同步的MIMO测量接收器及本地和远程发送器的频率响应校准的制作方法

文档序号:18220294发布日期:2019-07-19 22:57阅读:178来源:国知局
无线无线电通信会受到通信环境的显著影响。在多输入多输出(mimo)无线电系统中,可能存在信道之间不期望的相位未对准和/或缺乏时间同步性。在这种情况下,可能期望对信道进行相位对准,并使多个信道的时间同步到纳秒或更好。可能还期望对不完美的硬件发送器和接收器执行频率响应校正(这与信道频率响应无关)。这些处理中的每一个都涉及计算复杂性、成本和等待时间。在一些情况下,发送器可以远离mimo无线电系统定位,这进一步使得用于mimo无线电系统和发送器之间的通信的校准工作复杂化。因此,可能期望改进这些处理的执行。技术实现要素:本文描述的实施例涉及用于使用参考序列来校准多输入多输出(mimo)无线电系统的系统、存储介质和方法。一些实施例涉及包括多个接收器的mimo无线电系统。一些实施例涉及一种方法,由此mimo无线电系统使用单个校准信号来为多个接收器中的每一个执行时间同步、相位同步和频率响应校正中的每一个。在一些实施例中,使用1:n分路器和nsp2t(1x2)开关将宽带复导频(complexpilot)信号路由到多个n个接收器。接收器可以对接收到的导频信号进行数字化,然后可以导出n个均衡器,n个信道中的每个信道1个均衡器。在一些实施例中,导出的均衡器可以对n个信道进行相位和时间对准,并且还可以校正由每个接收信道中的不完美接收硬件造成的非平坦频率响应。根据各种实施例,均衡器可以是分数间隔的频域均衡器或时域均衡器。虽然可能需要如分路器和开关之类的外部rf组件,但是这个系统可以在任何数字无线电mimo接收器中工作而无需在无线电收发装置本身内进行硬件部件的实质性修改或添加。在一些实施例中,参考序列可以是zadoff-chu(zc)序列,或另一种类型的恒定幅度零自相关(cazac)序列。在一些实施例中,系统可以被配置为一旦校准完成就从校准模式切换到操作模式。切换到操作模式可以包括由每个接收器接收来自相应天线的信号。在一些实施例中,系统可以被配置为周期性地重新进入校准模式,其中可以以预设的时间间隔重复校准。在一些实施例中,可以采用双模式校准来校准远程发送器(rt)。在第一稀疏全系统校准(sfsc)模式期间,rt可以物理地连接到mimo无线电系统。在一些实施例中,可以分别为rt和本地发送器(lt)中的每一个导出第一和第二均衡器。在随后的实时校准(rtc)模式期间,rt可以远离mimo无线电系统定位,并且rt可以被配置为经由天线在空中与mimo无线电系统通信。在rtc模式下,可以为lt导出第三均衡器。然后可以基于从第一、第二和第三均衡器中的每一个导出的均衡器来校准rt。例如,在这个实施例中,即使在rt远离mimo无线电系统定位时,也可以实现rt的实时校准。要注意的是,本文描述的技术可以在多种不同类型的设备中实现和/或与其一起使用,所述设备包括但不限于基站、接入点、蜂窝电话、便携式媒体播放器、平板计算机、可穿戴设备,以及各种其它计算设备。本
发明内容旨在提供本文档中描述的一些主题的简要概述。因此,应该认识到的是,上述特征仅是示例,并且不应当被解释为以任何方式缩小本文描述的主题的范围或精神。根据以下具体实施方式、附图说明和权利要求书,本文描述的主题的其它特征、方面和优点将变得显而易见。附图说明图1图示了根据一些实施例的被配置为实现本文描述的方法的示例性mimo无线电系统设置;图2图示了根据一些实施例的示例性mimo无线电系统设置,其包括被配置为实现本文描述的方法的远程和本地发送器;图3是图示用于使用分数间隔频域(fs-fde)均衡器执行校准并随后进行操作的示例性方法的流程图;图4是图示用于使用时域均衡器执行校准并随后进行操作的示例性方法的流程图;图5是没有校准的信道脉冲响应的真实数据图;图6是根据本发明实现的实施例执行校准之后的信道脉冲响应的实际数据图;图7是没有校准的信道频率响应的真实数据图;图8是根据本发明实现的实施例执行校准之后的信道频率响应的实际数据图;图9是根据本发明实现的实施例执行校准之前和之后的最大相位偏移的实际数据图;图10是图示根据一些实施例的校准方法的流程图;以及图11是图示根据一些实施例的用于校准远程发送器的双模式校准方法的流程图。虽然本发明易于进行各种修改和替代形式,但是其具体实施例在附图中以示例的方式示出并在本文中详细描述。但是,应当理解的是,附图和对其的详细描述并非旨在将本发明限于所公开的特定形式,相反,其目的是涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。具体实施方式如果适当地校准mimo设备的多个接收器和/或发送器中的每一个,那么可以改进多输入多输出(mimo)无线电设备或mimo通信系统对于发送和接收数据的使用。本文的实施例描述了用于校准mimo设备的方法和设备,其可以用在各种
技术领域
:和设备中的任何一个当中。例如,mimo设备可以是执行无线通信的移动或便携式计算机系统设备,常常被称为用户装备设备(ue)。ue设备的示例包括移动电话或智能电话(例如,基于iphonetm、基于androidtm的电话)、便携式游戏设备(例如,nintendodstm、playstationportabletm、gameboyadvancetm)、膝上型电脑、可穿戴设备(例如,智能手表、智能眼镜)、pda、便携式互联网设备、音乐播放器、数据存储设备,或其它手持式设备,等等。一般而言,术语“ue”或“ue设备”可以广义地被定义为涵盖任何电子、计算和/或电信设备(或设备的组合),其易于由用户运输并且能够进行无线通信。可替代地,在一些实施例中,mimo无线电设备可以是被设计为使用蜂窝或另一种无线技术执行信道探测或其它无线测量的测量装置。例如,mimo无线电设备可以是用于测量蜂窝mimo通信(例如,5g或nr通信)的无线电信道条件的蜂窝测量设备。如本领域技术人员可以认识到的,mimo无线电设备的校准的其它应用也是可能的。图1-三个接收器系统的配置图1示出了根据一些实施例的多输入多输出(mimo)无线电设备100的可能配置中的rf连接和开关。该图示出了3个无线电收发装置102-106,但是本文描述的方法和系统可以更一般地支持任何n>1的n个mimo信道。在一些实施例中,无线电接收器具有2种模式:校准(cal)模式:在这种模式下,sp2t开关110可以与天线112-116断开,以防止接收任何空中信号。而且,1x2开关110可以连接到cal路径。在这些实施例中,宽带复cal导频信号通过1:n分路器118、通过sp2t开关110并进入无线电收发装置102-106。操作模式:在这种模式下,通过将sp2t开关110切换到天线路径112-116,接收器102-106与cal路径断开并连接到天线路径以进行正常操作。图2-三个接收器系统的配置图2以类似于图1的可能配置示出了mimo无线电设备100的rf连接和交换机,但是附加地包括远程发送器122(rt)(与mimo无线电设备100不同),以及具有对2种不同校准模式的附加支持,如下面进一步详细描述的。例如,图2图示了通信系统,其中期望mimo无线电设备100与远程发送器通信,因此本文的实施例描述了用于将rt校准到mimo无线电设备的多个接收器的方法。作为一个示例,rt可以是通过使mimo无线电设备确定伪基站的各个位置处的信道条件来广播信号以执行信道探测的伪基站。在这些实施例中,无线电接收器可以具有3种模式:稀疏全系统校准(sfsc)模式:在这种模式下,sp2t开关110可以与天线112-116断开,以防止接收到任何空中信号。而且,1x2开关110可以连接到cal路径。在这些实施例中,宽带复校准导频信号从本地校准信号发生器120(lt)通过1:n分路器118(例如,图1中的1:3分路器,但是n的其它值是可能的)、通过sp2t开关110进入无线电收发装置102-106。此外,在sfsc模式下,远程发送器122(rt)可以被电缆连接(虚线)到1:n分路器118,由此rt122被配置为发送宽带复校准导频信号通过1:n分路器118、通过sp2t开关110,并进入无线电收发装置102-106。实时校准(rtc)模式:除了rt122未以rtc模式连接到1:n分路器118之外,这种模式与sfsc相同地被配置。例如,rt可以在rtc模式期间远离接收器系统定位,从而不可能进行电缆连接。换句话说,rt122可以被配置为利用有线连接连接到mimo无线电设备100以在sfsc模式下操作,并且可以附加地被配置为在rt远离mimo无线电设备定位的同时以rtc模式与mimo无线电设备100无线通信。操作模式:在这种模式下,通过将sp2t开关110切换到天线路径112-116,接收器102-106与cal路径断开并连接到天线路径以进行正常操作。此外,rt在操作模式下连接到rt天线124,由此rt可以在空中发送要由天线112-116接收的信号。在操作模式下,rt可以远离mimo无线电设备100定位。在一些实施例中,公共10mhz参考源108可以用于各种无线电收发装置。10mhz公共参考信号108确保信号发生器120的数模转换器(dac)和接收器的数字化器(digitizer)模数转换器(adc)102-106相对于参考并且相对于彼此被锁定。在锁定10mhz时钟的情况下,在应用本文所述的定时对准校准方法之后,数字化adc样本中的时间对准将保持长时间。共享10mhz参考还意味着接收器102-106的频率非常接近并且彼此锁定。对这种方法的进一步增强可以涉及使进行下转换的本地振荡器(lo)形成菊花链以确保在所公开的校准方法完成之后相位对准也持续长时间。这可以针对其中无线电收发装置被配置为共享lo的实施例来实现。在这些实施例中,相对于其中无线电接收器不共享lo的实施例,在无线电接收器之间共享单个lo可以使mimo通信系统能够在延长的持续时间内保持校准。在无线电收发装置未被配置为共享lo的实施例中,可以更频繁地重复校准方法以重新对准相位。本地cal信号发生器120和远程发送器122均可以生成宽带的复导频信号,具有期望的自相关特性,并且具有在其整个带宽内大部分是平坦的频谱。复导频信号可以用作用于校准处理的校准信号。这种序列的示例是经修改的zadoffchu序列,但是其它类型的序列也是可能的。zadoff-chu(zc)序列是复值数学序列,当应用于无线电信号时,其产生具有恒定振幅的信号。另外,强加在信号上的zc序列的循环移位版本导致在接收器处彼此零相关,因为zc序列的循环移位版本是正交的。zc序列是特殊类型的恒定振幅零自相关(cazac)序列。cazac序列是复值周期性序列,其具有等于零和恒定振幅的循环移位自相关。虽然本文讨论zc序列以便于说明,但是可以在其它实施例中使用各种适当的cazac序列或其它序列中的任何序列,以代替zc序列或作为zc的补充。因为每个接收器路径中的电缆长度可以不同,因此cal信号可以在稍有不同的时间到达每个接收器,其可以相隔几纳秒。而且,每个接收器处的信号可以具有不同的频率失真,因为每个接收硬件的频率响应可以不同。此外,在每个接收器中接收的复样本之间可以存在相位偏移。如果lo是菊花链式的,那么这个相位偏移可以是恒定但未知的值。在一些实施例中,每个接收器102-106将接收到的zc序列与zc序列的本地已知副本相关。由于zc序列的自相关特性,只有当两个序列正确对齐(lineup)时(例如,在时间和/或相位上正确对齐),才会在接收到的zc序列与zc序列的本地副本的相关中观察到尖峰。接收到的zc序列可以在传输期间已经经历了时间和相位偏移,并且观察相关中的峰所需的两个序列之间的偏移可以用于推断由通信信道引入的时间和/或相位偏移。此外,因为发送的zc序列在其整个带宽内大部分是平坦的,所以接收序列的接收频谱分解中的异质性(inhomogeneity)可以被确定为由接收信道的不完美硬件的频率响应的异质性造成。照此,并且如下面进一步详细解释的,使zc序列的接收和本地副本相关可以使接收器能够导出均衡器,该均衡器确定与接收器相关联的信道的时间偏移、相位偏移和频率响应。在校准模式期间(例如,cal、sfsc和/或rtc模式中的任何一个),可以触发接收器adc以一起开始获取,并且接收器可以数字化cal信号。虽然使用了触发,但是在一个adc和另一个adc之间可以存在几纳秒的确定性但未知的延迟。图3-分数间隔频域均衡器图3是用于使用分数间隔的频域均衡器来校准和操作mimo无线电系统的示例性方法的流程图。针对单个信道图示了图3,但是可以针对mimo无线电系统中的每个信道重复图3中所示的步骤。在202处,可以在cal信号发生器120处生成导频波形信号。根据各种实施例,导频波形信号可以是zc序列、另一个cazac序列或某个其它参考序列。在204处,将循环前缀添加到导频波形信号。每个块开始处的循环前缀防止一个块与下一个块之间的信元间干扰(isi),并且允许离散傅立叶变换均衡操作所需的周期性。然后,fs-fde可以对每个都具有循环前缀的数据块进行操作。在206处,对导频波形信号执行数模转换。在208处,然后执行射频(rf)上变换以准备用于传输的信号。然后将信号通过1:n分路器(图2所示的特定实施例中的1:3分路器),并将其中一个分路信号发送到接收器102-106之一。在210处,对接收到的信号执行rf下变换,并且在212处执行模数转换以准备用于处理的信号。在214处,接收器处的处理器找到块开始样本偏移,其包括信号的路线定时(coursetiming),并且在216处,处理循环前缀。可以使用下面的等式1和2在每个接收器处导出具有半样本间隔的分数间隔频域均衡器(fs-fde)。均衡器可以被配置为对数字化样本的快速傅立叶变换(fft)进行操作,即,它可以在频域中操作。在fft之前,由于均衡器是半间隔的,因此时域样本可以在218处被路由到抽取去交织器,其输出两个时域样本流,每个流以半速率操作。在一些实施例中,将流称为偶数样本流和奇数样本流。即,抽取去交织器218可以将输入的时域样本交替地路由到偶数和奇数样本路径220-222。此后,可以在224-226处执行快速傅立叶变换(fft)。对于偶数和奇数样本,可以在228处如下对导频信号执行信道估计:偶数fft点信道估计:奇数fft点信道估计:其中c(k)是导频信号的第k个点fft。例如,c(k)可以从校准序列的已知本地副本导出。是接收到的校准信号的偶数样本的第k个点fft,并且是接收到的校准信号的奇数样本的第k个点fft。要注意的是,由于这是半样本间隔均衡器,因此在等式(1a)、(1b)中,c(k)是理想导频信号(即,导频信号的已知本地副本)的fft,其已在时域按因子2进行抽取。偶数均衡器系数:奇数均衡器系数:其中h(k)是来自(1)的信道估计的第k个样本fft,并且是噪声功率估计。通过下式执行均衡:其中是第k个均衡样本的fft,并且ye(k)和yo(k)是偶数或奇数时域数字化样本的第k个fft点。要注意的是,等式(3)不补偿接收路径中的振幅衰减或增益。在230处等式(1)和(2)可以对fft结果进行操作以导出均衡器系数。在操作模式下,等式(3)然后对接收到的rf信号执行均衡。均衡器系数230移除各个信道之间的残余纳秒定时偏移,使每个信道中的频率响应变平坦,并且还通过移除每个接收信道之间的相位偏移来对信道进行相位对准。频率响应校正是系统级平坦度校正,其校正不完美信号发生器和不完美接收器的组合频率响应。在一些实施例中,信号发生器的频率响应可以用仪器级向量信号分析仪(vsa)预校准。在这些实施例中,系统级校准将减少到仅不完美接收器的校准。频域均衡和相关通常需要定时同步以确定fft窗口的放置。这种先前的定时同步基于或者接收到的信号的自相关或者其与原始序列的互相关。但是,在所公开的技术中,例如,由于所发送信号的周期性质,接收到的zc/cazac序列与序列的本地副本的互相关可以在任何点开始(没有先前的定时同步),这可以简化信号处理体系架构、减少等待时间,和/或还允许确定toa。在一些实施例中,在完成校准处理之后,mimo系统可以被配置为过渡到操作模式。在从cal模式过渡到操作模式之后,可以触发n个信道adc,以经由共享的触发器一起开始获取。在操作模式下,开关110可以将无线电收发装置102-106连接到天线112-116,以允许无线电收发装置从天线接收信号。远程源可以产生数据信号232、添加循环前缀234、对信号236执行数模转换,以及在将经处理的信号发送到天线112-116之一之前在238处执行rf上变换。除了导频波形信号现在包含有效载荷数据而不是参考序列之外,这些步骤可以类似于校准模式下的步骤202-208执行。一旦无线电收发装置102-106之一接收到信号,无线电收发装置就再次对信号240执行rf下变换、模数转换242、使用在214处找到的块开始样本偏移来计算块开始粗略定时244,并以类似于cal模式下的步骤210-216的方式处理循环前缀246。在248处,时域样本可以再次被路由到抽取去交织器,其输出两个时域样本流,每个以半速率操作。即,抽取去交织器248可以将输入的时域样本交替地路由到偶数和奇数样本路径250-252。此后,可以在254-256执行快速傅立叶变换(fft)。现在在数字域中,在操作模式期间,在258处插入fs-fde数字信号处理(dsp)块。这个fs-fde可以使用在230处的校准模式期间导出的相同系数。最后,在260处对经处理的信号执行快速傅立叶逆变换(ifft)。在fs-fde块的输出处,可以产生adc获取的波形的校准的数字样本,其被时间对准到皮秒、相位对准,并且将不完美接收器的非平坦频率响应移除。可以从输出中移除循环前缀(cp)。时域均衡器图4图示了替代实施例,其中使用时域均衡器代替fs-fde。图4图示了单个信道,但是可以对mimo无线电系统中的每个信道重复图4所示的步骤。时域均衡器具有以下优点:它不需要对数据块进行操作并且不需要循环前缀。可以在cal模式期间训练时域均衡器的系数。用于时域均衡器的cal模式类似于fs-fde的情况开始。在302处,可以在cal信号发生器120处生成导频波形信号。根据各种实施例,导频波形信号可以是zc序列、另一个cazac序列或某个其它参考序列。在304处,对导频波形信号执行数模转换。在306处,然后执行射频(rf)上变换以准备用于传输的信号。然后将信号通过1:n分路器(图3中所示的特定实施例中的1:3分路器),并将其中一个分离信号发送到接收器102-106之一。在308处,对接收到的信号执行rf下变换,并且在310处执行模数转换以准备用于处理的信号。在312处,接收器处的处理器找到导频开始,其包括信号的路线定时,并且在314处,参考导频(即,校准信号的已知本地副本)被用于自适应地均衡,直到获得收敛,从而输出均衡器系数。在一些实施例中,在完成校准处理之后,mimo系统可以被配置为过渡到操作模式。在从cal模式过渡到操作模式之后,可以触发n个信道adc,以经由共享的触发器一起开始获取。在操作模式下,开关110可以将无线电收发装置102-106连接到天线112-116,以允许无线电收发装置从天线接收信号。远程源可以产生数据信号316、对信号318执行数模转换,并且在将经处理的信号发送到天线112-116之一之前在320处执行rf上变换。除了数据信号现在包含有效载荷数据而不是参考序列之外,这些步骤可以类似于校准模式下的步骤302-306执行。一旦无线电收发装置102-106中的一个接收到信号,无线电收发装置就以类似于cal模式下的步骤308-312的方式再次对信号322执行rf下变换、模数转换324,并且可选地使用在312处找到的导频开始来计算粗略定时244。最后,在328处,可以利用在314处导出的均衡器系数对信号进行滤波。在操作模式期间,这些均衡器系数可以由在adc之后操作的滤波器dsp块使用。在时域均衡器的输出端处,可以产生adc获取的波形的校准的数字样本,其被时间对准到皮秒、相位对准并且将不完美接收器的非平坦频率响应移除。当由不完美接收器硬件的非平坦频率响应造成的信元间干扰(isi)是若干数据信元长时,利用时域均衡器的实施例可以是有利的。否则,时域均衡滤波器可能非常长并且在校准期间可能需要长的收敛时间,这会变得不切实际。共享的开始触发器在一些实施例中,可以在cal模式期间和操作模式期间在每个接收器之间共享获取adc开始触发器。当从cal模式移动到操作模式时,开始获取触发器可以保留定时对准。如果n个adc全部基于共享的触发器开始校准处理,那么n个接收器可以在校准模式下进行时间和相位对准。虽然触发器在那里开始获取,但是在一个adc与另一个adc之间可能存在几纳秒的残余定时未对准-因此在cal模式期间导出的均衡器可以移除这种定时失配并且还使接收器相位对准。在切换到操作模式之后,如果经由共享的触发器一起发起所有n个接收器的adc以便一起获取,那么先前导出的校准均衡器的定时和相位对准功能可以保持。用于块开始的定时恢复对于操作模式期间的fs-fde,可以通过使用在cal模式期间针对n个接收器中的每一个获得的“开始样本偏移”来简化执行用于块开始的粗略定时恢复的dsp单元。对于时域均衡器方法,可以在操作模式期间完全跳过粗略定时块,但是在cal模式下可能期望找到导频开始,使得均衡器训练可以从那个样本开始。实时校准调度在一些实施例中,无线电收发装置使用的数据通信协议可以被设计为以预设间隔自动重复校准步骤以改善mimo性能。无线电协议可以被设计为在数据传输中具有预先调度的间隙,使得接收器可以从操作模式进入cal模式、执行校准,并切换回操作模式。在使用本发明的分组数据传输无线电协议中,可以存在用于校准的时隙,其中不发送数据分组,但是执行相位、频率和定时对准的实时校准。因此,mimo无线电系统可以被配置为在校准过程期间实时地执行校准而不丢失来自天线的数据分组。实现和结果本发明的一个实施例已被实现为nationalinstrument(ni)的多接收器信道探测系统的一部分。如下面进一步详细解释的,图5-9图示了这种实现的结果。在这个实施例中,多接收器信道探测器由在28ghz下操作的2个或更多个(在这个特定实施例中最多4个)ni毫米波接收器组成。触发时钟(tclk)在每个信道中用于触发的多信道获取,但尽管如此,残留信道未对准仍保持在几纳秒的水平。这可能是由于每个信道的接收路径中的电缆长度不同,以及不同接收器中以每秒3.072千兆样本(gsps)操作的不同adc时钟。用于获得图5-9的数据的硬件以与图1类似的配置来设置。由多个接收器通过开关和1:4分路器同时接收宽带复相关信号。每个接收器运行相关器,并且得到的相关峰或信道脉冲响应在图4和5中已被绘制为偏移的函数。注意图5中的多个峰(在无校准的情况下获得),其因为频率响应不平坦而存在。此外,信道脉冲响应在图5中看起来宽,并且彼此不完美重叠。这是因为在使用tclk之后在每个接收器事件之间存在子采样定时未对准,并且这个残余未对准可以是几百皮秒。显式频率响应是通过对信道脉冲进行fft来获得的,其在未执行校准时,信道脉冲会表现出波纹,如图7中所示。此外,每个信道中的复脉冲响应之间存在相位偏移,如图9中所示。当应用本创新公开的校准方法时,可以获得图6、8和9中的结果。图5和6-没有校准和有校准的情况下的信道脉冲响应图5和6示出了在使用和不使用本文所述校准方法的实施例的情况下获得的信道脉冲响应的实际数据。图5示出了通过3个信道的相关获得的脉冲的信道脉冲响应数据(以dbm为单位),而不采用本文所述的校准技术。由于每个接收器中的不同频率响应,在水平虚线上方存在多个峰。3个脉冲响应图中的每一个中的峰是几个样本宽并且它们彼此不完美重叠。这是由于即使在使用触发时钟(tclk)和共享的开始触发器之后,子样本也未对准。图6示出了在执行根据本文描述的一个实施例的校准之后通过3个信道的相关获得的脉冲的信道脉冲响应数据(以dbm为单位)。要注意的是,所有图在峰处非常接近,显示出极好的相关性。而且,相关峰窄并且是一个样本宽。这表明信道现在时间对准在几皮秒内。此外,没有辅助信道脉冲峰,因为频率响应已经均衡,如下面图8中所示。图7和8-没有校准和有校准的情况下的信道频率响应图7示出了在没有校准的情况下作为3个信道中的每个信道的频率的函数的每个信道的响应(以dbm为单位)。可以看出,信道频率响应不是平坦的,并且在校准之前在每个接收器路径中获得不同的频率响应。要注意的是,图7是图5中数据的快速傅立叶变换。图8示出了在采用本发明的一个实施例的校准技术之后作为3个信道中的每个信道的频率的函数的每个信道的响应(以dbm为单位)。可以看出,每个接收器中的频率响应已被校准为平坦的相同频率响应。要注意的是,图8是图6中数据的快速傅立叶变换。图9-校准前后的最大相位偏移图9示出了作为时间的函数的3个信道之间的最大相位差。在时间t=0时,不校准信道,然后如相位差的下降中途所示,应用校准方法。这降低了信道之间的相位偏移。但是,由于三个28ghz接收器不共享lo,因此,即使校准之后相位偏移也会波动,但是最大相位偏移保持在±25度之间。图6、8和9分别示出了通过实施本发明实施例的实现获得的定时对准、频率响应和相位对准方面的改进。图10-校准处理的方法流程图图10是示出根据一些实施例的在mimo无线电设备100上执行校准处理的示例性方法的流程图。在902处,在n个接收器中的每一个处接收校准序列。在一些实施例中,n个接收器可以包括在诸如mimo无线电设备100之类的mimo通信系统内。在各种实施例中,校准序列可以是zadoff-chu序列、另一种类型的cazac序列或某种其它校准序列。校准序列可以由单个源(例如,通过校准信号发生器120)使用路由到每个接收器的分路器来接收。在904处,接收器各自基于接收到的校准序列导出均衡器。根据各种实施例,均衡器可以是频域均衡器或时域均衡器。在各种实施例中,频域均衡器可以是分数间隔的频域均衡器或另一种类型的频域均衡器。在906处,mimo通信系统可以基于导出的均衡器为至少其中一个接收器对准时间和相位,并校正频率响应。时间对准可以校正接收器之间的校准信号的传输时间的差异。相位对准可以校正传输期间校准信号的累积相位的差异。可以认识到的是,执行对准以校正传输时间和累积相位的差异不一定意味着差异的完全校正。例如,校正可以仅仅是减少这些差异(即,它可以执行部分校正)。例如28ghz的高频信号具有大约1cm的波长,因此即使传输长度的小差异(即,连接n个接收器的线长度相差1mm或更小)也会在累积相位中引入显著差异。此外,接收器侧的硬件差异会导致对校准信号的不同频率响应。均衡器可以用于校正接收器中的非均匀频率响应。在一些实施例中,时间和相位对准以及频率响应校正然后可以在接收发送的数据时用于接收器的后续操作。双模式校准处理在一些实施例中,可以扩展上述方法以在本地和远程发送器中的每一个上执行校准。特别地,在一些实施例中,校准可以由可以位于mimo系统本地的“接收侧校准本地发送器”(lt)和可以远离mimo系统定位的“远程发送侧发送器”(rt)中的每一个来执行。在一些实施例中,校准模式可以包括两个阶段。在一些实施例中,可以被称为“稀疏全系统校准”(sfsc)的第一模式可以不频繁地执行,例如每几个月执行一次,或者以任何其它频率执行。在稀疏全系统cal期间,接收侧lt可以连接到mimo接收器,并且可以基于上面公开的校准方法导出均衡器。这些均衡器可以对多个并行的n个接收器进行相位和时间对准,并且可以向receiveri链提供对lt的平坦的频率响应,其中i从1到n个接收器。在sfsc期间导出的用于lt的均衡器可以被称为eq_lti。在一些实施例中,lt可以始终通过rf电缆连接到分路器,以供将来在实时校准期间使用。在一些实施例中,sfsc还可以包括发送侧rt,其靠近mimo系统并且经由rf电缆连接到mimo接收器。在这些实施例中,可以基于上面公开的校准方法导出均衡器。这些均衡器可以对多个并行n个接收器进行相位和时间对准,并且可以向receiveri链提供对rt的平坦的频率响应,其中i从1到n个接收器。在sfsc期间导出的用于rt的均衡器可以被称为eq_rti。在一些实施例中,对于fde中的每个频率点k,可以针对fde的每个样本计算比率(eq_rti/eq_lti),其可以被称为cal比率cr(k),并且可以作为cal常量存储在cal文件中。如下面将进一步详细解释的,cr(k)可以用于在实时校准(rtc)期间计算用于rt的新均衡器。在一些实施例中,可以被称为“实时cal”(rtc)的第二模式可以在mtmo系统的正常操作期间以预先安排的间隔实时地执行,其中预先安排的间隔可以比稀疏全系统cal更频繁地安排。在rtc期间,接收侧lt可以连接到mimo接收器,并且可以基于上面公开的方法导出均衡器。这些均衡器可以对多个并行的n个接收器进行相位和时间对准,并且向receiveri链提供对lt的平坦的频率响应。在这些实施例中,在实时cal期间导出的用于lt的均衡器可以被称为eq_lt_newi。在一些实施例中,在rtc期间,发送侧rt远离并且在空中操作。在这些实施例中,可能无法将远程rt物理连接(例如,通过电缆)到mimo接收器以便进行相位和时间对准,并且使从rt到receiveri链的频率响应变平。在这些实施例中,先前导出的eq_rti不能对接收器进行相位和时间对准,因为接收器的相位和时间对准可能已经从执行sfsc时改变。但是,使用eq_rti的振幅频率响应可以大部分是平坦的,因为自上次sfsc完成以来无线电收发装置的模拟rf分量可能没有改变(例如,只要没有对接收器设置进行电缆改变即可)。在这些实施例中,可能期望导出新的均衡器,其将保留eq_rti的平坦振幅频率响应校正,但是也将对接收器进行相位和时间对准。在一个实施例中,这个新均衡器在频域中以数学方式导出为:eo_rt_newi=(eq_rti/eq_lti)×eq_lt_newi。可以从用于每个频率点k的cal文件获得比率(eq_rti/eq_lti)。然后用于rt的新均衡器可以结合为本地发送器(eq_lt_newi)导出的实时相位和时间校准,同时还保留在sfsc模式(eq_rti)期间为rt获得的经校正的振幅频率响应。换句话说,本文描述的技术可以允许rt的实时校准,而不必将远程rt物理地连接到mlmo系统。利用eq_rt_newi,接收器可以在时间对准和相位同步的情况下操作,并且可以在rt的空中(ota)远程操作期间使rt到receiveri链中的振幅频率响应平坦。图11–用于双模式校准处理的流程图图11是示出根据一些实施例的、通过其执行双模式校准处理的示例性方法的流程图。在1002处,发起稀疏全系统cal(sfsc)模式。在一些实施例中,在sfsc期间,远程发送器和本地发送器中的每一个可以(例如,通过射频电缆或通过其它手段)物理地连接到mimo通信系统。在一些实施例中,在1004处,可以为本地发送器导出第一均衡器,并且可以为远程发送器导出第二均衡器。均衡器可以各自基于接收到的校准序列导出。可以基于zadoff-chu序列、另一种类型的cazac序列或任何其它类型的校准序列来导出均衡器。根据各种实施例,均衡器可以是频域均衡器或时域均衡器。在各种实施例中,频域均衡器可以是分数间隔的频域均衡器或另一种类型的频域均衡器。如果均衡器是频域均衡器,那么可以为多个频率中的每一个导出第一和第二均衡器。在一些实施例中,在1006处,mimo通信系统可以发起实时校准(rtc)模式。在rtc模式期间,远程发送器可以远离mimo通信系统定位,使得例如它可以不再物理地连接到mimo通信系统。在一些实施例中,在1008处,可以为本地发送器导出第三均衡器。除了第三均衡器基于当前无线电通信状况之外,第三均衡器可以以与sfsc模式下第一均衡器类似的方式导出。在一些实施例中,在1010处,可以基于第一、第二和第三均衡器中的每一个为远程发送器导出第四均衡器。在一些实施例中,第四均衡器可以保留来自第二均衡器的振幅频率响应校正信息。在一些实施例中,第四均衡器还可以结合当前无线电通信状况,当前无线电通信状况被结合在第三均衡器中。在一些实施例中,第四均衡器可以被配置为忽略第一和第三均衡器中特定于本地发送器的均衡器信息。在一些实施例中,在1012处,mimo系统可以被配置为使用第四均衡器与远程发送器通信。在一些实施例中,远程发送器可以被配置为利用天线与mimo系统通信,并且mimo系统可以被配置为从多个天线接收来自远程发送器的讯息。mimo系统可以被配置为使用第四均衡器来校准接收到的讯息。例如,在一些实施例中,mimo系统可以被配置为使用第四均衡器实时地校正接收到的讯息的时间未对准、相位未对准和非均匀频率响应。以下编号的段落描述了本发明的附加实施例。1.一种用于在多输入多输出(mimo)通信系统中将远程发送器(rt)校准到多个接收器的方法,所述方法包括:以第一校准模式操作,其中以第一校准模式操作包括:导出用于本地发送器(lt)的第一均衡器,其中第一均衡器对准与lt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及导出用于rt的第二均衡器,其中第二均衡器对准与rt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及以第二校准模式操作,其中rt在以第二校准模式操作的同时远离mimo系统定位,其中以第二校准模式操作包括:导出用于lt的第三均衡器,其中第三均衡器对准与lt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及导出基于第一、第二和第三均衡器中的每一个的第四均衡器,其中第四均衡器可用于校准由mimo系统从远程定位的rt接收的讯息。2.如权利要求1所述的方法,所述方法还包括:在以第一和第二校准模式操作之后:使用所述多个接收器中的每一个接收器处的开关切换到操作模式;其中,当处于操作模式时,所述多个接收器中的每一个接收器被配置为从rt接收信号并使用第四均衡器实时校准从rt接收的信号。3.如权利要求2所述的方法,其中所述方法被配置为通过以下操作实时地执行:以预设间隔自动重复第二校准模式;根据预设间隔在第二校准模式和操作模式之间交替;其中rt被设计为在数据传输中具有预先安排的间隙,使得预先安排的间隙与校准模式的重复一致。4.如权利要求3所述的方法,其中以操作模式操作包括使用来自最近的第二校准模式的第三均衡器。5.如权利要求1所述的方法,其中导出的均衡器是分数间隔的频域均衡器。6.如权利要求5所述的方法,其中针对多个频率中的每一个频率导出第一、第二、第三和第四均衡器。7.如权利要求6所述的方法,其中用于每个频率的第四均衡器等于用于那个频率的第二均衡器乘以用于那个频率的第三均衡器,除以用于那个频率的第一均衡器。8.如权利要求1所述的方法,其中导出的均衡器是时域均衡器。9.一种多输入多输出(mimo)无线电设备,包括耦合到一个或多个处理元件的多个接收器,其中所述多个接收器和所述一个或多个处理元件被配置为:以第一校准模式操作,其中,在以第一校准模式操作时,所述多个接收器和所述一个或多个处理元件被配置为:导出用于本地发送器(lt)的第一均衡器,其中第一均衡器对准与lt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及导出用于远程发送器(rt)的第二均衡器,其中第二均衡器对准与rt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及以第二校准模式操作,其中rt在以第二校准模式操作的同时远离mimo系统定位,其中,在以第二校准模式操作时,所述多个接收器和所述一个或多个处理元件被配置为:导出用于lt的第三均衡器,其中第三均衡器对准与lt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及导出基于第一、第二和第三均衡器中的每一个的第四均衡器,其中第四均衡器可用于校准由mimo系统从远程定位的rt接收的讯息。10.如权利要求9所述的mimo无线电设备,其中所述多个接收器和所述一个或多个处理元件还被配置为:在以第一和第二校准模式操作之后:在所述多个接收器中的每一个处使用开关切换到操作模式;其中,当处于操作模式时,所述多个接收器中的每一个接收器被配置为从rt接收信号并使用第四均衡器实时校准从rt接收的信号。11.如权利要求10所述的mimo无线电设备,其中操作模式还包括由所述接收器中的每一个接收器使用共享的开始触发器发起从相应天线接收相应信号。12.如权利要求10所述的mimo无线电设备,其中mimo无线电设备被配置为通过以下操作实时地执行:以预设间隔自动重复第二校准模式;根据预设间隔在第二校准模式和操作模式之间交替;其中rt被设计为在数据传输中具有预先安排的间隙,使得预先安排的间隙与校准模式的重复一致。13.如权利要求9所述的mimo无线电设备,所述方法还包括由每个所述接收器:使用共享的开始触发器来发起校准序列的接收。14.如权利要求9所述的mimo无线电设备,其中所述多个接收器共享单个本地振荡器,其中共享单个本地振荡器使得mimo通信系统能够在延长的持续时间内保持校准。15.一种非瞬态计算机可读存储介质,包括可由处理器执行以校准多输入多输出(mimo)通信系统中的多个接收器的程序指令,其中所述程序指令可执行以:以第一校准模式操作,其中,在以第一校准模式操作时,所述多个接收器和所述一个或多个处理元件被配置为:导出用于本地发送器(lt)的第一均衡器,其中第一均衡器对准与lt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及导出用于远程发送器(rt)的第二均衡器,其中第二均衡器对准与rt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及以第二校准模式操作,其中rt在以第二校准模式操作的同时远离mimo系统定位,其中,在以第二校准模式操作时,所述多个接收器和所述一个或多个处理元件被配置为:导出用于lt的第三均衡器,其中第三均衡器对准与lt和多个接收器之间的通信相关联的时间和相位,并校正非均匀频率响应;以及导出基于第一、第二和第三均衡器中的每一个的第四均衡器,其中第四均衡器可用于校准由mimo通信系统从远程定位的rt接收的讯息。16.如权利要求15所述的非瞬态计算机可读存储介质,其中所述程序指令还可执行以:在以第一和第二校准模式操作之后:使用所述多个接收器中的每一个接收器处的开关切换到操作模式;其中,当处于操作模式时,所述多个接收器中的每一个接收器被配置为从rt接收信号并使用第四均衡器实时校准从rt接收的信号。17.如权利要求16所述的非瞬态计算机可读存储介质,其中所述程序指令还可执行以通过以下操作实时地执行校准:以预设间隔自动重复第二校准模式;根据预设间隔在第二校准模式和操作模式之间交替;其中rt被设计为在数据传输中具有预先安排的间隙,使得预先安排的间隙与校准模式的重复一致。18.如权利要求15所述的非瞬态计算机可读存储介质,其中以操作模式操作包括使用来自最近的第二校准模式的第三均衡器。19.如权利要求15所述的非瞬态计算机可读存储介质,其中使用恒定振幅零自相关(cazac)序列导出第一、第二和第三均衡器。20.如权利要求15所述的非瞬态计算机可读存储介质,其中使用经修改的宽带zadoff-chu序列导出第一、第二和第三均衡器。本文描述的实施例可以用在许多同步应用中,而不一定限于mimo无线电收发装置。例如,在针对使用mimo的较新蜂窝和wlan标准的测试应用中,测试仪中更高的时序对准将改善测量性能。这些实施例与tclk一起工作,以给出皮秒定时对准以及相位对准。因此,这些实施例还可以区分ni同步技术以用于多信道对准。本文描述的实施例可以使用信道探测器解决关键技术问题。在信道探测领域,这些技术允许到达角度算法适用于未来的信道探测操作。一些实施例在无线电测向(directionfinding)应用中可以是有利的,因为多个接收器的相位和时间对准对于在这些应用中运行测向算法是至关重要的。可以以各种形式中的任何一种来实现本公开的实施例。例如,在一些实施例中,本发明可以被实现为计算机实现的方法、计算机可读存储介质或计算机系统。在其它实施例中,可以使用诸如asic之类的一个或多个定制设计的硬件设备来实现本发明。在其它实施例中,可以使用诸如fpga之类的一个或多个可编程硬件元件来实现本发明。在一些实施例中,可以将非瞬态计算机可读存储介质配置为使得其存储程序指令和/或数据,其中程序指令如果被计算机系统执行,那么使计算机系统执行方法,例如,本文描述的方法实施例中的任何一个,或者本文描述的方法实施例的任意组合,或者本文描述的任何方法实施例的任意子集,或者这些子集的任意组合。在一些实施例中,计算设备可以被配置为包括处理器(或处理器的集合)和存储器介质,其中存储器介质存储程序指令,其中处理器被配置为从存储器介质读取并执行程序指令,其中程序指令可执行以实现本文描述的各种方法实施例中的任何一个(或者本文描述的方法实施例的任意组合,或者本文描述的任何方法实施例的任意子集,或者这些子集的任意组合)。设备可以以各种形式中的任何一种实现。虽然上面已经描述了具体实施例,但是这些实施例不旨在限制本公开的范围,尽管仅关于特定特征描述了单个实施例。除非另有说明,否则本公开中提供的特征的示例旨在是说明性而非限制性的。以上描述旨在覆盖对于受益于本公开的本领域技术人员显而易见的这些替代方案、修改和等同物。本公开的范围包括本文公开的任何特征或特征的组合(或者明确地或者隐含地),或其任何一般化,无论其是否减轻本文所解决的任何或所有问题。因而,可以在对本申请(或要求其优先权的申请)的任何此类特征组合的审查期间制定新的权利要求。特别地,参考所附权利要求,来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征组合,并且来自相应独立权利要求的特征可以以任何适当的方式组合,而不仅仅是以在所附权利要求中列举的具体组合进行组合。当前第1页12当前第1页12
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