技術領域

本發明涉及無線通信技術，特別是涉及一種OFDM系統中的天線陣列校準方法和裝置。

背景技術

在LTE系統(Long?Term?Evolution簡稱LTE)中，為了增大小區覆蓋范圍，減少小區內和小區間的用戶間的干擾和增大小區邊沿用戶的吞吐量，在基站(eNodeB)側引入了陣列天線波束賦形技術。陣列天線波束賦形是指由多個天線單元按照一定幾何形狀組成天線陣列，通過調節各陣列信號的加權幅度和相位來改變陣列的天線方向圖，使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。陣列天線波束賦形技術應用的前提是陣列天線間的延遲和初相具有一致性。

由于不同天線陣列上發送的信號往往經過不同的中頻處理單元和射頻發射通道，會造成不同通道發射的信號具有不同的幅度和相位差。另外，天線、饋線和由模擬器件組成的射頻通道隨著器件老化、溫度和濕度等環境的變化，各通道往往具有不同幅度和相位變化特性。為了保證賦形波束方向的準確性和可靠性，需要對各天線陣列通道進行校準，保證天線陣列間的幅度和相位保持高度的一致性。此外，LTE中采用了OFDM(正交頻分復用)和MIMO(多輸入多輸出)等關鍵技術，如果物理天線數多于邏輯天線端口數，在實現邏輯天線端口到物理天線端口的映射時，需要對由同一邏輯端口映射的不同的物理天線進行幅度和相位的一致性校準。

一類在時域對天線陣列進行實時校準的方法的發明專利申請中(如申請號200810068090.2，200810148076.3等)，公開了多種使用校準序列對陣列天線進行實時校準的方法，該校準序列由具有良好循環自相關特性的基本序列通過循環移位生成。校準鏈路發射一個固定電平的校準序列，接收鏈路通過對接收信號進行時域的信道估計得到待校準的天線陣列的校準系數，將之補償予天線陣列達到校準的目的。此類方法現已很好的運用于單載頻和載波聚合的TD-SCDMA系統。

另外一類在頻域對陣列天線進行實時校準的方法的發明專利中(如申請號200910134214.7，CN101854323.A，CN10106492.B等)，公開了在OFDM系統中對子載波頻點進行分組，根據分組確定發射天線的頻域校準導頻信號，發射端根據頻域導頻信號獲得時域完整校準導頻信號并利用時域完整校準導頻信號構造時域發射信號發送給接收端，接收端根據所有子載波的頻域響應確定發射端補償系數。還有一類對陣列天線進行校準的方法的發明專利中(如申請號200810044412.x)，公開了方法一的演進，利用頻分或碼分的思想，在接收端聯合估計各個發射天線的頻域響應，然后補償各個發射天線頻域響應的差異，從而實現各個發射天線電通道的預校準。這兩類方法期待的應用場景是正交頻分復用的多載波系統。

TD-SCDMA是一種單載波系統，天線校準誤差不超過正負1/8個碼片就能滿足天線賦形波束方向小于5度得要求。20MHz的LTE系統擁有1200個子載波，每個子載波間隔15KHz，任何微小的時延在不同子載波上呈現很大的相位差，如果按通常要求子載波上陣列天線賦形波束方向誤差小于5度，天線陣列的校準誤差將小于1/32采樣間隔Ts，顯然上述方法估計時延的精度無法滿足LTE系統的需求，這將會嚴重影響LTE系統波束賦形方向的準確性和有效性。此外LTE系統中MIMO的應用也對同一邏輯端口映射的多個物理天線陣列的時延和相位一致性提出了較高要求。

發明內容

本發明的目的在于避免以上現有技術的不足提供一種OFDM系統中的天線陣列校準方法和裝置，以解決LTE系統中存在的陣列天線校準的精度和校準方法的復雜度問題。

本發明的工作原理是將天線陣列的校準分為兩個步驟：預校準和周期性校準，也稱為初始化校準和實時校準。預校準主要用于獲得天線單元相對校準天線單元在發射方向和接收方向的補償系數；周期性校準是按照預先設定的周期，準實時地對各天線單元進行發射校準和接收校準。其中，預校準包括多陣列天線時延的粗校準和精校準。周期性校準只有預校準完成后才能進行。具體是這樣實現的：在基站預熱完成后，對陣列天線進行預校準；預校準完成后，通過操作維護中心(OMC)以設定的周期在不中斷業務的情況下觸發周期性的天線校準。預校準包括發射通道的天線校準和接收通道的天線校準。為了在周期性校準中不中斷業務，所有校準都在TDD-LTE的GP(Guard?Period)時隙進行。