法，能够最小化收发器规模和信号处理负荷的增长并且保持一定校准精度。该方法包括以下部分：解调符号区域决定装置，用于为每个区域把从所有传输路由中的所有副载波传输的校准信号的解调符号点(相位/幅度信息)进行分类和分组；校准副载波选择装置，用于从为每个区域分组的解调符号组中选择一个作为典型值的解调符号及其传输路由号码和副载波号码；校准控制装置，用于发送用于传输校准信号的传输路由、副载波和解调的传输路由以及副载波；校准信号解调装置，用于根据所发送的传输路由和副载波上的信息来解调校准信号；以及传输基带处理装置，用于根据所发送的传输路由和副载波上的信息来为所有副载波产生校准信号并设置校准系数。

Description

阵列天线收发器及其所用的传输路由的校准方法
技术领域
本发明涉及一种通信设备，通过使用数十到数百或更多的副载波来进行宽带传输，具体而言涉及进行自适应天线控制的阵列天线收发器，更具体而言涉及阵列天线收发器中天线之间的相位/幅度特性的校准。
背景技术
对蜂窝移动通信系统，研究了一种方法，该方法通过使用由高度相关的多个天线元件构成的阵列天线收发器形成一种导向性模式(transmissiondirectivity pattern)，以提高信号的速度和质量、增加用户容量、并在所需信号的进入方向上提高传输增益和减小对其他用户的干扰。在此情况下，此阵列天线收发器向着从阵列天线接收到的所需信号获得的进入方向，形成传输信号的导向性模式。
在阵列天线收发器具有多个无线电传输部分的情况下，与各个天线元件相连接的传输无线电部分的幅度和相位通常会随时独立地波动。因此，当形成导向性模式的时候，需要补偿相位和幅度的波动。上述操作被称为校准。
传统地，此类阵列天线收发器的校准方法的目的是通过输入已知校准信号到与各个天线元件相连接的每个无线电传输部分中并使用解调校准信号的结果，来补偿每个无线电接收部分的随时独立波动的相位(延迟)和幅度(增益)，如专利文献1“An array antenna radio CDMAcommunication unit(阵列天线无线电CDMA通信单元)”(公开日期：1998年12月18日)所述。
图8是示出用于校准的传统阵列天线收发器的方框图。
传统阵列天线收发器由阵列天线(801)、分配器1(803-1)至分配器N(803-N)、与每个天线元件相连接的传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)、用于产生校准信号的传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)、用于合成分配器的输出的加法器(807)、接收无线电部分(808)、校准信号解调部分1(809-1)至校准信号解调部分N(809-N)和解调结果处理部分(810)构成。
阵列天线(801)由N个天线元件(802-1至802-N)构成。这N个天线元件(802-1至802-N)象阵列一样紧密排列，这使得可以通过各个传输基带处理部分对相位/幅度进行控制而形成所需导向性模式。在此情况下，为了将此阵列天线(801)的结构与常态多样结构区别开，天线元件的数量N设为3或者更大。
传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)产生校准信号并将它们输出给与所述部分805-1至805-N所连接的传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)。在此情况下，假定通信信号和校准信号被多路复用并且进行了代码多路复用。此外，每个用户应用相位/幅度控制的通信信号通过使用从解调结果处理部分(810)输出的校准系数而被校正。
传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)接收传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)的输出，对用户的通信信号和校准信号的复合信号应用数/模转换、正交调制、频率转换、放大、频带限制等等，并把该复合信号输出给分配器1(803-1)至分配器N(803-N)。
分配器1(803-1)至分配器N(803-N)接收作为传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)的输出的用户信号和校准信号的复合信号并取出所述复合信号中的一些以把它们输出给加法器(807)。
加法器(807)接收分配器1(803-1)至分配器N(803-N)的输出并把输出信号在无线电频带中结合以把它们输出给接收无线电部分(808)。
接收无线电部分(808)对已结合的信号应用频带限制、放大、频率转换、正交解调和模/数转换等等，并把此信号输出给校准信号解调部分1(809-1)至校准信号解调部分N(809-N)。
校准信号解调部分1(809-1)至校准信号解调部分N(809-N)从输出自接收无线电部分(808)的复合信号的输入信号中提取校准信号，检测传输路由1解调符号点(相位/幅度信息)至传输路由N解调符号点(相位/幅度信息)，并将检测到的符号点输出给解调结果处理部分(810)。
解调结果处理部分(810)接收校准信号解调部分1(809-1)至校准信号解调部分N(809-N)的输出，计算传输路由上的校正信息，并将此信息输出给传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)。在此情况下，当由传输基带处理部分1(805-1)进行归一化时，不需要从解调结果处理部分(810)向传输基带处理部分1(805-1)发送一个输入。
接着，以下将描述传统例子的操作。
传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)在基带中产生用户的通信信号和校准信号，并将所述信号输出给传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)。
传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)接收作为传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)的输出的基带中用户通信信号和校准信号，对这些信号应用数/模转换和从基带到无线电频带的频率转换，并将这些信号输出给分配器1(803-1)至分配器N(803-N)。
分配器1(803-1)至分配器N(803-N)接收作为传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)输出的用户通信信号和相同频带中的校准信号，分配这些信号的一些功率，并将信号输出给加法器(807)。
加法器(807)接收作为传输无线电部分1(804-1)至传输无线电部分N(804-N)的输出的用户通信信号和N个多路复用校准信号，在无线电频带中组合这些信号，并将它们输出给接收无线电部分(808)。
接收无线电部分(808)接收作为加法器(807)的输出的复合信号，对该信号应用频带限制、放大、频率转换、正交解调和模/数转换等等，并将此信号输出给校准信号解调部分1(809-1)至校准信号解调部分N(809-N)。
校准信号解调部分1(809-1)至校准信号解调部分N(809-N)从输出自接收无线电部分(808)的复合信号的输入信号中提取校准信号，检测解调符号点1(相位/幅度信息)至解调符号点N(相位/幅度信息)，并将这些点输出给解调结果处理部分(810)。可以通过解扩展操作提取多路复用在输入信号上的校准信号。
解调结果处理部分(810)接收校准信号解调部分1(809-1)至校准信号解调部分N(809-N)的输出；根据与包括传输无线电部分(804-1)的传输路由的相位/幅度波动相加的解调符号点1(相位/幅度信息)、和与包括传输无线电部分2(804-2)至传输无线电部分N(804-N)的传输路由2至N的相位/幅度波动相加的解调符号点2(相位/幅度信息)至解调符号点N(相位/幅度信息)，计算用作路由上的校正信息的校准系数；并将校准系数输出给传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)。
接着，以下将详细描述一种相位/幅度信息提取方法。定义包括传输无线电部分1(804-1)的传输路由总是作为参考路由，以采用由校准信号解调部分1(809-1)通过解调从传输无线电部分1(804-1)输出的校准信号获得的符号点作为参考符号点S1(图9)。此外，当采用从传输无线电部分2(804-2)输出并由校准信号解调部分2(809-2)解调的符号点作为S2(图9)以及从传输无线电部分N(804-N)输出并由校准信号解调部分N(809-N)解调的符号点作为Sn(图9)时，解调结果处理部分(810)检测S1和S2之间的相位差θ2，幅度比r2＝B/A，和S1和Sn之间的相位差θn，及幅度比m＝C/A。图10示出了归一化的参考符号点S1。在此情况下，虽然相位差θ2和θn以及幅度比r2和m的值没有改变，但r2＝B/A＝B＇/1和m＝C/A＝C＇/1受到影响。解调结果处理部分(810)把θ2和θn以及r2和m的值输出给传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)。
传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)通过使用从解调结果处理部分(810)输出的校准系数来对每个用户校正相位/幅度控制的通信信号。
即使当操作收发器时在每条传输路由都发生相位/幅度波动，具有上述校准装置的阵列天线收发器通过提供校准系数给传输基带处理部分1(805-1)至传输基带处理部分N(805-N)来使得可以校正相位/幅度波动。
因此，如图8所示的传统阵列天线收发器可以通过在对于用户通信信号的每条路由中校正相位/幅度波动形成精确的导向性模式，所述用户通过根据相位/幅度执行权重控制和然后传输通信信号来形成导向性模式。
[专利文档1]
日本已公开专利No.10-336149的官方公报
然而，上述传统校准方法有如下问题。
首先，在宽带传输情况下，收发器中的部件有不同的频率特性(幅度/相位)。因此，为吸收包括诸如温度变化或湿度变化或老化之类的环境变化在内的频率特性的波动，需要校准所有传输路由中的所有副载波以形成精确的导向性模式。因此，当通过使用数百到数千个副载波来将传统校准方法应用到通过各个天线元件执行宽带传输的收发器时，就产生了一个问题，即需要计算所有传输路由中的所有副载波的校准系数以形成精确的导向性模式。
第二，用于产生校准信号的传输基带处理部分需要一个校准信号产生电路，用于所有传输路由的所有副载波，并且，校准信号解调部分需要一个校准信号解调部分，用于所有传输路由的所有副载波。因此，当通过使用数百到数千个副载波来将传统校准方法应用到通过各个天线元件执行宽带传输的收发器时，产生了大大增加收发器的规模的问题。
第三，要校准的路由数量极大增加，而且即使对每若干个副载波进行分时校准，信号处理也变得很复杂。此外，为了形成精确导向性模式，需要通过解调同时提供给最大可能数量的传输路由的校准信号来计算校准系数。因此，当通过使用数百到数千个副载波来将传统校准方法应用到通过各个天线元件执行宽带传输的收发器时，产生了大大增加校准中信号处理负荷的问题。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种传输路由校准方法，该方法能够将通过多载波来执行宽带传输的阵列天线收发器规模的增加最小化并且恒定地保持精度。
本发明的第二个目的是提供一种传输路由校准方法，该方法能够将通过多载波来执行宽带传输的阵列天线收发器信号处理负荷的增加最小化并且恒定地保持精度。
本发明的第三个目的是提供一种传输路由校准方法，虽然用于校准的载波数量和用于校准系数计算的载波数量极大减少，但是，即使收发器的温度有波动，该方法也能够恒定地保持精度。
[用于解决所述问题的第一装置]
本发明使用通过多载波来执行宽带传输的系统的操作下的阵列天线收发器，所述收发器包括：解调符号区域决定装置(图1中112)，用于为每个区域把从所有传输路由中的所有副载波传输的校准信号的解调符号点(相位/幅度信息)进行分类和分组；校准副载波选择装置(图1中113)，用于从为每个区域分组的解调符号组中选择一个作为典型值的解调符号及其传输路由号码和副载波号码；校准控制装置(图1中114)，用于发送用于传输校准信号的传输路由和副载波以及用于解调的传输路由和副载波；校准信号解调装置(图1中109-1至109-L)，用于根据所发送的传输路由和副载波上的信息来解调校准信号；以及传输基带处理装置(图1中105-1至105-N)，用于根据所传送的传输路由和副载波上的信息为所有副载波产生校准信号和设置校准系数。
[用于解决所述问题的第二装置]
本发明使用通过多载波执行宽带传输的系统的操作下的阵列天线收发器，所述收发器包括：解调符号点组选择装置(图2中215)，用于根据所有传输路由中所有副载波传输的校准信号的解调符号点(相位/幅度信息)组的离散度(dispersion)来决定相同组；校准副载波选择装置(图2中213)，用于从为每个区域分组的解调符号点组中选择一个作为典型值的解调符号点及其传输路由号码与副载波号码；校准控制装置(图2中214)，用于发送用于传输校准信号的传输路由和副载波以及用于解调的传输路由和副载波；校准信号解调装置(图2中209-1至209-L)，用于根据所发送的传输路由和副载波上的信息来解调校准信号；以及传输基带处理装置(图2中205-1至205-N)，用于根据所发送的传输路由和副载波上的信息为所有副载波产生校准信号和设置校准系数。
[用于解决所述问题的第三装置]
本发明使用通过多载波执行宽带传输的系统的操作下的阵列天线收发器，所述收发器包括传输基带处理装置(图6)，用于在频率方向上预先使j个副载波成组，因为相邻副载波具有彼此几乎难以区别的频率特性，以及把校准j个副载波中的一个副载波的结果设置为j个成组副载波组的共用校准系数。
附图说明
图1是示出使用本发明校准方法的阵列天线收发器的第一结构的示图；
图2是示出本发明第一结构的另一实施例的示图；
图3是示出I/Q坐标平面区域划分的示图；
图4是示出解调符号点(归一化后)分组的示图；
图5是示出校准系数相加方法1的示图；
图6是示出校准系数相加方法2的示图；
图7是示出校准系数相加方法3的示图；
图8是示出使用传统校准方法的阵列天线收发器的示图；
图9是示出相位差和幅度比(归一化前)的示图；和
图10是示出相位差和幅度比(归一化后)的示图。
具体实施方式
接着，以下将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。
[1]结构描述
图1是示出本发明第一实施例的结构的方框图。
阵列天线(101)由N个天线元件(102-1至102-N)组成，所述N个天线元件紧密排列以使得天线之间的相关性变高。
分配器(103-1)至分配器(103-N)接收传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)的输出，且其一方面的输出与天线元件(102-1至102-N)相连而另一方面的输出与加法器(107)相连。
加法器(107)接收来自分配器(103-1)至分配器(103-N)的用户通信信号和校准信号，在无线电频带中结合这些信号，并将已组合信号输出给接收无线电部分(108)。在此情况下，可以在解调时提取每个校准信号。例如，使用代码多路复用。
接收无线电部分(108)接收来自加法器(107)的复合信号，对该复合信号应用频带限制、放大、频率转换、正交解调和模/数转换等等，并将该信号输出给校准信号解调部分(109-1)至校准信号解调部分(109-L)。
校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)从来自接收无线电部分(108)提供的多路复用信号和来自校准控制部分114提供的传输路由和副载波的输入信号中提取校准信号，检测解调符号点1(相位/幅度信息)至解调符号点L(相位/幅度信息)，并将它们输出给解调结果处理部分(110)。
在此情况下，为了同时校准所有传输路由中的所有副载波，需要有“所有传输路由×所有副载波”数量的校准信号解调部分。使用上述结构，将增加收发器规模和信号处理负荷。因此，在根据本发明的校准中，假定实际校准中每次L个副载波地进行分时校准并且校准信号解调部分的数量设定为L。因此，同时产生的校准信号的数量也变为L或更小。
解调结果处理部分(110)接收校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)的输出和来自校准控制部分(114)的校准模式改变信号，并在长周期校准情况下把所有传输路由的所有副载波的解调符号点输出给解调符号区域决定部分(112)，以及在短周期校准情况下把已计算的校准系数输出给传输基带处理部分2(104-2)至传输基带处理部分N(104-N)。
解调符号区域决定部分(112)接收解调结果处理部分(110)的输出，根据预设区域把所有传输路由的所有副载波进行分类和分组，并把每个区域的解调符号点、传输路由和副载波信息输出给校准副载波选择部分(113)。
校准副载波选择部分(113)接收解调符号区域决定部分(112)的输出，选择每个区域中最接近中间值的解调符号点，并将该解调符号点的传输路由号码和副载波号码输出给校准控制部分(114)。
校准控制部分(114)接收校准副载波选择部分(113)的输出，并把来自校准副载波选择部分(113)对每个区域选择的传输路由号码和副载波号码输出给传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)和校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)。此外，校准控制部分(114)输出用于改变两个校准模式的控制信号给传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)、校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)和解调结果处理部分(110)，所述两个校准模式是诸如用于根据所有传输路由中的所有副载波的解调符号点的信息来决定每个解调符号点所属区域的长周期校准模式和用于仅校准通过长周期所选择的传输路由和副载波的短周期模式。
传输基带处理部分2(105-2)至传输基带处理部分N(105-N)通过使用解调结果处理部分(110)所输出的校准系数来校正用户通信信号，并然后把校正后的通信信号输出给传输无线电处理部分2(104-2)至传输无线电处理部分N(104-N)以与部分2至部分N相连接。此外，传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)根据校准控制部分(114)所通知的校准模式、通信传输路由和副载波的信息产生多路复用在用户通信信号上的校准信号，并把它们输出给传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)。
传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)接收传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)的输出，对多路复用的用户通信信号和校准信号应用数/模转换、正交调制、频率转换、放大和频带限制等等，并将所述信号输出给分配器1(103-1)至分配器N(103-N)。
图2是示出本发明第二实施例的结构的方框图。以下将描述与图1中那些不相同的部分。
解调符号组选择部分(215)接收解调结果处理部分(210)的输出，根据解调符号点的离散度来决定相同的解调符号点组而非预先划分区域，并把相同组的解调符号点、传输路由号码和副载波号码输出给校准副载波选择部分(213)和传输基带处理部分2(204-2)至传输基带处理部分N(204-N)。
温度监控部分(216)检测收发器中的温度并将温度信息输出给校准控制部分(214)。
校准控制部分(214)接收温度监控部分(216)的输出，并把校准模式改变信号输出给传输基带处理部分1(204-1)至传输基带处理部分N(204-N)、校准信号解调部分1(209-1)至校准信号解调部分L(209-L)和解调结果处理部分(210)，所述校准模式改变信号用于在上次应用长周期校准的温度超过预定温度波动阈值的时候，将当前模式改变到长周期校准模式。
[2]实施例操作的描述
接着，以下将参考图1对本发明的第一实施例进行描述。
阵列天线(101)由N个天线元件(102-1至102-N)构成。通过控制每个传输基带处理部分的相位/幅度，N个天线元件(102-1至102-N)能够分别形成用户通信信号的导向性模式。
然而，由于包括传输无线电部分在内的每个传输路由中部件的频率特性(相位/幅度)、由温度波动或湿度波动引起的特性波动或者老化的变动，不可能形成理想的导向性模式。
在此情况下，包括传输无线电部分1(104-1)的传输路由被假定为传输路由1，而包括传输无线电部分2(104-2)至传输无线电部分N(104-N)的传输路由被假定为传输路由2至传输路由N。
本发明的校准方法有两个校准模式。它们中的一个是长周期校准模式，所述长周期校准模式在频率上降低了，用于通过把具有相似相位/幅度特性的解调符号点进行分组并从所有传输路由中的所有副载波的解调符号点的信息中选择最接近该组中间值的符号点，来决定实际产生和解调校准信号的传输路由和副载波；而它们中的另一个是短周期校准模式，所述短周期校准模式在频率上提高了，用于通过仅校准由长周期所选择的传输路由和副载波以及对相同组的副载波应用共用的校准系数，来设置所有传输路由中的所有副载波的校准系数。校准控制部分(114)输出用于改变这些模式的校准模式改变信号。作为每个校准模式的周期，长周期校准每小时执行一次而短周期校准每10秒钟执行一次。
首先，以下将描述长周期校准模式。
为了执行长周期校准模式和对所有传输路由中的所有副载波进行分组，校准控制部分(114)输出校准模式改变信号给传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)、校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)和解调结果处理部分(110)。
传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)产生所有传输路由中的所有副载波的校准信号，并把所述信号输出给传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)。当假定传输路由的数量为N、副载波的数量为M和校准信号解调部分的数量为L时，同时产生的校准信号的数量是L或更小，而在分时情况下执行了(M×N)/L次校准。
传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)对传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)输出的校准信号应用数/模转换、正交调制、频率转换、放大和频带限制等等，并将所述信号输出给分配器1(103-1)至分配器N(103-N)。
分配器1(103-1)至分配器N(103-N)接收传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)的输出，且其一方面的输出与天线元件(102-1至102-N)相连而另一方面的输出与加法器(107)相连。传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)所提供的用户通信信号和校准信号的复合信号的大部分功率被输出给所连接的天线元件(102-1至102-N)，而所述信号的部分功率被输出给加法器(107)。
加法器(107)接收来自分配器(103-1)至分配器(103-N)的用户通信信号和校准信号，在无线电频带中结合这些信号，把它们输出给接收无线电部分(108)。在此情况下，可以在解调时提取每个校准信号。例如，使用代码多路复用。
接收无线电部分(108)接收来自加法器(107)的复合信号，对所述信号应用频带限制、放大、频率转换、正交解调和模/数转换等等，并将所述信号输出给校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)。
校准信号解调部分(109-1)至校准信号解调部分(109-L)从接收无线电部分(108)提供的复合信号和来自校准控制部分(104)的传输路由和副载波上的信息的输入信号中提取校准信号，检测解调符号点1(相位/幅度信息)至解调符号点L(相位/幅度信息)，并将它们输出给解调结果处理部分(110)。
解调结果处理部分(110)在长周期校准模式下把所有传输路由中的所有副载波的解调符号点输出给解调符号区域决定部分(112)。在此情况下，在传输基带处理装置1(105-1)输出的所有副载波的校准信号的解调符号点作为标准的基础上，通过把传输基带处理装置2(105-2)至传输基带处理装置N(105-N)输出的所有副载波的解调符号点归一化，可以获得相位(延迟)/幅度(增益)信息。因此，解调结果处理部分(110)把传输基带处理装置2(105-2)至传输基带处理装置N(105-N)产生的所有校准信号中归一化的解调符号点(相位/幅度)、传输路由号码和副载波号码输出给解调符号区域决定部分(112)。
在解调符号区域决定部分(112)中，解调结果处理部分(110)提供归一化的解调符号点、传输路由号码和副载波号码按照每个预先划分的区域分类和分组。在解调符号区域决定部分(112)的情况下，通过改变划分区域的数量也可以改变分组区域的面积。因此，可以调节校准精度。
在此情况下，传输路由1中的所有副载波的解调符号点用作归一化的标准(I/Q)＝(1，0)。因此，不需要把解调结果输出给解调符号区域决定部分(112)。为了简化描述，以下将仅描述传输路由2上的解调结果。
图3示出了被划分为96个区域的I/Q坐标平面。
在此情况下，通过标出传输路由2中所有副载波上的归一化的解调符号点，可以把解调符号点进行如图4所示的分组。对在传输路由2中在同组区域中具有解调符号点的副载波应用共用的校准系数。
最后，路由2至路由N的所有副载波中的解调符号点被输出给解调符号区域决定部分(112)，并且只要是相同区域中的解调符号点，不同的路由号码或副载波号码就被作为同组进行处理。因此，对具有同组的区域中的解调符号点的副载波应用共用的校准系数。
校准副载波选择部分(113)接收来自解调符号区域决定部分(112)的包括在相同组中的解调符号点和它们的路由号码与副载波号码的信息，并将具有最接近该组中间值的相位/幅度特性的解调符号点和它的路由号码与副载波号码输出给校准控制部分(114)。因此，对每个包括有解调符号点的区域选择了一个要被校准的副载波。
当校准控制部分(114)接收作为校准副载波选择部分(113)的输出的为每个组选择的路由号码和副载波号码时，它把用于将当前校准模式改成短周期校准模式的校准模式改变信号输出给传输基带处理装置l(105-1)至传输基带处理装置N(105-N)、校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)和解调结果处理部分(110)。此外，所述部分(114)实际输出用于产生和解调校准信号的传输路由号码和副载波号码给传输基带处理装置1(105-1)至传输基带处理装置N(105-N)和校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)。
接着，以下将描述短周期校准模式。
根据完成长周期校准模式的校准控制部分(114)的输出结果，决定用于传输校准信号的传输路由号码和副载波号码。因此，校准信号从传输基带处理装置2(105-2)至传输基带处理部分N(105-N)中输出给传输无线电部分2(104-2)至传输无线电部分N(104-N)。用作所有副载波标准的传输路由1的传输基带处理部分1(105-1)输出所有被选择副载波号码的校准信号给传输无线电部分1(104-1)。
传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)对由相连的传输基带处理部分1(105-1)至传输基带处理部分N(105-N)提供的校准信号应用数/模转换、正交调制、频率转换、放大和频带限制等等，并将所述信号输出给分配器1(103-1)至分配器N(103-N)。
分配器1(103-1)至分配器N(103-N)接收传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)的输出，且其一方面的输出与天线元件(102-1至102-N)相连而另一方面的输出与加法器(107)相连。传输无线电部分1(104-1)至传输无线电部分N(104-N)所输出的用户通信信号和校准信号的复合信号的大部分功率被输出给所连接的天线元件(102-1至102-N)，而部分功率被输出给加法器(107)。
加法器(107)接收来自分配器(103-1)至分配器(103-N)的用户通信信号和校准信号，在无线电频带中结合这些信号，并把它们输出给接收无线电部分(108)。在此情况下，可以在解调时提取每个校准信号。例如，使用代码多路复用。
接收无线电部分(108)接收来自加法器(107)的复合信号作为输入，对该信号应用频带限制、放大、频率转换、正交解调和模/数转换等等，并将该信号输出给校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)。在此情况下，因为只有L个解调器，所以当假定通过短周期校准产生的校准信号的数量超过L时，就执行分时校准。
校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)接收来自校准控制部分(114)的传输路由号码和副载波号码作为输入，从接收无线电部分(108)输出的复合信号中提取校准信号，并将它们的解调符号点、传输路由号码和副载波号码输出给解调结果处理部分(110)。
解调结果处理部分(110)根据校准信号解调部分1(109-1)至校准信号解调部分L(109-L)提供的解调结果计算校准系数，并将校准系数输出给传输基带处理部分2(105-2)至传输基带处理部分N(105-N)。
传输基带处理部分2(105-2)至传输基带处理部分N(105-N)根据解调结果处理部分(110)提供校准系数设置所有副载波的校准系数。在一个分组中选择的一个传输路由和副载波校准系数被设为分组中的副载波之间共同使用。
接着，以下将描述传输基带处理部分2(105-2)至传输基带处理部分N(105-N)中校准系数相加的方法，如图5所示。
S/P(501)表示串行/并行转换器。它接收复合用户信号的串行数据作为输入并为每个副载波输出串行数据。加法器1(502-1)至加法器m(502-m)接收S/P(501)的输出作为输入，并加上提供给每个副载波的校准系数。∑(503)表示结合器，该结合器接收加法器1(502-1)至加法器m(502-m)的输出作为输入并分别输出结合的复合用户信号给相连的传输无线电部分。
S/P(501)接收对每条传输路由通过相位/幅度控制分别进行加权的用户信号的复合信号作为输入，把每个复合信号转换为每个副载波的串行数据，并将串行数据值输出给加法器1(502-1)至加法器m(502-m)。即，当副载波数量是M时，SC(1)、SC(2)，…，和SC(m)是输出。
加法器1(502-1)至加法器m(502-m)对作为S/P(501)的输出的每个副载波的复合用户信号SC(1)、SC(2)，…，和SC(m)根据校准系数(C1、C2，…，和Cm)应用相位/幅度校正，并且然后把它们输出给∑(503)。在此情况下，因为可以对属于相同组的副载波应用共用校准系数，因此，当假定SC(1)、SC(2)，…，和SC(m)属于相同组的时候，C1＝C2＝Cm是有效的。
∑(503)结合根据加法器1(502-1)至加法器m(502-m)输出的校准系数而被校正的每个副载波的复合用户信号，并将结合的信号输出给每个相连的传输无线电部分。
如图6所示，在图5所示的S/P和每个加法器之间增加了交换矩阵(604)。
交换矩阵接收通过长周期校准获得的分组信息，并对副载波输出SC(1)、SC(2)，…，和SC(m)应用一至K的连接。即，M个副载波输入被分为K组或更少的组并输出给加法器(602-1)至加法器k(602-k)。在此情况下，K等于由解调符号区域决定部分(图1中的112)所划分的区域数量。
交换矩阵(604)通过使用共用校准系数而把要被校正的相同组中的副载波结合起来，并且，用校准系数相加的加法器的数量能够被减小到小于或等于由解调符号区域决定部分(图1中112)所划分的I/Q坐标平面的数量。
例如，在用于通过8个天线元件使用1,000个副载波来执行传输的收发器的情况下，严格地说需要为1,000×8＝8,000个副载波中的每一个计算校准系数。然而，当在长周期校准中只有40个其中出现解调符号点组的区域时，在传输基带处理部分2(105-2)至传输基带处理部分N(105-N)中产生40种校准信号就足够了。此外，用于传输来自用作参考传输路由的传输基带处理部分1(105-1)的校准信号的副载波的数量最多只有40。然而，当在不同传输路由中选择了相同的副载波号码时，将从传输基带处理部分1(105-1)被传输的副载波数量变得少于40种。类似地，通过短周期校准计算的校准系数数量也变为40，且所有的8,000个载波能够用40个校准系数来校准。
因此，在通过使用多个副载波来执行宽带传输的校准天线收发器情况下，通过使具有彼此几乎没有区别的频率特性而不管副载波号码的传输路由号码的副载波成组，可以提供一种校准方法，通过一种简单结构在减少信号吞吐量同时保持一定精度。只要使用阵列天线，此校准方法不仅能应用到使用多载波的发射器上，也能应用到使用单个载波的发射器上。
[本发明的另一实施例]
图2示出了与本发明第一实施例相关的另一实施例。
在此实施例的第一模式情况下，根据预先划分的I/Q坐标平面决定包括在相同组中的传输路由和副载波。然而，通过根据一组解调符号点的离散度来决定相同组区域和使它们成组，能够获得相同的优点。在此情况下，解调符号分组选择部分(215)用作把解调符号点(相位/幅度信息)、传输路由号码和副载波号码输出给与被分配给相同组的解调符号点组相关的校准副载波选择部分(213)的装置。
温度监控部分(216)用作监控收发器中的温度并输出温度信息给校准控制部分(214)的装置。校准控制部分(214)用作这样一种装置，当温度信息超过预设温度波动的时候，把用于校准所有传输路由中的所有副载波的控制信号输出给传输基带处理部分1(205-1)至传输基带处理部分N(205-N)、校准信号解调部分1(209-1)至校准信号解调部分L(209-L)和解调结果处理部分(210)以使长周期校准所应用的数条温度信息成组。
因此，在收发器温度波动很大的环境中，通过提高分组的校准频率可以防止校准精度的降低。
[本发明的另一实施例]
在本实施例第一模式的情况下，校准系数被设置给传输基带处理部分2(205-2)至传输基带处理部分N(205-N)中的所有副载波。然而，传输路由中的部件对相邻副载波表现出相似的频率特性(相位/幅度)，j个邻近的副载波被预先分组，共用校准系数被设置给副载波，并且通过从j个副载波之一来传输校准信号而获得的解调符号点被采用为j个副载波中的共用解调符号点。通过使相邻的副载波或虽然彼此不靠近但具有非常相似的频率特性(相位/幅度)的副载波成组，可以进一步减小要被校准的副载波的数量。图7示出了此校准方法中校准系数相加的方法。虽然要被预先成组的邻近副载波数量j根据传输频带或副载波的数量而定，但图7中j等于3。
如上所述，本发明具有如下优点。
首先，通过使不但在相同传输路由中而且在不同传输路由中具有几乎相同的频率特性(相位/幅度)的副载波成组，可以减小包括校准信号产生部分、校准信号解调部分和校准系数计算部分的收发器的规模。因此，可以提供一种传输路由校准方法，能够在将通过多载波用于执行宽带传输的阵列天线收发器尺寸的增加最小化的同时保持一定精度。
第二，通过使不但在相同传输路由而且在不同传输路由中具有几乎相同的频率特性(相位/幅度)的副载波成组并用数量极大减少的副载波执行校准，可以设置所有传输路由中的所有副载波的校准系数。因此，可以提供一种传输路由校准方法，能够在将通过多载波用于执行宽带传输的阵列天线收发器的校准信号吞吐量的增加最小化的同时保持一定精度。
第三，当发生引起频率特性(相位/幅度)改变的温度波动时，通过警告收发器的温度，可以提供一种传输路由校准方法，因为分组的校准频率提高了，所以虽然用于校准的载波数量和用于计算校准系数的载波数量极大下降，即使在收发器出现温度波动时，该方法也能保持一定精度。

Claims (20)

1.一种用于通过多载波执行宽带传输的阵列天线收发器，包括：
用于把全部副载波分组为多个副载波组并为每个组校准传输路由的装置，该装置包括：
多个校准信号解调装置，用于解调校准传输路由的传输路由号码与副载波号码并输出所述解调结果，
解调结果处理装置，用于通过接收所述校准信号解调装置输出的校准信号的解调结果来输出传输路由号码、副载波号码和包括相位/幅度信息的归一化的解调符号点，以及通过接收从所述校准信号解调装置输出的校准信号的解调结果来输出已计算校准系数，
解调符号区域决定装置，用于通过接收从所述解调结果处理装置输出的传输路由号码、副载波号码和归一化的解调符号点在预先划分的I/Q坐标平面上决定每个解调结果所属的区域并输出决定结果，
校准副载波选择装置，用于从所述解调符号区域决定装置输出的按每个区域分类的解调符号点组中选择一个最接近区域的中间值的传输路由号码和副载波号码并输出该决定结果，
校准控制装置，用于输出从所述校准副载波选择装置输出的对每个区域所选择的传输路由号码和副载波号码并输出用于改变校准模式的校准模式改变信号，以及
传输基带处理装置，用于通过接收所述解调结果处理装置输出的校准系数和校准系数输出的被分类到相同区域中的传输路由号码和副载波号码来设置所有传输路由中的所有副载波的校准系数，并根据所述校准控制装置提供的校准模式改变信号、将被校准的传输路由和副载波信息来产生校准信号。
2.如权利要求1所述的阵列天线收发器，其中根据所有传输路由中的所有副载波的解调结果使具有彼此几乎没有区别的相位/幅度特性而无论是相同传输路由或不同传输路由的副载波成组。
3.如权利要求2所述的阵列天线收发器，其中在相同组中只对一个副载波计算校准系数并把获得的校准系数设置为属于相同组中的所有副载波组的共用校准系数。
4.如权利要求2所述的阵列天线收发器，其中属于相同组的副载波组中具有最接近区域中心的解调符号点的副载波被选择作为“用于校准的副载波”。
5.如权利要求2所述的阵列天线收发器，其中在长周期中执行将被分组的所有传输路由中的所有副载波的校准而在短周期中执行已成组的传输路由中的副载波的校准。
6.如权利要求2所述的阵列天线收发器，其中通过改变将被分组的划分区域的数量可以调节校准精度。
7.如权利要求1所述的阵列天线收发器，其中相同组中的副载波被结合且随后加上校准系数以减小相加电路的数量。
8.如权利要求1所述的阵列天线收发器，其中传输路由中的部件具有相似的包括相位/幅度的频率特性的相邻副载波组在频率方向上被分组以应用共用校准系数。
9.一种用于通过多载波执行宽带传输的阵列天线收发器，包括：
用于把全部副载波分组为多个副载波组并为每个组校准传输路由的装置，该装置包括：
多个校准信号解调装置，用于解调校准传输路由的传输路由号码与副载波号码并输出所述解调结果，
解调结果处理装置，用于通过接收所述校准信号解调装置输出的校准信号的解调结果来输出传输路由号码、副载波号码和归一化的解调符号点以及通过接收从所述校准信号解调装置输出的校准信号的解调结果来输出已计算校准系数，
解调符号组选择装置，用于通过接收从所述解调结果处理装置输出的传输路由号码、副载波号码和归一化的解调符号点来输出相同组的解调符号点、传输路由号码和副载波号码并由此根据解调结果的解调符号点的离散度决定相同符号点组，
校准副载波选择装置，用于从所述解调符号组选择装置输出的按每个组分类的校准符号点组中选择一个最接近组的中间值的传输路由号码和副载波号码并输出该决定结果，
校准控制装置，用于输出从所述校准副载波选择装置输出的对每个组所选择的传输路由号码和副载波号码并输出用于改变校准模式的校准模式改变信号，以及
传输基带处理装置，用于通过接收从所述解调结果处理装置输出的校准系数和所述解调符号组选择装置输出的被分类到相同组中的传输路由号码和副载波号码来产生校准信号，并由此及进一步根据所述校准控制装置提供的校准模式改变信号、将被校准的传输路由和副载波信息设置所有传输路由中所有副载波的校准系数。
10.如权利要求9所述的阵列天线收发器，其中根据该收发器的温度执行用于使所有传输路由中所有副载波成组的校准。
11.一种为通过多载波执行宽带传输的阵列天线收发器所使用的传输路由的校准方法，包括：
把全部副载波分组为多个副载波组并为每个组校准传输路由的步骤，该步骤包括：
校准信号解调步骤，解调用于校准传输路由的传输路由号码与副载波号码并输出所述解调结果，
解调结果处理步骤，通过接收所述校准信号解调步骤输出的校准信号的解调结果来输出传输路由号码、副载波号码和包括相位/幅度信息的归一化的解调符号点以及通过接收从所述校准信号解调步骤输出的校准信号的解调结果来输出已计算校准系数，
解调符号区域决定步骤，通过接收从所述解调结果处理步骤输出的传输路由号码、副载波号码和归一化的解调符号点在预先划分的I/Q坐标平面上决定每个解调结果所属的区域并输出决定结果，
校准副载波选择步骤，从所述解调符号区域决定步骤输出的按每个区域分类的校准符号点组中选择一个最接近区域的中间值的传输路由号码和副载波号码并输出该决定结果，
校准控制步骤，输出从所述校准副载波选择步骤输出的对每个区域所选择的传输路由号码和副载波号码并输出用于改变校准模式的校准模式改变信号，以及
传输基带处理步骤，用于通过接收所述解调结果处理步骤输出的校准系数和校准系数输出的被分类到相同区域中的传输路由号码和副载波号码来设置所有传输路由中的所有副载波的校准系数并根据所述校准控制步骤提供的校准模式改变信号、将被校准的传输路由和副载波信息来产生校准信号。
12.如权利要求11所述的传输路由校准方法，其中根据所有传输路由中的所有副载波的解调结果使具有彼此几乎没有区别的相位/幅度特性而无论是相同传输路由或不同传输路由的副载波成组。
13.如权利要求12所述的传输路由校准方法，其中在相同组中只对一个副载波计算校准系数并把获得的校准系数设置为属于相同组中的所有副载波组的共用校准系数。
14.如权利要求12所述的传输路由校准方法，其中属于相同组的副载波组中具有最接近区域中心的解调符号的副载波被选择作为“用于校准的副载波”。
15.如权利要求12所述的传输路由校准方法，其中在长周期中执行将被分组的所有传输路由中的所有副载波的校准而在短周期中执行已成组的传输路由中的副载波的校准。
16.如权利要求12所述的传输路由校准方法，其中通过改变将被分组的划分区域的数量可以调节校准精度。
17.如权利要求11所述的传输路由校准方法，其中在合成相同组中的多个副载波后加上校准系数以减小相加电路的数量。
18.如权利要求11所述的为通过多载波执行宽带传输的阵列天线收发器所使用的传输路由校准方法，其中传输路由中的部件具有相似的包括相位/幅度的频率特性的相邻副载波组在频率方向上被分组以应用共用校准系数。
19.一种为通过多载波执行宽带传输的阵列天线收发器所使用的传输路由的校准方法，包括：
把全部副载波分组为多个副载波组并为每个组校准传输路由的步骤，该步骤包括：
校准信号解调步骤，解调校准传输路由的传输路由号码与副载波号码并输出所述解调结果，
解调结果处理步骤，通过接收所述校准信号解调步骤输出的校准信号的解调结果来输出传输路由号码、副载波号码和归一化的解调符号点以及通过接收从所述校准信号解调步骤输出的校准信号的解调结果来输出已计算校准系数，
解调符号组选择步骤，通过接收从所述解调结果处理步骤输出的传输路由号码、副载波号码和归一化的解调符号点根据解调结果的解调符号点的离散度决定相同符号点组，并输出相同组的解调符号点、传输路由号码和副载波号码，
校准副载波选择步骤，从所述解调符号组选择步骤输出的按每个组分类的校准符号点组中选择一个最接近组的中间值的传输路由号码和副载波号码并输出该决定结果，
校准控制步骤，输出从所述校准副载波选择步骤输出的对每个组所选择的传输路由号码和副载波号码并输出用于改变校准模式的校准模式改变信号，以及
传输基带处理步骤，通过接收从所述解调结果处理步骤输出的校准系数和所述解调符号组选择步骤输出的被分类到相同组中的传输路由号码和副载波号码来产生校准信号，并由此及进一步根据所述校准控制步骤提供的校准模式改变信号、将被校准的传输路由和副载波信息设置所有传输路由中所有副载波的校准系数。
20.如权利要求19所述的传输路由校准方法，其中根据该收发器的温度信息执行用于使所有传输路由中所有副载波成组的校准。
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