一种收发机及其天线校准方法
【专利摘要】本发明提供了一种收发机及其天线校准方法。具体地，该收发机包括N根天线，其中N大于或者等于2，则该方法包括：A、第一天线在第一天线校准时间内发出上行参考信号；B、每根其他天线接收所述第一天线发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果；C、所述每根其他天线在第二天线校准时间内发出上行参考信号；D、所述第一天线接收所述每根其他天线发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果；E、所述收发机根据从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果，以及从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果，计算天线校准系数。
【专利说明】一种收发机及其天线校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，尤指一种收发机及其天线校准方法。
【背景技术】
[0002]长期演进(LTE,Long Term Evolution)系统支持频分双工(FDD, FrequencyDivision Duplexing)和时分双工(TDD, Time Division Duplexing)两种模式，其中 LTETDD模式部署灵活、硬件成本较低，更适合于热点和室内覆盖。LTE TDD系统的上下行占用相同的频带，上下行无线信道在理论上具有信道互易性，基站可以根据上行信道估计结果获取下行信道状态信息，进而优化下行传输性能。但是，由于收发射频电路存在特性差异，在实际通信中必须借助特定的天线校准算法，才能使LTE TDD系统中的信道互易性得以满足。
[0003]现有通信系统中，天线校准方法可分为三大类:1、基于特定射频校准电路的射频自校准；2、基于本地无线信号收发与计算的基带自校准；3、借助多个通信节点之间的数据交互来实现的互校准。其中，基带自校准具有低成本(相对于射频自校准)和无需修改现有空口协议(相对于互校准)的优点，适用于热点和室内覆盖所需的低功率节点(LPN，IOWpower node),例如Pico eNB> Femto eNB等低成本、低功率的基站。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种收发机及其天线校准方法，以降低天线校准的实现复杂度。
[0005]一种收发机的天线校准方法，该收发机包括N根天线，其中N大于或者等于2，该方法包括:
[0006]A、所述N根天线中的第一天线在第一天线校准时间内发出上行参考信号；
[0007]B、所述N根天线中除第一天线之外的每根其他天线接收所述第一天线发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果；
[0008]C、所述每根其他天线在第二天线校准时间内发出上行参考信号；
[0009]D、所述第一天线接收所述每根其他天线发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果；
[0010]E、所述收发机根据从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果，以及从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果，计算天线校准系数。
[0011]该方法进一步包括:所述收发机从本小区和邻小区的数据帧共同的保护间隔GP内选择所述第一天线校准时间和所述第二天线校准时间。
[0012]该方法进一步包括:所述收发机在选择用于本小区的天线校准的时频资源时，使其与邻小区的天线校准的时频资源按照时分或者频分关系保持相互正交。
[0013]该方法进一步包括:在执行步骤E后，如果所述收发机不退出天线校准模式，则返回执行步骤A。[0014]该方法进一步包括:
[0015]在执行步骤E后，所述收发机判断预设的天线校准循环次数是否达到；
[0016]如果没有达到则返回执行步骤A ;
[0017]如果达到则对每次循环计算出的天线校准系数进行选择或合并，得到天线校准结果，并结束天线校准。
[0018]所述上行参考信号为探测参考信号或者解调参考信号。
[0019]一种收发机，包括:N根天线，并为每根天线设置上行参考信号生成器、发射单元、接收单元、信道估计器、收发选择单元，其中N大于或者等于2 ；
[0020]所述N根天线中的第一天线的收发选择单元用于:在第一天线校准时间内，允许所述第一天线的上行参考信号生成器提供的上行参考信号通过所述第一天线的发射单元发出；
[0021 ] 所述N根天线中除第一天线之外的每根其他天线的信道估计器用于:从所述每根其他天线的接收单元得到所述第一天线的发射单元发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果；
[0022]所述每根其他天线的收发选择单元用于:在第二天线校准时间内，允许所述每根其他天线的上行参考信号生成器提供的上行参考信号通过所述每根其他天线的发射单元发出；
[0023]所述第一天线的信道估计器用于:从所述第一天线的接收单元得到所述每根其他天线的发射单元发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果；
[0024]该收发机还包括:校准单元，用于根据从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果，以及从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果，计算天线校准系数。
[0025]该收发机进一步包括:时序控制器，用于在所述第一天线校准时间，将所述第一天线的收发选择单元置为发射状态，将所述每根其他天线的收发选择单元置为接收状态，并控制所述校准单元接收所述每根其他天线的信道估计器提供的信道估计结果；在所述第二天线校准时间，将所述每根其他天线的收发选择单元置为发射状态，将所述第一天线的收发选择单元置为接收状态，并控制所述校准单元接收所述第一天线的信道估计器提供的信道估计结果。
[0026]所述收发机上每根天线的收发选择单元包括:一个开关，其第一端连接所述发射单元或者所述接收单元，其第二端连接该收发选择单元对应的天线。
[0027]该收发机进一步包括:分路/合路器，连接所述N根天线的收发选择单元，用于在所述第一天线校准时间将所述第一天线提供的上行参考信号分别输出给所述每根其他天线，并在所述第二天线校准时间将所述每根其他天线提供的上行参考信号合路输出给所述第一天线。
[0028]所述收发机上每根天线的收发选择单元包括第一开关和第二开关；其中，所述第一开关的第一端连接所述发射单元或者所述接收单元，所述第一开关的第二端连接所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端连接所述分路/合路器或者该收发选择单元对应的天线。[0029]可以看出，本发明实施例在收发机上重用现有的上行参考信号和上行参考信号信道估计器进行天线校准，亦即将现有的上行参考信号复用为天线校准信号，从而降低天线校准的实现复杂度。其中，该上行参考信号可为探测参考信号(SRS, sounding referencesignal)或者解调参考信号(DMRS, demodulation reference signal)。进一步地，当收发机上具有两根以上的天线时，利用多个正交的上行参考信号还可以节省天线校准所需的步骤和时间。进一步地，收发机从每个数据帧的保护间隔(GP, guard period)内选择天线校准时间，能够避免邻小区的数据传输对本小区的天线校准的干扰。进一步地，在多个通信小区共存时，通过多次执行天线校准，还可以避免或减小天线校准时的干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例中天线校准的流程示意图；
[0031]图2为本发明实施例中天线校准的具体流程图；
[0032]图3示出本发明实施例中LTE收发机选择的天线校准时间；
[0033]图4和图5为本发明实施例中多个天线交替收发天线校准信号的示意图；
[0034]图6为本发明实施例中进行多次天线校准的流程示意图；
[0035]图7为本发明实施例中实现天线校准的LTE收发机的结构示意图；
[0036]图8 (a)和图8 (b)示出本发明实施例中实现天线校准的LTE收发机的具体结构；
[0037]图9示出本发明实施例中实现天线校准的LTE收发机的又一具体结构。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
[0039]现有的基带自校准方法没有考虑收发机的具体结构，需要另行设计、存储和使用天线校准信号，在实现上较为复杂。为此，本发明实施例提供了一种天线校准的方法，将通信系统的上行参考信号及信道估计器用于天线校准，从而提供了一种增强型的基带自校准方法，降低了天线校准在收发机上的实现复杂度。进一步地，对于收发机上具有两根以上天线收发的情况，使用上行参考信号进行的天线校准只需要两步就可完成，还可节省天线校准的时间。实际应用中，该收发机可以为LTE系统中采用的收发机(或称为LTE收发机)，或者2G、3G系统中采用的收发机，或者LPN，或者UE等。以下采用LTE收发机为例对本发明的具体实现加以说明，下述实现同样适用于其他类型的收发机。
[0040]图1为本发明实施例中LTE收发机上天线校准的流程示意图，该LTE收发机设置有N根天线，分别为第一天线、第二天线、……、第N天线，其中NS 2。需要指出，具体实现时可以将N根天线中的任意一根作为第一天线，也即参考天线。
[0041]步骤101:第一天线在第一天线校准时间内发送上行参考信号(比如SRS、DMRS等)作为天线校准信号。
[0042]步骤102:第n天线(n=2、)接收并进行信道估计，获得从第一天线到第n天线的信道估计结果。
[0043]步骤103:第n天线在第二天线校准时间内发送上行参考信号(比如SRS、DMRS等)作为天线校准信号。
[0044]也即，除第一天线之外的每根其他天线均执行步骤102和103。在步骤103中，N_1根其他天线发送的上行参考信号相互正交。
[0045]步骤104:第一天线接收(N-1)组上行参考信号并进行信道估计，获得从第n天线到第一天线的信道估计结果。
[0046]步骤105 =LTE收发机根据上述信道估计结果进行天线校准。
[0047]在具体实现中，LTE收发机可以使用任意空闲时刻作为天线校准时间，用以发送上行参考信号。不同数据帧上的空闲时刻可能是不同的，天线校准时间相应地也不是固定的。当然，LTE收发机也可以从每个数据帧的GP内选择天线校准时间，从而避免邻小区的数据传输对本小区的天线校准的干扰，其中本小区为该LTE收发机所在的小区。具体地，LTE收发机从本小区和邻小区的数据帧共同的GP中选择所述第一天线校准时间和所述第二天线校准时间。比如，所有小区的数据帧的子帧I中都存在GP，故LTE收发机可将每个数据帧的子帧I的GP内的时间选为天线校准时间。在步骤101-102中，第一天线在第一帧的天线校准时间内发送上行参考信号，由其他天线接收；在步骤103-104中，其他天线在第二帧的天线校准时间内发送上行参考信号，由第一天线接收。其中，第二帧可以是第一帧的下一数据帧，或者是第一帧的上一数据帧。又如，LTE收发机将某个数据帧的子帧I的GP内的第I个OFDM符号用于执行步骤101-102，第2个OFDM符号用于执行步骤103-104。再如，对于多个相邻小区的子帧6存在GP的情况，上述小区均可在每个数据帧的子帧6的GP内进行天线校准。
[0048]需要指出，第一天线校准时间和第二天线校准时间的时间先后不限。也即，可以先执行步骤101-102，后执行步骤103-104 ;或者，先执行步骤103-104，后执行步骤101-102。
[0049]以LPN为例，图2示出本发明实施例中天线校准的具体流程图，该LPN使用天线1、天线2、……、天线N收发数据，其天线校准的具体流程包括以下步骤。
[0050]步骤201:LPN从数据帧的GP内选定天线校准时间，进入天线校准模式。
[0051]在本发明的实施例中，LPN决定是否进入天线校准模式，并选定进行天线校准的时间。在一个具体实现中，为了避免邻小区的数据传输对本小区的天线校准的干扰，LPN从数据帧的GP内选择天线校准时间。在另一具体实现中，天线校准时间选定在每个数据帧的子帧I的GP内，位于DwPTS和UpPTS之间，具体位置如图3所示。在又一具体实现中，可进一步指定仅子帧I的GP内的第1个OFDM符号用于天线校准，使得不同的帧结构具有相同的天线校准的周期。
[0052]步骤202:天线1在第t帧的天线校准时间内发送SRS1。其中，第t帧可以指任意一个数据帧。
[0053]步骤203:天线n (n=2^N)接收SRSl并进行信道估计，获得从天线1到天线n的信道
【权利要求】
1.一种收发机的天线校准方法，该收发机包括N根天线，其中N大于或者等于2，其特征在于，该方法包括: A、所述N根天线中的第一天线在第一天线校准时间内发出上行参考信号； B、所述N根天线中除第一天线之外的每根其他天线接收所述第一天线发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果； C、所述每根其他天线在第二天线校准时间内发出上行参考信号； D、所述第一天线接收所述每根其他天线发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果； E、所述收发机根据从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果，以及从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果，计算天线校准系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括:所述收发机从本小区和邻小区的数据帧共同的保护间隔GP内选择所述第一天线校准时间和所述第二天线校准时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括:所述收发机在选择用于本小区的天线校准的时频资源时，使其与邻小区的天线校准的时频资源按照时分或者频分关系保持相互正交。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括:在执行步骤E后，如果所述收发机不退出天线校准模式，则返回执行步骤A。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进一步包括: 在执行步骤E后，所述收发机判断预设的天线校准循环次数是否达到； 如果没有达到则返回执行步骤A ； 如果达到则对每次循环计算出的天线校准系数进行选择或合并，得到天线校准结果，并结束天线校准。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述上行参考信号为探测参考信号或者解调参考信号。
7.—种收发机，其特征在于， 包括:N根天线，并为每根天线设置上行参考信号生成器、发射单元、接收单元、信道估计器、收发选择单元，其中N大于或者等于2 ； 所述N根天线中的第一天线的收发选择单元用于:在第一天线校准时间内，允许所述第一天线的上行参考信号生成器提供的上行参考信号通过所述第一天线的发射单元发出； 所述N根天线中除第一天线之外的每根其他天线的信道估计器用于:从所述每根其他天线的接收单元得到所述第一天线的发射单元发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果； 所述每根其他天线的收发选择单元用于:在第二天线校准时间内，允许所述每根其他天线的上行参考信号生成器提供的上行参考信号通过所述每根其他天线的发射单元发出； 所述第一天线的信道估计器用于:从所述第一天线的接收单元得到所述每根其他天线的发射单元发出的上行参考信号进行信道估计，获得从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果；该收发机还包括:校准单元，用于根据从所述第一天线到所述每根其他天线的信道估计结果，以及从所述每根其他天线到所述第一天线的信道估计结果，计算天线校准系数。
8.根据权利要求7所述的收发机，其特征在于，进一步包括:时序控制器，用于在所述第一天线校准时间，将所述第一天线的收发选择单元置为发射状态，将所述每根其他天线的收发选择单元置为接收状态，并控制所述校准单元接收所述每根其他天线的信道估计器提供的信道估计结果；在所述第二天线校准时间，将所述每根其他天线的收发选择单元置为发射状态，将所述第一天线的收发选择单元置为接收状态，并控制所述校准单元接收所述第一天线的信道估计器提供的信道估计结果。
9.根据权利要求7或8所述的收发机，其特征在于，所述收发机上每根天线的收发选择单元包括:一个开关，其第一端连接所述发射单元或者所述接收单元，其第二端连接该收发选择单元对应的天线。
10.根据权利要求7或8所述的收发机，其特征在于，进一步包括:分路/合路器，连接所述N根天线的收发选择单元，用于在所述第一天线校准时间将所述第一天线提供的上行参考信号分别输出给所述每根其他天线，并在所述第二天线校准时间将所述每根其他天线提供的上行参考信号合路输出给所述第一天线。
11.根据权利要求7或8所述的收发机，其特征在于，所述收发机上每根天线的收发选择单元包括第一开关和第二开关；其中，所述第一开关的第一端连接所述发射单元或者所述接收单元，所述第一开关的第二端连接所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端连接所述分路/合路器或者该收发选择单元对应的天线。
【文档编号】H04L25/02GK103684566SQ201210334884
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】侯晓林, 王新, 原田笃, 须田博人 申请人:株式会社Ntt都科摩