CN109951236A - 一种宽带自动波动校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种宽带自动波动校准方法及装置，所述方法包括构造自适应波动校准信号；选取自适应算法并对信号进行自适应波动校准。所述自适应波动校准装置主要包含：上/下行校准链路选通开关，完成上/下行信号链路的切换，并为算法迭代模块提供数据源接口；信号产生模块，为自适应波动校准系统提供宽带信号源，并为算法迭代模块提供数据接口；上/下行预畸变滤波器，用于对主链路信号进行预畸变，用于补偿链路波动；算法迭代模块，主要利用接收数据和发送数据完成链路传输函数提取，并基于传输函数取逆完成滤波器系数提取，并将其写入预畸变滤波器中，实现波动补偿功能。

Description

一种宽带自动波动校准方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其是一种宽带自动波动校准方法及装置。

背景技术

随着通信技术的发展，通信设备也越来越复杂，应用中带宽也随之越来越宽。但通常带内波动的产生是由于系统各个构成单元：元器件、滤波器、多工器、放大器等在不同的频率处具有不同的频率响应，进而导致了系统在不同频率点处输出功率不一致。对于窄带系统而言，该波动可以控制在2-3dB以内，但对于75MHz甚至是100MHz的带宽，该波动甚至会达到5-7dB，严重影响网络应用。

专利“CN108923872A一种直放站带内波动校准方法和系统”公布了一种波动校准装置，通过增加反馈单元构造反馈回路，通过计算不同频点处发射信号与反馈接收端的功率差实现波动校准，但是从中也可以明显看出其不足：1、未考虑下变频链路；2、增加系统链路开销。而专利“CN106850474A 超宽带自适应波动补偿方法和系统”中给出了一种实现思路，按照步进间隔发射点频信号，通过获取对应点的频率响应得到补偿函数，但是其严格意义上并不是自适应，而是通过辅助ATS自动化测试装备完成自动校准，其在实现方法上存在如下缺陷：1、系统输入需要借助信号源完成扫频输入； 2、系统的自适应是借助外部ATS软件完成，并非真正意义上的自适应；3、滤波参数的生成是借助Matlab第三方软件生成，不利于系统的自动化流程。此外，目前已有技术也有采用与链路波动反向的电路人为增加波动、或者提高系统匹配，无形中提高了系统的设计难度及复杂性。

为克服现有技术的上述缺点，本申请提出一种宽带自动波动校准方法及装置，依靠系统自身自适应完成系统波动校准。

发明内容

本发明能够通过提供一种宽带自动波动校准方法来实现本发明的目的，该方法包括：构造自适应波动校准信号；选取自适应算法；依据自适应波动校准信号与选取自适应算法对上行或下行信号进行自适应波动校准。

较佳地，当校准下行链路时，在覆盖单元中通过自发一宽带信号，经过覆盖单元的处理完成射频信号的转换，射频信号经由衰减器衰减后送至近端信号接入单元，构成完整的信号回路；位于覆盖单元中的自适应处理模块通过获取发射信号与链路接收回来的信号，计算出链路的传输响应曲线，通过自适应算法对信号完成预畸变，达到下行链路信号波动校准的目的。

较佳地，所述构造自适应波动校准信号，具体包括：直接调用Matlab 的randn函数产生长度为N的数据源，构造所需带宽的白噪声信号，根据频段带宽需要，提前构造数据源写入程序，无需每次重新调用Matlab进行生成。

较佳地，所述N选取为4096，带宽选取为100MHz。

优选地，所述依据自适应波动校准信号与选取自适应算法对上行或下行信号进行自适应波动校准，具体为：当实施下行波动校准时，所述方法包括：

步骤1、信号产生模块产生针对某一频段所需带宽的高斯白噪声信号，并将其数据分别输出至算法迭代模块及下行校准链路选通开关模块；

步骤2、下行校准链路选通开关根据校准指令，将信号链路切换至白噪声链路，并将由光线或网线传输而来的下行信号一并送至算法迭代单元；如果链路处于正常工作状态，则链路工作开关处于正常的下行通路上，旁路白噪声链路；

步骤3、将经步骤2处理的信号送入下行预畸变滤波器，完成正常下行链路的信号预畸变响应，该滤波器在未完成波动校准之前一直处于旁路状态，当波动校准完成后，则将算法迭代的滤波器参数写入滤波器中；

步骤4、经过步骤3预畸变处理后的数据经过后续的数模转换、功放通信处理单元后输出，实现整个网络的覆盖功能，当处于波动校准过程中时，系统的输出口RF_OUT则经过衰减器的衰减后接入容量接入单元中，经过容量接入单元的处理后经由光纤传送至容量分配单元，容量分配单元进行容量分配后经由光纤或网线传送给容量覆盖单元，构成完整的波动校准回路，进一步完成波动校准过程。

在本发明的另一方面中，通过提供一种宽带自动波动校准装置实现本发明的目的，该装置包括容量接入单元、容量分配单元、容量覆盖单元；容量接入单元与容量分配单元通过光纤互联，容量分配单元与容量覆盖单元通过光纤或者网线互联；其中，所述覆盖单元的处理完成射频信号转换后经衰减器衰减后接入所述容量接入单元，或从所述容量接入单元经由衰减器衰减后接入所述覆盖单元，构成完整的信号回路。

较佳地，所述装置还包括算法迭代模块、信号产生模块、下行校准链路选通开关、下行预畸变滤波器、上行校准链路选通开关、上行预畸变滤波器。

较佳地，所述上行校准链路选通开关或下行校准链路选通开关，完成上行或下行信号链路的切换，并为所述算法迭代模块提供数据源接口；所述信号产生模块，为自适应波动校准系统提供宽带信号源，并为所述算法迭代模块提供数据接口；所述上行预畸变滤波器或下行预畸变滤波器，用于对主链路信号进行预畸变，用于补偿链路波动；所述算法迭代模块，主要利用接收数据和发送数据完成链路传输函数提取，并基于传输函数取逆完成滤波器系数提取，并将其写入预畸变滤波器中，实现波动补偿功能。

较佳地，其中所述算法采用FPGA实现的LMS自适应算法；采用频段为DCS1800频段，带宽为75MHz。

针对当前多频段系统波动较大，在实际网络覆盖中影响覆盖效果的实际需求，而当前的技术又需要借助外部仪器设备，无法自适应完成整个校准过程等缺点，为克服现有技术的上述缺点，本发明提出一种宽带自动波动校准方法及装置，依靠系统自身自适应完成系统波动校准，克服了上述应用缺点，改善系统应用环境，实施简单、有效。

附图说明

图1示出了本申请的一种实施例中波动校准的设备连接框图。

图2示出了本申请宽带自动波动校准方法及装置的一种实施例中自适应信号处理流图。

图3示出了本申请一种实施例中自适应波动校准信号的数据幅度曲线。

图4示出了本申请一种实施例中自适应波动校准信号的频谱曲线。

具体实施方式

现在结合说明书附图1-4详细说明本专利申请关于一种宽带自动波动校准方法及装置的优选实施例，还在以下描述中提供了多个示例。虽然详细描述了本专利申请公开的装置和方法，但是为了清楚起见，显然，对于本领域技术人员理解该系统、装置和方法非特别重要的一些功能部件可能不被示出。

此外，应该理解的是，本专利申请中公开的装置和方法不限于如下描述的确切实施例，其可以由本领域技术人员在不脱离其精神或请求保护范围的情况下实现各种改变和修改。例如，在本公开的范围内，不同的示例性实施例的元件和/或功能部件可以彼此结合和/或相互替换。

网络覆盖设备可由三部分构成：容量接入单元、容量分配单元、容量覆盖单元。其对应的波动校准的设备连接框图如图1所示。

在图1中，CAU为容量接入单元，CDU为容量分配单元，CRU为容量覆盖单元，CAU与CDU通过光纤互联，CDU与CRU通过光纤或者网线互联。以下行链路校准为例，在CRU覆盖单元中通过自发一宽带信号，经过覆盖单元的处理完成射频信号的转换，射频信号经由衰减器衰减后送至近端信号接入单元，构成完整的信号回路。位于CRU单元中的自适应处理模块通过获取发射信号与链路接收回来的信号，计算出链路的传输响应曲线，通过自适应算法对信号完成预畸变，达到下行链路信号波动校准的目的，无需借助外部信号源或者频谱仪。

具体信号处理框图如图2所示：其中，自适应波动校准框图如图2虚线框所示，主要包含：算法迭代模块、信号产生模块、下行校准链路选通开关、习性预畸变滤波器、上行校准链路选通开关、上行预畸变滤波器构成。其中：上/下行校准链路选通开关，完成下行信号链路的切换，并为算法迭代模块提供数据源接口；信号产生模块，为自适应波动校准系统提供宽带信号源，并为算法迭代模块提供数据接口；上/下行预畸变滤波器，用于对主链路信号进行预畸变，用于补偿链路波动；算法迭代模块，主要利用接收数据和发送数据完成链路传输函数提取，并基于传输函数取逆完成滤波器系数提取，并将其写入预畸变滤波器中，实现波动补偿功能，其中算法采用便于FPGA实现的LMS自适应算法。

优选地，图3及图4示出了本申请一种实施例中自适应波动校准信号的数据幅度曲线及频谱曲线。所示自适应波动校准的信号如下构造：为达成系统自适应校准的目的，先要解决系统信号输入的问题。可内嵌DDS模块自发点频信号或以高斯白噪声为源构造宽带测试信号作为内部测试序列。为降低系统的实现复杂性，本专利申请采用后者，直接调用Matlab的 randn函数产生长度为N的数据源，N为一正整数，构造所需带宽的白噪声信号，只需要根据频段带宽需要，提前构造数据源写入程序即可，不用每次重新调用Matlab进行生成。本实施例N为4096，带宽为100MHz，其数据幅度曲线与频谱曲线如图3及图4所示。

优选地，自适应算法，包含LMS(最小均方误差)、RLS(递归最小二乘)等，但RLS由于计算量比较大，所耗费的资源比较多，不适合FPGA实现。其在应用中具体采用何种算法此处不做具体限制，可以采用任一自适应算法或其改进型。通常该部分功能只用在系统出厂时进行校准，故其对校准时间要求不高，本实施例采用LMS算法，辅以变步长提高收敛速度。

优选地，因链路上、下行波动校准原理、操作方法一样，只是在信号链路中所处的位置不同，此处仅以下行为例说明具体实施步骤及用例。

在本发明的第一实施例中，所述宽带自动波动校准方法具体包括：

步骤1、信号产生模块产生针对某一频段所需带宽的高斯白噪声信号，并将其数据分别输出至算法迭代模块及下行校准链路选通开关模块。本实施用例的频段如DCS1800频段，其带宽为75MHz；

步骤2、下行校准链路选通开关根据校准指令，将信号链路切换至白噪声链路，并将由光线/网线传输而来的下行信号一并送至算法迭代单元；如果链路处于正常工作状态，则链路工作开关则处于正常的下行通路上，应旁路白噪声链路；

步骤3、步骤2的信号进入下行预畸变滤波器，完成正常下行链路的信号预畸变响应。该滤波器在未完成波动校准之前一直处于旁路状态，当波动校准完成后，则将算法迭代的滤波器参数写入滤波器中；

步骤4、经过步骤3预畸变处理后的数据经过后续的数模转换、功放通信等处理单元后输出，实现整个网络的覆盖功能。当处于波动校准过程中时，系统的RF_OUT，则经过衰减器的衰减后接入容量接入单元CAU中，经过CAU的处理后经由光纤传送至CDU中，CDU进行容量分配后经由光纤 /网线传送给容量覆盖单元CRU，构成完整的波动校准回路，进一步完成波动校准过程。

上述步骤1-4即为波动校准时的信号链路流，由于本申请主要涉及波动校准流程及方法，故对其它的信号处理操作不做详细论述。此处对步骤3 进行进一步说明。算法迭代模块是波动校准的核心，其并不在主链路通道中，其只是利用链路某一节点中的输入及输出信号进行算法迭代、滤波系数生成及滤波系数迭代，所以其可以归为步骤3。具体的算法选择上面可以是目前自适应算法中的某一种即可，由于该动作只在设备出厂时校准一次即可，故对其收敛速度也没有特别严格的要求，只是从生产效率上考虑，速度越快越好。综合考虑收敛速度、运算复杂度等因素，本实施例采用变步长的LMS算法。

针对当前多频段系统波动较大，在实际网络覆盖中影响覆盖效果的实际需求，而当前的技术又需要借助外部仪器设备，无法自适应完成整个校准过程的缺点，本发明提供了一种宽带自动波动校准方法及装置，克服了上述应用缺点，改善系统引用环境。从方案架构及实施例中可以看出，本申请方案实施简单、有效。

在所有上述实施方式中，为实现一些特殊的读/写功能的要求，上述方法操作过程中及其相应装置可以增加硬件、引脚连接或存储器差异来扩展功能。

应说明的是：以上实施例仅用以更清晰地解释、阐述本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种宽带自动波动校准方法，其特征在于，所述方法包括：

构造自适应波动校准信号；

选取自适应算法；

依据自适应波动校准信号与选取自适应算法对上行或下行信号进行自适应波动校准，无需借助外部信号源或者频谱仪。

2.如权利要求1所述的宽带自动波动校准方法，其特征在于，所述方法还包括：射频信号经容量接入单元处理后经由光纤传送至容量分配单元中进行容量分配后经由光纤或网线传送给容量覆盖单元，通过自发一宽带信号，经过覆盖单元的处理完成射频信号的转换，其中，覆盖处理完成的射频信号转换后经衰减器衰减，接入所述容量接入单元。

3.如权利要求1所述的宽带自动波动校准方法，其特征在于，所述方法可应用于含容量接入单元、容量分配单元、容量覆盖单元的三级架构；或应用于包含容量接入单元、容量覆盖单元的二级架构；或应用于无线直放站设备架构下。

4.如权利要求1所述的宽带自动波动校准方法，其特征在于，位于覆盖单元中的自适应处理模块通过获取发射信号与链路接收回来的信号，计算出链路的传输响应曲线，通过自适应算法对信号完成预畸变，达到下行链路信号波动校准的目的。

5.如权利要求1所述的宽带自动波动校准方法，其特征在于，所述构造自适应波动校准信号，具体包括：生成一定长数据源，根据所需频段带宽需要，构造一定长度的所需带宽的白噪声信号。

6.如权利要求1所述的宽带自动波动校准方法，其特征在于，所述依据自适应波动校准信号与选取自适应算法对上行或下行信号进行自适应波动校准，具体为：所述方法包括：

步骤1、信号产生模块产生针对某一频段所需带宽的高斯白噪声信号，并将其数据分别输出至算法迭代模块及下行校准链路选通开关模块；

步骤2、下行校准链路选通开关根据校准指令，将信号链路切换至白噪声链路，并将由光纤或网线传输而来的下行信号一并送至算法迭代单元；如果链路处于正常工作状态，则链路工作开关处于正常的下行通路上，旁路白噪声链路；

步骤3、将经步骤2处理的信号送入下行预畸变滤波器，完成正常下行链路的信号预畸变响应，该滤波器在未完成波动校准之前一直处于旁路状态，当波动校准完成后，则将算法迭代的滤波器参数写入滤波器中；

步骤4、经过步骤3预畸变处理后的数据经过后续的数模转换、功放通信处理单元后输出，实现整个网络的覆盖功能，当处于波动校准过程中时，系统经过衰减器的衰减后接入容量接入单元中，经过容量接入单元的处理后经由光纤传送至容量分配单元，容量分配单元进行容量分配后经由光纤或网线传送给容量覆盖单元，构成完整的波动校准回路，进一步完成波动校准过程。

7.一种宽带自动波动校准装置，所述装置包括容量接入单元、容量分配单元、容量覆盖单元；容量接入单元与容量分配单元通过光纤互联，容量分配单元与容量覆盖单元通过光纤或者网线互联；

其中，所述覆盖单元的处理完成射频信号转换后经衰减器衰减后接入所述容量接入单元，或从所述容量接入单元经由衰减器衰减后接入所述覆盖单元，构成完整的信号回路。

8.如权利要求7所述的宽带自动波动校准装置，其特征在于，所述装置还包括算法迭代模块、信号产生模块、下行校准链路选通开关、下行预畸变滤波器、上行校准链路选通开关、上行预畸变滤波器。

9.如权利要求8所述的宽带自动波动校准装置，其特征在于，其中：所述上行校准链路选通开关或下行校准链路选通开关，完成上行或下行信号链路的切换，并为所述算法迭代模块提供数据源接口；所述信号产生模块，为自适应波动校准系统提供宽带信号源，并为所述算法迭代模块提供数据接口；所述上行预畸变滤波器或下行预畸变滤波器，用于对主链路信号进行预畸变，用于补偿链路波动；所述算法迭代模块，主要利用接收数据和发送数据完成链路传输函数提取，并基于传输函数取逆完成滤波器系数提取，并将其写入预畸变滤波器中，实现波动补偿功能。