CN102594430A - 一种多通道接收机射频响应的实时校准方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种多通道接收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：在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道；获取各接收射频通道的射频响应信号，并利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应；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。在上述过程中，可在多通道接收机中即可实现对各接收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接收机的各接收射频响应。

Description

一种多通道接收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接收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。
接收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，需要排除接收射频通道响应的影响，那么就需要对接收射频通道进行校准。接收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，经过多通道接收机后，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校准发射机机和多通道接收机通过实体数据线进行连接，然后通过多通道接收机获取信号进行分析，对多通道接收机的接收射频通道射频响应进行测试校准，保证各接收射频通道发射信号的正交性，然后再利用校准完毕的多通道接收机去进行后续测试，比如对无线信道的测试，但是在实际应用中，多通道接收机和多通道接收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接收机的射频响应。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种多通道接收机射频响应的实时校准方法和系统，可实时、方便的在各种应用场景中准确的校准多通道接收机的射频响应。
为了解决上述问题，本申请公开了1、一种多通道接收机射频响应的实时校准方法，其特征在于，包括：
在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道；
获取各接收射频通道的射频响应信号，并利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应；
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。
优选的，在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道时包括：
通过一个校准发射通道产生的初始测试信号；
在校准时隙中将所述初始测试信号经过分路器分别发送至各接收射频通道。
优选的，利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应：
利用所述初始测试信号作为反卷积因子，与所述各路射频响应信号进行反卷积计算，得到各接收射频通道的响应。
优选的，在校准时隙中将所述初始测试信号发送至各接收射频通道时：
利用与实际信道测量数据相同的时分复用法，在校准时隙中将所述初始测试信号发送至各接收射频通道。
优选的，所述校准时隙与实际信道测量时隙相互正交。
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：
在所述多通道接收机中进行补偿校正或者在与所述多通道接收机相应的多通道接收机中进行补偿校正。
相应的，一种多通道接收机射频响应的实时校准系统，包括：
信号发送模块，用于在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道；
反卷积运算器，用于获取各接收射频通道的射频响应信号；并利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应；
补偿校正模块，用于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。
优选的，所述信号发送模块包括校准发射通道和分路器；
所述校准发射通道用于产生的初始测试信号；
所述分路器用于在校准时隙中将所述初始测试信号经过分路器分别发送至各接收射频通道。
优选的，所述分路器包括功分器或耦合器。
与现有技术相比，本申请包括以下优点：
本申请在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道，获取各接收射频通道的射频响应信号，然后利用各接收射频通道的正交信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应，最后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。在上述过程中，可在多通道接收机中即可实现对各接收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接收机的各接收射频响应。
附图说明
图1是本申请一种多通道接收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是示出了本申请校准时隙的位置；
图4示出了本申请多通道接收机对于20MHz的chi rp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，多通道接收机的每个接收射频通道i在接收射频响应xi时会产生响应yi，接收射频通道产生的射频响应信号为zi，但正常情况下每个接收射频通道i的响应yi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，接收射频通道i的响应yi会存在变化，如果不及时测量出yi的值，然后对各接收射频通道的接收射频响应进行补偿校正，则会对多通道接收机使用过程精确度等问题产生影响。在实际应用中实时、方便的在各种应用场景中准确的获取各接收射频通道的响应yi，从而利用各接收射频通道的响应yi对多通道接收机进行校准。
参照图1，示出了本申请一种多通道接收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，在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道。
本申请在多通道接收机端添加了校准发射通道，使用校准发射通道发送初始测试信号至各多通道接收机的接收射频通道上。
本申请采用时分的方法，即如图3所示，在一个测量快拍中，实际信道测量时隙后，通过增加一个校准时隙，这样，该得到的校准时隙就与实际信道测量时隙在时间上正交了，即互相不受影响。在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道。优选的，本申请利用与实际信道测量数据相同的时分复用法，在校准时隙中将所述初始测试信号发送至各接收射频通道。
本申请，可对每个接收射频通道设置一个校准发射通道，在校准时隙中产生初始测试信号发送至相应的接收射频通道；也可在多通道接收机端只设置一个校准发射通道；在校准时隙中产生初始测试信号发送至各接收射频通道。也可设置其他个数的校准发射通道在校准时隙中产生初始测试信号为相应的接收射频通道发送信号，比如多通道接收机有8各接收射频通道，其编号分别为1、2、……、8，那么可设置校准发射通道1为1-4号接收射频通道发送初始测试信号，校准发射通道2为5-8号接收射频通道发送初始测试信号，其中可通过分路器将每个校准发射通道发射的信号分别发送至相应接收射频通道。
优选的，在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道时包括：
步骤S1，通过一个校准发射通道产生的初始测试信号。
步骤S2在校准时隙中将所述初始测试信号经过分路器分别发送至各接收射频通道。
为了方便后续描述，在此假设接收机有n个接收射频通道，n＝1，2，...，i，...，和1个用于校准的发射射频通道。那么使用一个校准发射通道产生初始测试信号s(t)，根据时分的方法，在校准时隙中将s(t)经过分路器分别接到n个接收射频通道上。优选的，所述分路器包括功分器或耦合器。
在本申请中，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)信号等任一种预知信号，并且可以是基带、中频、射频上的信号。本申请中具体所采用的信号，本申请不对其加以限制。
优选的，所述校准时隙与实际信道测量时隙相互正交。
步骤120，获取各接收射频通道的射频响应信号，并利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应。
对于每个接收射频通道i，其接收到初始测试信号xi后会产生射频响应信号zi，而对于当前射频通道未知的响应yi，三者之间的关系为：zi＝xi*yi，其中*表示卷积运算，那么只要知道每个接收射频通道i的射频响应信号zi和其接收到初始测试信号xi，以初始测试信号xi为反卷积因子，对射频响应信号zi做反卷积运算，那么即可得到射频通道i的响应yi。
那么，本步骤中，如果采用对一个接收射频通道i设置一个校准发射通道时，那么每个接收射频通道i的初始测试信号可为si(t)，该接收射频通道i的射频响应信号为zi(t)，那么以si(t)为反卷积因子，对zi(t)进行反卷积运算，即可得到接收射频通道i当前的响应wi(t)。
对于本申请优选的采用一个校准发射通道，在校准时隙中将所述初始测试信号经过分路器分别发送至各接收射频通道的情况。那么对于校准发射通道产生的初始测试信号s(t)，通过分路器发送至每一个接收射频通道的初始测试信号也都为s(t)，而对于每个接收射频通道，其响应信号可能各不相同，那么对于接收射频通道i，假如其响应信号为zi(t)，那么以s(t)为反卷积因子，对zi(t)进行反卷积运算，即可得到接收射频通道i当前的响应wi(t)。
本申请其他个数的校准发射通道时，所述原理基本相同。
步骤130，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。
通过前述步骤，得到了多通道接收机每一个接收射频通道的响应，那么即可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。其中，由通信基本知识可以得知，系统的总传输特性可以表示为：H(f)＝GT(f)C(f)GR(f)，其中GT(f)和GR(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GT(f)为yk(t)的频域表示，如果我们通过此专利得到yk(t)，即能得到GR(f)，与此同时，如果我们能得到发射滤波器的传输特性GT(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，对接收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，其示出了本申请多通道接收机射频响应的实时校准工作示意图。
步骤1：接收机的射频响应的实时校准结构如图2所示，其中有8个收射频通道，每个射频通道上连接一根发天线，采用八路功分器，以及收端射频响应补偿、校正方法是在接收机中的基带上进行的；
步骤2：初始测试信号为采用带宽20MHz的chirp(线性调频序列)序列，经过上变频得到射频测试信号；
步骤3：将上变频得到的射频测试信号根据时分的方法，获得一个校准时隙，该校准时隙是与实际信道测量时隙正交的，如图3所示，图3示出了本申请校准时隙的位置。其中，横轴表示时间，纵轴表示不同的发射通道，其中红色表示实测信道时隙，蓝色表示新增的校准时隙，一个测量快拍包括了红色的实测信道时隙以及蓝色的校准时隙，其中，我们在一个测量快拍中的实际信道测量时隙后，通过增加一个校准时隙，这样，该得到的校准时隙就与实际信道测量时隙在时间上正交了，即彼此不受影响。。
步骤4：在校准时隙中将上变频得到的测试信号经过八路功分器变为8路射频测试信号，每路射频测试信号大约会损失3dB功率；
步骤5：再分别经过8路收射频通道，出来的信号再分别跟射频测试信号进行反卷积运算，得到各个接收射频通道的射频响应；
步骤6：将各个接收射频通道的射频响应下变频到基带上，在通过AD采样后转化为8路数字信号；
步骤7：最后将8路数字信号送入到PC端，然后利用得到的接收射频通道的响应，对8路接收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接收机对于20MHz的chirp序列的初始测试信号的校正前后频域响应。
参照图5，其示出了本申请一种多通道接收机射频响应的实时校准系统的结构示意图，包括：
多通道接收机410和PC端420；
所述的多通道接收机410包括：
信号发送模块411，用于在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道；
反卷积运算器412，用于获取各接收射频通道的射频响应信号；并利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应；
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。
优选的，所述信号发送模块包括校准发射通道和分路器；
所述校准发射通道用于产生的初始测试信号；
所述分路器用于在校准时隙中将所述初始测试信号经过分路器分别发送至各接收射频通道。
所述分路器为功分器或耦合器。
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接收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 (10)

1.一种多通道接收机射频响应的实时校准方法，其特征在于，包括：
在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道；
获取各接收射频通道的射频响应信号，并利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应；
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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道时包括：
通过一个校准发射通道产生的初始测试信号；
在校准时隙中将所述初始测试信号经过分路器分别发送至各接收射频通道。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应：
利用所述初始测试信号作为反卷积因子，与所述各路射频响应信号进行反卷积计算，得到各接收射频通道的响应。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在校准时隙中将所述初始测试信号发送至各接收射频通道时：
利用与实际信道测量数据相同的时分复用法，在校准时隙中将所述初始测试信号发送至各接收射频通道。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述校准时隙与实际信道测量时隙相互正交。
6.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。
7.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：
在所述多通道接收机中进行补偿校正或者在与所述多通道接收机相应的多通道接收机中进行补偿校正。
8.一种多通道接收机射频响应的实时校准系统，其特征在于，包括：
信号发送模块，用于在校准时隙中将校准发射通道产生的初始测试信号发送至各接收射频通道；
反卷积运算器，用于获取各接收射频通道的射频响应信号；并利用各接收射频通道的信号和各接收射频通道的射频响应信号进行反卷积运算，得到各接收射频通道的响应；
补偿校正模块，用于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。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：
所述信号发送模块包括校准发射通道和分路器；
所述校准发射通道用于产生的初始测试信号；
所述分路器用于在校准时隙中将所述初始测试信号经过分路器分别发送至各接收射频通道。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：
所述分路器包括功分器或耦合器。
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