Калибровка антенной решетки для систем беспроводной связи

Калибровка антенной решетки для систем беспроводной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 60/674190, озаглавленной «ANTENNA ARRAY CALIBRATION FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM», поданной 22 апреля 2005 года, предварительной заявки на патент США № 60/691458, озаглавленной «A METHOD FOR OVER THE AIR CALIBRATION OF TDD MULTI ANTENNA SYSTEMS», поданной 16 июня 2005 года, и предварительной заявки на патент США № 60/733020, озаглавленной «ANTENNA ARRAY CALIBRATION FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS», поданной 2 ноября 2005 года, которые включены в данный документ по ссылке во всей своей полноте.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

I. Область техники

Нижеследующее описание относится, в основном, к беспроводной связи и, среди прочего, к калибровке антенной решетки по радиосвязи.

II. Уровень техники

Беспроводные сетевые системы стали преобладающим средством, при помощи которого большинство людей по всему миру организуют связь. Устройства беспроводной связи стали меньшими по размерам и более мощными для удовлетворения потребностей потребителей и улучшения портативности и удобства. Повышение вычислительной мощности в мобильных устройствах, таких как сотовые телефоны, привело к повышению требований к системам передачи по беспроводной сети. Такие системы обычно не так легко модернизируются, как сотовые устройства, которые осуществляют связь в этих системах. Так как возможности мобильных устройств расширяются, может быть трудным поддерживать более старую систему беспроводной сети способом, который способствует полному использованию новых и улучшенных возможностей беспроводных устройств.

Более конкретно, методы, основанные на частотном разделении каналов, обычно разделяют спектр на отдельные каналы, разбивая его на равномерные участки полосы частот; например, выделенная полоса частот, назначенная для беспроводной связи при помощи сотовых телефонов, может быть разбита на каналы, каждый из которых может передавать речевой разговор или, при помощи цифровой службы, передавать цифровые данные. Каждый канал может быть назначен только одному пользователю в каждый момент времени. Одним общеиспользуемым вариантом является метод ортогонального частотного разделения каналов, который эффективно разделяет полосу частот всей системы на множество ортогональных поднесущих. Эти поднесущие также упоминаются как тоны, несущие, бины (элементы разрешения) и/или частотные каналы. При методах, основанных на временном разделении каналов, полоса разделяется во времени на последовательные временные интервалы или канальные интервалы. Каждому пользователю канала может предоставляться временной интервал для передачи и приема информации в порядке круговой очереди. Например, в любой данный момент t времени пользователю предоставляется доступ к каналу для короткой посылки. Затем доступ переключается на другого пользователя, которому предоставляется короткая временная посылка для передачи и приема информации. Цикл «по очереди» продолжается, и, в конце концов, каждому пользователю предоставляется множество посылок передачи и приема.

Методы, основанные на кодовом разделении каналов, обычно передают данные на нескольких частотах, доступных в любой момент времени в диапазоне. В общих чертах, данные оцифровываются и расширяются по доступной полосе частот, причем множество пользователей могут совместно занимать канал, и соответствующим пользователям может назначаться уникальный код последовательности. Пользователи могут осуществлять передачу в одном и том же широкополосном участке спектра, причем сигнал каждого пользователя расширяется по всей полосе частот при помощи соответствующего ему уникального кода расширения. Этот метод может предусматривать совместное использование, при котором один или несколько пользователей могут одновременно передавать и принимать. Такое совместное использование может достигаться при помощи цифровой модуляции с расширенным спектром, при которой поток битов пользователя кодируется и расширяется в очень широком канале псевдослучайным образом. Приемник выполнен с возможностью распознавания связанного с ним уникального кода последовательности и устранения рандомизации, чтобы принимать биты для конкретного пользователя согласованным образом.

Обычная сеть беспроводной связи (например, использующая методы с частотным, временным и кодовым разделением каналов) включает в себя одну или более базовых станций, которые обеспечивают зону покрытия, и один или более мобильных (например, беспроводных) терминалов, которые могут передавать и принимать данные в пределах зоны покрытия. Обычная базовая станция может одновременно передавать множество потоков данных для широковещательных, многоадресных (групповых) и/или одноадресных услуг, причем поток данных представляет собой поток данных, который может быть независимо предназначен для приема мобильным терминалом. Мобильный терминал в пределах зоны покрытия этой базовой станции может быть заинтересован в приеме одного, более одного или всех потоков данных, переносимых составным потоком. Аналогично, мобильный терминал может передавать данные базовой станции или другому мобильному терминалу. Такая организации связи между базовой станцией и мобильным терминалом или между мобильными терминалами может ухудшаться вследствие изменений в канале и/или изменений мощности помех. Например, вышеупомянутые изменения могут оказывать влияние на планирование базовой станции, управление мощностью и/или предсказание скорости передачи для одного или более мобильных терминалов.

Когда антенные решетки и/или базовые станции используются вместе с методом передачи дуплексных каналов во временной области (TDD), может быть реализовано очень большое усиление. Ключевым предположением при реализации этого усиления является то, что вследствие характера передачи и приема в режиме TDD, как прямая линия связи (ПЛС), так и обратная линия связи (ОЛС) воспринимают физические каналы со сходными характеристиками распространения, соответствующие общей частоте несущей. Однако на практике общие каналы передачи и приема, которые могут включать в себя аналоговые входные каскады и передатчики и приемники с цифровой дискретизацией, а также архитектуру физической кабельной системы и антенн, вносят вклад в полный отклик канала, воспринимаемый приемником. Другими словами, приемник будет воспринимать общий или эквивалентный канал между входом цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) передатчика и выходом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) приемника, который может содержать аналоговый канал передатчика, физический канал распространения, физическую конструкцию антенной решетки (включая кабельную систему) и аналоговый канал приемника.

С учетом, по меньшей мере, вышесказанного в технике существует потребность в системе и/или способе калибровки антенных решеток, используемых в устройствах беспроводной связи.

Сущность изобретения

Изложена упрощенная сущность одного или нескольких вариантов осуществления, чтобы обеспечить базовое понимание таких вариантов осуществления. Эта сущность изобретения не представляет собой обширный обзор всех рассматриваемых вариантов осуществления и не предназначена ни для идентификации ключевых или критических элементов всех вариантов осуществления, ни для схематичного изображения объема любого или всех вариантов осуществления. Ее исключительной целью является представление некоторых принципов одного или более вариантов осуществления в упрощенном виде в качестве вступления к более подробному описанию, которое представлено ниже.

Согласно одному аспекту способ калибровки антенной решетки в беспроводной сети содержит прием оценок для первых линий связи для установления связи, по меньшей мере, с двумя терминалами, от терминалов и определение оценок вторых линий связи от, по меньшей мере, двух терминалов. Затем определяется отношение калибровки, основанное на оценках первой и второй линии связи.

Согласно другому аспекту устройство беспроводной связи содержит, по меньшей мере, две антенны и процессор, соединенный, по меньшей мере, с двумя антеннами. Процессор выполнен с возможностью определения отношения калибровки, основанного на множестве оценок канала прямой линии связи и оценок канала обратной линии связи от множества терминалов доступа.

Согласно еще одному аспекту устройство может содержать средство для приема первой информации оценки канала, соответствующей передачам, по меньшей мере, к двум терминалам доступа, средство для определения второй информации об оценке канала, соответствующей передачам от, по меньшей мере, двух терминалов доступа, и средство для определения отношения калибровки, основанного на первой и второй информации оценки канала.

Еще другой аспект относится к считываемому процессором носителю, имеющему хранимые на нем инструкции для использования процессором. Инструкции включают в себя инструкции для определения множества оценок канала обратной линии связи для множества терминалов доступа и определения отношения калибровки, основанного на множестве оценок канала прямой линии связи, принятых от, по меньшей мере, некоторых из множества терминалов доступа, и множестве оценок канала обратной линии связи от множества терминалов доступа.

В дополнительных аспектах обеспечивается способ, который определяет интервал передачи для последней калибровки для конкретного состояния автоматической регулировки усиления (АРУ). Затем выполняется определение, основываясь на интервале передачи после последней калибровки, выполнять ли другую калибровку для состояния АРУ или считать вектор предыдущей калибровки или весовые коэффициенты из памяти для состояния АРУ с целью калибровки текущей передачи для состояния АРУ.

В другом аспекте устройство беспроводной связи включает в себя процессор, выполненный с возможностью определения, основываясь на интервале передачи после последней калибровки, выполнять ли другую калибровку для состояния АРУ или считать вектор предыдущей калибровки или весовые коэффициенты из памяти для состояния АРУ с целью калибровки текущей передачи для состояния АРУ. Процессор соединен с памятью.

В еще одном аспекте устройство беспроводной связи включает в себя средство для определения, основываясь на интервале передачи после последней калибровки, выполнять ли другую калибровку для состояния АРУ или считать вектор предыдущей калибровки или весовые коэффициенты из памяти для состояния АРУ с целью калибровки текущей передачи для состояния АРУ. Устройство беспроводной связи также может включать в себя средство для считывания весовых коэффициентов, или вектора калибровки, из памяти для калибровки текущей передачи, если интервал передачи меньше, чем некоторые критерии, и средство для выполнения другой операции калибровки, подлежащей использованию для текущей передачи, если интервал передачи превышает критерии.

Для достижения вышеупомянутых и связанных с ними целей один или несколько вариантов осуществления содержат признаки, полностью описанные ниже в данном документе и конкретно указанные в формуле изобретения. Нижеследующее описание и прилагаемые чертежи подробно излагают некоторые иллюстративные аспекты одного или нескольких вариантов осуществления. Эти аспекты указывают, однако, только несколько путей, посредством которых могут быть использованы принципы различных вариантов осуществления, и предполагается, что описанные варианты осуществления включают в себя все такие аспекты и их эквиваленты.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует аспекты системы беспроводной связи с множественным доступом.

Фиг.2 иллюстрирует антенное устройство, содержащее канал приемника и канал передатчика согласно различным аспектам, описанным в данном документе.

Фиг.3 иллюстрирует аспекты согласования во времени для операций калибровки.

Фиг.4 иллюстрирует аспекты логики, которая облегчает калибровку антенной решетки с целью компенсации рассогласования усиления.

Фиг.5 иллюстрирует аспекты системы, которая облегчает калибровку антенной решетки с целью компенсации рассогласования усиления.

Фиг.6 иллюстрирует аспекты способа калибровки антенной решетки.

Фиг.7 иллюстрирует аспекты способа калибровки антенной решетки.

Фиг.8 иллюстрирует аспекты приемника и передатчика в системе беспроводной связи.

Фиг.9 иллюстрирует аспекты узла доступа.

Фиг.10 иллюстрирует аспекты способа калибровки антенной решетки.

Подробное описание

Ниже описываются различные варианты осуществления с ссылкой на чертежи, на которых подобные ссылочные позиции используются для ссылки на подобные элементы по всем чертежам. В нижеследующем описании, с целью объяснения, многочисленные конкретные подробности излагаются для того, чтобы обеспечить полное понимание одного или нескольких вариантов осуществления. Может быть очевидным, однако, что такой вариант (варианты) осуществления может быть осуществлен на практике без этих конкретных подробностей. В других случаях, общеизвестные конструкции и устройства показаны в виде блок-схемы, чтобы облегчить описание одного или более вариантов осуществления.

Как используется в данной заявке, термины «компонент», «система» и подобные, как предполагается, ссылаются на относящиеся к компьютеру объекты, выполненные на основе аппаратных средств, комбинации аппаратных средств и программного обеспечения, или программные, или программные при исполнении. Например, компонентом может быть, но не ограничивается им, процесс, выполняющийся на процессоре, процессор, объект, исполняемый файл, поток управления, программа и/или компьютер. Один или несколько компонентов могут находиться в процессе и/или потоке управления, и компонент может локализоваться на одном компьютере и/или распределяться по двум или более компьютерам. Также эти компоненты могут исполняться с различных считываемых компьютером носителей, имеющих хранимые на них различные структуры данных. Компоненты могут передаваться при помощи локальных и/или удаленных процессов, например, в соответствии с сигналом, имеющим один или более пакетов данных (например, данные от одного компонента взаимодействуют с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе и/или по сети, такой как Интернет, с другими системами при помощи сигнала).

Кроме того, различные варианты осуществления описываются в данном документе в связи с абонентской станцией. Абонентская станция также может называться системой, абонентским блоком, мобильной станцией, мобильным устройством, удаленной станцией, узлом доступа, базовой станцией, удаленным терминалом, терминалом доступа, терминалом пользователя, агентом пользователя, оборудованием пользователя и т.д. Абонентская станция может быть сотовым телефоном, беспроводным телефоном, телефоном по протоколу создания сеанса связи (SIP), станцией беспроводной абонентской линии (WLL), персональным цифровым помощником (PDA), портативным устройством, имеющим возможность беспроводного подключения, или другим устройством обработки, подсоединенным к беспроводному модему.

Кроме того, различные аспекты или признаки, описанные в данном документе, могут быть реализованы в виде способа, устройства или изделия, используя стандартные методы программирования и/или проектирования. Термин «изделие», используемый в данном документе, предназначен для того, чтобы охватывать компьютерную программу, доступную с любого считываемого компьютером устройства, несущую или носители. Например, считываемые компьютером носители могут включать в себя, но не ограничиваться ими, магнитные запоминающие устройства (например, жесткий диск, гибкий диск, магнитные полоски...), оптические диски (например, компакт-диск (CD), цифровой многофункциональный диск (DVD)...), смарт-карты, устройства флэш-памяти (например, в виде карточки, палочки, ключа-накопителя...), интегральные схемы, такие как постоянные запоминающие устройства, программируемые постоянные запоминающие устройства и электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства.

На фиг.1 изображена система беспроводной связи с множественным доступом согласно одному варианту осуществления. Система 1 беспроводной связи множественного доступа включает в себя множество сот, например, соты 2, 104 и 106. На фиг.1 каждая сота 2, 4 и 6 может включать в себя узел доступа, который включает в себя множество секторов. Множество секторов формируется группами антенн, каждая из которых ответственна за связь с терминалами доступа в части соты. В соте 2 каждая группа 12, 14 и 16 антенн соответствует разному сектору. В соте 4 каждая группа 18, 20 и 22 антенн соответствует разному сектору. В соте 6 каждая группа 24, 26 и 28 антенн соответствует разному сектору.

Каждая сота включает в себя несколько терминалов доступа, которые осуществляют связь с одним или более секторами каждого узла доступа. Например, терминалы 30 и 32 доступа осуществляют связь с базой 42 узла доступа, терминалы 34 и 36 доступа осуществляют связь с узлом 44 доступа, и терминалы 38 и 40 доступа осуществляют связь с узлом 46 доступа.

Контроллер 50 связан с каждой сотой 2, 4 и 6. Контроллер 50 может содержать одно или более подключений к множеству сетей, например, к Интернету, другим основанным на пакетах сетям или сетям передачи речи с коммутацией каналов, которые обеспечивают информацию терминалам доступа и от них при осуществлении связи с сотами системы 1 беспроводной связи множественного доступа. Контроллер 50 содержит или соединен с планировщиком, который планирует передачу с терминалов доступа и на них. В других вариантах осуществления планировщик может находиться в каждой индивидуальной соте, каждом секторе соты или их комбинации.

Чтобы облегчить калибровку передач на терминалы доступа, полезно калибровать контур калибровки усиления узла доступа для решения проблемы рассогласования из-за каналов передачи и приема узла доступа. Однако вследствие шума в канале любая оценка калибровки, основанная на сигналах, принятых на терминалах доступа (прямая линия связи) и переданных с терминалов доступа (обратная линия связи), может содержать шум и другие изменения в каналах, которые могут поставить под сомнение представленные оценки, используемые для обеспечения калибровки. Чтобы компенсировать влияние шума в канале, множество калибровок как прямой линии связи, так и обратной линии связи используются для множества терминалов доступа. В некоторых аспектах множество передач на каждый терминал доступа и с него учитываются для выполнения калибровки данного сектора.

В некоторых аспектах может калиброваться или канал передачи узла доступа, или канал приема узла доступа. Это может выполняться, например, посредством использования отношения калибровки для калибровки канала приема узла доступа к его каналу передачи или калибровки его канала передачи к его каналу приема. Отношение калибровки затем может использоваться для калибровки канала передачи узла доступа или канала приема узла доступа.

Как используется в данном документе, узел доступа может быть фиксированной станцией, используемой для связи с терминалами, и также может упоминаться и включать в себя некоторые или все функциональные возможности базовой станции узла В или определяемые некоторыми другими терминами. Терминал доступа также может упоминаться и включать в себя некоторые или все функциональные возможности оборудования пользователя (UE), устройства беспроводной связи, терминала, мобильной станции или определяемые некоторыми другими терминами.

Необходимо отметить, что, хотя фиг.1 описывает физические секторы, т.е. имеющие разные группы антенн для разных секторов, могут использоваться другие подходы. Например, использование множества фиксированных «лучей», каждый из которых охватывает различные области соты в частотном пространстве, может использоваться вместо или в комбинации с физическими секторами. Такой подход описывается и раскрывается в одновременно рассматриваемой заявке на патент США № 11/260895, озаглавленной «Adaptive Sectorization In Cellular System», которая включена в данный документ по ссылке.

На фиг.2 изображено антенное устройство 100, содержащее канал 102 приемника и канал 104 передатчика согласно различным аспектам, описанным в данном документе. Канал 102 приемника содержит компонент 106 преобразователя с понижением частоты, который преобразует с понижением частоты сигнал в полосу модулирующих частот при приеме. Компонент 106 преобразователя с понижением частоты соединен с блоком 108 автоматической регулировки усиления (АРУ), который определяет интенсивность принятого сигнала и автоматически подстраивает усиление, применяемое к принятому сигналу, для поддержания канала 102 приемника в пределах связанного с ним диапазона линейного режима и обеспечения постоянной интенсивности сигнала для вывода через канал 104 передатчика. Понятно, что АРУ 108 может быть необязательной для некоторых вариантов осуществления, описанных в данном документе (например, автоматическую регулировку усиления необязательно выполнять в каждом варианте осуществления). АРУ 108 соединена с аналого-цифровым (А/Ц) преобразователем 110, который преобразует принятый сигнал в цифровой формат, перед тем как сигнал будет сглажен цифровым фильтром 112 нижних частот (ФНЧ), который может ослаблять кратковременные колебания в принятом сигнале. Наконец, канал 102 приемника может содержать процессор 114 приемника, который обрабатывает принятый сигнал и может передавать сигнал одному или более компонентам канала 104 передатчика.

Канал 104 передатчика может содержать процессор 116 передатчика, который принимает сигнал от канала 102 приемника (например, передатчик принимает сигнал, который был первоначально принят каналом 102 приемника и подвергался различным процессам, связанным с его компонентами,...). Процессор 116 передатчика соединен с формирователем 118 импульсов, который обеспечивает манипулирование сигналом, подлежащим передаче, так что сигналу может быть придана такая форма, чтобы он находился в пределах ограничений по полосе частот, в то же время ослабляя и/или устраняя межсимвольную интерференцию. Если сигналу придана форма, он может подвергаться цифроаналоговому (Ц/А) преобразованию в Ц/А преобразователе 120, перед тем как он будет подвергнут действию связанного с ним фильтра 122 нижних частот (ФНЧ) в канале 104 передатчика для сглаживания. Компонент 124 импульсного усилителя (ИУ) может усиливать импульс/сигнал перед преобразованием с повышением частоты в полосу модулирующих частот посредством преобразователя 126 с повышением частоты.

Антенная решетка 100 может существовать для каждой антенны как узла доступа, так и терминала доступа. По существу, может быть заметное различие, наблюдаемое между передаточной характеристикой канала 104 передатчика и канала 102 приемника и/или их отсчетами, и не может предполагаться взаимность изменений эквивалентного канала и/или передатчика/приемника. При калибровке антенной решетки 100 может использоваться понимание величины изменений, на основе влияния на фазу и/или амплитуду, сигналов, распространяющихся по каналам передатчика и приемника, и их влияние на точность предположения о взаимности, чтобы облегчить процесс калибровки. Кроме того, в случае антенной решетки, в основном, каждая антенна 100 имеет разный канал 104 передатчика и канал 102 приемника, отличающийся от каналов каждой другой антенны. Поэтому каждый другой канал 104 передатчика может иметь различные влияния, на основе фазы и/или амплитуды, как и любой другой канал 104 передатчика, соответственно. Это же может быть верно для каналов 102 приемника каждой антенны 100.

Рассогласование во влиянии может быть из-за физической конструкции антенны 100, различий компонентов или ряда других факторов. Такие рассогласования могут включать в себя, например, эффекты взаимной связи, эффекты башни, несовершенные сведения о расположениях элементов, амплитудные и/или фазовые рассогласования из-за кабельной системы антенны и т.п. Кроме того, рассогласования могут быть из-за аппаратных элементов в канале 104 передатчика и/или канала 102 приемника каждой антенны 100. Например, такие рассогласования могут быть связаны с аналоговыми фильтрами, дисбалансом сигналов I и Q, рассогласованием фазы и/или усиления малошумящего усилителя или усилителя в каналах, различными эффектами нелинейности и т.д.

Для узла доступа калибровка каждого канала передачи по его соответствующему каналу приема (т.е. каналу приема, соответствующему этой же антенне) независимо потребует сложный и потенциально громоздкий процесс. Далее, любая конкретная обратная связь, для передачи по прямой линии связи, или пилот-сигналы, используемые для передачи по обратной линии связи, для любого данного терминала доступа подвержены шуму для этого пользователя. Поэтому для любого данного отношения калибровки, оцененного на основе как прямой, так и обратной линии связи, существует некоторая ошибка, вводимая изменением и шумом в канале. Поэтому в нескольких аспектах одно или несколько отношений калибровки, оцененных для нескольких различных терминалов доступа, суммируются для того, чтобы получить единственное отношение калибровки, подлежащее использованию точкой доступа для передачи одному или всем терминалам доступа. В некоторых аспектах суммирование может составлять усреднение всех, или некоторого предварительно определенного поднабора, отношений калибровки для каждого терминала доступа, устанавливающего связь с узлом доступа. В другом аспекте суммирование может выполняться методом совместной оптимизации, где измерения канала от каждого терминала доступа и для него суммируются для оценки единственного отношения калибровки, которое представляет собой комбинацию рассогласований усиления для каждого терминала доступа, без вычисления индивидуального отношения калибровки для каждого терминала доступа.

Для любого данного терминала доступа узел доступа использует относящиеся оценки канала обратной линии связи и оценки канала прямой линии связи, которые выполняются на терминале доступа и подаются обратно на узел доступа, чтобы оценить или вычислить отношение калибровки, основанное на этом терминале доступа.

Оценка канала прямой линии связи может оцениваться на терминале доступа для передач с i-ой передающей антенны узла доступа. Однако любая оценка канала будет иметь компоненты, относящиеся к шуму канала, вместе с любым усилением или искажением, вызванным каналом передачи узлов доступа и каналом приема терминалов доступа. Оценка канала прямой линии связи тогда может быть записана как:

В уравнении (1) оценка канала представляет собой функцию рассогласования β_AT усиления канала приемника терминала доступа, рассогласования усиления канала передатчика узла доступа, h_i, который представляет собой физический канал между двумя измеряемыми антеннами, и шума n_i канала, который представляет собой часть оценки канала.

В случае передач по обратной линии связи оценка канала на i-ой приемной антенне узла доступа из-за передачи от ТД , по существу, представляет собой инверсию уравнения (1). Это можно видеть в уравнении (2) ниже:

В уравнении (2) эта оценка канала представляет собой функцию рассогласования α_AT усиления канала передачи терминала доступа, рассогласования усиления канала приемника узла доступа, h_i, который представляет собой физический канал между двумя измеряемыми антеннами, и шума υ_i канала, который представляет собой часть оценки канала.

Чтобы калибровать антенную решетку, ошибки рассогласования между каналами 102 приемника и каналами 104 передатчика антенн 100 в них показаны ниже в уравнении (3). Необходимо отметить, что могут быть использованы другие методологии и математические зависимости для реализации калибровки решетки совместно или вместо методов и математических зависимостей, описанных в данном документе.

В уравнении (3) c_i представляет собой общее отношение рассогласования между передачами по обратной линии связи и передачами по прямой линии связи, γ представляет собой отношение рассогласования усилений между каналами передачи и приема терминала доступа, и η_i представляет собой отношение рассогласования каналов приема и передачи для i-ой антенны в узле доступа. Необходимо отметить, что γ, по существу, является постоянным для каждой пары антенн в узле доступа. Также в некоторых отношениях уравнение (3) является идеализированным, так как оценка шума не включена в него.

Отношения калибровки c_i,i=1,... М, где M представляет собой количество антенн в антенной решетке узла доступа, могут быть сгруппированы в один вектор для каждого терминала доступа, который может быть назван «вектором калибровки».

В уравнении (4) элементы вектора соответствуют оценкам для каждой антенны узла доступа в отношении единственного терминала доступа. Необходимо отметить, что элементы вектора могут быть комплексными числами, включающими в себя как амплитудное, так и фазовое рассогласование для каждого канала передачи и приема антенной решетки узла доступа, а также общее рассогласование, соответствующее рассогласованию передачи и приема каналов передачи и приема терминала доступа.

Вектор n шума включает в себя влияние ошибок измерения канала (среднеквадратическая ошибка (СКО)) и также влияние декорреляции измерения канала, так как измерения усиления выполняются в различные моменты времени, таким образом позволяя изменениям в канале во времени, а также температурным и другим изменениям оказывать влияние на измерение.

Оцененный вектор калибровки, соответствующий терминалу u доступа, может определяться так, как показано ниже в уравнении (5).

где γ_u представляет собой рассогласование усиления, соответствующее каналам передачи и приема терминала доступа, и η представляет собой вектор рассогласования, соответствующий каналам передачи и приема антенной решетки узла доступа. Вектор определяется для всех антенн антенной решетки узла доступа.

В вышеупомянутом необходимо отметить, что существует несколько способов суммирования различных оценок калибровки (соответствующих измерениям от различных терминалов доступа) для генерирования общих или суммированных оценок калибровки. Одним путем для выполнения этого суммирования является усреднение всех оценок калибровки с целью получения одной оценки.

В данном подходе каждая оценка вектора калибровки включает в себя мультипликативный множитель γ_u, который является разным для различных терминалов доступа. В том случае когда один или несколько терминалов доступа имеют очень большое рассогласование γ_u усиления, простое усреднение может привести к результатам, которые смещают среднее в сторону терминалов доступа, имеющих наибольшее рассогласование γ_u усиления.

В другом аспекте, каждая оценка вектора калибровки, соответствующая конкретному терминалу доступа, нормализуется в соответствии с элементом вектора. Это может обеспечивать минимизацию в тех случаях, где один или несколько терминалов доступа имеют большое рассогласование γ_u усиления. Этот процесс изображен ниже в уравнении (6).

Необходимо отметить, что в некоторых аспектах нормализующим элементом может быть любой элемент вектора калибровки при условии, что он является одинаковым элементом для каждой оценки вектора калибровки, например, первый элемент или другой элемент. Сумма нормализованных элементов затем делится на общее количество элементов U вектора .

Другой подход, который может быть использован для суммирования различных оценок вектора калибровки, может основываться на суммировании оцененных векторов в матрице. Например, в некоторых аспектах каждая оценка вектора калибровки может представлять собой повернутую и масштабированную версию одного и того же вектора η, причем поворот и масштабирование обусловлены различными рассогласованиями γ_u терминала доступа. Одним путем избавления от этого масштабирования и поворота является сначала нормализация каждого вектора калибровки, чтобы он имел единичную норму. Затем матрица Q, столбцы которой представляют собой нормализованные оценки вектора калибровки, может быть сформирована из векторов калибровки. Единственная оценка для вектора калибровки получается посредством выполнения разложения матрицы, например, разложения по сингулярным числам матрицы Q. Собственный вектор, соответствующий максимальному сингулярному числу, может использоваться в качестве общей оценки вектора калибровки, например, как показано в уравнении (7) ниже.

Как приведено в качестве примера в трех подходах выше, отношение калибровки, в основном, оценивается в два этапа. Сначала значения, соответствующие элементам векторов калибровки, вычисляются для антенной решетки, или этих представляющих интерес антенн, в отношении индивидуальных терминалов доступа. Векторы калибровки затем суммируются в соответствии с одним или более различных математических процессов.

Альтернативой вычислению множества векторов калибровки является использование процедуры совместной оптимизации, использующей множество измерений узлов доступа и терминалов доступа следующим образом. В некоторых случаях терминал доступа и узел доступа могут генерировать свои оценки канала для различных частотных тонов и в различные моменты времени. Кроме того, может быть временная ошибка τ_k,u между узлом доступа и u-ым терминалом доступа в момент k времени. В таком случае, оценка g_i,k,u вектора канала прямой линии связи, измеренная на терминале доступа, может быть связана с оценкой h_i,k,u вектора канала обратной линии связи, измеренной в узле доступа. Один подход, использующий вектор η калибровки и рассогласование γ_u терминала доступа, изображен в уравнении (8) ниже.

В уравнении (8) Z_i,k,u представляет собой диагональную матрицу, диагональные элементы которой представляют собой элементы оценки h_i,k,u вектора канала обратной линии связи и . Нижние индексы i,k,u представляют собой индексы тона, времени и пользователя, соответственно. В вышеупомянутом уравнении неизвестными являются вектор η калибровки и конкретное рассогласование γ_i,k,u терминала доступа. Особенность уравнения (8) заключается в том, что рассогласование терминала доступа включает в себя эффект временного рассогласования между узлом доступа и терминалом доступа в дополнение к рассогласованию усиления из-за каналов передачи и приема терминала доступа. Одним путем получения решения для η и γ_i,k,u является использование подхода минимальной среднеквадратической ошибки (МСКО), как показано в уравнении (9).

Решения для η и γ_i,k,u могут быть даны уравнением (10) ниже.

где для вектора x ортогональный проективный оператор может быть определен как

Чтобы компенсировать рассогласования,