CN1327644A - 用于校准具有一个天线阵列的无线通信站的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种在通信站中工作用于校正通信站的方法,通信站包括天线单元的天线阵列,每个天线单元具有与其相关连并被包括在发射设备电路和接收机设备电路之中。该方法包括使用与天线阵列相关连的发射设备电路从每个天线单元发射一个预定信号,同时在不与该天线相关连的接收机设备电路中接收所发射的信号。使用预定信号和在发射过程中接收的每个信号,根据相关连的发射设备电路和接收机设备电路的传递函数,确定对每个天线单元的校正因子。

Description

用于校准具有一个天线阵列的 无线通信站的方法和设备

发明背景

发明领域

本发明涉及使用天线阵列的射频系统，尤其涉及这种系统的校准。

背景

可以在使用一个或多个天线发射或接收射频信号的各种系统中使用天线阵列。这种系统的例子是无线电通信系统、雷达和使用射频信号的某些医疗系统。相对于使用单个振子天线，在这些系统中使用天线阵列改进了天线的性能。天线性能的改进包括对于接收信号的改进的方向性、信噪比和抗干扰性，以及对于发射信号的改进的方向性、安全性和降低所需要的发射功率。天线阵列可以仅用于信号接收，仅用于信号发射，或者同时用于信号接收和发射。

典型的天线阵列系统由一个天线阵列和一个信号处理器组成，所述信号处理器组合进入和来自各个天线阵列振子的信号。这种处理有时被称作“波束成形”。

天线阵列系统的一种典型应用是在无线通信系统中。这样的例子包括蜂窝通信系统和无线本地环路系统。这种无线通信系统包括一个或多个通信站，通常称作基站，每个基站与也称作远程终端和手机的它的用户单元通信。在蜂窝系统中，远程终端通常是移动的，而在无线本地环路系统中，远程终端通常位于固定的位置。天线阵列通常位于基站内。通信方向方面的术语来自于常规卫星通信，仅是用基站代替了卫星。因此，从远程终端到基站的通信被称作上行链路，从基站到远程终端的通信被称作下行链路。因而天线阵列在下行链路方向上发送和在上行链路方向上接收。天线阵列还可以在无线通信系统中使用以增加空分多址(SDMA)的能力，这是在同一“常规”(FDMA、TDMA或CDMA)信道上同时与多个用户通信的能力。我们已经公开了使用天线阵列进行空间处理以增加SDMA和非SDMA系统的频谱效率。参见1996年5月7日公开的美国专利US5,515,378，标题为“SpatialDivision Multiple Access Wireless Communications System(空分多址无线通信系统)”，在此引用作为参考，1997年1月7日公开的美国专利US5,592,490，标题为“Spectrally Efficient HighCapacity Wireless Communications System(高效频谱利用率的高容量无线通信系统)”，也在此引用作为参考，1996年10月23日提交的序列号为08/735,520的美国专利申请，标题为“SpectrallyEfficient High Capacity Wireless Communications System withSpatio-Temporal Processing(进行时空处理的高效频谱利用率的高容量无线通信系统)”，也在此引用作为参考，1996年10月11日提交的序列号为08/729,390的美国专利申请，标题为“Method andApparatus for Decision Directed Demodulation Using AntennaArrays and Spatial Processing(使用天线阵列和空间处理判决直接解调的方法和设备)”，也在此引用作为参考。使用天线阵列来改善通信效率和/或提供SDMA的系统有时被称作智能天线系统。上述专利和专利申请在此被通称为“我们的智能天线发明文献”。

对于智能天线通信系统，在上行链路通信过程中，对在天线阵列振子上接收到的每个信号进行幅度和相位调整以选择(即择优接收)有用信号，同时最小化无用的信号或噪声即干扰。这种幅度和相位调整可以用复数值加权即“接收加权”来表示，并且所有阵列振子的接收加权可以用复数值向量即“接收加权向量”来表示。类似地，通过调整进入天线阵列的每个天线用以发射的信号的幅度和相位来处理下行链路信号。这种幅度和相位控制可以用复数值加权即“发射加权”来表示，并且所有阵列振子的接收加权可以用复数值向量即“发射加权向量”来表示。在一些系统中，接收(和/或发射)加权包括时间处理，并且在这种情况下，接收(和/或发射)加权可以是频率的函数并应用在频域，或者也可以等效地是时间的函数并用作卷积核。

一般根据特定远程用户的空间特征标记确定接收加权矢量，所述空间特征标记又通过不同的技术来确定，例如根据在阵列天线上从远程用户接收的上行链路信号。空间特征标记(也称作接收多样矢量)表示在没有任何干扰或其它用户单元存在的情况下基站阵列如何从一个特定用户单元接收信号。在常规操作中，可以通过空间特征标记和任一干扰来确定接收加权矢量。用于在下行链路中与特定用户通信的发射加权矢量同样根据特定用户的空间特征标记来确定。因此，希望根据用于特定用户的接收加权矢量来确定发射加权矢量。

时分双工(TDD)系统是在其中与特定远程用户的上行链路和下行链路的通信出现在同一频率不同时隙的系统。频分双工(FDD)系统是在其中与特定用户的上行链路和下行链路的通信出现在不同频率上的系统。

实际问题可能导致很难根据特定用户的接收加权矢量来确定发射加权矢量。时分双工(TDD)系统是在其中与特定远程用户的上行链路和下行链路的通信出现在同一频率不同时隙的系统。频分双工(FDD)系统是在其中与特定用户的上行链路和下行链路中的通信出现在不同频率上的系统。因为公知的互易性原理，可以预见根据接收加权矢量确定发射加权矢量是直接的。然而，在上行链路中，被处理的接收信号可能因与天线阵列的每个天线单元相连的接收设备电路而产生少量失真。接收设备电路包括天线单元、电缆、滤波器、射频电子设备和物理连接，并且如果处理是数字的，还包括模数转换器(“ADC”)。在多振子天线阵列的情况下，通常每个天线阵列振子都有各自的接收设备，因此，在每个振子上所接收的每个信号的幅度和相位可能因每个接收设备电路而产生不同的失真。并不考虑这一点的接收矢量加权将是错误的，导致基站上的非最佳接收。然而，实际上，通信依然将是可行的。当通过天线阵列发射下行链路信号时，由天线单元辐射的每个信号通过不同的发射设备电路，因而可能在发射信号中导致不同的幅度和相位偏移。如果根据接收加权矢量确定发射加权矢量，并不考虑接收设备电路的不同，可能很难实现基站的发射。而且，如果发射加权矢量并不考虑发射设备的不同，可能产生其它困难，也许导致使用这种发射加权矢量的通信不是最佳的。校正的目的是确定校正因子，以补偿在接收电路的信号中出现的不同幅度和相位误差和在发射电路中出现的不同幅度和相位误差。应当说明，在接收和发射设备电路中出现的相位和幅度偏移通常与频率相关。

根据用于特定用户的接收加权矢量来确定发射加权矢量在FDD系统情况下更加困难，因为可能不能再假定互易性。还需要考虑的是在上行链路和下行链路中传播的不同。一旦考虑这些不同，依然需要确定补偿因子，以补偿在接收电路的信号中出现的不同幅度和相位误差和在发射电路中出现的不同幅度和相位误差。

原先，使用信号处理器的天线阵列的制造者假设理想的天线阵列，其中假设所有的发射和接收电子设备是最佳的，或者假设发射和接收设备电路对于每个天线是相同的。因此，这些天线系统不仅难于设计和制造，而且非常昂贵并随着时间产生错误、干扰和偏移。使用接收加权确定发射加权可能不会使这种系统进行有效地通信。

已知，通过一个复数校正函数(即通过复数值时间序列)卷积由天线单元发射或接收的m个信号可以实现补偿，其中每个校正函数描述补偿当信号通过发射(或接收)设备电路时所经历的增益和相位误差需要的传递函数校正。在一些系统中，这个可以被简化成乘法校正，其中每个校正函数是一个校正因子-描述补偿所需要的幅度和相位校正的复数值数。通常，该组校正函数是一个校正矢量函数的元素，一个复数值校正矢量用于发射路径，另一个用于接收路径，其中每个函数是时间序列。在乘法校正的情况下，校正因子组是校正矢量元素，对于发射路径的复数值的校正矢量和对于接收路径的复数值的校正矢量。现有技术中确定阵列校正矢量函数的方法包含具有若干有关缺点的测量。首先，该方法要求外部测量设备，重复使用上可能是昂贵的，不灵活的，并且笨重的。其次，常规校正方法对于在执行测量的长时间周期上系统参数的偏移很敏感，例如频率基准，并且这些偏移在所测量的阵列校正矢量中导致误差。另外，一些现有技术仅确定乘法，而不是卷积核校正因子，并且在天线阵列中存在频率相关分量。为了消除这种频率相关性，依然使用乘法校正因子，需要为每个通信频率信道校正天线阵列。第三，射频电子设备的传输特性取决于变化的周围条件，例如温度、湿度等，这导致必须在其周围环境中重复地校正天线阵列。

Harrison等人在美国专利US5,274,844(1993年12月28日)中通过两次实验公开了一种校正发射和接收校正矢量(作为复数值传递函数)的方法，实验涉及将资源控制器连接到远程终端的数据总线。在第一个实验中，数据总线指示远程终端向基站发送一个已知信号。这确定了接收设备电路校正。在第二个实验中，在远程终端上接收的信号经数据总线被发送回资源控制器，从而能够确定发射设备电路校正。

1996年8月13日公开的授权给本发明受让人的共同拥有的美国专利US5,546,090公开了一种同时确定发射和接收校正矢量的校正方法，使用一个位于移动终端中的简单转发器将在移动终端上从基站接收的信号重新发送给基站。这种方法并不需要Harrison等人的发明中所用的有线数据总线。然而，需要附加的转发器设备。

虽然这些现有技术校正方法分别为接收和发射路径提供校正，还为基站天线单元和用户单元之间不同的空中路径提供校正，但这种方法需要专门的校正设备。

PCT专利申请WO95/34103(1995年12月14日公开)，标题为Antenna array calibration(天线单元校正)，发明人Johannisson等人，公开了一种校正天线阵列发射(和接收)的方法和设备。对于发射校正，一个输入发射信号被同时输入给天线阵列中的每个天线单元。在输入发射信号已经通过相应的功率放大器之后，通过一个校正网络抽样由每个天线单元发射的信号。结果信号被反馈给接收机，一个计算装置使所接收的信号与每个天线单元的原始发射信号相关。然后，可以为每个天线单元形成校正因子。随后，可以使用校正因子调整天线单元(在幅度和相位上，或同相I和正交Q分量)以确保在发射过程中准确地校正每个振子。对于接收校正，使用校正网络(无源分布网络)生成一个已知的输入信号并输入给天线阵列的每个天线单元。信号通过天线单元和相应的低噪声放大器，由一个波束形成设备测量由每个天线单元接收到的信号。然后，通过比较输入的信号和测量的信号，波束形成设备可以生成校正因子从而分别校正每个天线单元。校正可以被描述为幅度和相位校正，或者同相I和正交Q分量的校正。

虽然Johannisson等人的方法为接收和发射路径分别提供校正，但该方法需要专门的校正设备。

因此，在现有技术中需要一种简单的校正方法和设备，不仅在所需的设备上而且在所需的时间上，以便无论何时或者何地需要都可以反复和快速地执行校正。在现有技术中还需要一种简单的校正技术，仅使用现有的基站电子设备，而不需要特殊的校正硬件。在现有技术中还需要一种根据接收加权矢量确定发射加权矢量的方法，包括校正接收设备和发射设备电路，使用简单的技术实现校正，所述技术使用现有的基站电子设备而不需要专门的校正硬件。

发明概述发明目的

本发明的一个目的是用于校正使用天线阵列的基站的一种改进的方法和设备，而不需要任何附加的、昂贵的和不便利使用的校正设备。

本发明的另一个目的是一种校正方法和设备，降低了校正基站所需要的时间，并能够使用一个校正后的发射加权矢量，该发射加权矢量基本上根据一个接收加权矢量来确定。

本发明的又一个目的是一种用于校正天线阵列系统的方法和设备，该方法和设备可以轻易地在安装现场使用，该校正使得能够使用校正后的发射加权矢量，该发射加权矢量基本上根据一个接收加权矢量来确定。

本发明的又一个目的是一种校正方法和设备，可以在一个射频系统中轻易地实施，并使频繁和程序化的系统校正成为可能，该校正使得能够使用一个校正后的发射加权矢量，发射加权矢量基本上根据一个接收加权矢量来确定。

本发明的另外一个目的是一种根据接收加权矢量确定校正发射加权矢量的方法，发射加权矢量的校正考虑了接收设备和发射设备电路引入的相位误差，该校正使用现有的基站电子设备。

发明概述

本发明的上述和其它目的在于提供在通信系统中操作的一种方法，所述通信系统包括至少一个用户单元和至少一个通信站(基站)，通信站包括一个由多个振子组成的天线阵列。每个天线单元与之相关连并被包括在发射设备电路和接收机设备电路中。每个电路的相位和幅度状况基本上用接收机设备电路传递函数(如果是接收机设备电路)或发射设备电路传递函数(如果是发射设备电路)来表述。

在本发明的一个方面，一种用于校正通信站的方法被描述为包括：使用与天线单元相关连的发射设备电路从天线单元发射一个指定信号，同时在不与天线相关连的至少一个接收机设备电路中接收一个发射信号。重复这个操作，使用其它的发射设备电路从其它天线单元发射指定信号(通常不必相同)，直到已经从需要校正因子的所有天线单元发射该指定信号。确定每个天线单元的校正因子，一个天线单元的校正因子取决于相关的发射设备电路和接收机设备电路传递函数，该确定使用指定信号和在传输过程中接收的每个信号。在一个具体实施例中，指定信号对于每个传输是相同的，并且在接收过程中存储所接收的信号以进行进一步的处理。

校正因子通常取决于频率。一个具体实施例描述了基本上独立于所感兴趣的频率范围内的频率来确定校正因子。

此外，一个将要描述的实施例确定发射设备电路传递函数和接收机设备电路传递函数。这种情况的一个实施例包括指定共享一个公用天线单元的一个接收机设备电路和一个发射设备电路作为参考，以便相对于参考接收设备和参考发射设备传递函数来分别确定所有的接收机和发射设备电路传递函数。

另外一个具体实施例适用于在通信站和用户单元之间的下行链路和上行链路通信出现在同一频率信道时。在这种情况下，为每个天线单元确定一个校正因子。在一种情况下，单独的校正因子在相位上是与一个特定天线单元相关的发射设备电路传递函数相位和接收机设备电路传递函数相位之间的差的函数。在这种情况下，可以指定一个天线单元作为参考天线单元，以便相对于与参考天线单元相关的校正因子分别确定与参考天线单元不相关的所有校正因子。例如，用于非参考天线单元的一个特定天线单元的校正因子在相位上可以被确定为两个信号之间相位差的函数，其中一个信号是在从与参考天线相关连的发射设备电路发射指定信号时，在与特定天线单元相关连的接收机设备电路上接收的信号，另一个信号是在从特定天线单元的相关连发射设备电路发射指定信号时，在参考天线单元的相关连的接收机设备电路上接收的信号。

在另一种情况下，一个校正因子在相位上是与特定天线单元相关的发射设备电路传递函数与接收机设备电路传递函数之比的函数。在这种情况下，同样可以将一个天线单元指定为参考天线单元，以便相对于与参考天线单元相关连的校正因子分别确定与参考天线单元不相关连的所有校正因子。例如，用于非参考天线单元的一个特定天线单元的校正因子可以被确定为两个信号之比的函数，其中一个信号是在从与参考天线相关连的发射设备电路发射指定信号时，在与特定天线单元相关连的接收机设备电路上接收的信号，另一个信号是在从与特定天线单元相关连的发射设备电路发射指定信号时，在与参考天线单元相关连的接收机设备电路上接收信号。

在本发明的另一个方面，描述了一种从通信站向用户单元发送下行链路信号的方法。该方法包括在通信站上执行一个实验以确定一组校正因子，每个因子与一个特定天线单元相关，根据一组发射加权来加权下行链路信号以为每个天线单元形成一组加权发射信号，其中用于特定天线单元的发射加权根据在与用户单元的上行链路通信中在天线阵列上接收的信号和与特定天线单元的相关连的校正因子来确定，并通过发射设备电路发射加权的发射信号。在一种实施例中，其中通信站能够在上行链路上与用户单元通信，通过处理所接收的基带信号，并根据一个天线单元上的相应信号确定所接收的每个基带信号，该处理包括按照一组根据所接收的基带信号确定的接收加权来加权所接收的基带信号，每个接收加权对应于一个天线单元。在这个实施例中，根据对应于特定天线单元的接收加权和与特定天线单元相关的校正因子确定用于特定天线单元的发射加权。在通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信出现在同一频率信道的情况下，所用的校正因子在相位上是用于相应天线单元的发射设备电路传递函数相位和接收机设备电路传递函数相位之间差的函数，并且每个发射加权与相应的接收加权成正比，并与相应的校正因子成正比。在通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信出现在同一频率信道的另一种情况下，所用的校正因子是用于相应天线单元的发射设备电路传递函数和接收机设备电路传递函数之比的函数，并且每个发射加权与相应的接收加权成正比，并与相应的校正因子成正比。

确定用于根据接收加权确定发射加权的校正因子的实验可以按照上述任何一种方法来确定校正因子。

在本发明的另外一个方面，描述了一种用于校正通信站的设备，它是通信站的一部分。

附图的简要说明

图1图示使用一个天线阵列既发射又接收的一个天线阵列系统，在其上和对其可以实施本发明的实施例；

图2图示PHS基站的一个简化方框图，在其上可以实施本发明的

实施例；

图3(a)图示天线阵列的阵列内传播路径，图3(a)为一个四振子阵列和图3(b)为一个五振子阵列；

图4图示本发明一个方面的流程图：一种根据接收加权和校正因子确定校正发射加权的方法；

图5图示本发明的校正方法的一种实施例的流程图。

优选实施例的说明

图5图示将单个天线阵列103用于既发射又接收的一个天线阵列基站系统。本发明的优选实施例的设备和方法被实施以操作具有这种普通结构的系统。虽然类似于图1所示的系统可能是现有技术，但是包括被编程或硬布线的单元以执行本发明的方式的如图1所示的系统不是现有技术。在图1中，发射/接收开关(“TR”)107被连接在天线阵列103和发射电子设备113(包括一个或多个发射信号处理器119)与接收电子设备121(包括一个或多个接收信号处理器123)之间，用于在发射模式中将天线阵列103的一个或多个振子选择连接到发射电子设备113，和在接收模式中将天线阵列103的一个或多个振子选择连接到接收电子设备121。开关107的两种可能的实施方式是在频分双工(FDD)系统中的频率双工器和在时分双工(TDD)系统中的时间开关。本发明的优选实施例使用TDD。

可以使用模拟电子设备、数字电子设备或者两者的组合来实施发射和接收电子设备(分别是单元113和121)。信号处理器119和123可以是静态的(始终不变)、动态的(根据所需要的方向性而变化)、或者智能的(根据所接收的信号而变化)，在优选实施例中是自适应的。信号处理119和123可以是被为接收和发射而不同编程的一个或多个相同的DSP设备，或者不同的DSP设备，或者对于某些功能是不同的设备而对于其它功能是相同的设备。

不幸地是，由于分别在天线阵列103、电缆105、109和111和发射和接收电子电路113和121结构上的普通制造差别，将存在因这些元件引入的不同误差和非线性，通过天线阵列103不同振子的相同信号将呈现不同的幅度和相位。类似地，分别通过电缆109和111中不同信道和电子设备113和121的相同信号在幅度和相位上将被改变。这些复合的幅度和相位误差可以通过一组接收和发射阵列校正传递函数来获取，所述函数的元素可以被集中在一起以形成一个接收和发射校正传递函数矢量。天线阵列的每个振子103、电缆105和109的相应信道、开关107的相应信道和发射电子设备113的相应信道被称作发射天线单元的发射设备电路，天线阵列103的每个振子、电缆105和109的相应信道、开关107的相应信道和接收电子设备123的相应信道被称作天线单元的接收机设备电路。这样一个阵列校正传输矢量将在每个电路的末端从天线阵列单元看到的实际信号转换成在每个电路末端上预期的相应信号，如果所有的元件相同和最佳地工作。因为发射信号和接收信号经历略有不同的硬件路径，该系统将既具有发射阵列校正矢量传递逐数又具有接收阵列校正矢量传递函数。到发射设备电路的输入是发射信号输入115，接收机设备电路的输出是接收信号输出117。

本发明的各种优选实施例被用于使用“个人手持机系统”(PHS)，ARIB标准，第二版(RCR STD-28)的蜂窝系统。在这些实施例中使用的PHS系统的基站通常符合图1.PHS系统是使用实际的时分双工(TDD)的8时隙时分多址(TDMA)系统。因而，这8个时隙被划分成4个发射(TX)时隙和4个接收(RX)时隙。这意味着对于任意特定信道，接收频率与发射频率是相同的。还意味着互易性，即下行链路(从基站到用户的远程终端)和上行链路(从用户的远程终端到基站)的传播路径是相同的，假设用户单元在接收时隙和发射时隙之间的最小移动。在优选实施例中使用的PHS系统的频带是1895-1918.1MHz。每8个时隙长为625微秒。PHS系统具有用于控制信道的一个专用频率和时隙，在控制信道上执行呼叫初始化。一旦建立链路，呼叫被转移到用于常规通信的一条业务信道。通信以称作全速率的32千比特/秒(kbps)的速率在任一信道中出现。低于全速率的通信也是可能的，如何修改在此描述的实施例的细节以适应低于全速率的通信对于本领域的普通技术人员来说是显然的。

在优选实施例中使用的PHS中，突发脉冲串被定义为在单个时隙中在空中发射或接收的有限持续期的射频信号。一“组”被定义为一组4TX和4HANDYPHONE时隙。一组始终开始于第一TX时隙，其持续时间是8×0.625＝5毫秒。

PHS系统为基带信号使用π/4差分四相相移键控(π/4DQPSK)调制。波特率为192kbaud，即每秒192,000码元。

图2表示将实施本发明一种实施例的PHS基站的简化方框图。再次说明，虽然具有类似于图2所示结构的系统可能是现有技术，包括被编程或硬布线的元件以执行本发明的图2所示的这种系统不是现有技术。在图2中，使用m个天线201，其中m＝4。天线的输出被连接到双工开关107，在这个TDD系统中为时间开关。当接收时，天线输出经开关107被连接到接收机205，由射频接收机(“RX”)模块205将其从载波频率(大约1.9GHz)模拟下变频到最终的中频(“IF”)384kHz。然后，由模数转换器(“ADC”)209在1.536MHz上数字化(抽样)这个信号。只抽样该信号的实数部分。因而，在复数向量表示法中，数字信号可以被虚拟化为包含384kHz的复数值中频信号和-384kHz的映象。通过将每秒1.536兆抽样的只读信号乘以384kHz的复数相量数字化地执行最终到基带的下变频.结果是复数值信号，包含复数值基带信号和一个在-2×384＝-768kHz的映象。这个不需要的负频率映象被数字化的滤除以生成在1.536MHz上抽样的复数值基带信号。在优选实施例中，GrayChip公司的GC2011数字滤波器被用于实现下变频和数字滤波，后者使用有限脉冲响应(FIR)滤波技术。这个被图示为方框213。

对于每个天线的GC2011数字滤波设备有四个下变频输出，每个接收时隙一个。对于四个接收时隙中的每一个，来自四个天线的四个下变频输出被馈送给数字信号处理器(DSP)设备217(下文称为“时隙处理器”)以进一步地处理，包括根据本发明一个方面的校正。在优选实施例中，四个摩托罗拉的DSP56303DSP被用作时隙处理器，每个接收时隙一个。

时隙处理器217执行下述多个功能，包括：监视所接收的信号功率，频率偏移估计和时间同步、智能天线处理，其中包括确定每个天线单元的加权以确定来自一个特定远程用户的信号、以及解调所确定的信号。

时隙处理器217的输出被解调为用于四个接收时隙中每个时隙的突发脉冲串数据。这个数据被发送给主DSP处理器231，它的主要功能是控制该系统的所有单元和形成与更高层处理的接口，所述更高层的处理负责处理在PHS通信协议中定义的所有不同的控制和业务信道中通信所需要的信号。在优选实施例中，主DSP231是摩托罗拉DSP56303。另外，时隙处理器向主DSP231发送所确定的接收加权。主DSP231的主要功能具体包括：

·维持状态和定时信息；

·从时隙处理器217接收上行链路脉冲串数据；

·编程时隙处理器217，在一个实施例中包括指示时隙处理器217输入校正模式。校正模式出现在基站已经将业务信道分配给远程用户之后。在校正模式中，在优选实施例中，基站在新指定的业务信道中的四个连续帧中提取一个RX(接收)时隙，并执行在此所述的优选实施例的校正方法。最好仅在RX时隙中执行校正实验，因为在TX(发射)时隙中，主基站可能正在发射，并且可能使系统内的低噪声放大器饱和。在可选的实施例中，在TX时隙中执行校正实验。在校正模式中，在每个帧的结束，部分结果被从时隙处理器217上载到主DSP231，用于确定校正因子的进一步处理。然后，主DSP231使用从自动增益补偿(“AGC”)电路中读取的值换算校正因子，然后存储该数据。

·在普通模式中，处理上行链路信号，包括解密、解扰、纠错码(CRC)检验和上行链路脉冲串的拆解；

·在普通模式中，格式化将被发送给基站的其它部分进行更高层处理的上行链路信号；

·在普通模式中，格式化自适应差分脉冲编码调制(“ADPCM”)话音数据，和格式化业务数据以在基站中进行更高层次的处理；

·在普通模式中，从基站的其它部分接收下行链路消息和ADPCM话音数据(和载体业务数据)；

·在普通模式中，处理下行链路脉冲串(脉冲串构建、CRC、扰码和加密)；

·格式化和将下行链路脉冲串发送给发射控制器/调制器，被图示为237，在校正模式中包括格式化和将校正脉冲串发送给发射控制器/调制器237。

·编程发射控制器/调制器237，包括确定和将发射加权矢量发送给发射控制器/调制器237。在一种实施例中，在普通模式中，发射加权矢量是接收加权矢量，在主DSP231中使用在校正模式中根据本发明方法的优选实施例确定的校正因子进行校正。然后，发射加权因子被整体换算以符合所需的发射功率限制，然后被发送给控制器/调制器237；

·控制图示为233的射频控制器；和

·在普通模式中，保存和报告调制解调器状态信息和控制同步。

射频控制器233连接到射频系统，图示为245，并生成由射频系统和调制解调器使用的多个定时信号。由射频控制器233执行的具体工作包括：

·为射频系统(RX和TX)和调制解调器的其它部分生成定时信号；

·读取发射功率监视值；

·写入发射功率控制值；

·生成双工器107开关盒控制信号；和

·读取自动增益控制(AGC)值。

射频控制器233接收定时参数和用于来自主DSP231的每个脉冲串的其它设置。

发射控制器/调制器237从主DSP231接收发射数据，一次四个码元。发射控制器使用这个数据生成模拟中频输出，该输出被发送给射频发射机(TX)模块245。发射控制器/调制器237执行的具体操作是：

·使用π/4 DQPSK调制将数据比特转换成一个复数调制信号；

·上变频到中频1.536MHz(依然是数字的)。使用GrayChip2011执行这个操作；

·四倍过抽样该1.536中频信号以生成6.144兆抽样/秒的信号。注意到四倍过抽样中频信号导致总共32倍的过抽样信号；

·将这个四倍过抽样(与中频相比)复数信号乘以从主DSP231获得的发射加权。提取结果复数值波形的实部以生成四个只实数的中频信号；和

·通过发射控制器/调制器237一部分的数模转换器(“DAC”)将这些信号转换成将被发射给发射模块245的模拟发射波形；

发射模块245将这些信号上变频到发射频率，并放大这些信号。被放大的发射信号输出经双工器/时间开关107被发送给天线201。

使用下述符号表示法。假设有m个天线单元(在优选实施例中m＝4)，并假设z₁(t)、z₂(t)、…、z_m(t)分别为在下变频之后即在基带中和在抽样之后的第一、第二、…、第m天线单元的复数值响应(即使用同相I和正交Q分量)。在上述符号表示法中，t是离散的。这些m倍抽样量值可以被表示为一个m矢量z(t)，其中z(t)的第i行是z_i(t)。收集有限个抽样，以便z₁(t)、z₂(t)、…、z_m(t)中的每个可以被表示为一个行向量，z(t)可以用矩阵来表示。然而，引入有限数目的抽样的细节不在讨论的范围之内，并且这些细节对于本领域的普通技术人员来说显然是公知的。假设几个信号被从多个远程用户发送给基站。具体地说，假设所感兴趣的用户单元发送信号s(t)。空间处理包括提取所接收信号z₁(t)、z₂(t)、…、z_m(t)的I值和Q值的一个特定组合从而提取所发射信号s(t)的一个估计值。这些加权可以用对于这个特定用户单元的接收加权矢量表示，表示为复数值加权矢量w_r，其第i个元素为w_ri。则所发送信号的估计值为： $\stackrel{\∩}{s}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{w_{\mathrm{ri}}^{\text{'}}z}_i\left(t\right)=w_r^{H}z\left(t\right)$

其中w′_si是w_ri的复共轭，w^H _r是接收加权矢量w_r的厄密转置(即转置和复共轭)。在包括空间-时间处理的实施例中，接收加权矢量中的每个单元是时间的函数，所以加权矢量可以被表示为w_r(t)，其第i个元素为w_ri(t)。则，信号的估计值可以被表示为： $\stackrel{\∩}{s}\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{w_{\mathrm{ri}}^{\text{'}}}^{*}{z}_i\left(t\right)$

其中算符“*”是卷积运算。使用空间-时间处理形成信号的估计值也可以等效地在频域(富里叶变换)中执行。将s(t)、z_i(t)、w_ri(t)、z(t)和w_r(t)的频域表示分别用S(k)、Z_i(k)、W_ri(k)、Z(k)和W_r(k)表示，其中k是离散频率值， $\stackrel{\∩}{s}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{W}_{\mathrm{ri}}^{\text{'}}\left(k\right)Z_i\left(k\right)=W_r^{H}Z\left(k\right)$

在说明书的其余部分中，凡提及复数值接收加权矢量w_r或它的元素时，都将理解这可能是概括性的以引进如上所述的空间-时间处理。

在本发明的范围内存在为特定的有用信号确定复数值加权矢量w_r的几种方法。在优选实施例中，所接收的信号具有一种特定调制格式的了解被用于根据所接收的信号本身确定w_r。在上述1996年10月11日提交的序列号为08/729.390的美国专利申请，标题为“Methodand Apparatus for Decision Directed Demodulation UsingAntenna Arrays and Spatial Processing(使用天线阵列和空间处理进行判决直接解调的方法和设备)”(下文称作“我们的解调发明文献”)中描述了如何获得用于特定有用信号的复数值加权矢量w_r的估计值，和在出现来自远程终端的其它信号，即在出现同信道干扰的情况下如何解调从这样一个特定远程终端发送的信号。

为了向某个远程用户发送调制信号s_t(t)，分别将信号z_t1(t)、z_t2(t)、…、z_tm(t)提供给m个天线，其中z_ti(t)＝w′_tis_t(t)，i＝1，…，m和w_ti是复数值加权。该组w_ti可以用w_t来概括，w_t是第i个元素为w_ti的复数值m维列向量，称作用于该用户的发射加权矢量。即，用第i个元素为z_ti(t)的列向量z_t(t)表示m个天线上的m个信号，i＝1，…，m，有：

z_t(t)＝w_t′s_t(t)

其中w_t′表示向量w_t的复共轭。

也可以代替地使用空间-时间处理以发送给远程用户单元。在这种情况下，发射加权向量具有为时间函数(卷积核)的元素，z_ti(t)＝w_ti′^*s_t(t)，i＝1，…，m。使用向量标记，z_t(t)＝W_i′^*s_t(t)。再次说明，在说明书的其余部分中，凡提及复数值发射加权向量w_t或它的元素时，都将理解这可能是概括性的以引入上述空间-时间处理。

优选实施例的系统使用TDD，所以知道发射和接收频率是相同的。公知的互易性原理被用于根据一个特定用户的接收加权向量确定该用户的发射加权向量，该接收加权向量根据从该用户接收的信号来确定。

实际上，所计算的实际加权向量将被用于在天线单元上接收的信号，但是通常用在接收机设备电路末端上接收的信号上和可能根据其来计算，因此将不仅包含到基站天线阵列的每个天线单元的上行链路传播路径的相关信息，而且包含由与每个天线单元相连的每个接收机设备电路引入的幅度和相位误差。因此，根据这些信号确定的接收加权向量通常不使用基站和用户站之间传播路径特性的精确表示。需要用于接收设备电路的校正数据来确定传播特性(增益和相位)。在接收机上测量的来自一个天线单元的一个特定信号将需要进行相对相位提前，如果相对于来自其它天线单元的信号，该信号被接收机设备电路延迟。类似地，在下行链路方向上，因为与每个天线单元相连的每个发射设备电路引入的幅度和相位误差，如果确定应当从天线单元发送什么的发射加权被应用在发射信号处理器，它将在天线单元中产生误差。如果相对于被发送给其它天线单元的信号，在信号处理器上被发送的一个信号被发射设备电路延迟，需要相对地提前与特定天线单元相对应的一个特定加权矢量元素的相位。

在本发明的一种实施例中，w_ti＝H_i′w_ti，其中H_i是用于第i个天线接收和发射设备电路的标量加权因子，i＝1，…，m。在另一实施例中，作为校正接收和发射设备电路的结果，空间-时间处理被用于发射处理，并且在这种情况下，在频域中，W_ti(k)＝H_i′(k)w_ti，其中H_i是用于第i个天线接收和发射设备电路的加权因子，i＝1，…，m。如果接收机处理也是空间-时间的，则在频域中，W_ti(k)＝H_i′(k)W_ti(k)，i＝1，…，m。

在优选实施例中，当执行对一个特定远程用户的接收和发送时，被施加给一个振子的根据接收加权矢量获得的发射加权矢量的校正在相位上是该振子的相应信号的发射电路相位和接收电路相位之间相位差的函数。

现在描述在基站上执行来确定校正因子的实验。在本发明的一个方面，该实验使用图1所示的普通结构的基站，并被限制为使用基站本身。这样一个基站包括天线单元的天线阵列103，每个天线单元具有从消息信号输入一直到天线单元的一个相应发射设备电路，和从天线单元一直到(并包括)接收信号处理器的一个相应接收机设备电路。另外，发射信号处理器，有可能是接收信号处理器，被包括在基站中，用于生成校正测试信号，并从所接收的信号中提取校正数据。

实现本发明优选实施例的硬件最好如图2所示。

校正实验的基本方法包括使用与m个天线单元之一相连的发射机设备电路发射一个已知信号，并在其它(m－1)个天线单元的每个天线单元上通过(m－1)个相连的接收机设备电路中的每个接收机设备电路来接收被发射的信号。图3(a)表示对于四天线单元的天线阵列的相关传播路径，图3(b)表示对于五振子天线阵列的传播路径。被标号的节点表示天线单元，互连方向箭头表示双工路径，相关标记{G_ij}组表示与每条路径相关的增益和相移。随着阵列中天线单元数目的增加，双工路径的数目m(m－1)/2成平方地递增。注意到并非所有的标记{G_ij}被表示在图3(b)中。

因此，在四天线的情况下，进行四次发射，每次发射从该阵列中的一个天线，为每次发射执行未发射的三个接收机的测量。

基带中的该组所接收信号中每个信号{s_ij(t)}是时间(t)的抽样函数，并且该组的每个元素可以被表示为：

s_ij(t)＝s_i(t)^*τ_i(t)^*g_ij(t)^*r_j(t)，i，j＝1，....，4，  等式(1)其中：

s_ij(t)是表示从天线i发射和由天线j接收的基带信号的时间序列(即一组抽样)；

s_i(t)是从天线i发射的基带的时间序列校正信号；

τ_i(t)是表示发射电路i的基带传递函数的卷积核；

g_ij(t)是表示天线i和j之间传播路径的传递函数的卷积核；

r_j(t)是表示接收设备电路的传递函数的卷积核；

*表示卷积算符。

等式(1)可以用等价的频域来表示(富里叶变换)，被表示为：

S_ij(k)＝S_i(k)·T_i(k)·G_ij(k)·R_j(k)

其中每一项是等式(1)相应项的富里叶变换，并且对于独立离散频率变量k的每个值是复数频域函数(具有一个相关的幅度和相位)。因此，频域和相应的时域函数可以表示如下：

S_ij(k)s_ij(t)是频域和时域接收信号；

S_i(k)s_i(t)是第i个发射机电路发射的频域和时域发射信号；

T_i(k)τ_i(t)是第i发射机电路(包括第i发射机天线单元)的频域传递函数和时域卷积核；

G_ij(k)g_ij(t)是从第i到第j天线单元的传输路径的频域传递函数和时域卷积核；

R_j(k)r_j(t)是接收机电路(包括第j接收机天线单元)的频域传递函数和时域卷积核。

在使用图2系统的优选PHS实施例中，m＝4。因此，由一个天线单元发射一个已知信号，并同时在其余(m－1)＝3个天线单元上接收。必须注意到基站的发射机和接收机在被同时使用，并且由于发射天线单元和接收天线单元的接近性，传播损耗非常小(大约30dB)。为总共m组测量重复相同的程序，对于每组测量，由一个不同的天线单元向其余m－1个天线进行发射，产生m组m－1个测量信号，总共m(m－1)个测量值(在优选实施例中为12)。在优选实施例中，因为传播路径损耗很小，加在每个接收机上的加权被按比例缩小，从而不使接收机饱和。

未知量包括m个发射机电路校正({T_i})，m个接收机电路校正({R_i})，和二倍于每个天线和其余m－1个天线之间路径数目(m(m－1)/2G_ij)的传递函数。在此，未知量的总数目为m(m＋1)，其中在m＝4的情况下为20。可由测量形成的等式数目为12。可以如下所述减少将要确定的未知量数目。假设互易性，如应用于TDD系统，每个天线和其余m－1个天线之间的路径在任一方向上是相同，所以可以减少m(m－1)/2个未知值，对于总共m(m＋3)/2个未知值，在m＝4的情况下为14。因为从某一方面来说，主要感兴趣的是相对接收和发射校正因子，因此可以假设一个发射和一个接收传递函数是1.0。在优选实施例中，假设对于所有的k，R₁(k)＝T₁(k)＝1.0。因此，对于m＝4，需要解决下述十二个等式：

S₁₂＝G₁₂R₂

S₁₃＝G₁₃R₃

S₁₄＝G₁₄R₄

S₂₁＝T₂G₂₁

S₂₃＝T₂G₂₃R₃

S₂₄＝T₂G₂₄R₄

S₃₁＝T₃G₃₁                       等式(2)

S₃₂＝T₃G₃₂R₂

S₃₄＝T₃G₃₄R₄

S₄₁＝T₄G₄₁

S₄₂＝T₄G₄₂R₂

S₄₃＝T₄G₄₃R₃

可以通过取两侧的对数使这些等式线性化，例如，求以e为低的对数，定义为函数log_e(x)＝lnx。结果等式为

为了分别为接收机电路和发射机电路获得校正，需要求解这些等式。发现直接求解可能需要进一步的假设。

在优选实施例中，例如在频域中，不需要校正确定接收机加权，频域发射加权向量是频域接收加权向量乘以由一校正向量确定的一个(频率相关的)m×m对角校正矩阵。在优选实施例中，每个发射加权向量单元是相应的接收加权向量乘以在每个频率上对于特定振子的接收设备电路响应和发射设备电路响应之比。为看出这在原理上给出了正确的有关发射的校正，考虑对于单个用户的接收，一个信号(第i个振子的空间特征标记α_i)到达天线i迟于到达天线j(正相位)。还假设接收机设备电路导致到达天线i的信号到达信号处理器比到达天线j(正相位)的信号花费更长的时间。假设G_i表示从远程用户到第i个天线单元的空中路径，并假设一个单位信号被从远程用户发射。则a的第i个元素是第i个天线单元上的信号G_i。在信号处理器上接收的信号是G_iR_i。这意味着接收加权向量将具有正比于G_iR_i的第i元素。如果按照最佳策略，将在发射电子设备上发射正比于G’_iR’_i的一个信号(换句话说，使用一个加权矢量，其第i个元素正比于G’_iR’_i)，这将在第i天线单元上产生正比于G’_iR’_iT的一个信号，(等价于在天线上使用一个加权向量发射，其第i个元素正比于G’_iR’_iT)。根据最佳策略，希望在第i个天线单元上发射一个正比于G’_i的信号，即，对于该天线使用一个加权向量，其第i个元素正比于G_i。为了实现这个目标，需要第i个振子发射信号的校正因子R_i/T_i，注意R’_i正比于1/R_i。这与施加一个正比于R’_i/T’_i的发射加权向量振子校正因子相同。定义校正因子H_i＝R_i/T_i。

因此，在本发明的一个方面，在对于m＝4的校正程序中，从四组测量中接收十二个信号。通过下式定义(频域)信号比Q_ij：

Q_ij＝S_ij/S_ji

其中在每个元素之间执行该除法，如前所述，S_ij是从第i个天线发射和在第j个天线单元上接收的信号。因此，使用互易性(G_ij＝G_ji)。

Q_ij＝T_iR_j/R_iT_j＝H_j/H_i

其中如上所述，校正因子H_i是用于第i信道的接收电路传递函数R_i和发射电路传递函数T_i之比。十二个等式产生六个比值。因为所感兴趣的是相对校正，定义H_i＝1.0。然后，相对于一个特定信道，任取第一信道确定其它校正。存在多种方法来形成足够求解数目的等式。可以使用下述等式：

H₁＝1.0

H₂＝Q₁₂H₁＝Q₁₂＝S₁₂/S₂₁

H₃＝Q₁₃H₁＝Q₃₁＝S₁₃/S₃₁

H₄＝Q₁₄H₁＝Q₁₄＝S₁₄/S₄₁                     等式(4)

H₃＝Q₂₃H₂

H₄＝Q₂₄H₂

H₄＝Q₃₄H₃

在一种实施例中，等式(4)前四个等式给出将使用的校正因子，所以一个振子相对于一个参考振子的校正因子(例如H₂相对于H₁)是从参考振子上发射和在该振子上接收的信号(例如S₁₂)与从该振子发射和在参考振子上接收的信号(例如S₂₁)的比值。

在一种可选实施例中，则使用等式H₃＝Q₂₃H₂、H₃＝Q₂₄H₂和H₄＝Q₃₄H₂检查这些校正因子的一致性，使通过一种方式获得的每个校正因子乘以通过其它方式确定的相同因子的复共轭给出一个数值，其相位是相位误差的测量值。在该可选实施例中，一个阈值被用于标记一个不可接受的相位误差，随后，该标记可以被用于使校正程序重复。

在另一种实施例中，使用等式(4)的线性化在最小均方意义上求解所有等式，可以通过对每一侧求对数使等式(4)线性化，求解等式的超定组，并最终通过从对数空间恢复结果计算出三个校正常数。线性化等式是：

lnH₂＝lnQ₁₂

lnH₃＝lnQ₁₃

lnH₄＝lnQ₁₄

lnH₃＝lnQ₂₃＋lnH₂

lnH₄＝lnQ₂₄＋lnH₂

lnH₄＝lnQ₃₄＋lnH₃

这些等式可以用下面的矩阵形式来表示： $\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\\ -1& 0& 0\\ -1& 0& 1\\ 0& -1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\ln H_2\\ \ln H_3\\ \ln H_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\ln Q_{12}\\ \ln Q_{13}\\ \ln Q_{14}\\ \ln Q_{23}\\ \ln Q_{24}\\ \ln Q_{34}\end{array}\right]$ 这导致下述解：lnH₂＝0.5lnQ₁₂＋0.25lnQ₁₃＋0.25lnQ₁₄－0.25lnQ₂₃－0.25lnQ₂₄lnH₃＝0.5lnQ₁₂＋0.5lnQ₁₃＋0.25lnQ₁₄＋0.25lnQ₂₃－0.25lnR₃₄      等式(5)lnH₄＝0.25lnQ₁₂＋0.25lnQ₁₃＋0.5lnQ₁₄＋0.25lnQ₂₄＋0.25lnQ₃₄现在必须使用下述等式将其转换成线性项：H₂＝exp(lnH₂)H₃＝exp(lnH₃)，和                        等式(6)

H₄＝exp(lnH₄)

在上述讨论中，传递函数被用于通信系统的校正。传递函数的计算在本领域是公知的。传递函数通常是独立频率变量的函数，这暗示涉及多个频率(或宽带)信号和函数。然而，如果传递函数的幅度相对一致，并且在信号频带上具有近似线性的相位特性，在所感兴趣的频带内(在优选实施例的情况下为300kHz)，所有的传递函数是常数。在这种情况下，可以用如下在时间域中计算的比值替换比值Q_ij： $Q_{\mathrm{ij}}=\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{S^{\text{'}}}_{\mathrm{ji}}\left(t\right)S_{\mathrm{ij}}\left(t\right)/\underset{t}{\mathrm{\Σ}}|S_{\mathrm{ji}}\left(t\right){|}^2$

其中求和是在所有感兴趣的抽样上，或者，在可选实施例中，是所接收抽样的子集。结果校正因子H_i，i＝1，…，m也是复数值(即相位和幅度)标量，并且如果相应的接收加权向量元素是标量，结果发射加权向量元素是复数值标量。

在优选实施例中，使用图2的设备，在四个连续接收时隙中通过四个天线之一发送一个标准SYNCH(同步)脉冲串(关于SYNCH脉冲串的细节，参见我们的解调发明文献)。在可选实施例中，可以使用发射时隙和/或可以将其它已知信号用于发射。测量从三个接收机设备电路中的每个的复数值(同相和正交)接收机信号输出，所述接收机设备电路连接到非发射天线。在图2的优选设备中，使用时隙处理器317。

本发明的一个方面使用根据上行链路加权和校正因子获得的校正后的下行链路加权。使用校正确定下行链路加权的流程图在图4中表示。步骤403确定上行链路加权W_ri，i＝1，…，m。在用于图2所述基站的优选实施例中，确定上行链路加权如在我们的解调发明文献中被描述。步骤405确定校正因子H_i(k)＝R_i(k)/T_i(k)。对于步骤405的优选实施例，确定校正因子由图5的流程图描述，并确定非频率相关校正因子。在步骤407中，通过将接收加权向量元素乘以相应校正因子的复共轭，步骤405的校正因子和步骤403的接收加权被用于确定发射加权。在这个步骤407中确定发射加权向量元素的相对幅度，而整个幅度被确定为功率控制的一部分。

参考图5的流程图描述确定校正因子的步骤405的一个实施例。为m个天线单元中的每个天线单元执行步骤503和505。多种方式可以确保这个操作。在流程图中，使用这样一种方法：步骤507确定是否已经为所有的天线单元执行步骤503和505。如果没有，为另一个天线单元重复步骤503和505，直到已经遍历所有的天线单元。在步骤503，通过尚未遍历的一个天线单元发射一个脉冲串，最好是一个SYNCH脉冲串。在步骤505，在发射步骤503中执行，获得在其余(m－1)个天线中接收的信号作为发射步骤503的结果。优选地，使用与特定天线单元相连的接收机设备电路确定同相和正交值。当使用图1整个系统的图2的实施例时，在步骤503中，使用双工器107将发射天线设置在发射模式，将其它m－1个天线设置在接收模式。发射设备电路121用于发射，接收机设备电路113用于接收。当使用图2的设备时，主DSP231和射频/定时控制器133用于控制步骤503和505。在步骤505中，用于特定时隙的时隙处理器217被用于接收信号。

在步骤509中，确定由每个天线单元(接收时)从另一个天线单元(发射时)接收的信号与当由所述某个天线单元(发射时)发射一个信号时由另一个天线单元(接收时)接收的信号之比。在一种实施例中，在频域中确定这个比值。在另一种实施例中，包括使用图2的设备，其中发射一个SYNCH脉冲，使用一组时间抽样，该时间抽样对应于SYNCH脉冲抽样的一个子集，并且使用下式确定表示为Q_ij的复数值标量比值： $Q_{\mathrm{ij}}=\underset{t}{\mathrm{\Σ}}{s^{*}}_{\mathrm{ji}}\left(t\right)s_{\mathrm{ij}}\left(t\right)/\underset{t}{\mathrm{\Σ}}|s_{\mathrm{ji}}\left(t\right){|}^2$

其中在所述抽样子集上求和。

在步骤511，使用在步骤509中确定的比值，相对于标记为参考振子的一个天线单元确定校正因子。如上所述，在一种实施例中，使用等式(4)中的前四个等式给出校正因子，所以相对于参考振子的校正因子是从参考振子发射和在该振子上接收的信号与从该振子发射和在参考振子上接收的信号之比。仍如上所述，在另一种实施例中，使用等式(4)中的前四个等式直接给出校正因子，并且步骤519还包括使用等式(4)的后三个等式进行一致性检查。在另外一个实施例中，使用等式(5)和等式(6)获得校正因子。

在使用图2设备的实施例中，由主DSP231并根据标重比值确定校正因子。在另一个实施例中，获得频域校正因子。

在非TDD，例如FDD系统中，一旦使用根据所接收的信号或者根据接收加权来确定未校正的发射加权的程序，本发明方法的不同实施例可以被用于实现校正。将只需要考虑发射频率和接收频率的差别修改该方法。

虽然上述是本发明具体实施例的完整说明，这些实施例仅用于说明性目的，并可以使用各种修改、可选结构和等价结构。因此，不应当将上述说明书视为对本发明范围的限制。本发明的范围将由权利要求书及其法律上的等价范围来定义。

Claims (32)

1.一种校正通信站的方法，通信站包括一个带有多个天线单元的天线阵列，与每个天线单元相关连的一个接收机设备电路，和与每个天线单元相关连的一个发射设备电路，每个接收机设备电路包括与其相关连的天线单元，每个发射设备电路包括与其相关连的天线单元，每个接收机设备电路的相对相位和幅度状况基本上可使用用于所述每个接收机设备电路的接收机设备电路传递函数来描述，每个发射设备电路的相对相位和幅度状况基本上可使用用于所述每个发射设备电路的发射设备电路传递函数来描述，该方法包括：

(a)使用第一发射设备电路从第一天线单元发射第一预定信号，同时在不与第一天线单元相关连的至少一个接收机设备电路中接收所发射的信号，第一天线单元与第一发射设备电路相关连；

(b)重复步骤(a)，使用其它发射设备电路从其它天线单元发射规定信号，直到已经从需要校正因子的所有天线单元发射预定信号为止；和

(c)为在所述步骤(a)和所述步骤(b)的重复中使用的每个天线单元确定校正因子，用于一个特定天线单元的校正因子分别取决于发射设备电路的传递函数和接收机设备电路的传递函数，所述发射和接收机设备电路包括特定天线单元，所述确定使用第一预定信号和预定信号以及在步骤(a)和重复(b)中接收的每个信号。

2.权利要求1的方法，其中步骤(a)和步骤(a)的重复(b)还包括存储所接收的信号，并且其中在所述确定步骤(c)中使用的每个所接收的信号是在步骤(a)中和步骤(a)的重复(b)中存储的信号。

3.权利要求2的方法，其中相同的预定信号在步骤(a)和步骤(a)的重复(b)中使用。

4.权利要求2的方法，其中所述步骤(c)包括确定发射和接收机设备电路传递函数。

5.权利要求3的方法，其中通信站是包括至少一个用户单元的通信系统的一部分，通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信在同一频率信道中出现，并且其中在所述步骤(c)中为任一天线单元确定一个单独的校正因子，这个单独的校正因子在相位上是分别共享所述任一天线单元的发射和接收设备电路的发射设备电路的传递函数的相位和接收机设备电路的传递函数的相位之间的差的函数。

6.权利要求3的方法，其中通信站是包括至少一个用户单元的通信系统的一部分，通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信在同一频率信道中出现，并且其中在所述步骤(c)中为任一天线单元确定一个单独的校正因子，这个单独校正因子是发射设备电路的传递函数和接收机设备的电路传递函数之比的函数，按该比率的接收机和发射设备共享所述任一天线单元。

7.权利要求3的方法，其中确定步骤(c)确定与频率有关的校正因子。

8.权利要求4的方法，其中共享一个公共天线单元的一个接收机设备电路和一个发射设备电路分别被指定为参考接收机设备电路和参考发射设备电路，并且分别相对于参考接收设备和参考发射设备传递函数确定所有的接收机和发射设备电路传递函数。

9.权利要求5的方法，其中一个天线单元被指定为参考天线单元，分别相对于参考天线单元的相关校正因子确定所有与参考天线单元不相关的校正因子。

10.权利要求6的方法，其中一个天线单元被指定为参考天线单元，分别相对于参考天线单元的相关校正因子确定所有与参考天线单元不相关的校正因子。

11.权利要求9的方法，其中步骤(c)包括确定基本上与频率无关的校正因子，用于非参考天线单元的一个特定天线单元的校正因子在相位上是当从与参考天线单元相关连的发射设备电路发射预定信号时在与特定天线单元相关连的接收机设备电路上接收的信号和当从与特定天线单元的相关连的发射设备电路发射预定信号时在与参考天线单元相关连的接收机设备电路上接收的信号之间相位差的函数。

12.权利要求10的方法，其中步骤(c)包括确定基本上与频率无关的校正因子，用于非参考天线单元的一个特定天线单元的校正因子是当从与参考天线单元的相关连的发射设备电路发射预定信号时在与特定天线单元相关连接收机设备电路上接收的信号和当从与特定天线单元相关连的发射设备电路发射预定信号时在与参考天线单元相关连的接收机设备电路上接收的信号之间比值的函数。

13.一种用于从通信站向用户单元发射下行链路信号的方法，该通信站包括一个带有多个天线单元的天线阵列，与每个天线单元相关连的一个接收机设备电路，和与每个天线单元相关连的一个发射设备电路，每个接收机设备电路包括与其相关连的天线单元，和每个发射设备电路包括与其相关连的天线单元，每个接收机设备电路的相对相位和幅度状况基本上可使用用于所述每个接收机设备电路的接收机设备电路传递函数来描述，每个发射设备电路的相对相位和幅度状况基本上可使用用于所述每个发射设备电路的发射设备电路传递函数来描述，该方法包括：

(a)在通信站上执行一个实验以确定一组校正因子，每个校正因子与一个特定天线单元相关，并取决于由特定天线单元的相关接收机设备电路传递函数和发射设备电路传递函数组成的至少一组；

(b)根据一组发射加权来加权下行链路信号以为每个天线单元形成一组加权发射信号，用于特定天线单元的发射加权根据与用户单元在上行链路通信的在天线阵列上接收的信号和与特定天线单元相关的校正因子来确定；和

(c)通过发射设备电路发射加权后的发射信号。

14.权利要求13的方法，

其中通过处理所接收的基带信号，通信站能够在上行链路上与用户单元通信，所接收的每个基带信号根据一个天线单元上的相应信号来确定，该处理包括按照一组根据所接收的基带信号确定的接收加权来加权所接收的基带信号，每个接收加权对应于一个天线单元；和

其中根据对应于特定天线单元的接收加权和与特定天线单元相关的校正因子来确定用于特定天线单元的发射加权。

15.权利要求14的方法，其中通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信在同一频率信道中出现，并且其中在步骤(b)中使用的校正因子在相位上是用于相应天线单元的发射设备电路传递函数相位和接收机设备电路传递函数相位之间差值的函数，并且其中每个发射加权正比于相应的接收加权和相应的校正因子。

16.权利要求14的方法，其中通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信在同一频率信道中出现，并且其中在步骤(b)中使用的校正因子是用于相应天线单元的接收机设备电路传递函数和发射设备电路传递函数之比的函数，并且其中每个发射加权正比于相应的接收加权和相应的校正因子。

17.权利要求15的方法，其中确定步骤(a)确定与频率有关的校正因子。

18.权利要求15的方法，其中所述步骤(a)包括：

(ⅰ)从第一发射设备电路发射一个预定信号，同时在与不同于第一天线单元的天线单元相连的至少一个接收机设备电路中接收所发射的信号；

(ⅱ)重复步骤(ⅰ)，使用其它的发射设备电路，直到已经使用所有的设备电路进行发射为止；和

(ⅲ)根据在步骤(ⅰ)中接收的每个信号和在步骤(ⅰ)的发射中使用的预定信号确定校正因子。

19.权利要求18的方法，其中所述步骤(a)还包括：

(ⅳ)存储在步骤(ⅰ)中接收的信号，

其中所述的确定步骤(ⅲ)根据在步骤(ⅳ)中和重复步骤(a)(ⅱ)的重复中存储的信号来确定校正因子。

20.权利要求18的方法，其中在重复步骤(a)(ⅱ)的重复中使用相同的预定信号。

21.权利要求19的方法，其中在重复步骤(a)(ⅱ)的重复中使用相同的预定信号。

22.权利要求20的方法，其中一个天线单元被指定为参考天线单元，并且分别相对于参考天线单元的相关校正因子来确定所有与参考天线单元不相关的校正因子。

23.一个通信站，包括：

(a)一个天线阵列，带有多个天线单元；

(b)与每个天线单元相关的接收机设备电路，每个接收机设备电路包括它的相连天线单元；每个接收机设备电路的相对相位和幅度状况基本上可使用用于所述每个接收机设备电路的接收机设备电路传递函数来描述；和

(c)与每个天线单元相关连的发射设备电路，每个发射设备电路包括它的相连天线单元，每个发射设备电路的相对相位和幅度状况基本上可使用用于所述每个发射设备电路的发射设备电路传递函数来描述；

(d)发射装置，被配置以使用相关发射设备电路从每个天线单元发射一个预定信号，同时在与发射天线单元不相关连的至少一个接收机设备电路中接收所发射的信号；

(e)一个连接到接收机设备电路的存储器，用于存储在预定信号的发射过程中接收到的信号；和

(f)一个连接到存储器的信号处理器，被配置来根据分别与特定天线单元相关连的发射和接收机设备电路的发射设备电路和接收机设备电路的传递函数，为每个天线单元确定校正因子，用于特定天线单元的校正因子，所述确定使用预定信号和在存储器中存储的每个所接收信号。

24.权利要求23的通信站，其中所述步骤(c)包括确定发射和接收机设备电路传递函数。

25.权利要求23的通信站，其中通信站是包括至少一个用户单元的通信系统的一部分，通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信在同一频率信道中出现，并且其中信号处理器为任一天线单元确定一个单独的校正因子，这个单独的校正因子在相位上是共享所述任一天线单元的发射和接收机设备电路的发射设备电路传递函数的相位和接收机设备电路传递函数的相位之间的差的函数。

26.权利要求23的通信站，其中通信站是包括至少一个用户单元的通信系统的一部分，通信站和用户单元之间的下行链路通信和上行链路通信在同一频率信道中出现，并且其中信号处理器为任一天线单元确定一个单独的校正因子，这个单独的校正因子是共享所述任一天线单元的发射和接收机设备电路的发射设备电路传递函数和接收机设备电路传递函数之比的函数。

27.权利要求23的通信站，其中信号处理器确定与频率有关的校正因子。

28.权利要求27的通信站，其中共享一个公共天线单元的一个接收机设备电路和一个发射设备电路分别被指定为参考接收机设备电路和参考发射设备电路，并且分别相对于参考接收设备和参考发射设备传递函数确定所有的接收机和发射设备电路传递函数。

29.权利要求25的通信站，其中一个天线单元被指定为参考天线单元，分别相对于与参考天线单元相关的校正因子确定所有不与参考天线单元相关的校正因子。

30.权利要求26的通信站，其中一个天线单元被指定为参考天线单元，分别相对于与参考天线单元相关的校正因子确定所有不与参考天线单元相关的校正因子。

31.权利要求29的通信站，其中信号处理器确定基本上与频率无关的校正因子，用于非参考天线单元的一个特定天线单元的校正因子在相位上是当从与参考天线单元相关连的发射设备电路发射预定信号时在与特定天线单元相关连的接收机设备电路上接收的信号和当从与特定天线单元相关连的发射设备电路发射预定信号时在与参考天线单元相关连的接收机设备电路上接收的信号之间相位差的函数。

32.权利要求29的通信站，其中信号处理器确定基本上与频率无关的校正因子，用于非参考天线单元的一个特定天线单元的校正因子是当从与参考天线单元相关连的发射设备电路发射预定信号时在与特定天线单元的相关连接收机设备电路上接收的信号和当从与特定天线单元的相关连发射设备电路发射预定信号时在与参考天线单元的相关连接收机设备电路上接收的信号之间比值的函数。

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