专利名称：一种时分双工智能天线系统校正的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时分双工智能天线系统校正的方法及装置。
背景技术：
智能天线系统基于多天线系统，其通过对阵列通道接收和发射的信号进行幅度和相位加权来控制天线波束的方向，以实现对期望用户的定向发射和接收。所以要求组成多天线系统的各个通道具有一致幅度和相位特性。然而实际的多天线系统的各个通道的传输特性均存在不一致特性，因此智能天线系统的校正是智能天线系统的关键技术，是实现智能天线技术的前提。
现有的时分双工智能天线系统最常用的校正方法中，接收校正采用分路器，发射校正采用电子开关。假设N个阵列单元，N个收发通道；在发射校正时，N个收发信机分时发送发射校正信号，分别经过N个耦合器和若干个分路到达一个电子开关。电子开关在校正信号处理单元的控制下分时接通各分路。若接通第i路，则第i个通道的校正信号进入校正接收单元，最后至校正信号处理单元对发射校正信号进行处理，并将经过处理的发射信号用于校正收发信机。在接收校正时，由一个校正发射单元发射一个接收校正信号，该校正信号经过一个分路器分成N路，N路信号分别经过N个耦合器、N个收发信机，同时到达校正信号处理单元进行校正信号处理，并将经过处理的接收校正信号用于校正收发信机。
在该技术方案中，虽然可以很方便的进行智能天线的收发通道校正，但是，该方案存在一些缺点。首先电子开关在某一时刻只能接通一路，因此N个通道智能进行分时校正，所以整个通道的校正周期就比较长；然而通道特性却是时变的，因此最后的校正结果有可能与当前的通道特性差异较大；其次射频电子开关各通道的一致性很难保证；再次一般电子开关和天线一起架在高塔上面，因而给电子开关供电和对其进行控制比较麻烦；所以该方案在实际的使用中存在困难。
在专利号为CN200410073897的发明中提出了一种实际系统中可行的时分双工智能天线系统的校正方法和装置。该发明在第一通道收发信机前端设一个开关矩阵，通过切换来实现正常收、发及连接上、下行校正链路；上行校正时，将已知序列输出到第一通道发信机，连通上行校正链路，检测各收信通道响应后的已知特征信号并采样保存；下行校正时，将已知序列依次输出到下行N个通道发信机，连通下行校正链路，通过第一通道收信机检测当前校正的下行通道分时响应后的已知特征信号并采样保存；根据接收采样的数据和已知序列，采用求相关算法得到所有上下行通道的校正权值供上下行波束形成时加权使用。
该发明存在以下几个缺点首先该校正方法将增益校准和通道的幅度相位一致性校正分开，仅完成通道的幅度相位一致性校正，仍然需要独立的装置和算法进行增益校准，系统复杂，占用时间长。其次，该校正方法下行校正需占用大量的系统的保护时隙，且校正时间长，时间作为通信的宝贵资源，浪费严重，且影响了系统的上行接入。再次下行校正需要发射信号，该信号对其他基站将产生很大的干扰。再次，因为上面的原因，该方法不能实时校正，校正间隔时间较长，通道特性的时变性导致实际采用的校正结果有可能与当前的通道特性差异较大。再次，由于受限于占用系统的时隙资源，所以校正序列长度较短，导致校正的抗干扰能力和校正精度均较差。再次，由于为了减小正序列长度较短带来的校正精度差的影响，通常下行校正采用轮发方式，轮发方式导致各个通道的采样时钟不同时，带来对相位校准的误差较大，且控制复杂。最后，通常为了避免下行校正时隙对其他系统的干扰，发射信号较正常工作时小很多，会带来校正时通道的幅度相位特性同设备正常工作时的差异，导致校正结果不理想。
发明内容
鉴于上述分析，本发明旨在提供一种通过一次校正同时完成通道增益校准和的幅度相位一致性校正的、速度更快、性能更好、复杂度更低、对系统性能影响很小的适用于时分双工智能天线系统的校正方法，以解决目前已有相关技术中的智能天线系统存在的校正不准确、增益校准和通道的幅度相位一致性校正分开等问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 本发明提供了一种时分双工智能天线系统校正的方法，所述方法包括 步骤A对当前频点和温度下的通道增益、接收检测通道进行初始化，并等待下行校正初始化时刻到达； 步骤B对下行校正、功率检测通道进行初始化，并等待系统通道校正时刻到达； 步骤C系统通道校正开始，根据获得的当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正； 步骤D在保护时隙，根据实时获得的接收检测通道的增益和接收通道于接收检测通道的增益差，同时进行上行通道的增益校准和幅度相位一致性校准； 步骤E在下行导频发射时隙，根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，同时进行下行发射通道的增益校准和幅度相位一致性校准。
进一步地，所述方法还包括 步骤F判断是否终止天线系统校正，如不终止，根据系统预定的时间间隔重复上行和下行通道校正或开始下行校正初始化。
进一步地，所述步骤A具体包括 步骤A1根据当前小区的频点及温度、预先存储的离线增益及所述离线增益随温度变化的系数，获得当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益； 步骤A2通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道初始相对幅度和接收检测通道的公共增益； 步骤A3等待下行校正初始化时刻到达。
其中，所述步骤A1具体包括 根据当前工作频点下的功率检测通道和接收检测通道的离线增益，利用如下公式计算得到当前工作频点下的功率检测通道和接收检测通道的的增益 fm≤f0≤fm+1； fm≤f0≤fm+1；其中，f0表示当前工作频点，G_pwr_dec_i(f0)表示当前工作频点下的功率检测通道的增益，G_swr_dec_i(f0)表示当前工作频点下的接收检测通道的增益，m表示通道数； 根据当前温度下的通道增益相对离线测量时温度下的增益的变化量的关系式ΔG(f，T)＝G(f，T)-G(f，T0)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3进而得到当前温度下的功率检测通道和接收检测通道的通道增益 G_pwr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_pwr_dec_i(f0，T0)； G_swr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_swr_dec_i(f0，T0)；其中，G_pwr_dec_i(f0，T)表示当前温度下的功率检测通道的通道增益，G_swr_dec_i(f0，T)表示当前温度下的接受检测通道的通道增益；T表示当前的检测的系统工作温度，Δt＝T-T0表示当前相对于离线测量时温度的温度变化值。
所述步骤A2具体包括 将已知上行校正序列，输出到校准发射通道； 检测通过各个接收检测通道响应后的已知校正信号； 根据目标检测幅度和接收的检测信号幅度，调整校准通道发射功率使接收的检测信号接近目标检测幅度； 根据接收检测通道的增益，及接收检测通道的采样信号和检测通道一致性要求，通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道初始相对幅度相位和接收检测通道公共增益。
进一步地，所述步骤B具体包括 步骤B1通过对各个发射通道通过校准接收通道响应获得的采样信号和已知下行校正序列的相关计算，获得下行发射通道初始相对幅度相位； 步骤B2根据功率检测通道增益，通过对功率检测通道的采样的已知校正信号和已知序列的相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度，根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量和功率检测通道初始目标相对幅度相位； 步骤B3根据所述发射通道公共增益调节量进行各个发射通道的增益校准； 步骤B3等待系统通道校正时刻到达。
其中，所述步骤B1具体包括 获得各个发射通道通过校正接收通道的已知校正信号； 根据发射通道一致性要求，通过对各个发射通道通过校准接收通道响应获得的采样信号和已知下行校正序列的相关计算，获得下行发射通道初始相对幅度相位。所述下行发射通道初始相对幅度相位包括天馈链路的相对幅度相位和发射通道的相对幅度相位。
所述步骤B2具体包括 配置各个接收通道为功率检测模式； 根据得到的下行发射通道初始相对幅度相位的倒数为各个下行发射通道的下行发射权因子配置各个发射通道； 将已知下行校正序列，输出到各个发射通道； 检测通过各个功率检测通道响应后的已知校正信号，并采样保存； 已知功率检测通道增益，通过功率检测通道的采样的已知校正信号和已知序列采用相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度，根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量和功率检测通道初始目标相对幅度相位；所述功率检测通道初始目标相对幅度相位包括天馈链路的不一致补偿因子和功率检测通道的相对幅度相位。
根据发射通道公共增益调节量，完成各个发射通道的增益校准。
进一步地，所述步骤C中，所述根据所述功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正的过程具体包括 在保护时隙，将已知上行校正序列，输出到校准发射通道； 检测通过各个接收检测通道响应后的已知校正信号； 采样各个接收检测通道的上行校正信号并保存； 已知接收检测通道增益，根据接收检测通道的采样信号和检测通道一致性要求，通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道相对幅度相位和接收检测通道公共增益，同时获得当前到达各个接收通道口的上行校正信号功率。
进一步地，所述步骤D具体包括 在保护时隙，将已知上行校正序列，输出到校准发射通道； 检测通过各个上行接收通道响应后的已知校正信号； 采样各个上行接收通道的上行校正信号并保存； 已知当前到达各个接收通道口的上行校正信号功率，根据接收检测通道的采样信号和上行接收通道一致性要求，通过对各个上行接收通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得上行接收通道相对幅度相位和上行接收通道公共增益； 根据上行通道的目标增益与上行接收通道公共增益的增益差、上行通道幅度相位权，完成上行接收通道校准。
进一步地，所述步骤E具体包括 在下行导频发射时隙，根据各个下行发射通道的下行发射权因子配置各个发射通道； 检测通过各个功率检测通道响应后的导频信号，并采样保存； 根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，完成发射通道增益校准和通道一致性校准。
所述下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量的获得过程具体包括 已知功率检测通道增益，通过功率检测通道采样的已知校正信号和导频序列采用相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度； 根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量和功率检测通道相对幅度相位； 根据当前功率检测通道的幅度相位变化，获得发射通道的相对幅度相位； 对当前的发射通道相对幅度相位取倒数，得到下行发射通道目标权值。
所述当前功率检测通道的幅度相位变化是通过以下公式得到的 Wtx_obj_nwe＝Wtx_obj+Wpwr_obj_new-Wpwr_obj-ΔWswr，其中，Wtx_obj_new表示当前的发射通道相对幅度相位、Wtx_obj表示下行发射通道初始相对幅度相位、Wpwr_obj_new表示当前的功率检测通道相对幅度相位、Wpwr_obj表示功率检测通道初始相对幅度相位、ΔWswr表示当前接收检测通道的幅度相位变化。
本发明实施例还提供了一种时分双工智能天线系统校正的装置，包括 初始化单元，用于对当前频点和温度下的通道增益、接收检测通道进行初始化；然后对下行校正、功率检测通道进行初始化；当系统通道校正时刻到达时，触发检测通道校正单元； 检测通道校正单元，用于系统通道校正时，根据获得的当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正，监测通道校正完成后触发上行通道校正单元； 上行通道校正单元，用于在保护时隙，根据实时获得的接收检测通道的增益和接收通道于接收检测通道的增益差，同时进行上行通道的增益校准和幅度相位一致性校准，上行通道校正完成后触发下行通道校正单元； 下行通道校正单元，用于在下行导频发射时隙，根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，同时进行下行发射通道的增益校准和幅度相位一致性校准。
进一步地，所述装置还包括 判断单元，用于判断是否中止天线系统校正，如不中止，根据系统预定的时间间隔重新触发上行通道校正单元或初始化单元。
进一步地，所述接收检测通道和功率检测通道复用时分双工系统的接收通道。
综上所述，本发明实施例提供了一种时分双工智能天线系统校正的方法及装置，适用于时分双工无线通信系统。本发明有效的解决了智能天线系统中的关键的校正问题，可以实现阵列通道增益准确性和幅度相位一致性误差的校正，算法简单，校正精度高，可以实现实时在线校正。有助于时分双工智能天线系统的成熟。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
图1为本发明实施例所述方法的流程示意图； 图2为本发明实施例所述装置的结构示意图； 图3为本发明实施例中收发通道的基本结构示意图； 图4为本发明实施例中校正通道的基本结构示意图。
具体实施例方式 以下将参照附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
为了便于理解，下面将采用第三代移动通讯中典型的时分双工智能天线系统-TD-SCDMA(时分-同步码分多址)智能天线系统为例进行阐释本发明的原理。
如图1所示，图1为本发明实施例所述时分双工智能天线系统校正方法的流程示意图，具体可以包括以下步骤 步骤101离线增益测量；具体的说就是，在智能天线系统中的各个天线通道的收发信单元中，预先采集收发信单元中各个功率检测通道和驻波比检测(接收检测)通道在各个工作频点的离线通道增益以及所述离线通道增益随温度变化的系数，并将所述离线通道增益以及所述离线通道增益随温度变化的系数存储在收发信单元内的存储器中。
本发明实施例中，通过设计可以使功率检测通道和驻波比检测通道带内平坦，只需离线测量少数几个频点，即可通过拟和获得实际系统运行中工作频点的功率检测通道和驻波比检测通道的离线通道增益。通过设计可以使功率检测通道和驻波比检测通道仅有很少的温度敏感器件(增益随温度变化较大)，在温度敏感器件附近放置温度传感器。因此通过实时采集的温度，根据离线参数中通增益随温度变化的系数和离线参数中的通道增益，可以实时获得非常准确的功率检测通道和接收检测通道(驻波比检测通道，本发明实施例中所述接收检测通道和驻波比检测通道为同一通道)的离线通道增益。
这里，可以将功率检测通道的离线通道增益记为G_pwr_dec_i(fj)，i＝1～M，j＝1～N，其中，i表示离线测量的通道号，M表示通道数，fj表示离线测量的采集频点； 将驻波比检测通道的离线通道增益记为G_swr_dec_i(fj)，i＝1～M，j＝1～N，其中，i表示离线测量的通道号，M表示通道数，fj表示离线测量的采集频点。
将通道增益的温度系数记为k1_dec_temp，k2_dec_temp，k3_dec_temp；其中，k1_dec_temp表示一阶温度系数(线性温度系数)，k2_dec_temp表示二阶温度系数，k3_dec_temp表示三阶温度系数 将离线测量时的通道工作温度记为T0。
由于模拟通路存在一定的离散性，为了保证检测的精度，减少调试的工作量，将在模块生产过程中，通过校准测量得到各个功率检测通道和驻波比检测通道的离线通道增益G_pwr_dec_i(f)和G_swr_dec_i(f)，以离线通道增益校正表的形式存储在收发信设备中，表格形式可以如下所示 校准频率的选择，可以根据实际通道的需求选取足够多的点，也可离散的选择几个频点。同时采集通道的温度系数k1_dec_temp、k2_dec_temp和k3_dec_temp存储在在收发信单元中。
步骤102系统上电增益初始化；具体的说就是，系统上电工作后，根据当前小区的频点、温度传感器采集的温度、存储在收发信单元中的功率检测通道和驻波比检测通道的离线通道增益以及所述离线通道增益随温度变化的系数，获得当前频点和温度下的准确的功率检测通道的通道增益和接收检测通道的通道增益。
当前工作频点的功率检测通道的通道增益G_pwr_dec_i(f0)和接收检测通道的通道增益和G_swr_dec_i(f0)可以通过拟和的方式得到。
具体的说就是，根据当前的工作频率f0，查询功率检测通道和驻波比检测通道的离线增益校正表，然后根据如下公式计算得到G_pwr_dec_i(f0)和G_swr_dec_i(f0) 其中fm≤f0≤fm+1 其中fm≤f0≤fm+1 此外，还需要根据检测的当前的工作温度，更新G_pwr_dec_i(f0)和G_swr_dec_i(f0)。
当前温度下的通道增益相对离线测量时温度下的增益的变化量用下面的关系式表示 ΔG(f，T)＝G(f，T)-G(f，T0)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3； 进而可以得到当前工作温度下的功率检测通道和接收检测通道的通道增益G_pwr_dec_i(f0)和G_swr_dec_i(f0) G_pwr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_pwr_dec_i(f0，T0) G_swr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_swr_dec_i(f0，T0) 其中，T表示当前的检测的系统工作温度，Δt＝T-T0当前相对于离线测量时温度的温度变化值。
步骤103接收检测通道的初始化；具体的说就是，设置通道频点为当前工作频点f0，切换校准通道发射切换开关，将已知上行校正序列PNswr＝{pnswr(1)，pnswr(2)，.....pnswr(Kswr)}(Kswr为校正序列长度)输出到校准发射通道。切换各个接收通道的接收切换开关，设置接收通道为接收检测模式，检测通过各个接收检测通道响应后的已知校正信号。根据目标检测幅度和接收的检测信号幅度，调整校准通道发射功率使接收的检测信号接近目标检测幅度。采样各个检测通道的检测信号并保存，记为Aswr_i＝{aswr_i(1)，aswr_i(2)，.....aswr_i(N)}，i＝1～M。已知当前工作频点下的接收检测通道增益G_swr_dec_i(f0)，根据接收检测通道的采样信号和检测通道一致性要求，通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道初始相对幅度相位Wswr＝{wswr_1，wswr_2，.....wswr_M}和接收检测通道公共增益Gswr，各个接收检测通道的增益为Gswr+Wswr。记录当前的校准通道发射功率Pcal。
本步骤中，校正序列长度K可根据不同的基带算法需求，选择较长的序列，以获得较高的检测精度，由于此时无系统业务，所以可以选择较长的序列，而对系统性能无恶化。
等待下行校正初始化时刻到达，则进行下行初始化校正。
步骤104下行校正初始化；具体的说就是，根据获得各个发射通道通过校正接收通道的已知校正信号和发射通道一致性要求，通过对各个发射通道通过校准接收通道响应获得的采样信号和已知下行校正序列的相关计算，获得下行发射通道初始相对幅度相位，该相对幅度相位含有天馈链路的相对幅度相位和发射通道的相对幅度相位。本发明实施例中可以选择单通道轮发校准和多通道齐发校准两种方式 单通道轮发校准设置通道频点为工作频点f0，切换校正接收通道的切换开关，配置校正接收通道为校正接收模式。切换第一通道发射切换开关，将已知下行校正序列PNpwr＝{pnpwr(1)，pnpwr(2)，.....pnpwr(Kpwr)}(Kpwr为校正序列长度)输出到第一发射通道。检测通过校正接收通道响应后的已知校正信号，根据目标检测幅度和接收的检测信号幅度，调整发射数字增益使检测信号接近目标检测幅度。固定各个通道发射数字增益依次完成各个发射通道的下行校正，获得各个发射通道通过校正接收通道的已知校正信号。根据发射通道一致性要求，通过对各个发射通道通过校准接收通道响应获得的采样信号和已知下行校正序列的相关计算，获得下行发射通道初始相对幅度相位Wtx＝{wtx_1，wtx_2，.....wtx_M}。
多通道齐发校准设置通道频点为工作频点f0，切换校正接收通道的切换开关，配置校正接收通道为校正接收模式。切换各个通道发射切换开关，将每个通道独立的已知下行校正序列PNpwr_i＝{pnpwr_i(1)，pnpwr_i(2)，.....pnpwr_i(Kpwr)}，Kpwr为校正序列长度，输出到各个发射通道。获得各个发射通道通过校正接收通道的已知校正信号。根据发射通道一致性要求，通过对各个发射通道通过校准接收通道响应获得的采样信号和已知各个已知下行校正序列的相关计算，获得下行发射通道初始相对幅度相位Wtx_obj＝{wtx_obj_1，wtx_obj_2，.....wtx_obj_M}，Wtx_obj含有天馈链路的相对幅度相位Want和发射通道的相对幅度相位Wtx。
本步骤中，校正序列长度K可根据不同的基带算法需求，选择较长的序列，以获得较高的检测精度，由于此时无系统业务，所以可以选择较长的序列，而对系统性能无恶化。由于该序列长度较长，可以很好的支持多通道齐发校准，当然也可以采用单通道轮发校准。
步骤105功率检测通道的初始化和发射通道初始校准；具体的说就是，设置通道频点为工作频点f0，切换接收通道的切换开关，配置各个接收通道为功率检测模式。根据步骤104中得到的下行发射通道初始相对幅度相位的倒数Wtx_obj-1＝{wtx_obj_1-1，wtx_obj_2-1，.....wtx_obj_M-1}为各个下行发射通道的下行发射权因子配置各个发射通道。切换各个通道发射切换开关，将已知下行校正序列PNpwr＝{pnpwr(1)，pnpwr(2)，.....pnpwr(Kpwr)}，Kpwr为校正序列长度，输出到各个发射通道。检测通过各个功率检测通道响应后的已知校正信号，并采样保存。已知功率检测通道增益G_pwr_dec_i(f0)，通过功率检测通道的采样的已知校正信号和已知序列采用相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度，根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量Gtx_adj。同时还可获得功率检测通道初始目标相对幅度相位Wpwr_obj＝{wpwr_obj_1，wpwr_obj_2，.....wpwr_obj_M}，Wpwr_obj含有天馈链路的不一致补偿因子Want-1和功率检测通道的相对幅度相位Wpwr。
根据发射通道公共增益调节量Gtx_adj，完成各个发射通道的增益校准。
以上所述为系统校正的初始化过程。初始化过程中，因为功率检测通道增益准确已知，兼顾通道一致性要求和系统目标发射增益要求、及系统的工作能力，考虑系统最大效能使用，通过计算获得正常工作时的下行通道初始校正目标权。
系统正常工作中，对于上行接收通道的校准，对于可以根据实时获得的接收检测通道的增益和接收通道于接收检测通道的增益差，完成上行通道的校准，同时完成系统通道故障检测。对于下行发射通道的校准，必须实时获得下行发射通道初始相对幅度相位Wtx_obj和公共增益调节量Gtx_adj，并根据下行发射通道初始相对幅度相位的倒数Wtx_obj-1和公共增益调节量Gtx_adj调整发射通道增益，保证发射通道的一致性和功率准确性。由于天馈链路的传输特性随温度变化很小，是缓变因素，可以在很长一段时期后校正一次，通过初始化过程步骤可以很容易实现。这里主要讨论系统随温度变化很快的发射通道和接收通道的实时校准问题。可以认为此时天馈链路的相对幅度相位Want不变，则发射通道的相对幅度相位Wtx和功率检测通道的相对幅度相位Wpwr的变化都会导致功率检测通道初始目标相对幅度相位Wpwr_obj的变化，如果能实时获得功率检测通道初始目标相对幅度相位Wpwr_obj和功率检测通道的相对幅度相位Wpwr，则可以得到发射通道的相对幅度相位Wtx，并根据发射通道的相对幅度相位Wtx获得下行发射通道初始相对幅度相位Wtx_obj，根据同时获得的公共增益调节量Gtx_adj，完成下行通道的一致性校准。
对于下行通道的校准，必须实时准确获得功率检测通道的幅度相位变化特性。根据如图所述的功率检测通道和接收检测通道原理图可以看出，在同一时刻，功率检测通道和接收检测通道的传输特性差异仅取决于定向耦合器的传输特性，而定向耦合器属无源器件，在设备的工作温度范围内，其传输特性随温度变化基本不变，因此功率检测通道和接收检测通道的传输特性差异(即相对幅度和相位关系)不随温度变化而改变。由于接收/驻波比检测通道和功率检测通道只有固定的幅度相位差。而功率检测通道的幅度相位变化特性同接收/驻波比检测通道的幅度相位变化特性，所以可以通过接收/驻波比检测通道的幅度相位变化特性获得功率检测通道的幅度相位变化特性。
以下是经过初始化，等待系统通道校正时刻到达后，开始系统正常工作时的智能天线系统的校正过程。
步骤106实时增益更新；具体的同步骤102，实时工作过程中，根据当前小区的频点、及温度传感器采集的温度和存储在收发信设备中的功率检测通道和接收检测通道的离线增益，及增益随温度变化的特性系数，获得当前频点和温度下的准确的功率检测通道和接收检测通道的通道增益。
当前工作频点的功率检测通道和接收检测通道的增益G_pwr_dec_i(f0)和G_swr_dec_i(f0)可以通过拟和的方式得到。
根据当前的工作频率f0，查询功率检测通道和接收检测通道的离线增益校正表，根据如下公式 其中fm≤f0≤fm+1 其中fm≤f0≤fm+1 对其幅度进行拟和，得到当前工作频点下的功率检测通道和驻波比检测(接收检测)通道的增益G_pwr_dec_i(f0)和G_swr_dec_i(f0)。
此外还需要根据检测的当前的工作温度，更新当前工作温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益G_pwr_dec_i(f0)和G_swr_dec_i(f0)。
当前温度下的通道增益相对离线测量时温度下的增益的变化量用下面关系式表示 ΔG(f，T)＝G(f，T)-G(f，T0)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3 可以得到当前工作温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益G_pwr_dec_i(f0)和G_swr_dec_i(f0) G_pwr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_pwr_dec_i(f0，T0) G_swr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_swr_dec_i(f0，T0) 其中 T，当前的检测的系统工作温度 Δt＝T-T0当前相对于离线测量时温度的温度变化值 步骤107检测通道校正，包括功率检测通道和接收检测通道校正；具体的说就是，在保护时隙，设置通道频点为工作频点f0，切换校准通道发射切换开关，将已知上行校正序列PNrx＝{pnrx(1)，pnrx(2)，.....pnrx(Krx)}(Krx为校正序列长度)输出到校准发射通道。切换各个接收通道的接收切换开关，设置接收通道为接收检测模式。检测通过各个接收检测通道响应后的已知校正信号。根据目标检测幅度和接收的检测信号幅度，调整校准通道发射功率使接收的检测信号接近目标检测幅度。采样各个接收检测通道的上行校正信号并保存。已知接收检测通道增益G_swr_dec_i(f0)，根据接收检测通道的采样信号和检测通道一致性要求，通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道相对幅度相位Wswr_new＝{wswr_new_1，wswr_new_2，.....wswr_new_M}和接收检测通道公共增益Gswr_new，各个接收检测通道的增益为Gswr_new+Wswr_new，同时获得当前到达各个接收通道口的上行校正信号功率Pcal_i，i＝1～M。
根据当前接收检测通道的相对幅度相位Wswr_new和接收检测通道公共增益Gswr_new，同上一次接收检测通道的相对幅度相位Wswr和接收检测通道公共增益Gswr，获得当前接收检测通道的幅度相位变化ΔWswr和接收检测通道公共增益变化ΔGswr ΔWswr＝Wswr_new-Wswr ΔGswr＝Gswr_new-Gswr 则当前的功率检测通道的相对幅度相位Wpwr_new为 Wpwr_new＝Wpwr+ΔWswr。
步骤108上行通道校正；具体的说就是，在保护时隙，设置通道频点为工作频点f0，切换校准通道发射切换开关，将已知上行校正序列PNrx＝{pnrx(1)，pnrx(2)，.....pnrx(Krx)}，Krx为校正序列长度，输出到校准发射通道，幅度同上一步。切换各个接收通道的接收切换开关，设置接收通道为上行接收模式。检测通过各个上行接收通道响应后的已知校正信号。采样各个上行接收通道的上行校正信号并保存。已知当前到达各个接收通道口的上行校正信号功率Pcal_i，i＝1～M，根据接收检测通道的采样信号和上行接收通道一致性要求，通过对各个上行接收通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得上行接收通道相对幅度相位Wrx＝{wrx_1，wrx_2，.....wrx_M}和上行接收通道公共增益Grx，各个接收检测通道的增益为Grx+Wrx。根据上行通道的目标增益与Grx的增益差ΔGrx和上行通道幅度相位权Wrx-1，完成上行接收通道校准。
步骤109下行通道校正；具体的说就是，在下行导频发射时隙，切换接收通道的切换开关，配置各个接收通道为功率检测模式。根据各个下行发射通道的下行发射权因子Wtx_obj-1配置各个发射通道。检测通过各个功率检测通道响应后的导频信号，并采样保存。已知功率检测通道增益G_pwr_dec_i(f0)，通过功率检测通道采样的已知校正信号和导频序列采用相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度，根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量Gtx_adj。同时还可获得功率检测通道相对幅度相位Wpwr_obj_new＝{wpwr_obj_new_1，wpwr_obj_new_2，.....wpwr_obj_new_M}，根据当前功率检测通道的幅度相位变化ΔWswr，则当前的发射通道的相对幅度相位Wtx_obj_new为 Wtx_obj_new＝Wtx_obj+Wpwr_obj_new-Wpwr_obj-ΔWswr 根据下行发射通道目标权值Wtx_obj_new-1和下行发射通道的公共增益调节量Gtx_adj，完成发射通道增益校准和通道一致性校准。
步骤110判断是否终止天线校正，如不终止，则根据系统设定的时间间隔重复上/下行通道校正或开始下行天线校正初始化。
注意通道增益的配置，是根据目标信号强度和系统发射功率的能力，最优化得到系统发射功率，最大化网络覆盖。
下面结合附图对本发明实施例所述装置进行详细说明。
如图2所示，图2为本发明实施例所述装置的结构示意图，具体包括 初始化单元，用于对当前频点和温度下的通道增益、接收检测通道进行初始化；然后对下行校正、功率检测通道进行初始化；当系统通道校正时刻到达时，触发检测通道校正单元； 检测通道校正单元，用于系统通道校正时，根据获得的当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正，监测通道校正完成后触发上行通道校正单元； 上行通道校正单元，用于在保护时隙，根据实时获得的接收检测通道的增益和接收通道于接收检测通道的增益差，同时进行上行通道的增益校准和幅度相位一致性校准，上行通道校正完成后触发下行通道校正单元； 下行通道校正单元，用于在下行导频发射时隙，根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，同时进行下行发射通道的增益校准和幅度相位一致性校准； 判断单元，用于判断是否中止天线系统校正，如不中止，根据系统预定的时间间隔重新触发上行通道校正单元或初始化单元。
在本发明实施例中，正常收发通道的接收通道、发射功率检测通道、驻波检测通道和接收检测通道通过开关复用，在系统中不同的功用时配置不同的开关状态，配置接收通道为相应的功能。
从图3所示的收发通道的基本结构示意图中可以看出，开关1为正常接收\检测控制开关，开关2为功率检测\接收检测控制开关，发明实施例中所述接收检测通道和驻波比检测通道为同一通道，具有同样的物理特性，仅在用途上有所区别。接收检测通道(驻波比检测通道)与功率检测通道复用时分双工系统的接收通道，在校正过程中通过开关切换实现不同的通道功能。
从图4所示的小准通道的基本结构示意图中也可以看出，开关4为正常接收\检测控制开关，开关5为功率检测\接收检测控制开关(其他三个开关同现有技术)，接收检测通道(驻波比检测通道)与功率检测通道复用时分双工系统的接收通道，在校正过程中通过开关切换实现不同的通道功能。
对于本发明实施例所述装置中各个模块的具体实现过程，在上述方法中已作详细说明，此处就不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种时分双工智能天线系统校正方法及装置，适用于时分双工无线通信系统。本发明有效的解决了智能天线系统中的关键的校正问题，可以实现阵列通道增益准确性和幅度相位一致性误差的校正，算法简单，校正精度高，可以实现实时在线校正，有助于时分双工智能天线系统的成熟。具体如下 本发明实施例在系统正常工作时的下行校准中，无需占用系统时间发送特定的已知校正序列，只需在下行导频发射时隙，利用导频序列良好的自相关性和正常的功率检测完成下行通道的一致性校正。一次校准过程同时完成系统的发射增益校准和发射通道一致性校正，有效的降低了系统校正的复杂度。
因为上行校准过程占用系统时间很少，可以忽略，所以本发明实施例在系统正常工作时的上行校准中，利用时分双工系统的驻波检测通道，引入接收增益校准检测过程，同时完成上行通道的增益校准和通道一致性校正。保证了上行通道增益的准确，有效的提高了上行系统测量精度。
本发明实施例采用的上行通道校正方法减小了由于开环温度拟和接收通道增益带来的增益误差，能有效的提高上行检测的精度。且在系统进行上行自动增益控制后，无需采用特殊的自动增益控制定标过程，通过上行校正自动完成自动增益控制过程后的增益校准和通道一致性校正，能有效的降低系统的复杂度。
另外，本发明实施例通过设计可以使各个通道的共用采样时钟，而在本发明在整个校准过程中，由于保证了各个通道数据采样的同时性，保证了各个通道的校准采样信号具有同时性，避免了常见的由于采样时间不同带来的测量误差，有效的提高了系统的校准精度。
此外，本发明实施例中，将对通道幅度和相位产生影响的因素分为快变部分和缓变部分，对快变部分采用快速准确校正方法实时进行校正，对缓变部分定时间隔较长后进行校正，有效的降低了校正复杂度，将校正过程对系统正常工作的影响降到很小。
本发明下行通道校正时采用的校准信号为系统正常工作时的信号，且该信号具有较长的序列特征，较好的自相关性，校正结果真实准确，可以有效的用于下行波束赋形。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或者各步骤可以用通用的计算装置来实现，他们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选的，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而将它们存储在存储装置中，由计算装置来执行。或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样本发明不限于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种时分双工智能天线系统校正的方法，其特征在于，包括
步骤A对当前频点和温度下的通道增益、接收检测通道进行初始化，并等待下行校正初始化时刻到达；
步骤B对下行校正、功率检测通道进行初始化，并等待系统通道校正时刻到达；
步骤C系统通道校正开始，根据获得的当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正；
步骤D在保护时隙，根据实时获得的接收检测通道的增益和接收通道于接收检测通道的增益差，同时进行上行通道的增益校准和幅度相位一致性校准；
步骤E在下行导频发射时隙，根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，同时进行下行发射通道的增益校准和幅度相位一致性校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括
步骤F判断是否终止天线系统校正，如不终止，根据系统预定的时间间隔重复上行和下行通道校正或开始下行校正初始化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括
步骤A1根据当前小区的频点及温度、预先存储的离线增益及所述离线增益随温度变化的系数，获得当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益；
步骤A2通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道初始相对幅度和接收检测通道的公共增益；
步骤A3等待下行校正初始化时刻到达。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A1具体包括
根据当前工作频点下的功率检测通道和接收检测通道的离线增益，利用如下公式计算得到当前工作频点下的功率检测通道和接收检测通道的的增益
fm≤f0≤fm+1；
fm≤f0≤fm+1；其中，f0表示当前工作频点，G_pwr_dec_i(f0)表示当前工作频点下的功率检测通道的增益，G_swr_dec_i(f0)表示当前工作频点下的接收检测通道的增益，m表示通道数；
根据当前温度下的通道增益相对离线测量时温度下的增益的变化量的关系式ΔG(f，T)＝G(f，T)-G(f，T0)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3进而得到当前温度下的功率检测通道和接收检测通道的通道增益
G_pwr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_pwr_dec_i(f0，T0)；
G_swr_dec_i(f0，T)＝k1_dec_temp·Δt+k2_dec_temp·Δt2+k3_dec_temp·Δt3+G_swr_dec_i(f0，T0)；其中，G_pwr_dec_i(f0，T)表示当前温度下的功率检测通道的通道增益，G_swr_dec_i(f0，T)表示当前温度下的接受检测通道的通道增益；T表示当前的检测的系统工作温度，Δt＝T-T0表示当前相对于离线测量时温度的温度变化值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A2具体包括
将已知上行校正序列，输出到校准发射通道；
检测通过各个接收检测通道响应后的已知校正信号；
根据目标检测幅度和接收的检测信号幅度，调整校准通道发射功率使接收的检测信号接近目标检测幅度；
根据接收检测通道的增益，及接收检测通道的采样信号和检测通道一致性要求，通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道初始相对幅度相位和接收检测通道公共增益。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括
步骤B1通过对各个发射通道通过校准接收通道响应获得的采样信号和已知下行校正序列的相关计算，获得下行发射通道初始相对幅度相位；
步骤B2根据功率检测通道增益，通过对功率检测通道的采样的已知校正信号和已知序列的相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度，根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量和功率检测通道初始目标相对幅度相位；
步骤B3根据所述发射通道公共增益调节量进行各个发射通道的增益校准；
步骤B3等待系统通道校正时刻到达。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B1具体包括
获得各个发射通道通过校正接收通道的已知校正信号；
根据发射通道一致性要求，通过对各个发射通道通过校准接收通道响应获得的采样信号和已知下行校正序列的相关计算，获得下行发射通道初始相对幅度相位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述下行发射通道初始相对幅度相位包括天馈链路的相对幅度相位和发射通道的相对幅度相位。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B2具体包括
配置各个接收通道为功率检测模式；
根据得到的下行发射通道初始相对幅度相位的倒数为各个下行发射通道的下行发射权因子配置各个发射通道；
将已知下行校正序列，输出到各个发射通道；
检测通过各个功率检测通道响应后的已知校正信号，并采样保存；
已知功率检测通道增益，通过功率检测通道的采样的已知校正信号和已知序列采用相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度，根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量和功率检测通道初始目标相对幅度相位；
根据发射通道公共增益调节量，完成各个发射通道的增益校准。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述功率检测通道初始目标相对幅度相位包括天馈链路的不一致补偿因子和功率检测通道的相对幅度相位。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，所述根据所述功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正的过程具体包括
在保护时隙，将已知上行校正序列，输出到校准发射通道；
检测通过各个接收检测通道响应后的已知校正信号；
采样各个接收检测通道的上行校正信号并保存；
已知接收检测通道增益，根据接收检测通道的采样信号和检测通道一致性要求，通过对各个接收检测通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得接收检测通道相对幅度相位和接收检测通道公共增益，同时获得当前到达各个接收通道口的上行校正信号功率。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤D具体包括
在保护时隙，将已知上行校正序列，输出到校准发射通道；
检测通过各个上行接收通道响应后的已知校正信号；
采样各个上行接收通道的上行校正信号并保存；
已知当前到达各个接收通道口的上行校正信号功率，根据接收检测通道的采样信号和上行接收通道一致性要求，通过对各个上行接收通道的采样信号和已知上行校正序列的相关计算，获得上行接收通道相对幅度相位和上行接收通道公共增益；
根据上行通道的目标增益与上行接收通道公共增益的增益差、上行通道幅度相位权，完成上行接收通道校准。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤E具体包括
在下行导频发射时隙，根据各个下行发射通道的下行发射权因子配置各个发射通道；
检测通过各个功率检测通道响应后的导频信号，并采样保存；
根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，完成发射通道增益校准和通道一致性校准。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量的获得过程具体包括
已知功率检测通道增益，通过功率检测通道采样的已知校正信号和导频序列采用相关计算，获得各个发射通道在发射机输出口的信号强度；
根据目标信号强度和系统发射功率的能力，获得发射通道公共增益调节量和功率检测通道相对幅度相位；
根据当前功率检测通道的幅度相位变化，获得发射通道的相对幅度相位；
对当前的发射通道相对幅度相位取倒数，得到下行发射通道目标权值。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述当前功率检测通道的幅度相位变化是通过以下公式得到的
Wtx_obj_new＝Wtx_obj+Wpwr_obj_new-Wpwr_obj-ΔWswr，其中，Wtx_obj_new表示当前的发射通道相对幅度相位、Wtx_obj表示下行发射通道初始相对幅度相位、Wpwr_obj_new表示当前的功率检测通道相对幅度相位、Wpwr_obj表示功率检测通道初始相对幅度相位、ΔWswr表示当前接收检测通道的幅度相位变化。
16.一种时分双工智能天线系统校正的装置，其特征在于，包括
初始化单元，用于对当前频点和温度下的通道增益、接收检测通道进行初始化；然后对下行校正、功率检测通道进行初始化；当系统通道校正时刻到达时，触发检测通道校正单元；
检测通道校正单元，用于系统通道校正时，根据获得的当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正，监测通道校正完成后触发上行通道校正单元；
上行通道校正单元，用于在保护时隙，根据实时获得的接收检测通道的增益和接收通道于接收检测通道的增益差，同时进行上行通道的增益校准和幅度相位一致性校准，上行通道校正完成后触发下行通道校正单元；
下行通道校正单元，用于在下行导频发射时隙，根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，同时进行下行发射通道的增益校准和幅度相位一致性校准。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置还包括
判断单元，用于判断是否中止天线系统校正，如不中止，根据系统预定的时间间隔重新触发上行通道校正单元或初始化单元。
18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述接收检测通道和功率检测通道复用时分双工系统的接收通道。
全文摘要
本发明公开了一种时分双工智能天线系统校正的方法及装置，所述方法包括通道初始化；系统通道校正开始，根据获得的当前工作频点和温度下的功率检测通道和接收检测通道的增益对功率检测通道和接收检测通道进行校正；在保护时隙，根据实时获得的接收检测通道的增益和接收通道于接收检测通道的增益差，同时进行上行通道的增益校准和幅度相位一致性校准；在下行导频发射时隙，根据获得的下行发射通道目标权值和下行发射通道的公共增益调节量，同时进行下行发射通道的增益校准和幅度相位一致性校准。本发明有效的解决了智能天线系统中的关键的校正问题，可以实现阵列通道增益准确性和幅度相位一致性误差的校正，算法简单，校正精度高。
文档编号H04B17/00GK101232314SQ20081000056
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月22日 优先权日2008年1月22日
发明者斌 王, 冬 韩, 刘丽莉 申请人:中兴通讯股份有限公司