CN114727381A - 单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法 - Google Patents

单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114727381A
CN114727381A CN202210201558.0A CN202210201558A CN114727381A CN 114727381 A CN114727381 A CN 114727381A CN 202210201558 A CN202210201558 A CN 202210201558A CN 114727381 A CN114727381 A CN 114727381A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
channel
receiving
deviation
channels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210201558.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114727381B (zh
Inventor
李泳明
高成超
姚远
李辰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Weishi Rui Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Weishi Rui Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Weishi Rui Technology Co ltd filed Critical Beijing Weishi Rui Technology Co ltd
Priority to CN202210201558.0A priority Critical patent/CN114727381B/zh
Publication of CN114727381A publication Critical patent/CN114727381A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114727381B publication Critical patent/CN114727381B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00Synchronisation arrangements
    • H04W56/001Synchronization between nodes
    • H04W56/002Mutual synchronization
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0635Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0644External master-clock
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统,该系统中的多通道开关矩阵通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的接收通道和发送通道连接;该系统中的外部时钟分配单元包括多路时钟模块、同步触发模块和FPGA控制模块,所述多路时钟模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的时钟端口连接,所述同步触发模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步触发端连接,所述FPGA控制模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步采集端连接。本发明解决了软件无线电系统中高速串行总线中采样点存在偏差,且多个接收或发送通道间相位不同步的问题,并保证了软件无线电设备在有效带宽内的相位同步。

Description

单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,具体涉及单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法。
背景技术
在无线通信系统中,同步是指收发两端在时间、频率以及相位上都要保持一致,收发两端不同步会严重影响系统的性能。但是在实际数据传输中,发送信号由于受到无线信道衰落、自身热噪声和传播时延等条件的影响,使得接收机检测系统参数困难,降低接收机正确恢复原始数据信号的成功概率。软件无线电设备是通过软件来实现系统部分硬件所实现的功能,因此具有相位同步功能的软件无线电设备具有先天性优势,可以适用于更过的应用场景,包括无线通信、信号监测、相控阵雷达等。
目前市场中的主流软件无线电设备,只有部分可实现时钟同步,比如使用同步时钟源设备或使用GPS等授时设备,实现多个软件无线电设备的时钟源和频率同步,但缺少实现多台软件无线设备相位同步的设备,并且无法做到多台软件无线电设备的相位同步,且软件无线电设备内部采样点存在偏差,其次多个接收或发送通道间也存在相位不同步的问题。目前部分软件无线电设备,由于无法判断多通道之间的采样点偏差,只能实现校准频率点处的相位同步,并且无法实现设备有效带宽内的相位同步。
发明内容
本发明创新的提出了单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法,解决了软件无线电系统中高速串行总线中采样点存在偏差,且多个接收或发送通道间相位不同步的问题,并保证了软件无线电设备在有效带宽内的相位同步。
为解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统包括外部相位校准模块和外部时钟分配单元,
所述外部相位校准模块包括多通道开关矩阵,所述多通道开关矩阵通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的接收通道和发送通道连接;
所述外部时钟分配单元包括多路时钟模块、同步触发模块和FPGA控制模块,所述多路时钟模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的时钟端口连接,多路时钟模块产生的时钟信号作为软件无线电设备的同步时钟源,所述同步触发模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步触发端连接,同步触发模块为软件无线电设备的时钟相位和高速串行接口提供同步触发信号,所述FPGA控制模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步采集端连接,通过FPGA控制模块实现软件无线电设备的实时同步采集。
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统,其中所述稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的接收通道和发送通道、稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的时钟端口、稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步触发端以及稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步采集端连接时均采用固定扭矩安装。
本发明还提供了单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中该方法包括如下步骤,
步骤1,软件无线电设备上电;
步骤2,通过发送通道向所有接收通道发送多个不同频率的单音信号,判断软件无线电是否存在采样点偏差,根据采样点偏差在软件无线电设备内部补偿采样点偏差;
步骤3,单个发送通道同时向每个接收通道发送特定频率的单音信号,并获取接收通道接收到的单音信号的频点和相位,得到每个接收通道的相位偏差;
步骤4,根据每个接收通道的相位偏差,获得每个接收通道对应的接收通道相位偏差补偿值;根据接收通道相位偏差补偿值对每个接收通道的相位偏差进行相位补偿;
步骤5,单个接收通道分时接收每个发送通道发送的特定频率的单音信号,并获取接收通道接收到的单音信号的频点和相位,得到每个发送通道的相位偏差;
步骤6,根据每个发送通道的相位偏差,获得每个发送通道对应的发送通道相位偏差补偿值;根据发送通道相位偏差补偿值对每个发送通道的相位偏差进行相位补偿。
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中
在步骤2中,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备发射通道中选取一个发射通道与所有的接收通道连接,FPGA控制模块通过选取的发射通道发送多个不同频率的单音信号,所有的接收通道同时接收多个不同频率的单音信号,若多接收通道之间无采样点偏差,则不同频率的单音信号之间相位偏差相同;若多通道之间存在采样点偏差,则不同频率的单音信号之间存在固定相位偏差,根据固定相位偏差,得到采样点偏差。
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中所述采样点偏差通过如下方法获得:
设测试用的单音信号为:
Figure BDA0003527629010000041
式中:n表示采样点个数;f1表示单音信号频率;Ts表示采样周期,
Figure BDA0003527629010000042
fs表示采样频率,且fs≥8×f1;σ表示单位脉冲或单位样本;
选取多个接收通中的两个接收通道RX1和RX2,则RX1和RX2采集的信号分别为x1(t)和x2(t);
若x1(t)=x2(t)=xs(t);
Figure BDA0003527629010000043
则判定接收通道RX1和RX2之间无采样点偏差,之后以fs采样频率进行数据采集经过FFT算法计算,得到相位无偏差;
Figure BDA0003527629010000044
则判定接收通道RX1和RX2之间存在采样点偏差,并且表明接收通道RX1比RX2滞后m个采样点;
之后以fs1采样频率进行数据采集,令fs1=256×f1,得到两个接收通道RX1和RX2的相位偏差δ1;以fs2采样频率进行数据采集,令fs2=8×f1,得到两个接收通道RX1和RX2的相位偏差δ2;
通过下式计算采样点偏差值
Figure BDA0003527629010000051
式中:Ndiff表示采样点偏差值;Δ表示相位偏差值,Δ=|δ1-δ2|;
Figure BDA0003527629010000052
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中所述在软件无线电设备内部补偿采样点偏差的方法为:
设接收通道数量是Nc,1<c<n,采样点偏差值分别为n0、n1、n2、n3...nn
假设n0=0,n0<n1<n2<n3...<nn;则将所有高速串行接口数据转变成并行接口数据,并按照采样点偏差值进行补偿,将N1通道删除起始的n1个采样点、N2通道删除起始的n2个采样点...Nn通道删除起始的nn个采样点。
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中在步骤3中,不同接收通道的相位偏差的获得方法为:
步骤3.1,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备的多个接收通道同时与第一个发送通道连接;
步骤3.2,FPGA控制模块通过第一个发送通道发送特定频率的单音信号;
步骤3.3,不同的接收通道同时接收第一个发送通道发送的单音信号;
步骤3.4,通过FFT算法计算接收通道接收到的单音信号的频点,并根据频点计算得到相位值;
步骤3.5,重复执行步骤3.4,得到全部接收通道接收到的单音信号的相位值,计算不同接收通道接收到的单音信号的相位值与原始单音信号的差值,得到不同接收通道的相位偏差。
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中
在步骤4中,通过FPGA算法得到接收通道相位偏差补偿值;
通过将接收通道的原始单音信号与接收通道相位偏差补偿值进行I/Q相位旋转计算,从而补偿不同接收通道的相位偏差。
9.根据权利要求3所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:
在步骤5中,不同发送通道的相位偏差的获得方法为:
步骤5.1,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备的多个发送通道分时与第一个接收通道连接;
步骤5.2,FPGA控制模块控制多个发送通道依次向第一个接收通道发送特定频率的单音信号;
步骤5.3,第一个接收通道分时接收不同发送通道发送的单音信号;
步骤5.4,通过FFT算法计算每个发送通道发送单音信号后第一个接收通道接收到的单音信号的频点,并根据频点计算得到相位值;
步骤5.5,重复执行步骤5.4,得到全部发送通道发送单音信号后第一个接收通道接收到的单音信号的相位值,计算接收通道每次接收到的单音信号的相位值与原始单音信号的差值,得到不同发送通道的相位偏差。
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中
在步骤6中,通过FPGA算法得到发送通道相位偏差补偿值;
通过将发送通道的原始单音信号与发送通道相位偏差补偿值进行I/Q相位旋转计算,从而补偿不同发送通道的相位偏差。
本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统与现有技术相比,具有以下优点:本发明通过设置多通道开关矩阵,将多通道开关矩阵与软件无线电设备的接收端和发送端相连,多通道开关矩阵通过设备开关实现软件无线电设备接收通道和发送通道的直连,克服了软件无线电设备多接收通道和多发送通道间时钟、频率和相位不同步的问题;通过设置外部时钟分配单元,实现输出时钟频率和相位同步,同时输出多路同步触发信号,实现多台软件无线电设备的采样时钟、频率和相位同步,克服多台软件无线电设备的不同接收通道和不同发送通道的相位不同步的问题,保证了软件无线电设备在有效带宽内的相位同步。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法作进一步详细说明:
附图说明
图1为本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统的结构框图。
图2为本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白,以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统具体包括外部相位校准模块和外部时钟分配单元,
其中,外部相位校准模块包括多通道开关矩阵100,多通道开关矩阵100通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的接收通道和发送通道连接,通过多通道开关矩阵100实现软件无线电设备接收通道与发送通道的任意方式连接,实现了对单台或者多台软件无线电设备的任意通道间连接的切换,避免了外部线缆连接的误差引入和繁琐操作。
外部时钟分配单元200包括多路时钟模块210、同步触发模块220和FPGA控制模块230,多路时钟模块210通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的时钟端口连接,多路时钟模块210产生的时钟信号作为软件无线电设备的同步时钟源,进而保证软件无线电设备间的时钟源同步;同步触发模块220通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步触发端连接,同步触发模块220为软件无线电设备的时钟相位和高速串行接口提供同步触发信号,保证多台软件无线电设备内告诉串行中线的同步,并且保证采样时钟和本振信号的相位同步;FPGA控制模块230通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步采集端连接,通过FPGA控制模块230实现软件无线电设备的实时同步采集,保证多台软件无线电设备之间实现同一时刻采集。
进一步的,本发明单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统,其中稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的接收通道和发送通道、稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的时钟端口、稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步触发端以及稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步采集端连接时均采用固定扭矩安装,使得各个连接用的稳相电缆处于同一安装扭矩下,进一步的减少各个软件无线电设备外界干扰因素,保证软件无线电设备多频点、可控温度范围内的相位稳定。
在本实施例中,过设置多通道开关矩阵100,将多通道开关矩阵100与软件无线电设备的接收端和发送端相连,多通道开关矩阵100通过设备开关实现软件无线电设备接收通道和发送通道的直连,克服了软件无线电设备多接收通道和多发送通道间时钟、频率和相位不同步的问题;通过设置外部时钟分配单元200,实现输出时钟频率和相位同步,同时输出多路同步触发信号,实现多台软件无线电设备的采样时钟、频率和相位同步,克服多台软件无线电设备的不同接收通道和不同发送通道的相位不同步的问题,保证了软件无线电设备在有效带宽内的相位同步。
本发明还提供了单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其中该方法包括如下步骤,
步骤1,软件无线电设备上电;
步骤2,通过发送通道向所有接收通道发送多个不同频率的单音信号,判断软件无线电是否存在采样点偏差,根据采样点偏差在软件无线电设备内部补偿采样点偏差,来弥软件无线电设备内部采样点偏差对整个有效带宽内相位偏差的影响。
具体地,在步骤2中,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备发射通道中选取一个发射通道与所有的接收通道连接,FPGA控制模块通过选取的发射通道发送多个不同频率的单音信号,所有的接收通道同时接收多个不同频率的单音信号,若多接收通道之间无采样点偏差,则不同频率的单音信号之间相位偏差相同;若多通道之间存在采样点偏差,则不同频率的单音信号之间存在固定相位偏差,根据固定相位偏差,得到采样点偏差。
其中,采样点偏差通过如下方法获得:
设测试用的单音信号为:
Figure BDA0003527629010000101
式中:n表示采样点个数;e表示自然对数的底;i表示虚数单位;f1表示单音信号频率;Ts表示采样周期,
Figure BDA0003527629010000102
fs表示采样频率,且fs≥8×f1;σ表示单位脉冲或单位样本;
选取多个接收通中的两个接收通道RX1和RX2,则RX1和RX2采集的信号分别为x1(t)和x2(t);
若x1(t)=x2(t)=xs(t);
Figure BDA0003527629010000103
则判定接收通道RX1和RX2之间无采样点偏差,之后以fs采样频率进行数据采集经过FFT算法计算,得到相位无偏差;
Figure BDA0003527629010000104
则判定接收通道RX1和RX2之间存在采样点偏差,并且表明接收通道RX1比RX2滞后m个采样点;表明x1(t)的采样点为n=0~N,x2(t)的采样点为n=1~N+m;
之后以fs1采样频率进行数据采集,令fs1=256×f1,得到两个接收通道RX1和RX2的相位偏差δ1;以fs2采样频率进行数据采集,令fs2=8×f1,得到两个接收通道RX1和RX2的相位偏差δ2;δ1和δ2可通过FFT算法计算得出;
通过下式计算采样点偏差值
Figure BDA0003527629010000105
式中:Ndiff表示采样点偏差值;Δ表示相位偏差值,Δ=|δ1-δ2|;
Figure BDA0003527629010000106
得到采样点偏差值之后,在软件无线电设备内部补偿采样点偏差的方法为:
设接收通道数量是Nc(1<c<n),采样点偏差值分别为n0、n1、n2、n3...nn
假设n0=0,n0<n1<n2<n3...<nn;则将所有高速串行接口数据转变成并行接口数据,并按照采样点偏差值进行补偿,将N1通道删除起始的n1个采样点、N2通道删除起始的n2个采样点...Nn通道删除起始的nn个采样点以此类推,保证所有通道的采样点起始位置对齐。
步骤3,单个发送通道同时向每个接收通道发送特定频率的单音信号,并获取接收通道接收到的单音信号的频点和相位,得到每个接收通道的相位偏差;
具体地,在步骤3中,不同接收通道的相位偏差的获得方法为:
步骤3.1,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备的多个接收通道同时与第一个发送通道连接;
步骤3.2,FPGA控制模块通过第一个发送通道发送特定频率的单音信号;
步骤3.3,不同的接收通道同时接收第一个发送通道发送的单音信号;
步骤3.4,通过FFT算法计算接收通道接收到的单音信号的频点,并根据频点计算得到相位值;
步骤3.5,重复执行步骤3.4,得到全部接收通道接收到的单音信号的相位值,计算不同接收通道接收到的单音信号的相位值与原始单音信号的差值,得到不同接收通道的相位偏差。
步骤4,根据每个接收通道的相位偏差,获得每个接收通道对应的接收通道相位偏差补偿值;根据接收通道相位偏差补偿值对每个接收通道的相位偏差进行相位补偿;
在步骤4中,通过FPGA算法得到接收通道相位偏差补偿值;
通过将接收通道的原始单音信号与接收通道相位偏差补偿值进行I/Q相位旋转计算,从而补偿不同接收通道的相位偏差。
步骤5,单个接收通道分时接收每个发送通道发送的特定频率的单音信号,并获取接收通道接收到的单音信号的频点和相位,得到每个发送通道的相位偏差;
具体地,在步骤5中,不同发送通道的相位偏差的获得方法为:
步骤5.1,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备的多个发送通道分时与第一个接收通道连接;
步骤5.2,FPGA控制模块控制多个发送通道依次向第一个接收通道发送特定频率的单音信号;每个发送通道每次发送的特定频率的单音信号均相同;
步骤5.3,第一个接收通道分时接收不同发送通道发送的单音信号;
步骤5.4,通过FFT算法计算每个发送通道发送单音信号后第一个接收通道接收到的单音信号的频点,并根据频点计算得到相位值;
步骤5.5,重复执行步骤5.4,得到全部发送通道发送单音信号后第一个接收通道接收到的单音信号的相位值,计算接收通道每次接收到的单音信号的相位值与原始单音信号的差值,得到不同发送通道的相位偏差。
步骤6,根据每个发送通道的相位偏差,获得每个发送通道对应的发送通道相位偏差补偿值;根据发送通道相位偏差补偿值对每个发送通道的相位偏差进行相位补偿。
具体地,在步骤6中,通过FPGA算法得到发送通道相位偏差补偿值;
通过将发送通道的原始单音信号与发送通道相位偏差补偿值进行I/Q相位旋转计算,从而补偿不同发送通道的相位偏差。
更为具体地,在步骤4和步骤6中的I/Q相位旋转计算的实现方法如下:
设原始信号分为两路
I(t)=cos(ωt);
Q(t)=sin(ωt);
经过相位修正后表示为:
Figure BDA0003527629010000132
Figure BDA0003527629010000133
两者之间存在个关系为:
Figure BDA0003527629010000134
Figure BDA0003527629010000135
在将其表示成矩阵形式为:
Figure BDA0003527629010000131
即可通过正交矩阵对I/Q两路信号进行线性乘,完成旋转操作,进而完成相位差的校正。
在本实施例中,采用多个不同频率的单音信号对软件无线电设备内部采样点偏差进行检测,并对软件无线电设备内部采样点偏差进行补偿,采用特定频率的单音信号分别对多接收通道和多发送通道进行相位检测,多接收通道和多发送通道进行相位补偿,使得单台或多台软件无线电设备的多接收通和多发送通道相位同步;本发明从采样点补偿及多通道的相位补偿这两个方面对软件无线电设备进行全面校正,进而保证软件无线电设备在有效带宽内的相位同步,摆脱了现有软件无线电设备只能实现校准频率点处的相位同步的限制。
以上实施例仅是对本发明的优选实施例进行的描述,并非对本发明请求保护范围的限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统,其特征在于:该系统包括外部相位校准模块和外部时钟分配单元,
所述外部相位校准模块包括多通道开关矩阵,所述多通道开关矩阵通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的接收通道和发送通道连接;
所述外部时钟分配单元包括多路时钟模块、同步触发模块和FPGA控制模块,所述多路时钟模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的时钟端口连接,多路时钟模块产生的时钟信号作为软件无线电设备的同步时钟源,所述同步触发模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步触发端连接,同步触发模块为软件无线电设备的时钟相位和高速串行接口提供同步触发信号,所述FPGA控制模块通过稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步采集端连接,通过FPGA控制模块实现软件无线电设备的实时同步采集。
2.根据权利要求1所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统,其特征在于:所述稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的接收通道和发送通道、稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的时钟端口、稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步触发端以及稳相电缆与单台或多台软件无线电设备的同步采集端连接时均采用固定扭矩安装。
3.单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,采用权利要求1所述的系统,其特征在于:该方法包括如下步骤,
步骤1,软件无线电设备上电;
步骤2,通过发送通道向所有接收通道发送多个不同频率的单音信号,判断软件无线电是否存在采样点偏差,根据采样点偏差在软件无线电设备内部补偿采样点偏差;
步骤3,单个发送通道同时向每个接收通道发送特定频率的单音信号,并获取接收通道接收到的单音信号的频点和相位,得到每个接收通道的相位偏差;
步骤4,根据每个接收通道的相位偏差,获得每个接收通道对应的接收通道相位偏差补偿值;根据接收通道相位偏差补偿值对每个接收通道的相位偏差进行相位补偿;
步骤5,单个接收通道分时接收每个发送通道发送的特定频率的单音信号,并获取接收通道接收到的单音信号的频点和相位,得到每个发送通道的相位偏差;
步骤6,根据每个发送通道的相位偏差,获得每个发送通道对应的发送通道相位偏差补偿值;根据发送通道相位偏差补偿值对每个发送通道的相位偏差进行相位补偿。
4.根据权利要求3所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:
在步骤2中,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备发射通道中选取一个发射通道与所有的接收通道连接,FPGA控制模块通过选取的发射通道发送多个不同频率的单音信号,所有的接收通道同时接收多个不同频率的单音信号,若多接收通道之间无采样点偏差,则不同频率的单音信号之间相位偏差相同;若多通道之间存在采样点偏差,则不同频率的单音信号之间存在固定相位偏差,根据固定相位偏差,得到采样点偏差。
5.根据权利要求4所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:所述采样点偏差通过如下方法获得:
设测试用的单音信号为:
Figure FDA0003527626000000031
式中:n表示采样点个数;f1表示单音信号频率;Ts表示采样周期,
Figure FDA0003527626000000032
fs表示采样频率,且fs≥8×f1;σ表示单位脉冲或单位样本;
选取多个接收通中的两个接收通道RX1和RX2,则RX1和RX2采集的信号分别为x1(t)和x2(t);
若x1(t)=x2(t)=xs(t);
Figure FDA0003527626000000033
则判定接收通道RX1和RX2之间无采样点偏差,之后以fs采样频率进行数据采集经过FFT算法计算,得到相位无偏差;
Figure FDA0003527626000000034
则判定接收通道RX1和RX2之间存在采样点偏差,并且表明接收通道RX1比RX2滞后m个采样点;
之后以fs1采样频率进行数据采集,令fs1=256×f1,得到两个接收通道RX1和RX2的相位偏差δ1;以fs2采样频率进行数据采集,令fs2=8×f1,得到两个接收通道RX1和RX2的相位偏差δ2;
通过下式计算采样点偏差值
Figure FDA0003527626000000035
式中:Ndiff表示采样点偏差值;Δ表示相位偏差值,Δ=|δ1-δ2|;
Figure FDA0003527626000000036
6.根据权利要求5所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:所述在软件无线电设备内部补偿采样点偏差的方法为:
设接收通道数量是Nc,1<c<n,采样点偏差值分别为n0、n1、n2、n3...nn
假设n0=0,n0<n1<n2<n3...<nn;则将所有高速串行接口数据转变成并行接口数据,并按照采样点偏差值进行补偿,将N1通道删除起始的n1个采样点、N2通道删除起始的n2个采样点...Nn通道删除起始的nn个采样点。
7.根据权利要求3所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:
在步骤3中,不同接收通道的相位偏差的获得方法为:
步骤3.1,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备的多个接收通道同时与第一个发送通道连接;
步骤3.2,FPGA控制模块通过第一个发送通道发送特定频率的单音信号;
步骤3.3,不同的接收通道同时接收第一个发送通道发送的单音信号;
步骤3.4,通过FFT算法计算接收通道接收到的单音信号的频点,并根据频点计算得到相位值;
步骤3.5,重复执行步骤3.4,得到全部接收通道接收到的单音信号的相位值,计算不同接收通道接收到的单音信号的相位值与原始单音信号的差值,得到不同接收通道的相位偏差。
8.根据权利要求7所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:
在步骤4中,通过FPGA算法得到接收通道相位偏差补偿值;
通过将接收通道的原始单音信号与接收通道相位偏差补偿值进行I/Q相位旋转计算,从而补偿不同接收通道的相位偏差。
9.根据权利要求3所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:
在步骤5中,不同发送通道的相位偏差的获得方法为:
步骤5.1,控制多通道开关矩阵将软件无线电设备的多个发送通道分时与第一个接收通道连接;
步骤5.2,FPGA控制模块控制多个发送通道依次向第一个接收通道发送特定频率的单音信号;
步骤5.3,第一个接收通道分时接收不同发送通道发送的单音信号;
步骤5.4,通过FFT算法计算每个发送通道发送单音信号后第一个接收通道接收到的单音信号的频点,并根据频点计算得到相位值;
步骤5.5,重复执行步骤5.4,得到全部发送通道发送单音信号后第一个接收通道接收到的单音信号的相位值,计算接收通道每次接收到的单音信号的相位值与原始单音信号的差值,得到不同发送通道的相位偏差。
10.根据权利要求9所述的单台或多台软件无线电设备相位校准及同步方法,其特征在于:
在步骤6中,通过FPGA算法得到发送通道相位偏差补偿值;
通过将发送通道的原始单音信号与发送通道相位偏差补偿值进行I/Q相位旋转计算,从而补偿不同发送通道的相位偏差。
CN202210201558.0A 2022-03-02 2022-03-02 单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法 Active CN114727381B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210201558.0A CN114727381B (zh) 2022-03-02 2022-03-02 单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210201558.0A CN114727381B (zh) 2022-03-02 2022-03-02 单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114727381A true CN114727381A (zh) 2022-07-08
CN114727381B CN114727381B (zh) 2023-03-28

Family

ID=82236070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210201558.0A Active CN114727381B (zh) 2022-03-02 2022-03-02 单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114727381B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117640052A (zh) * 2024-01-26 2024-03-01 成都彬鸿科技有限公司 一种软件无线电设备相位同步校准方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1643707A1 (de) * 2004-09-30 2006-04-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Synchronisieren eines Abtasttaktes sowie Synchronisationseinheit für ein Mehrträgerempfangssystem
CN107104742A (zh) * 2017-04-02 2017-08-29 上海无线通信研究中心 一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法及其系统
WO2019197566A1 (fr) * 2018-04-11 2019-10-17 Thales Procédé et système d'étalonnage de décalage temporel entre voies d'un système de réception multivoies de signaux radioélectriques
FR3080249A1 (fr) * 2018-04-11 2019-10-18 Thales Procede et systeme d'etalonnage de decalage temporel entre voies d'un systeme de reception multivoies

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1643707A1 (de) * 2004-09-30 2006-04-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Synchronisieren eines Abtasttaktes sowie Synchronisationseinheit für ein Mehrträgerempfangssystem
CN107104742A (zh) * 2017-04-02 2017-08-29 上海无线通信研究中心 一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法及其系统
WO2019197566A1 (fr) * 2018-04-11 2019-10-17 Thales Procédé et système d'étalonnage de décalage temporel entre voies d'un système de réception multivoies de signaux radioélectriques
FR3080249A1 (fr) * 2018-04-11 2019-10-18 Thales Procede et systeme d'etalonnage de decalage temporel entre voies d'un systeme de reception multivoies

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117640052A (zh) * 2024-01-26 2024-03-01 成都彬鸿科技有限公司 一种软件无线电设备相位同步校准方法及系统
CN117640052B (zh) * 2024-01-26 2024-04-16 成都彬鸿科技有限公司 一种软件无线电设备相位同步校准方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114727381B (zh) 2023-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100656979B1 (ko) 스마트 안테나 어레이 시스템의 실시간 교정 방법
US7392018B1 (en) Channel estimation applique for wireless communications
US7392015B1 (en) Calibration methods and structures in wireless communications systems
US9300382B2 (en) Wireless signal processor and wireless apparatus
US7155171B2 (en) Vector network analyzer applique for adaptive communications in wireless networks
US7398056B1 (en) Channel estimation applique for multiple antenna wireless communications
US6587526B1 (en) Apparatus and method for timing synchronization in OFDM-based wireless systems
CN101378278B (zh) 无线多入多出通信系统的信道测量
US6708020B1 (en) Calibration device
JP2002514033A (ja) アンテナ・アレイを備えた通信端末を較正するための空間的なシグネチャを決定するための方法および装置
EP2095532A1 (en) Communication method and system
US5907577A (en) Delay compensation
EP2100386A1 (en) Method and apparatus for improving transmission efficiency in a mobile radio communications system
CN114727381B (zh) 单台或多台软件无线电设备相位校准及同步系统和方法
JPH0879191A (ja) 多重伝搬特性測定装置
EP1885080B1 (en) Apparatus and method for synchronizing signal analyzer
EP1143559B1 (en) Adaptive array apparatus for correcting phase for forming directional pattern and correction method
JP2006180502A (ja) マルチ送受信システム
WO2019061173A1 (zh) 一种校准阵列天线的方法、装置和系统
KR100366293B1 (ko) 배열 송수신부의 오차 보정장치 및 방법
JP2000286629A (ja) 無線送信装置及び送信指向性調整方法
JP4229936B2 (ja) 無線通信方法及び無線通信装置
US8179314B2 (en) Enhanced calibration for multiple signal processing paths in a frequency division duplex system
JPH07154129A (ja) Lms方式のアダプティブアレイアンテナ装置
US11817914B2 (en) Phase retrieval using signal strength measurement proxies

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant