[0001] 本
申请是分案申请，原案的申请号是200810145754.0，申请日是2008年8月14日，
发明名称是：有源天线、基站、刷新幅度和相位的方法及
信号处理方法。
技术领域
[0002] 本发明涉及移动通信领域，具体而言是涉及一种有源天线、刷新幅度和相位的方法及信号处理方法。
背景技术
[0003] 在移动通信系统中，通常使用安装在塔顶的天线单元来接收和发射信号，天线单元一般是无源的，需要由分布式基站(RRU，RF Remote Unit)提供大功率发射信号，再由与RRU通过
馈线连接的天线单元将该信号发射出去。
[0004] 参见图1，
现有技术中的天线单元，包括天线振子阵列5、移相网络和功分合路网络6、复用解复用
电路模
块(BiasTee)9、传动机构7和远端控制单元(RCU，Remote Control Unit)8。分布式基站包括
收发信机和数字处理单元。分布式基站与天线单元通过馈线连接。其中，接收信号时，移动台发射的
电磁波信号，通过天线振子阵列5接收，天线振子阵列5接收到的信号很微弱，此微弱信号经过移相网络移相，通过功分合路网络合成一路接收信号，经过复用解复用电路模块9通过馈线将接收信号送到分布式基站，该接收信号通过分布式基站中收发信机的双工器、低噪声
放大器LNA以及下变频处理，通过分布式基站中数字处理单元进行ADC转换、滤波处理(系数
抽取滤波器CIC、半波带滤波器HBF、有限冲击响应滤波器FIR)等，传送到基带单元BBU，通过基带单元BBU传送给基站
控制器BSC。发射信号时，基带单元BBU的信号通过分布式基站中的数字处理单元的削波器削波处理、DAC转换，通过分布式基站中的收发信机上变频处理、
功率放大器PA以及双工器，然后通过馈线、复用解复用电路模块9，传送给移相网络和功分合路网络，通过功分合路网络分为多路到达天线振子阵列，将信号转换为电磁波信号发射处理，最后，被移动台接收。
[0005] 其中，移相网络采用
电机驱动的机械结构，复用解复用电路模块9从馈线中提取远端控制单元8需要的直流电源和控制信令，从而使该远端控制单元8控制传动机构7，进而使移相网络完成对每个天线振子的相位调整。
[0006] 在实现本发明过程中，
发明人发现现有技术中至少存在这样的问题：
[0007] 移相网络采用机械结构，结构比较复杂，而且，在对天线振子相位调整过程中，不太可靠。
发明内容
[0008] 本发明
实施例提供了一种有源天线，用于解决移相网络结构复杂，不太可靠的问题。
[0009] 本发明实施例提供了一种有源天线，包括天线振子阵列、收发信机单元阵列、数字处理单元，
[0010] 所述天线振子阵列，包括天线振子，用于电磁波信号和
射频信号的转换；
[0011] 所述收发信机单元阵列，包括收发信机单元，所述收发信机单元用于，在接收信号时，将所述天线振子的射频信号下变频解调为IQ
模拟信号，输出给所述数字处理单元；所述收发信机单元还用于，在发送信号时，将所述数字处理单元的IQ模拟信号调制上变频为射频信号，输出给所述天线振子；
[0012] 所述数字处理单元用于，在接收信号时，对所述下变频解调的IQ模拟信号转换为IQ
数字信号，并对所述IQ数字信号数字波束成形；所述数字处理单元还用于，在发送信号时，对基带单元的信号串/并转换为IQ数字信号，对所述串/并转换的IQ数字信号减小峰值因子处理，对所述减小峰值因子处理的IQ数字信号进行数字波束成形。
[0013] 本发明实施例提供了一种刷新接收通道的幅度和相位的方法，包括：
[0014] 选择一路接收通道；
[0015] 接收校准IQ数字信号转换为IQ模拟信号，进入接收校准通道，调制上变频为接收校准射频信号；
[0016] 所述接收校准射频信号耦合进入选择的接收通道，下变频解调为IQ模拟信号；
[0017] 所述解调后的IQ模拟信号转换为IQ数字信号，比较所述IQ数字信号与所述接收校准IQ数字信号，得到所述选择的接收通道的幅度和相位；
[0018] 根据所述幅度和相位，刷新所述选择的接收通道的幅度和相位。
[0019] 本发明实施例提供了一种刷新发射通道的幅度和相位的方法，包括：
[0020] 选择一路发射通道；
[0021] 采集IQ数字信号；
[0022] IQ数字信号转化为IQ模拟信号进入选择的发射通道，调制上变频为射频信号；
[0023] 所述射频信号耦合进入发射校准通道，下变频解调为IQ模拟信号；
[0024] 所述解调后的IQ模拟信号转化为IQ数字信号，比较采集的IQ数字信号与转化后的IQ数字信号，得到所述选择的发射通道的幅度和相位；
[0025] 根据所述选择的发射通道的幅度和相位，刷新所述选择的发射通道的幅度和相位。
[0026] 本发明实施例提供了一种基于模式或者载波的接收信号处理方法，包括：
[0027] M路接收通道的IQ模拟信号转化为M路IQ数字信号，每一路IQ数字信号通过N路基于模式或者载波的数字控制
振荡器NCO分为N路单模接收信号或者N路单载波接收信号；
[0028] M路接收通道的每一N路单模接收信号或者M路接收通道的每一N路单载波接收信号分别进行数字波束成形处理；
[0029] 每一N路单模接收信号中的M路接收通道的单模接收信号或者每一N路单载波接收信号中的M路接收通道的单载波接收信号经过合路器合路，通过滤波处理模块处理，得到N路IQ数字信号；
[0030] N路IQ数字信号通过合路器合成一路，传输给基带单元。
[0031] 本发明实施例提供了一种基于模式或者载波的发射信号处理方法，包括：
[0032] 发射信号经过串/并转换得到N路IQ数字信号，N路IQ数字信号中的每一路IQ数字信号通过基于载波或者模式的数字控制振荡器NCO，得到每一路单模发射IQ数字信号或者每一路单载波发射IQ数字信号；
[0033] N路IQ数字信号中的每一路单模发射IQ数字信号或者N路IQ数字信号中的每一路单载波发射IQ数字信号经过M个DBF数字波束成形处理，得到M路基于模式或者载波的IQ数字信号；
[0034] 每一M路发射通道中的N路单模发射IQ数字信号或者每一M路发射通道中的N路单载波发射IQ数字信号通过合路器合为一路；
[0035] M路基于模式或者载波的合成发射信号分别通过CFR和DPD处理，然后转换为IQ模拟信号输出给收发信机单元的各路发射通道。
[0036] 由以上技术方案可知，有源天线中，接收信号时，数字处理单元根据收发校准单元对IQ数字信号数字波束成形；发送信号时，数字处理单元根据收发校准单元对串/并转换的IQ数字信号数字波束成形，可以避免采用移相网络带来的结构复杂，而且不太可靠的问题。
附图说明
[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038] 图1为现有技术中天线单元的结构示意图；
[0039] 图2为本发明实施例提供的有源天线或基站结构示意图；
[0040] 图3为本发明实施例提供的有源天线或基站详细结构示意图；
[0041] 图4为本发明实施例刷新接收通道的幅度和相位
流程图；
[0042] 图5为本发明实施例刷新发射通道的幅度和相位流程图；
[0043] 图6为本发明实施例收发信机单元阵列中各发射通道、各接收通道分别共用
本振信号的示意图；
[0044] 图7为本发明实施例提供的基于模式或载波的接收DBF处理模块的原理图；
[0045] 图8为本发明实施例提供的基于模式或载波的发射DBF处理模块的原理图；
[0046] 图9为本发明实施例提供的具有功分合路网络的有源天线或基站的结构示意图；
[0047] 图10为本发明实施例基带单元集成在有源天线或基站内部的结构示意图；
[0048] 图11为本发明实施例提供的一种刷新接收通道的方法流程示意图；
[0049] 图12为本发明实施例提供的一种刷新发射通道的方法流程示意图；
[0050] 图13为本发明实施例提供的一种基于模式或者载波的接收信号DBF处理方法流程示意图；
[0051] 图14为本发明实施例提供的一种基于模式或者载波的发射信号DBF处理方法流程示意图。
具体实施方式
[0052] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053] 实施例一：
[0054] 参见图2，为本发明实施例一提供的有源天线或基站结构示意图。该有源天线包括天线振子阵列11、收发信机单元阵列12、数字处理单元13和收发校准单元14，其中，[0055] 该天线振子阵列11，包括天线振子，用于电磁波信号和射频信号的转换；
[0056] 该收发信机单元阵列12，包括收发信机单元，接收信号时，该收发信机单元将该天线振子的射频信号下变频解调为IQ模拟信号，输出给该数字处理单元13；发送信号时，该收发信机单元将该数字处理单元13的IQ模拟信号调制上变频为射频信号，输出给该天线振子；
[0057] 该数字处理单元13，接收信号时，所述数字处理单元13对所述下变频解调的IQ模拟信号转换为IQ数字信号，根据所述收发校准单元对所述IQ数字信号数字波束成形；发送信号时，所述数字处理单元13对基带单元的信号串/并转换为IQ数字信号，对所述串/并转换的IQ数字信号减小峰值因子处理，所述数字处理单元13根据所述收发校准单元减小峰值处理的IQ数字信号数字波束成形。
[0058] 由上可以看出，有源天线或基站中，接收信号时，数字处理单元根据收发校准单元对IQ数字信号数字波束成形；发送信号时，数字处理单元根据收发校准单元对串/并转换的IQ数字信号数字波束成形。从而对发射和接收射频信号的幅度和相位进行调整，可以避免采用移相网络带来的结构复杂，而且不太可靠的问题。
[0059] 其中，该收发校准单元14，与该收发信机单元和该数字处理单元13连接，该收发校准单元14用于对该数字处理单元13中的接收校准IQ模拟信号调制上变频为接收校准射频信号；该收发校准单元14用于对该收发信机单元的射频信号下变频解调为发射校准IQ模拟信号。
[0060] 其中，IQ信号是现代数字通信系统的专用信号。一个脉冲序列经过串/并转换后形成一路同相信号(I信号)和一路
正交信号(Q信号)，I和Q信号分别和两个互为正交(
相位差为90度)的载波相乘进行调制，所以I和Q信号对信息的调制互不干扰，将调制后的信号合路后，所占频带仍为一路信号占用的频带，提高了
频谱的利用率。IQ信号包括IQ模拟信号和IQ数字信号。
[0061] 请参阅图3，为本发明实施例一中有源天线或基站详细结构示意图。该天线振子阵列11包括天线振子111。该收发信机单元阵列12中的收发信机单元包括双工器(Duplex)221A、
低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)222A、功率放大器(PA，Power Amplifier)223A、接收下变频模块224A、和发射上变频模块225A。其中，该收发信机单元中双工器221A、LNA222A和接收下变频模块224A可以构成接收通道；该收发信机单元中双工器221A、PA223A和发射上变频模块225A可以构成发射通道。该收发信机单元的接收通道与发射通道与天线振子111相连。
[0062] 其中，一个收发信机单元可以包括一个接收通道和一个发射通道，即一个接收通道与一个发射通道通过双工器共用同一个天线振子；该收发信机单元阵列中两个接收通道也可以对应一个发射通道，即其中一个接收通道与一个发射通道通过双工器共用同一个天线振子，另一个接收通道通过接收滤波器连接到与共用的天线振子极化方向垂直的天线振子上。
[0063] 需要说明的是，本发明实施例中接收通道和发射通道包括双工器221A可以理解为：接收通道包括接收滤波器；发射通道包括发射滤波器。
[0064] 由接收滤波器和发射滤波器可以构成双工器，那么，接收通道和发射通道可以共用天线振子。当接收信号和发射信号不共用天线振子时，针对接收通道，可以包括接收滤波器、LNA和接收下变频模块；针对发射通道，可以包括发射滤波器、PA和发射上变频模块。
[0065] 该收发信机单元中，各模块的作用可以为：
[0066] 双工器221A：发射信号时，用于保证从PA223A发射出去的大功率射频信号，只能到达天线振子，不会通过双工器221A到达LNA222A，造成LNA222A的烧毁或堵塞；接收信号时，用于保证天线振子111从移动台接收到的微弱射频信号，能够顺利通过双工器221A到达LNA222A；
[0067] 其中，该双工器221A可以采用体积小的表面贴介质双工器或声表面波双工器。
[0068] 低噪声放大器LNA222A，用于放大从天线振子111接收到的微弱射频信号。
[0069] 天线的接收灵敏度，很大程度上取决于LNA222A前端的双工器与天线振子间互连(连接器、
电缆或其它传输线)的损耗，由于本发明实施例的有源天线收发信机单元直接与天线振子111相连，损耗低，等效降低了接收通道的噪声系数，即提高了天线的接收灵敏度。
[0070] 其中，该收发信机单元与天线振子111相连可以为：该收发信机单元与天线振子集成为一体。
[0071] 功率放大器PA223A，用于放大发射上变频模块225A待发射的小功率射频信号。
[0072] 接收下变频模块224A，用于将LNA222A输出的射频信号，经过下变频解调得到IQ模拟信号。
[0073] 发射上变频模块225A，用于将数字处理单元的IQ模拟信号，上变频调制得到射频信号。
[0074] 续请参阅图3，数字处理单元13包括ADC231A、数字波束成形DBF(Digital Beam-forming)接收模块232A、滤波处理模块233A、combiner(合路器)238、S/P(串/并转换)239、CFR(削波器)234A、DBF发射模块235A、DPD模块236A和DAC237A。其中，该ADC231A、数字波束成形DBF(Digital Beam-forming)接收模块232A和滤波处理模块233A可以构成接收处理通道；该CFR(削波器)234A、DBF发射模块235A、DPD模块236A和DAC237A可以构成发射处理通道。这样，该数字处理单元13包括：接收处理通道、发射处理通道、combiner238和S/P239，其中，该数字处理单元13的接收处理通道可以与收发信机单元的接收通道相接，该数字处理单元13的发射处理通道可以与收发信机单元的发射通道相连。
[0075] 其中，该接收处理通道包括：
[0076]
模数转换模块ADC231A，用于对接收IQ模拟信号进行ADC转换，转换为IQ数字信号；
[0077] 数字波束成形DBF(Digital Beam-forming)接收模块232A，用于对该ADC231A转换后的IQ数字信号进行数字波束成形；
[0078] 滤波处理模块233A，用于对数字波束成形DBF接收模块232A处理后的IQ数字信号进行滤波处理。其中该滤波处理模块233A包括系数抽取滤波器CIC、半波带滤波器HBF(Half Band Filter)、以及有限冲击响应滤波器FIR(Finite Impulse Response Filter)等。
[0079] 需要说明的是，在数字处理单元13中，接收处理通道和发射处理通道可以根据收发信机阵列中收发信机单元的个数配置相应的接收处理通道和发射处理通道，即一个收发信机单元的接收通道对应一路接收处理通道，一个收发信机单元的发射通道对应一路发射处理通道。
[0080] 续请参阅图3，在接收处理通道中，模数转换模块ADC231A、DBF接收模块232A、滤波处理模块233A可以按照信号的传输方向依次相连，IQ模拟信号转换为IQ数字信号，DBF接收模块232A、滤波处理模块233A用于在数字域内处理IQ数字信号。
[0081] 数字处理单元13中的各路接收处理通道对IQ模拟信号处理后，由combiner238按照相关
算法累加各路接收处理通道的IQ数字信号，合路后传输给基带单元BBU(Base Band Unit)。
[0082] 其中，该相关算法可以理解为：从多路并行信号中，可以提取出具有相关性的信号而除掉不相关的信号(如干扰和噪声信号)等。
[0083] 其中，该发射处理通道包括：
[0084] 削波器CFR234A，用于对S/P变换后的IQ数字信号进行减小峰值因子(Crest Factor Reduction)处理；
[0085] DBF发射模块235A，用于对削波器234A处理后的IQ数字信号进行数字波束成形；
[0086] DPD模块236A，用于对DBF发射模块235A处理后的IQ数字信号进行
数字预失真(Digital Pre-distortion)处理，以改善收发信机单元中发射通道的功率放大器PA的非线性，使收发信机单元中发射通道线性化。
[0087]
数模转换模块DAC237A，用于对DPD模块236A处理后的IQ数字信号进行DAC转换，转换为发射IQ模拟信号。
[0088] 由上可以看出，从基带单元BBU产生的信号首先由S/P变换(串/并)239输出多路发射IQ数字信号，进入每路发射处理通道。在每路发射处理通道中，削波器CFR234A、DBF发射模块235A、DPD模块236A、数模转换模块DAC237A按照
信号传输方向依次相连，用于在数字域内处理发射IQ数字信号。
[0089] 需要说明的是，当收发信机单元中的发射通道线性度比较好时，发射处理通道可以没有DPD模块。
[0090] 需要说明的是，一个收发信机单元可与收发信机单元相连的天线振子，以及与收发信机单元相连的数字处理单元中的接收处理通道和发射处理通道可以构成一体化的模块，所以，在本发明实施例的有源天线中，可以根据实际需要增减模块的数量，灵活配置成各种天线增益的基站。
[0091] 续请参阅图3，本发明实施例有源天线的数字处理单元13还包括：
[0092] 接收校准算法模块301A，用于生成接收校准IQ数字信号，当该接收校准IQ数字信号转换为IQ模拟信号，通过该收发校准单元14进入选择的接收通道，下变频解调为IQ模拟信号，然后转化为IQ数字信号时，该接收校准算法模块301A根据转化的IQ数字信号与该接收校准IQ数字信号比较，得到该选择的接收通道的幅度和相位，刷新该选择的接收通道的幅度和相位，当该接收校准算法模块301A刷新所有的接收通道的幅度和相位，该接收校准算法模块301A根据所有的接收通道的幅度和相位，得到接收幅度和相位值，该接收校准算法模块301A根据该接收幅度和相位值与每一路接收通道的幅度和相位进行比较，得到每一路接收通道的幅度和相位的接收校正因子；
[0093] 接收DBF算法模块302，用于将该接收校正因子配置于每一路接收处理通道中的数字波束成形DBF接收模块232A；
[0094] 该数字波束成形DBF接收模块232A，对该下变频解调的IQ模拟信号转换的IQ数字信号数字波束成形；
[0095] 发射校准算法模块401，用于采集IQ数字信号，当该IQ数字信号转换为IQ模拟信号，进入选择的发射通道调制上变频为射频信号，该收发校准单元14采集该射频信号，下变频解调为IQ模拟信号，该发射校准算法模块401根据下变频解调的IQ模拟信号转换后的IQ数字信号与该采集的IQ数字信号比较，得到选择的发射通道的幅度和相位，刷新该选择的发射通道的幅度和相位，当该发射校准算法模块401刷新所有的发射通道的幅度和相位，得到发射幅度和相位值，该发射校准算法模块401根据该发射幅度和相位值与每一路发射通道的幅度和相位进行比较，得到每一路发射通道的幅度和相位的发射校正因子；
[0096] 发射DBF算法模块405，用于将该发射校正因子配置于每一路发射处理通道中的DBF发射模块235A；
[0097] 该DBF发射模块235A，用于对削波处理后的IQ数字信号数字波束成形。
[0098] 其中，接收幅度和相位值可以为：所有的接收通道的幅度和相位的平均值；也可以为：根据所有接收通道的幅度和相位，该接收校准算法模块301A找到所有接收通道幅度和相位的最小值或最大值，此最小值或最大值可以作为接收幅度和相位值；或还可以为：根据所有接收通道的幅度和相位，该接收校准算法模块301A以任一接收通道的幅度和相位作为接收幅度和相位值。
[0099] 同理，该发射幅度和相位值可以为：所有的发射通道的幅度和相位的平均值；也可以为：根据所有发射通道的幅度和相位，该发射校准算法模块401找到所有发射通道幅度和相位的最小值或最大值，此最小值或最大值可以作为发射幅度和相位值；或还可以为：根据所有发射通道的幅度和相位，该发射校准算法模块401以任一发射通道的幅度和相位作为发射幅度和相位值。
[0100] 其中，该数字波束成形DBF接收模块232A分别与滤波模块233A和ADC231A连接；该DBF发射模块235A分别与CFR234A和DPD236A连接。
[0101] 本发明实施例提供的有源天线的接收信号和发射信号过程如下：
[0102] 接收信号时，天线振子111将接收到移动台的电磁波信号转换为射频信号，经过Duplex221A、LNA222A，接收下变频模块224A下变频解调得到IQ模拟信号，该IQ模拟信号通过ADC231A转换、DBF接收模块232A数字波束成形，经系数抽取滤波器CIC、半波带滤波器HBF以及有限冲击响应滤波器FIR滤波等滤波模块233A后，由合成器COMBINER238合成，传输给BBU；
[0103] 发射信号时，对BBU发出的信号，首先由串/并转换(S/P)239输出多路发射IQ数字信号，进入每个发射处理通道，经CFR234削波后，由DBF发送模块235A实现数字波束成形，再经过DPD236A数字预失真，DAC237A转换，经发射上变频模块225A调制上变频得到射频信号，PA223A放大后，最后到Duplex221A，由天线振子111发射出去。
[0104] 续请参阅图3，该收发校准单元14包括：
[0105] 接收校准通道241，一端通过数字处理单元中的DAC与接收校准算法模块301A相连，一端与
开关矩阵243相连，当该接收校准算法模块301A产生的IQ数字信号转换为IQ模拟信号，该接收校准通道用于将该IQ模拟信号上变频调制为接收校准射频信号；
[0106] 发射校准通道242，一端通过数字处理单元中的ADC与发射校准算法模块401相连，一端与开关矩阵243相连，用于将收发信机单元阵列中发射通道的射频信号下变频解调为发射校准IQ模拟信号；
[0107] 开关矩阵243，一端与该发射校准通道和该接收校准通道相连，一端通过
耦合器402与收发信机单元阵列中接收通道和发射通道的前端耦合，用于分时切换收发信机单元阵列中接收通道和发射通道，使各路接收通道共用接收校准通道，各路发送通道共用发射校准通道。
[0108] 其中，该收发信机单元阵列中接收通道和发射通道的前端可以为，天线振子与双工器之间(即接收通道中的双工器与天线振子之间，或发射通道中的双工器与天线振子之间)。
[0109] 图4所示为刷新接收通道的幅度和相位流程图。其中，刷新接收通道的幅度和相位流程包括：
[0110] 步骤501：开关矩阵选择一路接收通道；
[0111] 步骤502：接收校准算法模块301A生成接收校准IQ数字信号；
[0112] 步骤503：经过DAC转换为IQ模拟信号，此IQ模拟信号进入接收校准通道，调制上变频为接收校准射频信号；
[0113] 步骤504：此接收校准射频信号经过开关矩阵243，通过耦合器402耦合进入接收通道，在选择校准的接收通道内通过下变频解调还原为IQ模拟信号；
[0114] 步骤505：此IQ模拟信号经过数字处理单元的ADC转换为IQ数字信号；
[0115] 步骤506：接收校准算法模块301A比较ADC转换后的IQ数字信号与由接收校准算法模块301A生成的接收校准IQ数字信号，得到此接收通道的幅度和相位，刷新选择的接收通道的幅度和相位。
[0116] 重复上面刷新接收通道的幅度和相位的流程，开始刷新下一路接收通道的幅度和相位。
[0117] 其中，在选择校准的接收通道内通过下变频解调还原为IQ模拟信号是通过收发信机单元中的接收下变频模块224A将接收校准射频信号下变频解调还原为IQ模拟信号。
[0118] 需要说明的是，该刷新接收通道的幅度和相位流程开始时，需要先上电启动。
[0119] 更进一步，刷新接收通道的幅度和相位流程还包括，刷新所有的接收通道的幅度和相位，该接收校准算法模块301A根据所有接收通道的幅度和相位得到接收幅度和相位值，该接收幅度和相位值与每一路接收通道的幅度和相位进行比较，得到每一路接收通道的幅度和相位的接收校正因子；
[0120] 接收DBF算法模块302将该接收校正因子配置于每一路接收处理通道中的数字波束成形DBF接收模块。
[0121] 其中，接收幅度和相位值可以为：所有的接收通道的幅度和相位的平均值；也可以为：根据所有接收通道的幅度和相位，该接收校准算法模块301A找到所有接收通道幅度和相位的最小值或最大值，此最小值或最大值可以作为接收幅度和相位值；或还可以为：根据所有接收通道的幅度和相位，该接收校准算法模块301A以任一接收通道的幅度和相位作为接收幅度和相位值。
[0122] 例如，从数字处理单元DPU13发送数字信号A1(A1可以是个特殊的信号，如：单音正弦信号、伪随机信号、伪噪声信号等)，A1经过DPU13的DAC变换后，在接收校准通道内调制上变频为射频信号，经过开关矩阵，在天线振子和双工器之间将该射频信号耦合到收发信机单元阵列中其中一路接收通道内，耦合的信号经过双工器、LNA、接收下变频模块，再经过ADC处理，得到数字信号A2，比较A1和A2后，得到该接收通道的幅度和相位。因为耦合点在双工器之前，所以能将双工器引入的对接收信号的幅度和相位的影响也考虑进来。
[0123] 图5所示为刷新发射通道的幅度和相位流程图。刷新发射通道的幅度和相位流程包括：
[0124] 步骤601：开关矩阵选择一路发射通道；
[0125] 步骤602：发射校准算法模块采集IQ数字信号；
[0126] 步骤603：IQ数字信号经过DAC转化为IQ模拟信号，此IQ模拟信号经过发射通道上变频调制为射频信号；
[0127] 步骤604：与发射通道耦合的耦合器402
采样该上变频调制后的射频信号，经过开关矩阵，通过发射校准通道下变频解调为发射校准IQ模拟信号；
[0128] 步骤605：此发射校准IQ模拟信号经过ADC转换为IQ数字信号；
[0129] 步骤606：发射校准算法模块401根据采集的IQ数字信号与经过ADC转换为IQ数字信号进行比较，得到此发射通道的幅度和相位，刷新选择的发射通道的幅度和相位。
[0130] 开关矩阵选择下一路发射通道，重复步骤602，开始新一轮刷新发射通道幅度和相位的过程。
[0131] 需要说明的是，刷新发射通道的幅度和相位流程开始时，需要先上电启动。
[0132] 例如，从基带单元发送信号经过S/P转换为X1，X1在DPU(数字处理单元)内经过DAC处理以后，到发射上变频模块调制为射频信号，然后经PA，双工器，耦合器检出，从开关矩阵进入发射校准通道，在发射校准通道内下变频解调还原为IQ模拟信号进入DPU，经过ADC变换，得到数字信号Y1，比较X1和Y1，得到该发射通道的幅度和相位。因为耦合点在双工器之后，所以能将双工器引入的对发射信号的幅度和相位的影响也考虑进来。
[0133] 更进一步，刷新发射通道的幅度和相位流程还包括，当刷新所有的发射通道的幅度和相位，发射校准算法模块401根据所有发射通道的幅度和相位得到发射幅度和相位值，发射校准算法模块401根据该发射幅度和相位值与每一路发射通道的幅度和相位进行比较，得到每一路发射通道的幅度和相位的发射校正因子；发射DBF算法模块405将该发射校正因子配置于每一路发射处理通道中的DBF发射模块。
[0134] 其中，该发射幅度和相位值可以为：所有的发射通道的幅度和相位的平均值；也可以为：根据所有发射通道的幅度和相位，该发射校准算法模块401找到所有发射通道幅度和相位的最小值或最大值，此最小值或最大值可以作为发射幅度和相位值；或还可以为：根据所有发射通道的幅度和相位，该发收校准算法模块401以任一发射通道的幅度和相位作为发射幅度和相位值。
[0135] 其中，开关矩阵243对接收通道和发射通道的选择，可由一个开关矩阵控
制模块244控制，开关矩阵
控制模块244可以和开关矩阵243集成于一个模块内，该开关矩阵控制模块244也可以位于数字处理单元DPU13内。
[0136] 由上可以看出，在天线振子和双工器之间将发射信号耦合到发射校准通道，或者把接收校准射频信号耦合到接收通道，这样能够消除由于双工器所引入的幅度和相位的不一致性，并使收发校准共用同一个耦合通道，简化了电路设计，降低PCB板的面积。
[0137] 其中，使用开关矩阵243进行切换可以基于这些原因：一方面，由于有多个收发信机单元，如果接收通道和发射通道都配置一个接收校准通道和发射校准通道，电路会非常复杂；另一方面，如果校准通道不共用，则接收校准算法模块301A只知道接收校准通道和接收通道构成环路的总幅度和总相位，无法知道接收校准通道和接收通道各自的幅度和相位，同样，发射校准算法模块405只知道发射校准通道和发射通道构成环路的总幅度和总相位，无法知道发射校准通道和发射通道各自的幅度和相位，因此无法准确进行校准；再一方面，有源电路的幅度和相位特征变化虽然一直存在，但随时间的变化率很小，所以只需要一路收发校准通道，利用时分复用的方法，就能正确
跟踪这种变化率。
[0138] 为了保证收发信机单元阵列中各路接收通道接收的射频信号的幅度和相位有共同的参考，收发信机单元阵列中各路接收通道共用一个接收本振信号；为了保证收发信机单元阵列中各路发射通道发射的射频信号的幅度和相位有共同的参考，收发信机单元阵列中各路发射通道共用一个发射本振信号。这些可以通过共用压控振荡器VCO(Voltage Control Oscillator)来实现。
[0139] 如图6所示，为收发信机单元阵列中各发射通道、各接收通道分别共用本振信号的示意图。发射通道压控振荡器TX_VCO的
输出信号通过时钟驱动分配网络，分为TX_LO1、TX_LO2、......TX_LOM、TX_LO_C信号，这些信号之间是并列关系，其中，TX_LO1、TX_LO2......TX_LOM分别接至M路发射上变频电路，作为发射通道的本振信号，TX_LO_C则接至发射校准通道作为本振信号；接收通道压控振荡器RX_VCO的输出信号通过时钟驱动分配网络，分为RX_LO1、RX_LO2、......RX_LOM、RX_LO_C信号，这些信号之间也是并列关系，其中RX_LO1、RX_LO2......RX_LOM分别接至M路接收下变频电路，作为接收通道的本振信号，RX_LO_C则接至接收校准通道，作为接收校准通道的本振信号。
[0140] 数字处理单元13中各路发射处理通道中的数字预失真DPD模块，用于对收发信机单元阵列中各路发射通道的功率放大器PA的线性化处理。可以使用独立的DPD反馈通道，也可以把发射校准通道当作DPD反馈通道。
[0141] DPD的算法流程与刷新发射通道的幅度和相位流程相似，只是幅度和相位比较的结果是反映发射通道的非线性特征，并依据此非线性特征，校正IQ数字信号，使发射通道线性化。所以DPD反馈通道也可以利用发射校准通道的全部
硬件电路，但需要在数字处理单元13内增加DPD算法(DPD Algorithm)、DPD模块来实现，在此不再赘述。
[0142] 如果DPD反馈通道与发射校准通道共用，则可以减少一半的耦合器数量。由于DPD是用于改善功率放大器PA的大信号(如功率大于2W的信号)的非线性，所以接收通道不需要DPD。
[0143] 本发明实施例的有源天线，接收信号时，数字处理单元根据收发校准单元对IQ数字信号数字波束成形；发送信号时，数字处理单元根据收发校准单元对串/并转换的IQ数字信号数字波束成形。从而对发射和接收射频信号的幅度和相位进行调整，可以避免采用移相网络带来的结构复杂，而且不太可靠的问题。
[0144] 更进一步，由于构成收发信机单元阵列12的各元器件具有分散性，使得同一个信号同时输入到两个收发信机单元中，最后得到的两路信号的幅度和相位特征是不同的，增加的收发校准单元可以配合DBF算法模块235A和232A实现数字波束成形。使数字处理单元13在处理接收IQ模拟信号时，需要预先纠正DAC231A转换后的接收IQ数字信号，以使combiner238按照相关算法累加接收IQ数字信号；同时使数字处理单元13在处理发射IQ模拟信号时，通过DBF算法模块235A预先纠正发射IQ数字信号，以调整发射射频信号的幅度和相位，从而可以得到正确的发射方向图和接收方向图。
[0145] 实施例二，
[0146] 在本发明实施例中，数字处理单元13中DBF处理模块(数字波束成形DBF接收模块、DBF发射模块)是基于模式或者载波进行的，可以处理多模多载波的收发IQ模拟信号。
[0147] 参见图7，为基于模式或载波的接收DBF处理模块的原理图：
[0148] 各接收通道(假设为M路接收通道)的IQ模拟信号通过ADC转换为M路IQ数字信号，M路接收通道的IQ数字信号中的每一路与基于模式或者载波的数字控制振荡器NCO1、NCO2、......NCON输出的信号相乘(数字下变频)，分为N路单模接收信号或者N路单载波接收信号；
[0149] M路接收通道的第一路单模接收信号或M路接收通道的第一路单载波接收信号分别进行数字波束成形DBF1.1、DBF2.1......DBFM.1处理，经过合路器(图7中的combiner1)处理，经过CIC、HBF和FIR处理，得到第一路信号f1(图7中的f1)[0150] 同理，第二路单模接收信号或者第二路单载波接收信号分别经过DBF1.2、DBF2.2......DBFM.2处理，然后通过combiner2(图7所示)合路，经过CIC、HBF和FIR处理，得到第二路信号f2(图7所示)；
[0151] ......
[0152] 以此类推，第N路单模接收信号或者多路单载波接收信号分别经过DBF1.N、DBF2.N......DBFM.N处理，然后通过combinerN(图7所示)合路，经过CIC、HBF和FIR处理，得到第N路信号fN(图7所示)；
[0153] 每一路信号f1 f2......fN通过combiner238，合成一路信号输出给基带单元。
[0154] 其中，f1、f2......fN可以为单载波或单模IQ数字信号。
[0155] 参见图8，为基于模式或载波的发射DBF处理模块的原理图：
[0156] BBU发送的信号经过串/并转换(S/P)239，得到N路IQ数字信号(即N路IQ数字信号与N路数字控制振荡器相对应)，N路IQ数字信号中每一路IQ数字信号与基于载波或者模式的数字控制振荡器NCO1、NCO2、......NCON的输出信号相乘(数字下变频)，得到N路单模发射信号或者N路单载波发射信号(图8中f1 f2......fN)，N路单模发射信号或者N路单载波发射信号(图8中f1 f2......fN)分别经过DBF1.1、DBF1.2......DBF1.N处理，按照预定的算法进行合路处理，得到第一路(图8中，即通过Combiner1合路的信号为第一路)基于模式或者载波的合成发射信号。
[0157] 同理，N路单模发射信号或者N路单载波发射信号(f1 f2 f3......fN)分别经过DBF2.1、DBF2.2......DBF2.N处理，按照预定的算法进行合路处理，得到第二路(即通过Combiner2合路的信号为第二路)基于模式或者载波的合成发射信号。
[0158] ......
[0159] 以此类推，N路单模发射信号或者N路单载波发射信号(f1 f2 f3......fN)分别经过DBFM.1、DBFM.2......DBFM.N处理，按照预定的算法进行合路处理，得到第M路(即通过CombinerM合路的信号为第M路)基于模式或者载波的合成发射信号。
[0160] 由上可以看出，N路单模发射信号或者N路单载波发射信号(f1 f2 f3......fN)最后合成了M路发射信号。然后，各M路发射信号分别进行CFR和DPD处理，最后DAC转换为IQ模拟信号输出给收发信机单元的各路发射通道。
[0161] 按照上述的基于模式或载波进行的DBF算法，可以实现多模多载波收发信号的处理，本发明实施例的有源天线或基站可以得到不同模式或载波的天线
辐射方向图。
[0162] 实施例三：
[0163] 在本发明实施例一和/或实施例二提供的有源天线或基站的
基础上，可以增加简单的功分合路网络，参见图9，图9为本发明实施例提供的有源天线或基站的结构示意图。
[0164] 本发明实施例三与实施例一的区别在于，在该天线振子阵列71和该收发信机单元阵列72之间增加了功分合路网络75，接收信号时，该功分合路网络75可以将多个天线振子接收的微弱信号合路为一路传输给收发信机单元阵列72中的收发信机单元；发射信号时，该收发信机单元阵列72中的收发信机单元的射频信号通过功分合路网络传输给多个天线振子。
[0165] 本发明实施例中的功分合路网络可由威尔金森功分合路网络构成，因此电缆或印制
电路板PCB(Painted Circuit Board)互连简单，损耗很小。
[0166] 采用本发明实施例三的有源天线，每个收发信机单元连接一个以上的天线振子，优选每个收发信机单元连接2个或3个天线振子，或者各种组合，可以使得收发信机单元的数量大幅度减少。
[0167] 实施例四：
[0168] 在以上实施例的基础上，也可以将基带单元BBU集成在有源天线或基站内部，如图10所示。
[0169] 本发明实施例四较以上实施例，安装方案更为简单。
[0170] 在以上实施例的基础上，本发明实施例提供了一种刷新接收通道的方法，如图11所示，包括：
[0171] 步骤901，选择一路接收通道；
[0172] 步骤902，接收校准IQ模拟信号进入接收校准通道，调制上变频为射频信号；
[0173] 步骤903，该射频信号耦合进入选择的接收通道，下变频解调为IQ模拟信号；
[0174] 步骤904，比较该IQ模拟信号与该接收校准IQ模拟信号，得到该选择的接收通道的幅度和相位；
[0175] 步骤905，根据该幅度和相位，刷新该选择的接收通道的幅度和相位。
[0176] 在以上实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种刷新发射通道的方法，如图12所示，包括：
[0177] 步骤1010，选择一路发射通道；
[0178] 步骤1020，采集IQ数字信号，IQ数字信号转化为IQ模拟信号进入选择的发射通道，调制上变频为射频信号；
[0179] 步骤1030，该射频信号耦合进入发射校准通道，下变频解调为发射校准IQ模拟信号；
[0180] 步骤1040，该发射校准IQ模拟信号转化为IQ数字信号，比较采集的IQ数字信号与转化后的IQ数字信号，得到该选择的发射通道的幅度和相位；
[0181] 步骤1050，根据该幅度和相位，刷新该选择的发射通道的幅度和相位。
[0182] 本发明实施例提供的刷新接收通道和发射通道的方法，可以预先校准IQ数字信号，消除各路接收通道或发射通道的幅度和相位不一致性，使得在数字处理单元中可以按照相关算法累加各路接收IQ数字信号，以得到正确的接收方向图，或者使到达该天线振子阵列的射频信号的幅度和相位按规律分布，得到正确的发射方向图。
[0183] 本发明实施例还提供了一种基于模式或者载波的接收信号处理方法，如图13所示，包括：
[0184] 步骤1110，M路接收通道的IQ模拟信号转化为M路IQ数字信号，每一路IQ数字信号通过基于模式或者载波的数字控制振荡器NCO分为N路单模接收信号或者N路单载波接收信号；
[0185] 步骤1120，M路接收通道的每一N路单模接收信号或者M路接收通道的每一N路单载波接收信号分别进行数字波束成形处理；
[0186] 步骤1130，每一N路单模接收信号中的M路接收通道的单模接收信号或者每一N路单载波接收信号中的M路接收通道的单载波接收信号经过合路器合路，通过CIC、HBF和FIR处理，得到N路IQ数字信号；
[0187] 步骤1140，N路IQ数字信号通过合路器合成一路，传输给基带单元。
[0188] 其中，M路接收通道可以为3-20路接收通道，优选的，M路可以为4-12路；
[0189] N路可以为1-8路。优选的N路可以为1-4路。
[0190] 本发明实施例还提供了一种基于模式或者载波的发射信号处理方法，如图14所示，包括：
[0191] 步骤1210，发射信号经过串/并转换得到N路IQ数字信号，N路IQ数字信号中的每一路IQ数字信号通过基于载波或者模式的数字控制振荡器NCO，得到一路单模发射IQ数字信号或者一路单载波发射IQ数字信号；
[0192] 步骤1220，N路IQ数字信号中的每一路单模发射IQ数字信号或者N路IQ数字信号中的每一路单载波发射IQ数字信号经过M个DBF数字波束成形处理，得到M路基于模式或者载波的IQ数字信号；
[0193] 步骤1230，每一M路发射通道中的N路单模发射IQ数字信号或者每一M路发射通道中的N路单载波发射IQ数字信号通过合路器合为一路；
[0194] 步骤1240，M路基于模式或者载波的合成发射信号分别通过CFR和DPD处理，转换为IQ模拟信号输出给收发信机单元的各路发射通道。
[0195] 其中，M路接收通道可以为3-20路接收通道，优选的，M路可以为4-12路；
[0196] N路可以为1-8路。优选的N路可以为1-4路。
[0197] 本发明实施例提供的基于模式或者载波的信号处理方法，可以应用到本发明实施例提供的有源天线或基站的数字处理单元中，实现多模多载波收发信号的处理，得到不同模式或载波的天线辐射方向图。
[0198] 需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过
计算机程序来指令相关的硬件来完成，该的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，该的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
[0199] 以上对本发明实施例提供的有源天线或基站、收发通道的信号校准方法及基于模式或者载波的信号处理方法进行了介绍，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其思想；对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
