[发明专利]大规模MIMO天线阵列远场校准系统

说明书

本发明公开了一种大规模MIMO天线阵列远场校准系统，利用本发明可以有效提高被测天线阵列中阵元位置误差及幅相误差引起的波束方向误差的校准精度。本发明通过下述技术方案予以实现：伺服控制装置控制被测天线阵列与信标天线间的相对位置，改变发射信标天线到被测接收天线阵列的波束入射角或被测发射天线阵列到接收信标天线的波束离去角，相控阵波控装置控制被测天线阵列馈电网络所有的移相器、衰减器、开关和数字加权，数据发送与采集装置控制被测发射天线阵列与发射信标天线发送的数字信号，采集被测接收天线阵列与接收信标天线接收的数字信号；基于数字域信号处理算法计算被测天线阵列阵元位置误差、幅相误差，输出被测天线阵列的校准结果。

技术领域

本发明涉及一种智能天线阵列的校准系统，尤其是采用混合波束成形的毫米波大规模多天线发送和多天线接收(multiple-input multiple-output，MIMO)天线阵列的校准系统。

背景技术

采用多天线发送和多天线接收(multiple-input multiple-output，MIMO)技术是挖掘无线空间维度资源、提高频谱效率和功率效率的基本途径，近20年来一直是移动通信领域研究开发的主流技术之一。MIMO技术可以提供分集增益、复用增益和功率增益。分集增益可以提高系统的可靠性，复用增益可以支持单用户的空间复用和多用户的空分复用，而功率增益可以通过波束成形提高系统的功率效率。目前，MIMO技术已经被LTE(long termevolution，LTE)，IEEE 802.11ac等无线通信标准所采纳。但是，现有4G系统基站配置天线的数目较少，空间分辨率低，性能增益仍然有限。

为适应移动数据业务的爆炸式增长，无线通信系统必须显著提高频谱效率。大规模MIMO技术采用大量天线来服务数量相对较少的用户，可以有效提高频谱效率。大规模MIMO通过在基站侧部署大量的天线，提供足够的空间自由度，以深度挖掘并利用空间维度无线资源，同时引入能量效率优先的系统优化准则，从而解决未来移动通信的频谱效率问题及功率和能耗效率问题。大规模天线系统的基本特征是：在基站覆盖区域内配置数十根甚至数百根以上天线，较4G系统中的4(或8)根天线数增加一个量级以上。这些天线可分散在小区内(称为大规模分布式MIMO，即Large-scale Distributed MIMO)，或以大规模天线阵列方式集中放置(称为大规模MIMO，即Massive MIMO)。理论研究及初步性能评估结果表明，随着基站天线个数(或分布式节点总天线数目)趋于无穷大，多用户信道间将趋于正交。这种情况下，高斯噪声以及互不相关的小区间干扰将趋于消失，而用户发送功率可以任意低。此时，单个用户的容量仅受限于其他小区中采用相同导频序列的用户的干扰。