CN1961551B - 在mimo通信系统中发射链和接收链的校准 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于校准在无线实体处的发射链和接收链的技术。对于预校准，获得接收机单元与发射链中N个发射机单元的N个第一总增益。每个第一总增益是该接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应。此外还获得发射机单元与接收链中N个接收机单元的N个第二总增益。每个第二总增益是用于该发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应。基于第一和第二总增益确定出每个发射机单元的增益和每个接收机单元的增益。然后，基于发射机单元的增益和接收机单元的增益，导出至少一个校正矩阵，并将其用于计算这些单元的响应。

Description

在MIMO通信系统中发射链和接收链的校准

技术领域

总的来说，本发明涉及数据通信，具体而言，涉及在多输入多输出(MIMO)通信系统中，用于校准在无线实体处的发射链和接收链的技术。

背景技术

MIMO系统采用多(N_T)个发射天线和多(N_R)个接收天线进行数据传输。可以将由N_T个发射天线和N_R个接收天线构成的MIMO信道分解成N_S个空间信道，其中，N_S≤min{N_T，N_R}。这N_S个空间信道可以用于并行发射数据，以便实现更高总吞吐量，或冗余性地实现更高可靠性。

为了获得高性能，通常需要知道从发射实体到接收实体全部发射路径的响应。可以称为“有效”信道的这个发射路径，通常包括在发射实体处的发射链、MIMO信道和在接收实体处的接收链。发射链包括N_T个发射机单元，每个发射天线对应一个发射机单元。每个发射机单元包含用于对基带信号进行信号调节的电路(例如数模转换器、滤波器、放大器、混频器等)，用于生成适于从连接的发射天线进行发射的射频(RF)发射信号。由于这些单元内电路的差异，这N_T个发射机单元可以具有不同的响应。接收链包括N_R个接收机单元，每个接收天线对应一个接收机单元。每个接收机单元包含用于对来自相联系的接收天线的RF接收信号进行信号调节以便获得接收基带信号的电路(例如滤波器、放大器、混频器、模数转换器等)。由于这些单元内电路的差异，这N_R个接收机单元也可能具有不同的响应。

有效信道响应包括发射链和接收链的响应以及MIMO信道的响应。如果能够确定并计算出发射链和接收链的响应，就能够简化信道估计，并改善性能。对于下行链路和上行链路以时分双工方式共享单个频带的MIMO系统，特别需要简化信道估计，如同下面所描述的一样。

因此，本领域中需要用于在MIMO系统中校准在发射和接收实体处的发射链和接收链的技术。

发明内容

在这里描述用于校准在无线实体处的发射链和接收链的技术。无线实体可以是用户终端或接入点。通过进行预校准、现场校准和/或后续校准(follow-on calibration)，能够确定并计算出发射链和接收链的响应。

对于预校准，获得接收机单元与发射链中N个发射机单元的N个第一总增益，每个发射机单元对应一个第一总增益，其中N＞1。每个第一总增益表示该接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应。此外还获得发射机单元与接收链中N个接收机单元的N个第二总增益，每个接收机单元对应一个第二总增益。每个第二总增益表示该发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应。通过发射机单元i发送测试信号(例如一个音调)，测量接收机单元j收到的测试音调，并且将总的复增益作为收到的测试信号电平与发送的测试信号电平之比计算出来，可以获得发射机单元i和接收机单元j的总增益。基于N个第一总增益确定出每个发射机单元的增益，基于N个第二总增益确定出每个接收机单元的增益。然后，基于N个发射机单元的增益和N个接收机单元的增益，导出至少一个校正矩阵。将至少一个校正矩阵用于计算在无线实体处发射机单元与接收机单元的响应。

对于现场校准，接入点在下行链路上发射MIMO导频信号(将在以后描述)，用户终端在上行链路上发射MIMO导频信号。分别基于下行链路和上行链路的MIMO导频信号，获得下行链路和上行链路的MIMO信道响应估计，并且将这一估计用于得到每个无线实体的至少一个更新的校正矩阵，如同下面将描述的一样。可以使用两个无线实体的更新的校正矩阵取代通过预校准获得的这些实体的校正矩阵。

对于后续校准，一个无线实体(例如接入点)发射两个不同的导频信号，另一个无线实体(例如用户终端)基于导频信号，估计接入点与用户终端的校正矩阵中的误差，如同下面将描述的一样。然后，基于确定的误差更新两个无线实体的校正矩阵。

一般而言，可以在任何时间按任何顺序进行预校准、现场校准和后续校准。下面将更详细地描述本发明的各个方面和实施例。

附图说明

图1说明校准和正常操作的总体过程；

图2示出无线实体的框图；

图3示出用于进行预校准的过程；

图4示出在接入点与用户终端处的发射链和接收链；

图5说明每个发射链和接收链的校正矩阵的应用；

图6示出校正矩阵在发射路径上的应用；

图7示出校正矩阵在接收路径上的应用；以及

图8示出接入点和用户终端的框图。

具体实施方式

在这里用“示例性的”这个词表示“作为示例、实例或示意”。在这里不必将被描述为“示例性的”任何实施例解释为比其它实施例更好或更优。

图1示出接入点和用户终端进行校准和正常操作所执行的过程100的流程图。起初，对于接入点(方框110a)和用户终端(方框110b)可以分别进行预校准，以便得到可以用来计算在这些实体处发射/接收链的响应的校正矩阵。预校准可以在制造期间、部署之后，或某个其它时间进行。现场校准可以在现场由接入点和用户终端联合进行，以获得这些实体的更新的校正矩阵(方框120)。

对于正常操作，用户终端可以利用用户终端的发射路径的校正矩阵(若有的话)，在上行链路上发射数据(方框132)。接入点可以利用接入点的接收路径的校正矩阵(若有的话)，来接收上行链路发射(方框134)。接入点还利用接入点的发射路径的校正矩阵(若有的话)，在下行链路上发射数据(方框136)。用户终端可以利用用户终端的接收路径的校正矩阵(若有的话)，接收下行链路发射(方框138)。

后续校准可以由接入点和用户终端共同进行，以便估计校正矩阵中的误差，以及更新这些实体的校正矩阵(方框140)。一般而言，可以进行预校准、现场校准和后续校准，或者它们的任意组合来获得接入点和用户终端的校正矩阵。此外，可以在任意时间按任意顺序进行不同类型的校准。

MIMO系统可以使用频分双工(FDD)或时分双工(TDD)信道结构。对于FDD MIMO系统，给下行链路和上行链路分配不同的频带，一条链路的MIMO信道响应可能不会与其它链路的MIMO信道响应很好地相关。在此情形中，可以确定出每个无线实体的发射链和接收链的响应(例如通过进行预校准)，可以用各自的校正矩阵计算每个链，如同下面将描述的一样。

对于TDD MIMO系统，给下行链路分配一部分时间，给上行链路分配其余时间，下行链路和上行链路共享同一频带。一条链路的MIMO信道响应可能与其它链路的MIMO信道响应强相关，甚至可以认为与另一个互易(reciprocal)。也就是，如果H表示从天线阵列A到天线阵列B的信道响应矩阵，那么，互易信道意味着由H ^T给出从阵列B到阵列A的耦合，其中，“^T”表示转置。对于互易信道而言，由于可以基于通过其它链路(例如下行链路)接收的导频信号估计一条链路(例如上行链路)的信道响应，因此可以简化信道估计。对于TDD MIMO系统，可以利用下行链路与上行链路信道响应之间的互相关进行校准，如同后面将描述的一样。

可以进行预校准、现场校准和/或后续校准，以得到接入点和用户终端处发射路径、接收路径或者发射与接收路径的校正矩阵，如同后面将描述的一样。为了简单起见，在以下的描述中假设处于无噪声环境并且信道估计无差错。因此，在后面的公式中未示出噪声项。另外，还假设接收机单元彼此之间具有足够的隔离度(例如30dB或更多)。

1、预校准

图2显示出无线实体200的框图，无线实体200配备有N个天线，其中，N＞1。无线实体200可以是用户终端，还可以将其称为无线设备、移动台，或某些其它术语。无线实体200也可以是接入点，还可以将其称为基站或某些其它术语。

在发射路径上，数据处理器210接收和处理(例如编码、交织和调制)数据，以获得数据码元。如同这里所使用的一样，“数据码元”是数据的调制码元，“导频信号码元”是导频信号的调制码元。导频信号码元预先为发射和接收实体知晓。数据处理器210还可以对数据码元进行空间处理，并对N个发射机单元(TMTR)224a至224n提供N个“发射码元”流。如同这里所使用的一样，“发射码元”是要从天线发射的码元。每个发射机单元224对其发射码元流进行处理，以生成RF发射信号，然后，RF发射信号通过环行器226，经过天线连接器228传送到天线(在图2中未示出)。每个发射机单元224进行的处理通常包括数模转换、放大、滤波和上变频。

在接收路径上，由无线实体200处的N个天线(在图2中未示出)的每一个接收一个或多个RF发射信号(例如来自另一无线实体)。来自每个天线的RF接收信号经由连接器228，通过环行器226传送到相联系的接收机单元(RCVR)234。每个接收机单元234对其RF接收信号进行处理，并向数据处理器210提供接收码元流。由每个接收机单元234进行的处理通常包括下变频、放大、滤波和模数转换。数据处理器210对收自所有N个接收机单元234a至234n的码元进行接收机空间处理(或空间匹配滤波)，以获得检测到的码元，该检测到的码元是对其它无线实体发送的数据码元的估计。数据处理器210还对检测到的码元进行处理(例如解调、去交织和解码)，以获得解码后的数据。

可以将无线实体200处发射路径的信号表示为：

              z _tx＝Tx                   公式(1)

其中，x＝[x₁ x₂ … x_N]^T是具有N个天线的N个发射(TX)基带信号的矢量，其中，x_i为天线i的TX基带信号；

T是具有N个发射机单元的N个复增益的对角矩阵；以及

z _tx＝[z_tx，1 x_tx，2 … z_tx，N]^T是具有N个天线的N个RF发射信号的矢量，其中，z_tx，i是天线i的RF发射信号。

可以将无线实体200处接收路径的信号表示为：

           y＝Rz _rx                      公式(2)

其中，z _rx＝[z_rx，1 z_rx，2 … z_rx，N]^T是具有N个天线的N个RF接收信号的矢量，其中，z_rx，i为天线i的RF接收信号；

R是具有N个接收机单元的N个复增益的对角矩阵；以及

y＝[y₁ y₂ … y_N]^T是具有N个天线的N个接收(RX)基带信号的矢量，其中y_i是天线i的RX基带信号。

RF信号和基带信号是时间的函数，但是为了简单起见，没有将其表示出。

矩阵T和R是N×N维矩阵，可以表示为：

和公式(3)

其中，t_ii是发射机单元i的复增益，r_ii是接收机单元i的复增益，其中，i＝1，……，N。发射机单元和接收机单元的响应通常为频率的函数。为了简单起见，假设发射机单元和接收机单元具有平坦频率响应。在此情形中，每个发射机单元的响应由单个复增益t_ii表示，每个接收机单元的响应也由单个复增益r_ii表示。

图3是无线实体200进行预校准的过程300的流程图。下面参照图2描述过程300。

首先，获得天线1的发射机单元和接收机单元的总增益r₁₁·t₁₁(方框312)。这可以通过，例如，使用中心导体与电路地相连的终端连接器，将天线1的连接器228a短路来实现。通过将连接器228a短路，可以将环行器226a与连接器228a之间一点处的RF发射信号z_tx，1和RF接收信号z_rx，1表示为：

            z_rx，1＝-z_tx，1                  公式(4)

其中，信号反向是因为连接器228a处的短路。然后，对发射机单元224a施加TX基带信号x₁(例如单个音调)，在接收机单元234a输出端测量RX基带信号y₁。TX基带信号电平不应使来自短路天线端口的反射信号导致任何损伤。可以将RF发射信号z_tx，1和RX基带信号y₁表示为

            z_tx，1＝t₁₁·x₁                  公式(5)

         y₁＝r₁₁·z_rx，1＝-r₁₁·z_tx，1         公式(6)

其中，公式(6)最右边的量是利用公式(4)获得的。将公式(5)和(6)组合，获得：

$r_{11}\·t_{11}=-\frac{y_1}{x_1}$ 公式(7)

公式(7)表明，通过使连接器228a短路，可以作为天线1的TX基带信号电平与RX基带信号电平的比值取负，而获得总增益r₁₁·t₁₁。

在图3中，随后将下标i初始化为2(方框314)。获得天线1的发射机单元1与天线i的接收机单元i的总增益r_ii，t₁₁(方框316)。此外还获得天线i的发射机单元i与天线1的接收机单元1的总增益r₁₁·t_ii(方框318)。总增益r_ii·t₁₁和r₁₁·t_ii可以按如下方式获得。从连接器228a去除终端连接器，在天线1的连接器228a与天线i的连接器228i之间连接具有已知特性的测试电缆。对发射机单元224a施加TX基带信号x₁(例如单个音调)，测量来自天线i的接收机单元234i的RX基带信号y_i。可以将RX基带信号y_i表示为：

    y_i＝r_ii·z_rx，i＝r_ii·α_cable·z_a，1＝r_ii·α_cable·t₁₁·x₁  公式(8)

其中，α_cable是测试电缆的损耗和相移的已知复值。于是可以按照如下公式计算总增益r_ii·t₁₁：

$r_{\mathrm{ii}}\·t_{11}=\frac{1}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{cable}}}\·\frac{y_i}{x_1}$ 公式(9)

同样，对天线i的发射机单元224i施加TX基带信号x_i(例如单个音调)，测量来自接收机单元234a的RX基带信号x₁。可以将RX基带信号y₁表示为：

y₁＝r₁₁·z_rx，1＝r₁₁·α_cable·z_tx，i＝r₁₁·α_cable·t_ii·x_i  公式(10)

于是可以按照如下公式计算总增益r₁₁·t_ii：

$r_{11}\·t_{\mathrm{ii}}=\frac{1}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{cable}}}\·\frac{y_1}{x_i}$ 公式(11)

公式(9)和(11)表明，可以获得总增益r_ii·t_jj为天线i的RX基带信号电平与天线j的TX基带信号电平之比的比例缩放结果，在这里，比例是1/α_cable。

然后，判定下标i是否等于N(方框320)。若“否”，则将下标i加一(方框322)，流程返回到方框316，以便判定另一天线的另一对总增益。否则，如果对于方框320的答案是“是”，则流程进行到方框330。

图2说明利用环行器226(1)将来自发射机单元224的TX基带信号传送到天线，以及(2)将来自天线的RF接收信号传送到接收机单元234。常常将环行器用于TDD系统，其中下行链路和上行链路共享同一频带。也可以针对TDD系统使用开关来传送来自和去往天线的信号。在此情形中，天线1的总增益r₁₁·t₁₁并非通过将连接器228a短路获得的，而是可以通过下式获得的：

$r_{11}\·t_{11}=\frac{(r_{11}\·t_{\mathrm{ii}})\·(r_{\mathrm{jj}}\·t_{11})}{r_{\mathrm{jj}}\·t_{\mathrm{ii}}}$

其中，r_jj·t_ii是接收机单元j和发射机单元i的总增益。

方框312提供天线1的总增益r₁₁·t₁₁。方框316和318的N-1次迭代提供天线1与天线2至N的每一个的2(N-1)个总增益，r₁₁·t₂₂至r₁₁·t_NN和r₂₂·t₁₁至r_NN·t₁₁。基于N个发射机单元和接收机单元1的N个总增益r₁₁·t₁₁至r₁₁·t_NN，可以获得N个发射机单元的增益矩阵

(方框330)：

$=r_{11}\·\underset{\‾}{T}$ 公式(12)

公式(12)表明是T的比例缩放版本，其比例为r₁₁。

同样，基于发射机单元1和N个接收机单元的N个总增益r₁₁·t₁₁至r_NN·t₁₁，可以获得N个接收机单元的增益矩阵(方框332)：

$=t_{11}\·\underset{\‾}{R}$ 公式(13)

公式(13)表明

是R的比例缩放版本，其比例为t₁₁。

基于矩阵

和可以导出能计算出发射机和接收机单元的响应的至少一个校正矩阵(方框334)，如同后面将描述的一样。然后这一过程结束。

图4说明在MIMO系统400中接入点410与用户终端450处的发射链和接收链的框图。对于下行链路，在接入点410处，发射码元(由矢量x _dn表示)由发射链424进行处理，从N_ap个天线428在无线MIMO信道上发射。在用户终端450处，由N_ut个天线452接收N_ap个下行链路信号，并由接收链454进行处理，以获得接收码元(由矢量y _dn表示)。对于上行链路，在用户终端450处，发射码元(由矢量x _up表示)由发射链464进行处理，从N_ut个天线452在MIMO信道上发射。在接入点410处，由N_ap个天线428接收N_ut个上行链路信号，并由接收链434进行处理，以获得接收码元(由矢量y _up表示)。

发射链424包括N_ap个接入点天线的N_ap个发射机单元，其特征在于具有N_ap个发射机单元的N_ap个复增益的对角矩阵T _ap，或 $\mathrm{diag}\left({\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{t}_{\mathrm{ap},11}& t_{\mathrm{ap},22}& \·\·\·& t_{\mathrm{ap},N_{\mathrm{ap}}{N}_{\mathrm{ap}}}\end{array}\right\}.$ 接收链434包括N_ap个接入点天线的N_ap个接收机单元，其特征在于具有N_ap个接收机单元的N_ap个复增益的对角矩阵R _ap，或 $\mathrm{diag}\left({\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{r}_{\mathrm{ap},11}& r_{\mathrm{ap},22}& \·\·\·& r_{\mathrm{ap},N_{\mathrm{ap}}{N}_{\mathrm{ap}}}\end{array}\right\}.$ 可以对接入点410进行预校准，以获得和

它们分别为T _ap和R _ap的比例缩放版本，如同上面参照图3所述。

同样，发射链464包括对于N_ut个用户终端天线的N_ut个发射机单元，其特征在于具有N_ut个发射机单元的N_ut个复增益的对角矩阵T _ut，或 $\mathrm{diag}\left({\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{t}_{\mathrm{ut},11}& t_{\mathrm{ut},22}& \·\·\·& t_{\mathrm{ut},N_{\mathrm{ut}}{N}_{\mathrm{ut}}}\end{array}\right\}.$ 接收链454包括N_ut个用户终端天线的N_ut个接收机单元，其特征在于具有N_ut个接收机单元的N_ut个复增益的对角矩阵R _ut，或 $\mathrm{diag}\left({\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}\right)=\left\{\begin{array}{cccc}{r}_{\mathrm{ut},11}& r_{\mathrm{ut},22}& \·\·\·& r_{\mathrm{ut},N_{\mathrm{ut}}{N}_{\mathrm{ut}}}\end{array}\right\}.$ 可以对用户终端450进行预校准，以获得矩阵

和

它们分别为T _ut和R _ut的比例缩放版本。

基于公式(12)和(13)可以表示出以下关系：

${\underset{\‾}{\overset{~}{T}}}_{\mathrm{ap}}=r_{\mathrm{ap},11}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}$ 公式(14)

${\underset{\‾}{\overset{~}{R}}}_{\mathrm{ap}}=t_{\mathrm{ap},11}\·{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}$ 公式(15)

${\underset{\‾}{\overset{~}{T}}}_{\mathrm{ut}}=r_{\mathrm{ut},11}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}$ 公式(16)

${\underset{\‾}{\overset{~}{R}}}_{\mathrm{ut}}=t_{\mathrm{ut},11}\·{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}$ 公式(17)

其中，t_ap，11是接入点天线1的发射机单元的增益；

r_ap，11是接入点天线1的接收机单元的增益；

t_ut，11是用户终端天线1的发射机单元的增益；以及

r_ut，11是用户终端天线1的接收机单元的增益。

在一个实施例中，每个发射链和接收链的响应是在得到的这个链的校正矩阵的基础之上计算出来的。可以将每个链的校正矩阵计算为该链的对角矩阵之逆。在发射链之前应用发射链的校正矩阵，在接收链之后应用接收链的校正矩阵。

图5说明使用各校正矩阵计算在接入点410a和用户终端450a处每个发射链和接收链的响应。在下行链路上，在接入点410a处，首先由单元522将发射矢量x _dn与校正矩阵相乘，经由发射链424处理，从N_ap个天线428发射。在用户终端450a处，N_ap个下行链路信号由N_ut个天线452接收，经由接收链454处理，再通过单元556将其与校正矩阵相乘，获得接收矢量y _dn。

在上行链路上，在用户终端450a处，首先由单元562将发射矢量x _up与校正矩阵

相乘，经由发射链464处理，从N_ut个天线452发射。在接入点410a处，N_ut个上行链路信号由N_ap个天线428接收，经由接收链434处理，再通过单元536将其与校正矩阵

相乘，获得接收矢量y _up。

可以将单元522和发射链424的组合增益计算为(1/r_ap，11)·I，其中，I为沿对角线的各元素为1其它为0的单位矩阵。同样，可以将接收链434和单元536的组合增益计算为(1/t_ap，11)·I，可以将接收链454和单元556的组合增益计算为(1/t_ut，11)·I，以及可以将单元562和发射链464的组合增益计算为(1/r_ut，11)·I。使用每个发射/接收链的校正矩阵导致跨过该链的发射机/接收机单元产生基本平坦的响应。仅仅通过将所有天线的发射码元和/或发射功率以同样的量进行比例缩放，就可以计算出比例缩放因子(例如1/r_ap，11)。

对于互易信道(例如TDD MIMO系统)，可以将下行链路的信道响应矩阵表示为H，将上行链路的信道响应矩阵表示为H ^T。在不具有任何校正矩阵的条件下，可以将下行链路和上行链路的接收矢量表示为：

          y _dn＝R _ut HT _ap x _dn                  公式(18)

          y _up＝R _ap H ^T T _ut x _up                 公式(19)

由公式(18)和(19)，可以将“有效”下行链路和上行链路信道响应H _dn H _up(包括可以应用的发射链和接收链的响应)表示为：

        H _dn＝R _ut HT _ap和H _up＝R _ap H ^T T _ut        公式(20)

如方程组(20)所示，如果在接入点处发射和接收链的响应不等于在用户终端处发射链和接收链的响应，那么有效下行链路和上行链路信道响应彼此并不互易，或R _ut HT _ap≠(R _ap H ^T T _ut)^T。

在另一实施例中，通过在发射链之前在发射路径上应用的单个校正矩阵，计算出在每个无线实体处发射链和接收链的响应。可以将方程组(20)中的两个等式组合起来，得到下式：

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}^T={\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}={\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}$ 或

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}={\left({\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}\right)}^T$ 公式(21)

其中， ${\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}={\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}},$ 以及 $K_{\mathrm{uttx}}={\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}.$ K _aptx是接入点的N_ap×N_ap对角矩阵，它等于接收链响应R _ap与发射链响应T _ap之比，在这里，一个元素一个元素地计算比值。同样，K_uttx是用户终端的N_ut×N_ut对角矩阵，它等于接收链响应R _ut与发射链响应T _ut之比。

还可以将公式(21)表示为：

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}}={\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}\right)}^T={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}^T$ 公式(22)

其中，H _cup是上行链路的已校准信道响应；以及

H _cdn是下行链路的已校准信道响应。

可以为接入点进行预校准，以获得矩阵

和

还可以为用户终端进行预校准，以获得矩阵

和

然后，可以分别导出接入点和用户终端的校正矩阵和

${\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{aptx}}={\underset{\‾}{\overset{~}{T}}}_{\mathrm{ap}}^{-1}{\underset{\‾}{\overset{~}{R}}}_{\mathrm{ap}}={(r_{\mathrm{ap},11}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}})}^{-1}(t_{\mathrm{ap},11}\·{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}})=\frac{t_{\mathrm{ap},11}}{r_{\mathrm{ap},11}}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}=k_{\mathrm{aptx}}\·{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}},$ 公式(23)

以及

${\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{uttx}}={\underset{\‾}{\overset{~}{T}}}_{\mathrm{ut}}^{-1}{\underset{\‾}{\overset{~}{R}}}_{\mathrm{ut}}={(r_{\mathrm{ut},11}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}})}^{-1}(t_{\mathrm{ut},11}\·{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}})=\frac{t_{\mathrm{ut},11}}{r_{\mathrm{ut},11}}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}=k_{\mathrm{uttx}}\·{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}},$ 公式(24)

其中，k_aptx和k_uttx是两个标量，定义为k_aptx＝t_ap，11/r_ap，11和k_uttx＝t_ut，11/r_ut，11。

图6说明在发射路径上使用校正矩阵计算在接入点410b和用户终端450b处的发射链和接收链的响应。在下行链路上，在接入点410b处，首先由单元622将发射矢量x _dn与校正矩阵

相乘，经由发射链424处理，从N_ap个天线428发射。在用户终端450b处，N_ap个下行链路信号由N_ut个天线452接收，经由接收链454处理，获得接收矢量y _dn。

在上行链路上，在用户终端450b处，首先由单元662将发射矢量x _up与校正矩阵

相乘，经由发射链464处理，从N_ut个天线452发射。在接入点410b处，N_ut个上行链路信号由N_ap个天线428接收，经由接收链434处理，获得接收矢量y _up。

通过在接入点和用户终端处对发射路径应用校正矩阵

和

可以将下行链路和上行链路的接收矢量分别表示为：

${\underset{\‾}{y}}_{\mathrm{dn}}={\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\mathrm{HT}}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}}=k_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\mathrm{HT}}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}}=k_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\mathrm{HR}}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}},$ 公式(25)，以及

${\underset{\‾}{y}}_{\mathrm{up}}={\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}}=k_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}}=k_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}},$ 公式(26)

由公式(25)和(26)，可以将具有校正矩阵

和

的已校准下行链路和上行链路信道响应表示为：

${\underset{\‾}{\overset{~}{H}}}_{\mathrm{cdntx}}=k_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\mathrm{HR}}}_{\mathrm{ap}}$ 和 ${\underset{\‾}{\overset{~}{H}}}_{\mathrm{cuptx}}=k_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}},$ 公式(27)

由于标量k_aptx和k_uttx不破坏下行链路和上行链路的互易关系，因此

等于

的转置的比例缩放版本，或者 ${\underset{\‾}{\overset{~}{H}}}_{\mathrm{cuptx}}=\frac{k_{\mathrm{uttx}}}{k_{\mathrm{aptx}}}\·\underset{\‾}{{\tilde{H}}_{\mathrm{cdntx}}^T}.$

在另一实施例中，通过在接收链之后在接收路径上应用单个校正矩阵，计算出每个无线实体处的发射链和接收链的响应。还可以将方程组(20)中的两个等式合并，获得下式：

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}^T={\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}={\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aprx}}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{utrx}}^{-1}$ 或

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}={\left({\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aprx}}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\underset{\‾}{K_{\mathrm{utrx}}^{-1}}\right)}^T,$ 公式(28)

其中， ${\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}={\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}^{-1},$ 以及 ${\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{utrx}}={\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}^{-1}.$ 可以分别得到接入点和用户终端的校正矩阵

和

${\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{aprx}}={\underset{\‾}{\overset{~}{T}}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{\overset{~}{R}}}_{\mathrm{ap}}^{-1}=(r_{\mathrm{ap},11}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}){\left(t_{\mathrm{ap},11}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}\right)}^{-1}=\frac{r_{\mathrm{ap},11}}{t_{\mathrm{ap},11}}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}^{-1}=k_{\mathrm{aprx}}\·{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aprx}},$ 公式(29)

                            以及

${\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{utrx}}={\underset{\‾}{\overset{~}{T}}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\overset{~}{R}}}_{\mathrm{ut}}^{-1}=(r_{\mathrm{ut},11,}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}){(t_{\mathrm{ut},11}\·{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}})}^{-1}=\frac{r_{\mathrm{ut},11}}{t_{\mathrm{ut},11}}\·{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}^{-1}=k_{\mathrm{utrx}}\·{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{utrx}},$ 公式(30)

其中，k_aprx和k_utrx·是两个标量，定义为k_aprx＝r_ap，11/t_ap，11和k_utrx＝r_ut，11/t_ut，11·。

图7说明在接收路径上使用校正矩阵，来计算在接入点410c和用户终端450c处的发射链和接收链的响应。在下行链路上，在接入点410c处，发射矢量x _dn经由发射链424处理，从N_ap个天线428发射。在用户终端450c处，N_ap个下行链路信号由N_ut个天线452接收，经由接收链454处理，再由单元756将其与校正矩阵相乘，获得接收矢量y _dn。

在上行链路上，在用户终端450c处，发射矢量x _up由发射链464处理，从N_ut个天线452发射。在接入点410c处，N_ut个上行链路信号由N_ap个天线428接收，经由接收链434处理，再由单元736将其与校正矩阵

相乘，获得接收矢量y _up。

通过在接入点和用户终端处对接收路径应用校正矩阵

和可以将下行链路和上行链路的接收矢量分别表示为：

${\underset{\‾}{y}}_{\mathrm{dn}}={\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{utrx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}\underset{\‾}{H}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}}=k_{\mathrm{utrx}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}\underset{\‾}{H}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}}=k_{\mathrm{utrx}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}\underset{\‾}{H}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}},$ 公式(31)

${\underset{\‾}{y}}_{\mathrm{up}}={\underset{\‾}{\overset{~}{K}}}_{\mathrm{aprx}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}}=k_{\mathrm{aprx}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}}=k_{\mathrm{aprx}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}},$ 公式(32)

由公式(31)和(32)，可以将利用校正矩阵和

校准的下行链路和上行链路信道响应表示为：

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdnrx}}=k_{\mathrm{utrx}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}\underset{\‾}{H}{T}_{\mathrm{ap}}$ 和 ${\underset{\‾}{\overset{~}{H}}}_{\mathrm{cuprx}}=k_{\mathrm{aprx}}{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{H}}^T{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}},$ 公式(33)

同样，标量k_aprx和k_utrx不破坏下行链路和上行链路的互易关系，等于

转置的比例缩放版本，或者 ${\underset{\‾}{\overset{~}{H}}}_{\mathrm{cuprx}}=\frac{k_{\mathrm{aprx}}}{k_{\mathrm{utrx}}}{\underset{\‾}{\overset{~}{H}}}_{\mathrm{cdnrx}}^T.$

如图5至7所示，利用每个链(如图5所示)的校正矩阵，发射路径(如图6所示)的校正矩阵，或接收路径(如图7所示)的校正矩阵，可以计算出在接入点和用户终端处发射链和接收链的响应。可以将如图5所示实施例用于TDD和FDD MIMO系统。如图6和7所示实施例通常用于TDD MIMO系统。对于TDD MIMO系统而言，校正矩阵的应用允许将一条链路的校准信道响应用另一链路的校准信道响应表示，这可以简化在MIMO信道上数据传输的信道估计和空间处理。

预校准技术可以用于单载波MIMO系统，如同上面所描述的一样。还可以将这些技术应用于多载波MIMO系统，该系统可以使用正交频分复用(OFDM)或某些其它多载波调制技术。OFDM有效地将整个系统带宽划分成多个(N_F)正交子频带，还可以将它们称为音调(tone)、子载波、箱(bin)和频道。通过OFDM，使每个子频带与可以用数据调制的相应子载波相关联。对于使用OFDM的MIMO系统(MIMO-OFDM系统)，可以对多个子频带的每个(例如对用于发射的每个子频带)进行上述预校准。

另外，还可以对不同操作点进行预校准。发射链和/或接收链可能具有可变增益，对于不同增益设置的发射/接收链可能获得不同的响应。可以进行预校准来获得不同增益设置的不同校正矩阵。于是，可以基于这些链的增益设置使用适当的校正矩阵。一般而言，可以针对给定参数(例如增益、温度等)的一个或多个值进行预校准，以获得能够计算出在每个参数值处发射/接收链的响应的校正矩阵。

2、现场校准

可以在接入点和用户终端处进行现场校准以确定和计算出发射/接收链的响应。对于现场校准，接入点在下行链路上发射MIMO导频信号，用户终端在上行链路上发射MIMO导频信号。MIMO导频信号是由N_T个发射天线发射的N_T个导频信号发射组成的导频信号，其中，来自每个发射天线的导频信号发射可以由接收实体所识别。这可以通过例如对于来自每个发射天线的导频信号发射使用不同的正交序列来实现。接入点基于上行链路MIMO导频信号获得有效上行链路信道响应H _up。用户终端基于下行链路MIMO导频信号获得有效下行链路信道响应H _dn。然后，一个实体(例如接入点)向另一实体(例如用户终端)发送其有效信道响应。可以使用例如矩阵比计算或最小均方误差(MMSE)计算，由H _dn和H _up计算出接入点和用户终端的校正矩阵。

为了使用矩阵比计算来得到发射路径的K _aptx和K _uttx，首先计算N_ut×N_ap矩阵C，如下：

$\underset{\‾}{C}=\frac{{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}^T}{{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}}$ 公式(34)

其中，一个元素一个元素地计算比率。

将K _aptx的对角元素设置成等于C的归一化行的平均值。首先通过使用行中第一个元素对该行中N_ap个元素的每一个进行比例缩放使C的各行归一化。然后，将归一化行的平均值(由矢量

表示)作为N_ut个归一化行之和除以N_ut进行计算。将K _aptx的N_ap个对角元素设置成等于

的N_ap个元素。由于归一化，K _aptx的首项元素等于1。

将K _uttx的对角元素设置成等于C的归一化列之逆的平均值。首先通过使用K _aptx的第j个对角元素将该列中的每个元素进行比例缩放，将C的第j(j＝1，……，N_ap)列归一化。然后通过以下步骤计算归一化列之逆的平均值(由矢量

表示)：(1)对每个归一化列取逆，其中，对于逐个元素取逆，(2)将N_ap个逆归一化列相加，以及(3)对结果列中各元素除以N_ap获得将K _uttx的N_ut个对角元素设置成等于

的N_ut个元素。

对于MMSE计算，由H _dn和H _up导出发射路径的校正矩阵K _aptx和K _uttx，以使得校准的下行与上行链路信道响应之间的均方误差(MMSE)最小。该条件可以表示为：

       min|(H _dn K _aptx)^T-H _up K _uttx|²，或者

$\min {|{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}^T-{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}}|}^2$ 公式(35)

其中，由于K _aptx为对角矩阵，因此K _aptx ^T＝K _aptx。对于公式(35)，将K _aptx第一列第一行中的首项元素设置成等于1，从而不会获得K _apax和K _uttx的所有元素都被设置为零的平凡解。

为了基于公式(35)获得K _aptx和K _uttx，可以将均方差(或省略用N_ap N_ut去除的方差)计算为：

$\mathrm{MSE}=\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{ut}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ap}}}{\mathrm{\Σ}}}{|h_{\mathrm{dn},\mathrm{ji}}\·k_{\mathrm{ap},i}-h_{\mathrm{up},\mathrm{ij}}\·k_{\mathrm{ut},j}|}^2,$ 公式(36)

其中，h_dn，ji是H _dn的第j行第i列中的元素；

h_up，ji是H _up的第i行第j列中的元素；

k_ap，i是K _aptx的第i个对角元素，其中，k_ap，1＝1；以及

k_ut，j是K _uttx的第j个对角元素，

通过关于k_ap，i和k_ut，j对公式(36)取偏导，并将偏导设置为零，可以获得最小均方误差。这些操作的结果为下式：

$\underset{j=1}{\overset{N_{\mathrm{ut}}}{\mathrm{\Σ}}}(h_{\mathrm{dn},\mathrm{ji}}\·k_{\mathrm{ap},i}-h_{\mathrm{up},\mathrm{ij}}\·k_{\mathrm{ut},j})\·h_{\mathrm{dn},\mathrm{ji}}^{*}=0,i=2,\·\·\·\·\·\·{,N}_{\mathrm{ap}},$ 公式(37a)

以及

$\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ap}}}{\mathrm{\Σ}}}(h_{\mathrm{dn},\mathrm{ji}}\·k_{\mathrm{ap},i}-h_{\mathrm{up},\mathrm{ij}}\·k_{\mathrm{ut},j})\·h_{\mathrm{up},\mathrm{ij}}^{*}=0,,j=1,\·\·\·\·\·\·{,N}_{\mathrm{ut}},$ 公式(37b)

在公式(37a)中，k_ap，1＝1，因此在这种情形不存在偏导，下标i取2至N_ap。可以解出在方程组(37a)和(37b)中N_ap+N_ut-1个方程(例如使用矩阵运算)，以获得k_ap，i和k_ut，j，它们是在校准下行链路和上行链路信道响应中使得均方误差最小的K _aptx和K _uttx的元素。

3、后续校准

由于存在各种各样的源，例如，(1)预校准测量中的噪声，(2)现场校准的非理想信道估计，(3)在接入点和用户终端处发射/接收链中的变化，等等，由预校准和/或现场校准获得的校正矩阵可以能包含误差。校正矩阵中的误差导致使用这些矩阵发送和接收的发射中包含误差。可以进行后续校准来估计和去除校正矩阵中的误差。

可以让信道响应矩阵H“对角化”，以获得MIMO信道的N_S个特征模式，可以这些特征模式看作正交空间信道。该对角化可以通过对H进行奇异值分解来实现。表1说明(1)互易信道的上行链路和下行链路的有效和校准信道响应，和(2)校准的下行链路和上行链路信道响应矩阵的奇异值分解。

                 表1奇异值分解

在表1中，U _ap是H _cup的左特征矢量的N_ap×N_ap酉矩阵，∑是H _cup的奇异值的N_ap×N_ut对角矩阵，V _ut是H _cup的右特征矢量的N_ut×N_ut酉矩阵，以及“*”表示复共轭。酉矩阵M具有特性M ^H M＝I，其中，I表示单位矩阵。由于是互易信道，矩阵V _ut ^*和U _ap ^*还分别是H _cdn的左和右特征矢量的矩阵。接入点和用户终端可以分别将矩阵U _ap和V _ut(还称为发射矩阵)用于空间处理，并例如通过其角标表示。在Gilbert Strang的书名为“Linear Algebra and Its Applications”(第二版，Academic Press出版，1980)的书中更为详细地描述了奇异值的分解。

对于互易信道，可以通过一个无线实体进行奇异值分解，以获得矩阵U _ap和V _ut。例如，用户终端可以获得校准的下行链路信道响应H _cdn，进行H _cdn ^T的分解，使用V _ut进行空间处理，并将U _ap通过受控基准(steered reference)向回发送到接入点。受控基准(或操纵导频信号)是从所有天线在MIMO信道的特征模式上发射的导频信号。为了简单起见，以下描述中假设对发射路径使用正确的矩阵。

用户终端可以发射上行链路受控基准，如下：

            x _up，m＝K _uttx v _ut，mp_m          公式(38)

其中，p_m是对于受控基准在特征模式m上发射的导频信号码元；

x _up，m是特征模式m的上行链路受控基准的发射矢量；以及

v _ut，m是V _ut的第m个特征矢量或列，其中， ${\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{ut}}=\left[\begin{array}{cccc}{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{ut},1}& {\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{ut},2}& ,\·\·\·\·\·\·,& {\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{ut},N_{\mathrm{ut}}}\end{array}\right].$

可以将在接入点处收到的上行链路受控基准表示为：

${\underset{\‾}{y}}_{\mathrm{up},m}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up},m}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{ut},m}{p}_m={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{ut},m}{p}_m={\underset{\‾}{U}}_{\mathrm{ap}}\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}{\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{ut}}^H{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{ut},m}{p}_m={\underset{\‾}{u}}_{\mathrm{ap},m}{\mathrm{\σ}}_m{p}_m$ 公式(39)

其中，y _up，m是对于特征模式m的上行链路受控基准的接收矢量；

σ_m是∑的第m个对角元素；以及

u _ap，m是U _ap的第m个特征矢量或列，其中， ${\underset{\‾}{U}}_{\mathrm{ap}}=\left[\begin{array}{cccc}{\underset{\‾}{u}}_{\mathrm{ap},1}& {\underset{\‾}{u}}_{\mathrm{ap},2}& ,\·\·\·\·\·\·,& {\underset{\‾}{u}}_{\mathrm{ap},N_{\mathrm{ap}}}\end{array}\right].$

公式(39)说明在不存在噪声的条件下在接入点处收到的上行链路受控基准等于u _ap，mσ_mp_m。从而，基于由用户终端发送的上行链路受控基准，接入点可以获得特征矢量u _ut，m，m＝1，……，N_S。由于N_S个特征矢量的获得是一次一个，且由于噪声的缘故，这N_S个特征矢量彼此可能不是互相正交的。接入点可以对N_S个特征矢量进行QR因式分解(例如使用Gram-Schmidt程序)，以获得正交特征矢量。在任何情形中，接入点获得发射矩阵U _ap，并将其用于下行链路发射的空间处理。

表2总结出由用户终端和接入点为在MIMO信道的特征模式上进行数据发射和接收进行的空间处理。

                 表2

在表2中，s _dn是下行链路的数据码元矢量，是对于下行链路的检测到的码元的矢量，s _up是上行链路的数据码元矢量，

是上行链路的检测到的码元的矢量，其中，

和

分别是s _dn和s _up的估计。“检测到的码元”是数据码元的估计。

接入点和用户终端可以分别使用校正矩阵

和

它们与理想校正矩阵K _aptx和K _uttx相比具有误差。可以分别使用对角校准误差矩阵Q′ _ap和Q′ _ut表示

和

中的误差。于是，可以将矩阵

和

表示为：

${\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{aptx}}={\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{Q^{\′}}}_{\mathrm{ap}}$ 和 ${\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{uttx}}={\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{Q^{\′}}}_{\mathrm{ut}}$ 公式(40)

如果接入点通过

发射MIMO导频信号，则可以将用户终端获得的校准下行链路响应

表示为：

${\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cdn}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{aptx}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{Q^{\′}}}_{\mathrm{ap}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}{\underset{\‾}{Q^{\′}}}_{\mathrm{ap}}$ 公式(41)

或者 ${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}={\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cdn}}{{\underset{\‾}{Q^{\′}}}_{\mathrm{ap}}}^{-1},$

其中，由于包含误差，因此包含误差。可以将

的奇异值分解表示为： ${{\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cdn}}}^T={\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^H,$ 其中，

和

分别是因在中存在误差而对U _ap和V _ut的估计。

为了简单起见，以下描述后续校准的具体实施例。对于该实施例，接入点使用在下行链路上发射MIMO导频信号，还使用

和

在下行链路上发射受控基准。下行链路受控基准可以表示为： ${\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn},m}={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{\hat{u}}}_{\mathrm{ap},m}{p}_m,$ 其中， ${\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}=\left[\begin{array}{cccc}{\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},1}& {\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},2}& ,\·\·\·\·\·\·,& {\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},N_{\mathrm{ap}}}\end{array}\right].$ 用户终端能够基于下行链路受控基准获得

(这称为非归一化发射矩阵

矩阵Q′ _ap和Q′ _ut分别包含

和中的“真”误差。可以将对Q′ _ap和Q′ _ut的猜测分别表示为Q _ap和Q _ut。可以将“假定的”下行链路信道定义为：

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{hyp}}{=\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cdn}}{{\underset{\‾}{Q}}_{\mathrm{ap}}}^{-1}$ 公式(42)

假定下行链路信道是对H _cdn的猜测，并是在假设中的误差为Q _ap的条件下得到的。

如果用户终端使用

(由通过下行链路MIMO导频信号获得的得到)和

射上行链路受控基准，就可以将接入点获得的发射矩阵表示为：

${\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}={\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cup}}{\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{uttx}}{{\underset{\‾}{Q}}^{\′}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}{{\underset{\‾}{Q}}^{\′}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}$ 公式(43)

然而，用户终端不具有Q′ _ap和Q′ _ut，而仅具有对它们的猜测Q _ap和Q _ut。从而，用户终端计算出如果误差为Q _ap和Q _ut则假设已获得的未归一化发射矩阵

为如下：

${\underset{\‾}{\overset{~}{U}}}_{\mathrm{rx}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{hyp}}^T{\underset{\‾}{Q}}_{\mathrm{ut}}{\hat{V}}_{\mathrm{ut}}={\left({\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cdn}}{\underset{\‾}{Q}}_{\mathrm{ap}}^{-1}\right)}^T{\underset{\‾}{Q}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}$ 公式(44)

如果Q _ap是对Q′ _ap的完美猜测(在这样的情形中： ${{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{hyp}}}^T={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}={{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cnd}}}^T$ )，Q _ut是对Q′ _ut的完美猜测，那么公式(44)等于公式(43)。

然后，按照接入点对接收到的上行链路受控基准(例如QR因式分解)所作的处理一样，对

进行同样的处理，并获得发射矩阵U _g，它是类似

的归一化发射矩阵。虽然假设由Q _ap和Q _ut表示校准误差，用户终端效仿接入点和用户终端用于正常操作的处理。接入点将使用矩阵U _g发射下行链路受控基准。

如果接入点使用U _g和

发射下行链路受控基准，则可以将用户终端获得的发射矢量V _g表示为：

${\underset{\‾}{V}}_g{\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}}_g^T={\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cdn}}{\underset{\‾}{U}}_g={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{U}}_g={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{K}}_{\mathrm{aptx}}{{\underset{\‾}{Q}}^{\′}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{U}}_g={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}{{\underset{\‾}{Q}}^{\′}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{U}}_g$ 公式(45)

同样，用户终端不具有Q′ _ap和Q′ _ut，而仅具有对它们的猜测Q _ap和Q _ut。因此，用户终端计算出假设的发射矩阵

如下：

${\underset{\‾}{\overset{~}{V}}}_{\mathrm{hyp}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{hyp}}{\underset{\‾}{Q}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{U}}_g$ 公式(46)

如果Q _ap是对Q′ _ap的完美猜测(在这样的情形中：H _hyp＝H _cnd)，公式(46)等于公式(45)。未归一化发射矩阵

包括用户终端发射矩阵V _g(对应于U _g)以及对角矩阵∑ _g(类似∑)。假设矩阵

已通过以下方式被用户终端接收：(1)用户终端使用

和

发射上行链路受控基准，(2)接入点对收到的上行链路受控基准进行其正常处理以得到其发射矩阵U _g和(3)接入点使用U _g发射下行链路受控基准，以及(4)校正矩阵

和分别具有由矩阵Q _ap和Q _ut表示的误差。

如果矩阵Q _ap和Q _ut分别表示在和

中的真误差，则公式(44)和(46)是正确的。可以将从下行链路受控基准获得的

与从下行链路MIMO导频信号获得的之间差计算如下：

$\underset{\‾}{E}={\underset{\‾}{\overset{~}{V}}}_a-{\underset{\‾}{\overset{~}{V}}}_{\mathrm{hyp}}$ 公式(47)

其中，E是

与

之间误差的N_ut×N_ap矩阵。误差矩阵E给出Q _ap和Q _ut的猜测精度的表示。可以使用自适应程序(例如MMSE自适应程序或最陡下降自适应程序)调整Q _ap和Q _ut，以驱使E逼近零。

对于MMSE自适应程序，关于Q _ap和Q _ut的元素计算E的元素的近似偏导。为便于计算，可以将Q _ap和Q _ut的对角元素(首项元素除外，其被设置成1.0)的实部和虚部存储在长为2(N_ap+N_ut-2)的实矢量q中。同样，可以将E实部和虚部存储在长为2N_ap N_ut的实矢量e中。可以将e的元素对于q的元素的近似偏导表示为：

$A_{j,i}=\frac{{\∂e}_j}{\∂q_i}\≅\frac{e_j(\underset{\‾}{q}+{\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}_i)-e_j\left(\underset{\‾}{q}\right)}{\mathrm{\δ}},$ 对于i＝1，……，2(N_ap+N_ut-2)和j＝1，……，2N_apN_ut

                    公式(48)

其中，Δ _j是长为2(N_ap+N_ut-2)的矢量，并对于第j个元素包含有δ的小实值，其余为零；以及

A_j，i是e的第j个元素对于q的第i个元素的近似偏导。近似偏导A_j，i可以采用如下方式获得。首先，将矢量q _i计算为q _i＝q+Δ _i。然后，对于q _i(包含Q _ap，i和Q _ut，i)估计由公式(42)、(44)和(46)定义的函数，以获得新的假定的发射矩阵然后，由

减去

获得新的误差矩阵 ${\underset{\‾}{E}}_i={\underset{\‾}{\overset{~}{V}}}_a-{\underset{\‾}{\overset{~}{V}}}_{\mathrm{hyp},i},$ 其用于构成新的误差矢量e _i。然后，由e _i的第j个元素(在公式(48)中表示为e_j(q))减去e的第j个元素(在公式(48)中表示为e_j(q+Δ _i))。相减的结果除以δ，获得A_j，i。

如果在公式(42)、(44)、(46)和(47)中的关系近似线性，则可以将在q中校准误差猜测与实际校准误差之间的差的估计表示为：

                b＝A ^-1 e                  公式(49)

其中，A是由公式(48)获得的近似偏导A_j，i的矩阵，b是更新矢量。然后，可以将校准误差矢量更新为如下：

               q(n+1)＝b(n)+q(n)         公式(50)

其中，q(n)和q(n+1)分别是第n和第(n+1)次迭代的校准误差矢量，y(n)是第n次迭代的更新矢量。

可以将上述计算重复多次迭代。每次迭代使用由前一次迭代所获得的更新过的校准误差矢量q(n+1)。当b(n)足够小时，例如，如果‖b(n)‖²＜y_th1(其中，‖b(n)‖²是b(n)的元素的幅度的平方和，y_th1是阈值)，程序可以终止。完成所有迭代之后，将校准误差最后估计的矩阵表示为Q _ap，final和Q _ut，final。可以对用户终端的校正矩阵进行更新，以便计算出校准误差，如下：

${\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{uttx},\mathrm{new}}={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{uttx}}{\underset{\‾}{Q}}_{\mathrm{ut},\mathrm{final}}^{-1}$ 公式(51)

之后，用户终端使用

进行上行链路发射的空间处理，如图6所示。用户终端可以发送Q _ap，final给接入点，然后用户终端可以按照 ${\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{aptx},\mathrm{new}}={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{aptx}}{\underset{\‾}{Q}}_{\mathrm{ap},\mathrm{final}}^{-1}$ 更新它的校正矩阵。

4、系统

图8说明在MIMO系统800中接入点810和用户终端850的框图。在下行链路上，接入点810、TX数据处理器814接收来自数据源812的通信数据和来自控制器830的信令及其它数据。TX数据处理器814对不同类型的数据进行格式化、编码、交织和调制(例如码元映射)处理，并提供数据码元。TX空间处理器820对来自TX数据处理器814的数据码元进行空间处理，并在适当时(例如用于信道估计、校准等)在导频信号码元中进行复用，利用校正矩阵(如果可行)进行比例缩放，并向N_ap个发射机单元824a至824ap提供N_ap个发射码元流。每个发射机单元824对各自发射码元进行调节，以生成相应下行链路信号。然后，分别从N_ap个天线826a至826ap将来自发射机单元824a至824ap的N_ap个下行链路信号发射出去。

在用户终端850处，N_ut个天线852a至852ut接收下行链路信号，每个天线将接收信号提供给各自的接收机单元854。每个接收机单元854进行与在发射机单元824处所进行处理相反的处理，并提供接收码元。RX空间处理器860可以使用校正矩阵(如果可行)进行比例缩放，此外还对来自所有N_ut个接收机单元854的接收码元进行接收机空间处理，以获得检测到的码元，它们是由接入点所发送数据码元的估计。RX数据处理器870将检测到的码元解调(或码元解映射)、去交织和解码，向数据接收装置872提供解码数据进行存储和/或向控制器880提供解码数据以便进行进一步处理。

上行链路的处理可以与用于下行链路的处理相同或不同。由TX数据处理器888对数据和信令进行编码、交织和调制，还由TX空间处理器890进行空间处理，与导频信号码元复用，以及通过校正矩阵(如果可行)进行比例缩放，以获得发射码元。发射码元进一步经由发射机单元864a至864ut进行处理，以获得N_ut个上行链路信号，然后，通过N_ut个天线852a至852ut向接入点发射。在接入点810处，上行链路信号由天线826接收，由接收机单元834进行调节，并由RX空间处理器840和RX数据处理器842采用与在用户终端处相反的方式进行处理。

控制器830和880分别控制着在接入点和用户终端处各个处理单元的操作。控制器830和/或880还可以进行用于预校准、现场校准和/或后续校准的处理。存储器单元832和882分别存储控制器830和880所使用的数据和程序代码。信道估计器828和878分别基于在上行链路和下行链路上接收的导频信号对信道响应进行估计。

对于在用户终端850处的预校准，测试信号可以由TX空间处理器890发送，并由RX空间处理器860测量，以便确定在用户终端处发射机和接收机单元的不同组合的总增益，如同上面所描述的一样。控制器880可以(1)获得发射机和接收机单元的增益矩阵

和

(2)基于

和

导出用户终端的一个或多个校正矩阵。对于现场校准，控制器880可以获得有效下行链路和上行链路信道响应H _up和H _dn，并基于H _up和H _dn可以导出用户终端和接入点的校正矩阵，如同上面所描述的一样。对于后续校准，控制器880可以获得下行链路受控基准和下行链路MIMO导频信号，确定校准误差矩阵Q _ap，final和Q _ut，final，利用Q _ut，Qfinal更新用户终端的校正矩阵，并将Q _ap，final发送回接入点。在接入点810处，控制器830可以进行预校准、现场校准和/或后续校准处理。

此处所述校准技术可以通过多种方式实现。例如，可以采用硬件、软件或它们组合的方式实现这些技术。对于硬件实现方式，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行此处所述功能的其它电子单元，或它们的组合中，实现用于进行预校准、现场校准和/或后续校准的处理单元。

对于软件实现方式，可以采用实现此处所述功能的模块(例如程序、功能等)实现校准技术。软件代码可以存储在存储器单元(例如如图8所示的存储器单元832或882)中，并由处理器(例如控制器830或880)进行。存储器单元可以实现在处理器内部或处理器外部，在实现于处理器外部的情形中，可以通过本领域已知的多种方式将其与处理器通信连接。

此处包含标题是为了作为参考，并且有助于设定某些章节的位置。这些标题无意于限制此处在下面所描述的概念的范围，并且这些概念可以应用于整个说明书中的其它章节。

前面对于所披露实施例的描述是为了使本领域技术人员能够制造或使用本发明。本领域技术人员易于想到这些实施例的多种变型，并且在不偏离本发明精神或范围的条件下，此处所定义的一般原则可以应用于其它实施例。因此，本发明无意于被局限为此处所述的实施例，而是与同此处所披露的原则和新颖特征一致的最宽范围相应。

Claims (31)

1.一种在多输入多输出通信系统中的无线实体处对发射机单元和接收机单元进行校准的方法，包括：

获得第一接收机单元与多个发射机单元的多个第一总增益，每个发射机单元对应一个第一总增益，每个第一总增益表明所述第一接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应，所述第一接收机单元与所述多个发射机单元中第一发射机单元的第一总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比乘以-1，所述第一接收机单元与所述多个发射机单元中各其它发射机单元的第一总增益等于所述第一接收机单元通过与该其它发射机单元对应的其它环行器、连接到所述其它环行器天线端的其它连接器、测试电缆、第一环行器天线端连接的连接器和第一环行器从所述其它发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述其它发射机单元通过所述其它环行器、所述其它连接器、所述测试电缆、所述连接器和所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，其中，所述第一接收机单元是多个接收机单元之一；

获得第一发射机单元与多个接收机单元的多个第二总增益，每个接收机单元对应一个第二总增益，每个第二总增益表明所述第一发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应，所述第一发射机单元与所述多个接收机单元中第一接收机单元的第二总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比乘以-1，所述第一发射机单元与所述多个接收机单元中各其它接收机单元的第二总增益等于所述其它接收机单元通过第一环行器、连接到所述第一环行器天线端的连接器、测试电缆、与该其它接收机对应的其它连接器和天线端连接到所述其它连接器的其它环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器、所述连接器、所述测试电缆、所述其它连接器和所述其它环行器发送给所述其它接收机单元的所述基带信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，其中，所述第一发射机单元是所述多个发射机单元之一；

基于所述多个第一总增益确定出所述多个发射机单元中每一个的增益；以及

基于所述多个第二总增益确定出所述多个接收机单元中每一个的增益，

其中每个环行器连接到对应的发射机和对应的接收机并且通过对应的连接器连接到对应的天线。

2.根据权利要求1的方法，其中，利用所述第一发射机单元的增益对每个发射机单元的增益进行归一化，其中，利用所述第一接收机单元的增益对每个接收机单元的增益进行归一化。

3.根据权利要求1的方法，还包括：

基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益，导出至少一个校正矩阵，其中，将所述至少一个校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。

4.根据权利要求1的方法，还包括：

基于所述多个发射机单元的增益导出第一校正矩阵，其中，所述第一校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应；以及

基于所述多个接收机单元的增益导出第二校正矩阵，其中，所述第二校正矩阵用于计算所述多个接收机单元的响应。

5.根据权利要求4的方法，其中，所述第一校正矩阵是第一对角矩阵的逆，所述第一对角矩阵具有所述多个发射机单元的增益，并且其中，所述第二校正矩阵是第二对角矩阵的逆，所述第二对角矩阵具有所述多个接收机单元的增益。

6.根据权利要求1的方法，还包括：

基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益，导出校正矩阵，其中，将所述校正矩阵应用在发射路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。

7.根据权利要求6的方法，其中，将所述校正矩阵设置成具有所述多个接收机单元的增益的第一对角矩阵与具有所述多个发射机单元的增益的第二对角矩阵之比。

8.根据权利要求1的方法，还包括：

基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益，导出校正矩阵，其中，将所述校正矩阵应用在接收路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。

9.根据权利要求8的方法，其中，将所述校正矩阵设置成具有所述多个发射机单元的增益的第一对角矩阵与具有所述多个接收机单元的增益的第二对角矩阵之比。

10.根据权利要求1的方法，其中，所述多输入多输出通信系统采用正交频分复用(OFDM)，其中所述获得多个第一总增益，获得多个第二总增益，确定所述多个发射机单元中每一个的增益，以及确定所述多个接收机单元中每一个的增益是针对多个子频带进行的。

11.根据权利要求1的方法，其中，针对多个操作点确定所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益。

12.根据权利要求11的方法，其中，每个操作点对应于不同的增益设置或不同的温度。

13.一种多输入多输出通信系统中的设备，包括：

多个发射机单元，用于对多个基带信号进行处理，以便由多个天线发射；

多个接收机单元，用于对来自所述多个天线的多个接收信号进行处理；以及

处理器，用于

获得第一接收机单元和所述多个发射机单元的多个第一总增益，每个发射机单元对应一个第一总增益，每个第一总增益表示所述第一接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应，所述第一接收机单元与所述多个发射机单元中第一发射机单元的第一总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比乘以-1，所述第一接收机单元与所述多个发射机单元中各其它发射机单元的第一总增益等于所述第一接收机单元通过与该其它发射机单元对应的其它环行器、连接到所述其它环行器天线端的其它连接器、测试电缆、第一环行器天线端连接的连接器和第一环行器从所述其它发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述其它发射机单元通过所述其它环行器、所述其它连接器、所述测试电缆、所述连接器和所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，其中，所述第一接收机单元是所述多个接收机单元之一，

获得第一发射机单元与所述多个接收机单元的多个第二总增益，每个接收机单元对应一个第二总增益，每个第二总增益表示所述第一发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应，所述第一发射机单元与所述多个接收机单元中第一接收机单元的第二总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比乘以-1，所述第一发射机单元与所述多个接收机单元中各其它接收机单元的第二总增益等于所述其它接收机单元通过第一环行器、连接到所述第一环行器天线端的连接器、测试电缆、与该其它接收机对应的其它连接器和天线端连接到所述其它连接器的其它环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器、所述连接器、所述测试电缆、所述其它连接器和所述其它环行器发送给所述其它接收机单元的所述基带信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，其中，所述第一发射机单元是所述多个发射机单元之一，

基于所述多个第一总增益确定出所述多个发射机单元中每一个的增益，以及

基于所述多个第二总增益确定出所述多个接收机单元中每一个的增益，

其中每个环行器连接到对应的发射机和对应的接收机并且通过对应的连接器连接到对应的天线。

14.根据权利要求13的设备，其中，所述处理器还用于

基于所述多个发射机单元的增益导出第一校正矩阵，其中，所述第一校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应；以及

基于所述多个接收机单元的增益导出第二校正矩阵，其中，所述第二校正矩阵用于计算所述多个接收机单元的响应。

15.根据权利要求13的设备，其中，所述处理器还用于

基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益，导出校正矩阵，其中，将所述校正矩阵应用在发射路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。

16.根据权利要求13的设备，其中，所述处理器还用于

基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益，导出校正矩阵，其中，将所述校正矩阵应用在接收路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。

17.一种包括根据权利要求13所述的设备的用户终端。

18.一种包括根据权利要求13所述的设备的接入点。

19.一种多输入多输出通信系统中的设备，包括：

用于获得第一接收机单元与多个发射机单元的多个第一总增益的装置，每个发射机单元对应一个第一总增益，每个第一总增益表示所述第一接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应，所述第一接收机单元与所述多个发射机单元中第一发射机单元的第一总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比乘以-1，所述第一接收机单元与所述多个发射机单元中各其它发射机单元的第一总增益等于所述第一接收机单元通过与该其它发射机单元对应的其它环行器、连接到所述其它环行器天线端的其它连接器、测试电缆、第一环行器天线端连接的连接器和第一环行器从所述其它发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述其它发射机单元通过所述其它环行器、所述其它连接器、所述测试电缆、所述连接器和所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，其中，所述第一接收机单元是多个接收机单元之一；

用于获得第一发射机单元与所述多个接收机单元的多个第二总增益的装置，每个接收机单元对应一个第二总增益，每个第二总增益表示所述第一发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应，所述第一发射机单元与所述多个接收机单元中第一接收机单元的第二总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送给所述第一接收机单元的所述基带信号的信号电平之比乘以-1，所述第一发射机单元与所述多个接收机单元中各其它接收机单元的第二总增益等于所述其它接收机单元通过第一环行器、连接到所述第一环行器天线端的连接器、测试电缆、与该其它接收机对应的其它连接器和天线端连接到所述其它连接器的其它环行器从所述第一发射机单元接收的基带信号的信号电平和所述第一发射机单元通过所述第一环行器、所述连接器、所述测试电缆、所述其它连接器和所述其它环行器发送给所述其它接收机单元的所述基带信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，其中，所述第一发射机单元是所述多个发射机单元之一；

用于基于所述多个第一总增益确定出所述多个发射机单元中每一个的增益的装置；以及

用于基于所述多个第二总增益确定出所述多个接收机单元中每一个的增益的装置，

其中每个环行器连接到对应的发射机和对应的接收机并且通过对应的连接器连接到对应的天线。

20.根据权利要求19的设备，还包括：

用于基于所述多个发射机单元的增益导出第一校正矩阵的装置，其中，所述第一校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应；以及

用于基于所述多个接收机单元的增益导出第二校正矩阵的装置，其中，所述第二校正矩阵用于计算所述多个接收机单元的响应。

21.根据权利要求19的设备，还包括：

基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出校正矩阵的装置，其中，将所述校正矩阵应用在发射路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。

22.根据权利要求19的设备，还包括：

基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出校正矩阵的装置，其中，将所述校正矩阵应用在接收路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。

23.一种在多输入多输出通信系统中的无线实体处对发射机单元和接收机单元进行校准的方法，包括：

进行第一校准，以获得所述无线实体处多个发射机单元中每一个与第一接收机单元的第一总增益，以及获得所述无线实体处多个接收机单元中每一个与第一发射机单元的第二总增益，其中所述第一校准是基于通过所述多个发射机单元发送并通过所述多个接收机单元接收的多个测试信号进行的；以及

基于所述多个第一总增益确定出所述多个发射机单元中每一个的增益，基于所述多个第二总增益确定出所述多个接收机单元中每一个的增益，并且基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出至少一个校正矩阵，其中，所述至少一个校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应，

其中所述多个发射机单元中第一发射机单元与所述第一接收机单元的第一总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比乘以-1，所述多个发射机单元中各其它发射机单元与所述第一接收机单元的第一总增益等于所述第一接收机单元通过与该其它发射机单元对应的其它环行器、连接到所述其它环行器天线端的其它连接器、测试电缆、第一环行器天线端连接的连接器和第一环行器接收的和所述其它发射机单元通过所述其它环行器、所述其它连接器、所述测试电缆、所述连接器和所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，并且

其中所述多个接收机单元中第一接收机单元与所述第一发射机单元的第二总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比乘以-1，所述多个接收机单元中各其它接收机单元与所述第一发射机单元的第二总增益等于所述其它接收机单元通过第一环行器、连接到所述第一环行器天线端的连接器、测试电缆、与该其它接收机对应的其它连接器和天线端连接到所述其它连接器的其它环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器、所述连接器、所述测试电缆、所述其它连接器和所述其它环行器发送的测试信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，

其中每个环行器连接到对应的发射机和对应的接收机并且通过对应的连接器连接到对应的天线。

24.根据权利要求23的方法，还包括：

进行第二校准，以确定所述无线实体的至少一个已更新校正矩阵，其中所述第二校准是基于所述多输入多输出系统中下行链路的信道响应估计和上行链路的信道响应估计进行的。

25.根据权利要求23的方法，还包括：

进行第三校准，以确定在所述至少一个校正矩阵中的误差，其中所述第三校准是基于与所述无线实体交换的两个不同导频信号进行的；以及

基于确定的在所述至少一个校正矩阵中的误差，更新所述至少一个校正矩阵。

26.一种多输入多输出通信系统中的设备，包括：

多个发射机单元，用于对多个基带信号进行处理，以便由多个天线发射；

多个接收机单元，用于对来自所述多个天线的多个接收信号进行处理；以及

处理器，用于

进行第一校准，以获得所述多个发射机单元中每一个与第一接收机单元的第一总增益，以及获得所述多个接收机单元中每一个与第一发射机单元的第二总增益，其中所述第一校准是基于通过所述多个发射机单元发送并通过所述多个接收机单元接收的多个测试信号进行的，以及

基于所述多个第一总增益确定出所述多个发射机单元中每一个的增益，基于所述多个第二总增益确定出所述多个接收机单元中每一个的增益，并且基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出至少一个校正矩阵，其中，所述至少一个校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应；

其中所述多个发射机单元中第一发射机单元与所述第一接收机单元的第一总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比乘以-1，所述多个发射机单元中各其它发射机单元与所述第一接收机单元的第一总增益等于所述第一接收机单元通过与该其它发射机单元对应的其它环行器、连接到所述其它环行器天线端的其它连接器、测试电缆、第一环行器天线端连接的连接器和第一环行器接收的和所述其它发射机单元通过所述其它环行器、所述其它连接器、所述测试电缆、所述连接器和所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，并且

其中所述多个接收机单元中第一接收机单元与所述第一发射机单元的第二总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比乘以-1，所述多个接收机单元中各其它接收机单元与所述第一发射机单元的第二总增益等于所述其它接收机单元通过第一环行器、连接到所述第一环行器天线端的连接器、测试电缆、与该其它接收机对应的其它连接器和天线端连接到所述其它连接器的其它环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器、所述连接器、所述测试电缆、所述其它连接器和所述其它环行器发送的测试信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，

其中每个环行器连接到对应的发射机和对应的接收机并且通过对应的连接器连接到对应的天线。

27.根据权利要求26的设备，其中，所述处理器还用于

进行第二校准，以确定至少一个已更新校正矩阵，其中所述第二校准是基于所述多输入多输出系统中下行链路的信道响应估计和上行链路的信道响应估计进行的。

28.根据权利要求26的设备，其中，所述处理器还用于

进行第三校准，以确定所述至少一个校正矩阵中的误差，其中所述第三校准是基于通过所述多个接收机单元接收的两个不同导频信号进行的；以及

基于确定的在所述至少一个校正矩阵中的误差，更新所述至少一个校正矩阵。

29.一种多输入多输出通信系统中的设备，包括：

用于进行第一校准以获得多个发射机单元中每一个与第一接收机单元的第一总增益以及获得多个接收机单元中每一个与第一发射机单元的第二总增益的装置，其中所述第一校准是基于通过所述多个发射机单元发送并通过所述多个接收机单元接收的多个测试信号进行的；以及

用于基于所述多个第一总增益确定出所述多个发射机单元中每一个的增益，基于所述多个第二总增益确定出所述多个接收机单元中每一个的增益，并且基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出至少一个校正矩阵的装置，其中，所述至少一个校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应，

其中所述多个发射机单元中第一发射机单元与所述第一接收机单元的第一总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比乘以-1，所述多个发射机单元中各其它发射机单元与所述第一接收机单元的第一总增益等于所述第一接收机单元通过与该其它发射机单元对应的其它环行器、连接到所述其它环行器天线端的其它连接器、测试电缆、第一环行器天线端连接的连接器和第一环行器接收的和所述其它发射机单元通过所述其它环行器、所述其它连接器、所述测试电缆、所述连接器和所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，并且

其中所述多个接收机单元中第一接收机单元与所述第一发射机单元的第二总增益等于第一环行器的天线端连接的连接器短路时所述第一接收机单元通过所述第一环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器发送的测试信号的信号电平之比乘以-1，所述多个接收机单元中各其它接收机单元与所述第一发射机单元的第二总增益等于所述其它接收机单元通过第一环行器、连接到所述第一环行器天线端的连接器、测试电缆、与该其它接收机对应的其它连接器和天线端连接到所述其它连接器的其它环行器接收的和所述第一发射机单元通过所述第一环行器、所述连接器、所述测试电缆、所述其它连接器和所述其它环行器发送的测试信号的信号电平之比除以所述测试电缆的损耗和相移的已知复值，

其中每个环行器连接到对应的发射机和对应的接收机并且通过对应的连接器连接到对应的天线。

30.根据权利要求29的设备，还包括：

用于进行第二校准以确定至少一个已更新校正矩阵的装置，其中所述第二校准是基于所述多输入多输出系统中下行链路的信道响应估计和上行链路的信道响应估计进行的。

31.根据权利要求29的设备，还包括：

用于进行第三校准以确定所述至少一个校正矩阵中的误差的装置，其中所述第三校准是基于通过所述多个接收机单元接收的两个不同导频信号进行的；以及

用于基于确定的在所述至少一个校正矩阵中的误差更新所述至少一个校正矩阵的装置。

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