专利名称：一种天线阵列校准方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及通信技术领域，特别是涉及一种天线阵列校准方法和系统。
背景技术：
现有天线阵列校准方法，在下行方向，由数字信号处理(Digital SignalProcessing, DSP)单元将校准序列插入下行基带数据保护时隙(Protect Period, GP)的位置，再发给基带单元设备(Base band Unit, BBU)的现场可编程门阵列(Field —Programmable Gate Array, FPGA)0 在上行方向，射频拉远单兀(Radio Remote Unit, RRU)通过开关切换，将校准信号与工作信号合路，再送给RRU-FPGA。因此，对于BBU-FPGA和RRU-FPGA来说，工作信号和校准信号混为一路，都按照相同的流程处理。并且校准序列的环回经过整个上、下行链路，各进行一次完整的压缩流程。进行数据压缩时，在下行方向，将校准序列放在GP的一个符号里，能够正常的压缩、解压。但是在上行方向，由于上行终端信号是提前20us送到天线口，因此上行链路的参考帧头提前下行20us，划分符号的时间点也提前20us。图1是校准序列的时序图，划斜线的部分表示校准数据。校准数据环回到上行后，被分到2个符号里。其中符号(n+1)中占后1578个Ts (采样点)，符号(n+2)占前502个Ts。对于符号(n+1 )，由于现在前614个采样点都是底噪，因此计算出的平均增益非常低，整个符号的数据需要通过左移位产生较大的增益。当实际校准序列的功率与低噪差异较大时，数据左移位就会发生溢出，导致不可恢复的失真。符号(n+2)的校准数据也会受到影响，只是由于前1/4符号中无效数据相对少一些，所以计算出的平均功率与校准序列的实际功率差别不大。在DSP上挪动下行插校准序列的位置，将其提前20us，可避免上行自动增益控制(Automatic Gain Control, AGC)处理失真的情况,但是下行压缩处理中的AGC又会出错。如图2所示。综上所述，现有的天线阵列校准方法受压缩算法影响，下行参考帧头与上行参考帧头相差20us，而DSP只能以其中一个方向的帧头作为参照时间插入校准序列，这样就导致校准序列必定与另一方向的帧头不匹配，计算出的校准序列的平均功率值的准确度不高，之后经过AGC调节使数据出现失真的情况。
发明内容
本发明实施例公开一种天线阵列校准方法和系统，以解决背景技术中数据失真的问题。为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种天线阵列校准方法，包括:在第一无线帧接收来自数字信号处理单元的校准信息，其中，所述校准信息包括:校准序列的平均功率值、已知的所述校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号；所述校准序列的平均功率值由数字信号处理单元根据已知的所述校准序列的全部数据计算得到；
根据已知的所述校准序列所在的符号数和已知的所述校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用所述接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较；依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。优选的，所述第一无线帧与所述第二无线帧相连，并且所述第一无线帧在所述第二无线帧之前。优选的，还包括:在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中。优选的，所述在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中，包括:在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到两个相邻的符号中；其中，当保护时隙大于一个符号时，所述校准序列插入到保护时隙相邻的2个符号，当保护时隙等于一个符号时，所述校准序列插入到下行导频时隙的最后I个符号和保护时隙的I个符号。优选的，所述依据比较结果进行增益调节，包括:依据所述校准序列的平均功率值计算增益调节的幅值；当所述校准序列的平均功率值大于目标增益时，减少全部数据的幅值；当所述校准序列的平均功率值小于目标增益时，增加全部数据的幅值。本发明实施例还公开了一种天线阵列校准系统，包括:数字信号处理单元，用于根据已知的校准序列的全部数据计算得到所述校准序列的平均功率值；BBU-FPGA单元，用于在第一无线帧接收来自所述数字信号处理单元的校准信息，其中，所述校准信息包括:所述校准序列的平均功率值、已知的所述校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号；根据已知的所述校准序列所在的符号数和已知的所述校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用所述接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较；依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。优选的，所述第一无线帧与所述第二无线帧相连，并且所述第一无线帧在所述第二无线帧之前。优选的，所述数字信号处理单元，还用于在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中。优选的，所述数字信号处理单元在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到两个相邻的符号中；其中，当保护时隙大于一个符号时，所述数字信号处理单元将所述校准序列插入到保护时隙相邻的2个符号，当保护时隙等于一个符号时，所述数字信号处理单元将所述校准序列插入到下行导频时隙的最后I个符号和保护时隙的I个符号。优选的，所述BBU-FPGA单元依据所述校准序列的平均功率值计算增益调节的幅值；当所述校准序列的平均功率值大于目标增益时，所述BBU-FPGA单元减少全部数据的幅值；当所述校准序列的平均功率值小于目标增益时，所述BBU-FPGA单元增加全部数据的幅值。
与背景技术相比，本发明实施例包括以下优点:首先，利用校准序列的全部数据进行计算校准序列的平均功率值，与背景技术中只取校准序列中的部分数据计算得到的平均功率值相比，提高了校准序列平均功率值的精度。其次，依据精度提高的校准序列的平均功率值与目标增益进行比较，得到的比较结果也相应地更加准确。再次，根据更加准确的比较结果进行增益调节，避免了数据的失真情况。进一步地，以简易的方法，避免了引入压缩算法后对校准序列造成影响。
图1是背景技术中的校准序列时序示意图；图2是背景技术中的校准序列时序示意图；图3是本发明具体实施方式
中发校准结构示意图；图4是本发明具体实施方式
中收校准结构示意图；图5是本发明具体实施方式
中IR接口数据压缩的结构原理示意图；图6是本发明实施例中一种天线阵列校准方法流程图；图7是本发明实施例中一种天线阵列校准方法流程图；图8是本发明实施例中一种天线阵列校准系统结构图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。在分时长期演进(TimeDivision Long Term Evolution, TD-LTE)系统中，为了降低终端间的同频干扰，并增加小区边缘用户的吞吐量及覆盖范围，通常在基站侧引入多天线波束赋形技术。由于天线阵列受环境影响，存在时变误差，所以必须通过天线阵列校准(简称AC校准)对各天线进行实时校准，补偿幅度和相位误差，从而保证赋形的正确性和可靠性。LTE AC校准具体可以包括发校准和收校准两部分。(I)发校准的主要功能是对天线发送方向的幅度和相位进行校准。BBU的DSP在收到高层的触发信令后，在各通道GP的位置插入校准序列，经BBU-FPGA、RRU,由射频通道发出，经合路器合路后，再通过校准通道环回到RRU。RRU通过射频开关将校准序列与天线的数据合为一路。DSP从接收数据中提取校准序列，计算时序信道及频域信道的估值，获取各通道的天线系数。具体的发校准结构如图3所示。(2)收校准的主要功能是对天线接收方向的幅度和相位进行校准。收校准与发校准的流程相似，只是校准序列只插在一根天线GP的位置(具体哪一根由RRU硬件决定)，由校准通道发出，经分路器分路，再由射频通道环回。具体的收校准结构如图4所示。发校准和收校准的校准序列的发送时间相同，都在特殊子帧的GP时隙。由于LTE系统对特殊子帧采用灵活配置的方式，GP时隙长度有多种可能，最短的时隙仅I个symbol(符号)长度。为适应不同配比，规定校准序列的长度为一个symbol的数据点数，以20M带宽为例,2048个采样点。再考虑时延保护,在校准序列前加32个循环前缀(Cyclic Prefix,CP)。因此20M带宽的校准序列长度为2080个采样点，接近一个符号长度。本发明实施例的后续内容都以20M带宽为例进行说明。RRU与BBU之间通过光纤连接，数据的传输遵循LTE-1R (RRU与BBU之间的接口)接口协议标准。协议规定传输的I\Q数据最大位宽为16bit (实际有效传输位宽为15bit，最低bit的数据被丢掉，以余出一定空间用于控制字的传输)。据此，LTE-1R接口数据压缩算法提出将16bit的I\Q数据压缩为7bit传输(无需丢掉bitO)，使数据传输量减半，从而达到节省一半光纤资源的目的。IR接口数据压缩算法具体可分为4个步骤:①AGC处理:以symbol为单位,取每根天线前1/4个symbol的采样点数据计算平均功率，并根据平均功率与期望功率的差异，将整个符号的数据调整到期望功率。②压缩:采用优化的A率压缩算法，实现基带数据由15bit到7bit的压缩。③解压缩:是压缩的反过程，采用的算法取决于压缩算法。④解AGC处理:是AGC处理的反过程。其中，AGC处理及压缩处理在发送端完成，上行在RRU-FPGA中，下行在BBU-FPGA中；解压缩及解AGC处理在接收端完成，上行在BBU-FPGA中，下行在RRU-FPGA中。图5是IR接口数据压缩的结构原理图。下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本发明公开的一种天线阵列校准方法和系统。实施例一详细介绍本发明实施例公开的一种天线阵列校准方法。参照图6，示出了本发明实施例中一种天线阵列校准方法流程图。步骤100，在第一无线帧接收来自数字信号处理单元的校准信息。其中，所述校准信息具体可以包括:校准序列的平均功率值、已知的所述校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号。所述校准序列的平均功率值可以由数字信号处理单元根据已知的所述校准序列的全部数据计算得到。具体地，DSP收到高层的校准触发信号后，取校准序列的所有数据(共2080个采样点)计算平均功率值。由于校准序列是已知的，所以可以提前计算平均功率值。其中，所述校准序列的全部数据是指所有的2080个采样点的数据。DSP计算校准序列的平均功率值之后，通过配置接口，提前一个无线帧，将校准序列的平均功率值、校准序列所在符号数、校准使能信号发送给BBU-FPGA。步骤102，根据已知的所述校准序列所在的符号数和已知的所述校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用所述接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较。其中，步骤100中的第一无线帧将校准序列的平均功率值、校准序列所在的符号数和校准使能信号发出。步骤102中的第二无线帧将对应的校准序列发出。步骤104，依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。所述步骤104具体地可以为:依据比较结果进行增益调节及数据压缩，通过光纤将数据传送到RRU，再经合路器\分路器环回到RRU上行链路、BBU-FPGA，最后送回DSP完成天线阵列校准。综上所述，本发明实施例公开的一种天线阵列校准方法，与背景技术相比，具有以下优点:首先，利用校准序列的全部数据进行计算校准序列的平均功率值，与背景技术中只取校准序列中的部分数据计算得到的平均功率值相比，提高了校准序列平均功率值的精度。其次，依据精度提高的校准序列的平均功率值与目标增益进行比较，得到的比较结果也相应地更加准确。再次，根据更加准确的比较结果进行增益调节，避免了数据的失真情况。进一步地，以简易的方法，避免了引入压缩算法后对校准序列造成影响。实施例二详细介绍本发明实施例公开的一种天线阵列校准方法。参照图7，示出了本发明实施例中一种天线阵列校准方法流程图。步骤200，在第一无线帧接收来自数字信号处理单元的校准信息。其中，所述校准信息具体可以包括:校准序列的平均功率值、已知的所述校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号。所述校准序列的平均功率值由数字信号处理单元根据已知的所述校准序列的全部数据计算得到。步骤202，在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中。所述第一无线帧与所述第二无线帧相连，并且所述第一无线帧在所述第二无线帧之前。第一无线帧将校准序列的平均功率值、校准序列所在的符号数和校准使能信号发出。第二无线帧将对应的校准序列发出。所述步骤202，具体可以包括:在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到两个相邻的符号中。前20us的校准序列放在第一个符号的后20us的位置，剩余的校准序列放在第2个符号的前端。其中，当保护时隙大于一个符号时，所述校准序列插入到保护时隙的相邻2个符号，当保护时隙等于一个符号时，所述校准序列插入到下行导频时隙的最后I个符号和保护时隙的I个符号。步骤204，根据已知的所述校准序列所在的符号数和已知的所述校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用所述接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较。步骤206，依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。所述步骤206，具体可以包括:依据所述校准序列的平均功率值计算增益调节的幅值。当所述校准序列的平均功率值大于目标增益时，减少全部数据的幅值。当所述校准序列的平均功率值小于目标增益时，增加全部数据的幅值。在本发明实施例中，校准序列发送的时间点提前下行参考帧头20us，因此环回到上行时恰好与上行参考帧头一致，所以进行数据压缩时不需要区分正常数据、校准数据，统一处理即可。而且，对于GP只有I个符号的配置，校准序列会占用下行导频时隙最后一个符号后20us的时长。考虑到这种配置的使用情况不多，且校准一般I小时才做一次，因此对校准的影响是可以接受的。综上所述，本发明实施例公开的一种天线阵列校准方法，与背景技术相比，具有以下优点:首先，利用校准序列的全部数据进行计算校准序列的平均功率值，与背景技术中只取校准序列中的部分数据计算得到的平均功率值相比，提高了校准序列平均功率值的精度。其次，依据精度提高的校准序列的平均功率值与目标增益进行比较，得到的比较结果也相应地更加准确。再次，根据更加准确的比较结果进行增益调节，避免了数据的失真情况。进一步地，以简易的方法，避免了引入压缩算法后对校准序列造成影响。实施例三详细介绍本发明实施例公开的一种天线阵列校准系统。参照图8，示出了本发明实施例中一种天线阵列校准系统结构图。所述一种天线阵列校准系统，具体可以包括:数字信号处理单元30，以及，BBU-FPGA单元32。下面分别详细介绍各单元的功能以及各单元之间的关系。数字信号处理单元30，用于根据已知的校准序列的全部数据计算得到所述校准序列的平均功率值。所述数字信号处理单元30，还用于在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中。具体地，所述数字信号处理单元30在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到两个相邻的符号中。其中，当保护时隙大于一个符号时，所述数字信号处理单元30将所述校准序列插入到保护时隙相邻的2个符号，当保护时隙等于一个符号时，所述数字信号处理单元30将所述校准序列插入到下行导频时隙的最后I个符号和保护时隙的I个符号。BBU-FPGA单元32，用于在第一无线帧接收来自所述数字信号处理单元的校准信息，其中，所述校准信息包括:所述校准序列的平均功率值、已知的所述校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号；根据已知的所述校准序列所在的符号数和已知的所述校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用所述接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较；依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。所述第一无线帧与所述第二无线帧相连，并且所述第一无线帧在所述第二无线帧之前。所述BBU-FPGA单元32依据所述校准序列的平均功率值计算增益调节的幅值。当所述校准序列的平均功率值大于目标增益时，所述BBU-FPGA单元32减少全部数据的幅值。
当所述校准序列的平均功率值小于目标增益时，所述BBU-FPGA单元32增加全部数据的幅值。综上所述，本发明实施例公开的一种天线阵列校准系统，与背景技术相比，具有以下优点:首先，利用校准序列的全部数据进行计算校准序列的平均功率值，与背景技术中只取校准序列中的部分数据计算得到的平均功率值相比，提高了校准序列平均功率值的精度。其次，依据精度提高的校准序列的平均功率值与目标增益进行比较，得到的比较结果也相应地更加准确。再次，根据更加准确的比较结果进行增益调节，避免了数据的失真情况。进一步地，在常规的天线阵列校准系统中，由于采用了 LTE-1R接口比特数据压缩算法，所以校准系统无法正常工作。本发明实施例中的一种天线阵列校准系统以简易的方法，避免了引入压缩算法后对校准序列造成影响。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上对本发明实施例所公开的一种天线阵列校准方法和系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种天线阵列校准方法，其特征在于，包括: 在第一无线帧接收来自数字信号处理单元的校准信息，其中，所述校准信息包括:校准序列的平均功率值、已知的所述校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号；所述校准序列的平均功率值由数字信号处理单元根据已知的所述校准序列的全部数据计算得到；根据已知的所述校准序列所在的符号数和已知的所述校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用所述接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较； 依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述第一无线帧与所述第二无线帧相连，并且所述第一无线帧在所述第二无线帧之N /.刖。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中，包括: 在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到两个相邻的符号中； 其中，当保护时隙大于一个符号时，所述校准序列插入到保护时隙相邻的2个符号，当保护时隙等于一个符号时，所述校准序列插入到下行导频时隙的最后I个符号和保护时隙的I个符号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据比较结果进行增益调节，包括: 依据所述校准序列的平均功率值计算增益调节的幅值； 当所述校准序列的平均功率值大于目标增益时，减少全部数据的幅值； 当所述校准序列的平均功率值小于目标增益时，增加全部数据的幅值。
6.一种天线阵列校准系统，其特征在于，包括: 数字信号处理单元，用于根据已知的校准序列的全部数据计算得到所述校准序列的平均功率值； BBU-FPGA单元，用于在第一无线帧接收来自所述数字信号处理单元的校准信息，其中，所述校准信息包括:所述校准序列的平均功率值、已知的所述校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号；根据已知的所述校准序列所在的符号数和已知的所述校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用所述接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较；依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于， 所述第一无线帧与所述第二无线帧相连，并且所述第一无线帧在所述第二无线帧之N /.刖。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于， 所述数字信号处理单元，还用于在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到正常数据中。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于， 所述数字信号处理单元在第二无线帧将已知的所述校准序列插入到两个相邻的符号中； 其中，当保护时隙大于一个符号时，所述数字信号处理单元将所述校准序列插入到保护时隙相邻的2个符号，当保护时隙等于一个符号时，所述数字信号处理单元将所述校准序列插入到下行导频时隙的最后I个符号和保护时隙的I个符号。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于， 所述BBU-FPGA单元依据所述校准序列的平均功率值计算增益调节的幅值； 当所述校准序列的平均功率值大于目标增益时，所述BBU-FPGA单元减少全部数据的幅值； 当所述校准序列的平均功率值小于目标增益时，所述BBU-FPGA单元增加全部数据的幅值 。
全文摘要
本发明实施例公开了一种天线阵列校准方法和系统，以解决背景技术中数据失真的问题。所述方法包括在第一无线帧接收来自DSP的校准信息，校准信息包括校准序列的平均功率值、已知的校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号；校准序列的平均功率值由DSP根据已知的校准序列的全部数据计算得到；根据已知的校准序列所在的符号数和已知的校准使能信号，在第二无线帧搜索校准序列，并对搜索到的校准序列采用接收到的校准序列平均功率值，与已知的目标增益进行比较；依据比较结果进行增益调节，完成天线阵列校准。本发明实施例提高了校准序列平均功率值的精度，避免了数据的失真情况以及引入压缩算法后对校准序列造成的影响。
文档编号H04B7/06GK103117786SQ20131001990
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者陈聃青, 耿贵杰 申请人:大唐移动通信设备有限公司