一种天线校准方法及装置与流程

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种天线校准方法及装置。

背景技术：

大规模有源天线阵列技术是5g通信的关键使能技术，保证各个有源通道幅度相位的一致性，是阵列波束赋形功能有效性实现的前提。

5g通信时代，大规模有源天线阵列技术已成为关键使能技术。现有大规模有源天线阵列系统的幅相校准及波束赋形功能验证，往往需要在封闭电波暗室环境下进行校准，且一般使用单音信号(单一频率的信号)完成校准测试。在5g通信系统覆盖较大带宽的应用背景下，大规模有源天线阵列需要在暗室中多次切换测试频点进行校准测试，成本较高，且不适用于生产及出厂校准。对于生产制造环节，如何进行系统的快速校准测试，目前还没有一个较好的方案。

已有的针对大规模有源天线阵列系统的校准及波束赋形等功能的检测，目前只能在封闭的电波暗室中进行，造价十分昂贵，校准成本高，一般仅适用于研发环节的实验室测试，无法应用于产品化生产的制造环境。且现有空中下载技术(over-the-airtechnology，ota)校准测试方案一般为单频点校准测试，测试效率低，且由于天线收发复用，ota校准一般也是对收发进行相同补偿，不考虑收发通道模拟链路上的幅相差异，会产生一定误差，影响波束赋形性能。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种天线校准方法及装置。

第一方面，提供一种天线校准方法，有源天线阵列的接收通道波束权值矩阵对应的接收波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个接收波束方向，至少一个波束方向区域对应多个接收波束方向；所述方法包括：

有源天线阵列接收来自于基准波束方向的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述基准波束方向上的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新接收通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并根据更新后的接收通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述基准波束方向的接收校准信号进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一接收通道波束增益；其中，一个接收波束方向的波束权值矢量包括该接收波束方向对应的n个接收通道的波束权值，n为大于1的整数；

所述有源天线阵列接收来自于第一波束方向区域的接收校准信号，根据所述第一波束方向区域对应的方向角，使用接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二接收通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号进行最多k次接收通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，在一种可能的实现方式中，所述最多k次接收通道校准迭代过程中的每次迭代过程，所述有源天线阵列执行：

根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新接收通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

根据所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号的方向角，使用更新后的接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的接收通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，接收来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域的方位角不同。

第二方面，提供一种天线校准方法，有源天线阵列的发射通道波束权值矩阵对应的发射波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个发射波束方向，至少一个波束方向区域对应多个发射波束方向；所述方法包括：

有源天线阵列使用发射通道波束权值矩阵中基准波束方向的波束权值矢量发送发射校准信号，根据所述发射校准信号的接收序列得到所述有源天线阵列的n个发射通道的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新发射校准信号以及发射通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并使用更新后的发射通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量发射更新后的发射校准信号，根据所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述更新后的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一发射通道波束增益；其中，一个发射波束方向的波束权值矢量包括该发射波束方向对应的n个发射通道的波束权值，n为大于1的整数；

所述有源天线阵列使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送发射校准信号，使用发射通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所发送的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二发射通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则进行最多k次发射通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，在一种可能的实现方式中，所述最多k次发射通道校准迭代过程中的每次迭代过程，所述有源天线阵列执行：

根据使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送的发射校准信号的接收序列，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新发送校准信号以及发射通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送更新后的发射校准信号，并使用该方向角对应的波束权值矢量，对发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的发射通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的发射通道波束增益与所述第一发射通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，使用所述第一波束方向区域对应的方向角的波束权值矢量发送发射校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域的方位角不同。

第三方面，提供一种天线校准装置，应用于有源天线阵列，所述有源天线阵列的接收通道波束权值矩阵对应的接收波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个接收波束方向，至少一个波束方向区域对应多个接收波束方向；所述装置包括：

初始校准模块，用于根据有源天线阵列接收到的来自于基准波束方向的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述基准波束方向上的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新接收通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并根据更新后的接收通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述基准波束方向的接收校准信号进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一接收通道波束增益；其中，一个接收波束方向的波束权值矢量包括该接收波束方向对应的n个接收通道的波束权值，n为大于1的整数；

分区域校准模块，用于根据所述有源天线阵列接收到的来自于第一波束方向区域的接收校准信号，根据所述第一波束方向区域对应的方向角，使用接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二接收通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号进行最多k次接收通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，在一种可能的实现方式中，所述最多k次接收通道校准迭代过程中的每次迭代过程，所述分区域校准模块执行：

根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新接收通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

根据所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号的方向角，使用更新后的接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的接收通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，接收来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域对应的方位角不同。

第四方面，提供一种天线校准装置，应用于有源天线阵列，所述有源天线阵列的发射通道波束权值矩阵对应的发射波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个接收波束方向，至少一个波束方向区域对应多个发射波束方向；所述装置包括：

初始校准模块，用于根据有源天线阵列使用发射通道波束权值矩阵中基准波束方向的波束权值矢量发送的发射校准信号的接收序列，得到所述有源天线阵列的n个发射通道的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新发射校准信号以及发射通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并使用更新后的发射通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量发射更新后的发射校准信号，根据所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述更新后的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一发射通道波束增益；其中，一个发射波束方向的波束权值矢量包括该发射波束方向对应的n个发射通道的波束权值，n为大于1的整数；

分区域校准模块，用于在所述有源天线阵列使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送发射校准信号后，使用发射通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所发送的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二发射通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则进行最多k次发射通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，在一种可能的实现方式中，所述最多k次发射通道校准迭代过程中的每次迭代过程，所述分区域校准模块执行：

根据使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送的发射校准信号的接收序列，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新发送校准信号以及发射通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送更新后的发射校准信号，并使用该方向角对应的波束权值矢量，对发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的发射通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的发射通道波束增益与所述第一发射通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，使用所述第一波束方向区域对应的方向角的波束权值矢量发送发射校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域对应的方位角不同。

第五方面，提供一种通信装置，包括：处理器、存储器、收发机，所述收发机包括发射通道和接收通道；接收通道波束权值矩阵对应的接收波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个接收波束方向，至少一个波束方向区域对应多个接收波束方向；

所述处理器，用于读取存储器中的程序，执行：

根据有源天线阵列接收到的来自于基准波束方向的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述基准波束方向上的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新接收通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并根据更新后的接收通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述基准波束方向的接收校准信号进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一接收通道波束增益；其中，一个接收波束方向的波束权值矢量包括该接收波束方向对应的n个接收通道的波束权值，n为大于1的整数；

根据所述有源天线阵列接收到的来自于第一波束方向区域的接收校准信号，根据所述第一波束方向区域对应的方向角，使用接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二接收通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号进行最多k次接收通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，在一种可能的实现方式中，所述最多k次接收通道校准迭代过程中的每次迭代过程，所述处理器执行：

根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新接收通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

根据所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号的方向角，使用更新后的接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的接收通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，接收来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域的方位角不同。

第六方面，提供一种通信装置，包括：处理器、存储器、收发机，所述收发机包括发射通道和接收通道；发射通道波束权值矩阵对应的发射波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个接收波束方向，至少一个波束方向区域对应多个发射波束方向；

所述处理器，用于读取存储器中的程序，执行：

根据有源天线阵列使用发射通道波束权值矩阵中基准波束方向的波束权值矢量发送的发射校准信号的接收序列，得到所述有源天线阵列的n个发射通道的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新发射校准信号以及发射通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并使用更新后的发射通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量发射更新后的发射校准信号，根据所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述更新后的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一发射通道波束增益；其中，一个发射波束方向的波束权值矢量包括该发射波束方向对应的n个发射通道的波束权值，n为大于1的整数；

在所述收发机使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送发射校准信号后，使用发射通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所发送的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二发射通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则进行最多k次发射通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，在一种可能的实现方式中，所述最多k次发射通道校准迭代过程中的每次迭代过程，所述处理器执行：

根据使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送的发射校准信号的接收序列，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新发送校准信号以及发射通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送更新后的发射校准信号，并使用该方向角对应的波束权值矢量，对发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的发射通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的发射通道波束增益与所述第一发射通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，使用所述第一波束方向区域对应的方向角的波束权值矢量发送发射校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

在一种可能的实现方式中，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域对应的方位角不同。

第七方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行上述第一方面中任一项所述的方法。

第八方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行上述第二方面中任一项所述的方法。

附图说明

图1为采用现有技术与采用本申请实施例进行天线校准的对比示意图；

图2为本申请实施例中天线校准环境示意图；

图3为本申请实施例提供的接收通道校准流程示意图；

图4为本申请实施例提供的接收通道校准流程中接收通道校准迭代过程的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的发射通道校准流程示意图；

图6为本申请实施例提供的发射通道校准流程中发射通道校准迭代过程的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的用于实现接收通道校准的天线校准装置结构示意图；

图8为本申请实施例提供的用于实现发射通道校准的天线校准装置结构示意图；

图9为本申请实施例提供的通信装置的结构示意图；

图10为本申请另外的实施例提供的通信装置的结构示意图。

具体实施方式

一个n通道大规模有源天线阵列在对方位角俯仰角θ的宽带信号s(t)的接收模型可用下式表示：

其中，表示傅里叶反变换；[·]^t表示矩阵转置运算；k表示信号中包括的单频信号分量的个数，fk表示第k个单频信号分量的频率；s(fk)表示第k个频点信号分量的频谱；的维数为n×1，表示阵列对第k个频点信号分记为当信号为窄带信号，即式(1)中的k＝1，f0表示信号的中心载频，式(1)变为：

现在的波束赋形一般是基于式(3)所示窄带模型，对各通道进行对应波束方位的相位调整，即令波束权矢量

由于5g通信系统中使用的信号绝对带宽远大于以往通信系统中使用的信号带宽。图1所示为一个大规模天线阵列系统在400m工作带宽下，使用窄带模型进行校准前后两个通道的相位差特性。可以看到，仅在中心频点处的相位差较小，工作带宽边缘频点的相位差较大。令[·]^h表示共轭转置运算，波束赋形增益可用来表示，由于波束赋形增益会受到较大影响。

本申请实施例提出了一种天线校准方法，可针对大规模有源天线阵列进行多通道宽带校准。该方法基于ota的测试环境对通道天线在较大频率带宽范围内的幅相误差进行补偿。图1中的实线所示为采用本申请实施例提供的校准方法校准后，两通道的相位差特性。相比于单音校准，本申请实施例提供的方法可以使通道幅相差在整个系统工作带宽内保持一致，有效保证大规模天线阵列对大带宽信号的波束赋形效果，保证设备在生产检测时，其赋形功能的有效完整性。

从图1中所示的校准前后的相位差特性对比可以发现，通道间的相位差主要由两部分组成：一是通道差异造成中心频点的初始相位差，即窄带校准模型补偿的相位差；二是频率带宽造成随相位变化的相位差，需要通过宽带校准模型才能有效补偿。

本申请实施例将通道幅相差异分两部分进行补偿校准，中心频点对应的初始相位差补偿至原始的理论波束权值表，信号频率带宽造成的相位差通过对单通道的幅相均衡来校准补偿。

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

本申请实施例中，首先基于设备生产场景搭建校准环境，然后在搭建的校准环境下对有源天线阵列进行校准。

可选地，可通过对设备生产环境进行适当改造，使得电磁环境相对稳定，并达到远场测试条件，从而得到本申请实施例中所使用的校准环境。

图2示例性地示出了一种本申请实施例所使用的校准环境。如图2所示，该校准环境中包括待测的有源天线阵列，还包括用于对该有源天线阵列进行校准的测试天线。测试天线与有源天线阵列之间的距离满足远场测试条件。其中，测试天线也可以用终端代替，本申请实施例以测试天线为例描述。

测试天线可以有多个，该多个测试天线可放置在不同平面上的不同位置。图2中使用点画线连接的测试天线，放置在水平平面(如图中的x-y平面)上，使用虚线进行连接的测试天线，放置在垂直平面(如图中的y-z平面)上。一个测试天线的方向角可以使用水平平面上的方位角以及垂直平面上的俯仰角θ来表示。

有源天线阵列的接收通道波束权值矩阵w中，包括多个接收波束方向(即多个方向角)对应的波束权值矢量。其中，一个接收波束方向的波束权值矢量，包括该接收波束方向对应的n个接收通道的波束权值。n为有源天线阵列接收通道的数量，n为大于1的整数。

假设接收通道波束权值矩阵w中包括q个(q为大于1的整数)接收波束方向(即q个方向角)所对应的波束权值矢量，则可以按照测试天线放置的位置和数量，将q个接收波束方向对应的空间范围划分为l个(l为大于1的整数，l<q)波束方向区域。每个波束方向区域对应至少一个波束方向，l个波束方向区域中至少有一个波束方向区域对应多个接收波束方向。有源天线阵列可保存每个波束方向区域与接收波束方向之间的对应关系。

例如，若接收波束通道权值矩阵w对应的接收波束方向总范围为：水平方向的方位角范围垂直方向的俯仰角范围θ∈[-15°,15°]，且接收波束方向以0.5°为步径，则该接收波束通道权值矩阵w中包括200个接收波束方向。如图2所示，在方位角俯仰角θq＝0°的位置放置1个测试天线0(即图中的标准测试天线a1)作为基准波束方向对应的测试天线，并以5°为步径，在x-y水平平面放置14个测试天线，对应14个方位角；在y-z垂直平面放置6个测试天线，对应6个俯仰角。这样，可以将q＝200个接收波束方向对应的整个方向角范围划分为20个波束方向区域，即，l＝20。其中，一个测试天线对应一个波束方向区域，一个波束方向区域对应一个方向角，该方向角即为相应测试天线的方向角。位于波束方向区域l的测试天线发射的信号的方向角为该波束方向区域对应以下方向角范围内的所有接收波束方向：方位角范围为俯仰角范围为其中，p为步径大小。

比如，图2中的测试天线1的方向角为(θ1＝0°)，对应的波束区域的方位角范围为[2.5°,7.5°]，俯仰角范围为[-2.5°,2.5°]，即该方向角范围内的所有接收波束方向与该区域对应。

在对有源天线阵列校准前，可基于有源天线阵列特性形成接收通道初始波束权值矩阵。该接收通道初始波束权值矩阵可表示为：

其中，q为整数，1≤q≤q，q表示接收通道波束权值矩阵中接收波束方向的数量，表示第q个接收波束方向对应的波束权值矢量。比如，表示接收波束方向1对应的波束权值矢量，表示波束方向2对应的波束权值矢量，以此类推。

接收通道初始波束权值矩阵w中的波束权值矢量的维数为通道个数。

理论上有：

w(0°,0°)＝1n×1……………………………………………………(5)

即理论上，对于方位角和俯仰角均为0°的终端(测试天线)，其波束权值矢量为一个全1的矢量，波束赋形实现的是各通道数据加和运算。

校准前，有源天线阵列的接收通道波束权值矩阵表示为wrx＝w，即，在校准前，有源天线阵列的接收通道波束权值矩阵设置为与初始波束权值矩阵w相同。

参见图3，为本申请实施例提供的有源天线阵列接收通道校准流程示意图。

在对接收通道校准开始前，可首先生成接收校准信号的序列，该接收校准信号由测试天线发送给有源天线阵列，用于对有源天线阵列的接收通道进行校准。

具体实施时，可根据系统工作带宽bw生成接收校准信号的频域序列srx(k)，k＝1,2,…k，以及接收校准信号的时域序列srx(m)，m＝1,2,…m。

接收校准信号的时频序列与频域序列之间的变换关系为：

srx(k)＝f[srx(m)],k,m＝1,2,…m………………………………(6)

srx(m)＝f^-1[srx(k)],k,m＝1,2,…m……………………………(7)

其中，表示快速傅里叶变化，表示快速傅里叶反变换。

为了在实现校准过程中，实现时频域快速傅里叶变换的运算简便，可以令校准信号的时域序列长度为由于k＜m，需要对接收校准信号的频域序列srx(k)进行补零至长度m。

如图3所示，该流程可包括：

s301：有源天线阵列接收基准波束方向的测试天线发送的接收校准信号，得到该有源天线阵列中各接收通道的幅相误差，并根据各接收通道的幅相误差更新接收通道波束权值矩阵。

其中，基准波束方向可对应于方向角方向角表示方位角且俯仰角θq＝0°。本申请实施例以基准波束方向对应于方位角且俯仰角θq＝0°为例进行描述。

该步骤中，通过方位角俯仰角θq＝0°位置放置的测试天线，以额定功率prx0发射接收校准信号的时域序列srx(m)，m＝1,2,…m。有源天线阵列的接收通道接收到n个基带数据，该n个基带数据可表示为接收信号矩阵x(t)＝[x1(t),x2(t),…xn(t)]^t。其中，n为有源天线阵列接收通道的个数，接收信号矩阵x(t)中的xn(t)表示第n接收通道接收到的基带数据。

理论上，时域同步后，有源天线阵列中各个接收通道接收到数据(即上述n个数据)之间的幅相应该完全一致，但是由于接收通道之间幅相误差导致各接收通道实际接收的数据之间存在差异，其差异值即为该基准波束方向对应的接收通道幅相误差。

基于此，有源天线阵列根据各接收通道接收到的数据，确定各接收通道的间的幅相差矩阵为：

hrx＝[h1,h2,…hn]^t……………………………………………(8)

其中，幅相差hn可通过以下方法得到：

其中，e{·}表示数学期望运算，[·]^*表示共轭计算。

有源天线阵列根据基准波束方向(方位角且俯仰角θq＝0°)对应的接收通道幅相误差矩阵hrx，对接收通道波束权值矩阵进行多通道幅相误差补偿，得到更新后的接收通道波束权值矩阵：

其中，表示向量中各元素点乘运算。

s302：有源天线阵列根据更新后的接收通道波束权值矩阵对该基准波束方向的接收校准信号进行波束合成，得到该基准波束方向对应的接收通道波束增益。

该步骤中，有源天线阵列可根据以下公式确定接收通道波束增益：

其中，grx0表示基准波束方向(方位角且俯仰角θq＝0°)对应的接收通道波束增益，表示更新后的接收通道波束权值矩阵中方向角为的波束权值矢量。

s303：有源天线阵列接收第一波束方向区域的测试天线发送的接收校准信号，并根据来自于第一波束方向区域的接收校准信号的方向角，使用接收通道波束权值矩阵中该方向角对应的波束权值矢量，对来自于第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到第一波束方向区域对应的接收通道波束增益。

其中，“第一波束方向区域”可以是划分得到的l个波束区域中的任意一个波束区域。第一波束方向区域所对应的方向角与基准波束方向对应的方向角不同。

该步骤中，以第l波束区域为例，测试天线发送的接收校准信号的方向角为则第l波束区域对应的接收通道波束增益为：

其中，grxl表示第l波束区域对应的接收通道波束增益；表示接收通道权值矩阵中方向角的波束权值矢量。

以图2为例，若l＝1，则测试天线1发送接收校准信号，该接收校准信号的方向角为有源天线阵列根据接收通道波束权值矩阵中该方向角的波束权值矢量，对测试天线1发送的接收校准信号进行接收波束合成，计算得到波束方向区域l对应的接收通道波束增益。

s304：有源天线阵列确定第一波束方向区域对应的接收通道波束增益与基准波束方向对应的接收通道波束增益之间的差值，若该差值大于设定增益误差阈值，则转入s306，否则转入s305。

其中，可以预先设置增益误差阈值。增益误差阈值的取值可根据校准精度的要求来确定，校准精度越高，则增益误差阈值越小。

s305：有源天线阵列确定接收通道波束权值矩阵中第一波束方向区域对应的波束权值矢量校准完成。

其中，若s304中判定第一波束区域对应的接收通道波束增益与基准波束方向对应的接收通道波束增益之间的差值小于设定增益误差阈值，则表明在第一波束方向区域对应的所有接收波束方向上，有源天线阵列的接收通道误差较小，因此可以保持接收通道波束权值矩阵中该第一波束方向区域对应的接收波束权值矢量不变，即无需在第一波束方向区域对应的接收波束方向上对接收通道进行误差校准。

s306：有源天线阵列进行最多k次接收通道校准迭代过程，以对接收通道波束权值矩阵中来自于第一波束方向区域的接收校准信号的方向角所对应的波束权值矢量进行更新，从而实现在第一波束方向区域对应的接收波束方向上对有源天线阵列的接收通道进行校准。

其中，接收通道校准迭代过程可参见图4。

对于每个波束方向区域，均可按照上述流程中的s303～s306进行有源天线阵列接收通道校准，从而实现对有源天线阵列的接收通道在所有接收波束方向上进行校准。

参见图4，为本申请实施例提供的接收通道校准迭代过程的流程示意图。如图所示，该流程可包括：

s401：有源天线阵列根据来自于第一波束方向区域的接收校准信号，得到该有源天线阵列的n个接收通道在该第一波束方向区域上的幅相误差矢量。

其中，以第l波束方向区域为例，有源天线阵列的n个接收通道在第l波束方向区域上的幅相误差矢量为：

s402：有源天线阵列根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新接收通道波束权值矩阵中第一波束方向区域内的接收波束方向的接收波束权值矢量。

其中，以第l波束方向区域为例，来自于该波束方向区域的测试天线的接收校准信号的方向角为该波束方向区域对应以下方向角范围内的所有接收波束方向：方位角范围为俯仰角范围为其中，p为步径大小。则有源天线阵列根据本次迭代过程确定出的幅相误差矢量，更新接收波束权值矩阵中该范围内的所有接收波束的波束权值矢量。

如果方位角范围且俯仰角范围对应的接收波束方向表示为的波束权值矢量表示为其中，i＝1,2,…,r，r为上述方位角范围内的接收波束方向的数量，则针对该方位角范围内的每个接收波束方向的波束权值矢量，按照以下公式进行更新：

s403：有源天线阵列根据来自于第一波束方向区域的接收校准信号的方向角，使用更新后的接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对来自于第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到第一波束方向区域对应的接收通道波束增益。

s404：有源天线阵列判断本次迭代过程确定的接收通道波束增益，与基准波束方向对应的接收通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则转入s405，否则结束本次迭代过程，第一波束方向区域对应的波束权值矢量校准完成。

s405：判断是否到达最大迭代次数，若达到，则转入s407，否则转入s408。

s407：结束本次迭代过程，进一步结束接收通道校准流程，并可发出接收通道校准异常的告警信息。

s408：有源天线阵列接收来自于第一波束方向区域的接收校准信号，转入s401，进入下一次迭代过程。

以图2所示的场景为例，在对有源天线阵列进行接收通道校准的过程中，首先通过测试天线0发送接收校准信号，该信号的方向角为有源天线阵列按照图3中的s301～s302，更新接收通道波束权值矩阵中每个波束权值矢量，从而利用方向角为的接收校准信号对接收通道进行初始校正。

之后，通过测试天线1发送接收校准信号，该信号的方向角为有源天线阵列按照图3中的s303～s304判断是否需要对该方向角对应的方向角范围内的若干个波束权值矢量进行更新，若需要更新，则按照图4所示的流程执行接收通道校准迭代过程，直到对方向角范围内的若干个波束权值矢量更新完成，或者直到更新失败为止。若不需要更新，则保持方向角范围内的若干个波束权值矢量不变。

此后，针对其他波束方向区域，依次通过相应的测试天线发送接收校准信号，并针对每个测试天线发送的接收校准信号，均按照针对测试天线1发送的校准信号进行接收通道校准的处理流程进行处理，直到针对所有波束方向区域完成接收通道校准为止。

通过以上接收通道校准的实施例可以看出，首先使用基准波束方向的接收校准信号对接收通道波束权值矩阵进行初始更新，即对接收通道进行初始校准，然后分别针对不同的波束方向区域，更新相应波束方向区域范围内的多个波束方向的波束权值矢量，从而分区域对接收通道波束权值矩阵中相应区域对应的波束权值矢量进行更新，即对接收通道进行分区域校准。

采用本申请上述实施例提供的接收通道校准方法，可以在生产环境下，对大规模有源天线阵列的相关设备的波束赋形功能进行校准检测，相比于现有技术主要具有如下几方面优点：

(1)本申请实施例提供的接收通道校准方法，无需在电波暗室中进行，降低了对测试场地的要求标准及巨额投资；

(2)本申请实施例提供的接收通道校准方法，仅需在垂直与水平空间维度上进行有限检测，提高了生产检测效率。

(3)本申请实施例提供的接收通道校准方法，与发射通道校准过程相独立，可以补偿收发通道之间的幅相误差，提高波束赋形功能性能。

(4)本申请实施例提供的接收通道校准方法，易于算法实现，利于在实际生产环境中使用。

本申请实施例还提供了针对有源天线阵列的发射通道进行校准的方法。

有源天线阵列的发射通道校准过程，以及接收通道的校准过程，可使用相同的校准环境。校准环境的搭建方法可参见前述实施例，在此不再重复。

有源天线阵列的发射通道波束权值矩阵w中，包括多个发射波束方向(即多个方向角)对应的波束权值矢量。其中，一个发射波束方向的波束权值矢量，包括该发射波束方向对应的n个发射通道的波束权值。n为有源天线阵列发射通道的数量，n为大于1的整数。

假设发射通道波束权值矩阵w中包括q个(q为大于1的整数)发射波束方向(即q个方向角)所对应的波束权值矢量，则可以按照测试天线放置的位置和数量，将q个发射波束方向对应的空间范围划分为l个(l为大于1的整数，l<q)波束方向区域。每个波束方向区域对应至少一个波束方向，l个波束方向区域中至少有一个波束方向区域对应多个波束方向。有源天线阵列可保存每个波束方向区域与发射波束方向之间的对应关系。

校准前，有源天线阵列的发射通道波束权值矩阵表示为wtx＝w，即，在校准前，有源天线阵列的发射通道波束权值矩阵设置为与初始波束权值矩阵w相同。

参见图5，为本申请实施例提供的有源天线阵列发射通道校准流程示意图。

在对发射通道校准开始前，可首先生成发射校准信号的序列，该发射校准信号由有源天线阵列发送给测试天线，用于对有源天线阵列的发射通道进行校准。

具体实施时，可根据系统工作带宽bw，为每个发射通道生成发射校准信号的频域序列sn(k)，k＝1,2,…k′，n＝1,2,…n，以及发射校准信号的时域序列sn(m)，m＝1,2,…m，，n＝1,2,…n。其中，n为发射通道数量。

发射校准信号的时频序列与频域序列之间的变换关系为：

sn(k)＝f[sn(m)],k,m＝1,2,…m………………………………(17)

sn(m)＝f^-1[sn(k)],k,m＝1,2,…m……………………………(18)

其中，表示快速傅里叶变化，表示快速傅里叶反变换。

为了在实现校准过程中，实现时频域快速傅里叶变换的运算简便，可以令发射校准信号的时域序列长度为

如图5所示，该流程可包括：

s501：有源天线阵列使用发射通道波束权值矩阵中基准波束方向的波束权值矢量发送发射校准信号。

其中，基准波束方向可对应于方向角方向角表示方位角且俯仰角θq＝0°。本申请实施例以基准波束方向对应于方位角且俯仰角θq＝0°为例进行描述。

该步骤中，以基准波束方向为方向角作为例子，有源天线阵列的各发射通道使用方向角的波束权值矢量wtx(0°,0°)中，在相应发射通道上的波束权值，以额定标称功率ptx0，发送相应发射通道对应的发射校准序列的时域序列sn(m)，m＝1,2,…m，n＝1,2,…n。方向角对应的测试天线接收发射校准信号，接收到的信号表示为xtx(m)，m＝1,2,…m。

s502：有源天线阵列获得所述发射校准信号的接收序列，根据所述接收序列得到该有源天线阵列中各发射通道的初始幅相误差矢量，并根据各发射通道的初始幅相误差更新发射校准信号以及发射通道波束权值矩阵。

可对测试天线接收到的信号进行同步和时频域变换处理后，得到有源天线阵列各个发射通道对应的频域校准序列xn(k),k＝1,2,…k′,n＝1,2,…n，并将该频域校准序列作为接收序列发送给有源天线阵列。该同步和时频域变换处理，以及将处理后得到的频域校准序列发送给有源天线阵列的过程，可由测试天线执行，也可以其他设备执行，本申请实施例对此不作限制。

其中，有源天线阵列根据第n发射通道的接收序列，确定该发射通道在中心频点f0需要补偿的幅相误差为：

并根据各发射通道在中心频点f0需要补偿的幅相误差，确定各发射通道在频域需要补偿的幅相误差为：

由于每个发射通道的发射校准频域序列长度为k，需要对hn(k)做n倍线性插值拟合，获得各发射通道需要在频域带宽内补偿的幅相误差校准矢量：

hn(k),k＝1,2,…k,n＝1,2,…n…………………………(21)

有源天线阵列可以采用以下方式，根据各发射通道的幅相误差，更新发射校准信号：将各发射通道发射的发射校准信号频域序列与各发射通道需要在频域带宽内补偿的幅相误差校准矢量hn中的各元素进行点乘运算：

再经过傅立叶反变换，得到各个发射通道更新后的时域序列，其中，第n发射通道的时域序列表示为：n＝1,2,…n。

有源天线阵列对发射通道波束权值矩阵wtx进行中心频点f0的通道幅相误差补偿，即令：

htx＝[h1(f0),h2(f0),…,hn(f0)]^t………………(25)

其中，wtx是经过基准波束方向(比如θq＝0°，波束方向)幅相误差校准后更新得到的发射通道波束权值矩阵。htx为n个发射通道在中心频点f0需要补偿的误差矢量。

s503：有源天线阵列使用更新后的发射通道波束权值矩阵中基准波束方向的波束权值矢量，发射更新后的发射校准信号，并根据发射通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述更新后的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到基准波束方向对应的发射通道波束增益。

以基准波束方向对应的方向角为作为例子，有源天线阵列使用波束权矢量以额定标称功率ptx0发送更新后的发射校准信号，各发射通道的发射校准信号的时域序列为

方向角为对应的测试天线接收到的信号时域序列为该时域序列作为发射校准信号的接收序列被返回给有源天线阵列。有源天线阵列根据发射校准信号的接收序列，确定基准波束方向对应的发射通道波束增益：

其中，gtx0表示基准波束方向(方位角且俯仰角θq＝0°)对应的发射通道波束增益，表示更新后的发射通道波束权值矩阵中方向角为的波束权值矢量。

s504：有源天线阵列使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送发射校准信号，并使用发射通道波束权值矩阵中该方向角对应的波束权值矢量，对所述发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到第一波束方向区域对应的发射通道波束合成增益。

其中，“第一波束方向区域”可以是划分得到的l个波束区域中的任意一个波束区域。第一波束方向区域所对应的方向角与基准波束方向对应的方向角不同。

该步骤中，以第l波束区域为例，有源天线阵列使用方向角对应的波束权值矢量发送更新后的发射校准信号。该方向角对应的测试天线接收该发射校准信号，测试天线接收到的发射校准信号的时域序列为该时域序列被作为发射校准信号的结束序列发送给有源天线阵列。

有源天线阵列根据发射校准信号的接收序列使用方向角对应的波束权值矢量对进行波束合成，得到第l波束区域对应的接收通道波束增益：

其中，gtxl表示第l波束区域对应的发射通道波束增益；表示接收通道权值矩阵中方向角的波束权值矢量。

以图2为例，若l＝1，则有源天线阵列发送发射校准信号，该发射校准信号的方向角为测试天线1接收该发射校准信号，测试天线1接收到的该发射校准信号的时域序列被发送给有源天线阵列。有源天线阵列根据接收通道波束权值矩阵中该方向角的波束权值矢量，对发射校准信号的接收序列进行接收波束合成，计算得到波束方向区域l对应的接收通道波束增益。

s505：有源天线阵列确定第一波束方向区域对应的发射通道波束增益与基准波束方向对应的发射通道波束增益之间的差值，若该差值小于或等于设定增益误差阈值，则转入s506，若该差值大于设定增益误差阈值，则转入s507。

其中，可以预先设置增益误差阈值。增益误差阈值的取值可根据校准精度的要求来确定，校准精度越高，则增益误差阈值越小。

s506：有源天线阵列确定发射通道波束权值矩阵中第一波束方向区域对应的波束权值矢量校准完成。

其中，若s505中判定第一波束区域对应的发射通道波束增益与基准波束方向对应的发射通道波束增益之间的差值小于设定增益误差阈值，则表明在第一波束方向区域对应的所有发射波束方向上，有源天线阵列的发射通道误差较小，因此可以保持发射通道波束权值矩阵中该第一波束方向区域对应的所有波束权值矢量不变，即无需在第一波束方向区域对应的波束方向上对接收通道进行误差校准。

s507：有源天线阵列进行最多k次发射通道校准迭代过程，以对发射通道波束权值矩阵中第一波束方向区域内的所有波束方向的波束权值矢量进行更新，从而实现在第一波束方向区域对应的波束方向上对有源天线阵列的发射通道进行校准。

其中，发射通道校准迭代过程可参见图6。

对于每个波束方向区域，均可按照上述流程中的s504～s507进行有源天线阵列发射通道校准，从而实现对有源天线阵列的发射通道在所有发射波束方向上进行校准。

参见图6，为本申请实施例提供的发射通道校准迭代过程的流程示意图。如图所示，该流程可包括：

s601：有源天线阵列根据使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量所发送的发射校准信号的接收序列，得到该有源天线阵列的n个发射通道在该第一波束方向区域上的幅相误差矢量。

其中，以第l波束方向区域为例，有源天线阵列根据第n发射通道的接收序列，确定该发射通道在方向角对应的中心频点f0需要补偿的幅相误差为：

并根据各发射通道在方向角对应的中心频点f0需要补偿的幅相误差，确定各发射通道在频域需要补偿的幅相误差为：

s602：有源天线阵列根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新发射校准信号，并更新发射通道波束权值矩阵中第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量。

该步骤中，有源天线阵列可根据公式(22)，更新发射校准信号，更新后的各个发射通道的发射校准信号的时域序列为由于第一波束方向区域对应于发射通道波束权值矩阵中的多个波束方向的波束权值矢量，因此有源天线阵列更新该第一波束方向区域对应的所有波束方向的波束权值矢量。

其中，以第l波束方向区域为例，其对应的方向角为该波束方向区域对应以下方向角范围内的所有波束方向：方位角范围为俯仰角范围为其中，p为步径大小。则有源天线阵列根据本次迭代过程确定出的幅相误差矢量，更新发射通道波束权值矩阵中该范围内的所有波束方向的波束权值矢量。

如果方位角范围且俯仰角范围对应的波束方向表示为的波束权值矢量表示为其中，i＝1,2,…,r，r为上述方位角范围内的所有波束方向的数量，则针对该方位角范围内的每个波束方向的波束权值矢量进行更新。

s603：有源天线阵列使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送更新后的发射校准信号，并使用更新后的接收通道波束权值矩阵中该方向角对应的波束权值矢量，对所述发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到第一波束方向区域对应的发射通道波束合成增益。

s604：有源天线阵列判断本次迭代过程确定的发射通道波束增益，与基准波束方向对应的发射波束合成增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若小于或等于，则转入s605，否则转入s606。

s605：第一波束方向区域对应的波束权值矢量校准完成。

s606：判断是否到达最大迭代次数，若达到，则转入s607。

s607：结束本次迭代过程，进一步结束发射通道校准流程，并可发出发射通道校准异常的告警信息。

s608：有源天线阵列使用第一波束方向区域对应的方向角的波束权值矢量发送发射校准信号，并获得该发射校准信号的接收序列，转入s601，进入下一次迭代过程。

以图2所示的场景为例，在对有源天线阵列进行发射通道校准的过程中，有源天线阵列首先使用方向角对应的波束权值矢量发送发射校准信号，并按照图5中的s501～s502，更新发射通道波束权值矩阵中每个波束权值矢量，从而利用方向角为的发射校准信号的接收序列，对发射通道进行初始校正。

之后，通过测试天线1发送接收校准信号，该信号的方向角为有源天线阵列按照图5中的s503～s504判断是否需要对该方向角对应的方向角范围内的若干个波束权值矢量进行更新，若需要更新，则按照图6所示的流程执行发射通道校准迭代过程，直到对方向角范围内的若干个波束权值矢量更新完成，或者直到更新失败为止。若不需要更新，则保持方向角范围内的若干个波束权值矢量不变。

此后，针对其他波束方向区域，依次使用相应波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送发射校准信号，并根据发射校准信号的接收序列，按照上述流程中针对波束方向区域1的发射通道校准流程进行处理，直到针对所有波束方向区域完成发射通道校准为止。

通过以上发射通道校准的实施例可以看出，首先使用基准波束方向的发射校准信号的接收序列，对发射通道波束权值矩阵进行初始更新，即对发射通道进行初始校准，然后分别针对不同的波束方向区域，更新相应波束方向区域范围内的多个波束方向的波束权值矢量，从而分区域对发射通道波束权值矩阵中相应区域对应的波束权值矢量进行更新，即对发射通道进行分区域校准。

采用本申请上述实施例提供的发射通道校准方法，可以在生产环境下，对大规模有源天线阵列的相关设备的波束赋形功能进行校准检测，相比于现有技术主要具有如下几方面优点：

(1)本申请实施例提供的发射通道校准方法，无需在电波暗室中进行，降低了对测试场地的要求标准及巨额投资；

(2)本申请实施例提供的发射通道校准方法，仅需在垂直与水平空间维度上进行有限检测，提高了生产检测效率。

(3)本申请实施例提供的发射通道校准方法，与接收通道校准过程相独立，可以补偿收发通道之间的幅相误差，提高波束赋形功能性能。

(4)本申请实施例提供的发射通道校准方法，易于算法实现，利于在实际生产环境中使用。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种天线校准装置，用于对有源天线阵列的接收通道进行校准。

参见图7，为本申请实施例提供的用于实现接收通道校准的天线校准装置的结构示意图。该装置应用于有源天线阵列，所述有源天线阵列的接收通道波束权值矩阵对应的接收波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个接收波束方向，至少一个波束方向区域对应多个接收波束方向。

可选地，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

可选地，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域对应的方位角不同。

该装置可包括：初始校准模块701、分区域校准模块702。

初始校准模块701，用于根据有源天线阵列接收到的来自于基准波束方向的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述基准波束方向上的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新接收通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并根据更新后的接收通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述基准波束方向的接收校准信号进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一接收通道波束增益；其中，一个接收波束方向的波束权值矢量包括该接收波束方向对应的n个接收通道的波束权值，n为大于1的整数。

分区域校准模块702，用于根据所述有源天线阵列接收到的来自于第一波束方向区域的接收校准信号，根据所述第一波束方向区域对应的方向角，使用接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二接收通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号进行最多k次接收通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，可选地，所述最多k次接收通道校准迭代过程中的每次迭代过程，分区域校准模块702执行：

根据来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新接收通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

根据所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号的方向角，使用更新后的接收通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所述来自于第一波束方向区域的接收校准信号进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的接收通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，接收来自于所述第一波束方向区域的接收校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种天线校准装置，用于对有源天线阵列的发射通道进行校准。

参见图8，为本申请实施例提供的用于实现发射通道校准的天线校准装置的结构示意图。该装置应用于有源天线阵列，所述有源天线阵列的发射通道波束权值矩阵对应的发射波束方向范围被划分为多个波束方向区域，一个波束方向区域对应至少一个接收波束方向，至少一个波束方向区域对应多个发射波束方向。

可选地，所述基准波束方向的方位角和俯仰角均为零度。

可选地，所述基准波束方向的方向角，与任一波束方向区域对应的方位角不同。

该装置可包括：初始校准模块801、分区域校准模块802。

初始校准模块801，用于根据有源天线阵列使用发射通道波束权值矩阵中基准波束方向的波束权值矢量发送的发射校准信号的接收序列，得到所述有源天线阵列的n个发射通道的初始幅相误差矢量，根据所述初始幅相误差矢量更新发射校准信号以及发射通道波束权值矩阵中每个波束方向的波束权值矢量，并使用更新后的发射通道波束权值矩阵中所述基准波束方向的波束权值矢量发射更新后的发射校准信号，根据所述基准波束方向的波束权值矢量，对所述更新后的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述基准波束方向对应的第一发射通道波束增益；其中，一个发射波束方向的波束权值矢量包括该发射波束方向对应的n个发射通道的波束权值，n为大于1的整数。

分区域校准模块802，用于在所述有源天线阵列使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送发射校准信号后，使用发射通道波束权值矩阵中相应方向角的波束权值矢量，对所发送的发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的第二发射通道波束增益；若所述第二接收通道波束增益与所述第一接收通道波束增益之间的增益误差大于增益误差阈值，则进行最多k次发射通道校准迭代过程；其中，k为最大迭代次数，第一波束方向区域为所述多个波束方向区域中的一个。

其中，可选地，所述最多k次发射通道校准迭代过程中的每次迭代过程，分区域校准模块802执行：

根据使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送的发射校准信号的接收序列，得到所述有源天线阵列的n个接收通道在所述第一波束方向区域上的幅相误差矢量；

根据本次迭代过程确定的幅相误差矢量，更新发送校准信号以及发射通道波束权值矩阵中所述第一波束方向区域内的波束方向的波束权值矢量；

使用第一波束方向区域的方向角对应的波束权值矢量发送更新后的发射校准信号，并使用该方向角对应的波束权值矢量，对发射校准信号的接收序列进行波束合成，得到所述第一波束方向区域对应的发射通道波束增益；

判断本次迭代过程确定的发射通道波束增益与所述第一发射通道波束增益之间的增益误差是否大于增益误差阈值，若大于，则在未到达最大迭代次数的情况下，使用所述第一波束方向区域对应的方向角的波束权值矢量发送发射校准信号，并进行下次迭代过程，否则结束本次迭代过程。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种通信装置，该通信装置可实现前述实施例中的接收通道校准流程。

参见图9，为本申请实施例提供的通信装置的结构示意图，如图所示，该通信装置可包括：处理器901、存储器902、收发机903以及总线接口904。

处理器901负责管理总线架构和通常的处理，存储器902可以存储处理器901在执行操作时所使用的数据。收发机903用于在处理器901的控制下接收和发送数据。

总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器901代表的一个或多个处理器和存储器902代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口904提供接口。处理器901负责管理总线架构和通常的处理，存储器902可以存储处理器901在执行操作时所使用的数据。

本发明实施例揭示的流程，可以应用于处理器901中，或者由处理器901实现。在实现过程中，信号处理流程的各步骤可以通过处理器901中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器901可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器902，处理器901读取存储器902中的信息，结合其硬件完成信号处理流程的步骤。

具体地，处理器901，用于读取存储器902中的程序执行前述实施例中描述的接收通道的校准流程。该流程的具体实现可参见前述实施例的相关描述，在此不再重复。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种通信装置，该通信装置可实现前述实施例中的发射通道校准流程。

参见图10，为本申请实施例提供的通信装置的结构示意图，如图所示，该通信装置可包括：处理器1001、存储器1002、收发机1003以及总线接口1004。

处理器1001负责管理总线架构和通常的处理，存储器1002可以存储处理器1001在执行操作时所使用的数据。收发机1003用于在处理器1001的控制下接收和发送数据。

总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1001代表的一个或多个处理器和存储器1002代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口1004提供接口。处理器1001负责管理总线架构和通常的处理，存储器1002可以存储处理器1001在执行操作时所使用的数据。

本发明实施例揭示的流程，可以应用于处理器1001中，或者由处理器1001实现。在实现过程中，信号处理流程的各步骤可以通过处理器1001中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器1001可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1002，处理器1001读取存储器1002中的信息，结合其硬件完成信号处理流程的步骤。

具体地，处理器1001，用于读取存储器1002中的程序执行前述实施例中描述的发射通道的校准流程。该流程的具体实现可参见前述实施例的相关描述，在此不再重复。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行前述实施例所执行的流程。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。