专利名称：一种实现有源天线多通道链路校准的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理领域，尤其涉及通信系统中有源天线多通道链路校准的方法及装置。
背景技术：
在移动通信系统中，为了扩大天线覆盖范围，传统天线通过移相网络，对各个天线振子附加上不同的幅度和相位值，使从各个振子发射出来的信号有着不同的幅度相位差。所有的振子的能量叠加形成天线的方向图。调整振子之间的相对幅度相位，可以有效改变天线辐射能量的场强分布。传统的电调天线改变天线振子的幅度相位权值是通过机械移相网络实现的，而有源天线可以在数字部分完成信号的幅度相位调整，因此有源天线比电调天线更加稳定和灵活。在有源天线系统中，由于各通道信号经过不同的物理链路，到达天线各个振子时其幅度相位必然存在比较大的差异。因此有源天线工作前必须对所有通道进行幅度相位进行校准，使信号到达各个振子时保持幅度相位一致。目前已有的技术是通过添加额外的校准通道或者独立的校准天线来实现不同通道之间的幅度相位校准，这种方法可以有效地对各个通道进行收发校准，但是其需要额外增加一对收发链路，不但增加了天线的体积与功耗，而且还增加了硬件成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实现有源天线多通道链路校准的方法及装置，以有效降低成本。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现有源天线系统多通道发射链路校准的方法，包括选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据；接收所述测试数据，将所述测试数据输出到所述有源天线系统的反馈链路；采集来自所述反馈链路的测试数据；根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作。进一步地，上述方法还具有下面特点所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据包括逐一选择有源天线系统中待校准的各个通道的发射链路发送测试数据；所述采集来自所述反馈链路的测试数据，根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作包括采集到的待校准的所有通道发射链路的测试数据后，以一通道发射链路为基准发射链路，估算其他各个通道发射链路与该基准发射链路之间相对的幅度相位差；将所述幅度相位差配置到对应的通道发射链路的幅度相位调整模块进行校准。
进一步地，上述方法还具有下面特点所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据包括选择第k通道作为基准通道和第η通道的发射链路发送测试数据，其中，η均为待校准的N通道中的任一通道，且η不等于k;当选择第k通道的发射链路发送测试数据时，分别接收和采集从第k通道的天线耦合的测试信号，计算第k通道的第一相位延时△ ^ ;接收和采集从第η通道的天线耦合的测试信号，计算第k通道的第二相位延时A1 ；当选择第η通道的发射链路发送测试数据时，分别接收和采集从第k通道的天线耦合的测试信号，计算第η通道的第一相位延时A2 ;接收和采集从第η通道的天线耦合的测试信号，计算第η通道的第二相位延时A3 ; 所述根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作，包括通过下式计算第η通道发射链路与第k通道发射链路之间相对的幅度相位差Λ Δ = +Δ2-Λ
2将所述幅度相位差△配置到第η通道发射链路的幅度相位调整模块进行校。进一步地，上述方法还具有下面特点在所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据之前还包括，向所述有源天线系统中各通道的数模转换模块发送同步命令。进一步地，上述方法还具有下面特点在所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据之前还包括，复位所选择的通道的发射链路中的数字控制振荡器的相位。为了解决上述问题，本发明还提供了一种实现有源天线系统多通道接收链路校准的方法，包括向有源天线系统中待校准的各个通道的接收链路发送接收频带信号；接收到采集命令后，采集各个通道的接收链路上的接收频带信号；根据采集到的各通道接收链路的接收频带数据，估算各个通道接收链路之间相对的幅度相位差；根据幅度相位估计模块发送的幅度相位差对对应的通道的接收链路进行校准。为了解决上述问题，本发明还提供了一种实现有源天线系统多通道链路校准的装置，包括第一模块，用于选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据；第二模块，用于接收所述测试数据，将所述测试数据输出到所述有源天线系统的反馈链路；第三模块，用于采集来自所述反馈链路的测试数据，第四模块，用于根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作。进一步地，上述装置还具有下面特点所述第一模块，具体用于逐一选择有源天线系统中待校准的各个通道的发射链路发送测试数据；
所述第四模块包括第一单元，用于在所述第三模块采集到的待校准的所有通道发射链路的测试数据后，以一通道发射链路为基准发射链路，估算其他各个通道发射链路与该基准发射链路之间相对的幅度相位差；第二单元，用于将所述幅度相位差配置到对应的通道发射链路的幅度相位调整模块进行校准。进一步地，上述装置还具有下面特点所述第一模块，选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据之前还用于，向所述有源天线系统中各通道的数模转换模块发送同步命令，复位所选择的通道的发射链路中的数字控制振荡器的相位。进一步地，上述装置还具有下面特点还包括第五模块，所述第二模块，还用于接收到接收频带信号后，将所述接收频带信号分别传送给所述有源天线系统中待校准的各个通道的接收链路；第五模块，用于接收到采集命令后，采集各个通道的接收链路上的接收频带数据，将采集到的接收频带数据发送给所述第四模块；所述第四模块包括第三单元，用于根据采集到的各通道接收链路的接收频带数据，估算各个通道接收链路之间相对的幅度相位差，将所述幅度相位差输出给第四单元；所述第四单元，用于将接收到的所述幅度相位差配置到对应的通道的接收链路的幅度相位调整模块进行校准。进一步地，上述装置还具有下面特点所述第二模块包括多个天线端口和一个公共端口，所述各个天线端口分别与所述公共端口连接，所述天线端口与所述有源天线系统中待校准的各个通道的天线接口一对一连接，所述公共端口与所述有源天线系统中的反馈链路连接。进一步地，上述装置还具有下面特点所述第二模块还包括一信号源端口，所述信号源端口与所述各个天线端口连接，用于输入接收频带信号。综上，本发明提供一种实现有源天线多通道链路校准的装置，该装置充分利用已有的硬件结构，不需要额外的收发校准通道即可以实现多通道链路的校准，降低了硬件成本和功耗，同时应用于该装置的校准方法简单可靠，实现简单。本发明提出的实现有源天线多通道链路校准的方法，能够充分利用已有的硬件结构，与传统的多通道校准方法相比，减少了独立的收发校准通道或者校准天线，能够有效减少PCB(印制电路板)面积，节省成本。该方法简单可行，有效地解决了有源天线在成本、功耗、体积上的存在的问题。
图1为有源天线系统的基本架构不意图；图2为本发明实施例的实现有源天线系统多通道链路校准的装置的示意图；图3为本发明实施例的实现有源天线系统多通道发射链路校准的方法的流程图4为本发明实施例一的实现有源天线系统多通道发射链路校准的系统的示意图；图5为本发明实施例一的实现有源天线系统多通道发射链路校准的方法的流程图；图6为本发明实施例二的以2通道数据相互校准的示意图；
图7为本发明实施例一的实现有源天线系统多通道接收链路校准的系统的示意图；图8为本发明实施例的一种实现有源天线系统多通道接收链路校准的方法的流程图；图9为本发明一应用示例的有源天线多通道链路校准的硬件结构图；图10为本发明实施例的校准工装板的示意图。
具体实施例方式图I为有源天线系统的基本架构示意图，与传统的RRU(Radio Remote Unit,射频拉远单元)架构不同，如图I所示，有源天线的每个振子都对应一个物理收发通道。以通道O为例对于发射信号，数字处理模块11处理来自BBU(基带处理单元)的数据(可以是一路数据，也可以是N路数据，与N个通道对应)，并且在内部对数据进行幅度和相位调整，产生N路不同的数据。数字处理模块11将通道O的数据送往数模转换(DAC)模块12完成数字信号转换为模拟信号，接着经过模拟发射链路模块13完成中频信号转换为射频信号，经过双工器14的滤波到达天线振子15，发射到空中。各个天线振子辐射出来的信号在远场叠加，形成方向图。对于接收信号，天线振子15接收空间信号，经过双工器14滤波到达模拟接收链路23，再经过模拟接收链路23变为中频信号，由模数转换(ADC)模块22转换为数字信号，送往数字处理模块11处理。由于有源天线的每个振子都对应一个独立的物理通道，即使每个振子对应的信号在数字部分对应的信号幅度相位完全一致，由于经过不同的物理链路，到达振子后，信号的幅度相位也完全不同，因此需要对信号的幅度相位进行校准。本发明提出了一种适合有源天线多通道链路校准的方法，通过共用反馈链路，采集各个发射通道的数据进行分析，从而达到发射链路校准的目的。通过发射接收频带校准信号，耦合到各个接收通道，各个接收通道同时接收数据进行分析，从而达到接收链路校准的目的。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。图2为本发明实施例的实现有源天线系统多通道链路校准的装置的示意图，如图2所示,本实施例的装置包括第一模块，用于选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据；
第二模块，用于接收所述测试数据，将所述测试数据输出到所述有源天线系统的反馈链路；第三模块，用于采集来自所述反馈链路的测试数据，第四模块，用于根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作。这样，通过本实施例的装置即可实现有源天线系统多通道发射链路的校准。其中，在一优选实施例中，所述第一模块，具体用于逐一选择有源天线系统中待校准的各个通道的发射链路发送测试数据； 所述第四模块包括第一单元，用于在所述第三模块采集到的待校准的所有通道发射链路的测试数据后，以一通道发射链路为基准发射链路，估算其他各个通道发射链路与该基准发射链路之间相对的幅度相位差；第二单元，用于将所述幅度相位差配置到对应的通道发射链路的幅度相位调整模块进行校准。所述第一模块，选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据之前还用于，向所述有源天线系统中各通道的数模转换模块发送同步命令，复位所选择的通道的发射链路中的数字控制振荡器的相位。在一优选实施例中，所述装置还可以包括第五模块，以实现有源天线系统多通道接收链路的校准，其中，所述第二模块，还用于接收到接收频带信号后，将所述接收频带信号分别传送给所述有源天线系统中待校准的各个通道的接收链路；第五模块，用于接收到采集命令后，采集各个通道的接收链路上的接收频带数据，将采集到的接收频带数据发送给所述第四模块；所述第四模块包括第三单元，用于根据采集到的各通道接收链路的接收频带数据，估算各个通道接收链路之间相对的幅度相位差，将所述幅度相位差输出给第四单元；所述第四单元，用于将接收到的所述幅度相位差配置到对应的通道的接收链路的幅度相位调整模块进行校准。图3为本发明实施例的实现有源天线系统多通道发射链路校准的方法的流程图，如图3所示，本实施例的方法包括下面步骤步骤I、选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据；步骤2、接收所述测试数据，将所述测试数据输出到所述有源天线系统的反馈链路；步骤3、采集来自所述反馈链路的测试数据；步骤4、根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作。这样，通过本发明实施例的方法就不需要添加额外的校准通道或者独立的校准天线来实现不同通道之间的幅度相位校准，减小天线的体积与功耗，且节省成本。图4为本发明实施例一的实现有源天线系统多通道发射链路校准的系统的示意图，如图4所示,包括校准控制模块，用于逐一选择有源天线系统中待校准的各个通道(该功能可以由上述的第一模块实现)；将幅度相位估计模块发送的幅度相位差配置到对应的通道的发射链路的幅度相位调整模块进行校准(该功能可以由上述第四模块的第二单元实现)；
测试信号产生模块，用于向所述校准控制模块选择的通道的发射链路发送测试信号;功分合路模块(对应上述的第二模块)，用于接收各个通道的发射链路发射的测试信号，将接收到的测试信号输出到所述有源天线系统的反馈链路；反馈采集模块(对应上述的第三模块)，用于采集来自所述反馈链路的测试数据，将采集到的测试数据发送给所述幅度相位估计模块；所述幅度相位估计模块(对应上述的第四模块的第一单元)，用于根据采集到的各通道发射链路的测试数据，以一通道发射链路为基准发射链路，估算其他各个通道发射链路与该基准发射链路之间相对的幅度相位差，将所述幅度相位差输出给所述校准控制模块。本发明实施例一的实现有源天线系统多通道发射链路校准的方法的流程图，如图5所示，结合参照图4，本实施例的方法包括下面步骤步骤11 :逐一选择有源天线系统中待校准的各个通道；在选择待校准的通道之前，需要同步所有通道的DAC模块；校准控制模块需要给有源天线系统中待校准的所有通道的DAC模块发送同步命令，接收到同步命令后DAC芯片保持同步。选择待校准的发射通道，复位待校准的发射链路中的NC0(Numerical ControlledOscillator，数字控制振荡器)相位，保证每次发射命令下发时刻的NCO相位是一致的。步骤12 :开始向选择的通道的发射链路发送测试数据，关闭其他发射链路。步骤13 :接收各个通道的发射链路发射的测试数据，将接收到的测试信号输出到所述有源天线系统的反馈链路；步骤14 :采集来自反馈链路的测试数据；经过固定延时tl，反馈数据采集模块开始采集来自反馈链路的发射的校准数据。切换下一个通道，跳转步骤12，采集下一个通道的数据，直至所有发射链路的数据都米集完毕。步骤15 :根据采集到的各通道发射链路的测试数据，估算各个通道发射链路之间相对的幅度相位差；幅度相位估计模块根据采集的各个通道数据，估计各个通道之间相对的幅度相位差。步骤16 :根据所述幅度相位差对对应的通道的发射链路进行校准；校准控制模块将估算的各个通道幅度相位差配置到各个通道的幅度相位调整模块。校准完成后，恢复初始设置，释放反馈通道，用来做DPD (数字预失真)。本发明实施例二的实现有源天线多通道发射链路校准的方法，主要是通过两两通道发射链路分别进行校准，原理如下选择一通道作为基准通道，其他通道分别与该基准通道的发射链路进行校准，包括下面步骤步骤21、选择第k通道作为基准通道的发射链路发送测试数据，接收和采集从第k通道的天线耦合的测试信号，计算第k通道的第一相位延时K ;
步骤22、选择第k通道作为基准通道的发射链路发送测试数据，接收和采集从第η通道的天线耦合的测试信号，计算第k通道的第二相位延时A1;步骤23、选择第η通道的发射链路发送测试数据，其中，η均为待校准的N通道中的任一通道，且η不等于k，接收和采集从第k通道的天线耦合的测试信号，计算第η通道的第一相位延时A2 ； 步骤24、选择第η通道的发射链路发送测试数据，接收和采集从第η通道的天线耦合的测试信号，计算第η通道的第二相位延时A3 ;步骤25、通过下式计算第η通道发射链路与第k通道发射链路之间相对的幅度相位差Λ
权利要求
1.一种实现有源天线系统多通道发射链路校准的方法，包括 选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据； 接收所述测试数据，将所述测试数据输出到所述有源天线系统的反馈链路； 采集来自所述反馈链路的测试数据； 根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据包括逐一选择有源天线系统中待校准的各个通道的发射链路发送测试数据； 所述采集来自所述反馈链路的测试数据，根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作包括 采集到的待校准的所有通道发射链路的测试数据后，以一通道发射链路为基准发射链路，估算其他各个通道发射链路与该基准发射链路之间相对的幅度相位差； 将所述幅度相位差配置到对应的通道发射链路的幅度相位调整模块进行校准。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据包括选择第k通道作为基准通道和第η通道的发射链路发送测试数据，其中，η均为待校准的N通道中的任一通道，且η不等于k; 当选择第k通道的发射链路发送测试数据时，分别接收和采集从第k通道的天线耦合的测试信号，计算第k通道的第一相位延时Atl ;接收和采集从第η通道的天线耦合的测试信号，计算第k通道的第二相位延时A1 ； 当选择第η通道的发射链路发送测试数据时，分别接收和采集从第k通道的天线耦合的测试信号，计算第η通道的第一相位延时A2 ;接收和采集从第η通道的天线耦合的测试信号，计算第η通道的第二相位延时A3 ; 所述根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作，包括通过下式计算第η通道发射链路与第k通道发射链路之间相对的幅度相位差Λ
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据之前还包括， 向所述有源天线系统中各通道的数模转换模块发送同步命令。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据之前还包括， 复位所选择的通道的发射链路中的数字控制振荡器的相位。
6.一种实现有源天线系统多通道接收链路校准的方法，包括 向有源天线系统中待校准的各个通道的接收链路发送接收频带信号； 接收到采集命令后，采集各个通道的接收链路上的接收频带信号； 根据采集到的各通道接收链路的接收频带数据，估算各个通道接收链路之间相对的幅度相位差；根据幅度相位估计模块发送的幅度相位差对对应的通道的接收链路进行校准。
7.一种实现有源天线系统多通道链路校准的装置，包括 第一模块，用于选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据； 第二模块，用于接收所述测试数据，将所述测试数据输出到所述有源天线系统的反馈链路； 第三模块，用于采集来自所述反馈链路的测试数据， 第四模块，用于根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于 所述第一模块，具体用于逐一选择有源天线系统中待校准的各个通道的发射链路发送测试数据； 所述第四模块包括 第一单元，用于在所述第三模块采集到的待校准的所有通道发射链路的测试数据后，以一通道发射链路为基准发射链路，估算其他各个通道发射链路与该基准发射链路之间相对的幅度相位差； 第二单元，用于将所述幅度相位差配置到对应的通道发射链路的幅度相位调整模块进行校准。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于 所述第一模块，选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据之前还用于，向所述有源天线系统中各通道的数模转换模块发送同步命令，复位所选择的通道的发射链路中的数字控制振荡器的相位。
10.如权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于还包括第五模块， 所述第二模块，还用于接收到接收频带信号后，将所述接收频带信号分别传送给所述有源天线系统中待校准的各个通道的接收链路； 第五模块，用于接收到采集命令后，采集各个通道的接收链路上的接收频带数据，将采集到的接收频带数据发送给所述第四模块； 所述第四模块包括 第三单元，用于根据采集到的各通道接收链路的接收频带数据，估算各个通道接收链路之间相对的幅度相位差，将所述幅度相位差输出给第四单元； 所述第四单元，用于将接收到的所述幅度相位差配置到对应的通道的接收链路的幅度相位调整模块进行校准。
11.如权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于 所述第二模块包括多个天线端口和一个公共端口，所述各个天线端口分别与所述公共端口连接，所述天线端口与所述有源天线系统中待校准的各个通道的天线接口一对一连接，所述公共端口与所述有源天线系统中的反馈链路连接。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于 所述第二模块还包括一信号源端口，所述信号源端口与所述各个天线端口连接，用于输入接收频带信号。
全文摘要
本发明提出的实现有源天线多通道链路校准的方法及装置，该方法包括选择有源天线系统中待校准的通道的发射链路发送测试数据；接收所述测试数据，将所述测试数据输出到所述有源天线系统的反馈链路；采集来自所述反馈链路的测试数据；根据采集到的测试数据对所述有源天线系统多通道的发射链路进行校准操作。通过本发明能够充分利用已有的硬件结构，与传统的多通道校准方法相比，减少了独立的收发校准通道或者校准天线，能够有效减少PCB(印制电路板)面积，节省成本。该方法简单可行，有效地解决了有源天线在成本、功耗、体积上的存在的问题。
文档编号H04B7/06GK102624472SQ20121006467
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者孔维刚, 王鹏, 白朝军, 雷红 申请人:中兴通讯股份有限公司