一种对智能天线阵系统进行实时校准的方法技术方案

一种对智能天线阵系统进行实时校准的方法，包括接收校准过程和发射校准过程；发射校准时，由多条发射链路同时发射校准信号，在校准链路接收它们的合成信号；接收校准时，由校准链路发射一校准信号，由多条接收链路同时接收该信号；由基带信号处理器分别对校准链路接收的合成信号和对接收链路接收的信号进行计算，获得智能天线阵系统各接收链路与各发射链路的补偿系数，其特征在于： Ａ．在实时接收与发射校准过程前，对天线阵各天线单元进行预校准，获得各天线单元相对于校准天线单元的发射补偿系数ｃ↓［ｋ］↑［ＴＸ］与接收补偿系数Ｃ↓［ｋ］↑［ＲＸ］； Ｂ．各天线单元的校准信号是一个具有良好抗白噪声特性的校准序列，由基本校准序列通过周期循环移位形成； Ｃ．发射校准时，基带信号处理器先根据校准链路接收的合成信号计算出每条发射链路的幅度及相位响应，再根据每条发射链路的幅度及相位响应和预校准时的发射补偿系数ｃ↓［ｋ］↑［ＴＸ］，计算获得各条发射链路的补偿系数，用于对基站的所有下行数据进行补偿； Ｄ．接收校准时，基带信号处理器先根据每条接收链路接收的信号计算出各接收链路的幅度及相位响应，再根据每条接收链路的幅度及相位响应和预校准时的接收补偿系数Ｃ↓［ｋ］↑［ＲＸ］，计算获得各条接收链路的补偿系数，用于对基站的所有上行数据进行补偿。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无线通信系统的智能天线技术，更确切地说是涉及一种智能天线阵系统的实时校准方法。在名称为“具有智能天线的时分双工同步码分多址无线通信系统”的中国专利技术专利中请中(专利号97104039.7)，公开了一种采用现代智能天线的无线通信系统的基站结构，包括由一个或多个天线单元组成的天线阵列，相应的射频馈电电缆和对应连接的一个或多个射频收发信机。根据天线阵列中各天线单元接收的来自用户终端的信号，由基带信号处理器获得此上行信号的空间矢量特征和信号到达方向(DOA)，然后将从中获得的每一条链路的权重用于下行发射波束赋形，在时分双工具有对称的电波传播条件下，达到智能天线的全部功能。为了使智能天线能准确地接收和发射信号，必须保证组成智能天线阵的各天线单元、射频馈电电缆和射频收发信机之间基本没有差别，即每条发射及接收链路具有相同的幅度及相位响应，而对每条发射及接收链路进行相位及幅度补偿的过程和方法就是本专利技术所要涉及的智能天线的校准。由于所使用的各种元器件特别是有源器件的特性存在差异，对工作频率、环境温度表现出的敏感度也不相同，而每条发射或接收链路的特性因上述原因所产生的变化也不相同，所以对智能天线阵的校准应在无线基站运行的同时周期性地进行。在专利申请号为99111350.0，名称为“一种校准智能天线阵的方法和装置”的公开文件中，参见附图说明图1，设置由天线单元201、耦合结构205、馈电电缆206与信标收发信机207顺序连接构成的校准链路，其耦合结构205与智能天线阵列的所有天线单元201-1、201-2...201-N成射频耦合连接，将射频信号按需要分配给构成智能天线阵列的所有天线单元，信标收发信机207具有与基站内其它射频收发信机203-1、203-2、...203-N相同的结构，并共用同一个本振信号源208，信标收发信机207与基站内其它射频收发信机203-1、203-2、...203-N相干工作，并通过数字总线连接基站的基带信号处理器204。每一个天线单元、馈电电缆和射频收发信机连接，构成发射链路或接收链路。图中Ac、A1、A2、...AN为天线单元与馈电电缆202-1、202-2...202-N的连接端，Bc、B1、B2、...BN为信标收发信机207及各射频收发信机203-1、203-2、...203-N与基带信号处理器204的连接端。校准时，先利用矢量网络分析仪对校准链路进行校准，分别记录其接收与发射传输系数；然后分别进行接收校准与发射校准。进行接收校准时，是由信标收发信机在给定的工作载波频率上发射一电平信号，并使基站内其它所有链路处于接收状态，检测这些接收链路的输出并计算出各链路在接收时的传输系数(矢量)与参考链路的传输系数(矢量)之比，并在该传输系数的幅度之比等于1时记录所有接收链路与参考链路间的相位差；进行发射校准时，在同一时间内，依次使基站内的一条链路处于发射状态，其它链路处于关闭状态，信标收发信机在给定的工作载波频率上分别接收该发射链路的信号，计算出各链路在发射时传输系数(矢量)与参考链路的传输系数(矢量)之比，并在该传输系数的幅度之比等于1时记录所有发射链路与参考链路间的相位差。该公开文件中只涉及到对智能天线阵进行实时校准时所采用装置与方法的总体技术方案，没有涉及工程级的具体实现过程，包括进行发射校准与接收校准时所采用的校准序列及其基带信号处理器的具体计算，和对于处于运行状态中的智能天线系统，如何进行实时校准等。此外，在进行发射校准时，是依次使基站内的每一条链路处于发射状态，其它链路处于关闭状态，不利于快速进行实时校准。实现本专利技术目的的技术方案是这样的，包括接收校准过程和发射校准过程；发射校准时，由多条发射链路同时发射校准信号，在校准链路接收它们的合成信号；接收校准时，由校准链路发射一校准信号，由多条接收链路同时接收该信号；由基带信号处理器分别对校准链路接收的合成信号和对接收链路接收的信号进行计算，获得智能天线阵系统各接收链路与各发射链路的补偿系数，其特征在于A.在实时接收与发射校准过程前，对天线阵各天线单元进行预校准，获得各天线单元相对于校准天线单元的发射补偿系数ckTX与接收补偿系数CkRY；B.各天线单元的校准信号是一个具有良好抗白噪声特性的校准序列，由基本校准序列通过周期循环移位形成；C.发射校准时，基带信号处理器先根据校准链路接收的合成信号计算出每条发射链路的幅度及相位响应，再根据每条发射链路的幅度及相位响应和预校准时的发射补偿系数ckTX，计算获得各条发射链路的补偿系数，用于对基站的所有下行数据进行补偿；D.接收校准时，基带信号处理器先根据每条接收链路接收的信号计算出各接收链路的幅度及相位响应，再根据每条接收链路的幅度及相位响应和预校准时的接收补偿系数CkRX，计算获得各条接收链路的补偿系数，用于对基站的所有上行数据进行补偿。所述的预校准，进一步包括将矢量网络分析仪一端连接所述的校准天线单元，另一端依次连接天线阵各天线单元；进行发射预校准，分别由第k个天线单元发射一固定电平的数据信号，由所述的校准天线单元接收，获得各天线单元与校准天线单元间的发射补偿系数ckTX；进行接收预校准，由所述的校准天线单元发射一固定电平的数据信号，由第k个天线单元接收，获得校准天线单元与各天线单元间的接收补偿系数CkRX，k＝1，...，N，N是天线阵天线单元的个数。所述的步骤A还包括预校准是在智能天线阵制作完成后进行的，并对获得的发射补偿系数与接收补偿系数进行存储；在智能天线阵安装到基站现场后，将存储的预校准的发射补偿系数与接收补偿系数输入基站的基带信号处理器中。所述的基本校准序列的长度为W×N，所述校准序列的长度是W×N+W-l，N是智能天线阵中天线单元的个数，W是每条发射或接收链路信道估计的窗长。所述的由基本校准序列通过周期循环移位形成校准序列的过程进一步包括取一个长度为P的二进制序列mp作为基本校准序列；对该序列mp进行相位均衡，生成校准序列的复矢量mp；对该校准序列的复矢量mp进行周期性的扩展得到一个新的周期性复矢量m；由该周期性复矢量m获得对每个天线单元的校准矢量，由对每个天线单元的校准矢量生成所述的对每个天线单元的校准信号。所述的P选择为2的幂次方。所述的发射校准与接收校准是在移动通信系统的空闲时隙周期性进行的。在TD-SCDMA移动通信系统中，所述的发射校准与接收校准，是利用帧结构中处于上行导频时隙与下行导频时隙间的保护时隙周期性进行的。所述的步骤C，发射校准时，计算获得各条发射链路的补偿系数，是先获得每一条发射链路的信道冲激响应，再求得每一条发射链路包括发信机和校准链路天线单元间通路的幅度及相位响应信息，再与预校准时相应链路的发射补偿系数相乘，获得每一条链路包括发信机和其天线单元间通路的幅度及相位响应信息，据此可利用公式计算出每一条链路的发射补偿系数。所述的步骤D，接收校准时，计算获得各条接收链路的补偿系数，进一步包括是先获得每一条接收链路的信道冲激响应，再求得每一条接收链路包括校准链路天线单元和收信机间通路的幅度及相位响应信息，再与预校准时相应链路的接收补偿系数相乘，获得每一条链路包括天线单元和其收信机间通路的幅度及相位响应信息，据此可利用公式计算出每一条链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭哲，李峰，
申请(专利权)人：大唐移动通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：