CN104579508A - 测量发送校准的相位补偿效果的方法、系统及处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种测量发送校准的相位补偿精度的方法、系统及其处理装置。该方法包括：设定相位已知的测试数据；将所述测试数据进行相位补偿后由待校准智能天线系统的多个天线发送到连接所述多个天线的耦合装置；耦合装置耦合所述相位补偿后的测试数据，输出合路数据；处理装置接收所述合路数据，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。本发明可以精确得到智能天线发送校准的相位补偿效果。

Description

测量发送校准的相位补偿效果的方法、系统及处理装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术，更具体涉及一种测量发送校准的相位补偿效果的方法、系统及处理装置。

背景技术

当前，智能天线在无线通信系统中广泛应用。应用智能天线时，发送校准是为了消除智能天线的多个发送通道间的不一致性。发送校准主要包含两个部分：测量和补偿。测量工作主要是通过一定的测量方法得到多个通道的幅相特性，并根据该特性计算出相应的补偿因子；补偿工作则负责将补偿因子与数据相乘，以达到消除通道间不一致的目的。

对于补偿效果的传统测量方案如下：将各天线连接到耦合盘，各天线支路发送完全相同数据，观测合路功率是否等于(P+20*logN)，其中，P为单天线支路功率，N为天线个数，单位为dBm。以8天线系统为例，合路功率应比单天线支路功率增大18dB，如单天线支路输出功率为40dBm，则合路功率应为58dBm。

使用智能天线的无线通信系统中，对于发送校准的相位补偿精度有一定的要求，但传统的测量方法无法精确验证相位补偿是否达到所要求的精度。例如在TD-LTE的eNodeB的智能天线发送方向的校准相位补偿效果要求各天线支路的相位差异都在+/-5度之间。但是如在8天线系统中，通过仿真发现，若发送方向各支路的相位偏差5度，则发送方向的合路功率降低小于0.1dB。此时如使用传统测量方法，即通过频谱仪观测合路功率的方法，即使观测到合路功率不能满足比单支路功率大18dB的需求（如只能达到17.9dB），由于测量误差的存在，也无法准确判断各天线支路的相位差异是否满足在+/-5度之间。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提高测量智能天线的发送校准的相位补偿效果的精度。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供了一种测量发送校准的相位补偿效果的方法，该方法包括：

设定相位已知的测试数据；

将所述测试数据进行相位补偿后由待校准智能天线系统的多个天线发送到连接所述多个天线的耦合装置；

耦合装置耦合所述相位补偿后的测试数据，输出合路数据；

处理装置接收所述合路数据，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

优选地，该方法还包括：

所述设定的测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；

处理装置在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在该OFDM符号中的位置得到所有对应的数据，将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。

优选地，该方法还包括：

所述耦合装置输出的合路数据由频谱仪获取后输入到处理装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种测量发送校准的相位补偿效果的系统，该系统包括：

耦合装置，连接到待校准智能天线系统的多个天线，接收所述多个天线发送的经过相位补偿的相位已知的测试数据并耦合，输出合路数据；

处理装置，接收所述合路数据，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

优选地，所述测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；处理装置在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在OFDM符号中的位置得到所有对应的数据，将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。

优选地，该系统还包括：

频谱仪，获取耦合装置输出的合路数据并输入到处理装置。

根据本发明的第三方面，提供了一种分析发送校准的相位补偿效果的处理装置，其特征在于，该处理装置包括：

储存模块，储存预设的相位已知的测试数据；

接收模块，接收由频谱仪获取的、耦合装置耦合待校准智能天线系统的多个天线发送的进行相位补偿后的测试数据而输出的合路数据；

比较模块，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

优选地，该处理装置还包括查找模块；

所述测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；

查找模块在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在OFDM符号中的位置找到所有对应的数据；

比较模块将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。

（三）有益效果

本发明中，利用在待校准智能天线系统中发送相位特性已知的测试数据，通过耦合装置耦合经过相位补偿后的发送数据而输出合路数据，将这两者的相位进行比较，与现有技术的仅根据合路功率的大小来判断补偿精度相比，避免了功率测量误差带来的难以判断补偿效果是否满足要求的问题，可以精确得到智能天线发送校准的相位补偿效果。

附图说明

图1是根据本发明一个较佳实施例的测量发送校准的相位补偿效果的方法的流程图。

图2是测量8天线RRU发送校准的相位补偿效果的设备连接示意图。

图3是一个OFDM符号内合路数据与测试向量的相位相比较的一个结果。

具体实施方式

下面结合附图和实例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用来说明本发明，但不用以限制本发明的范围。

图1是根据本发明一个较佳实施例的测量发送校准的相位补偿效果的方法，该方法的流程如下：

在步骤S1，设定相位已知的测试数据。相位已知的测试数据可以由处理装置设定然后输入到待校准的智能天线系统。

在步骤S2，将所述测试数据进行相位补偿后由待校准智能天线系统的多个天线发送到连接所述多个天线的耦合装置。待校准智能天线系统包括多个天线，在下行时隙循环发送经过相位补偿的所述测试数据，耦合装置的每一个接收端连接到每一个天线支路，接收测试数据。

在步骤S3，耦合装置耦合所述相位补偿后的测试数据，输出合路数据。比较常见的耦合装置例如为耦合盘，具有将测试数据耦合为合路数据的功能。

在步骤S4，处理装置接收所述合路数据，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。处理装置例如为一般的计算机，能够读取合路数据并与之前存储的测试数据进行相位比较得到相位差，如果得到的相位差都在+/-5度之间，说明发送校准的补偿效果符合要求，反之则需要重新进行发送校准。

优选地，所述设定的测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；处理装置在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在OFDM符号中的位置得到所有对应的数据，将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。而且，所述多个测试向量中，由相邻天线发送的测试向量之间的相位差例如都为90度。这样，测量过程比较简易且测量结果比较简单。

还可以将所述耦合装置输出的合路数据通过频谱仪输入到处理装置，这样通过频谱仪可以抓取一定长度的数据，例如大于一个OFDM符号的合路数据，以便于处理装置进行分析。

本发明还提出了一种测量发送校准的相位补偿效果的系统，在一个较佳实施例中，该系统包括：

耦合装置，连接到待校准智能天线系统的多个天线，接收所述多个天线发送的经过相位补偿的相位已知的测试数据并耦合，输出合路数据；

处理装置，接收所述合路数据，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

耦合装置和处理装置不限于具体的硬件结构，只要能实现其各自的功能即可，它们的功能可以通过硬件、软件或两者相结合来实现。

优选地，所述测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；处理装置在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在该OFDM符号中的位置得到所有对应的数据，将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。

该系统还可包括：频谱仪，获取耦合装置输出的合路数据并输入到处理装置。

本发明还提出了一种分析发送校准的相位补偿效果的处理装置，在一个较佳实施例中，该处理装置包括：

储存模块，储存预设的相位已知的测试数据；

接收模块，接收由由频谱仪获取的、耦合装置耦合待校准智能天线系统的多个天线发送的进行相位补偿后的所述测试数据而输出的合路数据；

比较模块，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

优选地，该处理装置还包括查找模块；所述测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；查找模块在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在OFDM符号中的位置找到所有对应的数据；比较模块将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。

上述模块可通过硬件、软件或两者的结合来实现，处理装置例如为包括上述模块的计算机，单片机等。

为了清楚地说明本发明的技术方案，下面将以一个具体实施例来详细说明。

本实施例用于测量TD-LTE（时分长期演进）基站中的8天线RRU（射频拉远单元）的发送校准的相位补偿效果，按图2方式连接相应设备，即8天线RRU的各个天线支路分别连接到耦合盘，耦合盘的校准口连接到功分器，功分器连接到频谱仪，频谱仪连接到计算机。注意图2中通过功分器将耦合盘从校准口中输出的合路数据又送入待校准智能天线系统的校准口，是为了在测量发送校准的相位补偿效果前执行一次完整的校准工作，以输出校准补偿系数，由于本发明的目的在于测量发送校准的相位补偿效果而不是如何进行校准，因此在此不再对校准方法进行赘述。在已经测得校准补偿系数的情况下，可以不使用功分器对合理数据进行分路。测量工作流程如下：

第一步，设定相位已知的测试数据。测试数据长度为1个OFDM（正交频分复用）符号，1个OFDM符号具有1200个子载波，每天线占用两个子载波存放两个相位幅度相同的测试向量，在整个下行时隙循环发送。天线0在子载波1和1165存放相位0度幅值900的向量（900），天线1在子载波6和1170存放相位90度幅值900的向量（900i），天线2在子载波11和1175存放相位180度幅值900的向量（-900），天线3在子载波16和1180存放相位270度幅值900的向量（-900i），天线4在子载波21和1185存放相位0度幅值900的向量（900），天线5在子载波26和1190存放相位90度幅值900的向量（900i），天线6在子载波31和1195存放相位180度幅值900的向量（-900），天线7在子载波36和1200存放相位270度幅值900的向量（-900i）。即各相邻天线的测试向量在直角坐标系下按相位差90度旋转放置。以上仅仅是一种优选的设置方式，便于计算和直观的体现测试结果。实际上，测试向量的幅值可以不相等，相位之间也可以不正交，每个天线发送的向量个数也可以不相等，存放的位置也可以调整，只要计算机存储好上述向量以便比较即可。

第二步，将补偿后的测试数据发送到耦合盘。每个天线支路发送经过相位补偿后的两个测试向量，在一个OFDM符号内共16个测试向量。

第三步，耦合盘耦合所述相位补偿后的测试数据，输出合路数据。连接天线支路的耦合盘接收天线支路发送的数据并耦合成合路数据，然后经由校准口接到频谱仪，由计算机控制频谱仪获取合路数据。频谱仪抓取的合路数据为时域数据，通过作快速傅里叶变换（FFT）转变到频域数据。

第四步，计算机将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。获取到的合路数据的分析工作在计算机上通过相应的程序完成。首先，找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号的所有数据，然后依次在与测试向量所存放的子载波相对应的位置取数据，得到与测试向量个数相同的数据，将这些数据的相位与对应的测试向量进行对比获得相位差。理论上，因为经过了校准补偿，获取到的数据与发送的向量进行比较，应该满足校准补偿算法精度要求，即允许相位差异在+/-5度之间。

在一个具体实例中的测量结果如下：

从表1的测试结果上可以看到，8条支路发送校准后的相位相对于发送的测试向量的相位（按0度、90度、180度、270度旋转排列）均达到差异在+/-5度之间的要求，在图3中也可以直观的看出。

表1：8通道RRU校准补偿后的相位特性测试结果

以上实施例仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明的原理和精神，其均应涵盖在本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测量发送校准的相位补偿效果的方法，其特征在于，该方法包括：

设定相位已知的测试数据；

将所述测试数据进行相位补偿后由待校准智能天线系统的多个天线发送到连接所述多个天线的耦合装置；

耦合装置耦合所述相位补偿后的测试数据，输出合路数据；

处理装置接收所述合路数据，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述设定的测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；

处理装置在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在该OFDM符号中的位置得到所有对应的数据，将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述耦合装置输出的合路数据由频谱仪获取后输入到处理装置。

4.一种测量发送校准的相位补偿效果的系统，其特征在于，该系统包括：

耦合装置，连接到待校准智能天线系统的多个天线，接收所述多个天线发送的经过相位补偿的相位已知的测试数据并耦合，输出合路数据；

处理装置，接收所述合路数据，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：

所述测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；处理装置在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在OFDM符号中的位置得到所有对应的数据，将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

频谱仪，获取耦合装置输出的合路数据并输入到处理装置。

7.一种分析发送校准的相位补偿效果的处理装置，其特征在于，该处理装置包括：

储存模块，储存预设的相位已知的测试数据；

接收模块，接收由频谱仪获取的、耦合装置耦合待校准智能天线系统的多个天线发送的进行相位补偿后的测试数据而输出的合路数据；

比较模块，将所述测试数据的相位与合路数据的相位进行比较得到相位差。

8.根据权利要求8所述的处理装置，其特征在于，该处理装置还包括查找模块；

所述测试数据的长度为一个OFDM符号，并包括多个相位已知的测试向量，每个测试向量都对应存放到一个OFDM符号的一个选定的子载波上；

查找模块在所述合路数据中找到一个OFDM符号的第一个子载波所对应的数据，从而找到该OFDM符号所有的数据，根据所述选定的子载波在OFDM符号中的位置找到所有对应的数据；

比较模块将每个测试向量和与其对应的数据进行相位比较得到相位差。