CN102624470B - 一种多通道发射机射频响应的实时校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种多通道发射机的射频响应实时校准方法和装置，涉及无线通信技术领域。本申请的方法包括：将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路测试信号，分别对应多通道发射机的m个发射射频通道；利用接收通道在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频响应信号；利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应；利用得到的每个发射射频通道的响应对其发射射频响应进行补偿校正。可在多通道发射机中实现对各发射射频通道的响应的获取，可以在各种实际应用中实时、方便、准确地校准发射射频响应。

Description

一种多通道发射机射频响应的实时校准方法和装置

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种多通道发射机的射频响应实时校准方法和装置。

背景技术

随着现代通信技术的发展，对其设备的测试要求越来越高，不仅需要测试的可靠性还要兼顾测试的高效性。

在未来通信发展中，多输入多输出天线技术（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）等技术必然会用于未来无线通信系统中，这样可以提高信息传输速率，为了很好的利用MIMO带来的更多信道信息，必然会引进多射频通道。

发射射频通道的校准在无线通信领域中非常重要，比如对于无线信道响应的测量中，需要排除发射射频通道响应的影响，那么就需要对发射射频通道进行校准。发射射频通道的响应会随时间变化，放大器等器件的增益、相位等参数会随着温度等因素的变化而变化，导致在多通道收发机中，各射频通道的响应不同，而这种通道之间的差异性，将导致系统性能的恶化。比如若原本待发射各通道数据相互正交，由于各射频通道间的差异性，经过多通道发射机后，各路数据不再正交，将会对数据后处理、信道估计等造成影响。

现有技术中，一种校准方法是在使用前将多通道发射机和校准通道接收机通过实体数据线进行连接，然后通过校准通道接收机获取信号进行分析，对多通道发射机的发射射频通道射频响应进行测试校准，保证各发射射频通道发射射频响应的正交性，然后再利用校准完毕的多通道发射机去进行后续测试，比如对无线信道的测试，但是在实际应用中，多通道发射机和多通道发射机是通过无线信道传输信号的，上述方法无法实时、方便的在各种应用场景中准确的校准多通道发射机的射频响应。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种多通道发射机射频响应的实时校准方法，可实时、方便的在各种应用场景中准确的校准多通道发射机的射频响应。

为了解决上述问题，本申请公开了一种多通道发射机射频响应的实时校准方法，包括：

将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路测试信号；所述m路测试信号分别对应多通道发射机的m个发射射频通道；

利用接收通道在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号；

利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应；

利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正。

优选的，将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路测试信号时包括：

将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号。

优选的，在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号时包括：

利用一个接收通道中的合路器将各个发射射频通道的发射射频响应信号进行整合，得到各路射频响应信号之和。

优选的，利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应时包括：

分别利用各发射射频通道的正交测试信号作为反卷积因子，与所述各路射频响应信号之和进行反卷积计算，得到各发射射频通道的响应。

优选的，将发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号的方法包括：

二进制移相键控调制方法、差分移相键控调制方法或四相相移键控调制方法。

优选的，所述初始测试信号包括基带、中频、或射频上的信号。

优选的，所述的补偿校正包括：

在所述多通道发射机中进行补偿校正或者在与所述多通道发射机相应的多通道接收机中进行补偿校正。

相应的，本申请公开了一种多通道发射机射频响应的实时校准系统包括：

信号调制器，用于将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号；所述m路正交测试信号分别对应多通道发射机的m个发射射频通道；

接收通道，用于在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号；

反卷积运算器，用于利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应；

补偿校正模块，用于利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正。

优选的，所述的信号调制器为正交调制器。

优选的，所述接收通道包括合路器；所述合路器包括双频合路器、三频合路器、四频合路器。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

本申请利用在多通道发射机的每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号，然后利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应，最后利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正。在上述过程中，可在多通道发射机中即可实现对各发射射频通道的响应的获取，因此可以在实际应用中实时、方便的在各种应用场景中准确的校准多通道发射机的发射射频响应。

附图说明

图1是本申请一种多通道发射机射频响应的实时校准方法的流程示意图；

图2是本申请一种基于多通道的发射机射频响应的实时校准工作结构图；

图3是示出了一个对初始测试信号通过BPSK正交调制方法调制示例；

图4示出了本申请多通道发射机对于20MHz的chirp序列的初始测试信号的校正前后频域响应图；

图5是本申请一种多通道发射机射频响应的实时校准系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

在实际中，多通道发射机的每个发射射频通道i在接收射频响应x_i时会产生响应y_i，发射射频通道产生的射频响应信号为z_i，但正常情况下每个发射射频通道i的响应y_i是不知道的，并且会随着应用环境的变化而变化，比如时间变化，放大器等器件的增益、相位等参数会随着温度等因素的变化，发射射频通道i的响应y_i会存在变化，如果不及时测量出y_i的值，然后对各发射射频通道的接收射频响应进行补偿校正，则会对多通道发射机使用过程精确度等问题产生影响。

参照图1，示出了本申请一种多通道发射机射频响应的实时校准方法的流程示意图，具体可以包括：

步骤110，将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路测试信号；所述m路测试信号分别对应多通道发射机的m个发射射频通道。

在实际中一个多通道发射机包括多个发射射频通道，那么对于发射机产生的一个初始测试信号x(t)，需要将其调制成与发射射频通道个数相同的路数的信号，分别输入各发射射频通道。比如多通道发射机有m个发射射频通道，那么可将发射机产生的一个初始测试信号x(t)，调制为m路测试信号x_k(t)，k＝1,2,...,m。

所述的初始测试信号，其形式可以是线性调频信号、伪噪声序列（Pseudo-noise Sequence）信号或正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)等任一种预知信号。另外，所述的初始测试信号，可以是基带、中频、射频上的信号。具体的初始测试信号的类型和产生位置本申请不对其加以限制。

优选的，将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路测试信号时包括：

将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号。

比如多通道发射机有m个发射射频通道，那么可将发射机产生的一个初始测试信号x(t)，调制为m路测试信号x_k(t)，k＝1,2,...,m，其中任意两个信号x_k(t)之间相互正交。

在实际中，可通过正交调制器将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号，采用的调制方式可以为BPSK（Binary Phase ShiftKeying，二进制移相键控调制方法，是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种）、DPSK（Differential Phase Shift Keying，差分移相键控调制方法利用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。）或QPS（Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控调制方法）等任一种正交调制方式。对具体的正交调制方式本申请不对其加以限制。

步骤120，利用接收通道在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号。

当每个发射射频通道接收到信号x_k(t)，该信号x_k(t)经过该发射射频通道后，会产生相应的发射射频响应信号g_k(t)，其中该发射射频通道的响应为y_k(t)，但在实际中发射射频通道的响应为y_k(t)是未知的，需要测试出该响应的值。实际中，x_k(t)，y_k(t)，g_k(t)三者的关系为g_k(t)＝x_k(t)*y_k(t)，中“*”为卷积运算。那么，可将接收通道在每个发射射频通道与发射天线的连接处接到校准通道上的合路器上，从而可以获取发射射频通道的发射射频响应信号和

优选的，当将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号，发送至相应的多通道发射机的m个发射射频通道时后，在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号时包括：

利用一个接收通道中的合路器将各个发射射频通道的发射射频响应信号进行整合，得到各路射频响应信号之和。

进一步的，所述的接收通道为合路器。所述合路器可以为双频合路器、三频合路器或四频合路器。

比如前述多通道发射机有m个发射射频通道，将发射机产生的一个初始测试信号x(t)，调制为m路正交测试信号x_k(t)，k＝1,2,...,m，其中任意两个信号x_k(t)之间相互正交。那么对于各发射通道基于相应x_k(t)产生的发射射频响应信号g_k(t)，可合路器得到的信号

另外，本身可以用多个接收通道接收对应个数的发射射频响应信号。比如对于8个发射射频通道，分别编号为1-8，那么可设置接收通道1接收1-4号发射射频通道的发射射频响应信号，设置接收通道2接收5-8号发射射频通道的发射射频响应信号。具体设置方法，本申请不对其加以限制。

步骤130，利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应。

在实际中对于每个发射射频通道接收的测试信号x_k(t)，经过该发射射频通道响应后，会产生发射射频响应信号g_k(t)，其中该发射射频通道的响应为y_k(t)，但在实际中发射射频通道的响应为y_k(t)是未知的，需要测试出该响应的值。实际中，x_k(t)，y_k(t)，g_k(t)三者的关系为g_k(t)＝x_k(t)*y_k(t)，中“*”为卷积运算。

那么，如果得到每个发射射频通道的x_k(t)，g_k(t)，基于上述原理，以x_k(t)为反卷积因子，对g_k(t)进行反卷积运算即可获得相应发射射频通道的响应y_k(t)，比如，反卷积可以根据时域卷积定理，g_k(t)＝x_k(t)*y_k(t)，通过该定理将公式转化到频域中，及G_k(f)＝X_k(f)·Y_k(f)，所以Y_k(f)＝G_k(f)/X_k(f)，即可得到发射射频通道响应的频域值Y_k(f)，然后再通过傅里叶变换即可得到发射射频通道响应y_k(t)。

当每个发射射频通道接收的测试信号为正交测试信号x_k(t)，利用一个接收通道将各个发射射频通道的发射射频响应信号进行整合g_k(t)，得到各路射频响应信号之和Σg_k(t)时，可分别利用每个发射射频通道接收的x_k(t)与Σg_k(t)进行反卷积运算，获取每个发射射频通道的y_k(t)。

比如，前述m个发射射频通道，每个通道对应的x_k(t)为正交测试信号，利用x_k(t)之间的正交性，对于各发射通道基于相应x_k(t)产生的发射射频响应信号g_k(t)，通过合路器得到的信号因为任意两个发射射频通道的测试信号x_k(t)是正交的，那么比如对于k＝2，x₂(t)与 中的k≠2的g_k(t)，比如g₁(t)，g₃(t)……g_m(t)，进行反卷积运算时结果为零，只能得出k＝2对应的y₂(t)。那么可利用x_k(t)之间的正交性，将正交测试信号x_k(t)分别与信号 $\begin{array}{c}H\left(f\right)=G_T\left(f\right)C\left(f\right)G_R\left(f\right)\\ Y\left(f\right)=X\left(f\right)H\left(f\right)\end{array},$ 进行反卷积计算，即可得到每个发射射频通道的响应y_k(t)。

步骤140，利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正。

通过前述步骤，得到了多通道接收机每一个发射射频通道的响应，那么即可利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正，其中补偿校正操作可举例如下：系统的总传输特性可以表示为H(f)＝G_T(f)C(f)G_R(f)，其中G_T(f)和G_R(f)分别是发送滤波器和接收滤波器的传输函数，C(f)为信道的传输特性。其中G_T(f)为y_k(t)的频域表示，如果我们通过此专利得到y_k(t)，即能得到G_T(f)，与此同时，如果我们能得到接收滤波器的传输特性G_R(f)，以及总传输特性H(f)，其中总传输特性我们可以通过Y(f)＝X(f)H(f)式子得到，其中Y(f)为接收到信号，X(f)为初始发送信号。这样就能实时得到准确的信道的传输特性C(f)。

具体的，对发射射频响应的补偿校正，可以是在多通道发射机中的射频、中频、基带上进行补偿校正；也可以是在多通道接收机中的射频、中频、基带上进行补偿校正。另外利用得到的每个接收射频通道的响应对每个接收射频通道的接收射频响应进行补偿校正可以是在时域、频域里进行补偿校正。具体的补偿校正的位置和域，本申请不对其加以限制。

参照图2，其示出了一种基于多通道的发射机射频响应的实时校准工作结构图。

步骤如下：

步骤1：在本发明中，发射机的射频响应的实时校准结构如图1所示，其中有8个发射频通道，每个射频通道上连接一根发天线，采用八路合路器，以及发端射频响应补偿、校正方法是在发射机中的基带上进行的；

步骤2：调制方式采用BPSK的调制方式，具体的BPSK的调制方法可以见图3，图3示出了对初始测试信号通过BPSK正交调制方法调制的正交测试信号；

步骤3：测试信号为采用带宽120MHz的chirp序列经过上变频得到的射频信号，分别经过8路BPSK调制后，测试信号变为8路正交信号；

步骤4：将8路正交信号分别经过8路频通道以及八路合路器将8路正交信号合为一路；

步骤5：再将通过合路器上的信号分别跟8路原始正交信号样本进行反卷积运算，得到各个发射频通道的射频响应；

步骤6：将各个射频通道的射频响应下变频到基带上，再通过AD采样后转化为8路数字信号；

步骤7：将8路数字信号送入PC端，利用得到的发射频通道的响应，对8路发射频响应进行补偿校正，如图4所示，图4示出了本申请多通道发射对于20MHz的chirp序列的初始测试信号的校正前后频域响应图。

参照图5，其示出了本申请一种多通道发射机射频响应的实时校准系统的结构示意图，包括：

多通道发射机410和PC端420,；

所述多通道发射机410包括：

信号调制器411，用于将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号；所述m路正交测试信号分别对应多通道发射机的m个发射射频通道；

接收通道412，用于在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号；

反卷积运算器413，用于利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应；

所述PC端420包括：

补偿校正模块421，用于利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正。

其中，所述的信号调制器为正交调制器。

其中，所述接收通道为合路器；所述合路器可以为双频合路器、三频合路器、四频合路器。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的多通道发射机射频响应的实时校准方法和系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

Claims (7)

1.一种多通道发射机射频响应的实时校准方法，其特征在于，应用于无线信道测量，包括：

将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号；所述m路正交测试信号分别对应多通道发射机的m个发射射频通道；所述调制方式包括：二进制移相键控调制方法，或者差分移相键控调制方法，或者四相相移键控调制方法；

利用接收通道在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号；其中，在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号时包括：

利用一个接收通道中的合路器将各个发射射频通道的发射射频响应信号进行整合，得到各路射频响应信号之和；

利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应；其中，利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应时包括：分别利用各发射射频通道的正交测试信号作为反卷积因子，与所述各路射频响应信号之和进行反卷积计算，得到各发射射频通道的响应；

利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号的方法包括：

二进制移相键控调制方法、差分移相键控调制方法或四相相移键控调制方法。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述初始测试信号包括基带、中频、或射频上的信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的补偿校正包括：

在所述多通道发射机中进行补偿校正或者在与所述多通道发射机相应的多通道接收机中进行补偿校正。

5.一种多通道发射机射频响应的实时校准系统，其特征在于，应用于无线信道测量,包括：

信号调制器，用于将多通道发射机产生的初始测试信号调制成m路正交测试信号；所述m路正交测试信号分别对应多通道发射机的m个发射射频通道；所述调制方式包括：二进制移相键控调制方法，或者差分移相键控调制方法，或者四相相移键控调制方法；

接收通道，用于在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号；其中，在每个发射射频通道与发射天线的连接处获取相应发射射频通道的发射射频响应信号时包括：

利用一个接收通道中的合路器将各个发射射频通道的发射射频响应信号进行整合，得到各路射频响应信号之和；

反卷积运算器，用于利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应；其中，利用各发射射频通道接收的测试信号和各发射射频通道的发射射频响应信号进行反卷积运算，得到各发射射频通道的响应时包括：分别利用各发射射频通道的正交测试信号作为反卷积因子，与所述各路射频响应信号之和进行反卷积计算，得到各发射射频通道的响应；

补偿校正模块，用于利用得到的每个发射射频通道的响应对每个发射射频通道的发射射频响应进行补偿校正。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述的信号调制器为正交调制器。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：

所述接收通道包括合路器；所述合路器包括双频合路器、三频合路器、四频合路器。