在MIMO通信系统中发射链和接收链的校准技术方案

本发明专利技术描述了用于校准在无线实体处的发射链和接收链的技术。对于预校准，获得接收机单元与发射链中N个发射机单元的N个第一总增益。每个第一总增益是该接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应。此外还获得发射机单元与接收链中N个接收机单元的N个第二总增益。每个第二总增益是用于该发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应。基于第一和第二总增益确定出每个发射机单元的增益和每个接收机单元的增益。然后，基于发射机单元的增益和接收机单元的增益，导出至少一个校正矩阵，并将其用于计算这些单元的响应。本发明专利技术同时涉及在MIMO通信系统中发射链和接收链的校准。

【技术实现步骤摘要】

总的来说，本专利技术涉及数据通信，具体而言，涉及在多输入多输出(MIMO)通信系统中，用于校准在无线实体处的发射链和接收链的技术。
技术介绍
MIMO系统采用多(Nt)个发射天线和多(Nk)个接收天线进行数据传输。可以将由 Nt个发射天线和Nk个接收天线构成的MIMO信道分解成Ns个空间信道，其中，Ns彡min {Ντ， NJ。这Ns个空间信道可以用于并行发射数据，以便实现更高总吞吐量，或冗余性地实现更高可靠性。为了获得高性能，通常需要知道从发射实体到接收实体全部发射路径的响应。可以称为“有效”信道的这个发射路径，通常包括在发射实体处的发射链、MIMO信道和在接收实体处的接收链。发射链包括Nt个发射机单元，每个发射天线对应一个发射机单元。每个发射机单元包含用于对基带信号进行信号调节的电路(例如数模转换器、滤波器、放大器、 混频器等)，用于生成适于从连接的发射天线进行发射的射频(RF)发射信号。由于这些单元内电路的差异，这Nt个发射机单元可以具有不同的响应。接收链包括Nk个接收机单元， 每个接收天线对应一个接收机单元。每个接收机单元包含用于对来自相联系的接收天线的 RF接收信号进行信号调节以便获得接收基带信号的电路(例如滤波器、放大器、混频器、模数转换器等)。由于这些单元内电路的差异，这Nk个接收机单元也可能具有不同的响应。有效信道响应包括发射链和接收链的响应以及MIMO信道的响应。如果能够确定并计算出发射链和接收链的响应，就能够简化信道估计，并改善性能。对于下行链路和上行链路以时分双工方式共享单个频带的MIMO系统，特别需要简化信道估计，如同下面所描述的一样。因此，本领域中需要用于在MIMO系统中校准在发射和接收实体处的发射链和接收链的技术。
技术实现思路
在这里描述用于校准在无线实体处的发射链和接收链的技术。无线实体可以是用户终端或接入点。通过进行预校准、现场校准和/或后续校准(follow-on calibration), 能够确定并计算出发射链和接收链的响应。对于预校准，获得接收机单元与发射链中N个发射机单元的N个第一总增益，每个发射机单元对应一个第一总增益，其中N > 1。每个第一总增益表示该接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应。此外还获得发射机单元与接收链中N个接收机单元的N个第二总增益，每个接收机单元对应一个第二总增益。每个第二总增益表示该发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应。通过发射机单元i发送测试信号(例如一个音调)，测量接收机单元j收到的测试音调，并且将总的复增益作为收到的测试信号电平与发送的测试信号电平之比计算出来，可以获得发射机单元i和接收机单元j的总增益。基于N个第一总增益确定出每个发射机单元的增益，基于N个第二总增益确定出每个接收机单元的增益。然后，基于N个发射机单元的增益和N个接收机单元的增益，导出至少一个校正矩阵。将至少一个校正矩阵用于计算在无线实体处发射机单元与接收机单元的响应。对于现场校准，接入点在下行链路上发射MIMO导频信号(将在以后描述)，用户终端在上行链路上发射MIMO导频信号。分别基于下行链路和上行链路的MIMO导频信号，获得下行链路和上行链路的MIMO信道响应估计，并且将这一估计用于得到每个无线实体的至少一个更新的校正矩阵，如同下面将描述的一样。可以使用两个无线实体的更新的校正矩阵取代通过预校准获得的这些实体的校正矩阵。对于后续校准，一个无线实体(例如接入点)发射两个不同的导频信号，另一个无线实体(例如用户终端)基于导频信号，估计接入点与用户终端的校正矩阵中的误差，如同下面将描述的一样。然后，基于确定的误差更新两个无线实体的校正矩阵。一般而言，可以在任何时间按任何顺序进行预校准、现场校准和后续校准。下面将更详细地描述本专利技术的各个方面和实施例。附图说明图1说明校准和正常操作的总体过程；图2示出无线实体的框图；图3示出用于进行预校准的过程；图4示出在接入点与用户终端处的发射链和接收链；图5说明每个发射链和接收链的校正矩阵的应用；图6示出校正矩阵在发射路径上的应用；图7示出校正矩阵在接收路径上的应用；以及图8示出接入点和用户终端的框图。具体实施例方式在这里用“示例性的”这个词表示“作为示例、实例或示意”。在这里不必将被描述为“示例性的”任何实施例解释为比其它实施例更好或更优。图1示出接入点和用户终端进行校准和正常操作所执行的过程100的流程图。起初，对于接入点(方框110a)和用户终端(方框IlOb)可以分别进行预校准，以便得到可以用来计算在这些实体处发射/接收链的响应的校正矩阵。预校准可以在制造期间、部署之后，或某个其它时间进行。现场校准可以在现场由接入点和用户终端联合进行，以获得这些实体的更新的校正矩阵(方框120)。对于正常操作，用户终端可以利用用户终端的发射路径的校正矩阵(若有的话)， 在上行链路上发射数据(方框13幻。接入点可以利用接入点的接收路径的校正矩阵(若有的话)，来接收上行链路发射(方框134)。接入点还利用接入点的发射路径的校正矩阵 (若有的话)，在下行链路上发射数据(方框136)。用户终端可以利用用户终端的接收路径的校正矩阵(若有的话)，接收下行链路发射(方框138)。后续校准可以由接入点和用户终端共同进行，以便估计校正矩阵中的误差，以及更新这些实体的校正矩阵(方框140)。一般而言，可以进行预校准、现场校准和后续校准， 或者它们的任意组合来获得接入点和用户终端的校正矩阵。此外，可以在任意时间按任意顺序进行不同类型的校准。MIMO系统可以使用频分双工(FDD)或时分双工(TDD)信道结构。对于FDD ΜΙΜΟ 系统，给下行链路和上行链路分配不同的频带，一条链路的MIMO信道响应可能不会与其它链路的MIMO信道响应很好地相关。在此情形中，可以确定出每个无线实体的发射链和接收链的响应(例如通过进行预校准)，可以用各自的校正矩阵计算每个链，如同下面将描述的一样。对于TDD MIMO系统，给下行链路分配一部分时间，给上行链路分配其余时间，下行链路和上行链路共享同一频带。一条链路的MIMO信道响应可能与其它链路的MIMO信道响应强相关，甚至可以认为与另一个互易(reciprocal)。也就是，如果H表示从天线阵列A到天线阵列B的信道响应矩阵，那么，互易信道意味着由Ht给出从阵列B到阵列A的耦合，其中，“T”表示转置。对于互易信道而言，由于可以基于通过其它链路(例如下行链路)接收的导频信号估计一条链路(例如上行链路)的信道响应，因此可以简化信道估计。对于TDD MIMO系统，可以利用下行链路与上行链路信道响应之间的互相关进行校准，如同后面将描述的一样。可以进行预校准、现场校准和/或后续校准，以得到接入点和用户终端处发射路径、接收路径或者发射与接收路径的校正矩阵，如同后面将描述的一样。为了简单起见，在以下的描述中假设处于无噪声环境并且信道估计无差错。因此，在后面的公式中未示出噪声项。另外，还假设接收机单元彼此之间具有足够的隔离度(例如30dB或更多)。1、预校准图2显示出无线实体200的框图，无线实体200配备有N个天线，其中，N > 1。无线实体200可以是用户终端，还可以将其称为无线设备、移动台，或某些其它术语。无线实体2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在多输入多输出（ＭＩＭＯ）通信系统中的无线实体处对发射机单元和接收机单元进行校准的方法，包括：进行第一校准，以获得所述无线实体处多个发射机单元中每一个的增益，以及获得所述无线实体处多个接收机单元中每一个的增益，其中所述第一校准是基于通过所述多个发射机单元发送并通过所述多个接收机单元接收的多个测试信号进行的；基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出至少一个校正矩阵，其中，所述至少一个校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应；进行第二校准，以确定所述无线实体的至少一个已更新校正矩阵，其中所述第二校准是基于所述ＭＩＭＯ系统中下行链路的信道响应估计和上行链路的信道响应估计进行的；进行第三校准，以确定在所述至少一个校正矩阵中的误差，其中所述第三校准是基于与所述无线实体交换的两个不同导频信号进行的；以及基于所述至少一个校正矩阵中确定的误差，更新所述至少一个校正矩阵。

【技术特征摘要】
2004.04.02 US 10/816,9991.一种在多输入多输出(MIMO)通信系统中的无线实体处对发射机单元和接收机单元进行校准的方法，包括进行第一校准，以获得所述无线实体处多个发射机单元中每一个的增益，以及获得所述无线实体处多个接收机单元中每一个的增益，其中所述第一校准是基于通过所述多个发射机单元发送并通过所述多个接收机单元接收的多个测试信号进行的；基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出至少一个校正矩阵，其中，所述至少一个校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应；进行第二校准，以确定所述无线实体的至少一个已更新校正矩阵，其中所述第二校准是基于所述MIMO系统中下行链路的信道响应估计和上行链路的信道响应估计进行的；进行第三校准，以确定在所述至少一个校正矩阵中的误差，其中所述第三校准是基于与所述无线实体交换的两个不同导频信号进行的；以及基于所述至少一个校正矩阵中确定的误差，更新所述至少一个校正矩阵。2.根据权利要求1的方法，其中所述第一校准包括获得第一接收机单元与多个发射机单元的多个第一总增益，每个发射机单元对应一个第一总增益，每个第一总增益表明所述第一接收机单元与相联系的发射机单元的组合响应，其中，所述第一接收机单元是所述多个接收机单元之一；获得第一发射机单元与多个接收机单元的多个第二总增益，每个接收机单元对应一个第二总增益，每个第二总增益表明所述第一发射机单元与相联系的接收机单元的组合响应，其中，所述第一发射机单元是所述多个发射机单元之一；基于所述多个第一总增益确定出所述多个发射机单元中每一个的增益；以及基于所述多个第二总增益确定出所述多个接收机单元中每一个的增益。3.根据权利要求2的方法，其中，所述获得第一接收机单元与多个发射机单元的多个第一总增益包括对于多个发射机单元的每一个， 向该发射机单元发送测试信号， 接收来自所述第一接收机单元的所述测试信号，以及基于收到的所述测试信号与所述发送测试信号的比，确定所述第一接收机单元与所述发射机单元的第一总增益。4.根据权利要求2的方法，其中，利用所述第一发射机单元的增益对每个发射机单元的增益进行归一化，其中，利用所述第一接收机单元的增益对每个接收机单元的增益进行归一化。5.根据权利要求2的方法，其中导出所述至少一个校正矩阵包括基于所述多个发射机单元的增益导出第一校正矩阵，其中，所述第一校正矩阵用于计算所述多个发射机单元的响应；以及基于所述多个接收机单元的增益导出第二校正矩阵，其中，所述第二校正矩阵用于计算所述多个接收机单元的响应。6.根据权利要求5的方法，其中，所述第一校正矩阵是具有所述多个发射机单元的增益的第一对角矩阵的逆，并且其中，所述第二校正矩阵是具有所述多个接收机单元的增益1的第二对角矩阵的逆。7.根据权利要求2的方法，还包括基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益，导出校正矩阵，其中， 将所述校正矩阵应用在发射路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。8.根据权利要求7的方法，其中，将所述校正矩阵设置成具有所述多个接收机单元的增益的第一对角矩阵与具有所述多个发射机单元的增益的第二对角矩阵之比。9.根据权利要求2的方法，还包括基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益，导出校正矩阵，其中， 将所述校正矩阵应用在接收路径上，以及用于计算所述多个发射机单元的响应和所述多个接收机单元的响应。10.根据权利要求9的方法，其中，将所述校正矩阵设置成具有所述多个发射机单元的增益的第一对角矩阵与具有所述多个接收机单元的增益的第二对角矩阵之比。11.根据权利要求2的方法，其中，所述MIMO通信系统采用正交频分复用(0FDM)，其中所述获得多个第一总增益，获得多个第二总增益，确定所述多个发射机单元中每一个的增益，以及确定所述多个接收机单元中每一个的增益是针对多个子频带进行的。12.根据权利要求2的方法，其中，针对多个操作点确定所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益。13.根据权利要求12的方法，其中，每个操作点对应于不同的增益设置或不同的温度。14.一种多输入多输出(MIMO)通信系统中的设备，包括多个发射机单元，用于对多个基带信号进行处理，以便由多个天线发射；多个接收机单元，用于对来自所述多个天线的多个接收信号进行处理；以及处理器，用于进行第一校准，以获得所述多个发射机单元中每一个的增益，以及获得所述多个接收机单元中每一个的增益，其中所述第一校准是基于通过所述多个发射机单元发送并通过所述多个接收机单元接收的多个测试信号进行的；基于所述多个发射机单元的增益和所述多个接收机单元的增益导出至少一个校正矩阵，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈坎·伊纳诺古卢，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US