CN218603490U - 支持实现大规模mimo收发机相位校准功能的装置 - Google Patents

支持实现大规模mimo收发机相位校准功能的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN218603490U
CN218603490U CN202223303973.1U CN202223303973U CN218603490U CN 218603490 U CN218603490 U CN 218603490U CN 202223303973 U CN202223303973 U CN 202223303973U CN 218603490 U CN218603490 U CN 218603490U
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
mimo transceiver
port
mimo
vector network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202223303973.1U
Other languages
English (en)
Inventor
解建红
刘景鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Transcom Shanghai Technologies Co Ltd
Original Assignee
Transcom Shanghai Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Transcom Shanghai Technologies Co Ltd filed Critical Transcom Shanghai Technologies Co Ltd
Priority to CN202223303973.1U priority Critical patent/CN218603490U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN218603490U publication Critical patent/CN218603490U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，包括MIMO收发机、信号源和矢量网络分析仪，校准MIMO收发机的发射相位时，信号源的输出端与第一端口相连接，MIMO收发机的发射通道TX1至TXn逐个连接至第二端口；校准MIMO收发机的接收相位时，一分二功分器的一路输出连接至第一端口，另一路输出逐个切换连接至MIMO收发机的接收通道RX1至RXn。采用了本实用新型的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，解决了大规模MIMO装置自身基准通道相位抖动引入的相位误差较大，以及相位校准值可靠性问题，保证了大规模MIMO收发机装置的相位一致性。

Description

支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置
技术领域
本实用新型涉及通信测量仪器校准技术领域，尤其涉及大规模MIMO装置的校准技术领域，具体是指一种支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置。
背景技术
多输入多输出MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)是5G通信的使能技术之一，具体指在无线通信领域使用多天线发送和接收信号的技术。通过增加发射天线数和接收天线数，在不增加装置带宽的条件下，可有效提升通信装置容量。
时分双工TDD(Time Division Duplexing)是目前5G的主流传输方案，相对于频分双工FDD(Frequency Division Duplexing)最大的优势是频谱开销降低了一半。TDD传输方案可以利用信道互易性，基站侧获取准确的信道状态信息CSI(Channel StateInformation)再进行下行预编码，保证了通信的可靠性。
然而，在实际通信中，完整的通信信道不仅包含空中的无线信道，还包括了MIMO发射机及接收机中的射频电路，射频电路中的相位不一致性会破会通信信道的互易性。通过对射频电路的相位校准，可以使得MIMO收发机的相位一致性收敛，从而尽可能的提升通信信道的互易性。相较于4G中的几根天线，5G通信装置中的天线数达到了128甚至256根，即对应了128或256个射频发射通道和射频接收通道。显然，更多通道数必然要求更高可靠的相位一致性校准。
以射频发射机为例，单个射频发射通道的主要构成如图1所示，包含混频器、本振源及功率放大器。如图2所示，输入信号x(t)＝cos(w1t)，本振信号LO(t)＝cos(w2t+θ(t))，其中θ(t)为本振源相位抖动，则输出信号为y＝x(t)·LO(t)＝0.5 cos((w2-w1)t+θ(t))+…，可见本振源的相位抖动直接叠加到射频发射通道。同理，本振源的相位抖动也会直接叠加到射频接收通道。
一般面向民用的通信装置都需要考虑降成本，尤其大规模MIMO通信装置，因通道数很多则更需要考虑使用性价比高的器件，因而选用器件性能都比较普通。装置中的本振源受相位噪声的影响，自身的相位抖动则比较大。相位抖动与相位噪声的关系如下：
Figure BDA0003990518530000021
其中
Figure BDA0003990518530000022
即为相位抖动，L(Δf)为本振源相位噪声功率谱密度，可见相位噪声越差，相位抖动也越大。而相位噪声直接受价格的影响，越便宜的本振源相位噪声越差，导致相位抖动也越大。
MIMO发射机的相位校准中，传统的方法如图2所示，以其中一个通道作为基准连接至矢量网络分析仪1端口，逐个切换其余发射通道连接至矢量网络分析仪2端口，矢网内部2端口收到的信号相对于1端口的相位差，作为该端口的相位校准值。从前文可以看出，以其中一个通道作为基准，基准自身的相位抖动就会影响到其它端口的相位准确度，从而影响MIMO发射机的相位一致性。
MIMO接收机的相位校准中，信号源输出信号经过功分器一分为二，一路连接至RX1作为基准通道，另一路逐个连接至剩余接收通道，基带内部检测当前连接的RXi端口相对于RX1端口的相位差作为该端口的相位校准值。该方法同样存在基准自身相位抖动误差叠加到其它接收通道校准中的问题，影响了MIMO接收机的相位一致性。
如何解决自身相位抖动导致的相位校准误差，获得更可靠的相位校准值，保证大规模MIMO装置更高的相位一致性显得尤为重要。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足可靠性好、相位一致性高、适用范围较为广泛的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置。
为了实现上述目的，本实用新型的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置如下：
该支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，其主要特点是，所述的装置包括MIMO收发机、信号源和矢量网络分析仪，所述的信号源与矢量网络分析仪的第一端口相连接，所述的MIMO收发机与矢量网络分析仪的第二端口相连接。
较佳地，在校准MIMO收发机的发射相位时，所述的信号源的输出端与矢量网络分析仪的第一端口相连接，所述的MIMO收发机的发射通道TX1至TXn逐个连接至矢量网络分析仪的第二端口；
较佳地，在校准MIMO收发机的接收相位时，所述的装置还包括一分二功分器，所述的一分二功分器的输入端与信号源的输出端相连，所述的一分二功分器的其中一路输出连接至矢量网络分析仪的第一端口，另一路输出逐个切换连接至MIMO收发机的接收通道RX1至RXn，所述的MIMO收发机的输出端与矢量网络分析仪的第二端口相连接。
采用了本实用新型的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，解决了大规模MIMO装置自身基准通道相位抖动引入的相位误差较大，以及相位校准值可靠性问题，保证了大规模MIMO收发机装置的相位一致性。
附图说明
图1为单个发射通道主要构成的示意图。
图2为传统MIMO发射机相位校准方法的示意图。
图3为传统MIMO接收机相位校准方法的另一示意图。
图4为本实用新型的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置的MIMO发射机相位校准方案示意图。
图5为本实用新型的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置的MIMO接收机相位校准方案示意图。
图6为使用传统MIMO收发机相位校准后的相位一致性测量结果示意图。
图7为本实用新型的使用本实用新型方法MIMO收发机相位校准后的相位一致性测量结果示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本实用新型的该支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，其中包括MIMO收发机、信号源和矢量网络分析仪，所述的信号源与矢量网络分析仪的第一端口相连接，所述的MIMO收发机与矢量网络分析仪的第二端口相连接。
作为本实用新型的优选实施方式，在校准MIMO收发机的发射相位时，所述的信号源的输出端与矢量网络分析仪的第一端口相连接，所述的MIMO收发机的发射通道TX1至TXn逐个连接至矢量网络分析仪的第二端口；
作为本实用新型的优选实施方式，在校准MIMO收发机的接收相位时，所述的装置还包括一分二功分器，所述的一分二功分器的输入端与信号源的输出端相连，所述的一分二功分器的其中一路输出连接至矢量网络分析仪的第一端口，另一路输出逐个切换连接至MIMO收发机的接收通道RX1至RXn，所述的MIMO收发机的输出端与矢量网络分析仪的第二端口相连接。
本实用新型的具体实施方式中，需要解决装置自身基准通道相位抖动引入的相位误差以及相位校准值可靠性问题，从而保证装置相位一致性的问题。
本实用新型提供了一种全新的大规模MIMO装置相位校准方法，具有可靠性高、抖动低等优点。本实用新型包括MIMO收发机一台、信号源一台、矢量网络分析仪一台、数据流控制软件一个。采用本实用新型方法，可有效提升大规模MIMO收发机中相位校准的准确性及可靠性。具体实现方案如下：
MIMO发射机相位的校准方案如图4所示，使用信号源输出信号作为基准通道，将信号源输出连接至矢量网络分析仪的第一端口，逐个切换MIMO发射机发射通道TX1至TXn连接至矢量网络分析仪的第二端口，矢量网络分析仪检测第二端口，即TXi过来的信号与第一端口的相位差ΔTXi即作为当前TXi通道的相位差。
本实用新型方法中的ΔTXi＝ΔTX-i-Δgenerator，其中ΔTX-i为矢量网络分析仪的第二端口检测到的来自TXi的信号相位，Δgenerator为矢量网络分析仪的第一端口检测到的来自信号源的信号相位。
信号源输出信号的相位噪声非常低，因而相位抖动也极小，可以认为Δgenerator→0°。传统MIMO发射机中以自身通道为基准，其相位噪声远远达不到信号源的相位噪声水平，一般比信号源相位噪声差约20～40dB，根据相位抖动与相位噪声的计算公式
Figure BDA0003990518530000041
Figure BDA0003990518530000042
可以计算出当相位噪声相差20～40dB(转化为倍数对应100～10000)时，相位抖动相差10～100倍。
一般经济型信号源的相位抖动为0.1°，那么传统的校准方法(取决于不同价格的本振源)的相位校准值会额外引入1～10°的相位误差，校准数据可靠性非常低，大规模MIMO发射机之间的相位一致性也很难保证。
由此可见，使用本实用新型方法，大大降低了基准通道的相位抖动，提升了发射通道的相位校准数据可靠性，保证了大规模MIMO发射机的相位一致性。
MIMO接收机相位的校准方案如图5所示，信号源输出信号经过功分器一分为二，一路连接至矢量网络分析仪的第一端口，另一路逐个切换连接至MIMO接收机的接收通道RX1至RXn。基带单元增加数据流控制软件，将RX1～RXn依次连接至TXn(TX可以是任意一个TXi)，再将TXn输出的信号连接至矢量网络分析仪的第二端口。
RX1作为基准通道，另一路逐个连接至剩余接收通道，基带内部检测当前连接的RXi端口相对于RX1端口的相位差作为该端口的相位校准值。该方法同样存在基准自身相位抖动误差叠加到其它接收通道校准中的问题，影响了大规模MIMO接收机的相位一致性。矢量网络分析仪检测第二端口，即RXi-TXn过来的信号与第一端口的相位差ΔRXi即作为当前RXi通道的相位差。
本实用新型方法中的ΔRXi＝ΔRX-i+ΔBB+ΔTX-n-Δgenerator，其中ΔRX-i为接收通道RXi的相位误差，ΔBB为基带里数字信号数据流的固定相位误差，ΔTX-n为发射通道TXn的固定相位误差，ΔBB和ΔTX-n误差均为固定值。
每个接收通道的校准值ΔRXi虽然都额外包含了ΔBB和ΔTX-n两个固定相位误差，但固定误差相位只是相当于MIMO接收机每个接收通道有固定的相位偏移，不会影响MIMO接收机各个接收通道之间的相位一致性。
同样的，信号源输出信号的相位噪声非常低，相位抖动极小，可以认为Δgenerator→0°。传统MIMO接收机中以自身通道为基准，其相位噪声远远达不到信号源的相位噪声水平，一般比信号源相位噪声差约20～40dB，根据相位抖动与相位噪声的计算公式
Figure BDA0003990518530000051
Figure BDA0003990518530000052
可以计算出当相位噪声相差20～40dB(转化为倍数对应100～10000)时，相位抖动相差10～100倍。
由此可见，使用本实用新型方法，大大降低了基准通道的相位抖动，提升了接收通道的相位校准数据可靠性，保证了大规模MIMO接收机的相位一致性。
在实施例中，现分别采用本实用新型方法和传统方法校准了64通道的MIMO收发机相位，频率3.5GHz。为了验证本实用新型方法的有效性，将校准值代入MIMO收发机后使用相同的测量方法进行相位一致性测试，测试结果如图6和图7所示。
图6中，使用传统MIMO收发机相位校准后的相位一致性测量结果显示，64通道的MIMO接收机相位一致性为7.8°，MIMO发射机相位一致性为5.8°。
图7中，使用本实用新型方法MIMO收发机相位校准后的相位一致性测量结果显示，64通道的MIMO接收机相位一致性为2.9°，MIMO发射机相位一致性为2.9°。
从两组测量结果可以看出，使用本实用新型方法进行MIMO收发机的相位校准，解决了自身通道相位抖动对校准结果的影响，提升了校准数据的可靠性，从而保证了大规模MIMO收发机的相位一致性。
相位校准，常用的仪表即为矢量网络分析仪，矢量网络分析仪1端口发射信号，2端口接收信号，接收到的信号相对于其自身发射的信号相位差，即为矢量网络分析仪测量到的相位差。
本发技术方案虽然也是使用的矢量网络分析仪测量相位，但是并不是用矢量网络分析仪自身发射的信号作为参考。如文中所诉，矢网发出的信号相噪一般，通过计算可得到它自身相位就存在抖动。很多相位测量中，不在意这么小的相位抖动，所以一般不用管。但对于MIMO系统，尤其相位一致性指标要求比较高的时候，就必须把矢网自身的相位抖动值也要尽可能降低。
本发明专利中矢量网络分析仪使用的模式为双收模式，不同于现有技术，使用信号源作为基准信号连接至矢网1端口作为参考信号，同时信号源经过MIMO系统后的另一个信号连接至矢网2端口。矢网不是用收到的信号减去自身发射的信号，而是用2端口收到的信号相位减去1端口收到的信号相位作为相位差。信号源的相位抖动几乎为0，所以矢网双收的两个信号的相位差就比较确定，不会受1端口信号抖动影响而影响校准结果。
本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
采用了本实用新型的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，解决了大规模MIMO装置自身基准通道相位抖动引入的相位误差较大，以及相位校准值可靠性问题，保证了大规模MIMO收发机装置的相位一致性。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (3)

1.一种支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，其特征在于，所述的装置包括MIMO收发机、信号源和矢量网络分析仪，所述的信号源与矢量网络分析仪的第一端口相连接，所述的MIMO收发机与矢量网络分析仪的第二端口相连接。
2.根据权利要求1所述的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，其特征在于，在校准MIMO收发机的发射相位时，所述的信号源的输出端与矢量网络分析仪的第一端口相连接，所述的MIMO收发机的发射通道TX1至TXn逐个连接至矢量网络分析仪的第二端口。
3.根据权利要求1所述的支持实现大规模MIMO收发机相位校准功能的装置，其特征在于，在校准MIMO收发机的接收相位时，所述的装置还包括一分二功分器，所述的一分二功分器的输入端与信号源的输出端相连，所述的一分二功分器的其中一路输出连接至矢量网络分析仪的第一端口，另一路输出逐个切换连接至MIMO收发机的接收通道RX1至RXn，所述的MIMO收发机的输出端与矢量网络分析仪的第二端口相连接。
CN202223303973.1U 2022-12-09 2022-12-09 支持实现大规模mimo收发机相位校准功能的装置 Active CN218603490U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202223303973.1U CN218603490U (zh) 2022-12-09 2022-12-09 支持实现大规模mimo收发机相位校准功能的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202223303973.1U CN218603490U (zh) 2022-12-09 2022-12-09 支持实现大规模mimo收发机相位校准功能的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN218603490U true CN218603490U (zh) 2023-03-10

Family

ID=85409590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202223303973.1U Active CN218603490U (zh) 2022-12-09 2022-12-09 支持实现大规模mimo收发机相位校准功能的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN218603490U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100655767B1 (ko) 스마트 안테나 어레이를 실시간으로 계측하는 방법
US20070086349A1 (en) Network apparatus, method of self-testing network connectivity, and method of analyzing frequency spectrum
CN107271938B (zh) 一种混频器矢量特性测量方法
CN102090004A (zh) 测试射频(rf)接收机以提供功率校正数据的方法
Gröschel et al. A system concept for online calibration of massive MIMO transceiver arrays for communication and localization
US20160050569A1 (en) Method for testing implicit beamforming performance of a multiple-input multiple-output radio frequency data packet signal transceiver
US10079626B1 (en) Method for enabling confirmation of expected phase shifts of radio frequency signals emitted from an antenna array
CN116095741A (zh) 一种信道测量方法及装置
US9923647B1 (en) Method for enabling confirmation of expected phase shifts of radio frequency signals emitted from an antenna array
CN110098849A (zh) 用于复用信号的装置、无线通信设备和复用信号的方法
CN106027172A (zh) 一种接收机芯片的测试方法和装置
JP4802092B2 (ja) 空間的に分離された高周波モジュールを有する高周波測定システム
CN218603490U (zh) 支持实现大规模mimo收发机相位校准功能的装置
CN112698113A (zh) 接收通道的幅度校准方法、装置和网络设备
CN112702237A (zh) 实现针对mimo通信系统通道间时延和相位差进行计算测量的方法
WO2020258315A1 (zh) 一种传输通道校准装置及无线通信设备
CN115955281A (zh) 实现大规模mimo收发机相位校准功能的系统、方法、装置、处理器及其可读存储介质
CN112615681B (zh) 发射通道的幅度校准方法、装置和网络设备
US20220021417A1 (en) Calibration circuit, remote unit apparatus, and radio base station system
US11010572B2 (en) Device and method for testing RF integrated circuit in wireless communication system
CN114280462A (zh) 一种射频集成电路测试装置及测试平台
CN1777071B (zh) 一种用于智能天线基站的通道相干性测试方法
CN113484549A (zh) 一种适用于ota测试的evm测量方法
US8954011B2 (en) Method and system for a wireless integrated test and measurement device
Sassi et al. Evaluation method of wireless communication system performance based on PER-function coupled with full wave simulation in presence of EM-Interference

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant