專利名稱：一種時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通訊領(lǐng)域時(shí)分雙工(TDD)工作方式的智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法和裝置，特別是涉及智能天線基站陣列通道幅相誤差的校正方法和裝置。
背景技術(shù)：
在智能天線系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)陣列通道接收和發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行幅、相加權(quán)來(lái)控制天線波束的方向和形狀，以實(shí)現(xiàn)對(duì)期望用戶的定向發(fā)射和接收。從而實(shí)現(xiàn)空域?yàn)V波和降低同頻干擾功率以到達(dá)改善通信質(zhì)量、增大通信距離、擴(kuò)大系統(tǒng)通信容量的目的。
實(shí)際的智能天線系統(tǒng)的陣列上行通道或下行通道間的傳輸特性是非理想的，即陣列存在誤差。這種誤差具有時(shí)變特性，如果誤差較大將導(dǎo)致基帶波束形成算法的性能和智能天線系統(tǒng)性能的下降，難以實(shí)現(xiàn)定向發(fā)射。因此通道校正是智能天線系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
現(xiàn)有TDD工作方式智能天線陣列的校正技術(shù)有以下幾種1)離線校正直接測(cè)量每個(gè)通道的天線、射頻前端(低噪放、線性功放、耦合器)、電纜、收發(fā)信機(jī)的幅度、相位隨工作頻率和環(huán)境溫度變化的數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存在系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的工作溫度進(jìn)行計(jì)算并耦合成一組補(bǔ)償數(shù)據(jù)在基帶進(jìn)行校正。這種方法不能滿足校正精度要求。
2)利用處于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的信標(biāo)收發(fā)信機(jī)進(jìn)行檢測(cè)校正并要求無(wú)多徑傳播。實(shí)際系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。
3)利用輔助收發(fā)通道與陣列通道構(gòu)成上下行校正鏈路，校正算法的實(shí)現(xiàn)和信號(hào)傳輸路徑復(fù)雜，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，校正算法的精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法，無(wú)需輔助通道即可實(shí)現(xiàn)陣列通道的校正，實(shí)現(xiàn)靈活方便。本發(fā)明還要提供一種在智能天線基站實(shí)現(xiàn)上述校正方法的裝置。
為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法，包括以下步驟(a)在陣列通道N個(gè)相干收發(fā)信道中的第一通道收發(fā)信機(jī)的前端設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣，通過(guò)切換該開(kāi)關(guān)矩陣中的射頻開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)正常收、發(fā)信號(hào)，或者連通上、下行校正鏈路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；(b)啟動(dòng)上行校正時(shí)，通道設(shè)置在給定工作載波上，將已知校正參考信號(hào)調(diào)制輸出到第一通道發(fā)信機(jī)，連通上行校正鏈路，檢測(cè)智能天線在該工作頻波時(shí)上行所述N個(gè)收信通道響應(yīng)后的已知特征信號(hào)并采樣、保存；(c)再根據(jù)所述上行校正時(shí)接收采樣的數(shù)據(jù)和已知校正參考信號(hào)序列，采用求相關(guān)算法計(jì)算出在所述工作載波時(shí)所有上行收信通道相對(duì)于第一收信通道的校正權(quán)值，輸出給基帶上下行波束形成模塊加權(quán)使用；(d)啟動(dòng)下行校正時(shí)，通道設(shè)置在給定工作載波上，將已知校正參考信號(hào)依次調(diào)制輸出到下行N個(gè)通道的發(fā)信機(jī)，連通下行校正鏈路，每次均通過(guò)第一通道收信機(jī)檢測(cè)智能天線在該工作頻波時(shí)，當(dāng)前校正的下行發(fā)信通道分時(shí)響應(yīng)后的已知特征信號(hào)并采樣、保存；(e)再根據(jù)所述下行校正時(shí)接收采樣的數(shù)據(jù)和已知校正參考信號(hào)序列，采用求相關(guān)算法計(jì)算出在所述工作載波時(shí)所有下行發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的校正權(quán)值，輸出給基帶上下行波束形成模塊加權(quán)使用。
進(jìn)一步地，采用等距線陣天線時(shí)，所述步驟(a)之前還可包括步驟預(yù)先測(cè)出等距線陣天線中耦合網(wǎng)絡(luò)入口與各天線入口間在上、下行工作頻段各工作載波上的雙向傳輸系數(shù)并保存，同時(shí)，在所述步驟(c)和(e)中，將所述上、下行所有通道的校正權(quán)值與對(duì)應(yīng)的雙向傳輸系數(shù)一并加權(quán)后，再輸出給基帶上下行波束形成模塊加權(quán)使用。
進(jìn)一步地，為了實(shí)現(xiàn)在線校正，上述時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法可具有以下特點(diǎn)所述步驟(b)和(d)中，是在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)上行或下行校正，并將上行或下行校正工作的時(shí)隙限定在所述工作載波的空閑時(shí)隙或保護(hù)時(shí)隙。
進(jìn)一步地，上述時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法可具有以下特點(diǎn)所述步驟(c)中上行計(jì)算校正權(quán)值的求相關(guān)算法包括以下步驟(c1)用已知校正參考信號(hào)的序列數(shù)據(jù)和該校正信號(hào)經(jīng)各收信通道響應(yīng)后接收采樣的數(shù)據(jù)做相關(guān)運(yùn)算，得到上行各通道的過(guò)程權(quán)值；(c2)以第一收信通道為基準(zhǔn)，計(jì)算其它收信通道相對(duì)于第一收信通道的相對(duì)幅相不一致性；(c3)求出該組收信通道的幅相不一致性的倒數(shù)，即為其它收信通道相對(duì)于第一收信通道的校正權(quán)值；且所述步驟(e)中下行計(jì)算校正權(quán)值的求相關(guān)算法包括以下步驟(e1)用已知校正參考信號(hào)的序列數(shù)據(jù)和該校正參考信號(hào)經(jīng)各發(fā)射通道響應(yīng)后由第一通道的收信機(jī)接收采樣的數(shù)據(jù)做相關(guān)運(yùn)算，得到包括第一通道收信機(jī)特性的下行各通道的過(guò)程權(quán)值；(e2)以第一發(fā)信通道為基準(zhǔn)，計(jì)算其它發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的相對(duì)幅相不一致性；(e3)求出該組發(fā)信通道的幅相不一致性的倒數(shù)即為第2～第N發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的下行校正權(quán)值。
進(jìn)一步地，為了提高校正精度，上述時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法可具有以下特點(diǎn)所述步驟(c1)和(e1)計(jì)算過(guò)程權(quán)值時(shí)，每個(gè)過(guò)程權(quán)值都是按連續(xù)10次有效數(shù)據(jù)的均值輸出。
進(jìn)一步地，上述時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法可具有以下特點(diǎn)所述步驟(c)計(jì)算出各上行收信通道的校正權(quán)值后，先檢驗(yàn)校正權(quán)值的正確性，如正確再輸出到基帶上下行波束形成模塊，否則系統(tǒng)利用上次的上行校正權(quán)值對(duì)上行收信通道進(jìn)行加權(quán)，然后執(zhí)行步驟(d)；同時(shí)，所述步驟(e)計(jì)算出各下行發(fā)信通道的校正權(quán)值后，先檢驗(yàn)校正權(quán)值的正確性，如正確再輸出到基帶上下行波束形成模塊，否則系統(tǒng)利用上次的下行校正權(quán)值對(duì)下行發(fā)信通道進(jìn)行加權(quán)。
本發(fā)明提供的時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正裝置包括依次成雙向電路連接的天線陣列、室外射頻前端、多通道相干收發(fā)信機(jī)、包含上下行波束形成模塊的基帶處理單元和基站主控單元，所述多通道相干收發(fā)信機(jī)通過(guò)饋電電纜與所述室外射頻前端連接，通過(guò)校正電纜與所述天線陣列連接，其特點(diǎn)是所述多通道收發(fā)信機(jī)中第一收發(fā)通道的前端設(shè)有一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣，該開(kāi)關(guān)矩陣包含多個(gè)射頻信號(hào)切換開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)切換可在正常工作時(shí)連通第一通道收發(fā)信機(jī)與射頻前端之間的收發(fā)通道，在上行校正時(shí)連通第一通道發(fā)信機(jī)與校正電纜、第一通道收信機(jī)與饋電電纜，在下行校正時(shí)連通第一通道發(fā)信機(jī)與饋電電纜、第二通道收信機(jī)與校正電纜；所述基帶處理單元包括校正處理模塊，該校正處理模塊進(jìn)一步包括過(guò)程控制單元，用于上下行校正鏈路的過(guò)程控制；信號(hào)調(diào)制單元，用于上下行校正信號(hào)的調(diào)制發(fā)射控制；以及數(shù)據(jù)處理單元，用于通道響應(yīng)信號(hào)的采樣、算法處理、權(quán)值驗(yàn)證和權(quán)值輸出。
進(jìn)一步地，上述時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正裝置可具有以下特點(diǎn)所述開(kāi)關(guān)矩陣包括有三個(gè)接線端的第一到第四射頻信號(hào)切換開(kāi)關(guān)，第一切換開(kāi)關(guān)的1、2和3號(hào)接線端分別連接至第一通道發(fā)信機(jī)輸出端、第四切換開(kāi)關(guān)2號(hào)接線端和第二切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端；第二切換開(kāi)關(guān)的1、3號(hào)接線端分別連接至第一通道的所述饋電電纜和第三切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端；第三切換開(kāi)關(guān)的1、3號(hào)接線端分別連接至第一通道收信機(jī)輸入端和第四切換開(kāi)關(guān)的3號(hào)接線端；第四切換開(kāi)關(guān)的1號(hào)接線端連接至所述校正電纜。
進(jìn)一步地，上述時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正裝置可具有以下特點(diǎn)所述第一、第四切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端之間還連接有一個(gè)下行衰減器，第三、第四切換開(kāi)關(guān)的3號(hào)接線端之間還連接有一個(gè)上行衰減器。
進(jìn)一步地，上述時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正裝置可具有以下特點(diǎn)所述校正電纜是連接到等距線陣天線的耦合網(wǎng)絡(luò)入口，或者連接到均勻圓環(huán)陣天線的信標(biāo)天線。
由上可知，依照本發(fā)明所述的方法和裝置可以實(shí)現(xiàn)TDD系統(tǒng)智能天線基站陣列通道幅度、相位誤差的校正。且校正包括了上下行通道的所有電路，通過(guò)陣列通道和開(kāi)關(guān)矩陣轉(zhuǎn)換來(lái)靈活構(gòu)成相應(yīng)的校正鏈路；進(jìn)一步地，還可以實(shí)現(xiàn)在線校正，在智能天線系統(tǒng)給定的空閑時(shí)隙或保護(hù)時(shí)隙進(jìn)行而不影響系統(tǒng)性能；算法簡(jiǎn)單，校正精度高；而且在整個(gè)工作頻段，上下行通道都能實(shí)時(shí)進(jìn)行校正。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線基站裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A和圖2B分別是本發(fā)明實(shí)施例開(kāi)關(guān)矩陣在上行和下行校正狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3A和圖3B分別是本發(fā)明實(shí)施例上行和下行校正狀態(tài)下由開(kāi)關(guān)矩陣構(gòu)成的上行、下行校正鏈路的示意圖。
圖4A和圖4B是本發(fā)明TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線基站校正方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明實(shí)施例具有實(shí)時(shí)校正功能的TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線基站裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該裝置主要包括依次成雙向電路連接的天線陣列10、室外射頻前端11、N通道相干收發(fā)信機(jī)14、基帶處理單元15和基站主控單元16。N通道相干收發(fā)信機(jī)14通過(guò)饋電電纜12與室外射頻前端11連接，通過(guò)校正電纜13與天線陣列10中耦合網(wǎng)絡(luò)入口連接，本實(shí)施例以等距線陣為例，對(duì)于均勻圓環(huán)陣是和校正信標(biāo)天線入口連接。N通道相干收發(fā)信機(jī)14由N支收發(fā)信通道組成，包括前端設(shè)置有開(kāi)關(guān)矩陣的第一收發(fā)通道141(該第一收發(fā)通道可以選擇N個(gè)收發(fā)通道中的任何一個(gè))和其他的2-N收發(fā)通道142?；鶐幚韱卧?5包括上下行波束形成模塊151和校正處理模塊152，該校正處理模塊進(jìn)一步包括過(guò)程控制單元，用于上下行校正鏈路的過(guò)程控制；信號(hào)調(diào)制單元，用于上下行校正信號(hào)的調(diào)制發(fā)射控制；以及數(shù)據(jù)處理單元，用于通道響應(yīng)信號(hào)的采樣、算法處理、權(quán)值驗(yàn)證和權(quán)值輸出。
所述的開(kāi)關(guān)矩陣設(shè)置在第一通道收發(fā)信機(jī)與饋電電纜、校正電纜之間，基站正常運(yùn)行時(shí)，該開(kāi)關(guān)矩陣完成收發(fā)轉(zhuǎn)換功能；基站校正工作時(shí)，完成上下行鏈路的構(gòu)成及校正鏈路信號(hào)的傳遞。
圖2A是圖1中第一收發(fā)通道前端的開(kāi)關(guān)矩陣的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該開(kāi)關(guān)矩陣由第一到第四共4個(gè)射頻信號(hào)切換開(kāi)關(guān)S1∽S4、下行衰減器和上行衰減器組成，每個(gè)切換開(kāi)關(guān)有三個(gè)接線端，第一切換開(kāi)關(guān)的1、2和3號(hào)接線端分別連接至第一通道發(fā)信機(jī)輸出端、下行衰減器輸入端和第二切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端；第二切換開(kāi)關(guān)的1、2、3號(hào)接線端分別連接至與室外射頻前端(雙向)連接的饋電電纜、第一切換開(kāi)關(guān)的3號(hào)接線端和第三切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端；第三切換開(kāi)關(guān)的1、2、3號(hào)接線端分別連接至第一通道收信機(jī)輸入端、第二切換開(kāi)關(guān)的3號(hào)接線端和上行衰減器的輸出端；第四切換開(kāi)關(guān)的1、2、3號(hào)接線端分別連接至與天線陣中的耦合網(wǎng)絡(luò)入口(雙向)連接的校正電纜、下行衰減器輸出端和上行衰減器輸入端，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例中的具體連接方式。從外部接口看共有4個(gè)，一個(gè)連接到第一通道發(fā)信機(jī)的輸出端，一個(gè)連接到第一通道收信機(jī)的輸入端，一個(gè)通過(guò)第一通道的饋電電纜連接到室外射頻前端并連通到天線陣列的天線1號(hào)接口，一個(gè)通過(guò)校正電纜連接到耦合網(wǎng)絡(luò)入口。
校正時(shí)為控制收發(fā)通道信號(hào)的隔離設(shè)置了上下行校正射頻信號(hào)衰減器，下行衰減器調(diào)整上行校正時(shí)第一通道發(fā)射的信號(hào)功率，上行衰減器調(diào)整下行校正時(shí)第一通道接收信號(hào)的功率。
切換開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4在不同的切換狀態(tài)下可組合成正常收、發(fā)信號(hào)和上、下行校正鏈路信號(hào)的傳輸?shù)?種工作狀態(tài)。而圖2A中，第一切換開(kāi)關(guān)1、2號(hào)接線端，第二切換開(kāi)關(guān)的1、3號(hào)接線端，第三切換開(kāi)關(guān)的1、2號(hào)接線端，第四切換開(kāi)關(guān)的1、2號(hào)接線端連通，其所處的位置使開(kāi)關(guān)矩陣處于上行校正狀態(tài)，構(gòu)成了連通的上行校正鏈路。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3A所示的上行校正鏈路，由第一通道發(fā)信機(jī)TX1，開(kāi)關(guān)矩陣中的第一切換開(kāi)關(guān)、下行衰減器、第四切換開(kāi)關(guān)，校正電纜，天線陣列，室外射頻前端(低噪放和濾波器)、饋電電纜和被校正的上行N個(gè)通道的收信機(jī)RX1-N構(gòu)成。輸入上行校正鏈路的校正參考信號(hào)和經(jīng)上行校正鏈路變換后得到的上行通道響應(yīng)信號(hào)由基帶處理單元的校正處理模塊調(diào)用和接收。在上行校正狀態(tài)下，第一通道發(fā)信機(jī)連接到耦合網(wǎng)絡(luò)入口，處于發(fā)射狀態(tài)，第一通道收信機(jī)和其它通道收信機(jī)一起處于完整接收的狀態(tài)，同時(shí)第2-N通道的發(fā)信機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)。
而圖2B中，第一切換開(kāi)關(guān)1、3號(hào)接線端，第二切換開(kāi)關(guān)的1、2號(hào)接線端，第三切換開(kāi)關(guān)的1、3號(hào)接線端，第四切換開(kāi)關(guān)的1、3號(hào)接線端連通，其所處的位置使開(kāi)關(guān)矩陣處于對(duì)第一通道發(fā)信通道進(jìn)行校正時(shí)的下行校正狀態(tài)。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3B所示的下行校正鏈路，由N個(gè)通道發(fā)信機(jī)TX1-N，饋電電纜、射頻前端，天線陣列，校正電纜，矩陣開(kāi)關(guān)的第四切換開(kāi)關(guān)、上行衰減器、第三切換開(kāi)關(guān)和第一通道收信機(jī)RX1構(gòu)成。校正參考信號(hào)和經(jīng)下行校正鏈路變換后得到的下行通道響應(yīng)信號(hào)也是由校正處理模塊調(diào)用和接收的。在下行校正時(shí)，N個(gè)通道是順序校正的，每次只有一個(gè)通道的發(fā)信機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)，該通道校正完后再使下一通道的發(fā)信機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)，而下行通道響應(yīng)信號(hào)都是由第一通道的收信機(jī)來(lái)接收，其它通道收信機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)。
基于以上系統(tǒng)，圖4A和圖4B中的流程描述了智能天線一個(gè)陣列全部N個(gè)上、下行收發(fā)信通道校正的方法，包括以下步驟。
步驟110，在系統(tǒng)投入使用前，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀預(yù)先測(cè)出等距線陣天線中的耦合網(wǎng)絡(luò)入口與各天線入口間在上、下行工作頻段各工作載波時(shí)的雙向傳輸系數(shù)，并存儲(chǔ)在校正處理模塊內(nèi)；步驟120，使智能天線基站系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，基站主控單元觸發(fā)校正處理模塊啟動(dòng)在線校正；先進(jìn)行上行收信通道的校正步驟130，校正處理模塊調(diào)用一個(gè)已知序列信號(hào)(校正參考信號(hào))輸出到第一通道發(fā)信機(jī)作為調(diào)制信號(hào)，通道設(shè)置在工作載波上，將校正工作的時(shí)隙限定在一個(gè)載波的空閑時(shí)隙或保護(hù)時(shí)隙，并設(shè)置校正的起始幀號(hào)；步驟140，設(shè)置開(kāi)關(guān)矩陣中的切換開(kāi)關(guān)，連通上行校正鏈路，校正參考信號(hào)經(jīng)上行校正鏈路轉(zhuǎn)換，得到上行所有N個(gè)收信通道響應(yīng)后的已知特征信號(hào)；該轉(zhuǎn)換過(guò)程是先將校正參考信號(hào)在給定工作載波和校正工作時(shí)隙上經(jīng)第一通道發(fā)信機(jī)調(diào)制，輸出確定電平的信號(hào)，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣、校正電纜、等距線陣天線中的耦合網(wǎng)絡(luò)耦合、射頻前端，經(jīng)饋電電纜到被校正的上行收信陣列中的N個(gè)收信通道；
步驟150，檢測(cè)智能天線在工作載波時(shí)的上行所有N個(gè)收信通道響應(yīng)后的已知特征信號(hào)并采樣、保存；步驟160，采用求相關(guān)算法得出在工作載波時(shí)的上行各收信通道誤差的過(guò)程權(quán)值，再計(jì)算出相對(duì)于第一通道的校正權(quán)值，每個(gè)過(guò)程權(quán)值按10次有效數(shù)據(jù)(連續(xù)10次的過(guò)程權(quán)值波動(dòng)，幅度小于+0.5dB，相位小于+5°)的均值輸出，以提高校正的精度；步驟170，檢驗(yàn)各上行收信通道校正權(quán)值的正確性，即將本次校正產(chǎn)生的上行通道校正權(quán)值加權(quán)到各對(duì)應(yīng)接收通道傳輸特性中，重復(fù)步驟130～步驟160，再次計(jì)算校正權(quán)值，此時(shí)上行通道的相對(duì)誤差應(yīng)幅度小于±0.3dB，相位小于±3°；如果正確，確認(rèn)步驟160產(chǎn)生的結(jié)果為新的校正權(quán)值(步驟170a)，并執(zhí)行下一步；如果不正確，本次上行校正結(jié)果無(wú)效，系統(tǒng)仍將上次正確的上行校正權(quán)值作為新的校正權(quán)值(步驟170b)，記錄失敗一次，并執(zhí)行下一步；完成上行收信通道的校正后，進(jìn)行下行發(fā)信通道的校正，這里采用同樣的校正參考信號(hào)、工作時(shí)隙和工作載波步驟180，校正處理模塊設(shè)置下行校正起始幀號(hào)，并確定當(dāng)前校正的下行通道的初始編號(hào)，假定編號(hào)為1～N，初始編號(hào)為1；步驟190，將校正參考信號(hào)輸出到當(dāng)前校正的下行通道的發(fā)信機(jī)，設(shè)置開(kāi)關(guān)矩陣中的切換開(kāi)關(guān)，連通下行校正鏈路；步驟200，校正參考信號(hào)經(jīng)下行校正鏈路轉(zhuǎn)換，得到當(dāng)前校正的下行發(fā)信通道的分時(shí)響應(yīng)；該轉(zhuǎn)換過(guò)程是先將校正參考信號(hào)在給定工作載波和校正工作時(shí)隙上經(jīng)當(dāng)前校正的發(fā)信通道分時(shí)調(diào)制，輸出確定電平的信號(hào)，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣、饋電電纜、室外射頻前端、等距線陣天線中的耦合網(wǎng)絡(luò)耦合，經(jīng)校正電纜到第一通道的收信通道；步驟210，通過(guò)第一通道的收信機(jī)檢測(cè)智能天線在工作載波時(shí)當(dāng)前校正的下行發(fā)信通道分時(shí)響應(yīng)后的已知特征信號(hào)(與當(dāng)前校正的發(fā)信通道分時(shí)調(diào)制輸出相對(duì)應(yīng))，并采樣、保存；步驟220，判斷是否全部N個(gè)下行通道都已檢測(cè)完畢，如果是，執(zhí)行下一步，否則，將當(dāng)前校正的下行通道編號(hào)加1，對(duì)下一下行通道進(jìn)行校正，返回步驟190；步驟230，采用相關(guān)算法得出在工作載波時(shí)的下行各發(fā)信通道誤差的過(guò)程權(quán)值，再計(jì)算出相對(duì)于第一通道的校正權(quán)值，每個(gè)過(guò)程權(quán)值按連續(xù)10次有效數(shù)據(jù)(連續(xù)10次的過(guò)程權(quán)值波動(dòng)，幅度小于+0.5dB，相位小于+5°)的均值輸出，以提高校正的精度；步驟240，檢驗(yàn)各下行發(fā)信通道校正權(quán)值的正確性，即將本次校正產(chǎn)生的下行通道校正權(quán)值加權(quán)到各對(duì)應(yīng)接收通道傳輸特性中，重復(fù)步驟180～步驟230，再次計(jì)算校正權(quán)值，此時(shí)下行通道的相對(duì)誤差應(yīng)幅度小于±0.3dB，相位小于±3°；如果正確，確認(rèn)步驟230產(chǎn)生的結(jié)果為新的下行校正權(quán)值(步驟240a)，并執(zhí)行下一步；如果不正確，本次下行校正結(jié)果無(wú)效，系統(tǒng)仍將上次正確的下行校正權(quán)值作為新的校正權(quán)值(步驟240b)，記錄失敗一次，并執(zhí)行下一步；步驟250，校正處理模塊將上行和下行N個(gè)通道在給定工作載波時(shí)的校正權(quán)值與等距線陣天線中的耦合網(wǎng)絡(luò)在該工作載波時(shí)的雙向傳輸系數(shù)一并加權(quán)后送入上下行波束形成模塊，供上下行波束形成時(shí)加權(quán)使用，一次上下行校正結(jié)束。
在不同的工作載波時(shí)運(yùn)行圖4的流程，就可以完成對(duì)智能天線各個(gè)工作載波時(shí)陣列通道的校正。
如果采用均勻圓環(huán)陣，由于其幾何中心設(shè)置有校正用的信標(biāo)天線，就不需要步驟110的預(yù)先測(cè)試，而在步驟250中，也無(wú)需將耦合網(wǎng)絡(luò)上行和下行的傳輸系數(shù)補(bǔ)償?shù)酵ǖ佬Ｕ龣?quán)值。另外，在步驟140和步驟200中，校正參考信號(hào)是經(jīng)校正信標(biāo)天線通過(guò)天線陣空饋，而非經(jīng)耦合網(wǎng)絡(luò)耦合。
另外，上述的上行校正和下行校正可以分別獨(dú)立進(jìn)行，也可以如上述實(shí)施例一樣在一起完成。
步驟160中的上行校正權(quán)值的求相關(guān)算法如下設(shè)陣列通道的上行通道過(guò)程權(quán)值(即通道的不一致性)分別為Cmr1、Cmr2、……、CmrN，上行通道的相對(duì)幅相不一致性為wr1、wr2、……、wrN；第一通道發(fā)射的校正參考信號(hào)為T(mén)x，Tx是一個(gè)m位的已知序列，取通道個(gè)數(shù)N＝4，則有由被校正的四個(gè)接收通道響應(yīng)后經(jīng)接收采樣的數(shù)據(jù)分別為Rx1＝Tx·Cmr1Rx2＝Tx·Cmr2Rx3＝Tx·Cmr3Rx4＝Tx·Cmr4計(jì)算的具體步驟如下，首先用已知的Tx數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)做相關(guān)運(yùn)算，求得各上行通道的過(guò)程權(quán)值Corr1=1NΣk=1NRx1k·(Txk)H=Cmr1]]>Corr2=1NΣk=1NRx2k·(Txk)H=Cmr2]]>Corr3=1NΣk=1NRx3k·(Txk)H=Cmr3]]>Corr4=1NΣk=1NRx4k·(Txk)H=Cmr4]]>然后以第一收信通道為基準(zhǔn)，計(jì)算其它收信通道相對(duì)于第一收信通道的相對(duì)幅相不一致性wr1＝Cmr1/Cmr1＝1wr2＝Cmr2/Cmr1＝C′mr2wr3＝Cmr3/Cmr1＝C′mr3wr4＝Cmr4/Cmr1＝C′mr4求出、wr2～wr4的倒數(shù)即為第二～第四收信通道相對(duì)于第一收信通道的校正權(quán)值。以上原理可擴(kuò)展到N個(gè)相干通道。
步驟230中的下行校正權(quán)值的求相關(guān)算法步驟包括用已知的Tx數(shù)據(jù)和校正參考信號(hào)經(jīng)各發(fā)射通道響應(yīng)后由第一通道的收信機(jī)接收采樣的數(shù)據(jù)做相關(guān)運(yùn)算，得到包括第一通道收信機(jī)特性的下行各通道的過(guò)程權(quán)值；以第一發(fā)信通道為基準(zhǔn)，計(jì)算其它發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的相對(duì)幅相不一致性；求出該組發(fā)信通道的幅相不一致性的倒數(shù)即為第2～第N發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的下行校正權(quán)值。
下行算法原理和上行算法相同，本實(shí)施例每個(gè)發(fā)信通道的過(guò)程權(quán)值的每次校正也是按連續(xù)10次有效數(shù)據(jù)(連續(xù)10次的過(guò)程權(quán)值波動(dòng)，幅度小于±0.5dB，相位小于±5°)的均值輸出，以提高校正的精度。
綜上所述，本發(fā)明在基站系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程，可以實(shí)時(shí)啟動(dòng)校正，通道檢測(cè)已知校正參考信號(hào)在給定工作載波時(shí)的上下行各收、發(fā)信通道的信號(hào)響應(yīng)，采用求相關(guān)的算法計(jì)算出校正權(quán)值，輸出給基帶上下行波束形成模塊進(jìn)行加權(quán)。
本發(fā)明的方法也適用對(duì)于PHS系統(tǒng)(個(gè)人手持電話系統(tǒng))等其它采用TDD工作方式的智能天線基站陣列通道的校正。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法，包括以下步驟(a)在陣列通道N個(gè)相干收發(fā)信道中的第一通道收發(fā)信機(jī)的前端設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣，通過(guò)切換該開(kāi)關(guān)矩陣中的射頻開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)正常收、發(fā)信號(hào)，或者連通上、下行校正鏈路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；(b)啟動(dòng)上行校正時(shí)，通道設(shè)置在給定工作載波上，將已知校正參考信號(hào)調(diào)制輸出到第一通道發(fā)信機(jī)，連通上行校正鏈路，檢測(cè)智能天線在該工作頻波時(shí)上行所述N個(gè)收信通道響應(yīng)后的已知特征信號(hào)并采樣、保存；(c)再根據(jù)所述上行校正時(shí)接收采樣的數(shù)據(jù)和已知校正參考信號(hào)序列，采用求相關(guān)算法計(jì)算出在所述工作載波時(shí)所有上行收信通道相對(duì)于第一收信通道的校正權(quán)值，輸出給基帶上下行波束形成模塊加權(quán)使用；(d)啟動(dòng)下行校正時(shí)，通道設(shè)置在給定工作載波上，將已知校正參考信號(hào)依次調(diào)制輸出到下行N個(gè)通道的發(fā)信機(jī)，連通下行校正鏈路，每次均通過(guò)第一通道收信機(jī)檢測(cè)智能天線在該工作頻波時(shí)，當(dāng)前校正的下行發(fā)信通道分時(shí)響應(yīng)后的已知特征信號(hào)并采樣、保存；(e)再根據(jù)所述下行校正時(shí)接收采樣的數(shù)據(jù)和已知校正參考信號(hào)序列，采用求相關(guān)算法計(jì)算出在所述工作載波時(shí)所有下行發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的校正權(quán)值，輸出給基帶上下行波束形成模塊加權(quán)使用。
2.如權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，采用等距線陣天線時(shí)，所述步驟(a)之前還包括步驟預(yù)先測(cè)出等距線陣天線中耦合網(wǎng)絡(luò)入口與各天線入口間在上、下行工作頻段各工作載波上的雙向傳輸系數(shù)并保存，同時(shí)，在所述步驟(c)和(e)中，將所述上、下行所有通道的校正權(quán)值與對(duì)應(yīng)的雙向傳輸系數(shù)一并加權(quán)后，再輸出給基帶上下行波束形成模塊加權(quán)使用。
3.如權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述步驟(b)和(d)中，是在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)上行或下行校正，并將上行或下行校正工作的時(shí)隙限定在所述工作載波的空閑時(shí)隙或保護(hù)時(shí)隙。
4.如權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述步驟(c)中上行計(jì)算校正權(quán)值的求相關(guān)算法包括以下步驟(c1)用已知校正參考信號(hào)的序列數(shù)據(jù)和該校正信號(hào)經(jīng)各收信通道響應(yīng)后接收采樣的數(shù)據(jù)做相關(guān)運(yùn)算，得到上行各通道的過(guò)程權(quán)值；(c2)以第一收信通道為基準(zhǔn)，計(jì)算其它收信通道相對(duì)于第一收信通道的相對(duì)幅相不一致性；(c3)求出該組收信通道的幅相不一致性的倒數(shù)，即為其它收信通道相對(duì)于第一收信通道的校正權(quán)值；且所述步驟(e)中下行計(jì)算校正權(quán)值的求相關(guān)算法包括以下步驟(e1)用已知校正參考信號(hào)的序列數(shù)據(jù)和該校正參考信號(hào)經(jīng)各發(fā)射通道響應(yīng)后由第一通道的收信機(jī)接收采樣的數(shù)據(jù)做相關(guān)運(yùn)算，得到包括第一通道收信機(jī)特性的下行各通道的過(guò)程權(quán)值；(e2)以第一發(fā)信通道為基準(zhǔn)，計(jì)算其它發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的相對(duì)幅相不一致性；(e3)求出該組發(fā)信通道的幅相不一致性的倒數(shù)即為第2～第N發(fā)信通道相對(duì)于第一發(fā)信通道的下行校正權(quán)值。
5.如權(quán)利要求4所述的校正方法，其特征在于，所述步驟(c1)和(e1)計(jì)算過(guò)程權(quán)值時(shí)，每個(gè)過(guò)程權(quán)值都是按連續(xù)10次有效數(shù)據(jù)的均值輸出。
6.如權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述步驟(c)計(jì)算出各上行收信通道的校正權(quán)值后，先檢驗(yàn)校正權(quán)值的正確性，如正確記錄為新的校正權(quán)值再輸出到基帶上下行波束形成模塊，否則系統(tǒng)利用上次的上行校正權(quán)值對(duì)上行收信通道進(jìn)行加權(quán)，然后執(zhí)行步驟(d)；同時(shí)，所述步驟(e)計(jì)算出各下行發(fā)信通道的校正權(quán)值后，先檢驗(yàn)校正權(quán)值的正確性，如正確記錄為新的校正權(quán)值再輸出到基帶上下行波束形成模塊，否則系統(tǒng)利用上次的下行校正權(quán)值對(duì)下行發(fā)信通道進(jìn)行加權(quán)。
7.一種時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正裝置，包括依次成雙向電路連接的天線陣列、室外射頻前端、多通道相干收發(fā)信機(jī)、包含上下行波束形成模塊的基帶處理單元和基站主控單元，所述多通道相干收發(fā)信機(jī)通過(guò)饋電電纜與所述室外射頻前端連接，通過(guò)校正電纜與所述天線陣列連接，其特征在于所述多通道收發(fā)信機(jī)中第一收發(fā)通道的前端設(shè)有一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣，該開(kāi)關(guān)矩陣包含多個(gè)射頻信號(hào)切換開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)切換可在正常工作時(shí)連通第一通道收發(fā)信機(jī)與射頻前端之間的收發(fā)通道，在上行校正時(shí)連通第一通道發(fā)信機(jī)與校正電纜、第一通道收信機(jī)與饋電電纜，在下行校正時(shí)連通第一通道發(fā)信機(jī)與饋電電纜、第二通道收信機(jī)與校正電纜；所述基帶處理單元包括校正處理模塊，該校正處理模塊進(jìn)一步包括過(guò)程控制單元，用于上下行校正鏈路的過(guò)程控制；信號(hào)調(diào)制單元，用于上下行校正信號(hào)的調(diào)制發(fā)射控制；以及數(shù)據(jù)處理單元，用于通道響應(yīng)信號(hào)的采樣、算法處理、權(quán)值驗(yàn)證和權(quán)值輸出。
8.如權(quán)利要求1所述的校正裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)矩陣包括有三個(gè)接線端的第一到第四射頻信號(hào)切換開(kāi)關(guān)，第一切換開(kāi)關(guān)的1、2和3號(hào)接線端分別連接至第一通道發(fā)信機(jī)輸出端、第四切換開(kāi)關(guān)2號(hào)接線端和第二切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端；第二切換開(kāi)關(guān)的1、3號(hào)接線端分別連接至第一通道的所述饋電電纜和第三切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端；第三切換開(kāi)關(guān)的1、3號(hào)接線端分別連接至第一通道收信機(jī)輸入端和第四切換開(kāi)關(guān)的3號(hào)接線端；第四切換開(kāi)關(guān)的1號(hào)接線端連接至所述校正電纜。
9.如權(quán)利要求8所述的校正裝置，其特征在于，所述第一、第四切換開(kāi)關(guān)的2號(hào)接線端之間還連接有一個(gè)下行衰減器，第三、第四切換開(kāi)關(guān)的3號(hào)接線端之間還連接有一個(gè)上行衰減器。
10.如權(quán)利要求7所述的校正裝置，其特征在于，所述校正電纜是連接到等距線陣天線的耦合網(wǎng)絡(luò)入口，或者連接到均勻圓環(huán)陣天線的信標(biāo)天線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種時(shí)分雙工智能天線系統(tǒng)陣列通道的校正方法和裝置，在第一通道收發(fā)信機(jī)前端設(shè)一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣，通過(guò)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)正常收、發(fā)及連接上、下行校正鏈路；上行校正時(shí)，將已知序列輸出到第一通道發(fā)信機(jī)，連通上行校正鏈路，檢測(cè)各收信通道響應(yīng)后的已知特征信號(hào)并采樣保存；下行校正時(shí)，將已知序列依次輸出到下行N個(gè)通道發(fā)信機(jī)，連通下行校正鏈路，通過(guò)第一通道收信機(jī)檢測(cè)當(dāng)前校正的下行通道分時(shí)響應(yīng)后的已知特征信號(hào)并采樣保存；根據(jù)接收采樣的數(shù)據(jù)和已知序列，采用求相關(guān)算法得到所有上下行通道的校正權(quán)值供上下行波束形成時(shí)加權(quán)使用；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)陣列通道幅度、相位誤差的校正，且無(wú)需輔助通道，算法簡(jiǎn)單，校正精度高，還可以實(shí)現(xiàn)在線校正。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1747569SQ20041007389
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者李景毅, 謝玉堂, 王長(zhǎng)明 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司