一种有源天线阵列水平和垂直联合校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种有源天线阵列的水平和垂直联合校准方法及装置，其中的方法包括：对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数据和接收数据；将所述发送数据和所述接收数据分别通过校准信号进行校准；发送经过校准的所述发送数据并同时接收经过校准的所述接收数据。通过该方法可以对同一时刻的发送数据和接收数据进行校准，并将校准后的发送数据和接收数据分别进行发送和接收，实现了对发送数据和接收数据的实时动态校准，不仅具有较高的校准精度，而且能够获得较高的数据一致性和信号与干扰加噪声比，从而进一步提高了系统容量和覆盖范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源天线阵列(AAA)校准领域，尤其涉及一种LTE3D信道模型下(该模型定义在3GPP标准TR36.873，但不限于这种信道模型)有源天线阵列的水平和垂直联合校准方法及装置。
技术介绍
在现有的智能多天线技术中，MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多输入多输出)(空间维度)和波束赋形(BF,Beamforming)(分集技术)用于消除和抑制用户间的干扰、改善小区覆盖和提高系统的性能及频谱效率。尤其是波束赋形，是一种基于天线阵列的信号处理技术，它通过调整每个元素的权重的方式提高阵列增益，从而提升波束赋形指向方位信号强度。波束赋形对应的无线信道在上行(UL)/下行(DL)之间并不是对称的。波束赋形信号处理的过程一般是在基带处理单元(BBU，BasebandUnit)中完成。作为信道的一的部分：PA(PowerAmplifier，功率放大器)射频器件、腔体滤波器、光纤、甚至温度等因素均应不影响各个信道的整体一致性。为了保证波束赋形和MIMO的质量，有必要在校准过程中补偿每个天线路径上时域和/或频域信号通过RRU(RadioRemoteUnit，射频拉远单元)或BBU(BasebandUnit，基带处理单元)带来的幅度和相位误差。现有的AAA(ActiveAntennaArray，有源天线阵列)设备，主要关注的是分别在任一水平或垂直方向、FD-MIMO(单用户-多输入多输出或多用户-多输入多输出)以及在2D信道模型下的扇区化小区的波束赋形校准，但在3D信道模型下却无法精确地校准。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题之一是在3D信道模型下对发送通路和接收通路进行精确地联合校准。根据本专利技术一方面的一个实例，提供了一种有源天线阵列的水平和垂直联合校准方法，其中，包括：对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数据和接收数据；将所述发送数据和所述接收数据分别通过提取校准信号进行发送和接收通路的联合校准；发送经过校准的所述发送数据并同时接收经过校准的所述接收数据。根据本专利技术另一方面的一个实例，提供了一种有源天线阵列的同时水平和垂直联合校准装置，其中，包括：用于对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数据和接收数据的装置；用于将所述发送数据和所述接收数据分别通过校准信号进行校准的装置；用于发送经过校准的所述发送数据并同时接收经过校准的所述接收数据的装置。由于本实施例可以通过对同一时刻的水平和垂直方向发送数据和接收数据进行校准，并将校准后的发送数据和接收数据分别进行发送和接收，实现了对发送数据和接收数据的实时动态校准，不仅具有较高的校准精度，而且能够获得较高的数据一致性和信噪比增益，从而进一步提高了系统容量和覆盖范围。本领域普通技术人员将了解，虽然下面的详细说明将参考图示实施例、附图进行，但本专利技术并不仅限于这些实施例。而是，本专利技术的范围是广泛的，且意在仅通过后附的权利要求限定本专利技术的范围。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出根据本专利技术一个实施例的有源天线阵列的水平和垂直联合校准方法的流程图。图2示出根据本专利技术一个实施例的实现基于三维通道校准网络的水平和垂直的校准方法的装置结构图。图3示出根据本专利技术一个实施例的校准后的剩余相位误差示意图，其中a表示时域校准前的相位误差，b表示频域校准前的相位误差，c表示时域校准后的剩余相位误差，d表示频域校准后的剩余相位误差。图4示出根据本专利技术一个实施例的典型的2D交叉极化天线的方案示意图。图5示出根据本专利技术一个实施例的球形角度和球形单位矢量的笛卡尔坐标系示意图。图6示出根据本专利技术一个实施例的单水平方向波束赋形校准方法的二维最佳解决方案示意图。图7示出根据本专利技术一个实施例的单垂直方向波束赋形校准方法的二维最佳解决方案示意图，其中的是天线预设的倾角。图8示出根据本专利技术一个实施例的有源天线阵列的水平和垂直方向联合校准装置的框图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。图1是根据本专利技术一个实施例的有源天线阵列的水平和垂直方向联合校准方法的流程图。如图1中所示，本实施例所述数据查看方法包括如下步骤：S100、对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数据和接收数据。S110、将所述发送数据和所述接收数据分别通过校准信号(预定义的已知参考信号)进行校准。S120、发送经过校准的所述发送数据并同时接收经过校准的所述接收数据。下面对各步骤做进一步详细介绍。步骤S100中，对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数据和接收数据，校准数据为无线信道定义的预知的参考信号。其中，本实施例中的有源天线阵列可选择M＝8，N＝2或M＝2，N＝8这两种典型的天线阵列。但所述的M和N的取值仅为例举，本领域技术人员应理解任何可适用于本专利技术的M和N的合理取值组成的有源天线阵列，也应落入本专利技术的保护范围，为简明起见，仅以引用方式包含于此，而不做赘述。在图2中的第一开关阵列21和第二开关阵列22用于在对发送数据进行校准时对每列天线阵列的发送数据的发送顺序进行调整，第二开关阵列22用于在对接收数据进行校准时对每列天线的接收数据的接收顺序进行调整。例如，当第一列天线发送数据时，第一开关阵列21接通第一列天线与模拟装置23之间的电路，第二开关阵列22接通第二列天线与发送校准路径24之间的电路；当第二列天线接收数据时，第二开关阵列22接通第二列天线与接收校准路径25之间的电路。对于进入发送校准路径的数据，需要对第一开关阵列21和第二开关阵列22的两路数据进行耦合。具体可两个方向上采用双向耦合器并通过1:10分路器减少数据损耗，使从任意列天线的端口到任意两个列天线的端口和校准路径端口之间的相位小于±5度。进一步优选的，所述提取同一时刻的发送数据和接收数据的过程具体可以包括：每隔预定时间帧从所述有源天线阵列的一列天线中提取一个完整的正交频分多址符号(OFDMA)作为发送数据或接收数据。其中，以FDDLTE(FrequencyDivisionDuplexingLongTermEvoluti本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源天线阵列的水平和垂直联合校准方法，其中，包括：对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数据和接收数据；将所述发送数据和所述接收数据分别通过校准信号进行校准；发送经过校准的所述发送数据并同时接收经过校准的所述接收数据。

【技术特征摘要】
1.一种有源天线阵列的水平和垂直联合校准方法，其中，包括：
对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数据和
接收数据；
将所述发送数据和所述接收数据分别通过校准信号进行校准；
发送经过校准的所述发送数据并同时接收经过校准的所述接收数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校准信号是在时域中基
于峰值平均功率比最小的用于减少限幅和失真效应的恒定幅度零自相关
波形序列。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述发送数据和所述接收
数据分别通过校准信号进行校准包括：
通过第一开关阵列对每列天线提取的发送数据分别通过发送校准路
径进行校准；以及
通过第二开关阵列对每列天线提取的接收数据分别通过接收校准路
径进行校准。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在水平校准过程中的光程差
校准依赖公式如下所示：
a ( θ ) = [ 1 , e - j 2 π d λ sin θ , e - j 2 π d λ 2 sin θ , · · · , e - j 2 π d λ ( N - 1 ) sin θ ] ]]>其中，上式中d是相邻天线阵子之间的间距，dsinθ是到达波束之间
的光程差，λ是载波波长，N是水平方向天线个数；
在垂直校准过程中的光程差校准公式如下所示：
w _ m = 1 / K exp ( - j 2 π / λ ( m - 1 ) dv cos ( θ _ etilt ) ) ]]>其中，上式中dv是相邻天线阵子之间的间距，dvcos(θ_etilt)是到达
波束之间的光程差，λ是载波波长，m＝0,1，…，M是垂直方向天线个数，

\tK是比例因子。
5.一种有源天线阵列的水平和垂直联合校准装置，其中，包括：
用于对所述有源天线阵列中的每列天线分别提取同一时刻的发送数
据和接收数据的装置；
用于将所述发送数据和所述接收数据分别通过校准信号进行校准的
装置；
用于发送经过校准的所述发送数据并同时接收经过校准的所述接收
数据的装置。
6.根据权利要求5所述的装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：何大中，张鹏杰，赵昆，王俊，张碧军，
申请(专利权)人：上海贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31