CN101080031A - 基带拉远技术的智能天线校准系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于基带拉远技术的智能天线校准系统及其方法，该系统包括：基站室内装置，用于实现基站的物理层软件、高层协议以及操作维护；室外拉远装置，通过光纤与所述基站室内装置相连，用于实现智能天线的校准、数字中频、模拟中频和射频的功能。该方法包括：A.对上电后室外拉远装置中的射频参数进行初始化校准；B.当满足实时校准的触发条件时，室外拉远装置中的微处理器开始做周期实时校准，并标识出校准类型；C.根据相应的校准类型，实现室外拉远装置中基带的周期实时校准；D.根据校准结果实时控制天线相关状态，包括打开和关闭状态；E.所述天线相关状态的信息由室外拉远装置通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置。

Description

基带拉远技术的智能天线校准系统及其方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基带拉远技术的智能天线校准系统及其方法。

背景技术

近年来，在现代无线通信技术领域中，智能天线技术已经成为移动通信领域最具吸引力的技术之一。也就是说，作为空分技术的智能天线技术，已经成为继频分复用、时分复用和码分复用之后的最具吸引力的技术。在无线基站中使用一个智能天线阵，对基站的发射波束根据用户的位置进行自适应的赋形，可以大大降低小区内的干扰，提高系统容量。

为了使智能天线能准确地接收和发射信号，必须要保证组成此智能天线阵的各天线单元、射频馈电电缆和射频收发信机之间基本没有差别，即每条发射及接收链路具有相同的幅度及相位响应。因此要对每条发射及接收链路进行相位及幅度补偿，也就是智能天线的校准过程。

所述智能天线的校准是现代无线通信系统智能天线中的一项关键技术，由于射频通道中所用的器件种类很多，而各通道所选用的器件之间又存在一定的不一致性，多个特性不一致的器件串在一起造成了通道之间的幅度及相位变化差异。而此变化差异对温度、使用频率及外部环境比较敏感，所以要求智能天线系统的校准应能够实时进行。

一种对智能天线阵系统进行实时校准的方法的发明专利申请中(申请号为：02158623.3)，公开了一种对智能天线阵进行实时校准的方法，此方法需要一条专门为了实现校准功能的校准链路。且使用校准序列的方法对智能天线进行实时校准，所述校准序列是由某个固定基本序列通过循环移位生成。实时校准在基站运行过程中周期性地进行，即在发射校准时，由发射链路发射固定电平的校准序列，同时在校准链路接收此信号；在接收校准时，由校准链路发射一个固定电平的校准序列，同时在接收链路接收此信号，通过对接收信号进行计算，得到待校准的天线阵系统的接收链路和发射链路的校准系数，达到实时校准的目的。

另一种对无线通信系统智能天线阵的耦合校准网络及耦合校准方法的发明专利申请中(申请号为：01120547.4)，公开了一种智能天线阵中的天线耦和盘的设计，该设计给出了一种校准天线和工作天线之间的环回方案。

还有一种是使用基带拉远技术对智能天线校准的装置，所述基带拉远技术是将数据在基带数字接口进行长距离的拉远光纤传输，将数字中频和模拟射频部分作为拉远单元放在拉远后的天线处。这种技术可以实现超大容量的基站，并且缓解基站选址日益困难的问题。目前在TDD和FDD两种工作方式下都得到应用。其中，所述使用基带拉远技术对智能天线校准的装置就是将上述的智能天线技术和基带拉远技术同时使用，其实现的结构示意图如图1所示。

如图所示，该装置中的硬件结构包括基站室内装置11和室外拉远装置12两部分，之间使用光纤连接，用于传输基带数字信号。其中，所述室外拉远装置12包括：第二处理单元121、硬件处理单元122、带有智能天线阵元的天线耦合盘123、第二数字接口124，其中所述硬件处理单元122和带有智能天线阵元的天线耦合盘123之间使用同轴电缆连接，共有N+1根天线馈线，其中N根为工作天线，1根是校准天线，且N根天线阵元组成智能天线阵。

所述室外拉远装置12实现了基站的数字中频功能，模拟中频和射频的功能。其中所述硬件处理单元122实现了数据通路的功能，第二处理单元121实现控制功能。室外单元通过第二数字接口124连接拉远光纤，实现数据的合分路功能，使用FPGA来实现。

所述基站室内装置11完成基站的物理层软件，高层协议和操作维护功能。包括：数字信号处理单元111、第一处理单元112、第一数字接口113，而在数字信号处理单元111中设有校准子单元1111。其中，所述数字信号处理单元111完成物理层软件的功能，校准子单元1111是数字信号处理单元的一部分，完成智能天线的校准功能，校准天线阵列中的天线之间的幅相差异。第一处理单元112实现高层协议和操作维护功能。室内单元通过第一数字接口113连接拉远光纤，实现数据的合分路功能，使用FPGA(可编程逻辑阵列)来实现。

而智能天线的实时校准在基站的室内单元中实现，分为发射校准和接收校准。所述发射校准时，校准序列由校准单元产生，所有工作天线的发射校准序列从基站室内装置通过光纤中传输到室外拉远装置，通过天线耦合盘环回到校准天线后传输到室外拉远装置，再经过光纤传输到室内单元中的校准单元进行计算，计算出发射天线因子在基带数字处理上使用。所述接收校准时，校准序列由校准单元产生，校准天线的发射校准序列从基站室内装置通过光纤中传输到室外拉远装置，通过天线耦合盘环回到所有的工作天线后传输到室外拉远装置，再经过光纤传输到室内单元中的校准单元进行计算，计算出接收天线因子在基带数字处理上使用。

但是，由上述公开的技术方案可知现有技术的缺点为：1)发射和接收的校准数据需要在拉远的光纤上传输，会占用有限的光纤带宽资源，特别是在多载波下此缺点尤其明显，比如M个载波时，所有载波的数据串行在光纤中传输，传输数据量增大M倍；2)所述方案在实现上复杂度高，把校准单元放在基带进行处理时，数据链路从基带到天线再环回到基带，链路过长，出现问题时不容易定位，比如某根天线被校准单元判定出现故障时，由于构成此天线回路中包括了基带单元，拉远光纤，室外拉远装置，天线阵列，所以不容易定位问题出自哪个模块。

发明内容

本发明解决的技术问题是基提供一种基带拉远技术的智能天线校准系统及其方法，以解决目前现有技术中使用基带拉远技术对智能天线校准过程中过多占用基带拉远光纤上的带宽资源问题，同时不易对该智能天线的每个通路进行故障定位的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种基于基带拉远技术的智能天线校准系统，所述系统包括：

基站室内装置，用于完成基站的物理层软件、高层协议、操作维护软件以及相应的硬件平台，实现第三代伙伴组织计划中的协议接口及其网络管理；

室外拉远装置，通过光纤与所述基站室内装置相连，用于实现收发信机的数字中频、模拟中频和射频处理，以及对智能天线的初始化校准、周期实时校准，完成对硬件通道上的频率、增益、时延和相位的校准。

优选地，所述基站室内装置包括：

数字信号处理单元，用于完成物理层数据的处理；

第一处理单元，与数字信号处理单元相连，根据处理结果实现高层协议和操作维护的控制；

第一数字接口，与数字信号处理单元相连，用于连接拉远光纤，以实现数据的合分路。

优选地，所述室外拉远装置包括：

第二数字接口，通过拉远光纤与第一数字接口连接，用于实现数据的合分路；

硬件处理单元，与第二数字接口相连，用于实现基站的收发信机校准；

第二处理单元，与硬件处理单元相连，用于实现拉远光纤协议、硬件的监控和操作维护，同时实现对智能天线的校准；

带有智能天线阵的天线耦合盘，通过电缆与硬件处理单元相连，用于耦合接收和发送工作天线的校准数据，同时对于工作天线的空口数据进行直接传输。

优选地，所述第二处理单元包括校准子单元，用于校准智能天线阵列中天线之间的幅度和相位的差异。

优选地，所述第一和第二数据接口由现场可编程门阵列来实现。

优选地，所述硬件处理单元包括：

中频处理子单元，用于将下行处理方向的基带数据实现数字上变频、数模转换、模拟放大、衰减和滤波；以及在上行处理方向上对中频信号进行模拟放大、衰减、滤波、模数转换和数字下变频；

射频处理子单元，用于在下行处理方向上的基带数据实现上混频、功率放大和天线滤波；以及在上行处理方向上实现天线滤波、低噪声放大和下混频。

另外，本发明还提供一种基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，该方法在室外拉远装置中实现基带的实时校准，包括步骤：

A、对上电后室外拉远装置中的射频参数进行初始化校准；

B、当满足实时校准的触发条件时，室外拉远装置中的微处理器开始做周期实时校准，并标识出校准类型；

C、根据相应的校准类型，实现室外拉远装置中基带的周期实时校准；

D、根据校准结果实时控制天线相关状态，包括天线的打开和关闭状态；

E、所述天线相关状态的信息由室外拉远装置通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置。

优选地，步骤A中，所述初始化校准包括射频的频率、增益和延时参数的初始化配置。

优选地，步骤B中所述满足实时校准的触发条件包括下述任一项或多项：

在建立小区时触发一次周期实时校准；

当收到基站室内装置发送的周期校准触发消息时触发一次周期实时校准；

当收到本地的定时器中断消息时触发一次周期实时校准。

优选地，步骤B中所述室外拉远装置中的微处理器开始做周期实时校准，并标识出校准类型的具体过程为：

微处理器将校准序列写到存储器中，并通知室外拉远装置上的现场可编程门阵列做周期实时校准，并标识出校准类型。

优选地，所述校准类型包括：收发通路的幅度和相位校准、增益的温度补偿校准、数字中频重同步校准和下行导频输出功率检测校准。

优选地，如果所述校准类型为收发通路的幅度和相位校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

在发射校准时，室外拉远装置中的现场可编程门阵列控制工作天线在相应的载波通道上发射校准数据，校准天线在相应的载波通道上接收，微处理器根据接收到的校准数据计算每个载波上所有发射天线的发射校准系数；

在接收校准时，室外拉远装置中的现场可编程门阵列控制校准天线发射校准数据，工作天线接收，微处理器根据接收到的校准数据计算每个载波上所有接收天线的接收校准系数。

优选地，所述微处理器根据接收到的校准数据计算出每个载波上所有接收天线的接收校准系数和所有发射天线的发射校准系数后，将其补偿到智能天线的天线阵元中，以补偿天线之间幅度和相位的差异。

优选地，所述补偿的具体实现过程为：

计算发射/接收天线间的发射/接收校准因子；

将计算出的发射/接收校准因子乘以每个天线的发射/接收数据来补偿天线之间幅度和相位的差异，补偿处理后的天线数据再送到基站室内装置进行基带数字信号处理。

优选地，如果校准类型为增益的温度补偿校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

室外拉远装置中的微处理器周期检测硬件的温度变化，并利用预设的温度曲线使用插值的方式计算出变化后的增益，然后配置给室外拉远装置中的射频电路，对收发方向上的增益进行补偿。

优选地，如果校准类型为数字中频重同步校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

拉远单元上的微处理器向数字中频芯片发出同步命令，对数字中频进行同步的操作。

优选地，如果校准类型为下行导频输出功率检测校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

拉远单元上的微处理器周期的检测功率检测芯片，得到下行导频的功率值，与建立小区的要求值进行比较得到射频通路上差异补偿值，将该值与原射频通道上的增益之和为射频通道上的新增益。

优选地，步骤D中的具体实现过程为：

室外拉远装置上的微处理器在做完收发通路的幅度和相位校准后，得到校准补偿因子，计算出补偿因子的幅度值，和预定的门限值进行比较，当补偿因子的幅度值大于预定的门限值时，将相应的天线状态置为有效，当补偿因子的幅度值小于预定的门限值时，将相应的天线状态置为无效，实时控制天线相关状态。

优选地，步骤E的具体实现过程为：

室外拉远装置上的微处理器计算出天线相关状态后，将天线状态值封装到消息中，通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置中的微处理器中，基站室内装置及时得到最新的天线状态并传给基带信号处理单元使用。

由上述公开的技术方案可知，本发明通过将校准子单元设置在室外拉远装置的微处理器中，不但实现了在室外拉远装置中实现了对智能天线的实时校准功能，其实时校准功能由室外拉远装置中的微处理器和现场编程门阵列(FPGA)来完成，其校准算法也由其微处理器来完成。由此可见，本发明实现校准功能时不占用拉远光纤的有限带宽资源，特别在多载波工作时很大的节省了光纤带宽资源。在实时校准时数据链路短，没有经过光纤拉远，使系统实现起来更简单可靠，同时也便于故障定位和问题的解决。此外，由于校准子单元设置在室外拉远装置中，使其更接近天线阵列，对天线的实时控制能力比较强，更能准确地反映天线状态；由于校准功能在FPGA上实现天线系数乘法来得到校准系数，比使用基带处理(DSP)更方便快捷，实现成本更低，速度更快。也就是说，本发明不在基带上进行实时校准功能，节省了基带处理(DSP)的资源，简化了基带设计。同时，也不在基站的室内单元上实现初始化校准功能，简化了基站室内装置上的操作维护管理设计。

附图说明

图1是现有技术中基于基带拉远技术的带智能天线校准功能的基站系统结构示意图；

图2是本发明所述所述基于基带拉远技术的带智能天线校准功能的基站系统结构示意图；

图3是本发明所述室外拉远装置的一种硬件结构示意图；

图4是本发明所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是在拉远技术下对智能天线校准模块位置的设计及在这种设计下的一种校准系统和方法的实现，即：将智能天线校准的校准单元由基站的室内单元中移到室外拉远装置中来实现，其中，在室外拉远装置中不但实现了基站中射频的初始化校准，也实现了对智能天线的实时校准功能，而校准功能是由微处理器及其可编程门陈列来实现的。所述校准系统是实现上述校准模块位置改变后的硬件设计方案，与传统的方案相比，此方案结构清晰，校准通路设计简单，使用起来稳定可靠。所述校准方法是在室外拉远装置上实现实时校准功能，与传统的在基带单元上进行实时校准的方法相比，不但可以对处于正常工作运行中的智能天线进行实时校准，而且可以节省基带拉远光纤上的带宽资源，同时在实现上具有简单可靠成本低的优点。另外，本发明所述技术方案可以同时应用于在时分双工(TDD)和频分双工(FDD)的工作方式下对智能天线的实时校准。

下面结合附图对本本发明做详细的说明。

请参阅图2，为本发明所述所述基于基带拉远技术的带智能天线校准功能的基站系统结构示意图。所述系统包括：基站室内装置21和室外拉远装置22，其中，所述基站室内装置21，用于实现基站的物理层软件、高层协议以及操作维护软件以及相应的硬件平台，这三部分软件完成了基站的主要软件功能，实现第三代合作伙伴(3GPP)定义的Iub和Uu协议接口的功能以及网络管理的功能；所述室外拉远装置22，通过光纤与所述基站室内装置21相连，用于实现智能天线的收发信机和校准的功能，其中收发信机主要包括：数字中频、模拟中频和射频的功能，实现、下行方向上从基带数据到空口数据的处理和上行方向上空口数据到基带数据的处理，其中校准包括：初始化校准、周期实时校准两个功能，实现对硬件通道上的频率、增益、时延和相位的校准。

所述基站室内装置21包括：数字信号处理单元211，第一处理单元212，第一数字接口213。所述数字信号处理单元211，用于完成物理层软件的功能；第一处理单元212，与数字信号处理单元211相连，根据处理结果实现高层协议和操作维护的控制功能；第一数字接口213，与数字信号处理单元211相连，通过第一数字接口213连接拉远光纤，实现数据的合分路功能，该功能可以使用现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)来实现。

所述室外拉远装置22包括：第二数字接口221、硬件处理单元222、第二处理单元223和带有智能天线阵的天线耦合盘224。其中，所述第二数字接口221，通过光纤与第一数字接口213连接，用于实现数据的合分路功能，该功能也可以使用FPGA来实现；所述硬件处理单元222，与第二数字接口221相连，用于实现基站的收发信机功能和校准功能；所述第二处理单元223，与硬件处理单元222相连，用于实现拉远光纤协议、硬件的监控和操作维护，同时实现智能天线的校准，其中所述第二处理单元223还包括校准子单元2231，用于校准智能天线阵列中天线之间的幅度和相位的差异；所述带有智能天线阵的天线耦合盘224，通过电缆与硬件处理单元222相连，用于耦合接收和发送工作天线的校准数据，同时对于工作天线的空口数据进行直接传输。

所述室外拉远装置22中的硬件处理单元222和天线耦合盘224之间使用同轴电缆连接，共有N+1根天线馈线，其中N根为工作天线，1根是校准天线，N根天线阵元组成智能天线阵。所述室外拉远装置实现了基站的校准功能、数字中频功能、模拟中频和射频的功能。其中微处理器除了实现控制功能外，还实现了校准功能。因为在微处理器中设有校准子单元，以便于对智能天线中天线阵元的实时校准。

还请参考图3，为本发明所述室外拉远装置的一种硬件结构示意图。在该图中，室外拉远装置包括了第二数字接口31，使用FPGA来实现；中频处理单元32，实现了数字中频和模拟中频的功能，具体包括在下行处理方向上对基带数据的数字上变频功能，数模转换功能，模拟放大，衰减和滤波的功能；在上行处理方向上对中频信号进行模拟放大，衰减和滤波的功能，模数转换功能，数字下变频功能。即每一路工作天线有自己独立的通路，校准天线和工作天线0共用同一个通路，使用开关进行切换；射频处理单元33，实现了中频和射频信号之间的处理功能，具体包括在下行处理方向上的上混频功能，功率放大功能和天线滤波功能；在上行处理方向上的天线滤波功能，低噪声放大功能和下混频功能。即每一路工作天线有自己独立的通路，校准天线也有自己独立的通路；第二处理单元34，实现控制功能和校准功能，校准功能为校准天线阵列中的天线之间的幅相差异，用于实现智能天线功能，也就是说，所述第二处理单元34包括校准子单元341，用于校准智能天线阵列中天线之间的幅度和相位的差异；天线耦合盘和天线阵列35，由N根工作天线和1根校准天线构成。

基站室内装置侧的多载波和多天线的数据串行通过光纤传输后经过数字接口(FPGA)实现数据合分路的功能。数据下行时实现的是分路功能，这时实现了载波和天线的数据分离，经过不同的通路从天线发射出去；数据上行时实现的是合路功能，这时将来自不同天线和载波的数据合并为串行发送给基带处理。

由此可见，本发明所述技术方案与现有技术(如图1所示)的逻辑结构相比，本发明所述校准单元放在了室外拉远装置的微处理器中来实现。由于校准的目的是校准智能天线阵中天线阵元之间的幅度和相位误差，所述误差主要来源于不同的天线经过了不同的数据传输通路，其中，所述数据传输通道包括：数字中频和模拟传输两部分。由于在基站室内装置和室外拉远装置之间光纤传输的所有天线的数据是串行传输的，经过的通路是一样的，不会在此通路上产生天线之间的幅相不一致性。因此，本发明把校准单元放在室外拉远装置上，由该单元上的处理器上实现基带的实时校准功能。本发明所述的实时校准功能包括：收发通路的幅度和相位校准、增益的温度补偿校准、数字中频重同步校准和下行导频输出功率检测校准。但不限于所公开的实时校准方式。也可以包括其它的实时校准功能。

另外，本发明还提供一种基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，该方法在室外拉远装置中实现基带的实时校准，所述方法的流程图详见图4。所述方法包括步骤：

步骤S11：对上电后室外拉远装置中的射频参数进行初始化校准；

步骤S12：当满足实时校准的触发条件时，室外拉远装置中的微处理器开始做周期实时校准，并标识出校准类型；

步骤S13：根据相应的校准类型，实现室外拉远装置中基带的实时校准；

步骤S14：根据校准结果实时控制天线相关状态，包括打开或关闭状态；

步骤S15：所述天线相关状态的信息由拉远单元通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置。

在步骤S11中所述初始化校准，是指在室外拉远装置上电后，室外拉远装置上的微处理器配置射频硬件的频率、增益和时延等参数，完成射频的初始化校准功能。由此可知，所述基站的射频的初始化校准可以不在基站的室内单元中完成，而是在室外拉远装置上完成，这样不但可以节省拉远光纤的带宽资源和提高系统的可靠稳定性，而且配置给室外拉远装置的参数可以通过基站侧的操作维护单元来查询，同时该方案也可以减少维护人员的工作量。

在步骤S12中，当室外拉远装置上的处理器满足校准的触发条件时，比如，接收到来自基站室内装置上的建立小区消息，就是每次建立小区时触发一次周期实时校准；周期校准触发消息，这个消息来自室内处理单元中的操作维护单元，定期发送给室外拉远装置，每接收到一条这样的消息，进行一次周期实时校准；本地的定时器中断消息，定时器到时会产生一个中断，调用中断处理函数发送一条触发消息，每接收到一条这样的消息，进行一次周期实时校准。即微处理器将校准序列写到存储器中，通知室外拉远装置上的FPGA做校准，并标识出校准类型为收发通路的幅度和相位校准、增益的温度补偿校准、数字中频重同步校准和下行导频输出功率检测校准中的任意一种或多种校准类型。以便与根据相应将的校准类型，实现室外拉远装置中基带的实时校准。

在步骤S13中，如果所述校准类型为收发通路的幅度和相位校准，其具体的校准过程为：

在发射校准时，FPGA控制工作天线发射，校准天线接收。在校准帧时，将校准数据送到所有的工作天线的相应载波通道上发射出去，由校准天线在相应的载波通道上同时接收，再由FPGA将接收到的数据写到存储器中，室外拉远装置上的微处理器读取后根据现有的算法，比如使用名称为“一种对智能天线阵系统进行实时校准的方法”的发明专利(申请号为02158623.3)中提供的算法等，计算出每个载波上的所有发射天线的发射校准系数。

在接收校准时，FPGA控制校准天线发射，所有工作天线接收。在校准帧时，将校准数据送到所有校准天线的相应载波通道上发射出去，由工作天线在相应的载波通道上同时接收，再由FPGA将接收到的数据写到存储器中，室外拉远装置上的微处理器读取后根据现有的算法计算出每个载波上的所有接收天线的接收校准系数。其具体的算法与发射校准时的算法相同，在此不再赘述。

在室外拉远装置上的即微处理器计算出每个载波上的所有发射天线的发射校准系数和接收天线的接收校准系数后，把所述发射和接收的校准系数应用到智能天线中不同的天线阵元上，校准系数在FPGA中使用，对天线间的幅相差异进行补偿，补偿处理后的天线数据再送到基站室内装置进行基带数字信号处理。具体算法为：

在基站发射数据时，假设所述计算出的发射校准因子为T_ij，(其中i＝1～N，表示第i根天线，j表示第j个载波)，每根天线的发射数据为TXDATA_ij(k)，(其中i表示第i根天线，j表示第j个载波，k表示第k个发射码片)；然后将所述发射校准因子相乘发射数据，处理后得到最终发射的数据为TXDATA_ij(k)×T_ij。在基站接收数据时，假设所述算出的接收校准因子为R_ij，(其中i第i根天线，j表示第j个载波)，每根天线的接收数据为RXDATA_ij(k)，(其中i，第i根天线，j表示第j个载波，k表示第k个发射码片)，然后将所述发射校准因子相乘发射数据，处理后的得到最终的接收数据为RXDATA_ij(k)×R_ij。

如果所述校准类型为增益的温度补偿校准，其具体的校准过程为：

室外拉远装置上微处理器周期的读取硬件的温度，在温度发生变化时，即根据本次读出的温度和上次读出的温度之差，微处理器计算出温度的变化量，再根据测试得到的温度曲线，使用插值的方法计算出变化后的增益。然后将其配置给室外拉远装置上的射频通路，对收发方向上的增益进行补偿。

如果所述校准类型为数字中频重同步校准，其具体的校准过程为：

每隔一段时间，数字中频还需要进行重新同步，保证所有发射天线的通路同步，所有接收天线的通路同步，以及收发之间的同步。室外拉远装置上的微处理器向数字中频芯片发出同步命令，对数字中频进行同步的操作。

如果所述校准类型为下行导频输出功率检测校准，其具体的校准过程为：

为了保证天线输出口的功率准确，需要在天线输出口实现功率检测功能。室外拉远装置上的微处理器周期的读取功率检测芯片的结果，得到下行导频的功率值，与建立小区的要求值进行比较，然后在射频通路上将差异补偿，假设差值为G₁，原射频通道上的增益为G₂，则射频通道上新的增益为G₂+G₁。

此外，本发明还可以对天线状态的进行相应的维护功能，即：

当室外拉远装置上的校准模块根据数据接收功率发现天线异常时，会将相应的天线系数置为0，并及时把天线有效状态上报给室内单元的操作维护单元，所述操作维护单元及时将当前的有效天线状态通知到基带物理层进行更新天线状态，同时通知室外拉远装置上的FPGA，在做数字自动增益控制(AGC，automatic gain control，automatic volume control)时只对有效天线进行计算，具体计算过程对于本领域的技术人员已为公知技术，在此不再赘述，从而保证AGC的正确。

在步骤S14中，根据校准结果实时控制天线相关状态，所述状态包括打开或关闭；其具体的实现过程为：基站拉远单元上的微处理器在做完收发通路的幅度和相位校准后，得到校准补偿因子，计算出补偿因子的幅度值，和预定的门限值进行比较(由于校准时自发自收，门限值的可以根据收发通路增益计算出来)，当补偿因子的幅度值大于预定的门限值时，将相应的天线状态置为有效，当补偿因子的幅度值小于预定的门限值时，将相应的天线状态置为无效，实时控制天线相关状态。

在步骤S15中，所述天线相关状态的信息由基站拉远单元通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置。其具体的实现过程为：基站拉远单元上的微处理器计算出天线相关状态后，将天线状态值封装到消息中，通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置中的微处理器中，室内单元及时得到最新的天线状态并传给基带信号处理单元使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1、一种基于基带拉远技术的智能天线校准系统，其特征在于，包括：

基站室内装置，用于完成基站的物理层软件、高层协议、操作维护软件以及相应的硬件平台，实现第三代伙伴组织计划中的协议接口及其网络管理；

室外拉远装置，通过光纤与所述基站室内装置相连，用于实现收发信机的数字中频、模拟中频和射频处理，以及对智能天线的初始化校准、周期实时校准，完成对硬件通道上的频率、增益、时延和相位的校准。

2、根据权利要求1所述基于基带拉远技术的智能天线校准系统，其特征在于，所述基站室内装置包括：

数字信号处理单元，用于完成物理层数据的处理；

第一处理单元，与数字信号处理单元相连，根据处理结果实现高层协议和操作维护的控制；

第一数字接口，与数字信号处理单元相连，用于连接拉远光纤，以实现数据的合分路。

3、根据权利要求1或2所述基于基带拉远技术的智能天线校准系统，其特征在于，所述室外拉远装置包括：

第二数字接口，通过拉远光纤与第一数字接口连接，用于实现数据的合分路；

硬件处理单元，与第二数字接口相连，用于实现基站的收发信机校准；

第二处理单元，与硬件处理单元相连，用于实现拉远光纤协议、硬件的监控和操作维护，同时实现对智能天线的校准；

带有智能天线阵的天线耦合盘，通过电缆与硬件处理单元相连，用于耦合接收和发送工作天线的校准数据，同时对于工作天线的空口数据进行直接传输。

4、根据权利要求3所述基于基带拉远技术的智能天线校准系统，其特征在于，所述第二处理单元包括校准子单元，用于校准智能天线阵列中天线之间的幅度和相位的差异。

5、根据权利要求3所述基于基带拉远技术的智能天线校准系统，其特征在于，所述第一和第二数据接口由现场可编程门阵列来实现。

6、根据权利要求3所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准系统，其特征在于，所述硬件处理单元包括：

中频处理子单元，用于将下行处理方向的基带数据实现数字上变频、数模转换、模拟放大、衰减和滤波；以及在上行处理方向上对中频信号进行模拟放大、衰减、滤波、模数转换和数字下变频；

射频处理子单元，用于在下行处理方向上的基带数据实现上混频、功率放大和天线滤波；以及在上行处理方向上实现天线滤波、低噪声放大和下混频。

7、一种基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，该方法在室外拉远装置中实现基带的实时校准，其特征在于，包括：

A、对上电后室外拉远装置中的射频参数进行初始化校准；

B、当满足实时校准的触发条件时，室外拉远装置中的微处理器开始做周期实时校准，并标识出校准类型；

C、根据相应的校准类型，实现室外拉远装置中基带的周期实时校准；

D、根据校准结果实时控制天线相关状态，包括天线的打开和关闭状态；

E、所述天线相关状态的信息由室外拉远装置通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置。

8、根据权利要求7所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，步骤A中，所述初始化校准包括射频的频率、增益和延时参数的初始化配置。

9、根据权利要求7所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，步骤B中所述满足实时校准的触发条件包括下述任一项或多项：

在建立小区时触发一次周期实时校准；

当收到基站室内装置发送的周期校准触发消息时触发一次周期实时校准；

当收到本地的定时器中断消息时触发一次周期实时校准。

10、根据权利要求7或9所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，步骤B中所述室外拉远装置中的微处理器开始做周期实时校准，并标识出校准类型的具体过程为：

微处理器将校准序列写到存储器中，并通知室外拉远装置上的现场可编程门阵列做周期实时校准，并标识出校准类型。

11、根据权利要求10所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，所述校准类型包括：收发通路的幅度和相位校准、增益的温度补偿校准、数字中频重同步校准和下行导频输出功率检测校准。

12、根据权利要求7或11所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，如果所述校准类型为收发通路的幅度和相位校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

在发射校准时，室外拉远装置中的现场可编程门阵列控制工作天线在相应的载波通道上发射校准数据，校准天线在相应的载波通道上接收，微处理器根据接收到的校准数据计算每个载波上所有发射天线的发射校准系数；

在接收校准时，室外拉远装置中的现场可编程门阵列控制校准天线发射校准数据，工作天线接收，微处理器根据接收到的校准数据计算每个载波上所有接收天线的接收校准系数。

13、根据权利要求12所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，所述微处理器根据接收到的校准数据计算出每个载波上所有接收天线的接收校准系数和所有发射天线的发射校准系数后，将其补偿到智能天线的天线阵元中，以补偿天线之间幅度和相位的差异。

14、根据权利要求13所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，所述补偿的具体实现过程为：

计算发射/接收天线间的发射/接收校准因子；

将计算出的发射/接收校准因子乘以每个天线的发射/接收数据来补偿天线之间幅度和相位的差异，补偿处理后的天线数据再送到基站室内装置进行基带数字信号处理。

15、根据权利要求7或11所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，如果校准类型为增益的温度补偿校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

室外拉远装置中的微处理器周期检测硬件的温度变化，并利用预设的温度曲线使用插值的方式计算出变化后的增益，然后配置给室外拉远装置中的射频电路，对收发方向上的增益进行补偿。

16、根据权利要求7或11所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，如果校准类型为数字中频重同步校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

拉远单元上的微处理器向数字中频芯片发出同步命令，对数字中频进行同步的操作。

17、根据权利要求7或11所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，如果校准类型为下行导频输出功率检测校准，则步骤C中实时校准的具体实现过程为：

拉远单元上的微处理器周期的检测功率检测芯片，得到下行导频的功率值，与建立小区的要求值进行比较得到射频通路上差异补偿值，将该值与原射频通道上的增益之和为射频通道上的新增益。

18、根据权利要求7所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，步骤D中的具体实现过程为：

室外拉远装置上的微处理器在做完收发通路的幅度和相位校准后，得到校准补偿因子，计算出补偿因子的幅度值，和预定的门限值进行比较，当补偿因子的幅度值大于预定的门限值时，将相应的天线状态置为有效，当补偿因子的幅度值小于预定的门限值时，将相应的天线状态置为无效，实时控制天线相关状态。

19、根据权利要求7所述基于基带拉远技术的智能天线实时校准的方法，其特征在于，其特征在于，步骤E的具体实现过程为：

室外拉远装置上的微处理器计算出天线相关状态后，将天线状态值封装到消息中，通过拉远协议中的操作维护通道上报到基站室内装置中的微处理器中，基站室内装置及时得到最新的天线状态并传给基带信号处理单元使用。

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