CN101286831A - 载波通道的延时校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载波通道的延时校正方法及装置，所述方法包括：根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数；将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数；根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。应用本发明实施例，无需为延时校正设计专用的多载波宽带信号的计算资源，通过将通道上各个载波的幅相校正系数中的相位校正系数作为延时校正系数计算的输入，就能得到该通道的延时校正的系数，提高了系统中相位校正资源的利用率，实现了对系统中资源的充分利用。

Description

载波通道的延时校正方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种载波通道的延时校正方法及装置。

背景技术

无线通信系统通常采用智能天线收发用户信号，智能天线通过改变阵列天线的权值实时调整天线方向图，以增强用户所在位置方向上的信号增益，从而提高无线通信系统中用户信号的强度，降低用户信号之间的干扰。在基站侧采用智能天线收发信号时，通常采用给小区配置多个载波的方法来扩大小区的容量，而如果为每个天线的各个载波都分配一路发射机和接收机，则会造成基站体积的增大和成本的上升，为了解决该问题，采用多载波的收发通道的智能天线系统，又称为多载波智能天线系统，即用一个物理的接收通道接收来自一个天线上的全部载波信号，并用一个物理的发射通道来将全部载波信号发射到一个天线上。为了有效形成波束，需要针对每个物理通道上的各个载波，对该通道进行延时、幅度和相位的校正。

现有技术中采用相关检测的方式对多载波智能天线的多载波信号进行延时校正，即使用一个宽带的校正信号，覆盖所有载波，对各个通道的延时特性进行测量。以发射通道校正为例，各个发射通道发射多载波宽带校正信号，假设该校正信号为时分信号，上述时分信号被先后送入同一个校正接收机中，该校正接收机将输出的校正信号与本地参考信号进行相关后，得到各个发射通道中载波的相关峰，基于各个发射通道的相关峰得到各个发射通道的延时校正系数，应用该延时校正系数对发射通道的载波信号进行延时校正。

发明人在对现有技术的研究中发现，现有延时校正方法是直接从多载波信号中提取通道延时，因此需要直接对通道内的多载波宽带信号进行处理，这种处理方式将大量耗费系统中的软硬件资源。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多载波智能天线的延时校正方法及装置，以使延时校正过程能够充分利用系统资源，通过利用相位校正资源获得延时校正系数。

为实现本发明实施例的目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种载波通道的延时校正方法，包括：

根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数；

将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数；

根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。

一种载波通道的延时校正装置，包括：

相位校正系数获得单元，用于根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数；

第一准则逼近单元，用于将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数；

延时校正单元，用于根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例中根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数，将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数，根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。应用本发明实施例，无需为延时校正设计专用的多载波宽带信号的相干积累、相关峰提取以及相应的延时等计算资源，通过将幅相校正系数中的相位校正系数作为延时校正系数计算的输入，就能得到用于延时校正的系数，提高了系统中相位校正资源的利用率，实现了对系统中资源的充分利用。

附图说明

图1为本发明延时校正方法的第一实施例流程图；

图2为本发明延时校正方法的第二实施例流程图；

图3A为本发明实施例接收校正中的前馈校正结构示意图；

图3B为本发明实施例接收校正中的反馈校正结构示意图；

图3C为本发明实施例中相关函数示意图；

图4为本发明实施例对载波信号进行延时校正的示意图；

图5为本发明延时校正装置的第一实施例框图；

图6为本发明延时校正装置的第二实施例框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种载波通道的延时校正方法及装置，根据通道内各个载波的幅相校正系数获取通道内各个载波的相位校正系数，将通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则(如最优准则)逼近由通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到通道的本次延时校正系数，根据通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正，提高了系统中相位校正资源的利用率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例提供的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例提供的技术方案作进一步的详细说明。

本发明载波通道的延时校正方法的第一实施例流程如图1所示：

步骤101：根据通道内各个载波的幅相校正系数获取该通道内各个载波的相位校正系数。

具体的，获取通道内各个载波的幅相校正系数，根据幅相校正系数分离出该通道内各个载波的相位校正系数。

步骤102：将通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到通道的本次延时校正系数。

其中，通道的相位校正函数拟合模型可以为非线性函数、或线性函数、或非线性函数与线性函数的组合。优选的，通道的相位校正函数拟合模型为-2πf_yT_x+φ_x，所述T_x为本次延时校正系数，所述φ_x为相位差，所述f_y为载波频率，其中x为通道号，x＝1～N，所述y为载波号，y＝1～M，N和M为正整数。

其中，坐标点是分别以载波的频率和相位校正系数作为横坐标轴和纵坐标轴建立的二维坐标系中的坐标点。

其中，第一准则可以为最优准则，具体为最小二乘准则(即最小2范数)或极小极大准则(即最小无穷大范数)等。

步骤103：根据该通道的本次延时校正系数，对该通道进行延时校正。

具体的，将本次延时校正系数与前次延时校正系数相加得到更新后的延时校正系数，并保存该更新后的延时校正系数作为下一次延时校正系数的前次延时校正系数(当本次延时校正为初次延时校正时，该前次延时校正系数可以为0)，然后用更新后的延时校正系数对该通道进行延时校正。

本发明载波通道的延时校正方法的第二实施例流程如图2所示，该实施例详细示出了通过幅相校正系数的计算结果获得延时校正系数并进行延时校正的过程：

步骤201：设置初始延时校正系数及进行延时校正的时间间隔。

其中，初始延时校正系数通常设置为0；延时校正的时间间隔根据通道内载波信号的传输情况进行设置，设置的前提是在载波信号可能产生延时之前对载波信号进行延时校正。

需要说明的是，本发明实施例不局限于通过设置的时间间隔进行延时校正，也可以由系统根据自身处理能力自动进行延时校正，例如在系统中的处理资源空闲或用户较少时进行延时校正。

步骤202：是否达到预设的延时校正时间间隔，若是，则执行步骤203；否则，返回步骤202。

需要说明的是，本发明延时校正的实施例是针对多载波通道而言的。例如，一个通道带宽为20MHz，该带宽内有4个5MHz的WCDMA载波，其中幅相校正需要分别计算每个WCDMA载波的幅相校正系数，本发明实施例就是利用上述通道内的4个载波的幅相校正系数来获取对应于该20MHz通道的一个延时校正系数。

其中，延时校正可以包括对发射通道进行延时校正或对接收通道进行延时校正，其延时校正的原理和过程类似。

步骤203：获取通道内各个载波的幅相校正系数A_x，y exp(jP_x(f_y))。

幅相校正系数A_x，yexp(jP_x(f_y))为一个复数，其中x为通道号，x＝1～M，y为载波号，y＝1～N，所述M和N为正整数，例如A_1，1 exp(jP₁(f₁))表示第1个通道内的载波1的幅相校正系数。A_x，y为通道x载波y的幅度校正系数，P_x(f_y)为通道x载波y的相位校正系数。

其中，如果系统中已经存储幅相校正系数A_x，y exp(jP_x(f_y))，则可以直接获取该存储的幅相校正系数；如果系统中未存储幅相校正系数，则通过计算获取通道内各个载波的幅相校正系数。

步骤204：分离幅相校正系数中的相位校正系数P_x(f_y)。

分离幅相校正系数中的相位校正系数就是将上述获取的A_x，y exp(jP_x(f_y))中的P_x(f_y)分离出来，(如果上述获取的幅相校正系数存储的复数形式为a+jb，还需要将其转换为极坐标下的形式)，通道内的各个载波均有各自的相位校正系数。

步骤205：根据通道内各个载波的频率和相位校正系数确定坐标点。

将前述获得的相位校正系数P_x(f_y)中属于同一个通道的相位校正系数集合起来，生成该通道的相位校正系数的集合[P_x(f₁)，P_x(f₂)...，P_x(f_N)]，将载波的频率和相位校正系数作为横坐标轴和纵坐标轴建立的二维坐标系，在该坐标系中确定由各个载波的频率和相位校正系数对应的坐标点。

步骤206：用连续直线-2πf_yT_x+φ_x按照第一准则逼近确定的坐标点获得该通道的本次延时校正系数T_x。

假设相位校正函数拟合模型为连续直线-2πf_yT_x+φ_x，其中的T_x为最终需要的本次延时校正系数，f_y为载波y的频率，φ_x为通道x的相位差，通道x内各个载波的相位校正系数集合为[P_x(f₁)，P_x(f₂)，...，P_x(f_N)]，用-2πf_yT_x+φ_x对通道x内由各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点按照第一准则进行逼近，即可获得对应通道x的本次延时校正系数T_x。其中，第一准则可以为最优准则，具体为最小二乘准则(即最小2范数)或极小极大准则(即最小无穷大范数)等。

步骤207：用本次延时校正系数T_x与前次延时校正系数相加获得更新后的延时校正系数。

当本次延时校正为初次延时校正时，前次延时校正系数即为预先设置的“0”；当本次延时校正不是初次延时校正时，将本次延时校正系数与前次延时校正系数相加获得用于本次延时校正的更新后的延时校正系数。

步骤208：保存本次更新后的延时校正系数。

该保存的本次更新后的延时校正系数作为下一次延时校正系数的前次延时校正系数。

步骤209：用更新后的延时校正系数对各个通道内的信号进行延时校正，返回步骤202。

下面以接收通道的延时校正为例，详细描述应用本发明实施例进行延时校正的应用过程。

结合图3A和图3B，其中图3A示出了接收校正在校正系数计算之后的前馈校正结构，图3B示出了接收校正在校正系数计算之前的反馈计算结构。下面以伪随机码校正信号为例进行描述。

用校正发射机将伪随机码形式的校正信号注入到各个接收通道的输入端，在接收通道x载波y上将接收到的1X速基带信号k_x(n)与参考信号r(n)做相关积累，得到相关函数R_x，y(n)，如下所示：

$R_{x,y}\left(n\right)=\underset{q=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{k}_{x,y}(q-n)r^{*}\left(q\right),$ n＝-lag～lag，x＝1～M，y＝1～N，N和M为正整数；

上式中L表示进行相关积累的信号点数，lag为作相关运算时信号的最大错位。上式仅为相关函数的原理性示意，N个通道的相关函数示意图如图3C所示，为了示例方便图3C中仅仅示出了相关函数的幅度，而实际上相关函数R_x，y(n)为复函数，峰值点上的值为IQ信号形式，根据峰值点的值可以得到幅相校正系数，峰值点的位置表征了该通道的延时。找出相关峰位置τ_x，y处的复数值H_x，y，如下所示：

H_x，y＝R_x，y(τ_x，y)，x＝1～M，y＝1～N；

其中，τ_x，y通常为小数，利用上述H_x，y，x＝1～M，y＝1～N计算各个通道中各个载波上的幅相校正系数。

对于前馈计算来说，幅相校正系数的计算结果如下所示：

$C_{x,y}=\frac{H_{\mathrm{ref},y}}{H_{x,y}}$ x＝1～M，y＝1～N，

上式中下标ref表示参考通道的标号。ref为1～M中的某个值。如ref＝1，表示以通道1为参考通道，使得校正之后通道2至通道M的特性与通道1相同。

对于反馈计算来说，幅相校正系数的计算结果如下所示：

$C_{x,y}\left(p\right)=C_{x,y}(p-1)*\frac{H_{\mathrm{ref},y}}{H_{x,y}},$ x＝1～M，y＝1～N，

上式中p为校正系数的更新次数，迭代的初始值T_x，y(p＝0)＝0，C_x，y(p＝0)＝1，x＝1～M，y＝1～N。

对发射通道的幅相校正系数的计算过程与接收通道类似，也包括两种方式，两种方式分别为环内注入和环外注入，最终计算出的幅相校正系数与上述接收通道的前馈计算和反馈计算得到的幅相校正系数一致，在此不再赘述。

按照上述计算过程得到幅相校正系数的计算值即为A_x，y exp(jP_x(f_y))，将所有计算值均进行保存，需要进行延时校正时，获取A_x，y exp(jP_x(f_y))，将该值中的相位校正系数，即P_x(f_y)分离出来，将获得的相位校正系数P_x(f_y)中属于同一个通道的相位校正系数集合起来，生成该通道的相位校正系数集合[P_x(f₁)，P_x(f₂)，...，P_x(f_N)]，用连续直线Φ(-2πf_y，T_x)+φ_x按照第一准则(这里可以是最优准则)逼近由同一通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，即可获得对应各个通道的本次延时校正系数T_x，用本次延时校正系数T_x与前次延时校正系数相加获得更新后的延时校正系数，存储该更新后的延时校正系数。

应用上述更新后的延时校正系数对通道内的载波信号进行延时校正的示意图如图4所示，该图4可以实施-1/12至1/12chip的延时校正，并可以同时进行幅相校正，图4中示出的幅相校正在延时校正之后进行，当然也可以先进行幅相校正，再进行延时校正。假设更新后的延时校正系数为2比特信息，分别用Delay_coef[1]和Delay_coef[0]表示，输入载波信号为i1(n)+j*q1(n)，根据计算出的各个通道对应参考通道的更新后的延时校正系数，对该信号i1(n)+j*q1(n)进行延时校正。由图4可知，由于更新后的延时校正系数为2比特信息，因此对应四种校正情况，即当更新后的延时校正系数为“00”时，则载波信号i1(n)+j*q1(n)无需进行延时校正，直接输出并根据幅相校正系数进行幅相校正即可；当更新后的延时校正系数为“01”时，则载波信号i1(n)+j*q1(n)经过延时1/24chip后，再根据幅相校正系数进行幅相校正即可；当更新后的延时校正系数为“10”时，则载波信号i1(n)+j*q1(n)经过两次延时1/24chip后，再根据幅相校正系数进行幅相校正即可；当更新后的延时校正系数为“11”时，则载波信号i1(n)+j*q1(n)经过三次延时1/24chip后，再根据幅相校正系数进行幅相校正即可。要说明的是，这个通道信号中包含有多个载波的信号。

对应上述四种情况，从输入更新后的延时校正系数的选择器输出的经过延时校正的载波信号用D_c_i(n)+j*D_c_q(n)表示，具体分别为：i1(n)+j*q1(n)(对应Delay_coef[1:0]＝00)，i1(n-1)+j*q1(n-1)(对应Delay_coef[1:0]＝01)，i1(n-2)+j*q1(n-2)(对应Delay_coef[1:0]＝10)，i1(n-3)+j*q1(n-3)(对应Delay_coef[1:0]＝11)。经过上述延时校正校正后，所有通道的延时均与参考信道一致。

与本发明载波通道的延时校正方法的实施例相对应，本发明还提供了载波通道的延时校正装置。

本发明延时校正装置的第一实施例框图如图5所示，该装置包括：相位校正系数获得单元510、第一准则逼近单元520和延时校正单元530。

其中，相位校正系数获得单元510用于根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数；第一准则逼近单元520用于将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数；延时校正单元530用于根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。

其中，第一准则可以为最优准则，具体为最小二乘准则(即最小2范数)或极小极大准则(即最小无穷大范数)等。

本发明延时校正装置的第二实施例框图如图6所示，该装置包括：相位校正系数获得单元610、第一准则逼近单元620、延时校正单元630和延时校正系数存储单元640。

其中，相位校正系数获得单元610进一步包括幅相校正系数获取单元611，用于获取所述通道内各个载波的幅相校正系数；相位校正系数分离单元612，用于根据所述幅相校正系数分离出所述通道内各个载波的相位校正系数。

其中，第一准则逼近单元620用于将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数。第一准则可以为最优准则，具体为最小二乘准则(即最小2范数)或极小极大准则(即最小无穷大范数)等。

其中，延时校正单元630进一步包括延时校正系数相加单元631，用于将所述本次延时校正系数与前次延时校正系数相加得到更新后的延时校正系数；更新延时校正单元632，用于用所述更新后的延时校正系数对所述通道进行延时校正。

其中，延时校正系数存储单元640用于保存所述更新后的延时校正系数，所述更新后的延时校正系数作为下一次延时校正系数的前次延时校正系数。

通过本发明实施例的描述可知，应用本发明实施例，无需为延时校正设计专用的多载波宽带信号的相干积累、相关峰提取以及预留相应的延时计算资源，通过将幅相校正系数计算结果中的相位校正系数相位校正系数作为延时校正系数计算的输入，就能得到用于延时校正的系数，提高了系统中相位校正资源的利用率，实现了对系统中公共资源的充分利用。

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步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数；将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数；根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。其中，第一准则可以为最优准则，具体为最小二乘准则(即最小2范数)或极小极大准则(即最小无穷大范数)等。所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (12)

1、一种载波通道的延时校正方法，其特征在于，包括：

根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数；

将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数；

根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数包括：

获取所述通道内各个载波的幅相校正系数；

根据所述幅相校正系数分离出所述通道内各个载波的相位校正系数。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正包括：

将所述本次延时校正系数与前次延时校正系数相加得到更新后的延时校正系数；

用所述更新后的延时校正系数对所述通道进行延时校正。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：保存所述更新后的延时校正系数，所述更新后的延时校正系数作为下一次延时校正系数的前次延时校正系数。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述本次延时校正为初次延时校正时，所述前次延时校正系数为0。

6、根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述通道的相位校正函数拟合模型为非线性函数、或线性函数、或非线性函数与线性函数的组合。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通道的相位校正函数拟合模型为-2πf_yT_x+φ_x，所述T_x为本次延时校正系数，所述φ_x为相位差，所述f_y为载波频率。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一准则具体为最小二乘准则或极小极大准则。

9、一种载波通道的延时校正装置，其特征在于，包括：

相位校正系数获得单元，用于根据通道内各个载波的幅相校正系数获取所述通道内各个载波的相位校正系数；

第一准则逼近单元，用于将所述通道的相位校正函数拟合模型按照第一准则逼近由所述通道内各个载波的频率和对应相位校正系数确定的坐标点，得到所述通道的本次延时校正系数；

延时校正单元，用于根据所述通道的本次延时校正系数，对所述通道进行延时校正。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述相位校正系数获得单元包括：

幅相校正系数获取单元，用于获取所述通道内各个载波的幅相校正系数；

相位校正系数分离单元，用于根据所述幅相校正系数分离出所述通道内各个载波的相位校正系数。

11、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述延时校正单元包括：

延时校正系数相加单元，用于将所述本次延时校正系数与前次延时校正系数相加得到更新后的延时校正系数；

更新延时校正单元，用于用所述更新后的延时校正系数对所述通道进行延时校正。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

延时校正系数存储单元，用于保存所述更新后的延时校正系数，所述更新后的延时校正系数作为下一次延时校正系数的前次延时校正系数。

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