專利名稱：用于無線通信系統(tǒng)的可擴展自校準和配置射頻頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及無線傳輸系統(tǒng)并且具體地涉及無線傳輸系統(tǒng)中的射頻頭的校準。
背景技術(shù)：
無線系統(tǒng)有規(guī)律地使用智能天線操作來廣播獨立的射頻(RF)信號。然而，這些無 線系統(tǒng)在正交頻分多址(OFDMA)空中接口上廣播組合的信號，可以偶爾組合獨立的信號。 具體地，無線系統(tǒng)可以在特定的時間間隔中廣播獨立的信號并且在另一時間間隔期間廣播 組合的輸出信號。常規(guī)地，對于獨立信號的傳輸和組合信號的傳輸，需要分立的校準機制。 這些不同的校準機制通常由分立的專用硬件的集合提供。此外，不同天線元件的發(fā)射機和 接收機支路的RF組件通常具有不同的性質(zhì)。因此，為了支持各種部署選項，許多截然不同的產(chǎn)品變化方案通常用于服務(wù)于多 個市場。結(jié)果，增加了 RF頭的復雜性。最后，隨著無線基站集成了對增加的服務(wù)集合的支 持，成本繼續(xù)逐步升高。


當結(jié)合附圖閱讀時，通過參照下面的說明性實施例的詳細描述，將最佳地理解本 發(fā)明自身及其優(yōu)點，在附圖中圖1是根據(jù)一個實施例的其中實施本發(fā)明的示例性無線基站的框圖；圖2是根據(jù)一個實施例的圖1的無線基站的射頻頭的組件和電路的框圖；圖3是根據(jù)一個實施例的配置用于相干輸出組合的無線基站的塔頂?shù)目驁D；圖4是根據(jù)一個實施例的配置用于相干輸出組合的圖1的塔頂?shù)纳漕l頭中的閉環(huán) 增益控制(CLGC)反饋路徑和數(shù)字預失真(DPD)環(huán)路的示意圖；圖5是圖示根據(jù)一個實施例的執(zhí)行發(fā)射機自適應天線(TxAA)校準的過程的流程 圖；以及圖6是圖示根據(jù)一個實施例的執(zhí)行用于相干輸出組合的發(fā)射機天線(TxA)校準的 過程的流程圖。圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的射頻頭的可擴展性的無線通信系統(tǒng)的框 圖。圖8是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的射頻頭的可擴展性的無線通信系統(tǒng)的框 圖。
具體實施例方式說明性實施例提供了一種方法、一種系統(tǒng)和一種設(shè)備，用于實現(xiàn)無線基站中的可 配置天線校準裝置，以對自適應天線進行校準并且執(zhí)行用于發(fā)射機輸出對的相干組合的相 位校準。可配置天線校準(CAC)邏輯通過選擇第一配置并且觸發(fā)使用不同子載波的射頻 (RF)發(fā)射機的基準信號的傳輸，來發(fā)起用于相干組合的相位校準。CAC邏輯通過將基準信號與校準接收機接收到的相應信號比較而生成幅度值和相位值的向量。CAC邏輯還通過使 幅度值和相位值歸一化來生成用于相干組合的校準系數(shù)。此外，使用無源組合器機制來實 現(xiàn)相干組合。CAC邏輯通過經(jīng)由利用校準發(fā)射機和校準接收機的第二配置提供校準系數(shù)來 執(zhí)行智能天線的校準。在下面的本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述中，充分詳細地描述了其中可以實施 本發(fā)明的特定的示例性實施例，足以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，并且應當理解， 在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以利用其他的實施例并且可以進行邏輯、架構(gòu)、 程序、機械、電氣以及其他的修改。因此，下面的詳細描述不應被認為是限制性的，并且本發(fā) 明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。在附圖的描述中，類似的元素被提供與前圖中的元素類似的名稱和附圖標記。在 后圖利用不同的上下文中的元素或者利用具有不同功能的元素的情況中，元素被提供表示 附圖編號的不同的前導數(shù)字。指配給元素的特定的數(shù)字被提供僅用于幫助描述，并非意味 著對所描述的實施例的任何限制(結(jié)構(gòu)或功能或者別的方式的限制)。應當理解，特定的組件、設(shè)備和/或參數(shù)名稱的使用(諸如這里描述的執(zhí)行實用程 序/邏輯的名稱)僅是示例性的，并非意味著對本發(fā)明的任何限制。因此可以無限制地通 過用于描述這里的組件/設(shè)備/參數(shù)的不同的名稱/術(shù)語來實現(xiàn)本發(fā)明。對于給定的其中 利用術(shù)語的上下文，這里利用的每個術(shù)語將被給出其最廣泛的解釋。現(xiàn)在參照附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線通信系統(tǒng)100的框圖。無線通 信系統(tǒng)100實現(xiàn)了基于(但不限于)正交頻分復用(OFDM)技術(shù)，以及特別地，諸如長期演 進方案(LTE)和全球微波接入互操作性(WIMAX)之類的第四代(4G)網(wǎng)絡(luò)的標準/網(wǎng)絡(luò)的 公共射頻頭(RF頭)的利用。而且，公共射頻頭可以在多個配置中使用以支持關(guān)于WIMAX 和LTE的若干所期望的部署選項。無線系統(tǒng)100包括多個移動站(MS)IOl 103 (示出了 三個)，例如但不限于，蜂窩電話、無線電話、或個人數(shù)字助理(PDA)、個人計算機(PC)、或者 配備用于無線語音通信的膝上型計算機。在各種無線電技術(shù)中，諸如MS 101 103的移動 站可以被稱為用戶設(shè)備(UE)、訂戶站(SS)、接入終端(AT)等。多個MS 101 103全部經(jīng)由包括多個天線的天線陣列107連接到基站105。MS中 的一個或多個可以與移動用戶/訂戶關(guān)聯(lián)。因此，在某些情形中，這些MS在這里可以被可互 換地稱為用戶設(shè)備、移動用戶設(shè)備或者用戶，如對(一個或多個)設(shè)備與設(shè)備用戶的關(guān)聯(lián)的 一般稱謂。然而，這些稱謂并非限制本發(fā)明對未直接與單獨用戶關(guān)聯(lián)的設(shè)備的適用性?；?站105在這里還可以被稱為接入點(AP)。MS 101 103共同地經(jīng)由空中接口 104的(復) 信道路徑“H”將獨立信息信號向量(例如，“S”)發(fā)射到基站105，該空中接口 104經(jīng)由天 線陣列107將MS 101 103中的每一個連接到基站105。BS 105包括塔頂106和基帶控制器單元(B⑶)117。塔頂106進一步包括天線陣 列107和射頻(RF)頭設(shè)備108(這里被稱為“RF頭”)，該RF頭經(jīng)由耦合116連接到B⑶ 117。RF頭108中包括數(shù)字信號處理器(DSP)/處理器114和至少一個存儲器設(shè)備109，諸 如隨機存取存儲器(RAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)和/或只讀存儲器(ROM)或者它們 的等同物，該至少一個存儲器設(shè)備109耦合到處理器并且維持數(shù)據(jù)和程序，所述數(shù)據(jù)和程 序可以由關(guān)聯(lián)處理器執(zhí)行并且允許基站執(zhí)行用于在通信系統(tǒng)100中操作所需的所有功能。 RF頭108還包括校準裝置115。
除了上述的系統(tǒng)100的硬件組件之外，本發(fā)明的各種特征是經(jīng)由軟件(或固件) 代碼或邏輯完成/支持的，該軟件代碼或邏輯存儲在至少一個存儲器設(shè)備109或其他存儲 設(shè)備中并且由DSP/處理器114執(zhí)行。因此，例如，在至少一個存儲器設(shè)備109中圖示了許多 個軟件/固件/邏輯/數(shù)據(jù)組件，其包括可配置天線校準(CAC)實用程序110。再者，至少 一個存儲器設(shè)備109中圖示了數(shù)據(jù)組件，其包括校準系數(shù)111、基準信號113以及幅度值和 相位值112。在實際的實現(xiàn)方案中，CAC實用程序110可以與校準裝置115和基準信號113 組合，以提供單個可執(zhí)行組件，當對應的組合組件由DSP/處理器114執(zhí)行時，所述單個可執(zhí) 行組件共同地提供每個單獨的軟件/邏輯組件的各種功能。為了簡化，CAC實用程序110被 圖示和描述為孤立的或分立的軟件/固件/邏輯組件，其提供如下文描述的特定功能。由CAC實用程序110支持和/或?qū)崿F(xiàn)的某些功能利用由DSP/處理器114和/或 設(shè)備硬件執(zhí)行的處理邏輯來完成該功能的實現(xiàn)。為了簡化描述，實現(xiàn)這些各種功能的代碼 共同體在這里被稱為CAC實用程序110。在CAC實用程序110提供的并且對于本發(fā)明是特 定的軟件代碼/指令/邏輯中，存在(a)用于經(jīng)由可配置天線校準裝置執(zhí)行與基站操作多 個水平關(guān)聯(lián)的天線校準的代碼/邏輯；(b)用于配置可配置天線校準裝置以執(zhí)行如下操作 中的一個或多個的代碼/邏輯(i)自適應天線的幅度和相位校準；以及(ii)用于獨立發(fā) 射機輸出的相干組合的天線的相位校準；以及(c)用于在具有無源組合器機制的無線系統(tǒng) 中實現(xiàn)用于單獨的發(fā)射機輸出信號的相干組合的有效相位校準的代碼/邏輯。根據(jù)說明性 實施例，當DSP/處理器114執(zhí)行CAC實用程序110時，基站(BS) 105發(fā)起實現(xiàn)以上功能特 征以及附加特征/功能的一系列功能過程。在下文中更詳細地描述了這些特征/功能。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到，圖1和其他圖中示出的硬件組件和基本配置可 以變化。無線通信系統(tǒng)100中的說明性組件不意圖進行窮舉，而是代表性的，用以突出用于 實現(xiàn)本發(fā)明的基本組件。例如，作為對所示出的硬件的補充或者替換，可以使用其他的設(shè)備 /組件。所示出的示例并非意味著對于目前描述的實施例和/或總體發(fā)明進行架構(gòu)的或其 他的限制?，F(xiàn)在參照圖1和2，在無線通信系統(tǒng)100中，RF頭108的一個或多個接收機，諸如 接收機230、232、234和236，經(jīng)由天線陣列107接收由MS 101 103傳送的復信號“X”的 向量。信號“X”是在第η個OFDM碼元的第k個子載波中接收到的并且通過與共享相同時 間-頻率資源的L個用戶關(guān)聯(lián)的獨立衰落信號的疊加而構(gòu)成。因此，“X”也可以被稱為“X[n; k]”。接收到的信號因陣列元件(并且具體地因用于上行鏈路通信的接收元件)處的噪聲 (“n(p)”或“η”)而被破壞。在下面的描述中，為了便于注釋已省略了索引[n;k]，產(chǎn)生了 等式 “χ = Hs+n，，。頻域信道傳遞函數(shù)矩陣“H”由多個MS 101 103的信道向量的集合構(gòu)成，每個信 道向量包含(host)與諸如MS 101的特定用戶/MS關(guān)聯(lián)的單個發(fā)射機天線和接收機之間的 經(jīng)由天線陣列的頻域信道傳遞因子。不同用戶的頻域信道傳遞函數(shù)H(k)是不同的信道衰 落過程。類似地，在下行鏈路上由基站105(例如由基站的多個發(fā)射機240、242(示出了兩 個)中的一個)發(fā)射到MS 101 103的信號具有下行鏈路信道傳遞函數(shù)的分量，以及具有 發(fā)射機元件處噪聲效應的分量。然而，可配置天線校準(CAC)實用程序110經(jīng)由校準裝置 115執(zhí)行天線校準以生成校準系數(shù)111。此外，CAC實用程序110將校準系數(shù)111應用于經(jīng)由下行鏈路無線傳輸而傳送的信號，以補償RF頭中的發(fā)射機和接收機對之間的幅度和相 位的差?，F(xiàn)在參照圖2，提供了根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線基站105的塔頂106中的RF頭 108的框圖。塔頂106包括耦合到天線陣列107的射頻(RF)頭108。塔頂106中還包括 基帶控制器單元(BCU)耦合116 (例如，光纖鏈路)，其將RF頭108連接到基帶控制器單元 (B⑶)117。天線陣列107包括多個天線201 204 (示出了四個)。RF頭108包括收發(fā)信機 (TRX)核心電路260，其耦合到校準裝置115。RF頭108進一步包括用于經(jīng)由空中接口 104 從MS 101 103接收信號的多個射頻(RF)接收機230、232、234、236 (示出了四個)以及 用于經(jīng)由空中接口 104向MSlOl 103發(fā)射信號的多個RF發(fā)射機240、242(示出了兩個)。多個RF接收機230、232、234、236中的第一接收機(Rxl) 230經(jīng)由RF頭108的多 個接收機輸入/輸出端口 206、207(示出了兩個)中的第一接收機輸入/輸出端口(Rx I/ 0)206耦合到天線陣列107的多個天線201 204中的第一接收天線201。多個RF接收 機230、232、234、236中的第二接收機(Rx2)232經(jīng)由RF頭108的多個接收機輸入/輸出 端口 206、207中的第二接收機輸入/輸出端口(Rx 1/02) 20 7耦合到天線陣列107的多個 天線201 204中的第二接收天線202。多個RF接收機230、232、234、236中的第三接收 機(Rx3)234經(jīng)由(從天線移動到接收機)RF頭108的多個發(fā)射機/接收機輸入/輸出端 口 208、209(示出了兩個)中的第一發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口(TRx 1/(^)208、可調(diào) 諧濾波器214、第二耦合器電路217 (諸如包括多個定向耦合器的電路)和第一循環(huán)器218， 而耦合到天線陣列107的多個天線201 204中的第一發(fā)射機/接收機或收發(fā)信機的天線 203。并且，多個RF接收機230、232、234、236中的第四接收機(Rx4)236經(jīng)由(從天線移動 到接收機)RF頭108的多個發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 208、209中的第二發(fā)射機/接 收機輸入/輸出端口(TRx 1/02) 209、可調(diào)諧濾波器214、第二耦合器電路217和第二循環(huán)器 220，而耦合到天線陣列107的多個天線201 204中的第二發(fā)射機/接收機或收發(fā)信機的 天線204。每個RF接收機230、232、234、236和天線陣列107的對應天線之間的路徑，或者 至少在RF接收機和多個輸入/輸出端口 206 210中對應輸入/輸出端口之間的接收機從 空中接口 104接收信號所經(jīng)由的路徑，在這里可以被稱為基站105和/或RF頭108的“接 收機路徑”或者“接收機支路”。類似地，每個RF發(fā)射機240、242和天線陣列107的對應天 線之間的路徑，或者至少在RF發(fā)射機和多個輸入/輸出端口 206 210中對應輸入/輸出 端口之間的發(fā)射機向空中接口 104傳送信號所經(jīng)由的路徑，在這里可以被稱為基站105和 /或RF頭108的“發(fā)射機路徑”或者“發(fā)射機支路”。多個RF發(fā)射機240、242中的第一發(fā)射機(Txl) 240經(jīng)由(從發(fā)射機移動到天線) 第一耦合器電路216 (諸如包括多個定向耦合器的電路)、第一循環(huán)器218、第二耦合器電路 217、可調(diào)諧濾波器214和第一發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口(TRx 1/0》208耦合到天線 陣列107的多個天線201 204中的第一發(fā)射機/接收機或收發(fā)信機的天線203。并且，多 個RF發(fā)射機240、242中的第二發(fā)射機(Txl)242經(jīng)由(從發(fā)射機移動到天線)第一耦合器 電路216、第二循環(huán)器220、第二耦合器電路217、可調(diào)諧濾波器214和第二發(fā)射機/接收機 輸入/輸出端口(TRx 1/02) 209耦合到天線陣列107的多個天線201 204中的第二發(fā)射 機/接收機或收發(fā)信機的天線204。由于天線201和202以及Rx I/O 206和207在這里僅耦合到RF接收機，即分別耦合到RF接收機230和232，并且因此在這里用于從空中接口 104接收信號，因此它們在這 里被稱為接收天線和接收機輸入/輸出端口。并且，由于天線203和204以及輸入/輸出 端口 208和209在這里耦合到RF接收機和RF發(fā)射機，即耦合到RF接收機234和236以及 RF發(fā)射機240和242，并且在這里用于從空中接口 104接收信號并且在空中接口上發(fā)射信 號，因此它們在這里被稱為發(fā)射機/接收機天線和發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口。第一 循環(huán)器218將在第一發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 208處接收到的入站信號路由到第三 RF接收機234并且將第一 RF發(fā)射機240發(fā)射的出站信號路由到發(fā)射機/接收機輸入/輸 出端口 208。類似地，第二循環(huán)器220將在第二發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 209處接收 到的入站信號路由到第四RF接收機236并且將第二 RF發(fā)射機242發(fā)射的出站信號路由到 發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 209。TRX核心電路260包括耦合到至少一個存儲器設(shè)備109的DSP/處理器114。至少 一個存儲器設(shè)備109維持校準系數(shù)111和基準信號113、校準表格/功率規(guī)范264、幅度值和 相位值112和可配置天線校準(CAC)實用程序110。在一個實施例中，至少一個存儲器設(shè)備 109和/或至少一個存儲器設(shè)備的一些組件(例如，校準系數(shù)111和基準信號113)實際上 可以位于B⑶117中或者位于B⑶117中的存儲器中。校準裝置115包括校準發(fā)射機(Tx cal) 250和校準接收機(Rx cal) 252 (盡管出于說明性的目的，Tx cal 250和Rx cal 252 被示出在圖2中的校準裝置115的外面)。校準裝置115進一步包括配置選擇裝置/子電 路262。處理器114和至少一個存儲器設(shè)備109還耦合到功率和噪聲控制子電路212的集 合。功率和噪聲控制子電路212包括閉環(huán)增益控制(CLGC)子電路和數(shù)字預失真器(DPD) 子電路。處理器114和至少一個存儲器設(shè)備109還耦合到控制經(jīng)由多個收發(fā)信機輸入/輸 出端口 208、209的信號的輸入/輸出的TRX控制器/可調(diào)諧濾波器214。校準接收機252是專用于通過接收校準基準信號來執(zhí)行RF頭108的發(fā)射支路(即 RF發(fā)射機240和242)的校準的接收機，該校準基準信號由RF發(fā)射機源發(fā)(source)并且經(jīng) 由第一耦合器電路216耦合到校準接收機252。校準發(fā)射機250是專用于執(zhí)行RF頭108的接收支路(即RF接收機230、232、234、 236)的校準的發(fā)射機。校準發(fā)射機250經(jīng)由第一開關(guān)電路222向第一和第二RF接收機230、 232中的每一個源發(fā)校準基準信號。第一開關(guān)電路222耦合到校準發(fā)射機和RF接收機中的 每一個并且提供用于在校準發(fā)射機和RF接收機之間路由信號。校準發(fā)射機250還經(jīng)由第 一開關(guān)電路222、耦合到第一開關(guān)電路的第二開關(guān)電路224、第二耦合器電路217 (其耦合到 第二開關(guān)電路224)和第一循環(huán)器218向第三RF接收機234源發(fā)校準基準信號。類似地， 校準發(fā)射機250經(jīng)由第一開關(guān)電路222、第二開關(guān)電路224、第二耦合器電路217和第二循 環(huán)器220向第四RF接收機236源發(fā)校準基準信號。然而，在本發(fā)明的另一實施例中，多個 RF發(fā)射機240、242中的一個可以分別經(jīng)由第一耦合器電路216以及循環(huán)器218和220向RF 接收機234和236中的每一個源發(fā)校準基準信號，并且可以經(jīng)由第一耦合器電路216、第一 循環(huán)器218、第二耦合器電路217、第二開關(guān)電路224和第一開關(guān)電路222向RF接收機230 和232中的每一個源發(fā)校準基準信號。每個開關(guān)電路222、224耦合到處理器114并且由處 理器114控制，并且包括一個或多個開關(guān)，這些開關(guān)促進了向和從耦合到開關(guān)電路的RF頭 108的多個組件的信號路由。RF頭108進一步包括校準擴充輸入/輸出端口 210，其經(jīng)由開關(guān)電路224和開關(guān)電路222耦合到校準發(fā)射機250。校準擴充輸入/輸出端口 210促進了 RF頭108將由校 準發(fā)射機250源發(fā)的校準信號提供給另一 RF頭，用于在校準另一 RF頭的接收支路時使用。 校準擴充輸入/輸出端口 210還促進了 RF頭108從另一 RF頭接收由另一 RF頭的校準發(fā) 射機源發(fā)的校準信號，用于在校準RF頭108的接收支路時使用。因此校準擴充輸入/輸出 端口 210促進了多個RF頭之間的諸如校準發(fā)射機250的校準發(fā)射機的共享，消除了對每個 該RF頭中的校準發(fā)射機的需要并且由此降低了 RF頭的成本。分集接入點(DAP)是并入了高的發(fā)射機輸出功率和自適應天線選項的寬帶時分 雙工(TDD)接入點系統(tǒng)。在無線系統(tǒng)100中，可配置天線校準(CAC)實用程序110經(jīng)由配 置選擇裝置262配置校準裝置115，以執(zhí)行發(fā)射自適應天線(TxAA)校準。校準裝置115包 括特定于各種配置的子電路和校準選擇子電路(例如，配置選擇裝置262)，用于實現(xiàn)針對 特定于相應配置的電路路徑的選擇和對應的信號接入。發(fā)射自適應天線(TxAA)校準是如下過程，通過該過程，每個收發(fā)信機(TRX)(即關(guān) 于發(fā)射機和接收機對)的發(fā)射機和接收機路徑的差異被計入數(shù)字域中的校準過程中。自適 應天線是一種類型的智能天線。由于自適應天線通過針對給定時間的業(yè)務(wù)方向圖(traffic pattern)以及終端用戶位置(波束成形)和抗干擾性(調(diào)零)(null steering)進行調(diào)整 以提高信號強度和質(zhì)量，較之傳統(tǒng)天線有所改進，因此自適應天線被稱為“智能的”。為了針 對頻率和信道使用進行調(diào)整并且為了自適應地對天線方向圖整形，自適應天線使用多個天 線。發(fā)射天線校準(TxA)在這里可以用于表示可能不牽涉自適應/智能天線的更一般形式 的天線校準。例如，TxA校準可以牽涉用于發(fā)射作為單個高功率輸出的組合RF信號的天線。CAC 實用程序Iio觸發(fā)TxAA校準，以確保當執(zhí)行“波束成形”、“波束整形”或“調(diào)零”時考慮第 一 TRX路徑和第二 TRX路徑之間的幅度和相位的差。結(jié)果，來自諸如RF發(fā)射機240和242 的多個RF發(fā)射機的信號能夠被相干地和智能地(在空中)組合以實現(xiàn)“波束成形”或“調(diào) 零”。CAC實用程序110分別經(jīng)由多個配置發(fā)起各種操作水平的天線校準。取決于CAC實用 程序110選擇的配置，天線校準可以使用校準發(fā)射機250，其是專用的并且是分立于多個射 頻(RF)發(fā)射機240、242的發(fā)射機。此外，校準過程可以在各種配置中利用專用校準接收機 252。然而，這里提供/描述的功能同樣適用于不需要校準發(fā)射機或校準接收機功能的TxAA 校準過程。CAC實用程序110通過發(fā)起接收支路校準過程來發(fā)起TxAA校準過程。CAC實用程 序Iio觸發(fā)校準發(fā)射機250 (或者RF發(fā)射機240、242中的一個)發(fā)射包括一個或多個碼元 (例如，基準信號113)的已知序列。公共已知的信號耦合到多個RF接收機230、232、234、 236中的每一個中。多個RF接收機230、232、234、236中的每一個對接收到的校準信號解 調(diào)，并且在多個接收機230、232、234、236對信號解調(diào)之后，由TRX核心/電路260 (并且更具 體地由處理器114)確定每個接收路徑(即多個RF接收機230、232、234、236中的每一個) 的接收碼元的幅度值和相位值，并且其被存儲為幅度值和相位值112。CAC實用程序110還通過觸發(fā)多個RF發(fā)射機240、242中的每一個使用不同的子 載波發(fā)射包括一個或多個碼元的已知/基準序列來發(fā)起發(fā)射支路校準過程。CAC實用程序 110可以發(fā)起從多個RF發(fā)射機240、242的同時信號傳輸或順序信號傳輸。包括閉環(huán)增益控 制(CLGC)子電路和數(shù)字預失真器(PDP)子電路的功率和噪聲控制子電路212提供(a)基于前導信號功率的振幅調(diào)整和(b)對RF功率放大器失真的補償。發(fā)射支路校準過程中由 每個RF發(fā)射機240、242發(fā)射的序列被耦合到校準接收機252中。校準接收機252檢測信 號并且對檢測到的信號解調(diào)。TRX核心/電路260 (并且更具體地處理器114)將每個檢測 到的和解調(diào)的信號與發(fā)射的已知/基準序列比較，以確定與每個RF發(fā)射機240、222關(guān)聯(lián)的 第二集合的已知碼元的幅度值和相位值，該確定的第二集合的幅度值和相位值也被存儲為 幅度值和相位值112。使所記錄的與多個RF發(fā)射機240、242中的每一個關(guān)聯(lián)的幅度值和相位值除以所 記錄的與多個RF接收機230、232、234、236中的每一個關(guān)聯(lián)的幅度和相位，以產(chǎn)生TRX幅度 變化量和相位變化量的向量。然而，該向量還包含來自該校準發(fā)射機/接收機(TRX)過程 的噪聲效應。由于這些噪聲效應對于所有碼元是共同的，因此CAC實用程序110使該向量 相對于向量中的第一元素歸一化。因此，第一 TRX元素(即，向量的第一元素，該元素與RF 發(fā)射機/RF接收機對關(guān)聯(lián))具有OdB和0相位的TxAA校準系數(shù)。通過使向量的元素歸一 化，去除了來自校準過程的噪聲效應。剩余的校準系數(shù)是每個校準TRX相對于第一校準TRX 系數(shù)的幅度變化量和相位變化量。作為用于對其他校準TRX歸一化的基礎(chǔ)的第一校準TRX 的使用是任意的。在一個實施例中，CAC實用程序110可以利用某種重復和平均規(guī)程來去 除短期幅度誤差和相位誤差的效應(例如，由本地振蕩器(LO)相位噪聲引起的效應)。智能天線系統(tǒng)使用每個天線上的接收信號來估計信道，并且據(jù)此對去往每個發(fā)射 機的信號“加權(quán)”，以便于將“波束整形”回到移動站。然而，可以通過如上文所述確定的 TxAA/TxA校準系數(shù)來調(diào)整發(fā)射信號上的權(quán)重，以考慮BS 105中的每個RF發(fā)射機/RF接收 機對的幅度和相位的差。在本發(fā)明的另一實施例中，校準裝置115可以提供僅校準與RF發(fā)射機240、222關(guān) 聯(lián)的發(fā)射路徑的配置過程(即，TxA校準過程)，以使只有發(fā)射機的幅度值/變化量和相位 值/變化量最小(即，與上文討論的發(fā)射機和接收機變化量的情況形成對比)。結(jié)果，CAC 實用程序110可以使用TxAA校準過程的子集(即，經(jīng)修改的TxAA/TxA校準過程)。此外， CAC實用程序110可以經(jīng)由校準裝置115利用另外的邏輯或固件代碼。該修改的過程使用 接收機，優(yōu)選地使用校準接收機252 (盡管可以使用RF接收機230、232、234、236中的任何 接收機)，用于僅測量多個RF發(fā)射機240、242之間的幅度和相位的差，針對RF發(fā)射機中的 一個使其歸一化。還可以按規(guī)則的時間間隔重復該過程，如同針對TxAA校準過程所做的。 圖3中描述了只有發(fā)射機的校準。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的無線基站105的塔頂106中的射頻頭108的 框圖表示。塔頂106包括耦合到天線陣列107的射頻(RF)頭108。然而，除了關(guān)于圖2描 述的組件之外，如圖3中示出的塔頂106還包括無源組合器電路301，其包括耦合到循環(huán)器 302的組合器304。組合器304耦合到發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 208和209中的每 一個，并且由此耦合到RF發(fā)射機240、242，并且循環(huán)器302耦合到接收輸入/輸出端口 207 和天線202。然而，在RF頭108的該實施例中，校準接收機252還可選地經(jīng)由開關(guān)電路222 和224中的一個或多個耦合到接收輸入/輸出端口 207。組合器304優(yōu)選地利用無源組件(例如，電阻器、電容器、電感器等)將多個RF發(fā) 射機240、242中的每一個輸出的信號組合為單個輸出信號，該信號隨后經(jīng)由循環(huán)器302和 接收輸入/輸出端口 207被路由到校準接收機252。結(jié)果，組合器電路301通過將單獨的發(fā)射機輸出信號組合為單個輸出信號而支持時分雙工(TDD)長期演進(LTE)標準，并且較之 有源組合器是更廉價的并且確保了更高的穩(wěn)定性和線性。因此，組合器電路301導致了不 需要大量工廠校準的功率組合方案。組合器電路301是可以經(jīng)由校準裝置115/配置選擇 裝置262接入的電路路徑的組件。RF頭108通過使用不具有反饋機制的無源組合器301向 TRX提供輸出組合?？膳渲锰炀€校準(CAC)實用程序110配置校準裝置115以執(zhí)行校準，以 便于實現(xiàn)將多個信號相干組合為單個輸出信號。被配置用于相干輸出組合的系統(tǒng)不太可能 使用智能/自適應天線。而且，相比于針對智能/自適應天線執(zhí)行的對發(fā)射機加權(quán)以使發(fā) 射機(Tx)和接收機(Rx)路徑差的最小的情況，對發(fā)射機加權(quán)以使只有發(fā)射誤差最小導致 了不同的權(quán)重。然而，在一個實施例中，CAC實用程序110可以在相同的無線基站中使用用 于智能天線系統(tǒng)和相干組合系統(tǒng)的天線校準的組合。CAC實用程序110通過觸發(fā)多個RF發(fā)射機240、242中的每一個發(fā)射已知信號來發(fā) 起TxA校準。包括閉環(huán)增益控制(CLGC)子電路和數(shù)字預失真器(DPD)子電路的功率和噪聲 控制子電路212分別提供(a)基于前導信號功率的振幅調(diào)整和(b)對RF功率放大器失真 的補償。校準接收機252接收每個發(fā)射信號并且如上文所述通過參照接收信號中的一個， 基于用作用于歸一化目的的基準信號的接收信號對每個子載波的相位進行適當?shù)恼{(diào)整，從 而使每個接收信號的幅度和相位歸一化。使用/控制跨越信道的若干子載波的幅度和相位 來執(zhí)行該TxA校準，并且如果發(fā)射機改變了信道則重復該TxA校準。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的塔頂106的RF頭108的CLGC反饋路徑和數(shù)字預失 真器(DPD)環(huán)路的示意圖。如圖4中所示，塔頂106包括RF頭108和組合器301。RF頭 108包括由第一 Txl 240和第二 Tx2 242圖示的示例性分集接入點(DAP)發(fā)射機對(未明 確示出接收機)。RF頭108還包括與每個RF發(fā)射機240、242關(guān)聯(lián)的DPD控制(一個或多 個)環(huán)路/接收機405和CLGC反饋路徑406。此外，RF頭108包括定向耦合器/耦合路徑 414、校準Tx模塊250和校準Rx模塊252。在RF頭108中還包括DSP/處理器114。此外， RF頭108包括可調(diào)諧發(fā)射濾波器，其包括第一 Tx濾波器404和第二 Tx濾波器407。通過將組合器301耦合到恰好位于多個TRX輸出(例如，TrX3 208和TrX4 209) 的N型連接器之前的點來實現(xiàn)用于相干組合的幅度和相位校準。因此，幅度和相位校準影 響了正好在RF頭108的發(fā)射機輸出處的每個發(fā)射機的相位。結(jié)果，避免了后耦合器的幅度 和相位的誤差或者使其最小。當CAC實用程序110發(fā)起用于相干輸出組合的幅度和相位校準時，與每個RF發(fā)射 機240、242關(guān)聯(lián)的CLGC反饋路徑406測量由每個發(fā)射機240、242輸出的基準信號的功率。 通過使用RF頭108中包括的前導檢測器(未示出)觀察發(fā)射機輸出的前導碼元的信號功 率水平來測量發(fā)射機輸出功率。前導檢測器包括用于檢測前導碼元信號功率水平的對數(shù)檢 測器電路和用于量化檢測到的信號功率水平的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。CAC實用程序110隨后 將ADC輸出的量化信號功率水平與檢測器校準目標值比較。因此，當前導檢測器輸出等于 目標值時，在對應的發(fā)射機數(shù)據(jù)猝發(fā)期間發(fā)射機信號功率基本上提供了滿額定功率下的所 有碼元的傳輸。每個CLGC反饋路徑406檢測到的前導碼元幅度不受數(shù)據(jù)碼元的幅度或相位的影 響。因此，如果TxA校準對例如Txl 240的第一 RF發(fā)射機的一些或所有數(shù)據(jù)碼元進行調(diào)整 以便于使第一發(fā)射機針對例如Tx2 242的另一 RF發(fā)射機的幅度和/或相位歸一化，則每個
13RF發(fā)射機的前導碼元不受影響。CLGC反饋路徑406繼續(xù)監(jiān)視前導碼元并且用于使前導的 功率水平保持等于目標檢測器校準值。與每個RF發(fā)射機240、242關(guān)聯(lián)的(一個或多個)數(shù)字預失真(DPD)環(huán)路/接收 機405校正由對應的發(fā)射機引入的RF功率放大器(PA)失真。DPD控制環(huán)路/接收機405 檢測并解調(diào)由對應RF發(fā)射機輸出的信號，將檢測到的和解調(diào)的信號與理想信號比較，并且 將校正應用于輸入到對應的RF發(fā)射機中的預失真信號，從而在引入PA失真之后，發(fā)射機輸 出更緊密地與理想信號匹配。因此，在每個RF發(fā)射機路徑上，顯著地減少了來自PA失真的 頻譜再生(頻譜屏蔽)并且使帶內(nèi)失真最小。特別是在使用信道濾波器時，單獨的發(fā)射機 信號通過了頻譜屏蔽和寬帶噪聲規(guī)范。當RF頭108的諸如發(fā)射機240、242的兩個RF發(fā)射 機(每個均具有獨立的隊列和DPD環(huán)路405)輸出的信號在DPD環(huán)路405外面被相干組合 時，載波-噪聲比不會劣化并且可以指示可測量的改進。由于分集接入點(DAP)RF發(fā)射機 支路/隊列具有分立的本地振蕩器(LO)和分立的增益級，因此這些RF發(fā)射機隊列是不相 關(guān)的。因此，在信號組合期間，由于每個發(fā)射機支路的噪聲是不相關(guān)的，因此這些噪聲不會 相干地相加以提供任何實質(zhì)的噪聲增益。給定CLGC反饋路徑406的絕對輸出功率精度性能和組合單獨的發(fā)射機信號時獲 得的預期功率水平，天線校準的進一步振幅調(diào)整未提供顯著的影響。而且，CLGC反饋路徑 406和DPD控制環(huán)路405的功率調(diào)整基本上提供了用于相干組合的所需幅度對準。此外，相 位調(diào)整較之幅度調(diào)整提供了對組合輸出功率的基本上更大的影響。結(jié)果，CAC實用程序110在不是唯一取決于RF頭中組件的特定配置的情況下執(zhí)行 用于相干組合的天線校準，以針對RF頭中的RF發(fā)射機之間的功率/振幅的差進行調(diào)整。 在一個實施例中，CAC實用程序110允許與每個RF發(fā)射機關(guān)聯(lián)的單獨的功率控制機制(例 如，CLGC反饋路徑406和DPD控制環(huán)路/接收機405)基本上控制每個發(fā)射機支路的振幅。 在另一實施例中，CAC實用程序110允許單獨的功率控制機制和天線校準規(guī)程，以在控制每 個發(fā)射機支路的振幅時共享。再者，盡管幅度差趨向于比相位差對結(jié)果的影響小，但是與這 里描述的TxA校準過程的使用關(guān)聯(lián)的功能并未被排除用于對振幅差進行歸一化。CAC實用程序110提供了如下配置，該配置通過將基準信號的碼元/子載波的理想 相位與每個發(fā)射機的碼元/子載波的實際相位比較，來唯一地執(zhí)行發(fā)射機的相位校準。由 于包括校準接收機的相位影響，因此CAC實用程序110未獲得來自任何發(fā)射機的絕對相位 影響。然而，CAC實用程序110獲得一個發(fā)射機的相位和另一發(fā)射機的相位之間的差(即， 出于特定的另一發(fā)射機的相位角度的發(fā)射機的相對相位影響/值)。發(fā)射機的相對相位影 響可以用于調(diào)整單獨子載波的相應相位，以與另一發(fā)射機的相位匹配。在發(fā)射機的相位校 準期間，CAC實用程序110通過針對選定的發(fā)射機的相位值使對應發(fā)射機的相對相位值歸 一化來生成校準系數(shù)。如上文所述，RF頭108可以使用功率檢測器子電路來向相干組合和關(guān)聯(lián)的天線校 準提供進一步的精度。功率檢測器裝置可以與相位和/或振幅不平衡校準配置一同使用， 以使因發(fā)射機的相位和/或振幅不平衡引起的組合誤差最小。因此，CAC實用程序110可 以通過特定的配置執(zhí)行天線校準，該特定配置主要是通過軟件和/或固件代碼實現(xiàn)/促進 的。圖5和6是圖示由無線基站105 (并且具體地RF頭108)執(zhí)行上文的說明性實施例的過程的方法的流程圖。具體地，圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的執(zhí)行發(fā)射機自適應 天線(TxAA)校準的過程。盡管圖5和6中圖示的方法是參照圖1 4中示出的組件描述 的，但是應當理解，這僅出于便利的目的并且當實現(xiàn)各種方法時可以使用其可替選的組件 和/或配置。這些方法的關(guān)鍵部分可以由CAC實用程序110完成，該CAC實用程序110在 RF頭108中的DSP/處理器114(圖1)上執(zhí)行并且控制RF頭108的/RF頭108上的特定操 作，并且因此出于CAC實用程序110和RF頭108中的一個或兩者的角度而描述這些方法。圖5的過程開始于始發(fā)框502并且前往框504，其中可配置天線校準(CAC)實用程 序110選擇校準配置。在框506中，CAC實用程序110觸發(fā)TxAA校準發(fā)射機250對第一基 準信號的傳輸。在框508中，信號由多個RF接收機230、232接收(即耦合到多個RF接收 機230、232中)。在框510中，由對應的RF接收機對每個接收到的信號解調(diào)。如框512中 所示，基于分別接收的信號，CAC實用程序110確定和記錄關(guān)于每個RF接收機230、232的 接收到的碼元的幅度和相位。如框514中所示，CAC實用程序110觸發(fā)多個RF發(fā)射機240、 242中每一個對第二基準信號的傳輸，每個RF發(fā)射機240、242使用不同的子載波。在框516 中，TxAA校準接收機252接收所發(fā)射的信號，并且在框518中，對接收到的信號解調(diào)。在框 520中，CAC實用程序110通過將接收到的信號與第二基準信號比較來確定來自每個RF發(fā) 射機240、242的已知碼元的幅度和相位。在框522中，CAC實用程序110通過使由校準接收機252接收到的RF發(fā)射機的碼 元幅度和相位除以由RF接收機230、232接收到的/與RF接收機230、232相對應的碼元 幅度和相位，來獲得TRX幅度變化量和相位變化量的向量。如框524中所示，CAC實用程序 110通過使TRX幅度變化量和相位變化量的向量歸一化而獲得校準系數(shù)，用以從校準過程/ 收發(fā)信機去除幅度和相位的效應。當CAC實用程序110和智能/自適應天線系統(tǒng)使用在每個天線上從移動用戶/無 線通信設(shè)備接收到的信號來估計移動信道時，CAC實用程序110獲得第一集合的權(quán)重，所述 權(quán)重最終用于執(zhí)行從每個相應RF發(fā)射機230、232回到移動用戶/無線通信設(shè)備的“波束整 形”或“波束形成”。CAC實用程序110通過利用TxAA校準系數(shù)調(diào)整第一集合的權(quán)重以考慮 基站105中每個RF接收機/RF發(fā)射機對的幅度和相位的差，來獲得增強集合的波束整形權(quán) 重。CAC實用程序110據(jù)此將增強集合的波束整形權(quán)重應用于去往每個RF發(fā)射機的信號， 用以對回到移動站的波束進行整形。圖5的流程示的過程結(jié)束于框526。圖6的流程示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于執(zhí)行用于相干輸出組合的發(fā)射 機天線(TxA)校準的過程。圖6的過程開始于始發(fā)框602并且前往框604，其中可配置天線 校準(CAC)實用程序110選擇用于執(zhí)行用于相干輸出組合的TxA校準的配置。在框606中， CAC實用程序110觸發(fā)由多個RF發(fā)射機240、242對基準信號的傳輸，每個RF發(fā)射機240、 242使用不同的子載波。在框608中，功率/噪聲控制電路執(zhí)行幅度平衡。如框610中所 示，由校準接收機252接收所發(fā)射的信號。在框612中，校準接收機252對接收到的信號解 調(diào)。在框614中，CAC實用程序110通過將接收到的碼元/信號與基準信號比較來確定來 自每個RF發(fā)射機240、242的檢測到的信號/碼元的幅度和相位值。如框616中所示，CAC實用程序110通過使發(fā)射機(Tx)幅度值和相位值的向量歸 一化而獲得校準系數(shù)，用以去除來自校準過程/收發(fā)信機的相位效應。圖6的流程示 的過程結(jié)束于框618。
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所描述的實施例在無線基站的射頻(RF)頭中提供了 CAC邏輯，該CAC邏輯從如 下配置中自動地選擇用于執(zhí)行天線校準的校準配置(a)用于自適應天線的幅度和相位校 準的第一配置；和(b)用于獨立發(fā)射機輸出的相干組合所利用的天線幅度和相位校準的第 二配置。CAC邏輯經(jīng)由選定的校準配置生成校準系數(shù)。當選擇第二配置時，CAC邏輯通過無 源組合器機制提供用于單獨發(fā)射機輸出信號的相干組合的有效相位校準，該無源組合器機 制耦合到RF頭。CAC邏輯經(jīng)由單獨的功率控制機制控制RF頭中的發(fā)射機信號的振幅。此外，當選擇第一配置時，CAC邏輯經(jīng)由自適應天線實現(xiàn)了調(diào)零和波束整形，即波 束成形。調(diào)零和波束整形實現(xiàn)了接收設(shè)備方向上的高功率輸出信號的傳輸。當選擇第二配 置時，CAC邏輯也通過使用對應的校準系數(shù)經(jīng)由相干組合所利用的天線實現(xiàn)了調(diào)零和波束 整形。如上文提及的，RF頭108包括校準擴充輸入/輸出端口 210，其促進了 RF頭108 將由校準發(fā)射機250源發(fā)的校準信號提供給另一 RF頭，用于在校準另一 RF頭的接收支路 時使用，并且進一步促進了 RF頭108從另一 RF頭接收由另一 RF頭的校準發(fā)射機源發(fā)的校 準信號，用于在校準RF頭108的接收支路時使用。現(xiàn)在參照圖7，提供了圖示根據(jù)本發(fā)明的 實施例的RF頭108的可擴展性的無線通信系統(tǒng)700的框圖。圖7示出了兩個RF頭，即第 一 RF頭(如上文所述的RF頭108)和第二 RF頭720。RF頭720具有與RF頭108相同的 組件，包括第一和第二接收機輸入/輸出端口 706、707，第一和第二發(fā)射機/接收機輸入/ 輸出端口 708、709，和校準擴充輸入/輸出端口 710。然而，RF頭720可以包括或可以不包 括校準發(fā)射機。也就是說，RF頭720經(jīng)由RF頭108的校準擴充輸入/輸出端口 210和RF頭720 的校準擴充輸入/輸出端口 710耦合到RF頭108。因此校準擴充輸入/輸出端口 710經(jīng) 由校準擴充輸入/輸出端口 210和710從RF頭108的校準發(fā)射機250接收校準基準信號。 RF頭720隨后可以使用從校準發(fā)射機250接收到的校準基準信號來對RF頭720的多個RF 接收機中的每一個(對應于RF頭108的RF接收機230、232、234和236)進行校準。盡管 圖7中僅示出了兩個RF頭108、720，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應認識到，任何數(shù)目的RF 頭可以經(jīng)由它們相應的校準擴充輸入/輸出端口耦合到RF頭108，允許RF頭108 (具體地 校準發(fā)射機250)用作每個此類RF頭的校準基準信號源。因此這里示出的RF頭的可擴展 本質(zhì)可以通過減少對每個和各個RF頭中的校準發(fā)射機的需要來產(chǎn)生成本節(jié)約?，F(xiàn)在參照圖8，提供了圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的RF頭108的可擴展性的無 線通信系統(tǒng)800的框圖。圖8描繪了兩個RF頭，即，第一 RF頭(如上文所述的RF頭108) 和第二 RF頭820。RF頭820具有與RF頭108相同的組件，包括第一和第二接收機輸入/ 輸出端口 806、807，第一和第二發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 808、809，和校準擴充輸入/ 輸出端口 810。此外，RF頭108和RF頭280中的每一個耦合到相應的無源組合器電路830、 840。每個組合器電路830、840包括耦合到相應循環(huán)器832、842的相應組合器834、844。組 合器834、844中的每一個耦合到它們相應RF頭108、820的發(fā)射機/接收機輸入/輸出端 口并且組合從這些輸入/輸出端口接收到的信號。就是說，組合器834耦合到RF頭108的 第一和第二發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 208、209，并且組合器844耦合到RF頭820的 第一和第二發(fā)射機/接收機輸入/輸出端口 808、809。循環(huán)器832和842中的每一個耦合 到相應的組合器834、844并且耦合到它們相應的RF頭108、820的接收機輸入/輸出端口。例如，如圖8中所示，循環(huán)器832耦合到接收機輸入/輸出端口 207并且循環(huán)器832耦合到 接收機輸入/輸出端口 807。每個組合器830、840進一步經(jīng)由它們相應的組合器832、842 耦合到天線陣列107的天線202、204，因此允許在每個RF頭的多個發(fā)射機/接收機輸入/ 輸出端口處接收到的信號被組合并且被路由到單個天線。因此通信系統(tǒng)800不僅提供通過 使用如上文關(guān)于圖3描述的組合器電路而促進的校準益處，而且通信系統(tǒng)800進一步提供 多個RF頭的天線陣列107的天線的非重疊共享。在上文的流程圖中，可以在包含計算機可讀代碼的計算機可讀介質(zhì)中實施一個或 多個方法，使得當在計算設(shè)備上(由處理單元)執(zhí)行該計算機可讀代碼時執(zhí)行一系列步驟。 在一些實施方式中，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，這些方法的某些過程被組合， 被同時地或者按照不同的順序執(zhí)行，或者可能被省略。因此，盡管按照特定的順序描述和圖 示了方法過程，但是過程的特定順序的使用并非意味著對本發(fā)明的任何限制。在不偏離本 發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對過程的順序進行改變。因此特定順序的使用不應被認 為限制性的，并且本發(fā)明的范圍延伸到本發(fā)明所附權(quán)利要求及其等同物。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，本發(fā)明可以被實施為一種方法、系統(tǒng)和/或設(shè)備。 因此，本發(fā)明可以采取全硬件實施例、全軟件實施例(包括固件、常駐軟件、微代碼等)或者 組合軟件和硬件方面的實施例(其在這里通常均可以被稱為“電路”、“模塊”、“邏輯”或“系 統(tǒng)”)的形式。如將進一步意識到的，可以使用軟件、固件、微代碼或硬件的任何組合來實現(xiàn)本發(fā) 明的實施例中的過程。作為在軟件中實施本發(fā)明的準備步驟，編程代碼(軟件或固件)將典 型地被存儲在一個或多個機器可讀存儲介質(zhì)中，諸如固定(硬)驅(qū)動器，磁碟，磁盤，光盤， 磁帶，諸如RAM、R0M、PR0M的半導體存儲器等，由此實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的制品。通過執(zhí)行直接 來自存儲設(shè)備的代碼，通過將代碼從存儲設(shè)備復制到諸如硬盤、RAM等的另一存儲設(shè)備中， 或者通過使用諸如數(shù)字和模擬通信鏈路的傳輸類型介質(zhì)來發(fā)射代碼用于遠程執(zhí)行，來使用 包含編程代碼的制品。該介質(zhì)可以是電子、磁、光、電磁、紅外或半導體系統(tǒng)(或裝備或設(shè) 備)或者傳播介質(zhì)。此外，該介質(zhì)可以是可以包含、存儲、傳遞、傳播或者輸送由執(zhí)行系統(tǒng)、 裝備或設(shè)備使用或者結(jié)合其使用的程序的任何裝備。通過使包含根據(jù)所述實施例的代碼的 一個或多個機器可讀存儲設(shè)備與適當?shù)奶幚碛布M合以執(zhí)行其中包含的代碼，可以實施本 發(fā)明的方法。用于實施本發(fā)明的裝備可以是一個或多個處理設(shè)備和存儲系統(tǒng)，其包含或具 有(經(jīng)由服務(wù)器)針對根據(jù)本發(fā)明編碼的程序的網(wǎng)絡(luò)接入。通常，術(shù)語計算機、計算機系統(tǒng) 或者數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以被廣泛地定義為涵蓋具有執(zhí)行來自存儲器介質(zhì)的指令/代碼的處 理器(或者處理單元)的任何設(shè)備。因此，重要的是，盡管在具有安裝(或執(zhí)行)軟件的全功能無線通信系統(tǒng)的上下文 中描述了本發(fā)明的說明性實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，本發(fā)明的說明性實施 例的軟件方面能夠作為制品分送，該制品包括記錄在一個或多個形式的介質(zhì)上或者經(jīng)由其 分送的可執(zhí)行代碼。盡管通過參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不 偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行各種改變，并且可以使用等同物替換其元素。此外， 在不偏離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以進行許多修改以使其特定的系統(tǒng)、設(shè)備或組件 適應本發(fā)明的教導。因此，本發(fā)明不應限于用于實現(xiàn)本發(fā)明而公開的特定實施例，本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施例。而且，術(shù)語第一、第二等的使用并非表示任何 順序或重要性，而是，術(shù)語第一、第二等用于使一個元素區(qū)別于另一元素。
權(quán)利要求
1.一種用于配置具有可配置天線校準裝置的無線基站的方法，所述方法包括在所述無線基站的射頻RF頭中，從如下配置中自動地選擇用于執(zhí)行天線校準的校準 配置(a)第一配置，所述第一配置用于自適應天線的幅度和相位校準；和(b)第二配置，所 述第二配置用于被獨立發(fā)射機輸出的相干組合所利用的天線的幅度和相位校準； 經(jīng)由選定的校準配置生成校準系數(shù)；當選擇了所述第二配置時，提供用于利用無源組合器機制的單獨發(fā)射機輸出信號的相 干組合的有效相位校準，其中所述無源組合器機制耦合到所述RF頭；經(jīng)由單獨的功率控制機制來控制所述RF頭中的發(fā)射機信號的振幅；以及 當選擇了所述第一配置時，經(jīng)由所述自適應天線實現(xiàn)調(diào)零和波束整形，其中所述調(diào)零 和波束整形實現(xiàn)接收設(shè)備方向上的輸出信號的傳輸，其中當選擇了所述第二配置時，相干 組合所利用的與自適應天線的調(diào)零和波束整形相關(guān)的所述幅度和相位校準通過使用對應 校準系數(shù)實來現(xiàn)所述輸出信號的傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括當選擇了用于自適應天線的幅度和相位校 準的所述第一配置時，由校準發(fā)射機發(fā)射第一基準信號； 由多個RF接收機檢測所述第一基準信號； 在對應RF接收機處對相應第一接收信號解調(diào)；從相應第一接收信號獲得第一集合的幅度值和相位值，其中所述第一接收信號與對應 RF接收機的相應接收機路徑相對應；記錄所述第一集合的幅度值和相位值； 由RF發(fā)射機發(fā)起第二基準序列的傳輸； 經(jīng)由所述校準接收機接收所述第二基準信號；以及 對接收到的所述第二基準信號解調(diào)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括當選擇了用于獨立發(fā)射機輸出的相干組合 的天線的幅度和相位校準的所述第二配置時，由RF發(fā)射機發(fā)起基準校準序列的傳輸； 經(jīng)由所述校準接收機接收校準序列； 對接收到的校準序列解調(diào)；通過將所述接收到的校準序列與相應基準校準序列比較來確定第一集合的發(fā)射機幅 度值和相位值，其中所述接收到的校準序列與對應RF發(fā)射機的相應發(fā)射機路徑相對應； 生成歸一化的發(fā)射機幅度值和相位值的向量；以及其中所述歸一化的發(fā)射機幅度值和相位值是經(jīng)由相對于選定的RF發(fā)射機的幅度值和 相位值的歸一化操作而獲得的，所述歸一化操作包括相應子載波的相位調(diào)整。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括當選擇了用于自適應天線的幅度和相位校 準的所述第一配置時，通過將第二接收信號與相應第二基準信號比較來確定第二集合的發(fā)射機幅度值和相 位值，其中所述第二接收信號與對應RF發(fā)射機的相應發(fā)射機路徑相對應；通過使所述第二集合的發(fā)射機幅度值和相位值除以所述第一集合的接收機幅度值和 相位值的數(shù)學除法，獲得收發(fā)信機TRX幅度變化量和相位變化量的向量；以及生成歸一化的收發(fā)信機TRX幅度變化量和相位變化量的向量； 其中所述生成的步驟使由TRX校準導致的噪聲影響最??；以及 其中所述歸一化的收發(fā)信機TRX幅度變化量和相位變化量是經(jīng)由相對于選定TRX的幅 度值和相位值的歸一化操作而獲得的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中實現(xiàn)有效相位校準的步驟包括激活無源組合器電路，其中所述無源組合器電路被安置在RF頭外部并且在校準電路 外面；以及當選擇了天線校準配置時，執(zhí)行如下操作中的一個(a)將所述無源組合器電路耦合 到所述RF頭；或者(b)繞過所述無源組合器電路。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括經(jīng)由單獨的功率控制機制來控制所述RF頭中的發(fā)射機信號的振幅，所述機制包括如 下電路中的一個或多個(a)閉環(huán)增益控制電路；和(b)數(shù)字預失真器控制環(huán)路；通過在校準系數(shù)的生成中使用重復和平均規(guī)程來使短期幅度誤差和相位誤差的影響 最??；以及通過使用針對所述組合器的相位匹配的輸入引線來執(zhí)行作為輸入提供給所述組合器 機制的發(fā)射機信號的相位匹配，所述相位匹配的輸入線纜具有相同的物理尺寸。
7.一種在無線基站中使用的射頻RF頭設(shè)備，包括 校準裝置；所述校準裝置中的處理邏輯和電路，所述處理邏輯和電路被配置為 從如下配置中自動地選擇用于執(zhí)行天線校準的校準配置(a)第一配置，所述第一配 置用于自適應天線的幅度和相位校準；和(b)第二配置，所述第二配置用于被獨立發(fā)射機 輸出的相干組合所利用的天線的幅度和相位校準； 經(jīng)由選定的校準配置生成校準系數(shù)；當選擇了所述第二配置時，提供用于利用無源組合器機制的單獨發(fā)射機輸出信號的相 干組合的有效相位校準，其中所述無源組合器機制耦合到所述RF頭；經(jīng)由單獨的功率控制機制來控制所述RF頭中的發(fā)射機信號的振幅；以及 當選擇了所述第一配置時，經(jīng)由所述自適應天線實現(xiàn)調(diào)零和波束整形，其中所述調(diào)零 和波束整形實現(xiàn)接收設(shè)備方向上的輸出信號的傳輸，其中當選擇了所述第二配置時，相干 組合所利用的與自適應天線的調(diào)零和波束整形相關(guān)的所述幅度和相位校準通過使用對應 校準系數(shù)實來現(xiàn)所述輸出信號的傳輸。
8.如權(quán)利要求7所述的RF頭設(shè)備，其中所述校準裝置中的所述處理邏輯和電路被配置 為當選擇了用于自適應天線的幅度和相位校準的所述第一配置時，由校準發(fā)射機發(fā)射第一基準信號； 由多個RF接收機檢測所述第一基準信號； 在對應RF接收機處對相應第一接收信號解調(diào)；從相應第一接收信號獲得第一集合的幅度值和相位值，其中所述第一接收信號與對應 RF接收機的相應接收機路徑相對應；記錄所述第一集合的幅度值和相位值； 由RF發(fā)射機發(fā)起第二基準序列的傳輸；經(jīng)由所述校準接收機接收所述第二基準信號；以及 對接收到的所述第二基準信號解調(diào)。
9.如權(quán)利要求8所述的RF頭設(shè)備，其中所述校準裝置中的所述處理邏輯和電路被配 置為當選擇了用于獨立發(fā)射機輸出的相干組合的天線的幅度和相位校準的所述第二配置 時，由RF發(fā)射機發(fā)起基準校準序列的傳輸； 經(jīng)由所述校準接收機接收校準序列； 對接收到的校準序列解調(diào)；通過將所述接收到的校準序列與相應基準校準序列比較來確定第一集合的發(fā)射機幅 度值和相位值，其中所述接收到的校準序列與對應RF發(fā)射機的相應發(fā)射機路徑相對應； 生成歸一化的發(fā)射機幅度值和相位值的向量；以及其中所述歸一化的發(fā)射機幅度值和相位值是經(jīng)由相對于選定的RF發(fā)射機的幅度值和 相位值的歸一化操作而獲得的，所述歸一化操作包括相應子載波的相位調(diào)整。
10.如權(quán)利要求8所述的RF頭設(shè)備，其中所述校準裝置中的所述處理邏輯和電路被配 置為當選擇用于自適應天線的幅度和相位校準的所述第一配置時，通過將第二接收信號與相應第二基準信號比較來確定第二集合的發(fā)射機幅度值和相 位值，其中所述第二接收信號與對應RF發(fā)射機的相應發(fā)射機路徑相對應；通過使所述第二集合的發(fā)射機幅度值和相位值除以所述第一集合的接收機幅度值和 相位值的數(shù)學除法，獲得收發(fā)信機TRX幅度變化量和相位變化量的向量；以及 生成歸一化的收發(fā)信機TRX幅度變化量和相位變化量的向量； 其中所述生成的步驟使由TRX校準導致的噪聲影響最??；以及 其中所述歸一化的收發(fā)信機TRX幅度變化量和相位變化量是經(jīng)由相對于選定TRX的幅 度值和相位值的歸一化操作而獲得的。
11.如權(quán)利要求7所述的RF頭設(shè)備，其中所述校準裝置中的所述處理邏輯和電路被配 置為通過如下操作實現(xiàn)有效相位校準激活無源組合器電路，其中所述無源組合器電路被安置在RF頭外部并且在校準電路 外面；以及當選擇了天線校準配置時，執(zhí)行如下操作中的一個(a)將所述無源組合器電路耦合 到所述RF頭；或者(b)繞過所述無源組合器電路；經(jīng)由單獨的功率控制機制來控制所述RF頭中的發(fā)射機信號的振幅，所述機制包括如 下電路中的一個或多個(a)閉環(huán)增益控制電路；和(b)數(shù)字預失真器控制環(huán)路；通過在校準系數(shù)的生成中使用重復和平均規(guī)程來使短期幅度誤差和相位誤差的影響 最??；以及通過使用針對所述組合器的相位匹配的輸入引線來執(zhí)行作為輸入提供給所述組合器 機制的發(fā)射機信號的相位匹配，所述相位匹配的輸入線纜具有相同的物理尺寸。
12.如權(quán)利要求7所述的RF頭設(shè)備，進一步包括功率控制機制，所述功率控制機制具有 如下電路中的一個或多個(a)閉環(huán)增益控制反饋環(huán)路；和(b)數(shù)字預失真器控制環(huán)路。
13.如權(quán)利要求7所述的RF頭設(shè)備，進一步包括多個輸入/輸出端口，其中所述多個輸 入/輸出端口中的一輸入/輸出端口是校準擴充輸入/輸出端口，用于將所述RF頭設(shè)備耦合到另一 RF頭設(shè)備的校準擴充輸入/輸出端口。
14.一種無線通信系統(tǒng)，包括第一射頻RF頭設(shè)備，包括多個輸入/輸出端口，其中所述多個輸入/輸出端口中的一輸入/輸出端口是校準擴 充輸入/輸出端口 ；以及校準發(fā)射機，所述校準發(fā)射機能夠耦合到所述校準擴充輸入/輸出端口并且源發(fā)校準 基準信號；第二 RF頭設(shè)備，所述第二 RF頭設(shè)備包括多個輸入/輸出端口，其中所述多個輸入/輸 出端口中的一輸入/輸出端口是校準擴充輸入/輸出端口 ；以及其中所述第一 RF頭設(shè)備的所述校準擴充輸入/輸出端口耦合到所述第二 RF頭設(shè)備的 所述校準擴充輸入/輸出端口，以及其中所述第一 RF頭設(shè)備的所述校準發(fā)射機經(jīng)由所述第 一 RF頭設(shè)備和所述第二 RF頭設(shè)備的所述校準擴充輸入/輸出端口向所述第二 RF頭設(shè)備 源發(fā)所述校準基準信號。
15.如權(quán)利要求14所述的無線通信系統(tǒng)，其中所述第二RF頭設(shè)備包括多個RF接收機， 以及其中所述第二 RF頭設(shè)備基于由所述第一 RF頭設(shè)備的所述校準發(fā)射機源發(fā)的所述校準 基準信號來校準與所述多個RF接收機中每個RF接收機關(guān)聯(lián)的接收支路。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于無線通信系統(tǒng)的可擴展的自校準和配置射頻頭。一種方法、一種系統(tǒng)和一種設(shè)備，用于實現(xiàn)無線基站中的可擴展的、自校準和配置射頻頭，該射頻頭執(zhí)行用于發(fā)射機輸出對的相干組合的相位校準?？膳渲锰炀€校準CAC邏輯通過選擇第一配置并且觸發(fā)使用不同子載波的射頻RF發(fā)射機的基準信號的發(fā)射，來發(fā)起用于相干組合的相位校準。CAC邏輯通過將基準信號與校準接收機接收到的相應信號比較而生成相位值的向量。CAC邏輯還通過使相位值歸一化來生成用于相干組合的校準系數(shù)。此外，使用無源組合器機制來實現(xiàn)相干組合。CAC邏輯通過經(jīng)由利用校準發(fā)射機和校準接收機的第二配置提供校準系數(shù)來執(zhí)行智能天線的校準。
文檔編號H04B1/40GK102006091SQ20101026886
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者托馬斯·J·孔德曼, 托馬斯·J·科瓦里克, 格里高利·T·納什, 阿倫·W·內(nèi)特塞爾 申請人:摩托羅拉公司