CN114499719A - 基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法和装置 - Google Patents

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CN114499719A CN202011262445.9A CN202011262445A CN114499719A CN 114499719 A CN114499719 A CN 114499719A CN 202011262445 A CN202011262445 A CN 202011262445A CN 114499719 A CN114499719 A CN 114499719A
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Abstract

本申请提供一种基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法，其中，多射频通道包括一个参考射频通道，其余通道为待校准射频通道，将相同的输入信号分别同时输入参考射频通道和待校准射频通道，参考射频通道的输出为参考输出信号，待校准射频通道的输出为待校准输出信号，对于待校准射频通道的任一者来说，该方法包括：在参考输出信号和待校准输出信号之间的误差不满足设定阈值时，调整待校准射频通道的校正因子，直到参考输出信号和待校准输出信号之间的误差满足设定阈值；以及保存参考输出信号和待校准输出信号之间的误差满足设定阈值时的校正因子对应的校准系数。根据本申请的方法，能够避免多次连接操作带来的不确定度增加的问题，减少校准时间。

Description

基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法和装置
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法和装置。
背景技术
在无线通信中，无线传播是指电波信号经无线信道由发送端传输至接收端的过程。在该过程中，由于电磁波的反射、绕射和散射机制的相互作用，会使得电波信号经历复杂且难以预测的衰落现象，无线信道模型便是对这种衰落现象的数学描述。无线信道仿真是指对无线信道模型的计算机程序实现或硬件模拟，在无线通信系统新技术评估、通信网络规划优化、系统一致性测试以及MIMO空中测试等领域都起着关键作用。无线信道仿真仪(Channel Emulator，简称CE)最主要的功能就是在实验室环境中提供模拟复杂无线信道的能力，使得终端研发厂商、检测机构无需在真实的外场进行测试，降低了测试成本与开发周期。
5G作为下一代无线通信网络，相对于4G/LTE，有比4G/LTE高达1000倍以上的网络传输速率。5G有几大关键技术创新，其中的Massive MIMO和高频段应用大大提升了通信的容量和带宽。采用的Massive MIMO技术意味着有更多通道的功率放大器和天线数量，设计复杂度更高；更高频段特别是毫米波技术将大大增加了电路的设计难度。这些改变也对于电路PCB材料的性能提出了更高的要求。
适用于4G/5G的无线信道仿真仪面临同样的挑战，在实际的应用中要考虑射频功率放大器和天线设计，如多通道功放和包含多路的功分和校准网络的天线设计，在硬件电路设计层面考虑高频材料的不同要求和更高复杂度的设计中的高层数的PCB设计、特殊表面处理的不同，以及高集成下的散热考虑；还有电路加工和处理带来电路性能的影响等等。诸多因素的影响，模拟电路的设计并不能满足各个条件指标，因此同样需要在数字端进行一些辅助设计。
传统的信道仿真仪在搭建测试系统后，正式测试之前需要对经过信道仿真仪的测试系统进行功率校准和相位校准。对于每台信道仿真仪，仪表厂商在出厂前都会有功率校准和计量。但是，在信道仿真仪的基带数字信号处理系统中，需要在接收机同时接收多个通道信号，在实际工程应用中，由于每个通道包含多个模拟处理单元(滤波器、高频放大器、混频器、A/D采样器件等)的组成，这些器件差异、制造工艺以及温度变换等因素的影响以及RF路径(射频路径)不同，导致射频信道的多通道间和多通道采样过程中出现的频率响应的幅度和相位的不一致性，即通道失配。
例如在天线阵系统中，多个接收通道之间的频率响应不一致，将严重影响天线阵列的性能，因此，在进行阵列数字信号处理前，必须对通道间的失配进行校正，以保证系统后续处理获得较高的性能。现有技术中使用矢量网络分析仪进行接收通道校准方法，如图1和图2所示，其中，图1表示接收通道校准过程，图1左边是待校准的接收通道，引用右边同一个输出通道作为校准信号，依次校准各个接收通道，如图1所示，标定8个输入通道，获得7个幅度相位校准系数；图2表示发送通道校准过程，图2右边是待校准的发送通道，引用左边同一个输入通道作为校准信号，依次校准各个发送通道，如图2所示，标定8个输出通道，获得7个幅度相位校准系数。在图1和图2所示的方法中，矢量网络分析仪仅有两个测量通道，单次只能测出信道仿真仪的1个射频通道的幅度相位校准系数，进行下一通道的测量还需要进行外接线缆的插拔。从时间的维度上看，各个通道的校准是顺序执行的，中间涉及到线缆的插拔，人工操作可能带来不确定增加的问题，校准效率低。另外，更换频点、调整射频输入/输出功率、重新开关仪表都需要重新进行校准。这样系统校准时间可能会占到整个测试时间的50％，极大的增加了测试时间和测试成本。
发明内容
如何进行信道仿真仪的多通道幅度相位失配校准，以及不需要过多的辅助设备(矢量网络分析仪)、避免多次连接操作带来的不确定度增加、效率低的问题，成为目前需要解决的技术问题。本申请针对上述问题提供了一种基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法、装置、电子设备和非瞬时性计算机存储介质。
根据本申请的第一个方面，本申请提供了一种基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法，其中，将所述多射频通道中的一个通道设为参考射频通道，其余通道设为待校准射频通道，将彼此相同的多个输入信号按照一一对应的方式分别同时输入所述参考射频通道和所述待校准射频通道，所述参考射频通道的输出为参考输出信号，所述待校准射频通道的输出为待校准输出信号，对于所述待校准射频通道的任一者来说，所述方法包括：
在所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差不满足设定阈值时，调整所述待校准射频通道的校正因子，直到所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值；以及
保存所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值时的校正因子对应的校准系数。
根据本申请的第二个方面，本申请提供了一种基于信道仿真仪的多射频通道失配校准装置，其中，将所述多射频通道中的一个通道设为参考射频通道，其余通道设为待校准射频通道，将彼此相同的多个输入信号按照一一对应的方式分别同时输入所述参考射频通道和所述待校准射频通道，所述参考射频通道的输出为参考输出信号，所述待校准射频通道的输出为待校准输出信号，对于所述待校准射频通道的任一者来说，所述装置包括：
调整单元，用于在所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差不满足设定阈值时，调整所述待校准射频通道的校正因子，直到所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值；以及
保存单元，用于保存所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值时的校正因子对应的校准系数。
根据本申请的第三个方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。
根据本申请的第四个方面，提供一种非瞬时性计算机存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。
根据本申请提供基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法、装置、电子设备和非瞬时性计算机存储介质，能够同时使用信道仿真仪内部的硬件资源(例如FPGA)完成各个通道的幅度相位进行测量，计算出校准系数，由于不需要过多的辅助设备(例如射频切换箱、矢量网络分析仪)，避免这些辅助设备的引入可能导致操作过程中多次连接操作带来的不确定度增加问题，减少校准时间；并且，可以将校准系数保存在上位机的配置文件当中，用于下次加载使用；此外，通过上位机的界面可以实时显示各个通道的幅度相位特性，提高了测试性能和幅度相位校准的效率，极大降低了幅度相位校准的工作量。经过校准测试，显示8个通道具有良好的通道幅度相位一致性，其中通道相位误差小于0.1°，通道幅度误差小于0.009dB，并且在5分钟内即可完成通道校准。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。
图1为表示现有技术中接收通道校准过程的示意图。
图2为表示现有技术中发送通道校准过程的示意图。
图3为根据本申请实施例的实施多射频通道失配校准方法的系统的结构示意图。
图4为根据本申请实施例的信道仿真仪内基带的校准系统的结构示意图。
图5为根据本申请实施例的对待校准射频通道进行校准的示意图。
图6为根据本申请实施例的基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法的流程图。
图7为根据本申请实施例的基于信道仿真仪的多射频通道失配校准装置的示意图。
图8是本申请实施例提供的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图3为根据本申请实施例的实施多射频通道失配校准方法的系统的结构示意图。如图3所示，该系统包括信号发生器、功率分配器和多通道信道仿真仪。在一个具体实施例中，该信号发生器可以是Agilent E4438C信号发生器。
在图3所示的实施例中，信号发生器产生信号，该信号可以是单载波正弦信号，将该信号输入功率分配器，将会产生多个相同的信号。如图3所示，将信号发生器产生的信号经过一个1输入8输出的功率分配器，分出8路相同的信号。8路信号经过信道仿真仪的8个射频通道，由于多个射频通道间的幅度相位的不一致性，需要对射频通道进行校准。具体来说，信道仿真仪内部校准系统以1个射频通道为参考通道，其余7个射频通道为待校准通道，对其余7个射频通道进行校准。信道仿真仪的显示界面用于观察信道仿真仪各个接收通道的幅度相位特性
需要注意的是，在图3所示的实施例中，为便于说明，设置了8路信号和8个射频通道。本领域技术人员在图3的基础上，能够知道可以设置任意数量的信号和射频通道，例如4、16、32等，这些都属于本申请覆盖的范围。
多路信号(例如8路信号)输入到信道仿真仪，信道仿真仪内部就对执行对待校准射频通道的校准过程。图4为根据本申请实施例的信道仿真仪内基带的校准系统的结构示意图。如图4所示，信道仿真仪内的校准系统主要包括数据源控制模块、校准系数计算模块、系数控制模块、校准器这几个模块，此外，信道仿真仪内的校准系统还包括基带数据控制模块、GTX(Gigabit Transceiver，串行高速收发器)、RAM(Random Access Memory，随机存储器)、SRIO(Serial Rapid Input Output，串行快速输入/输出)、DSP(Digital SignalProcessor数字信号处理器)、MII(Media Independent Interface，以太网数据接口)和PC(Personal Computer，个人电脑)，其中，GTX用于FPGA之间的数据交互，SRIO用于DSP和FPGA之间数据交互。
在图4中，系数控制模块模块主要实现以一定的数据格式组织各个通道的校准系数，即校准系数的串并变换。这里的串并变换指的是各个通道的校准计算为同步计算，则在同一个时钟沿得到所有通道的校准系数，这些系数必须以一定的数据排列顺序加上头部信息和尾部信息封装成数据包缓存在RAM中，才能通过SRIO接口上传到上位机中。
在图4中，基带数据控制模块主要将从GTX出来的数据包进行拆分，完成高速的串行通道数据转换成低速的并行通道数据，各个通道的数据独立，便于进行接下的校准计算。
在图4中，校准系数计算模块主要完成射频通道间的校准系数计算功能。该模块中实例化了若干个(例如8个)相同的校准计算模块，利用FPGA并行处理能力，实现了基带板卡的若干个通道幅度相位一致性校准系数同时计算。
根据图4所示的校准系统，采用了两个GTX高速串行接口，传输射频接收板卡上接收到的通道数据，完成串行并行数据转换以及编解码。然后将并行的若干个通道基带数据分别写进RAM中，通过SRIO接口上传到DSP计算各个通道幅度相位信息，并在PC机上显示。在校准阶段，通道数据还将进入校准系数计算模块，当校准算法收敛后，计算出来的幅相一致性校准系数将通过SRIO接口保存到DSP中；然后，在信道仿真阶段，DSP通过SRIO接口将之前保存校准系数发送给FPGA，系数控制模块将加载保存的校准系数到校正器中，完成多通道间幅度相位一致性校准。经过通道校准的信号进行信道卷积运算。最后将信道卷积的结果通过GTX高速串行接口发送出去。
其中，在校准模式下，校准系数计算模块中的数字信号处理所采用的方法包括自适应滤波器的方法和手动调节抽头系数的方法。自适应滤波器的内部存在反馈调节机制，在反馈调节机制的作用下，随着输入信号的变化，利用上一时刻的输出参与反馈计算，滤波器的抽头系数可以实时动态调整，达到实现最优滤波效果，这是一种自动化的过程。无论是自适应滤波器的方法还是手动调节抽头系数得方法，抽头系数对应到校准系统也就是校准系数。
通过基带FPGA实现的自适应算法的不断迭代，算法收敛，达到稳态平衡，同时得出各个通道的校准系数。
接下来，以自适应LMS(Least mean square，最小均方误差)算法为例，说明对待校准射频信道的校准原理和过程。
自适应LMS算法的基本思想:调整滤波器自身参数，使滤波器的输出信号与期望输出信号之间的均方误差最小。这样系统输出为有用信号的最佳估计。
基于LMS算法的迭代公式如下:
y(n)＝WH(n)X(n)
e(n)＝d(n)-y(n)
W(n+1)＝W(n)+2μX(n)e*(n)
在上述迭代公式中，W(n)为滤波器系数向量，也可以看作输入信号的加权矢量，滤波器系数向量是一个1*n的向量，有n个系数，n表示滤波器的阶数，每个系数是一个复数形式，初始值设为1+i*0；X(n)是由输入信号组成的一组输入向量；y(n)是输出信号；d(n)是期望信号；e(n)是误差信号。
μ是加权矢量更新时的步长因子，μ越大，则算法收敛越快。但同时收敛后的误差信号也越大，μ越小，则算法收敛速度越慢，但同时收敛后的误差信号也相应减小，稳态性能更好，因此，可以通过调整步长因子μ的值来调整LMS算法的性能。由于算法收敛速度与稳态性能之间存在矛盾，可以采用变步长LMS算法来解决这一矛盾，即在算法初始阶段采用较大的μ值加快收敛，当算法收敛后再采用较小的μ值来提高收敛后的稳态性能。例如，为了便于实现LMS公式中的计算，μ取值1/2n,LMS算法采用不同的μ，在训练阶段，校准系数和误差曲线的收敛速度不同，μ取值越小，权值收敛于正确的失配补偿系数需要的迭代次数越多。
上述迭代公式迭代停止的条件是误差信号e(n)足够小，即达到预设阈值，就可以停止迭代。在实际应用中，受限于FPGA中有限字长效应，精度有限，稳态误差在迭代过程中接近极限，测试过程中在PC可以显示误差信号的变化过程，当比较小时，且达到稳态平衡，即波动小时，可认为误差接近极限，达到预设阈值，从而停止迭代，此时获得W(n)是我们需要的滤波系数。
LMS算法中完成由加减法及乘法完成，不再需要诸如矩阵求逆等在FPGA平台上难以实现的运算，因此完全可以采用FPGA实现。
图5为根据本申请实施例的对待校准射频通道进行校准的示意图。如图5所示，将输入信号x(n)分别输入两路射频通道，一路(图5的上支路)为参考射频通道，另一路(图5的下支路)为待校准射频通道。
在图5中，参考射频通道的频率响应为Href(jw)，待校准射频通道的频率响应为Hcal(jw)，将参考射频通道与待校准射频通道之间的通道失配因子设为D(jw)，令
D(jw)＝Hcal(jw)/Href(jw)
考虑到一个频率响应为的通道，令
Figure BDA0002775075640000081
其中，ΔH(jw)为幅度差，
Figure BDA0002775075640000082
为相位差，对于与频率无关的恒定通道失配来说,ΔH(jw)和
Figure BDA0002775075640000083
均为常数，当Hcal(jw)和Href(jw)相等时，ΔH(jw)＝0，
Figure BDA0002775075640000084
不妨设ΔH(jw)为δ，
Figure BDA0002775075640000085
为θ，则
D(jw)＝Hcal(jw)/Href(jw)＝[1+δ]eθ
对于一般的通信系统来说，接收机输入的信号可以看成平稳信号，因此在一次通信过程中可以认为天线阵元通道的频率响应特性是不变的。
这样，每次通信之前对阵列通道进行校正，校正完成后再开始正常通信过程，即从时间上把校正和正常通信分开，避免注入的信号对后续的阵列处理产生影响。
需要注意的是，图5中以两条通道为例对通道失配校准进行分析。对于与频率无关的恒定通道失配来说，由以上分析可知，校正通道失配即找出校正因子，即。在图5中，通道输入信号x(n)经过校正因子C(jw)＝[1+1/(1+δ)]e-jθ的调节，x(n)的幅度和相位得到调节，使得参考射频通道与待校准射频通道的输出信号的误差足够小(即达到预设阈值)，此时的校正因子是我们需要的。
在图5的信道校准过程，输入信号同时被送至参考射频通道和校准射频通道，当LMS算法收敛后，参考射频通道与待校准射频通道的输出信号的误差足够小，从而迫使D(jw)C(jw)的乘积趋近似为1，即待校准射频通道得到校准。
在实际应用中，对于采用LMS算法校准待校准射频通道，校正因子C(jw)可以是一种滤波器，而校准系数是上述LMS迭代算法公式中的W(n)。在参考射频通道与待校准射频通道的输出信号的误差足够小时获得校准系数是我们所需要的，将所获得的校准系数保存起来，例如保存在上位机的配置文件中，以备下次加载使用。
在图5中，为了确保参考射频通道的输出信号d(n)与待校准射频通道的输出信号y(n)是同一个时刻的信号，需要对参考射频通道设置延迟时间τ。与参考射频通道相比，待校准射频通道中输入信号多经过了通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程，那么，为参考射频通道设置的延迟时间τ为待校准射频通道的输入信号经过参考射频通道和待校准射频通道之间的通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程的所需时间。
需要注意的是，为了便于说明，图5中待校准射频通道的数量为一个，描述了对一个待校准射频通道进行通道失配的校准过程。然而，本领域技术人员可以理解的是，图5中对一个待校准射频通道进行通道失配的校准过程能够适用其他待校准射频通道的通道失配的校准过程。也就是说，其他待校准射频通道的过程是一样的。并且，多个待校准射频通道的通道失配的校准过程可以同时进行。这样，能够同时使用信道仿真仪内部的硬件资源(例如FPGA)完成各个通道的幅度相位进行测量，计算出校准系数，由于不需要过多的辅助设备(例如射频切换箱、矢量网络分析仪)，避免这些辅助设备的引入可能导致操作过程中多次连接操作带来的不确定度增加问题，减少校准时间。
另外，需要提及的是，在本申请的通道失配的校准过程中，各个射频通道的幅度相位特性均可以在上位机通过GUI的形式实时呈现(如图3所示)，优于使用矢量网络分析仪同一时刻仅能观察两个通道的幅度相位特性。该方法实现涉及到FPGA和上位机的数据交互，可以通过例如图4所示的SRIO串行高数收发器和MII网口进行数据交互。
基于上述描述的实施例，根据本申请的一个方面，提供基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法，其中，将多射频通道中的一个通道设为参考射频通道，其余通道设为待校准射频通道，将彼此相同的多个输入信号按照一一对应的方式分别同时输入参考射频通道和待校准射频通道，参考射频通道的输出为参考输出信号，待校准射频通道的输出为待校准输出信号。对于待校准射频通道的任一者来说，根据图6所示的方法对待校准射频通道进行校准，该方法包括如下步骤。
步骤S601，在参考输出信号和待校准输出信号之间的误差不满足设定阈值时，调整所述待校准射频通道的校正因子，直到参考输出信号和待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值。
在图5所示的实施例中，为了判断对带校准射频通道的校准是否完成，将参考输出信号d(n)与待校准输出信号y(n)进行比较，看二者的差值e(n)是否足够小。如果差值e(n)不是足够小则调整待校准射频通道的校正因子C(jw)，从而待校准输出信号y(n)的值也会随之变化，继续比较参考输出信号d(n)与待校准输出信号y(n)，如果二者的差值e(n)足够小，则无需继续调整待校准射频通道的校正因子C(jw)。
在一个优选实施例中，调整所述待校准射频通道的校正因子包括根据自适应LMS算法调整待校准射频通道的校正因子C(jw)。其中，对待校准射频通道的校正因子C(jw)进行调整包括对待校准射频通道的输入信号x(n)的幅度和相位进行调整，从而使得待校准输出信号y(n)随之改变。
另外，对于采用LMS算法调整待校准射频通道的校正因子C(jw)来说，误差e(n)包括参考输出信号和待校准输出信号之间的稳态误差，而设定阈值包括采用所述LMS算法过程中迭代达到稳态平衡时的误差。
步骤S602，保存参考输出信号和待校准输出信号之间的误差满足设定阈值时的校正因子对应的校准系数。
在参考输出信号d(n)与待校准输出信号y(n)的差值e(n)足够小而无需继续调整待校准射频通道的校正因子C(jw)的情况下，校正因子C(jw)就是我们所需的校正因子，而此时校正因子C(jw)对应的校准系数就是我们所需的校准系数，保存该校准系数。根据图5所示的实施例，在实际应用中，对于采用LMS算法校准待校准射频通道，校正因子C(jw)可以是一种滤波器，而校准系数是上述LMS迭代算法公式中的W(n)。
在一个具体实施例中，保存参考输出信号和待校准输出信号之间的误差满足设定阈值时的校正因子对应的校准系数包括：将所述校准系数保存在上位机的配置文件中，以备下次加载使用。
此外，根据图5所示的实施例，为了确保参考射频通道的输出信号d(n)与待校准射频通道的输出信号y(n)是同一个时刻的信号，需要对参考射频通道设置延迟时间τ。与参考射频通道相比，待校准射频通道中输入信号多经过了通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程，那么，为参考射频通道设置的延迟时间τ为待校准射频通道的输入信号经过参考射频通道和待校准射频通道之间的通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程的所需时间。从而，图6所示的基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法还可以包括：对参考射频通道设置延迟时间τ，所述延迟时间τ为待校准射频通道的输入信号经过参考射频通道和待校准射频通道之间的通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程的所需时间。
根据本申请提供基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法，能够同时使用信道仿真仪内部的硬件资源(例如FPGA)完成各个通道的幅度相位进行测量，计算出校准系数，由于不需要过多的辅助设备(例如射频切换箱、矢量网络分析仪)，避免这些辅助设备的引入可能导致操作过程中多次连接操作带来的不确定度增加问题，减少校准时间；并且，可以将校准系数保存在上位机的配置文件当中，用于下次加载使用；此外，通过上位机的界面可以实时显示各个通道的幅度相位特性，提高了测试性能和幅度相位校准的效率，极大降低了幅度相位校准的工作量。经过校准测试，显示8个通道具有良好的通道幅度相位一致性，其中通道相位误差小于0.1°，通道幅度误差小于0.009dB，并且在5分钟内即可完成通道校准。
根据本申请的另一个方面，提供基于信道仿真仪的多射频通道失配校准装置，其中，将多射频通道中的一个通道设为参考射频通道，其余通道设为待校准射频通道，将彼此相同的多个输入信号按照一一对应的方式分别同时输入参考射频通道和待校准射频通道，参考射频通道的输出为参考输出信号，待校准射频通道的输出为待校准输出信号。对于待校准射频通道的任一者来说，根据图7所示的装置对待校准射频通道进行校准，该装置包括如下单元。
调整单元701，用于在参考输出信号和待校准输出信号之间的误差不满足设定阈值时，调整所述待校准射频通道的校正因子，直到参考输出信号和待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值。
在图5所示的实施例中，为了判断对带校准射频通道的校准是否完成，将参考输出信号d(n)与待校准输出信号y(n)进行比较，看二者的差值e(n)是否足够小。如果差值e(n)不是足够小则调整待校准射频通道的校正因子C(jw)，从而待校准输出信号y(n)的值也会随之变化，继续比较参考输出信号d(n)与待校准输出信号y(n)，如果二者的差值e(n)足够小，则无需继续调整待校准射频通道的校正因子C(jw)。
在一个优选实施例中，调整单元701包括第一调整子单元，用于根据自适应LMS算法调整待校准射频通道的校正因子C(jw)。其中，调整单元701包括第二调整子单元，用于对待校准射频通道的输入信号x(n)的幅度和相位进行调整，从而使得待校准输出信号y(n)随之改变。
另外，对于采用LMS算法调整待校准射频通道的校正因子C(jw)来说，误差e(n)包括参考输出信号和待校准输出信号之间的稳态误差，而设定阈值包括采用所述LMS算法过程中迭代达到稳态平衡时的误差。
保存单元702，用于保存参考输出信号和待校准输出信号之间的误差满足设定阈值时的校正因子对应的校准系数。
在参考输出信号d(n)与待校准输出信号y(n)的差值e(n)足够小而无需继续调整待校准射频通道的校正因子C(jw)的情况下，校正因子C(jw)就是我们所需的校正因子，而此时校正因子C(jw)对应的校准系数就是我们所需的校准系数，保存该校准系数。根据图5所示的实施例，在实际应用中，对于采用LMS算法校准待校准射频通道，校正因子C(jw)可以是一种滤波器，而校准系数是上述LMS迭代算法公式中的W(n)。
在一个具体实施例中，保存单元702包括：保存子单元，用于将所述校准系数保存在上位机的配置文件中，以备下次加载使用。
此外，根据图5所示的实施例，为了确保参考射频通道的输出信号d(n)与待校准射频通道的输出信号y(n)是同一个时刻的信号，需要对参考射频通道设置延迟时间τ。与参考射频通道相比，待校准射频通道中输入信号多经过了通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程，那么，为参考射频通道设置的延迟时间τ为待校准射频通道的输入信号经过参考射频通道和待校准射频通道之间的通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程的所需时间。从而，图7所示的基于信道仿真仪的多射频通道失配校准装置还可以包括：延时设置单元，用于对参考射频通道设置延迟时间τ，所述延迟时间τ为待校准射频通道的输入信号经过参考射频通道和待校准射频通道之间的通道失配因子D(jw)和校正因子C(jw)的处理过程的所需时间。
根据本申请提供基于信道仿真仪的多射频通道失配校准装置，能够同时使用信道仿真仪内部的硬件资源(例如FPGA)完成各个通道的幅度相位进行测量，计算出校准系数，由于不需要过多的辅助设备(例如射频切换箱、矢量网络分析仪)，避免这些辅助设备的引入可能导致操作过程中多次连接操作带来的不确定度增加问题，减少校准时间；并且，可以将校准系数保存在上位机的配置文件当中，用于下次加载使用；此外，通过上位机的界面可以实时显示各个通道的幅度相位特性，提高了测试性能和幅度相位校准的效率，极大降低了幅度相位校准的工作量。经过校准测试，显示8个通道具有良好的通道幅度相位一致性，其中通道相位误差小于0.1°，通道幅度误差小于0.009dB，并且在5分钟内即可完成通道校准。
参阅图8，图8提供一种电子设备，包括处理器；以及存储器，所述存储器存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述计算机指令时实现如图6所示的方法以及细化方案。
应该理解，上述的装置实施例仅是示意性的，本申请披露的装置还可通过其它的方式实现。例如，上述实施例中所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如，多个单元、模块或组件可以结合，或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略或不执行。
另外，若无特别说明，在本申请各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个以上单元/模块集成在一起。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。
所述集成的单元/模块如果以硬件的形式实现时，该硬件可以是数字电路，模拟电路等等。硬件结构的物理实现包括但不局限于晶体管，忆阻器等等。若无特别说明，所述处理器或芯片可以是任何适当的硬件处理器，比如CPU、GPU、FPGA、DSP和ASIC等等。若无特别说明，所述片上缓存、片外内存、存储器可以是任何适当的磁存储介质或者磁光存储介质，比如，阻变式存储器RRAM(Resistive Random Access Memory)、动态随机存取存储器DRAM(Dynamic Random Access Memory)、静态随机存取存储器SRAM(Static Random-AccessMemory)、增强动态随机存取存储器EDRAM(Enhanced Dynamic Random Access Memory)、高带宽内存HBM(High-Bandwidth Memory)、混合存储立方HMC(Hybrid Memory Cube)等等。
所述集成的单元/模块如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本披露各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例还提供一种非瞬时性计算机存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如图6所示的方法以及细化方案。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种基于信道仿真仪的多射频通道失配校准方法，其中，将所述多射频通道中的一个通道设为参考射频通道，其余通道设为待校准射频通道，将彼此相同的多个输入信号按照一一对应的方式分别同时输入所述参考射频通道和所述待校准射频通道，所述参考射频通道的输出为参考输出信号，所述待校准射频通道的输出为待校准输出信号，对于所述待校准射频通道的任一者来说，所述方法包括：
在所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差不满足设定阈值时，调整所述待校准射频通道的校正因子，直到所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值；以及
保存所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值时的校正因子对应的校准系数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述调整所述待校准射频通道的校正因子包括：
根据自适应LMS算法调整所述待校准射频通道的校正因子。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述调整所述待校准射频通道的校正因子包括：
对所述待校准射频通道的输入信号的幅度和相位进行调整。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述误差包括所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的稳态误差，所述设定阈值包括采用所述LMS算法过程中迭代达到稳态平衡时的误差。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述保存所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值时的校正因子对应的校准系数包括：
将所述校准系数保存在上位机的配置文件中，以备下次加载使用。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：对所述参考射频通道设置延迟时间，所述延迟时间为所述待校准射频通道的输入信号经过所述参考射频通道和所述待校准射频通道之间的通道失配因子和所述校正因子的处理过程的所需时间。
7.一种基于信道仿真仪的多射频通道失配校准装置，其中，将所述多射频通道中的一个通道设为参考射频通道，其余通道设为待校准射频通道，将彼此相同的多个输入信号按照一一对应的方式分别同时输入所述参考射频通道和所述待校准射频通道，所述参考射频通道的输出为参考输出信号，所述待校准射频通道的输出为待校准输出信号，对于所述待校准射频通道的任一者来说，所述装置包括：
调整单元，用于在所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差不满足设定阈值时，调整所述待校准射频通道的校正因子，直到所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值；以及
保存单元，用于保存所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的误差满足所述设定阈值时的校正因子对应的校准系数。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述调整单元包括：
第一调整子单元，用于根据自适应LMS算法调整所述待校准射频通道的校正因子。
9.如权利要求7或8所述的装置，其中，所述调整单元包括：
第二调整子单元，用于对所述待校准射频通道的输入信号的幅度和相位进行调整。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所述误差包括所述参考输出信号和所述待校准输出信号之间的稳态误差，所述设定阈值包括采用所述LMS算法过程中迭代达到稳态平衡时的误差。
11.如权利要求7所述的装置，其中，所述保存单元包括：
保存子单元，用于将所述校准系数保存在上位机的配置文件中，以备下次加载使用。
12.如权利要求7所述的装置，还包括：延时设置单元，用于对所述参考射频通道设置延迟时间，所述延迟时间为所述待校准射频通道的输入信号经过所述参考射频通道和所述待校准射频通道之间的通道失配因子和所述校正因子的处理过程的所需时间。
13.一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6任一者所述的方法。
14.非瞬时性计算机存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6任一者所述的方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114910152A (zh) * 2022-05-30 2022-08-16 江西众加利高科技股份有限公司 一种称重计量仪表的精度修正方法
CN116318463A (zh) * 2023-03-27 2023-06-23 苏州联讯仪器股份有限公司 一种矫正失真信道响应的方法、系统及装置
CN116449038A (zh) * 2023-06-19 2023-07-18 深圳市福瑞康科技有限公司 一种多道分析器的质量控制方法、装置及多道分析器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150229417A1 (en) * 2014-02-10 2015-08-13 Spirent Communications, Inc. Automatic phase calibration
CN105406930A (zh) * 2015-12-07 2016-03-16 北京星河亮点技术股份有限公司 多通道信道仿真器、终端一致性测试系统及相位校准系统
CN107592166A (zh) * 2017-08-28 2018-01-16 天津大学 基于变步长lms算法的天线失配通道校正方法
CN108418611A (zh) * 2018-03-08 2018-08-17 成都坤恒顺维科技股份有限公司 一种大规模多输入输出无线信道仿真仪

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150229417A1 (en) * 2014-02-10 2015-08-13 Spirent Communications, Inc. Automatic phase calibration
CN105406930A (zh) * 2015-12-07 2016-03-16 北京星河亮点技术股份有限公司 多通道信道仿真器、终端一致性测试系统及相位校准系统
CN107592166A (zh) * 2017-08-28 2018-01-16 天津大学 基于变步长lms算法的天线失配通道校正方法
CN108418611A (zh) * 2018-03-08 2018-08-17 成都坤恒顺维科技股份有限公司 一种大规模多输入输出无线信道仿真仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAÚL M. SANCHEZ等: "An FPGA-based emulation platform for evaluation of time-interleaved ADC calibration systems", 《2016 IEEE 7TH LATIN AMERICAN SYMPOSIUM ON CIRCUITS & SYSTEMS (LASCAS)》 *
熊艳伟等: "宽带MIMO系统信道仿真仪设计", 《应用科学学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114910152A (zh) * 2022-05-30 2022-08-16 江西众加利高科技股份有限公司 一种称重计量仪表的精度修正方法
CN114910152B (zh) * 2022-05-30 2024-03-12 江西众加利高科技股份有限公司 一种称重计量仪表的精度修正方法
CN116318463A (zh) * 2023-03-27 2023-06-23 苏州联讯仪器股份有限公司 一种矫正失真信道响应的方法、系统及装置
CN116449038A (zh) * 2023-06-19 2023-07-18 深圳市福瑞康科技有限公司 一种多道分析器的质量控制方法、装置及多道分析器
CN116449038B (zh) * 2023-06-19 2023-09-01 深圳市福瑞康科技有限公司 一种多道分析器的质量控制方法、装置及多道分析器

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