[发明专利]在无线通信系统中校准电子相控的多振子天线的方法

说明书

本发明涉及一种在无线通信系统中通过为所有参考信号使用共同的参考点来校准电子相控的多振子天线的方法，而且还涉及一种用于此的装置。

通过在诸如数字移动无线系统等无线通信系统中使用电子相控的多振子天线、亦即所谓的智能天线，可以为无线通信有利地使用移动无线信道的、即便是多径传播但也存在的方向选择性。

智能天线通过相应和相位正确地控制天线阵的各个天线单元来形成方向特性。因此可以利用辐射造形而有目的地在其方向上把消息从一个基站传输给用户台。一方面，由此可以在基站的当前无线小区内降低相对于干扰的灵敏度，另一方面可以减少相邻无线小区内的同信道干扰。此外，在发射功率相同的情况下，用于给某个移动台提供无线资源的基站的作用距离将会明显加大。另外，由于在空间上是隔开的，所以在基站所供给的无线小区内可以重复地使用物理信道，而且在用户台移动时能自适应地跟踪所述方向图的所谓的天线波瓣。

为了实现所需的辐射造形，原始的传输信号大多是利用不同但预定的相角而经多个天线单元发送的。通过数字信号处理器(DSP＝数字信号处理)为每个天线单元求出相应的相角。

在调整相角时，通常会在数/模转换器和天线单元之间的模拟区出现不可预见的相位误差和时间延迟。因此传输信号不是利用所需的相角发送的，所述的辐射造形便会发生讹误或甚至是不可能的。为了消除所述辐射造形的模拟区的这种不利特性，需要所谓的天线校准。由该天线校准来消除整个模拟信号链对上述误差的影响。

为了建立辐射造形，必须首先确定从基站到移动台的方向。该方向是通过分析天线阵的每个天线单元上的接收信号的不同相角来确定的。因此基站内的天线校准不仅必须针对通往用户台的下行链路，而且还必须针对从用户台到基站的上行链路。

在使用智能天线的TD-SCDMA系统(时分-同步码分多址系统)中，为天线校准使用了一个附加天线，也即所谓的参考天线。在上行链路校准的情况下，利用该参考天线向天线阵的所有天线单元发送一个参考信号。在各个天线单元上根据电磁波的有限传播速度、并按照距参考天线的距离来预期一个确定的延迟时间和一个确定的相位。求出该预期的理论值和实际测量的实际值之间的差值，并将其存储下来作为校正因子。该校正因子随后被引入到正常的信号处理过程中，由此对天线进行校准。

对于下行链路的校准，由所述的参考天线在某个时间点上从天线阵的一个天线单元接收一个参考信号，并确定出校正因子。为了消除因天线阵的其它天线单元而造成的测量结果失真，可以在该时间点上不传输信号。随后由该参考天线在第二个时间点上从天线阵的第二天线单元接收一个参考信号，并为该第二天线单元确定出校正因子，依次类推。因此，为了校准天线阵的n个天线单元，必需在TDMA(时分多址)用户分离方法的支持下使用n个时隙。

延迟时间的误差经常只为一个码片(码片＝CDMA码元)的几分之一。为了在信号处理中考虑这种小的延迟时间，需要对接收信号和传输信号进行过采样。但通过过采样会明显增大需传输的数据速率。

本发明所基于的任务在于大大缩短在下行链路中校准智能天线的时间。

本发明的另一任务在于，在无需计算每个天线单元的校正因子、无需过采样以及由此无需产生较高数据速率的情况下对所述的模拟误差进行校正。

本发明还有一个任务在于通过天线校准只给物理信道加载极小的传输容量。

根据本发明，智能天线的所有天线单元在下行链路中是仅在一个步骤内被校准的。为此，由所述天线阵的各个天线单元同时发射出相互不同的参考信号，并且在所有天线信号的共同参考点处进行接收后又分离这些参考信号。

一种优选改进方按规定，所述参考信号的分离是通过应用CDMA(码分多址)方法进行的，该方法是基于用专门的扩展码来分离信号。

在另一种扩展方案中，为分离所述的参考信号而采用诸如相关等常规扩展码技术，其中，所述的共同参考点根据所述天线单元的各个参考代码信道来同步，而且所述的参考信号被再次减小到其原始带宽。

根据另一扩展方案，所述参考信号在该情形下是正交地编码的，以便在同时传输的情况下使干扰保持最小。

所述的校准因子可以在数字信号处理器内从所述的相关结果中获得。

本发明的另一优选特例在于使用最优化的参考信号数量，该信号数量能客观地估测所述的校准因子。