CN103188191A - 多载波接收机及其增益校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多载波接收机及其增益校准方法。其中，该多载波接收机包括：模数转换器，用于对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号；数字信号处理器，用于将上述模数转换器输出的多载波数字信号分离出各载波数字信号；增益校准器，用于获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，使用各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对上述各载波数字信号进行增益校准。通过本发明，解决了相关技术中的接收机增益校准方法不能对多载波数字信号中的各载波数字信号分别进行增益校准的问题，提高了多载波接收机增益校准的准确度，降低了接收机中频处理电路的通带平坦度的要求。

Description

多载波接收机及其增益校准方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种多载波接收机及其增益校准方法。

背景技术

当前无线通讯技术飞速发展，移动通信正在向宽带化方向发展。市场和技术需要更高密度、更小体积、更低成本的基站系统，因此多载波基站得以大规模应用，相应的，多载波接收机的应用和设计成为必然选择。

图1是根据相关技术的常用的多载波接收机的结构示意图，如图1所示，该多载波接收机包括天馈系统101、双工器和低噪声放大器(Duplex Filter and Low Noise Amplifier，简称为DFL)102、射频处理器103、时钟本振器104、中频滤波器105、中频可控增益放大器(VariableGain Amplifier，简称为VGA)106、模数转换器(Analog to Digital Converter，简称为ADC)107、接收信号数字处理器108。中频可控增益放大器可以在天馈系统101至模数转换器107的链路流程中对信号进行增益校准，图1以中频可控增益放大器106设置在中频滤波器105和模数转换器107之间为例进行说明。多载波接收机的工作流程是：多载波上行无线信号由天馈系统101接收之后进入接收机，然后DFL102对该多载波上行无线信号进行双工滤波处理和低噪声放大处理，然后通过射频处理器103对该多载波上行无线信号进行射频滤波和混频下变频处理，得到中频模拟信号，再经中频滤波器105和中频可控增益放大器106对该中频模拟信号进行处理之后，通过模数转换器107进行模数转换，得到数字信号，最后通过接收数字信号处理器108对该数字信号进行数字信号处理和控制，具体的数字信号处理和控制过程可以包括数字解调、抽取、滤波、自动增益控制(Automatic Gain Control，简称为AGC)、增益校准等等，最后得到基带IQ数据。

由于多载波接收机的处理增益在整个接收频段内是不平坦的，也就是输入的射频信号频率在接收机工作频段内变化时，如果相关增益控制(如上述图1中的中频可控增益放大器的控制等)不发生变化，最终得到的接收信号的电平会随频率的不同而发生变化。为了得到稳定的接收电平，就要针对不同的频率对接收机增益进行校准和补偿。

目前通常的接收机增益校准方法是先把整个接收工作频段分成若干小的频段，设定一个输入信号的电平的参考值，在只改变输入频率的情况下，把每个小频段接收到的电平值和上述参考值比较，把二者的差值记下来，作为增益校准值存储到存储器中。当接收机实际工作在某个小频段内，就把该小频段对应的增益校准值从存储器中取出来，根据该增益校准值对该小的频段的信号进行增益校准，从而实现对不同频率接收增益的校准和补偿。具体校准实现可以是改变基带I/Q的幅值，也可以是改变中频可控增益放大器的增益。

但在多载波接收机中，由于中频滤波器和放大电路带内平坦度的影响，在其它条件相同的情况下，多载波中频信号输出的各个载波电平实际是有所不同的。上述接收机增益校准的方式没有办法校准各个载波在中频电路输出电平的差异。

针对相关技术中的接收机增益校准方法不能对多载波数字信号中的各载波数字信号分别进行增益校准的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的接收机增益校准方法不能对多载波数字信号中的各载波数字信号分别进行增益校准的问题，本发明提供了一种多载波接收机及其增益校准方法，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多载波接收机，该多载波接收机包括：模数转换器，用于对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号；数字信号处理器，用于将上述模数转换器输出的上述多载波数字信号分离出各载波数字信号；增益校准器，用于获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，使用上述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对上述各载波数字信号进行增益校准。

上述数字信号处理器包括：多个数字振荡处理单元，用于对模数转换器输出的多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应各个通道的多载波数字信号；多个数字滤波单元，用于接收来自数字振荡处理单元的多载波数字信号，根据数字滤波单元所在通道的载波要求对多载波数字信号进行抽取或滤波操作，得到所在通道对应的载波数字信号；上述增益校准器包括：增益校准控制单元，用于获取各个通道的载波数字信号对应的增益校准值，并将增益校准值输出给对应通道上的增益校准单元；多个增益校准单元，用于接收增益校准单元所在通道的数字滤波单元输出的载波数字信号和增益校准控制单元输出的增益校准值，使用获取的增益校准值分别对载波数字信号进行增益校准。

上述多载波接收机还包括：增益校准存储器，用于存储射频增益校准值和中频增益校准值；上述增益校准控制单元包括：获取子单元，用于向增益校准存储器获取射频增益校准值和中频增益校准值；计算子单元，用于对获取子单元获取的射频增益校准值和中频增益校准值进行计算，得到增益校准值。

上述获取子单元包括：射频增益校准值获取子单元，用于根据各载波信号的射频中心频点，从增益校准存储器中获取与各载波信号自身对应的射频增益校准值；中频增益校准值获取子单元，用于根据各载波信号的射频频点和射频中心频点，得到中频频点，根据中频频点，在增益校准存储器中获取与各载波信号自身对应的中频增益校准值。

上述多载波接收机还包括：处理器，用于根据参考信号获取各个通道的载波要求对应的射频增益校准值和中频增益校准值，将射频增益校准值和中频增益校准值存储到增益校准存储器。

上述处理器包括：指定数字功率计算单元，用于计算各个参考信号的指定数字功率；射频增益校准值计算单元，用于设置参考信号的射频中心频点，计算射频中心频点对应的参考信号的数字功率与参考信号的指定数字功率的差值，得到与射频中心频点对应的射频增益校准值；中频增益校准值计算单元，用于设置参考信号的中频频点，计算中频频点对应的参考信号的数字功率与参考信号的指定数字功率的差值，得到中频频点对应的中频增益校准值。

根据本发明的另一方面，提供了一种多载波接收机的增益校准方法，该多载波接收机为上述的多载波接收机，该方法包括：模数转换器对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号；数字信号处理器接收上述模数转换器输出的上述多载波数字信号，将该多载波数字信号分离出各载波数字信号；增益校准器获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，使用上述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对上述各载波数字信号进行增益校准。

上述数字信号处理器将多载波数字信号分离出各载波数字信号包括：数字信号处理器对模数转换器输出的多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应各个通道的多载波数字信号；数字信号处理器根据各个通道的载波要求对各个通道的多载波数字信号进行抽取或滤波操作，得到所在通道对应的载波数字信号。

上述增益校准器获取各载波数字信号对应的增益校准值包括：增益校准器获取各个通道的载波数字信号对应的增益校准值；该增益校准器接收各个通道的数字信号处理器输出的载波数字信号和增益校准值，使用获取的增益校准值分别对载波数字信号进行增益校准。

上述射频增益校准值和中频增益校准值存储在增益校准存储器；相应的，上述增益校准器获取各个通道的载波数字信号对应的增益校准值包括：增益校准器向增益校准存储器获取射频增益校准值和中频增益校准值；增益校准器对获取的射频增益校准值和中频增益校准值进行计算，得到增益校准值。

上述增益校准器向增益校准存储器获取射频增益校准值和中频增益校准值包括：增益校准器根据各载波信号的射频中心频点，从增益校准存储器中获取与各载波信号自身对应的射频增益校准值；增益校准器根据各载波信号的射频频点和射频中心频点，得到中频频点，根据中频频点，在增益校准存储器中获取与各载波信号自身对应的中频增益校准值。

上述增益校准器获取各个通道的载波数字信号对应的增益校准值之前，该方法还包括：处理器根据参考信号获取各个通道的载波要求对应的射频增益校准值和中频增益校准值，将射频增益校准值和中频增益校准值存储到增益校准存储器。

上述处理器根据参考信号获取各个通道的载波要求对应射频增益校准值和中频增益校准值包括：处理器计算各个参考信号的指定数字功率；处理器设置参考信号的射频中心频点，计算射频中心频点对应的参考信号的数字功率与参考信号的指定数字功率的差值，得到与射频中心频点对应的射频增益校准值；处理器设置参考信号的中频频点，计算中频频点对应的参考信号的数字功率与参考信号的指定数字功率的差值，得到中频频点对应的中频增益校准值。

通过本发明，多载波接收机中的数字信号处理器将模数转换器输出的多载波数字信号分离出各载波数字信号，然后增益校准器获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，使用上述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对上述各载波数字信号进行增益校准，解决了相关技术中的接收机增益校准方法不能对多载波数字信号中的各载波数字信号分别进行增益校准的问题，从而可以对多载波不同中频频点造成的接收机增益有针对性的进行校准，提高了多载波接收机增益校准的准确度，降低了接收机中频处理电路的通带平坦度的要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的常用的多载波接收机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的多载波接收机的结构框图；

图3是根据本发明实施例的多载波接收机的另一种结构框图；

图4是根据本发明实施例的多载波接收机的再一种结构框图；

图5是根据本发明实施例的多载波接收机在静态增益校准过程的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的多载波接收机在动态增益校准过程的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的多载波接收机在动态增益校准过程的具体结构示意图；

图8是根据本发明实施例的多载波接收机的动态校准过程的流程图；

图9是根据本发明实施例的多载波接收机的增益校准方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有技术中的接收机增益校准方法只能针对单载波信号进行增益，无法对多载波信号中的各载波信号分别有针对性的进行增益校准。基于此，本发明实施例提供了一种多载波接收机及其增益校准方法。下面通过实施例进行详细说明。

本实施例提供了一种多载波接收机，图2是根据本发明实施例的多载波接收机的结构框图，如图2所示，该多载波接收机包括：

模数转换器20，用于对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号；

数字信号处理器22，连接至模数转换器20，用于将模数转换器20输出的上述多载波数字信号分离出各载波数字信号；

增益校准器24，连接至数字信号处理器22，用于获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，使用上述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对上述各载波数字信号进行增益校准。

通过上述多载波接收机，数字信号处理器22将模数转换器20输出的多载波数字信号分离出各载波数字信号，然后增益校准器24获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，使用上述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对上述各载波数字信号进行增益校准，解决了相关技术中的接收机增益校准方法不能对多载波数字信号中的各载波数字信号分别进行增益校准的问题，从而可以对多载波不同中频频点造成的接收机增益有针对性的进行校准，提高了多载波接收机增益校准的准确度，降低了接收机中频处理电路的通带平坦度的要求。

上述多载波接收机还包括DFL、射频滤波器、混频器、中频滤波器及放大器等，因为本实施例对上述几个器件没有进行改进，与现有技术中的功能一样，因此在图2中就不再一一示出。

在模数转换器20对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号之后，数字信号处理器22将上述多载波数字信号分离出各载波数字信号，为了具体描述分离载波的过程，本实施例提供了一种优选实施方式，上述数字信号处理器22可以包括：多个数字振荡处理单元，用于对模数转换器20输出的上述多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应各个通道的多载波数字信号；多个数字滤波单元，用于接收来自上述数字振荡处理单元的上述多载波数字信号，根据数字滤波单元所在通道的载波要求对上述多载波数字信号进行抽取或滤波操作，得到上述所在通道对应的载波数字信号。

在上述优选实施方式中，每个通道都对应有一个数字振荡处理单元和一个数字滤波单元，比如一个通道上的数字滤波单元对多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应该通道的多载波数字信号，然后该通道上的数字滤波单元根据该通道的载波要求，对上述多载波数字信号进行抽取或滤波操作，从而得到该通道对应的载波数字信号。上述方式简单易实现，可以将多载波数字信号分离出各载波数字信号，再针对每个载波数字信号分别进行后续的增益校准操作。

为了具体描述对上述每个载波数字信号分别进行增益校准操作的过程，本实施例提供了一种优选实施方式，上述增益校准器24可以包括：增益校准控制单元，用于获取上述各个通道的载波数字信号对应的增益校准值，并将该增益校准值输出给对应通道上的增益校准单元；多个增益校准单元，用于接收该增益校准单元所在通道的数字滤波单元输出的载波数字信号和上述增益校准控制单元输出的上述增益校准值，使用获取的上述增益校准值分别对上述载波数字信号进行增益校准。

在上述优选实施方式中，上述增益校准器24可以包括一个增益校准控制单元和多个增益校准单元，每个通道都对应一个增益校准单元，比如在一个通道上的多载波数字信号已经分离出各载波数字信号之后，上述增益校准控制单元获取该通道的载波数字信号对应的增益校准值，然后该通道上的增益校准单元使用上述增益校准值对该通道上的载波数字信号进行增益校准。该方式简单易实现，完成了分别对各个通道上的载波数字信号进行增益校准的过程。

在上述优选实施方式中，上述增益校准器24中的上述增益校准控制单元获取上述各个通道的载波数字信号对应的增益校准值，该增益校准值是上述增益校准控制单元从增益校准存储器中获取到的，即上述多载波接收机还可以包括增益校准存储器，用于存储射频增益校准值和中频增益校准值。具体地，上述增益校准控制单元可以包括：获取子单元，用于向上述增益校准存储器获取上述射频增益校准值和上述中频增益校准值；计算子单元，用于对上述获取子单元获取的上述射频增益校准值和上述中频增益校准值进行计算，得到增益校准值。具体计算方式可以是将上述射频增益校准值和上述中频增益校准值加起来，作为载波数字信号的增益校准值。

上述获取子单元向上述增益校准存储器获取射频增益校准值和中频增益校准值，对于如何分别获取射频增益校准值和中频增益校准值的过程，本实施例提供了一种优选实施方式，上述获取子单元可以包括：射频增益校准值获取子单元，用于根据上述各载波信号的射频中心频点，从上述增益校准存储器中获取与上述各载波信号自身对应的射频增益校准值；中频增益校准值获取子单元，用于根据上述各载波信号的射频频点和射频中心频点，得到中频频点，根据该中频频点，在上述增益校准存储器中获取与上述各载波信号自身对应的中频增益校准值。

为了方便后续的动态增益校准(即对接收机接收的多载波数字信号进行增益校准)，因此在进行动态增益校准之前，还应有一个静态增益校准过程，即计算并存储后续动态增益校准需要用到的射频增益校准值和中频增益校准值。因此，本实施例提供了一种优选的实施方式，如图3所示的是多载波接收机的另一种结构框图，上述多载波接收机除了包括图2中的各个器件之外，还可以包括处理器26，连接至数字信号处理器22和增益校准器24，用于根据参考信号获取各个通道的载波要求对应的射频增益校准值和中频增益校准值，将该射频增益校准值和该中频增益校准值存储到上述增益校准存储器。

图4是根据本发明实施例的多载波接收机的再一种结构框图，如图4所示，上述多载波接收机除了包括图3中的各个器件之外，处理器26还可以包括指定数字功率计算单元260、射频增益校准值计算单元262和中频增益校准值计算单元264。下面对该结构进行说明。

指定数字功率计算单元260，用于计算各个参考信号的指定数字功率；

射频增益校准值计算单元262，连接至指定数字功率计算单元260，用于设置上述参考信号的射频中心频点，计算该射频中心频点对应的上述参考信号的数字功率与上述参考信号的指定数字功率的差值，得到与上述射频中心频点对应的射频增益校准值；

中频增益校准值计算单元264，连接至指定数字功率计算单元260，用于设置上述参考信号的中频频点，计算该中频频点对应的上述参考信号的数字功率与上述参考信号的指定数字功率的差值，得到上述中频频点对应的中频增益校准值。

上述指定数字功率是指每个频点对应载波数字信号的较为理想的数字功率，根据该指定数字功率与实际输入的每个频点对应参考信号的差值，作为每个频点对应的增益校准值，这样在后续对多载波数字信号进行增益校准之后，便可将多载波数字信号校准到较为理想的状态。上述指定数字功率可以在系统初始化时一次读取到多载波接收机的内存中，这样方便在后续使用时可以直接从内存中调取。

上述实施例描述了多载波接收机对多载波数字信号的工作流程，其中，增益校准的流程具体分为两部分，第一部分是静态增益校准过程，即多载波接收机工作在静态校准模式下，输入参考信号给多载波接收机，把不同中频和射频的频点对应的增益校准值分别计算出来，并存储到增益校准存储器中。第二部分是动态增益校准过程，即多载波接收机工作在正常工作模式下，根据各载波数字信号的射频中心频点和中频频点，从增益校准存储器中获取相应的射频增益校准值和中频增益校准值，从而得到增益校准值，对各载波数字信号进行增益补偿。下面对这两部分进行详细描述。

本实施例的多载波接收机的静态增益校准过程包括以下步骤：

步骤1，将多载波接收机的射频输入处理频段分成m个小频段，每个小频段的中心频率作为射频频点。

步骤2，将多载波接收机的中频输入处理频段分成n个小频段，每个小频段的中心频率作为中频频点，选取其中处于中频频段中心位置的频点作为中频中心频点，如果没有完全处于频段中心位置的频点，可以选取接近中心位置的频点作为中频中心频点。

步骤3，向多载波接收机输入多载波射频信号，设置该多载波接收机的射频本振频点随着多载波射频信号的频点改变而变，使得多载波射频信号经过混频处理后得到的多载波中频信号的频点作为中频中心频点，并保持不变。然后模数转换器对多载波中频信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号，数字信号处理器将多载波数字信号分离出各载波数字信号，然后把对应各个射频频点的各载波数字信号对应的数字功率计算出来。

步骤4，求取多载波接收机内存中的指定数字功率(也可以称为理想数字功率)和实际计算得到的各个射频频点的各载波数字信号对应的数字功率的差值，并将该差值作为各个射频频点的射频增益校准值，把计算得到的m个射频频点相对应的射频增益校准值存到增益校准存储器中。

步骤5，向多载波接收机输入多载波射频信号，保持多载波射频信号的射频频点不变，改变多载波接收机的射频本振频点，使得多载波射频信号经过混频处理后对应得到多载波中频信号，然后模数转换器对多载波中频信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号，数字信号处理器将多载波数字信号分离出各载波数字信号，然后把对应各个中频频点的各载波数字信号对应的数字功率计算出来。

步骤6，多载波接收机内存中的指定数字功率(也可以称为理想数字功率)和实际计算得到的各个中频频点的各载波数字信号对应的数字功率的差值，假设有n个中频频点，可以将得到的对应各个中频频点的n个差值记为Δi(i＝1...n)。设中频中心频点对应的差值为Δc，再求取Δi和Δc的差值作为各个中频频点的中频增益校准值，把计算得到的n个中频频点对应的中频增益校准值存到增益校准存储器中。

多载波接收机在静态增益校准过程的操作结束之后，进入正常工作模式，多载波接收机接收到多载波射频信号之后，要在数字域部分对其进行增益校准。多载波接收机的动态增益校准过程包括以下步骤(步骤1-步骤6)：

步骤1，多载波接收机接收到一个多载波射频信号。

步骤2，根据上述多载波射频信号的射频中心频点从增益校准存储器中获取相应的射频增益校准值。射频中心频点的计算过程在前面已经进行了描述，在此不再赘述。

如果增益校准存储器中没有射频中心频点直接对应的射频增益校准值，则取频率接近的射频增益校准值作为实际的射频增益校准值，或者取频率接近的至少两个射频频点的增益校准值进行插值后作为实际的射频增益校准值，当然具体的获取射频增益校准值的方式不限于此，此处只是举例说明。

步骤3，上述多载波射频信号经过混频处理后对应得到多载波中频信号，然后模数转换器对该多载波中频信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号，数字信号处理器将多载波数字信号分离出各载波数字信号。

步骤4，根据上述各载波数字信号的射频频点和射频中心频点，计算出各载波数字信号的中频频点。具体的计算方式可以是：各载波数字信号的中频频点等于各载波数字信号的射频频点减去射频中心频点。

步骤5，根据上述各载波数字信号的中频频点从增益校准存储器中获取相应的中频增益校准值。

如果增益校准存储器中没有上述各载波数字信号的中频频点直接对应的中频增益校准值，则取频率接近的中频频点的增益校准值作为实际的中频增益校准值，或者取频率接近的至少两个中频频点的增益校准值进行插值后作为实际的中频增益校准值，当然具体的获取中频增益校准值的方式不限于此，此处只是举例说明。

步骤6，根据上述射频增益校准值和上述中频增益校准值计算上述各载波数字信号分别对应的增益校准值，具体计算方式可以是将上述射频增益校准值和上述中频增益校准值相加，将得到的值作为上述各载波数字信号分别对应的增益校准值。

步骤7，根据求取的上述增益校准值在数字域对各载波数字信号进行增益校准操作。

对应于上述静态增益校准过程，图5示出了多载波接收机在静态增益校准过程的结构示意图，如图5所示，多载波接收机接收到信号发生器输入的多载波射频信号之后，该多载波射频信号经过DFL进行双工滤波处理和低噪声放大处理后，再通过射频滤波器处理后，射频信号在混频器和射频本振信号进行混频，得到模拟中频信号，其中射频本振信号是处理器按照基带处理单元配置多载波接收机工作时的射频中心频点来设置的，上述模拟中频信号再经中频滤波及放大器的处理后，通过模数转换器进行模数转换，模数转换器得到并输出中频数字信号，该中频数字信号发送给数字信号处理器和增益校准器，数字信号处理器对该中频数字信号进行信号处理操作，增益校准器对该中频数字信号进行增益校准，从而得到基带IQ数据。

其中，测试控制装置用于控制信号发生器向多载波接收机发送多载波射频信号。测试控制装置与处理器之间通过测试控制接口进行信息互通，处理器在获取到各个通道的载波要求对应的射频增益校准值和中频增益校准值之后，将该射频增益校准值和该中频增益校准值存储到上述增益校准存储器中。

对应于上述图5中的多载波接收机在静态增益校准过程的结构示意图，下面对应该结构描述静态增益校准的过程。具体实施流程如下所示：

步骤1，处理器将多载波接收机的射频频段分成若干小段，假定分为m段，每个小段的中心频点依次记为RF(1)、RF(2)......RF(m)；将多载波接收机的中频频段分成若干小段，假定分为n段，每个小段的中心频点依次记为IF(1)、IF(2)......IF(n)，并选取其中处于最接近中频频段中心位置的频点作为中频中心频点，记为IF(c)。上述分段的方法可以是等间隔划分频段的，也可以是非等间隔划分频段的。

步骤2，测试控制装置控制多载波接收机进入静态增益校准模式，处理器控制增益校准器不进行增益校准操作。

步骤3，测试控制装置控制信号发生器输出相应频点的射频信号。

步骤4，假设输入某固定强度为Pow_Sig的射频信号，并设该射频信号在理想接收机通道增益下对应的理想数字功率为Pow_Sig_Dig。这样方便后续多载波接收机在动态增益校准阶段对信号进行增益校准，增益校准的目的就是对各载波信号实际的模拟通道增益在数字部分进行补偿，使每个载波在数字部分表现出理想的模拟通道增益。

步骤5，信号发生器输出多载波射频信号到多载波接收机，假设该多载波射频信号的强度为Pow_Sig，改变输入载波频点，设置多载波接收机的射频本振频点随着输入载波的频点改变而变，使得输入载波经过混频处理后得到的中频信号的频点为中频中心频点IF(c)，并保持不变。然后通过接收数字信号处理单元把各个射频频点输入的载波对应的数字功率计算出来，求取理想输入数字载波功率Pow_Sig_Dig和实际计算得到的数字功率的对数差值(功率差值的单位是dB)，将该差值作为射频频点的增益校准值(即射频增益校准值)。

具体地，实际数字功率的计算方法可以是：设求取数字功率的IQ数据采样点数为L点，则实际数字功率IQPow的计算方法可以是：

然后对每个频点RF(1)、RF(2)......RF(m)对应的多载波信号进行扫描，依次得到射频增益校准值，计算公式可以是：RFComp(i)＝10*(log(Pow_Sig_Dig)-log(IQPow(i))，i＝1～m。

步骤6，信号发生器输出多载波射频信号到多载波接收机，假设该多载波射频信号的强度为Pow_Sig，保持输入载波的射频频点不变，改变多载波接收机的射频本振频点，使得输入载波经过混频处理后对应得到n个中频频点信号，通过接收数字信号处理单元把上述n个中频频点信号对应的数字功率计算出来，求取各中频频点相对于中频中心频点IF(c)的数字功率对数差值(功率差值的单位是dB)作为中频频点的增益校准值(即中频增益校准值)。

具体地，对每个频点IF(1)、IF(2)......IF(n)对应的多载波信号进行扫描，依次得到中频增益校准值，计算公式可以是：Δj＝10*(log(IQPow(j))-log(IQPow(c)))，(j＝1～n)。根据上述公式计算得到n个差值记为Δj(j＝1～n)，其中Δc＝0。

步骤7，把计算得到的m个射频频点对应的射频增益校准值和n个中频频点对应的中频增益校准值存储到增益校准存储器中。

图6是根据本发明实施例的多载波接收机在动态增益校准过程的结构示意图，如图6所示，上行射频信号由天馈系统(比如天线)接收后进入多载波接收机，一系列操作后得到基带IQ数据，然后该基带IQ数据传给基带处理单元。多载波接收机的其他器件的功能在前面已经进行了描述，在此不再赘述。

图7是根据本发明实施例的多载波接收机在动态增益校准过程的具体结构示意图，如图7所示，多载波中频模拟信号经过模数转换器之后，得到多载波数字信号，然后多载波接收机的数字信号处理器和增益校准器对上述中频数字信号进行动态增益校准操作。上述数字信号处理器包括多个数字振荡处理单元和多个数字滤波单元，上述增益校准器包括一个增益校准控制单元和多个增益校准单元，假设图7中的多载波接收机共有n条通道，每个通道都对应有一个数字振荡处理单元(图7中以数字控制振荡器NCO为例进行说明)、一个数字滤波单元和一个增益校准单元。

前面已经对多载波接收机在动态校准过程的流程进行了描述，本实施例结合图7对数字信号处理器和增益校准器的操作过程进行介绍。图8是根据本发明实施例的多载波接收机的动态校准过程的流程图，下面以多载波接收机在一个通道上的动态增益校准操作进行举例说明。上述动态校准过程包括以下步骤(步骤S802-步骤S808)：

步骤S802，一个通道上的数字振荡处理单元接收到上述模数转换器输出的多载波数字信号之后，通过数字控制振荡器(Numerical Cintrolled Oscillator，简称为NCO)对多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应该通道的多载波数字信号。

步骤S804，数字滤波单元对该通道的多载波数字进行抽取、滤波等操作，将多载波数字信号中的各载波分离出来，得到对应该通道的载波数字信号，此时的载波数字信号是单载波数字信号。

步骤S806，增益校准控制单元获取该通道的载波数字信号对应的增益校准值，并将所述增益校准值输出给对应通道上的增益校准单元。

在该步骤中，处理器根据基带处理单元配置的多载波接收机的射频中心频点，从增益校准存储器中获取相应的射频增益校准值，并传给上述增益控制校准单元。上述射频中心频点一般由基带处理单元配置，基带处理单元根据所配置的各载波数字信号的射频频点计算得到上述射频中心频点，一般取上述射频频点中的最低射频频点和最高射频频点的均值来作为射频中心频点，比如假设最低射频频点为RFL，最高射频频点为RFU，则射频中心频点可取(RFL+RFU)/2)。

处理器可以根据基带处理单元配置的多载波接收机的中频中心频点，从增益校准存储器中获取相应的中频增益校准值，也可以采取以下方式：处理器从增益校准存储器中获取中频增益校准值表，发送给增益控制校准单元。然后处理器根据各载波数字信号的射频频点和射频中心频点，计算出对应载波数字信号的中频频点。假设配置的射频中心频点为RFc，某载波数字信号的射频频点为RFi，那么可以得到中频频点是：IFi＝RFi-RFc。然后把各载波数字信号的中频频点发送给增益控制校准单元。然后增益控制校准单元根据各载波数字信号的中频频点取出上述中频增益校准值表中对应的中频增益校准值。

增益控制校准单元将上述载波数字信号的上述射频增益校准值和上述中频增益校准值加起来，作为载波数字信号的增益校准值。

步骤S808，增益校准单元接收到上述载波数字信号和上述增益校准值，使用获取的该增益校准值分别对上述载波数字信号进行增益校准操作。

对应于上述多载波接收机，本实施例提供了一种增益校准方法，该方法可以在上述多载波接收机上实现，图9是根据本发明实施例的多载波接收机的增益校准方法的流程图，如图9所示，该方法包括以下步骤(步骤S902-步骤S906)：

步骤S902，模数转换器对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号。

步骤S904，数字信号处理器接收所述模数转换器输出的所述多载波数字信号，将所述多载波数字信号分离出各载波数字信号。

步骤S906，增益校准器获取所述各载波数字信号对应的增益校准值，使用所述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对所述各载波数字信号进行增益校准。

通过上述多载波接收机的增益校准方法，数字信号处理器将模数转换器输出的多载波数字信号分离出各载波数字信号，然后增益校准器获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，使用上述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对上述各载波数字信号进行增益校准，解决了相关技术中的接收机增益校准方法不能对多载波数字信号中的各载波数字信号分别进行增益校准的问题，从而可以对多载波不同中频频点造成的接收机增益有针对性的进行校准，提高了多载波接收机增益校准的准确度，降低了接收机中频处理电路的通带平坦度的要求。

在模数转换器对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号之后，数字信号处理器将上述多载波数字信号分离出各载波数字信号，为了具体描述分离载波的过程，本实施例提供了一种优选实施方式，上述数字信号处理器对上述模数转换器输出的上述多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应各个通道的多载波数字信号，然后上述数字信号处理器根据上述各个通道的载波要求对上述各个通道的上述多载波数字信号进行抽取或滤波操作，得到上述所在通道对应的载波数字信号。该方式简单易实现，可以将多载波数字信号分离出各载波数字信号，再针对每个载波数字信号分别进行后续的增益校准操作。

在上述步骤S906中，上述增益校准器获取上述各载波数字信号对应的增益校准值，其具体获取过程可以包括：上述增益校准器获取上述各个通道的上述载波数字信号对应的增益校准值，然后上述增益校准器接收上述各个通道的上述数字信号处理器输出的载波数字信号和上述增益校准值，使用获取的上述增益校准值分别对上述载波数字信号进行增益校准。

上述增益校准值可以由射频增益校准值和中频增益校准值计算得到，该射频增益校准值和该中频增益校准值存储在上述增益校准存储器中。上述增益校准器获取上述各个通道的上述载波数字信号对应的增益校准值可以包括：上述增益校准器向上述增益校准存储器获取上述射频增益校准值和所示中频增益校准值，然后上述增益校准器对获取的上述射频增益校准值和上述中频增益校准值进行计算，得到增益校准值。具体计算方式可以是将上述射频增益校准值和上述中频增益校准值加起来，作为载波数字信号的增益校准值。

增益校准器向增益校准存储器获取射频增益校准值和中频增益校准值的过程可以是：增益校准器根据上述各载波信号的射频中心频点，从增益校准存储器中获取与上述各载波信号自身对应的射频增益校准值，然后增益校准器根据上述各载波信号的射频频点和射频中心频点，得到中频频点，根据该中频频点，在增益校准存储器中获取与上述各载波信号自身对应的中频增益校准值。上述射频中心频点的配置过程前面已经进行了描述，在此不再赘述。

在上述步骤S906中，增益校准器获取上述各个通道的上述载波数字信号对应的增益校准值，在此之前，处理器根据参考信号获取各个通道的载波要求对应的射频增益校准值和中频增益校准值，将该射频增益校准值和该中频增益校准值存储到上述增益校准存储器。处理器根据上述参考信号获取各个通道的载波要求对应射频增益校准值和中频增益校准值的具体过程是：处理器计算各个参考信号的指定数字功率，然后该处理器设置上述参考信号的射频中心频点，计算上述射频中心频点对应的上述参考信号的数字功率与上述参考信号的指定数字功率的差值，得到与上述射频中心频点对应的射频增益校准值，然后处理器设置上述参考信号的中频频点，计算该中频频点对应的上述参考信号的数字功率与上述参考信号的指定数字功率的差值，得到上述中频频点对应的中频增益校准值。

从以上的描述中可以看出，本发明通过对多载波数字信号分离后的各载波数字信号进行增益校准，实现了如下技术效果：可以对多载波不同中频频点造成的接收机增益有针对性的进行校准，提高了多载波接收机增益校准的准确度，降低了接收机中频处理电路的通带平坦度的要求，降低了设计成本。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种多载波接收机，其特征在于包括：

模数转换器，用于对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号；

数字信号处理器，用于将所述模数转换器输出的所述多载波数字信号分离出各载波数字信号；

增益校准器，用于获取所述各载波数字信号对应的增益校准值，使用所述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对所述各载波数字信号进行增益校准。

2.根据权利要求1所述的多载波接收机，其特征在于，

所述数字信号处理器包括：多个数字振荡处理单元，用于对所述模数转换器输出的所述多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应各个通道的多载波数字信号；多个数字滤波单元，用于接收来自所述数字振荡处理单元的所述多载波数字信号，根据所述数字滤波单元所在通道的载波要求对所述多载波数字信号进行抽取或滤波操作，得到所述所在通道对应的载波数字信号；

所述增益校准器包括：增益校准控制单元，用于获取所述各个通道的所述载波数字信号对应的增益校准值，并将所述增益校准值输出给对应通道上的增益校准单元；多个所述增益校准单元，用于接收所述增益校准单元所在通道的数字滤波单元输出的载波数字信号和所述增益校准控制单元输出的所述增益校准值，使用获取的所述增益校准值分别对所述载波数字信号进行增益校准。

3.根据权利要求2所述的多载波接收机，其特征在于，所述多载波接收机还包括：

增益校准存储器，用于存储射频增益校准值和中频增益校准值；

所述增益校准控制单元包括：

获取子单元，用于向所述增益校准存储器获取所述射频增益校准值和所述中频增益校准值；

计算子单元，用于对所述获取子单元获取的所述射频增益校准值和所述中频增益校准值进行计算，得到增益校准值。

4.根据权利要求3所述的多载波接收机，其特征在于，所述获取子单元包括：

射频增益校准值获取子单元，用于根据所述各载波信号的射频中心频点，从所述增益校准存储器中获取与所述各载波信号自身对应的所述射频增益校准值；

中频增益校准值获取子单元，用于根据所述各载波信号的射频频点和射频中心频点，得到中频频点，根据所述中频频点，在所述增益校准存储器中获取与所述各载波信号自身对应的所述中频增益校准值。

5.根据权利要求3所述的多载波接收机，其特征在于，所述多载波接收机还包括：

处理器，用于根据参考信号获取所述各个通道的载波要求对应的射频增益校准值和中频增益校准值，将所述射频增益校准值和所述中频增益校准值存储到所述增益校准存储器。

6.根据权利要求5所述的多载波接收机，其特征在于，所述处理器包括：

指定数字功率计算单元，用于计算各个参考信号的指定数字功率；

射频增益校准值计算单元，用于设置所述参考信号的射频中心频点，计算所述射频中心频点对应的所述参考信号的数字功率与所述参考信号的指定数字功率的差值，得到与所述射频中心频点对应的射频增益校准值；

中频增益校准值计算单元，用于设置所述参考信号的中频频点，计算所述中频频点对应的所述参考信号的数字功率与所述参考信号的指定数字功率的差值，得到所述中频频点对应的中频增益校准值。

7.一种多载波接收机的增益校准方法，其特征在于，所述多载波接收机为权利要求1-6任一项所述的多载波接收机，所述方法包括：

模数转换器对多载波信号进行模数转换，得到并输出多载波数字信号；

数字信号处理器接收所述模数转换器输出的所述多载波数字信号，将所述多载波数字信号分离出各载波数字信号；

增益校准器获取所述各载波数字信号对应的增益校准值，使用所述各载波数字信号自身对应的增益校准值分别对所述各载波数字信号进行增益校准。

8.根据权利要求7所述的多载波接收机的增益校准方法，其特征在于，所述数字信号处理器将所述多载波数字信号分离出各载波数字信号包括：

所述数字信号处理器对所述模数转换器输出的所述多载波数字信号进行数字下变频处理，得到对应各个通道的多载波数字信号；

所述数字信号处理器根据所述各个通道的载波要求对所述各个通道的所述多载波数字信号进行抽取或滤波操作，得到所述所在通道对应的载波数字信号。

9.根据权利要求7所述的多载波接收机的增益校准方法，其特征在于，所述增益校准器获取所述各载波数字信号对应的增益校准值包括：

所述增益校准器获取所述各个通道的所述载波数字信号对应的增益校准值；

所述增益校准器接收所述各个通道的所述数字信号处理器输出的载波数字信号和所述增益校准值，使用获取的所述增益校准值分别对所述载波数字信号进行增益校准。

10.根据权利要求9所述的多载波接收机的增益校准方法，其特征在于，所述射频增益校准值和中频增益校准值存储在所述增益校准存储器；

所述增益校准器获取所述各个通道的所述载波数字信号对应的增益校准值包括：

所述增益校准器向所述增益校准存储器获取所述射频增益校准值和所述中频增益校准值；

所述增益校准器对获取的所述射频增益校准值和所述中频增益校准值进行计算，得到增益校准值。

11.根据权利要求10所述的多载波接收机的增益校准方法，其特征在于，所述增益校准器向所述增益校准存储器获取所述射频增益校准值和所述中频增益校准值包括：

所述增益校准器根据所述各载波信号的射频中心频点，从所述增益校准存储器中获取与所述各载波信号自身对应的所述射频增益校准值；

所述增益校准器根据所述各载波信号的射频频点和射频中心频点，得到中频频点，根据所述中频频点，在所述增益校准存储器中获取与所述各载波信号自身对应的所述中频增益校准值。

12.根据权利要求10所述的多载波接收机的增益校准方法，其特征在于，所述增益校准器获取所述各个通道的所述载波数字信号对应的增益校准值之前，所述方法还包括：

处理器根据参考信号获取各个通道的载波要求对应的射频增益校准值和中频增益校准值，将所述射频增益校准值和所述中频增益校准值存储到所述增益校准存储器。

13.根据权利要求12所述的多载波接收机的增益校准方法，其特征在于，所述处理器根据所述参考信号获取各个通道的载波要求对应射频增益校准值和中频增益校准值包括：

所述处理器计算各个参考信号的指定数字功率；

所述处理器设置所述参考信号的射频中心频点，计算所述射频中心频点对应的所述参考信号的数字功率与所述参考信号的指定数字功率的差值，得到与所述射频中心频点对应的射频增益校准值；

所述处理器设置所述参考信号的中频频点，计算所述中频频点对应的所述参考信号的数字功率与所述参考信号的指定数字功率的差值，得到所述中频频点对应的中频增益校准值。

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