專利名稱：一種校準(zhǔn)有源天線的方法和有源天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)有源天線(active antenna)的方法，所述有源天線被設(shè)計為 用于移動通信的基站收發(fā)臺(base transceiver station)中。此外，本發(fā)明涉及一種被設(shè) 計為用于移動通信的基站收發(fā)臺中的有源天線。
背景技術(shù)：
有源天線是這樣的天線，其中由大量天線元件形成的一個較大的天線陣列。一些 無線電收發(fā)器和這些天線元件直接相連，這些無線電收發(fā)器作用得就像與相似尺寸的天線 陣列相連的單個收發(fā)器。這樣布置(arrangement)的目的是獲得期望的輻射圖(radiation pattern)(無線電波束)、等效無方向輻射功率(EIRP)以及靈敏度。然而，只有在發(fā)射的無 線電波的功率(幅度)和相位是已知并可控的情況下，這種天線陣列才能提供滿意的功能?，F(xiàn)代天線陣列通?？梢栽跊]有單獨的反饋系統(tǒng)的情況下精確地測量和控制功率。 然而測量無線電波的相位要更加復(fù)雜。傳統(tǒng)的相位測量方法包括一組在天線的饋點(feed point)處的已知位置中的定 向耦合器和一組電學(xué)上已知長度的RF電纜。這種方法制造成本高，并且難以生產(chǎn)。為了克服這種困難，最近提出了一種探針，其測量有源天線的各收發(fā)器之間的相 位延遲和幅度差。這種探針被設(shè)置在所述天線陣列的電中心位置，并測量成對地對稱設(shè)置 的天線元件或者子陣列的輻射相位。這種方法相對便宜，并且容易設(shè)計。盡管所述探針既不非常復(fù)雜，也不昂貴，但畢竟是一個額外的硬件，這將導(dǎo)致成本 和制造用工。同時也是一種額外的缺陷源。因為通常來講如果使用一個單個相位探針，那 么該探針的單個故障將會導(dǎo)致整個有源天線運轉(zhuǎn)失靈。而適當(dāng)?shù)挠性刺炀€設(shè)計提供的大量 內(nèi)置冗余也非常不能令人滿意。同時，為探針限定各天線元件的電中心點時不可避免的不確定性也是測量的不確 定性的另一種來源。然而，由于前向支路(forward branch)中的實體(例如時鐘、振蕩器等)的精度 并不足夠高(由于實際的以及技術(shù)上的原因)，因而RF相位校準(zhǔn)的裝置可能被省略，所以需 要一些類型的校準(zhǔn)反饋系統(tǒng)。另外可以使用任何可利用的具有未知入射方向和未知空間分布的輸入來校準(zhǔn)所 述有源天線的接收器。這種信號并不是必須由所述有源天線自身產(chǎn)生。但是這種信號需要 在空間分布上有足夠的變化量來確保所需的相關(guān)器的性能。一個非常好的例子是如衛(wèi)星中的多天線型圖片制作輻射計接收器。這些接收器通 常與默認(rèn)為熱噪聲的輸入信號相關(guān)聯(lián)。如果存在信號的空間分布，例如存在具有比周邊明 顯更高的亮度溫度的一個或多個亮點，那么這種關(guān)聯(lián)(correlation)是可能的。二維相關(guān) 器能夠檢測那些峰值的入射角度，并調(diào)整接收器相位，使得亮度溫度的變化最大化并且熱 點達(dá)到它們的最大值。當(dāng)這些條件滿足時，在整個接收器陣列中的相位分布是已知的，并且 可以從以下目的出發(fā)，例如波束形成(一種在傳感器陣列中用于定向信號傳輸或接收的信
5號處理技術(shù))或MIMO(多輸入和多輸出——為改進(jìn)通信性能而在發(fā)射器和接收器上同時采 用多個天線。MIMO屬于智能天線技術(shù)的幾種形式之一)，利用該目的所需的任何所要求公 式或算法對接收器數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理。電信基站收發(fā)臺的接收器(BTS接收器)的信號也可以是熱噪聲。這種信號隨處 可得，但是在入射角度的意義上足夠的空間方向并不能得到保障，即，在有源天線的可視區(qū) 域內(nèi)，可能沒有足夠的亮點。天線越大，就越容易發(fā)現(xiàn)這樣的熱點，這是由于隨著尺寸和結(jié) 構(gòu)復(fù)雜度的增加，有源天線的角度選擇性也增加。其它可能的外部信號源可以是系統(tǒng)本身 的移動電話、在工作頻帶上的單獨的校準(zhǔn)源，或者在鄰近站點的改進(jìn)的BTS發(fā)射器。這些發(fā) 射器能夠在移動電話的發(fā)射器頻帶(TX頻帶)上發(fā)送測試信號。校準(zhǔn)了接收器只是有源天線校準(zhǔn)問題的解決方案的一半，因為還需要校準(zhǔn)發(fā)射 器。傳統(tǒng)上通過使用定向耦合器和一組相位校準(zhǔn)RF電纜來進(jìn)行發(fā)射器校準(zhǔn)，它們介乎在由 天線陣列附近的一個或多個相位探針的相位測量單元之間。不幸的是，這種方法需要額外 的設(shè)備，這將增加技術(shù)復(fù)雜性，同時降低系統(tǒng)的可靠性。但是，上文中提到的探針也可以用 于發(fā)射器的校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，本發(fā)明的目的是提供一種校準(zhǔn)有源天線的改進(jìn)方法。根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過權(quán)利要求1所述的方法和權(quán)利要求9所述的有源天線 來實現(xiàn)。據(jù)此，公開了一種校準(zhǔn)有源天線的方法，所述有源天線被設(shè)計為用于移動通信的 基站收發(fā)臺中。該方法包括下列步驟a)將所述有源天線中的至少一個接收器與校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；b)分析接收的相位圖(phase pattern)并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接 收器基本上等相位地(in equiphase)進(jìn)行接收；以及c)應(yīng)用波束形成函數(shù)(beam forming function)和相位圖作為對所述有源天線的 前向調(diào)整(forward adjustment)。據(jù)此，還公開了一種有源天線，所述有源天線被設(shè)計為用于移動通信的基站收發(fā) 臺中，該天線包括a)至少一個接收器；b)相關(guān)器，將所述至少一個接收器與校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；c)分析器，用于分析接收的相位圖并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器 基本上等相位地進(jìn)行接收信號；以及c)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的前向調(diào)整的裝置。需要注意的是在本發(fā)明的語境中，“關(guān)聯(lián)”是指“比較至少兩個信號”。例如， 檢測在接收和/或發(fā)射頻帶上的接收信號間的相位/延遲差和/或幅度差?！跋嚓P(guān)器 (Correlator)，，是指能夠檢測到這種差的任何裝置或?qū)嶓w。還需要注意的是“至少一個接收器”和“至少一個發(fā)射器”優(yōu)選地也可以是指“所 有接收器”和“所有發(fā)射器”。因為不到所有的接收器和發(fā)射器的校準(zhǔn)，從一定程度上來說 允許了整個系統(tǒng)的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)所有的接收器和發(fā)射器則提供了盡可能最佳的系統(tǒng)校準(zhǔn)。
本發(fā)明提供了以下優(yōu)點，所述基站收發(fā)臺(BTS)的有源天線的接收器和/或發(fā)射 器的校準(zhǔn)只需要對現(xiàn)有的BTS的少量技術(shù)適應(yīng)性修改。這樣，BTS的設(shè)備可以被重新使用 并且從而提供了額外功能。進(jìn)一步來講，因為在系統(tǒng)層面不需要額外的反饋系統(tǒng)，本發(fā)明的解決方案優(yōu)于已 知解決方案。這樣的反饋系統(tǒng)通常不僅昂貴，而且是誤差源。修改后的BTS系統(tǒng)能夠以足 夠的性能為有源天線的校準(zhǔn)提供所需的反饋而不會帶來額外成本。本發(fā)明關(guān)心的是，BTS的接收器和發(fā)射器應(yīng)該配備有允許它們以接收頻帶和/或 發(fā)射頻帶進(jìn)行接收的裝置。這些裝置可以和用于RF回路的裝置相同。它們不需要在本設(shè) 計的各個實現(xiàn)中都具有非常好的相位再現(xiàn)性(r印eatability)，原因在于，它們包含于原始 的校準(zhǔn)中，并被用于在完全相同的配置中校準(zhǔn)發(fā)射器的相位，然后該配置用于接收器的初 始校準(zhǔn)。此外，所述天線或者在收發(fā)器和天線之間的饋線(feed line)應(yīng)該配備有當(dāng)它們 需要向自身的接收器反射(reflect)回足夠部分的發(fā)射功率時能夠被接通的裝置。這種反 射應(yīng)發(fā)生在距收發(fā)器天線的電中心的精確已知的位置處，并應(yīng)具備在所反射的信號的相位 中不存在模糊的這種性質(zhì)，也即，所述反射發(fā)生在單個的物理點上，并且在時間和距離的意 義上沒有深度。此外，從無線電到無線電，所有的反射應(yīng)該相同。這可以以相對低的技術(shù)努 力實現(xiàn)。發(fā)射器的校準(zhǔn)包括將接收器轉(zhuǎn)換(切換)到收發(fā)器的自身的發(fā)射頻帶。然后，所 述有源天線的接收器組與在所述頻帶上的校準(zhǔn)信號的合適源相關(guān)聯(lián)。例如，這個源可以是 鄰近的BTS發(fā)射器或者熱噪聲，尤其是對于較大的天線陣列而言。然后接通反射裝置，而接收器開始在相同的無線電裝置中從發(fā)射器接收信號。使 用與用于分析接收器相位圖的裝置相同的裝置對相位圖進(jìn)行分析。已知接收器已經(jīng)經(jīng)過調(diào) 整使得它們以相同的相位進(jìn)行接收，這樣當(dāng)所有的接收器以等相位接收他們的發(fā)射器時， 校準(zhǔn)問題得以解決。在校準(zhǔn)完成時，在不需要單獨的反饋的情況下可以應(yīng)用所需的波束形 成函數(shù)和相位圖作為前向調(diào)整。對有源天線正服務(wù)的所有可能的無線電系統(tǒng)，可以連續(xù)進(jìn)行接收器校準(zhǔn)。它并不 干擾正常的工作。通常來講，發(fā)射器校準(zhǔn)干擾有效載荷的傳輸和接收。但是，如果使用用 于發(fā)射器的反饋的低水平的反射，那么可以與正常接收并行地使用頻率轉(zhuǎn)換的裝置。這在 WCDMA系統(tǒng)(寬帶碼分多址系統(tǒng))中可以以相對低的技術(shù)努力來實現(xiàn)，而只會在那引起最 大可用能力(available capacity)的小的降低。對于其他系統(tǒng)，如GSM/EDGE (全球移動通 信系統(tǒng)/改進(jìn)的GSM數(shù)據(jù)速率)和LTE(3GPP長期演進(jìn))，校準(zhǔn)信號需要被安排以使得它不 會與BTS的正常工作的信道重疊，同時，校準(zhǔn)信號的電平(level)基本上低于上述信道的電 平，這樣不會太多地干擾有效載荷業(yè)務(wù)。應(yīng)該注意的是，如果提供恰當(dāng)接口，所述頻率轉(zhuǎn)換裝置也可以用于收發(fā)器的其他測量。進(jìn)而，可以通過在有用的關(guān)聯(lián)角范圍(correlation angle range)外擴(kuò)展關(guān)聯(lián)的 搜索，并且假定法線(normal)位于關(guān)聯(lián)消失的點的中間，來檢測天線的法線方向。最后，有益的條件是反射裝置是能夠切換的，因為在接通狀態(tài)下它們會引起有源 天線的性能損失。本發(fā)明的優(yōu)選實施例體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求以及說明書和附圖中。
有利的條件是校準(zhǔn)有源天線的接收器的方法包含下述步驟al)將至少一個接收器與在接收頻帶上的校準(zhǔn)信號關(guān)聯(lián)；bl)分析接收的相位圖并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器基本上等相 位地進(jìn)行接收；以及cl)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的接收器的前向調(diào)整。其中執(zhí)行步驟al) -cl)而不是步驟a) _c)。這種方法僅針對接收器校準(zhǔn)。所以如果只需要對有源天線的接收器校準(zhǔn)，該方法 提供了有利的解決方案。在這種上下中，有利的條件是該方法包括下述步驟a2)在步驟al)之前斷開有源天線的發(fā)射器，及d)在步驟Cl)之后接通所述發(fā)射器。如果需要為接收器的校準(zhǔn)確保足夠的工作條件(例如，防止發(fā)射的有效載荷信號 或噪音降低接收器的靈敏度，或防止接收器校準(zhǔn)的相位誤差)，執(zhí)行上述步驟。有利的條件是校準(zhǔn)有源天線的發(fā)射器的方法包含下述步驟的a0)將所述有源天線中的至少一個接收器切換到所述有源天線中的至少一個發(fā)射 器的發(fā)射頻帶；al)將所述至少一個接收器與在發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；bl)接通反射裝置，以使所述至少一個接收器接收在發(fā)射頻帶上的信號；cl)分析接收的相位圖并對有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器基本上等相位地 從發(fā)射器接收信號；以及d)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對有源天線的前向調(diào)整，其中執(zhí)行步驟al) -cl)而不是步驟a) _c)。這種方法僅針對發(fā)射器校準(zhǔn)，所以如果只需要校準(zhǔn)有源天線的發(fā)射器，該方法提 供了有利的解決方案。在優(yōu)選的第一實施例中(可參見圖2)，本發(fā)明的發(fā)射器校準(zhǔn)包括以下步驟a2)在步驟aO)之前斷開發(fā)射器；a3)代替步驟al)，捕捉在所述發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信號的相位和延遲；c2)接通所述發(fā)射器，及c3)代替步驟cl)，用從數(shù)字預(yù)失真裝置(digital pre distortion device)讀取 的反射的發(fā)射器信號的相位和延遲值校準(zhǔn)所述至少一個發(fā)射器。本發(fā)明的這一實施例提供了以下優(yōu)點，大部分的所需設(shè)備都能在現(xiàn)有的天線陣列 中找到，如用于頻率變換的RF回路，相關(guān)器和相位調(diào)整。除去重新布置已有的設(shè)備外，應(yīng)當(dāng) 添加反射裝置和相關(guān)的切換裝置。本發(fā)明的另一有利的實施例(也參見圖2)包含下列步驟a4)分別在步驟aO)、步驟a2)之前采用由所述天線在接收器頻帶上接收的外部噪 聲校準(zhǔn)所述至少一個接收器。有利地，也校準(zhǔn)接收器。因為這是在校準(zhǔn)發(fā)射器之前進(jìn)行，所以已經(jīng)校準(zhǔn)的接收器 可被用于本發(fā)明的方法。在本發(fā)明的又一有利的實施例中，該方法包含下列步驟
a5)在步驟a4)之前斷開發(fā)射器；a6)在步驟a4)之后應(yīng)用波束形成函數(shù)，并且如果有步驟a2)則跳過步驟a2)，否 則，a6)在步驟a4)之后應(yīng)用波束形成函數(shù)，隨后再次接通發(fā)射器。通過這種方式，即便接收靈敏度和相位精度由于來自自身收發(fā)器的干擾而劣化， 接收器也能夠在接收器頻帶上得到校準(zhǔn)。有利的條件是使用校準(zhǔn)信號，其不會與用于基站收發(fā)臺的正常工作的信道重疊， 并且，校準(zhǔn)信號的電平基本上低于用于上述信道的電平。如果在BTS正常工作過程中執(zhí)行 校準(zhǔn)過程，校準(zhǔn)不應(yīng)該干擾正常工作。通過為校準(zhǔn)信號選擇適當(dāng)?shù)男诺篮瓦m當(dāng)?shù)碾娖?，該?求能夠得以實現(xiàn)。有利的條件是有源天線包括a)至少一個接收器，能夠接收在接收頻帶上的信號；b)相關(guān)器，用于將所述至少一個接收器和接收頻帶上的校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；c)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的所述接收器的前向調(diào)整的
直ο這種有源天線僅針對接收器校準(zhǔn)，所以如果只是要求對接收器校準(zhǔn)，該有源天線 的實施例提供了有利的解決方案。進(jìn)一步來講，有利的條件是有源天線包括aO)至少一個發(fā)射器，設(shè)計為發(fā)射在發(fā)射頻帶上的信號；a)至少一個接收器，能夠接收在所述發(fā)射頻帶上的信號，以及；al)將所述發(fā)射信號的功率的一部分反射回所述至少一個接收器的裝置；b)相關(guān)器，將所述至少一個接收器與所述發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；c)分析器，用于分析接收的相位圖并對有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器基本 上等相位地從所述發(fā)射器接收信號；d)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為所述有源天線的所述發(fā)射器的前向調(diào)整的裝置。這種有源天線僅針對發(fā)射器校準(zhǔn)，所以如果只是需要對發(fā)射器進(jìn)行校準(zhǔn)，該有源 天線的實施例提供了有利的解決方案。本發(fā)明的又一有利的實施例中，所述有源天線包括aO)至少一個發(fā)射器，設(shè)計為發(fā)射在發(fā)射頻帶上的信號；a)至少一個接收器，能夠接收在接收頻帶和所述發(fā)射頻帶上的信號；al)將所述發(fā)射信號的功率的一部分反射回所述至少一個接收器的裝置；b)相關(guān)器，將所述至少一個接收器與在所述接收頻帶和所述發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信 號相關(guān)聯(lián)；c)分析器，用于分析接收的相位圖并對有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器基本 上等相位地從所述發(fā)射器接收信號；及d)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的所述接收器和發(fā)射器的前 向調(diào)整的裝置。這種有源天線針對發(fā)射器和接收器二者的校準(zhǔn)，所以該有源天線的實施例為有源
9天線的校準(zhǔn)提供了有利并全面的解決方案。有利地，所述反射裝置如此設(shè)計使得所述反射發(fā)生在單點上，并且對于每一個接 收器，反射信號是相同的。這種測量提供了對發(fā)射器和接收器的精確校準(zhǔn)。然而，從這種理 想布置的偏差通常不可避免，如果已知，該偏差可以在校準(zhǔn)的過程中進(jìn)行考慮。最后，有利的條件是本發(fā)明的天線包含以下特征接收器相關(guān)器，與波束形成器相連，并且至少一個接收器與所述接收器相關(guān)器相 連；至少一個發(fā)射器，與所述波束形成器相連；發(fā)射器相關(guān)器，與所述波束形成器相連；以及至少一個雙工濾波器(duplex filter)，通過至少一個循環(huán)器與所述至少一個發(fā) 射器相連，并且與所述至少一個接收器直接相連。在該實施例中尤其可見的是，通過使用現(xiàn)有設(shè)備相對容易地實施本發(fā)明?？傊?述部件被用在現(xiàn)有的BTS中，并且現(xiàn)在可以執(zhí)行額外的功能。在有源天線中使用的各種裝置可以體現(xiàn)在軟件、硬件或軟硬件結(jié)合中。尤其是，如 果選擇軟件的實施方式，那么這些裝置具有功能意義而不是物理意義。在上文中公開的本發(fā)明的實施例可以以任何期望的方式組合。尤其需要注意的 是，發(fā)射器和接收器的校準(zhǔn)可以以任何期望的順序進(jìn)行。


參考在下文的示意圖中描述和示出的實施例，本發(fā)明的這些方面以及其它方面將 變得顯而易見，并且將被解釋明白。圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的布置；圖2示出本發(fā)明的第一實施例；圖3示出具有公共(common)校準(zhǔn)模塊的本發(fā)明的第二實施例，該模塊可從現(xiàn)有技 術(shù)中知曉。在上述附圖中，如果沒有另外說明，相同的元件和具有相同功能的元件采用同樣 的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式圖1描述了一種現(xiàn)有技術(shù)的布置，其示出了波束形成器BF、和波束形成器BF相連 的發(fā)射器相關(guān)器TXC，和波束形成器BF相連的接收器相關(guān)器RXC，以及許多和波束形成器BF 相連的發(fā)射器TX。循環(huán)器CIR和發(fā)射器TX相連，雙工濾波器DF和循環(huán)器CIR相連。此外， 雙工濾波器DF和許多個與接收器相關(guān)器RXC相連的接收器RX相連。最后，雙工濾波器DF 和天線AN相連。另外，該布置包括校準(zhǔn)模塊CM，其與發(fā)射器相關(guān)器TXC相連。最后，校準(zhǔn)模 塊的天線CMAN(在下文中也稱為“探針”)和校準(zhǔn)模塊CM相連。圖1描述的現(xiàn)有技術(shù)的功能如下最近，提出了一種探針CMAN，其測量有源天線的各收發(fā)器之間的相位延遲和幅度 差。該探針CMAN被設(shè)置在天線陣列的電中心點，并測量成對地對稱設(shè)置的天線元件或子陣 列的輻射相位。這種方法相當(dāng)便宜，并且容易設(shè)計。
首先，使用來自校準(zhǔn)模塊CM的發(fā)射器的、在接收頻帶上的信號對接收器RX進(jìn)行校 準(zhǔn)。有源天線的各天線元件須相對于探針CMAN布置為對稱的對，所述探針CMAN被設(shè)置在 天線陣列的電中心點，并測量成對地對稱設(shè)置的天線元件或子陣列的輻射相位。所有天線 元件必須屬于至少兩個單獨的對稱對。如果不可能使用單個的探針CMAN，那么根據(jù)現(xiàn)有技 術(shù)必須使用額外的探針CMAN。校準(zhǔn)精度由各天線元件相對于(一個或多個)探針CMAN的 精確的對稱布置決定。對稱布置的精度越高，校準(zhǔn)的精度就越高。接收器相關(guān)器RXC關(guān)聯(lián) 每個對稱對的兩個天線中的每一個以計算定時、延遲以及功率分布。其次，執(zhí)行發(fā)射器校準(zhǔn)，使得每個對稱對均被一次校準(zhǔn)，在所述對稱對的發(fā)射器校 準(zhǔn)過程中，斷開所有其他的發(fā)射器TX。與普通模塊CM相連的發(fā)射器相關(guān)器TXC用于關(guān)聯(lián)有 源天線的發(fā)射器TX。這種校準(zhǔn)也需要探針CMAN的精密的已知和正確的電位置。圖2描述了本發(fā)明的第一實施例并示出了波束形成器BF，與波束形成器BF相連的 發(fā)射器相關(guān)器TXC，與波束形成器BF相連的接收器相關(guān)器RXC以及與波束形成器BF相連 的多個發(fā)射器TX。所述發(fā)射器TX包括在反饋支路上的數(shù)字預(yù)失真裝置DPD。循環(huán)器CIR 和發(fā)射器TX相連，并且雙工濾波器DF和循環(huán)器CIR相連。此外，雙工濾波器DF和多個接 收器RX相連，這些接收器RX和接收器相關(guān)器RXC相連。最后，雙工濾波器DF和天線AN相 連。在發(fā)射器TX和循環(huán)器CIR之間，布置開關(guān)SW，它選擇性地將循環(huán)器CIR的連接器之一 與發(fā)射器TX相連。最后，在天線AN附近布置了反射點RP。圖2描述的實施例的功能如下第一步，使用由天線接收的、在接收器頻帶上的外部噪音校準(zhǔn)接收器RX。第二 步，從-90度到+90度內(nèi)進(jìn)行掃描，以提供天線輻射器平面法線(這里，關(guān)聯(lián)為零)。第三 步，在接收器校準(zhǔn)過程中，使用預(yù)失真裝置DPD作為接收器以捕捉校準(zhǔn)信號，用以找出天線 陣列的定時和延遲圖(delay pattern)，從而也找出反射裝置的定時和延遲圖。在這個過 程中，斷開自身的發(fā)射器TX。第四步，使用從數(shù)字預(yù)失真裝置DPD讀取的反射的自身發(fā)射 器信號的信號相位和延遲值校準(zhǔn)發(fā)射器TX。接收器RX和發(fā)射器TX的校準(zhǔn)可以連續(xù)即時 (on-line)進(jìn)行，其中發(fā)射器校準(zhǔn)發(fā)生在數(shù)字預(yù)失真裝置DPD與前向信號的正常適配之間。 有時，從第三步開始重新執(zhí)行該過程。在現(xiàn)有例子中，相關(guān)器檢測在接收器頻帶上的接收信號之間的相位和延遲(以及 幅度)差。自身發(fā)射器信號的分離是基于擾碼(scrambling code)，或例如基于不同頻率 的導(dǎo)頻信號。來自數(shù)字預(yù)失真裝置DPD的反饋用于基于精密硬件的自身信號反射和鄰近發(fā) 射器的相位和延遲的比較。反射點可以體現(xiàn)為有意產(chǎn)生的阻抗失配或僅僅體現(xiàn)為輻射器元 件。圖3描述了本發(fā)明的第二實施例。除了依據(jù)圖2的布置以外，公共校準(zhǔn)模塊CM以 及探針CMAN(和圖1中所使用的類似)與發(fā)射器相關(guān)器TXC相連。據(jù)此，數(shù)字預(yù)失真裝置 DPD和公共校準(zhǔn)模塊CMAN都輸入到發(fā)射器相關(guān)器TXC。本實施例是采用圖2中所示的本發(fā) 明對根據(jù)圖1的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行的改進(jìn)。圖3描述的本實施例的功能如下第一步，如在圖2的實施例中，使用外部源以及借助于使用發(fā)射器相關(guān)器TXC的數(shù) 字預(yù)失真裝置DPD的反饋信號來測量發(fā)射器TX的定時。這樣，可以確定發(fā)射器TX的精確 的定時和定相。下一步，使用校準(zhǔn)模塊CM的發(fā)射器，且將所測量的信號的延遲和相位與第一步中所獲得的結(jié)果進(jìn)行比較。此時，計算并保存等相位的每一個實際收發(fā)器天線和探針 CMAN之間的延遲和相位值。本實施例的優(yōu)點在于不必知道探針CMAN的位置，因為通過使用 優(yōu)化的外部信號源，然后每當(dāng)懷疑參數(shù)已變化時在該場中，其都能夠非常精確地在生產(chǎn)環(huán) 境(production environment)下測量出來。另外，已經(jīng)針對發(fā)射頻帶而測量的同樣的延遲 對于接收器頻帶也假定有效。然而，重要的是對于傳輸和接收使用相同的天線?？蛇x地，可以先校準(zhǔn)接收器RX，然后使用校準(zhǔn)模塊CM向接收器RX發(fā)送校準(zhǔn)信號， 該接收器RX已經(jīng)相對于相位和延遲進(jìn)行了對準(zhǔn)(align)。這對探針位置測量而言是足夠 的。探針CMAN的位置不必知道，因為通過使用優(yōu)化的外部信號源，然后每當(dāng)懷疑參數(shù)已變 化時在該場中，其都能夠非常精確地在生產(chǎn)環(huán)境下測量出來。應(yīng)該注意的是，所述的實施例只是給出了可以如何將本發(fā)明給出的教導(dǎo)應(yīng)用于天 線陣列的例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下得到另外的實施 例。最后，應(yīng)該注意的是，上述的實施例是對本發(fā)明的解釋而非限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以在不偏離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍的情況下設(shè)計出眾多可替換的實施例。在 權(quán)利要求中，括號內(nèi)的參考際記不應(yīng)理解為限制權(quán)利要求。動詞“包括”及其變化形式并不 排除作為整體在任何權(quán)利要求或說明書中所列出的元件或者步驟之外的元件或者步驟的 存在。元件的單數(shù)形式并不排除此類元件的復(fù)數(shù)可能，反之亦然。在列舉若干裝置的裝置 權(quán)利要求中，這些裝置中的一些可以由軟件或硬件之一和相同項實現(xiàn)。事實僅僅是在相互 不同的從屬權(quán)利要求中敘述的某些措施并不表明這些措施的組合不能是有益的。
0119]參考標(biāo)記列表0120]AN天線0121]BF波束形成器0122]CIR循環(huán)器0123]CM校準(zhǔn)模塊0124]CMAN校準(zhǔn)模塊的天線0125]DF雙工濾波器0126]DPD數(shù)字預(yù)失真裝置0127]RP反射點0128]RX接收器0129]RXC接收器相關(guān)器0130]Sff開關(guān)0131]TX發(fā)射器0132]TXC發(fā)射器相關(guān)器
權(quán)利要求
一種校準(zhǔn)有源天線的方法，所述有源天線被設(shè)計為用于移動通信的基站收發(fā)臺中，所述方法包括以下步驟a)將所述有源天線中的至少一個接收器(RX)與校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；b)分析接收的相位圖并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器(RX)基本上等相位地進(jìn)行接收；以及c)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的前向調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，用于校準(zhǔn)所述有源天線的所述接收器(RX)，包括以下步驟al)將所述至少一個接收器(RX)與接收器頻帶上的校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)； bl)分析接收的相位圖并對有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器(RX)基本上等相位地 進(jìn)行接收；以及cl)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對有源天線的所述接收器(RX)的前向調(diào)整，其中 執(zhí)行步驟al) cl)而不是步驟a) -c)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，包括以下步驟a2)在步驟al)之前斷開所述有源天線的發(fā)射器(TX)；以及d)在步驟cl)之后接通所述發(fā)射器(TX)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，用于校準(zhǔn)所述有源天線的發(fā)射器(TX)，包括以下步驟 a0)將所述有源天線中的至少一個接收器(RX)切換到所述有源天線中的至少一個發(fā)射器(TX)的發(fā)射頻帶；al)將所述至少一個接收器(RX)與所述發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)； bl)接通反射裝置，使得所述至少一個接收器(RX)接收在所述發(fā)射頻帶上的信號； cl)分析接收的相位圖并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器(RX)基本上等相 位地從所述發(fā)射器(TX)接收信號；以及d)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的前向調(diào)整，其中執(zhí)行步驟 al)-cl)而不是步驟a)-c)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，包括以下步驟 a2)在步驟aO)之前斷開所述發(fā)射器(TX)；a3)代替步驟al)，捕捉在所述發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信號的相位和延遲； c2)接通所述發(fā)射器(TX)，以及c3)代替步驟cl)，用從數(shù)字預(yù)失真裝置(DPD)讀取的反射的發(fā)射器信號的相位和延遲 值校準(zhǔn)所述至少一個發(fā)射器(TX)。
6.如權(quán)利要求4至5中任何一項所述的方法，包括以下步驟a4)分別在步驟aO)、步驟a2)之前采用由所述天線(AN)在接收器頻帶上接收的外部 噪聲校準(zhǔn)所述至少一個接收器(RX)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，包括以下步驟 a5)在步驟a4)之前斷開所述發(fā)射器(TX)；a6)在步驟a4)之后應(yīng)用波束形成函數(shù)，并且如果有步驟a2)則跳過步驟a2)，否則， a6)在步驟a4)之后應(yīng)用波束形成函數(shù)，隨后再次接通所述發(fā)射器(TX)。
8.如權(quán)利要求4至7中任何一項所述的方法，其中使用這樣的校準(zhǔn)信號，該校準(zhǔn)信號不會與用于所述基站收發(fā)臺的正常工作的信道重疊，并且，其電平基本上低于用于所述信道 的電平。
9.一種有源天線，被設(shè)計為用于移動通信的基站收發(fā)臺中，所述天線包括a)至少一個接收器(RX)；b)相關(guān)器，用以將所述至少一個接收器(RX)與校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；c)分析器，用于分析接收的相位圖并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器(RX) 基本上等相位地接收信號；以及d)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的前向調(diào)整的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的有源天線，包括a)至少一個接收器(RX)，能夠接收在接收頻帶上的信號；b)相關(guān)器，用以將所述至少一個接收器(RX)與所述接收頻帶上的校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)； d)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的所述接收器(RX)的前向調(diào)整的裝置。
11.如權(quán)利要求9所述的有源天線，包括aO)至少一個發(fā)射器(TX)，設(shè)計為發(fā)射在發(fā)射頻帶上的信號；a)至少一個接收器(RX)，能夠接收在所述發(fā)射頻帶上的信號；al)用于將所述發(fā)射信號的功率的一部分反射(RP)回所述至少一個接收器(RX)的裝置；b)相關(guān)器，用以將所述至少一個接收器(RX)與所述發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；c)分析器，用于分析接收的相位圖并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器(RX) 基本上等相位地從所述發(fā)射器(TX)接收信號；d)用于應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的所述發(fā)射器(TX)的前向調(diào) 整的裝置。
12.如權(quán)利要求10和11所述的有源天線，包括aO)至少一個發(fā)射器(TX)，設(shè)計為發(fā)射在發(fā)射頻帶上的信號；a)至少一個接收器(RX)，能夠接收在接收頻帶和所述發(fā)射頻帶上的信號，以及；al)將所述發(fā)射信號的功率的一部分反射(RP)回所述至少一個接收器(RX)的裝置；b)相關(guān)器，用以將所述至少一個接收器(RX)與所述接收頻帶和所述發(fā)射頻帶上的校 準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)；c)分析器，用于分析接收的相位圖并對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器(RX) 基本上等相位地從所述發(fā)射器(TX)接收信號；d)應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的所述接收器(RX)和發(fā)射器(TX) 的前向調(diào)整的裝置。
13.如權(quán)利要求11-12中任何一項所述的有源天線，其中，所述反射裝置(RP)如此設(shè)計 使得所述反射發(fā)生在單點上，并且反射信號對于每一個接收器(RX)是相同的。
14.如權(quán)利要求11-13中任何一項所述的有源天線，包括 捕捉在發(fā)射頻帶上的校準(zhǔn)信號的相位和延遲的裝置；使用從數(shù)字預(yù)失真裝置(DPD)讀取的反射的發(fā)射器信號的相位和延遲值校準(zhǔn)所述至 少一個發(fā)射器(TX)的裝置。
15.如權(quán)利要求11-14中任何一項所述的有源天線，其中，接收器相關(guān)器(RXC)與波束形成器(BF)相連，而至少一個接收器(RX)與所述接收器 相關(guān)器(RXC)相連；所述至少一個發(fā)射器(TX)與所述波束形成器(BF)相連； 發(fā)射器相關(guān)器(TXC)與所述波束形成器(BF)相連；至少一個雙工濾波器(DF)通過至少一個循環(huán)器(CIR)與所述至少一個發(fā)射器(TX)相 連，并且直接與所述至少一個接收器(RX)相連。
全文摘要
公開了一種校準(zhǔn)有源天線的方法和有源天線，其中有源天線被設(shè)計為用于移動通信的基站收發(fā)臺中。首先，將所述有源天線中的至少一個接收器(RX)與校準(zhǔn)信號相關(guān)聯(lián)。其次，分析接收的相位圖。再次，對所述有源天線進(jìn)行調(diào)整，直到所有接收器(RX)基本上等相位地進(jìn)行接收。最后，應(yīng)用波束形成函數(shù)和相位圖作為對所述有源天線的前向調(diào)整。
文檔編號H04B1/10GK101916919SQ20091025848
公開日2010年12月15日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者E·O·黑基南, J·T·帕洛南 申請人:諾基亞西門子通信公司