TD-LTE系统中的一种智能天线校准的方法

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1、万方数据研究与开发TD．LTE系统中的一种智能天线校准的方法牛．张向鹏豫。余建国啦，邹丽红1一。李萌2(1．光纤通信技术和网络国家重点实验室武汉430074；2．北京北方烽火科技有限公司北京100085)_圈智能天线是阵列天线与先进的信号处理技术相结合，形成的同时具有空、时处理能力的天线，是信号处理中的一个重要领域。目前，在TD—LTE系统中，为了降低终端间的同频干扰，同时增加小区边缘用户的吞吐量和覆盖范围，在基站侧引入具有小阵元间距的多天线波柬赋形技术。为了保证赋形的正确性和可靠性，天线阵列的校准成为一项关键技术．可以减小阵列

2、各个通道的幅度和相位误差。通过仿真可知，该方案能保证波束赋形的正确性和可靠性。：关键谣眢锈天线；僖号缝理；鼹麟子撬；搜索赋黪1引言新一代宽带无线移动通信系统以OFDM(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)和多天线技术为基础，并在移动通信空中接口技术中全面以优化分组进行数据传输。OFDM具有频率选择性。解决了多径信道的问题，同时大大提高频带利用率；在多天线技术中，MIMO(multipleinputmultipleoutput)技术是利用多天线提供的空间自由度分离用户。不同的用户可以占用

3、相同的时频资源，则信号可以通过信号处理算法抑制多用户之间的干扰，通过时频资源复用的方式来提高小区吞吐量l”。在智能天线中．波束赋形是最重要也是最普遍的一项关键技术，它充分利用了分集增益、阵列增益及干扰抑制增益，以改善系统性能以及提高频谱效率口I。波束赋形是一种基于天线阵列的信号处理技术，通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束。从而能够获得明显的阵列增益。它应用于小·国家科技重大专项基金资助项目(No．加lOZX03005-001)萎—联间距的天线阵列智能多天线传输技术。其主要原理是利用空间信道的强相关性及波的干

4、涉原理产生强方向性的辐射方向图【引．使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向。从而提高信噪比．增大系统容量或者覆盖范围141。针对赋形前无线射频通道上下行的不对称性，信号一般都会在基带单元处理，但是射频通道也属于无线信道中的一部分．这样就会导致信号从基带单元到射频单元。再到无线端口过程中受到多方面的影响，譬如功率放大器、滤波、光缆、温度等都会使得系统上下行无线信道无法保持很好的一致性。为了保证波束赋形的高质量性，应该对每个天线通道进行校准，传统的校准是通过无线远端单元(radioremoteunit，RRU)进行时域校准，而

5、本方案是通过基带单元(basebandunit，BBU)进行频域校准．从而补偿各个通道的相位差和幅度差，提高校准的准确性。2智能天线2．1智能天线的基本原理智能天线也称为自适应类天线阵列，最初主要应用于万方数据_=湮弱圈———■雷达、声纳和抗干扰军事通信领域．近年来．由于数字信号处理技术的迅速发展、Ic处理速度的提高和价格的降低．智能天线技术在商用无线通信系统中的应用大幅度提高。无线通信系统的性能得到很大改善。如增加基站覆盖范围、抗干扰和衰落、改善链路质量、增加可靠性、增加频谱效率和实现移动台定位等四。智能天线的基本工作原理是把

6、具有相同极化特性、各向同性和增益相同的天线阵元，按一定的方式排列．构成天线阵剜。智能天线的布阵方式一般有直线阵、圆阵和平面阵．阵元间距通常取工作波长的一半．并且取向相同。智能天线可使通信资源不再局限于时闻域、频率域或码域．扩展到了空间域。提供了另外一种多址方式——空分多址。智能天线技术的关键和难点是在多用户和多径条件下对各个用户的时空信道进行辨识、均衡．并能自适应地动态跟踪时空信道的变化．从而对多用户信号进行分离。同时可以根据外界环境的变化自适应地对各天线阵元进行加权，使天线主瓣方向在对准信号渡达方向的同时，能够在干扰方向自动形

7、成零陷。达到充分利用有用信号、抑制干扰的目的月。在实际的阵列天线系统中。阵列各支路问存在两种误差：非时变误差和时变误差。非时变误差包括由阵列排布引起的阵元集合位置差异、天线方向图差异、各阵元问馈线差异、阵元问的互耦效应等带来的误差：时变误差是由阵列射频通道髓温度变化的放大器相位和增益差异．混频器等器件的老化、时延、滤波、幅频相频特性失真、正交调{5j解调器UO不平衡等引起的频率响应不一致所带来的误差。智能天线的两种误差可分两步分别校正。非时变误差可以通过离线校正方法进行精确测量．并可以在基带补偿，且由于这些误差的变化非常缓慢。不

8、随温度等环境因素的变化而变化。故这些误差可以在阵列研制和系统调试时得到校正，在RRU内部进行．通过调整时域完成校准。时变误差是在BBU内部进行校准。通过调整频域完成。主要包括阵列通道在研制时引起的幅度和相位误差．这些误差可以通过在线校正方法进行精确调整和测量。但