专利名称：智能天线发射通道及接收通道的校准方法及相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种确定智能天线发射通道频域校准 系数的方法、一种智能天线发射通道的校准方法、一种确定智能天线接收通道频域校准 系数的方法、一种智能天线接收通道的校准方法、一种智能天线发射通道的校准装置及 一种智能天线接收通道的校准装置。
背景技术：
附图1为现有TD-SCDMA网络中智能天线阵列系统的结构示意图，该系统中 包括基带信号处理单元、至少一个天线、至少一个射频收发信机、至少一个耦合器、合 路分路器和校准信号处理单元。通常将发射信号时，由耦合器、射频发信机、基带信号 处理单元连接而成的通路称为发射通道；将接收信号时，由耦合器、射频收信机、基带 信号处理单元连接而成的通路称为接收通道；将合路分路器连接而成的通路称为校准通 道。对发射通道发送的信号进行校准的过程如下(1)基带信号处理单元在TD-SCDMA无线帧的保护时隙发送校准序列，校准序 列由在时域正交的码字循环移位生成；(2)校准信号经过射频发信机、多路射频通道、耦合器、合路器进入校准通 道；(3)校准信号处理单元通过收信机接收多路叠加在一起的校准信号；(4)校准信号处理单元利用校准信号的时域正交性，计算出每路射频通道发送信 号的幅度和相位；(5)校准信号处理单元计算校准系数，并传送给基带信号处理单元；(6)基带信号处理单元将每路射频通道发送信号乘以校准系数进行补偿。上述步骤(1)至步骤(5)通常是利用智能天线发送信号时隙和接收信号时隙之间 的保护间隔(GP，Guard Period)来完成的。对接收通道接收的信号进行校准的过程如下(1)校准信号处理单元在TD-SCDMA无线帧的保护时隙发送校准序列，校准序 列由在时域正交的码字循环移位生成；(2)校准信号经过射频发信机、校准通道、分路器、耦合器进入天线阵列各路射 频通道；(3)基带信号处理单元通过多路射频通道的收信机分别接收各路校准信号，并将 各路校准信号转发给校准信号处理单元；(4)校准信号处理单元计算出每路射频通道接收校准信号的幅度和相位；(5)校准信号处理单元计算校准系数，并传送给基带信号处理单元；(6)基带信号处理单元将每路射频通道接收信号乘以校准系数进行补偿。上述步骤(1)至步骤(5)通常是利用智能天线发送信号时隙和接收信号时隙之间的保护间隔(GP，Guard Period)来完成的。在TD-SCDMA网络中，传输信号时所占用的频带宽度(1.6MHz)较窄，因而可 以认为各个发射通道发送的信号之间、或各个接收通道接收的信号之间的频域特性不存 在显著差异，因而对于所有发射通道而言，只需要用一组时域校准系数对各个发射通道 发送的信号在幅度和相位上进行补偿；同样，对于所有接收通道而言，只需要用一组时 域校准系数对各个接收通道接收的信号在幅度和相位上进行补偿，即可获得良好的信号 校准效果。然而，对于长期演进(LTE，Long Term Evolution)网络而言，由于传输信号时所 占用的频带宽度较宽，通常为10MHz 20MHz，比TD-SCDMA网络传输信号占用的频 带宽得多，因此各个发射通道发送的信号之间、或各个接收通道接收的信号之间频域特 性的差异会对信号造成不可忽视的影响，如果仍采用上述TD-SCDMA网络中的天线校准 方法，将不能取得很好的校准效果。
发明内容
本发明实施例提供一种智能天线发射通道的校准方法和一种智能天线接收通道 的校准方法，用以解决现有校准技术中无法对LTE系统中的发射信号和接收信号进行准 确校准的问题。对应地，本发明实施例还提供了一种确定智能天线发射通道频域校准系数的方 法、一种确定智能天线接收通道频域校准系数的方法、一种智能天线发射通道的校准装 置和一种一种智能天线接收通道的校准装置。本发明实施例提供的技术方案如下一种确定智能天线发射通道频域校准系数的方法，包括从校准通道接收到的时域信号中分离出每路发射通道的时域估计值，所述时域 信号是由各路发射通道发送的承载有校准序列的子载波时域信号耦合生成的，并对每路发射通道的时域估计值进行变换，获得每路发射通道各子载波的频域估 计值；以及根据获得的各子载波的频域估计值，确定各子载波对应的频域校准系数。一种智能天线发射通道的校准方法，包括确定承载待发送信号的子载波对应的频域校准系数，所述子载波的频域校准系 数为对从校准通道接收到的时域信号中分离出的每路发射通道的时域估计值进行变换， 以获得每路发射通道各子载波的频域估计值，再根据获得的各子载波的频域估计值，确 定出的；在发送信号时，根据确定出的子载波对应的频域校准系数，对待发送信号进行 校准。一种智能天线发射通道的校准装置，包括分离单元，用于从校准通道接收到的时域信号中分离出每路发射通道的时域估 计值，所述时域信号是由各路发射通道发送的承载有校准序列的子载波时域信号耦合生 成的；确定单元，用于针对每路发射通道，执行对该发射通道的时域估计值进行变换，获得该发射通道各子载波的频域估计值；以及根据获得的频域估计值，确定各子载 波对应的频域校准系数；校准单元，用于在发送信号时，根据确定单元确定出的承载待发送信号的子载 波对应的频域校准系数，对待发送信号进行校准。一种确定智能天线接收通道频域校准系数的方法，包括获取各接收通道分别接收到的校准通道发送的承载有校准序列的子载波时域信 号；对每路接收通道接收到的子载波时域信号进行变换，获得每路接收通道接收到 的子载波时域信号的频域估计值；以及根据获得的每路接收通道接收到的子载波时域信号的频域估计值、校准序列中 的符号与承载校准序列中符号的子载波的对应关系，确定每路接收通道中各子载波的频 域估计值；根据获得的各子载波的频域估计值，确定各子载波对应的频域校准系数。一种智能天线接收通道的校准方法，包括确定承载信号的子载波对应的频域校准系数，所述频域校准系数为根据对每路 接收通道接收到的子载波时域信号进行变换获得的每路接收通道接收到的子载波时域信 号的频域估计值确定出的；接收信号时，根据确定出的的子载波对应的频域校准系数，对接收到的信号进 行校准。一种智能天线接收通道的校准装置，包括获取单元，用于获取各接收通道分别接收到的校准通道发送的承载有校准序列 的子载波时域信号；确定单元，用于对每路接收通道接收到的子载波时域信号进行变换，获得每路 接收通道接收到的子载波时域信号的频域估计值；以及根据获得的每路接收通道接收到 的子载波时域信号的频域估计值、校准序列中的符号与承载校准序列中符号的子载波的 对应关系，确定每路接收通道中各子载波的频域估计值；根据获得的各子载波的频域估 计值，确定各子载波对应的频域校准系数；校准单元，用于接收信号时，根据确定单元确定出的承载信号的子载波对应的 频域校准系数，对接收到的信号进行校准。本发明实施例对于发射通道而言，将为各路发射通道指定的对应校准序列中的 符号承载在发射通道的各子载波上发送给校准通道；从校准通道得到的时域信号中分离 出每路发射通道的时域估计值，对每路发射通道对应的时域估计值进行FFT获得该发射 通道中各个子载波对应的频域估计值，从而根据各个子载波的频域估计值确定各个子载 波的频域校准系数，在发送信号时，根据获得的发射信道对应的时域估计值和频域校准 系数，对待发送信号进行校准；对于接收通道而言，获取各接收通道分别接收到的承载有校准序列的时域信 号；分别对每路接收通道接收到的时域信号进行FFT，获得该发射通道中各子载波对应 的频域估计值，从而确定各个子载波的频域校准系数和该接收通道对应的时域估计值； 在接收信号时，根据确定出的接收信道对应的时域估计值和频域校准系数，对接收到的信号进行校准，通过上述方案中引入的频域校准系数，本发明实施例提出的射频通道校 准方案能够校准各射频通道之间的频率特性差异，从而能够对LTE网络中的智能天线阵 列所传输的信号进行准确校准。
图1为现有TD-SCDMA网络中智能天线阵列系统的结构示意图；图2为本发明实施例提出的对发射通道进行校准处理的流程图；图3为本发明实施例提出的对接收通道进行校准处理的流程图；图4为本发明实施例中发射承载有校准序列的时域信号所占用的信道时隙的示 意图；图5为本发明实施例中进行发射通道校准和接收通道校准时，发送承载有校准 序列的时域信号所占用的信道时隙的示意图；图6a为本发明实施例中进行发射通道校准时，发送承载有校准序列的时域信号 所占用的信道时隙的示意图；图6b为本发明实施例中进行接收通道校准时，发送承载有校准序列的时域信号 所占用的信道时隙的示意图；图7为本发明实施例提供的智能天线发射通道的校准装置的结构示意图；图8为本发明实施例提供的智能天线接收通道的校准装置的结构示意图。
具体实施例方式LTE系统为宽带通信系统，采用OFDM传输方式，系统首先将使用的频带划分 为多个子载波，将待传输数据同时映射到多个子载波上进行传输，以增加系统抵抗多径 干扰的能力。然而现有的智能天线校准技术却无法对LTE网络中不同频率的各射频通道之间 的频率响应的差异进行有效校准。本发明实施例提出的智能天线校准方法在对发射通道进行校准时，校准信号处 理单元在获得各发射通道的时域估计值后，对各发射通道的时域估计值进行快速傅里叶 变换(FFT，Fast Fourier Transform),据此确定发射通道对应的频域校准系数，基带信号 处理单元在发送信号时，根据确定出的发射通道对应的时域估计值和频域校准系数对子 载波进行校准；类似地，在对接收信道进行校准时，校准信号处理单元对各个接收通道 接收到的校准序列(即时域估计值)进行FFT，据此确定接收通道对应的频域校准系数， 基带信号处理单元接收到信号时，根据接收通道对应的使用估计值和频域校准系数，对 接收到的信号进行校准。下面将依据本发明的发明原理，详细介绍两个实施例来对本发明方法的主要实 现原理进行详细的阐述和说明。实施例一请参照附图2，为本实施例中对发射通道进行校准处理的流程图，在本实施例中 智能天线共有k个发射通道。步骤201，基带信号处理单元确定每路发射通道分别对应的校准序列，每个发射通道对应的校准序列应具有较好的频域自相关性和时域自相关性，各个发射通道对应的 校准序列之间是正交的。例如选用ZC序列作为校准根序列，确定k路发射通道分别对应 的校准序列时，将ZC序列作为第1路发射通道对应的校准序列，通过循环移位方法，获 得其他k_l路发射通道对应的校准序列；步骤202，针对每个发射通道，基带信号处理单元将该发射通道对应的校准序列 中的符号映射到该发射通道的各子载波；假定LTE网络带宽为DMHz，包含Ms。个子载波，对于第k路发射通道而言， 该发射通道中的第n(0<n < MJ个子载波承载的内容为rk(n) (rk(n)可以为该发射通道对 应的校准序列中的符号，也可以为空，是由校准信号中的符号与子载波的对应关系确定 的，本实施例中给出了 3种校准序列中的符号与子载波的对应关系)，基带信号处理单元 发送给第k路发射通道的时域信号可以表示为
权利要求
1.一种确定智能天线发射通道频域校准系数的方法，其特征在于，包括从校准通道接收到的时域信号中分离出每路发射通道的时域估计值，所述时域信号 是由各路发射通道发送的承载有校准序列的子载波时域信号耦合生成的，并对每路发射通道的时域估计值进行变换，获得每路发射通道各子载波的频域估计 值；以及根据获得的各子载波的频域估计值，确定各子载波对应的频域校准系数。
2.—种智能天线发射通道的校准方法，其特征在于，包括确定承载待发送信号的子载波对应的频域校准系数，所述子载波的频域校准系数 为对从校准通道接收到的时域信号中分离出的每路发射通道的时域估计值进行变换，以 获得每路发射通道各子载波的频域估计值，再根据获得的各子载波的频域估计值确定出 的；在发送信号时，根据确定出的子载波对应的频域校准系数，对待发送信号进行校准。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在发射通道发送的子载波时域信号上承载 校准序列，具体包括为每路发射通道指定对应的校准序列，其中每路校准序列与其他发射通道对应的校 准序列是正交的；将校准序列中的符号承载在对应发射通道的子载波时域信号上。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在校准序列中包含的符号数量和对应发射 通道的子载波数量相同时，将校准序列中的每个符号承载在唯一对应的子载波上。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在校准序列中包含的符号数量小于对应发 射通道的子载波数量时，将校准序列中的符号承载在部分子载波上，所述部分子载波均 勻地分布在发射通道的总带宽上，且校准序列中的每个符号与所述部分子载波中的每个 子载波是唯一对应的；或根据发射通道的子载波数量和对应校准序列中包含的符号数量的比值，确定承载校 准序列中同一符号的子载波数量，且承载同一符号的子载波之间相隔校准序列包含的符 号数量减1个子载波。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，从校准通道接收到的时域信号中分离 出每路发射通道的时域估计值，具体包括对校准通道接收到的时域信号进行变换，获得校准通道接收到的信号的频域估计 值；以及根据校准通道接收到的信号的频域估计值、校准序列中的符号与承载校准序列中符 号的子载波的对应关系，确定叠加在一起的各发射通道的频域估计值；以及对叠加在一起的各发射通道的频域估计值进行反变换，获得叠加在一起的各发射通 道的时域估计值；根据各个通道对应的校准序列之间的正交特点，通过循环移位从叠加在一起的各发 射通道的时域估计值中分离出每路发射通道的时域估计值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对发射通道的时域估计值进行变换前，还 包括在根据该发射通道的时域估计值确定出该发射通道的性能参数符合预定要求时，执 行所述变换以确定发射通道的频域校准系数；否则，放弃本次变换。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各子载波的频域估计值，确定各子载 波对应的频域校准系数，具体为针对每个子载波，将所有发射通道与该载波同频的子载波的平均发射功率与该子载 波频域估计值的比值作为该子载波对应的频域校准系数。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各子载波的频域估计值，确定各子载 波对应的频域校准系数，具体包括根据预定共用同一频域校准系数的子载波数量N。，确定N。个子载波频域估计值的平 均值；以及确定所有子载波的平均发射功率；将确定出的所有子载波的平均发射功率与所述N。个子载波频域估计值的平均值的比 值作为所述N。个子载波共用的频域校准系数。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在保护时隙中与下行导频时隙接近的时 间段向校准通道发送承载有校准序列的时域信号。
11.一种智能天线发射通道的校准装置，其特征在于，包括分离单元，用于从校准通道接收到的时域信号中分离出每路发射通道的时域估计 值，所述时域信号是由各路发射通道发送的承载有校准序列的子载波时域信号耦合生成 的；确定单元，用于针对每路发射通道，执行对该发射通道的时域估计值进行变换， 获得该发射通道各子载波的频域估计值；以及根据获得的频域估计值，确定各子载波对 应的频域校准系数；校准单元，用于在发送信号时，根据确定单元确定出的承载待发送信号的子载波对 应的频域校准系数，对待发送信号进行校准。
12.—种确定智能天线接收通道频域校准系数的方法，其特征在于，包括 获取各接收通道分别接收到的校准通道发送的承载有校准序列的子载波时域信号； 对每路接收通道接收到的子载波时域信号进行变换，获得每路接收通道接收到的子载波时域信号的频域估计值；以及根据获得的每路接收通道接收到的子载波时域信号的频域估计值、校准序列中的符 号与承载校准序列中符号的子载波的对应关系，确定每路接收通道中各子载波的频域估 计值；根据获得的各子载波的频域估计值，确定各子载波对应的频域校准系数。
13.—种智能天线接收通道的校准方法，其特征在于，包括确定承载信号的子载波对应的频域校准系数，所述频域校准系数为根据对每路接收 通道接收到的子载波时域信号进行变换获得的每路接收通道接收到的子载波时域信号的 频域估计值确定出的；接收信号时，根据确定出的的子载波对应的频域校准系数，对接收到的信号进行校准。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，根据承载信号的子载波对应的频域校准系数，对接收到的信号进行校准之前，还包括对获得的接收通道各子载波的频域估计值进行变换，获得接收通道的时域估计值，以及在根据接收通道的时域估计值确定出该接收通道的性能参数符合预定要求时，根据 子载波对应的频域校准系数对接收到的信号进行校准；否则，放弃校准。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在保护时隙中与上行导频时隙接近的时 间段向接收通道发送承载有校准序列的时域信号。
16.—种智能天线接收通道的校准装置，其特征在于，包括获取单元，用于获取各接收通道分别接收到的校准通道发送的承载有校准序列的子 载波时域信号；确定单元，用于对每路接收通道接收到的子载波时域信号进行变换，获得每路接收 通道接收到的子载波时域信号的频域估计值；以及根据获得的每路接收通道接收到的子 载波时域信号的频域估计值、校准序列中的符号与承载校准序列中符号的子载波的对应 关系，确定每路接收通道中各子载波的频域估计值；根据获得的各子载波的频域估计 值，确定各子载波对应的频域校准系数；校准单元，用于接收信号时，根据确定单元确定出的承载信号的子载波对应的频域 校准系数，对接收到的信号进行校准。
全文摘要
本发明公开了一种智能天线发射通道及接收通道的校准方法及相关装置，用以解决现有天线校准技术无法对LTE系统中传输的信号进行准确校准的问题。该方法包括确定承载待发送信号的子载波对应的频域校准系数，所述子载波的频域校准系数为对从校准通道接收到的时域信号中分离出的每路发射通道的时域估计值进行变换，以获得每路发射通道各子载波的频域估计值，再根据获得的各子载波的频域估计值确定出的；在发送信号时，根据确定出的子载波对应的频域校准系数，对待发送信号进行校准。
文档编号H04L27/26GK102014094SQ200910092329
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月7日 优先权日2009年9月7日
发明者于洋, 孙长果, 张健飞, 蒋峥 申请人:大唐移动通信设备有限公司