專利名稱：一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信領域，尤其涉及一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置和方法。
背景技術：
現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)中，各小區(qū)通常利用安裝在塔頂?shù)奶炀€來發(fā)射和接收信號，并利用射頻拉遠單元(RRU)通過饋線的方式提供給天線大功率發(fā)射信號，并利用饋線將天線接收到的信號傳送到RRU做進一步處理?；谶@一架構的波束成形在天線內完成，所述天線通常為無源天線，波束成形所需的幅度、相位差通常由內部的天饋網絡和移相網絡來完成。值得一提的是，該移相網絡采用電機驅動的機械結構來實現(xiàn)，結構相對復雜，且在天線陣子相位調節(jié)過程中，可靠性不高。隨著有源天線被引入到移動通信系統(tǒng)的應用中，波束成形技術轉為在數(shù)字處理單元中實現(xiàn)。在波束成形之前，需要對每個接收和發(fā)射通道做幅度、相位校準，使得多路收、發(fā)通道之間可以實現(xiàn)同步。目前已有的有源天線校準方法通常在天線系統(tǒng)中附加收發(fā)校準模塊來實現(xiàn)，例如專利號為CN 101651480A，發(fā)明名稱為“有源天線、基站、刷新幅度和相位的方法及信號處理方法”的專利，它在天線系統(tǒng)中增加了專門的收發(fā)校準通道和耦合器來完成收、發(fā)通道的校準，使得整個天線系統(tǒng)的結構復雜，且價格昂貴。當然，現(xiàn)有技術中還有其它校準方法， 如專利號為CN 101916919A，發(fā)明名稱為“一種校準有源天線的方法和有源天線”的專利，其接收器通過天線接收的、在接收器頻帶上的外部噪音來校準接收通道，所述方法雖然省去了專門的校準裝置，但是校準可行性難度較大，不利于批量生產；另外，所述校準方法中的發(fā)射器校準增加了專門的反射點裝置，也增加了成本。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置和方法，可在有源天線系統(tǒng)沒有額外添加硬件模塊的情況下實現(xiàn)各收發(fā)通道的同步校準， 有效降低了有源天線系統(tǒng)的成本、體積和功耗。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置，該裝置包括有源天線中的數(shù)字處理模塊、收發(fā)射頻模塊和外部校準裝置；其中，所述校準裝置包括校準工裝和信號發(fā)生器，用于與收發(fā)射頻模塊相連，被搭建成各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；其中，所述校準工裝的幅、相差在對各收發(fā)通道進行校準前已被測定；所述數(shù)字處理模塊，用于采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、 相補償，并對幅、相補償后的各發(fā)射/接收通道進行等幅、等相驗證，確定驗證合格時，進行發(fā)射/接收波束成形；所述收發(fā)射頻模塊，用于離線發(fā)射/接收通道校準時，數(shù)字處理模塊與校準工裝間的校準信號傳輸通道；與校準裝置相連，被搭建成各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境。其中，所述校準工裝為I分為N的功分器、或N選I的開關陣列。其中，所述數(shù)字處理模塊，進一步用于等幅、等相驗證不合格時，重新對各發(fā)射/ 接收通道進行校準。本發(fā)明還提供了一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，該方法包括測試校準工裝的幅、相差，搭建收發(fā)射頻模塊與校準裝置間的對應各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；數(shù)字處理模塊采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、相補償；對幅、相補償后的各發(fā)射/接收通道進行等幅、等相驗證，如果驗證合格，則進行發(fā)射/接收波束成形。其中，所述校準工裝為1分為N的功分器、或N選I的開關陣列。其中，所述校準工裝為開關陣列，且對各發(fā)射通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境，采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為同時將校準工裝的Portl PortN端口與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN對應相連，PortN+Ι端口與收發(fā)射頻模塊的反饋通道的PRX CAL端口相連；通過切換開關陣列，使得校準工裝的PortN+Ι端口先后分別與Portl PortN端口相連，采集各路發(fā)射通道的幅、相信息時，數(shù)字處理模塊內的數(shù)字處理單元DPU中的測試信號源TSG均發(fā)射校準信號，由數(shù)字處理模塊處理后，經數(shù)模轉換器DAC以及收發(fā)射頻模塊中的各路發(fā)射通道、功放和雙工器，通過校準工裝傳送給反饋通道，經反饋通道采集第一至 N路發(fā)射通道的幅、相信息，并存儲在數(shù)字處理模塊DPU中的TX RAM模塊中。其中，所述校準工裝為功分器，且對各發(fā)射通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境， 采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為校準工裝的Portl PortN端口與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN對應相連， PortN+Ι端口與收發(fā)射頻模塊的反饋通道的PRX CAL端口相連；DPU中的TSG發(fā)射校準信號，由數(shù)字處理模塊處理后，經DAC以及收發(fā)射頻模塊中的各路發(fā)射通道、功放和雙工器，通過校準工裝傳送給反饋通道，經反饋通道采集各路發(fā)射通道的幅、相信息，并存儲在數(shù)字處理模塊DPU中的TX RAM模塊中。其中，所述校準工裝為功分器，且對各接收通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境， 采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為校準工裝Port I PortN端口分別與收發(fā)射頻模塊的各輸出口 ANTl ANTN相連， 校準工裝的PortN+Ι端口與信號發(fā)生器相連，信號發(fā)生器產生校準信號，經由校準工裝功分送給各路接收通道，校準信號的各路接收經由收發(fā)射頻模塊中的雙工器、低噪放LNA和接收通道，以及數(shù)字處理模塊中的模數(shù)轉換器ADC，數(shù)字處理模塊DPU中的RX RAM模塊采集并存儲各路接收通道的幅度、相位信息。其中，所述校準工裝為開關陣列，且對各接收通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境，采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為
同時將校準工裝的Portl PortN端口與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN相連，PortN+Ι端口與信號發(fā)生器相連；通過切換開關陣列，使得校準工裝的PortN+Ι端口先后分別與Portl PortN端口相連，采集各路接收通道的幅、相信息時，數(shù)字處理模塊中的DPU均向信號發(fā)生器發(fā)送觸發(fā)TRIG信號，并記錄TRIG信號有效時刻，信號發(fā)生器收到TRIG信號后產生校準信號，校準信號經由校準工裝先后輸入到第一至N路接收通道，經由收發(fā)射頻模塊中的雙工器、LNA和接收通道，以及數(shù)字處理模塊中的ADC，數(shù)字處理模塊中的RX RAM模塊采集并存儲第一至N 路接收通道的幅度、相位信息。進一步地，該方法還包括如果數(shù)字處理模塊對各發(fā)射/接收通道的等幅、等相驗證不合格，則重新對各發(fā)射/接收通道進行校準。其中，所述校準信號為單音信號、或帶限信號。本發(fā)明提供的有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置和方法，測試校準工裝的幅、 相差，搭建收發(fā)射頻模塊與校準裝置間的對應各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；數(shù)字處理模塊采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、相補償；對幅、相補償后的各發(fā)射 /接收通道進行等幅、等相驗證，如果驗證合格，則進行發(fā)射/接收波束成形。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的離線校準方法使得有源天線系統(tǒng)不需額外添加硬件校準模塊，因此有效降低了有源天線系統(tǒng)的生產成本、體積和功耗，進而提高了有源天線系統(tǒng)的工作效率。此外，本發(fā)明校準工裝的實現(xiàn)可采用現(xiàn)有的I分N的威爾金森型(Wilkinson)或其它類型的功分器實現(xiàn)，也可采用N選I開關陣列實現(xiàn)，不需進行繁瑣的結構設計，實現(xiàn)方法簡單。


圖I為本發(fā)明有源天線的內部結構示意圖2為本發(fā)明離線校準裝置的結構示意圖3為本發(fā)明發(fā)射通道離線校準的環(huán)境搭建結構圖4為本發(fā)明有源天線多發(fā)射通道的同步校準方法實現(xiàn)流程示意圖5為本發(fā)明接收通道離線校準的環(huán)境搭建一實施例的結構圖6為本發(fā)明有源天線多接收通道的同步校準方法實現(xiàn)流程示意圖7為本發(fā)明接收通道離線校準的環(huán)境搭建另一實施例的結構圖。
具體實施方式
本發(fā)明采用校準工裝離線校準的方法，即在有源天線正常工作之前實現(xiàn)各收發(fā)通
道幅度和相位信息的采集、存儲、校準和補償，之后結合天饋網絡和天線陣子的幅、相特性， 得到所需的幅、相校正因子，從而實現(xiàn)收發(fā)通道的波束成形。本發(fā)明的基本思想是測試校準工裝的幅、相差，搭建收發(fā)射頻模塊與校準裝置間的對應各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；數(shù)字處理模塊采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、相補償；對幅、相補償后的各發(fā)射/接收通道進行等幅、等相驗證，如果驗證合格，則進行發(fā)射/接收波束成形。進一步地，如果驗證不合格，則重新對各發(fā)射/接收通道進行校準。下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置，包括有源天線中的數(shù)字處理模塊、 收發(fā)射頻模塊和外部校準裝置；其中，所述校準裝置包括校準工裝和信號發(fā)生器，用于與收發(fā)射頻模塊相連，被搭建成各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；其中，所述校準工裝的幅、相差在對各收發(fā)通道進行校準前已被測定；所述數(shù)字處理模塊，用于采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、 相補償，并對幅、相補償后的各發(fā)射/接收通道進行等幅、等相驗證，確定驗證合格時，進行發(fā)射/接收波束成形；所述收發(fā)射頻模塊，用于離線發(fā)射/接收通道校準時，數(shù)字處理模塊與校準工裝間的校準信號傳輸通道；與校準裝置相連，被搭建成各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境。所述數(shù)字處理模塊，進一步用于等幅、等相驗證不合格時，重新對各發(fā)射/接收通道進行校準。圖I為本發(fā)明有源天線的內部結構示意圖，如圖I所示，包括天線陣子陣列14、 天饋網絡13、收發(fā)射頻模塊12和數(shù)字處理模塊11 ;其中，所述天線陣子陣列14和天饋網絡 13的結構及功能與現(xiàn)有技術相同，下面對其進行簡單描述所述天線陣子陣列14，天線陣子組成，用于電磁波信號和射頻信號的轉換，完成發(fā)射信號的對外輻射和接收信號的前端接收；所述天饋網絡13，用于每路收發(fā)通道與多個天線陣子的連接，并給每個天線陣子提供部分幅度、相位加權，具體的，收發(fā)射頻模塊12的每個收發(fā)通道對應K(K ^ I)個天線陣子，當K > I時，天饋網絡13給每個天線陣子提供部分固定的幅度、相位加權。天饋網絡 13可以采用威爾金森型(Wilkinson)或其它類型的功分器來實現(xiàn)，其在物理實現(xiàn)上可以單獨成模塊，也可以同天線陣子陣列集成在一起，天饋網絡和天線陣子陣列在結構和工藝上滿足各通道固定的幅度、相位加權要求。所述收發(fā)射頻模塊12和數(shù)字處理模塊11的功能與現(xiàn)有技術有所不同，其中，所述收發(fā)射頻模塊12，由多路發(fā)射通道、多路接收通道和一路反饋通道組成；其中，所述發(fā)射通道將數(shù)字處理模塊11提供的中頻信號上變頻到射頻信號，通過功放(PA)放大，提供給天饋網絡13和天線陣子陣列14 ;所述接收通道接收天饋網絡13從天線陣子陣列14接收到的射頻小信號，通過低噪放(LNA)放大，經過下變頻轉化為中頻信號提供給數(shù)字處理模塊11 ;所述一路反饋通道具備兩個功能1、作為數(shù)字預失真(DPD)反饋通道，通過開關控制器，選擇各發(fā)射通道耦合器，從多路發(fā)射PA輸出端耦合相關信號，提供給數(shù)字處理模塊做DH)預失真處理，以優(yōu)化發(fā)射鏈路的鄰道泄露抑制比；2.作為校準通道，實現(xiàn)發(fā)射、接收各通道的幅度、相位校準，對應該功能，模塊中新增加了 PRXCAL端口，如圖I所示。 除了上述反饋通道的第二個功能外，收發(fā)射頻模塊12的其它功能均與現(xiàn)有技術相同。
所述數(shù)字處理模塊11，用于上行時，對下變頻得到的IQ模擬接收信號模數(shù)轉換為 IQ數(shù)字接收信號進行數(shù)字處理；下行時，對基帶資源池(BBU)傳送過來的信號串/并轉換為IQ數(shù)字發(fā)射信號，經數(shù)模轉換后，提供給收發(fā)射頻模塊12 ；本發(fā)明中，數(shù)字處理模塊11，還用于在離線校準時，用于采集并存儲各發(fā)射、接收通道的幅度、相位值，結合天饋網絡和天線陣子的幅、相特性，以及校準工裝的幅、相差得到對應發(fā)射、接收通道的校正因子，共同實現(xiàn)收發(fā)通道的波束成形，具體的，在進行發(fā)射通道離線校準時，數(shù)字處理模塊中的數(shù)字處理單元(DPU)內部的測試信號源(TSG)發(fā)送校準信號，所述校準信號可以是單音信號、帶限信號等，該校準信號發(fā)給各路數(shù)模轉換器(DAC)，時鐘單元(CLK)同步輸出送給各路DAC，保證各路DAC的工作時鐘等相位；在進行接收通道離線校準時，各路模數(shù)轉換器(ADC)輸出數(shù)字信號送給DPU處理， CLK同步輸出送給各路ADC，保證各路ADC的工作時鐘等相位。有源天線內部已有的發(fā)射上變頻模塊、接收下變頻模塊和反饋下變頻模塊各自需要本振信號，為了消除本振信號對收發(fā)同步帶來的影響，所有的發(fā)射上變頻模塊和反饋下變頻模塊采用頻率綜合器輸出信號功分的方式來實現(xiàn)共本振。同理，所有的接收下變頻模塊也采用頻率綜合器輸出信號功分的方式實現(xiàn)共本振。圖2為本發(fā)明離線校準裝置的結構示意圖，如圖2所示，包括校準工裝和信號發(fā)生器；所述校準工裝可以用I分N的威爾金森型(Wilkinson)或其它類型的功分器實現(xiàn)，也可以采用N選I開關陣列實現(xiàn)，或者采用類似功能的電路或裝置實現(xiàn)，對于本領域技術人員來說較容易實現(xiàn)，此處不再詳述。當校準工裝采用開關陣列實現(xiàn)時，需要在校準工裝上增加開關控制電路。其中，所示線纜Cablel CableN選用高精度的射頻線纜，盡可能保證每條線纜等幅度、等相位，當然，實際實施離線校準時，還是需要考慮每條線纜的幅、相誤差的，也就是校準工裝的幅、相差。所述信號發(fā)生器在發(fā)射通道離線校準時不使用，在接收通道離線校準時，用于產生校準信號，該校準信號可以是單音信號、帶限信號等，經由校準工裝功分送給各路接收通道；或者，收到數(shù)字處理模塊中的DPU所發(fā)的觸發(fā)(TRIG)信號后產生校準信號，該校準信號經由校準工裝輸入到各路接收通道。下面分別對本發(fā)明有源天線發(fā)射通道和接收通道的同步校準方法進行詳細描述。本發(fā)明發(fā)射通道離線校準的環(huán)境搭建結構圖如圖3所示，需要注意的是，同校準工裝Portl PortN端口相連的分別是收發(fā)射頻模塊的各輸出口 ANTl ANTN。天饋網絡和天線陣子陣列的各路幅度、相位特性通過設計和工藝要求來保證，為已有技術，這部分幅、相特性將和離線校準一起共同完成發(fā)射通道同步和波束成形。圖4為本發(fā)明有源天線多發(fā)射通道的同步校準方法實現(xiàn)流程示意圖，該流程的實現(xiàn)步驟如下步驟401 :測試校準工裝的幅、相差；具體為利用矢量網絡分析儀或其它儀器測試校準工裝Portl PortN端口分別到PortN+Ι端口的幅度、相位差，作為校準工裝的環(huán)境誤差，待后續(xù)補償使用。這里，測試所得的結果可存儲于外部計算機中供后續(xù)使用。步驟402 :搭建各發(fā)射通道的校準環(huán)境，采集并存儲各發(fā)射通道的離線幅、相信
具體為按圖3搭建校準環(huán)境，如果校準工裝是開關陣列，需將校準工裝的 Portl PortN端口同時與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN相連，PortN+Ι端口與收發(fā)射頻模塊的反饋通道的PRX CAL端口相連。選定第一路發(fā)射通道，通過控制校準工裝內部的開關陣列，使得校準工裝的Portl端口與PortN+Ι端口相連通，數(shù)字處理模塊內部的DPU中的TSG發(fā)射校準信號，該校準信號可以是單音信號、帶限信號等，由數(shù)字處理模塊處理后， 經DAC以及收發(fā)射頻模塊中的發(fā)射通道TX PROCESS、PA和雙工器等器件，通過校準工裝傳送給反饋通道，經反饋通道采集第一路發(fā)射通道的幅、相信息，并存儲在數(shù)字處理模塊DPU 中的TX RAM模塊中。之后，選定第二路發(fā)射通道，通過切換校準工裝內部的開關陣列使得校準工裝的Port2端口與PortN+Ι端口相連通，重復以上操作，直到TX RAM中存儲所有發(fā)射通道的幅度、相位信息。這里，如果校準工裝為功分器時，同樣需要將校準工裝的Portl PortN端口同時與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN相連，PortN+Ι端口與收發(fā)射頻模塊的反饋通道的 PRX CAL端口相連。在對不同發(fā)射通道進行離線幅、相信息采集時，不需控制校準工裝，即不需執(zhí)行與開關陣列類似的切換操作。DPU中的TSG發(fā)射校準信號，由數(shù)字處理模塊處理后，經DAC以及收發(fā)射頻模塊中的各路發(fā)射通道、功放和雙工器，通過校準工裝傳送給反饋通道，經反饋通道采集各路發(fā)射通道的幅、相信息，并存儲在數(shù)字處理模塊DPU中的TX RAM 模塊中。步驟403 :依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射通道的幅、相信息對各發(fā)射通道進行幅、相補償；具體為數(shù)字處理模塊根據(jù)TX RAM模塊中存儲的各發(fā)射通道的幅、相信息，首先得到各發(fā)射通道之間的幅、相差，例如以第一路發(fā)射通道的幅度和相位值作為參考值，計算其它路發(fā)射通道與該路發(fā)射通道幅度和相位的差值。之后，數(shù)字處理模塊結合各發(fā)射通道之間的幅、相差和步驟401中所得的校準工裝的幅、相差對各發(fā)射通道進行幅、相補償， 使得各發(fā)射通道等幅度、等相位。步驟404:對幅、相補償后的各發(fā)射通道進行等幅、等相驗證，如果驗證合格，則執(zhí)行步驟405 ;否則，返回步驟402，進行重新校準；具體為重復步驟402，TX RAM在步驟403的基礎上再次記錄各路發(fā)射通道的幅、 相特性，數(shù)字處理模塊計算出各發(fā)射通道間的最大、最小幅度差ΛΑ1，最大、最小相位差 Δ Φ1，也就是計算幅度值最大和最小的兩路發(fā)射通道間的幅度差值ΛΑ1，相位值最大和最小的兩路發(fā)射通道間的相位差值Λ Φ1。如果Λ Al < Λ At，Δ Φ1 < Δ Φ ，則表明驗證合格，完成校準，反之，則重新校準。其中，所述AAt、Δ Φ 為現(xiàn)有已設定的發(fā)射校準誤差目標值；由于每次的校準環(huán)境略有不同，所以校準結果稍有不同，但不會差別太大，如果兩三次的校準結果均不合格， 表明相應的有源天線不可用。步驟405 :發(fā)射波束成形；具體為結合各發(fā)射通道的天饋網絡和天線陣子的固定幅、相特性，數(shù)字處理模塊在步驟403所得結果的基礎上作進一步的幅度、相位補償，得到所需的幅、相校正因子，共同實現(xiàn)發(fā)射波束成形。該步驟為已有技術，不再詳述。
下面分別以校準工裝為功分器和開關陣列兩種不同的實現(xiàn)方式對接收通道的同步校準方法進行描述。所述校準工裝為功分器時，本發(fā)明接收通道離線校準的環(huán)境搭建結構圖如圖5所示，同校準工裝Portl PortN端口相連的分別是收發(fā)射頻模塊的各輸出口 ANTl ANTN， 校準工裝的PortN+Ι端口與信號發(fā)生器相連。天饋網絡和天線陣子陣列的各路幅度、相位特性通過設計和工藝要求來保證，為已有技術，這部分幅、相特性將和離線校準一起共同完成接收通道同步和波束成形。圖6為本發(fā)明有源天線多接收通道的同步校準方法實現(xiàn)流程示意圖，該流程的實現(xiàn)步驟如下步驟601 :測試校準工裝的幅、相差；具體為利用矢量網絡分析儀或其它儀器測試校準工裝PortN+Ι端口分別到 Portl PortN端口的幅度、相位差，作為校準工裝的環(huán)境誤差，待后續(xù)補償使用。這里，測試所得的結果可存儲于外部計算機中供后續(xù)使用。步驟602 :搭建各接收通道的校準環(huán)境，采集并存儲各接收通道的離線幅、相信具體為按圖5搭建校準環(huán)境，利用信號發(fā)生器產生校準信號，該校準信號可以是單音信號、帶限信號等，經由校準工裝功分送給各路接收通道。校準信號的每路接收經由收發(fā)射頻模塊中的雙工器、低噪放(LNA)和接收通道RXPR0CESS，以及數(shù)字處理模塊中的ADC 等器件，數(shù)字處理模塊DPU中的RXRAM模塊采集并存儲各路接收通道的幅度、相位信息。步驟603 :依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各接收通道的幅、相信息對各接收通道進行幅、相補償；具體為數(shù)字處理模塊根據(jù)RX RAM模塊中存儲的各接收通道的幅、相信息，首先得到各接收通道之間的幅、相差，例如以第一路接收通道的幅度和相位值作為參考值，計算其它路接收通道與該路接收通道幅度和相位的差值。之后，數(shù)字處理模塊結合各接收通道之間的幅、相差和步驟601中所得的校準工裝的幅、相差對各接收通道進行幅、相補償， 使得各接收通道等幅度、等相位。步驟604:對幅、相補償后的各接收通道進行等幅、等相驗證，如果驗證合格，則執(zhí)行步驟605 ;否則，返回步驟602，進行重新校準；具體為重復步驟602，RX RAM再次記錄各路接收通道的幅、相特性，數(shù)字處理模塊計算出各接收通道間的最大、最小幅度差ΛΑ2，最大、最小相位差Λ Φ2，也就是計算幅度值最大和最小的兩路接收通道間的幅度差值ΛΑ2，相位值最大和最小的兩路接收通道間的相位差值Λ Φ2。如果ΛΑ2 < AAr，Λ Φ2 < Λ Φι*，則表明驗證合格，完成校準，開始執(zhí)行步驟605;反之，則重新校準。其中，所述AAr、Λ ΦΓ為現(xiàn)有已設定的接收校準誤差目標值。步驟605 :接收波束成形；具體為結合各接收通道的天饋網絡和天線陣子的固定幅、相特性，數(shù)字處理模塊在步驟603所得結果的基礎上作進一步的幅度、相位補償，得到所需的幅、相校正因子，使得各接收通道等幅度、等相位，共同實現(xiàn)接收波束成形。該步驟為已有技術，不再詳述。當校準工裝為開關陣列時，本發(fā)明接收通道離線校準的環(huán)境搭建結構圖如圖7所示，與圖5的區(qū)別為數(shù)字處理模塊與信號發(fā)生器存在連接關系，用于數(shù)字處理模塊向信號發(fā)生器發(fā)送觸發(fā)(TRIG)信號。對應圖7所示的校準環(huán)境，本發(fā)明有源天線多接收通道的同步校準方法實現(xiàn)流程與圖6所示流程相同，只是流程602對應的具體實現(xiàn)方法有所不同，那么，對應圖7所示的環(huán)境搭建結構圖，所述采集并存儲各接收通道的離線幅、相信息，具體為將校準工裝的Portl PortN端口同時與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN 相連，PortN+Ι端口與信號發(fā)生器相連。選定第一路接收通道，通過控制校準工裝內部的開關陣列，使得校準工裝的Portl端口與PortN+Ι端口相連通，數(shù)字處理模塊中的DPU向信號發(fā)生器發(fā)送TRIG信號，并記錄TRIG信號有效時刻，信號發(fā)生器收到TRIG信號后產生校準信號，該校準信號可以是單音信號、帶限信號等，校準信號經由校準工裝輸入到第一路接收通道，經由收發(fā)射頻模塊中的雙工器、LNA和接收通道RX PROCESS,以及數(shù)字處理模塊中的ADC等器件，數(shù)字處理模塊中的RX RAM模塊采集并存儲第一路接收通道的幅度、相位信息。依據(jù)相同的方法，通過切換校準工裝內部的開關陣列使得校準工裝的Port2端口與 PortN+Ι端口相連，按上述方法采集并存儲第二路接收通道的幅度、相位信息，直到所有接收通道的幅、相信息均采集并存儲完畢。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置，其特征在于，該裝置包括有源天線中的數(shù)字處理模塊、收發(fā)射頻模塊和外部校準裝置；其中，所述校準裝置包括校準工裝和信號發(fā)生器，用于與收發(fā)射頻模塊相連，被搭建成各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；其中，所述校準工裝的幅、相差在對各收發(fā)通道進行校準前已被測定；所述數(shù)字處理模塊，用于采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、相補償，并對幅、相補償后的各發(fā)射/接收通道進行等幅、等相驗證，確定驗證合格時，進行發(fā)射 /接收波束成形；所述收發(fā)射頻模塊，用于離線發(fā)射/接收通道校準時，數(shù)字處理模塊與校準工裝間的校準信號傳輸通道；與校準裝置相連，被搭建成各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境。
2.根據(jù)權利要求I所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置，其特征在于，所述校準工裝為1分為N的功分器、或N選I的開關陣列。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置，其特征在于，所述數(shù)字處理模塊，進一步用于等幅、等相驗證不合格時，重新對各發(fā)射/接收通道進行校準。
4.一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，該方法包括測試校準工裝的幅、相差，搭建收發(fā)射頻模塊與校準裝置間的對應各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；數(shù)字處理模塊采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、相補償；對幅、相補償后的各發(fā)射/接收通道進行等幅、等相驗證，如果驗證合格，則進行發(fā)射/接收波束成形。
5.根據(jù)權利要求4所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，所述校準工裝為1分為N的功分器、或N選I的開關陣列。
6.根據(jù)權利要求5所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，所述校準工裝為開關陣列，且對各發(fā)射通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境，采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為同時將校準工裝的Portl PortN端口與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN對應相連，PortN+Ι端口與收發(fā)射頻模塊的反饋通道的PRX CAL端口相連；通過切換開關陣列，使得校準工裝的PortN+Ι端口先后分別與Portl PortN端口相連，采集各路發(fā)射通道的幅、相信息時，數(shù)字處理模塊內的數(shù)字處理單元DPU中的測試信號源TSG均發(fā)射校準信號，由數(shù)字處理模塊處理后，經數(shù)模轉換器DAC以及收發(fā)射頻模塊中的各路發(fā)射通道、功放和雙工器，通過校準工裝傳送給反饋通道，經反饋通道采集第一至N路發(fā)射通道的幅、相信息，并存儲在數(shù)字處理模塊DPU中的TX RAM模塊中。
7.根據(jù)權利要求5所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，所述校準工裝為功分器，且對各發(fā)射通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境，采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為校準工裝的Portl PortN端口與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN對應相連， PortN+Ι端口與收發(fā)射頻模塊的反饋通道的PRX CAL端口相連；DPU中的TSG發(fā)射校準信號，由數(shù)字處理模塊處理后，經DAC以及收發(fā)射頻模塊中的各路發(fā)射通道、功放和雙工器，通過校準工裝傳送給反饋通道，經反饋通道采集各路發(fā)射通道的幅、相信息，并存儲在數(shù)字處理模塊DPU中的TX RAM模塊中。
8.根據(jù)權利要求5所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，所述校準工裝為功分器，且對各接收通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境，采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為校準工裝Portl PortN端口分別與收發(fā)射頻模塊的各輸出口 ANTl ANTN相連，校準工裝的PortN+Ι端口與信號發(fā)生器相連，信號發(fā)生器產生校準信號，經由校準工裝功分送給各路接收通道，校準信號的各路接收經由收發(fā)射頻模塊中的雙工器、低噪放LNA和接收通道，以及數(shù)字處理模塊中的模數(shù)轉換器ADC，數(shù)字處理模塊DPU中的RX RAM模塊采集并存儲各路接收通道的幅度、相位信息。
9.根據(jù)權利要求5所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，所述校準工裝為開關陣列，且對各接收通道進行校準時，所述搭建校準環(huán)境，采集并存儲各通道的離線幅、相信息，具體為同時將校準工裝的Portl PortN端口與收發(fā)射頻模塊的輸出口 ANTl ANTN相連， PortN+Ι端口與信號發(fā)生器相連；通過切換開關陣列，使得校準工裝的PortN+1端口先后分別與Por11 PortN端口相連，采集各路接收通道的幅、相信息時，數(shù)字處理模塊中的DPU均向信號發(fā)生器發(fā)送觸發(fā) TRIG信號，并記錄TRIG信號有效時刻，信號發(fā)生器收到TRIG信號后產生校準信號，校準信號經由校準工裝先后輸入到第一至N路接收通道，經由收發(fā)射頻模塊中的雙工器、LNA和接收通道，以及數(shù)字處理模塊中的ADC，數(shù)字處理模塊中的RX RAM模塊采集并存儲第一至N路接收通道的幅度、相位信息。
10.根據(jù)權利要求4至9任一項所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，該方法還包括如果數(shù)字處理模塊對各發(fā)射/接收通道的等幅、等相驗證不合格，則重新對各發(fā)射/接收通道進行校準。
11.根據(jù)權利要求6、7、8或9所述的有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，其特征在于，所述校準信號為單音信號、或帶限信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的方法，包括測試校準工裝的幅、相差，搭建收發(fā)射頻模塊與校準裝置間的對應各發(fā)射/接收通道的校準環(huán)境；數(shù)字處理模塊采集并存儲各發(fā)射/接收通道的離線幅、相信息；依據(jù)校準工裝的幅、相差和已存儲的各發(fā)射/接收通道的幅、相信息對各發(fā)射/接收通道進行幅、相補償；對幅、相補償后的各發(fā)射/接收通道進行等幅、等相驗證，如果驗證合格，則進行發(fā)射/接收波束成形。本發(fā)明還同時公開了一種有源天線多收發(fā)通道同步校準的裝置，運用該方法和裝置可在有源天線系統(tǒng)沒有額外添加硬件模塊的情況下實現(xiàn)各收發(fā)通道的同步校準，有效降低了有源天線系統(tǒng)的成本、體積和功耗。
文檔編號H04B7/08GK102594426SQ20121003932
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權日2012年2月21日
發(fā)明者孔維剛, 白朝軍, 雷紅 申請人:中興通訊股份有限公司