CN107579784B - 一种多通道的宽带幅相校正的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道的宽带幅相校正的方法和装置，属于电子信息技术领域，信号源依次生成覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波，通过功分器后进入待校正系统的所有通道，根据AD后各通道接收到的信号序列计算出各通道的宽带校正补偿系数序列，将补偿系数序列应用于各通道进行通道特性的校正补偿。使用依次生成的多个等频率间隔的单频正弦波作为校正参考信号。只需依次生成多个等频率间隔的单频正弦波作为校正参考信号，避免使用较昂贵仪器生成较复杂的线性调频信号作为校正参考信号。可以将所有通道的幅度特性和相位特性校正为一致，同时将所有通道的通带内幅度波动校正为无波动。

Description

一种多通道的宽带幅相校正的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种多通道的宽带幅相校正的方法和装置，属于电子信息技术领域。

背景技术

现代无线通信系统中，基于多天线的阵列天线技术可以应用波束形成，MIMO(多入多出)等算法，达到获取阵列增益，抑制干扰等诸多好处，但由于多天线结构中的各个通道并非理想器件，因此各通道特性存在差异，使得多个通道接收到的信号存在差异，对阵列信号的处理造成影响。通道校正即通过通道校正算法，将多个通道的通道特性进行补偿，使其差异缩小为一个可接受的范围。现有的多通道的幅相校正技术主要包括窄带校正和宽带校正方法：

窄带校正为，信号源生成以待校正系统的中心频点为中心频率的单频正弦波，通过功分器分路后进入待校正系统的所有通道，通过选定阵列天线中的某根天线的通道作为参考通道，以一定的算法将其余所有通道的中心频点的幅度特性和相位特性校正为与参考通道的中心频点的幅度特性和相位特性一致。该方法的缺点是只解决了中心频点的幅相一致性问题，与现有的无线通信系统的宽带特性明显不符。

宽带校正，信号源生成以待校正系统的中心频点为中心频率，以待校正系统的系统带宽为信号带宽的线性调频信号(LFM)，通过功分器分路后进入待校正系统的所有通道，通过选定阵列天线中的某根天线的通道作为通道，以一定的算法将其余所有通道的在整个系统带宽内的幅度特性和相位特性校正为与参考通道在整个系统带宽内的幅度特性和相位特性一致。该方法的缺点是需要生成较复杂的线性调频信号，同时并没有考虑校正通道在整个系统带宽内的幅度波动。

上述的窄带校正方法只解决了中心频点的幅相一致性问题，与现有的无线通信系统的宽带特性明显不符；上述的宽带校正方法需要生成较复杂的线性调频信号，同时并没有考虑校正通道在整个系统带宽内的幅度波动。本发明旨在简化校正信号的生成要求，同时解决系统带宽内的幅度波动校正问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道的宽带幅相校正的方法和装置，从而克服现有技术的不足。

本发明通过以下技术方案实现，信号源依次生成覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波，通过功分器后进入待校正系统的所有通道，根据AD后各通道接收到的信号序列计算出各通道的宽带校正补偿系数序列，将补偿系数序列应用于各通道进行通道特性的校正补偿。

本发明包括以下步骤：

步骤1，信号源依次生成待校正的系统带宽中以等频率间隔分布的单频正弦波，设单频正弦波总个数为freq_num；通过功分器后进入天线阵列的通道，设通道个数为M，每次灌入一个频点的信号s_{freq_idx}，即第freq_idx个单频正弦波，其中1≤freq_idx≤freq_num；

步骤2，各通道同时接收并存储L点的时域数据序列，其中L为各通道接收到的单频正弦波的时域样本点个数；每次接收一个频点的序列为s_{m,freq_idx}，即步骤1中发射的第freq_idx个单频正弦波在第m通道接收到的序列，其中1≤m≤M；

步骤3，调整参考通道的各频点序列的幅度使各频点序列的幅度对齐，得到s_{ref,freq_idx,align}，即步骤2在参考通道接收到的接受序列进行幅度对齐调整后得到的序列，通常ref取1；

包括首先根据各频点序列的s_{ref,freq_idx}计算其FFT结果为s_{ref,freq_idx,fft}，取FFT结 果中对应freq_idx处的模值s_{ref,freq_idx,fft,abs}；以中心频点序列的s_{ref,center_idx,fft,abs}为参 考，将其余频点序列的s_{ref,freq_idx}乘以对应的幅度调整因子得到，即

步骤4，以参考通道调校正带内波动后的信号序列作为其余通道的校正参考信号， 即累加参考通道的接收序列为

累加待校正通道接收到的序列为

步骤5，维纳滤波算法计算校正系数序列，

其中，

为待校正通道接收序列x_cal的自相关矩阵Rxx＝E[xx^H]的逆矩阵，r_xd为待校正通道接收序列x_cal与参考通道接收序列d的互相关矩阵r_xd＝E[dx^H]；

步骤6，使用校正系数序列w_cal校正输入通道的信号，具体为输入待校正通道的信号x_cal与该通道的校正系数序列w_cal做卷积：

覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波为至少两个。如果信号带宽足够窄，则只需要一个单频正弦波，此时整个方案退化为通常的窄带校正方案。

本发明装置包括信号源，和至少两个接收等频率间隔的单频正弦波的通道，实施例为四通道。

本发明的优点在于，1、使用依次生成的多个等频率间隔的单频正弦波作为校正参考信号。2、只需依次生成多个等频率间隔的单频正弦波作为校正参考信号，避免使用较昂贵仪器生成较复杂的线性调频信号作为校正参考信号。3、可以将所有通道的幅度特性和相位特性校正为一致，同时将所有通道的通带内幅度波动校正为无波动。

附图说明

图1为系统架构及流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的优选实施例作进一步说明，信号源依次生成覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波，通过功分器后进入待校正系统的所有通道，根据AD后各通道接收到的信号序列计算出各通道的宽带校正补偿系数序列，将补偿系数序列应用于各通道进行通道特性的校正补偿。

本发明包括以下步骤：

步骤1，信号源依次生成待校正的系统带宽中以等频率间隔分布的单频正弦波，设单频正弦波总个数为freq_num；通过功分器后进入天线阵列的通道，设通道个数为M，每次灌入一个频点的信号s_{freq_idx}，即第freq_idx个单频正弦波，其中1≤freq_idx≤freq_num；

步骤2，各通道同时接收并存储L点的时域数据序列，其中L为各通道接收到的单频正弦波的时域样本点个数；每次接收一个频点的序列为s_{m,freq_idx}，即步骤1中发射的第freq_idx个单频正弦波在第m通道接收到的序列，其中1≤m≤M；

步骤3，调整参考通道的各频点序列的幅度使各频点序列的幅度对齐，得到s_{ref,freq_idx,align}，即步骤2在参考通道接收到的接受序列进行幅度对齐调整后得到的序列，通常ref取1；

包括首先根据各频点序列的s_{ref,freq_idx}计算其FFT结果为s_{ref,freq_idx,fft}，取FFT结 果中对应freq_idx处的模值s_{ref,freq_idx,fft,abs}；以中心频点序列的s_{ref,center_idx,fft,abs}为参 考，将其余频点序列的s_{ref,freq_idx}乘以对应的幅度调整因子得到，即

步骤4，以参考通道调校正带内波动后的信号序列作为其余通道的校正参考信号， 即累加参考通道的接收序列为

累加待校正通道接收到的序列为

步骤5，维纳滤波算法计算校正系数序列，

其中，

为待校正通道接收序列x_cal的自相关矩阵Rxx＝E[xx^H]的逆矩阵，r_xd为待校正通道接收序列x_cal与参考通道接收序列d的互相关矩阵r_xd＝E[dx^H]；

步骤6，使用校正系数序列w_cal校正输入通道的信号，具体为输入待校正通道的信号x_cal与该通道的校正系数序列w_cal做卷积：

覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波为至少两个。如果信号带宽足够窄，则只需要一个单频正弦波，此时整个方案退化为通常的窄带校正方案。

本发明装置包括信号源，和至少两个接收等频率间隔的单频正弦波的通道，实施例为四通道。

Claims (2)

1.一种多通道的宽带幅相校正的方法，信号源依次生成覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波，通过功分器后进入待校正系统的所有通道，根据AD后各通道接收到的信号序列计算出各通道的宽带校正补偿系数序列，将补偿系数序列应用于各通道进行通道特性的校正补偿，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，信号源依次生成待校正的系统带宽中以等频率间隔分布的单频正弦波，覆盖整个信号带宽的等频率间隔的单频正弦波为至少两个；设单频正弦波总个数为freq_num；通过功分器后进入天线阵列的通道，设通道个数为M，每次

灌入一个频点的信号s_{freq_idx}，即第freq_idx个单频正弦波，其中1≤freq_idx≤freq_num；

步骤2，各通道同时接收并存储L点的时域数据序列，其中L为各通道接收到的单频正弦波的时域样本点个数；每次接收一个频点的序列为s_{m,freq_idx}，即步骤1中发射的第freq_idx个单频正弦波在第m通道接收到的序列，其中1≤m≤M；

步骤3，调整参考通道的各频点序列的幅度使各频点序列的幅度对齐，得到s_{ref,freq_idx,align}，即步骤2在参考通道接收到的接收序列进行幅度对齐调整后得到的序列，ref取1；

包括首先根据各频点序列的s_{ref,freq_idx}计算其FFT结果为s_{ref,freq_idx,fft}，取FFT结果中对应freq_idx处的模值s_{ref,freq_idx,fft,abs}；以中心频点序列的s_{ref,center_idx,fft,abs}为参考，将其余频点序列的s_{ref,freq_idx}乘以对应的幅度调整因子得到，即

步骤4，以参考通道校正带内波动后的信号序列作为其余通道的校正参考信号，即累加参考通道的接收序列为

累加待校正通道接收到的序列为

步骤5，维纳滤波算法计算校正系数序列，

其中，

为待校正通道接收序列x_cal的自相关矩阵Rxx＝E[xx^H]的逆矩阵，r_xd为待校正通道接收序列x_cal与参考通道接收序列d的互相关矩阵r_xd＝E[dx^H]；

步骤6，使用校正系数序列w_cal校正输入通道的信号，具体为输入待校正通道的信号x_cal与该通道的校正系数序列w_cal做卷积：

2.一种多通道的宽带幅相校正的装置，其特征在于：包括信号源，和至少两个接收等频率间隔的单频正弦波的通道。

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