[发明专利]生成至少一个用于天线阵列的校准信号的校准装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年11月26日递交的英国专利申请0821580.8以及2008年11月26日递交的美国临时申请61/118,391的优先权和利益，上述两个申请整体结合在本文中。

技术领域

本发明涉及天线阵列的校准设备。本发明还涉及生成校准信号的方法和校准天线阵列的方法。本发明还涉及允许处理器执行制造该校准装置的计算机程序产品，及允许处理器执行根据本发明的生成校准信号的方法和校准天线阵列的方法的计算机程序产品。本发明还涉及包括根据本发明的校准装置的天线阵列。

背景技术

随着移动通信系统日益增长的使用，移动通信系统的运营商需要更多的发射器，诸如基站，以满足增加的对电信的需求。对于系统运营商而言，增加基站的数量是昂贵的。例如，基站的维护可能需要工程师出现在基站的地点。因此增加基站的数量可能要求增加维修工程师的数量以服务于更多数量的基站。

存在多种码共享(码分多址CDMA)和时分(时分多址TDMA)策略以增加由单个基站服务的顾客量。码共享和时分策略依赖于基站进行尽可能可靠地发送和接收(即收发)通信数据。该发送和接收要求基站符合通信协议的规范，诸如3GPP。可以使用单独的天线元件的多个集合进行发送和接收或使用单个天线元件集合作为组合的收发器元件来执行发送和接收。

目前，天线阵列通常使用在移动通信系统的领域以便降低发送到顾客的手持设备的功率从而提高基站的效率。天线阵列通常包括能够收发净荷信号的多个天线元件。在基站中使用的天线阵列允许使由该天线阵列发送的波束转向。波束的这种转向包括但不限于下列中的至少一个：检测到达方向(DOA)、波束成形、下倾(down tilting)、波束多样性。这些波束转向的技术在本领域中是公知的。

码共享和时分策略以及波束转向依赖于天线阵列在由通信标准设定的良好定义的限制内进行发送和接收。通信标准通常提供多个信道或频段以用于从手持设备到基站的上行链路通信以及从基站到手持设备的下行链路通信。为了使天线阵列符合通信标准，值得关注的是减少所称的带外发射，即在通信标准定义的通信频带或信道之外的发射。为了减少带外发射，需要天线阵列在各个天线元件之间以良好定义的相位和振幅关系发送辐射。例如可以通过校准天线阵列的收发器路径来实现天线元件之间定义的相位和振幅关系。

在基站顶部仅安装天线元件和活跃的接收器组件而使功率组件位于基站底部通常是昂贵的。这是因为需要额外的空间以在基站的底部存放体积相当大的设备。需要将信号从基站的顶部传输到底部，在底部将信号馈入到网络中。由于不同的线缆长度，从基站的顶部沿着塔体向下承载接收信号的线缆可能造成进一步的相位差。

一种用于校准天线阵列的已知方法是对于所有天线元件使用共同基准点。到共同基准点的距离对于要校准的所有天线元件的已知。西门子公司的US 6 693 588B1公开了一种这样的用于校准天线阵列的方法。

现有技术中还有已知的其他方法可用于校准天线阵列。一种方法是使用专用的校准信号来校准收发器路径。可以在基站的空闲时间期间使用专用的校准信号，该空闲时间诸如在手持设备和基站之间的上行链路方向或手持设备和基站之间的下行链路方向上的通信开始之前的时间间隔。

大唐移动通信的EP 1 585 231 A1公开了一种用于实时地校准智能天线阵列系统的方法。在制造天线元件期间执行天线元件的预校准。在安装后，在基站的空闲时间期间执行单个的天线元件的校准，这当然会中断基站的操作。

爱立信公司的EP 1 178 562 A1教导了用于在正常操作期间校准基站的专用信道的使用。使用校准信号逐一对一个收发器路径的发送或接收执行校准。在校准发送路径的情况下，将校准信号，例如低功率扩频信号，注入净荷信号并沿着发送路径中继，对接收信号与校准信号进行相关。基站将形式为低功率扩频信号的校准信号视为使用基站进行移动通信的附加用户。在高通信量时间，当使用专用校准信号校准基站时，用户的数量可能超过允许的用户数量。在最坏的情况下，这可能造成基站的电信服务崩溃。