一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法，同时也公开了用于实现该校准方法的校准系统。在该校准方法中，首先在发送端和接收端分别添加一路校准接收通道和一路校准发送通道。在校准过程中，通过射频线直接连通发送端和接收端，断开校准接收通道和校准发送通道，测试无源器件的响应特性；在测量过程中，保持发送端和接收端断开，分别连接校准接收通道和校准发送通道，在空口测量中由校准接收通道/校准发送通道配合测量通道校准发送端和接收端的信道响应特性。利用本发明专利技术，能够实时在线监督当前时刻下多通道相互之间的信道响应的特性，保证了在信道测量过程中能够避免由于多通道之间的相互干扰影响带来的测量误差。

【技术实现步骤摘要】
一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法及其系统
本专利技术涉及一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法，同时也涉及用于实现该校准方法的校准系统，属于通信测试

技术介绍
在现有的通信测试技术中，对并行多通道无线信道的校准方案基本是由单通道情景下的校准方案演变而来的。该校准方案依靠多路复用开关实现多通道的切换以实现多通道的校准和测量，同一时刻只有一路通道被测量，因此本质上是基于时分的测量校准方案。在该校准方案中，测量信号不需要互相正交，因此结构相对简单，系统实现成本较低。另外，收发端的天线数量可以灵活切换。但是，该校准方案对收发两端同步切换的控制要求非常严格，并且测量时间一般较长，不适合高速运动场景。图1所示为上述校准方案的一个示例中，具有8天线端口的收发端连接8×1多路复用器开关模块的连接框图。其中，收发两端分别装有一款端接8×1多路复用器开关模块用于校准，发送天线(TX1，TX2……TX8)与接收天线(RX1，RX2……RX8)通过8×1多路复用器开关模块选择一路发送天线和接收天线，得到该发送天线和该接收天线之间的频率响应校准结果，切换多路复用开关得到频响矩阵H(f)。另一方面，MIMO(多输入多输出)技术能够利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息，从而在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的吞吐量、传送距离和频谱利用率。利用MIMO技术并行测量多通道的无线信道，具有更快的测量速度，特别适合于高速运动场景。在理想状态下，接收端和发送端的开关能够同时进行切换。然而在实际操作过程中，接收端和发送端的开关切换总是存在一定的误差，该误差是由于接收端和发送端的时钟抖动而引起的，并且开关切换的次数越多引入的时钟抖动误差也会越大。在美国专利US8,477,866B2中，提出在测量每一次的信道响应之后，利用相邻信道之间的相对特征响应计算出每一对信道之间的响应特性从而实现每对信道的校准。该专利技术所采用的算法简单说明如下：首先，链接N路发送到M路测量的通路，利用矢量网络分析仪测量通路中无源器件的信道响应特征S其次，校准测量流程分为发送端和接收端两部分，在测量N路发送通道的信道响应时只需要一路接收通道，这N路发送通道以时分的方式发送数据，接收通道依次接收N路发送通道的数据；在测量M路接收通道的信道响应时只需要一路发送通道，接收通道依次接收这一路发送通道发送的数据，具体流程如图2和图3所示：最后，通过N路发送信道响应H11(f)…HN1(f)和M路接收信道响应H11(f)…H1M(f)计算出N路发送M路接收通道的信道响应矩阵H(f)N×M。令第i路发送到第j路接收的通道的信道响应为Hij(f)，则有利用上述公式，假设在测量过程中的校准响应保持不变，则在后续测量中计算得到校准信道响应的响应矩阵H(f)N×M，完成校准。从发送端和接收端的校准流程可以看出，在天线端口增多的情况下，上述算法能够大大降低开关切换的次数，将原来需要64次切换降为只需要16次切换就可以得到64组TX/RX信道响应特征，大大减少了开关切换的次数，降低了由于反复切换引起的时钟抖动的问题。但是，上述算法并没有从根本上解决开关切换带来的时间抖动问题，测量时时钟抖动的误差依然存在。实践证明，并行多通道无线信道测量的校准不仅要考虑单对单的收发通道的信道响应特性，还要考虑多通道之间的信号干扰、时钟相位抖动、器件时延等多种实际情况引入的信道响应误差。另外，多路并发探测信号即便采用正交序列，由于接收端时延的不同也会相互形成干扰，影响校准精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种用于实现上述校准方法的校准系统。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法，在发送端和接收端分别添加一路校准接收通道和一路校准发送通道，包括如下步骤：在校准过程中，通过射频线直接连通发送端和接收端，断开校准接收通道和校准发送通道，测试无源器件的响应特性；在测量过程中，保持发送端和接收端断开，分别连接校准接收通道和校准发送通道，在空口测量中由校准接收通道/校准发送通道配合测量通道校准发送端和接收端的信道响应特性。其中较优地，在校准过程中，所述发送端/所述接收端以码分复用的方式实现多通道数据的并行发送/接收，并利用正交序列区分不同的发送端口/接收端口。其中较优地，所述接收端利用正交序列的相关性找到峰值后通过FFT变换到频域，从而测量得到信道的频率响应矩阵。其中较优地，所述接收端选择第j路接收通道，生成发送端第i路发送的本地序列，将第j路的接收序列与本地i路序列做相关运算得到相关峰值，然后通过FFT变换到频域，得到频域信道响应特性；由此循环处理，得到全部通路的信道响应结果；其中，i、j均为正整数。其中较优地，在测量发送通道处于静默周期时，校准发送通道发送一个循环检测的窄脉冲信号，所述窄脉冲信号的发送需要满足测量发送通道和测量接收通道的时延要求。其中较优地，所述发送端发送信号时，所述校准发送通道关闭；当所述信号发送结束后，所述校准发送通道开始发送窄脉冲信号。其中较优地，在所述发送端和所述接收端，利用GPS接收机提供的秒脉冲作为初始的同步触发信号源；将初始的同步触发信号作为基准信号，由此产生周期的触发信号，送到发送/接收的各个通道。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种面向并行多通道无线信道测量的校准系统，其中在发送端设置有多个分路器和一路校准接收通道，在接收端设置有多个合路器和一路校准发送通道；其中，所述分路器用于在测量过程中将发送信号同时分为两路，分别发送给天线端口和校准接收通道；所述合路器用于保障接收端在测量过程中接收天线端口输出的测量信号和校准发送通道输出的校准测量信号。其中较优地，所述发送端的输出信号经过多个1×2分路器后送入N×1合路器中，所述N×1合路器的输出端连接1×N分路器的输入端，所述1×N分路器的输出端连接多个2×1合路器的输入端，所述2×1合路器的输出端连接所述接收端；所述校准接收通道从N×1合路器的输出端引出，所述校准发送通道从1×N分路器的输入端引出。与现有技术相比较，本专利技术实现了在同一时刻多通道数据的并发并收，在缩短了校准时间的同时更加满足高速场景下信道测量的需求。同时，在收发两端分别添加了一路校准发送通道和一路校准接收通道，能够实时在线监督当前时刻下多通道相互之间的信道响应的特性，保证了在信道测量过程中能够避免由于多通道之间的相互干扰影响带来的测量误差。附图说明图1为现有技术中，一个并行多通道无线信道的校准方案的示例图；图2为现有技术中，发送端利用相邻信道关系进行信道校准的流程图；图3为现有技术中，接收端利用相邻信道关系进行信道校准的流程图；图4为本专利技术的一个实施例中，八天线端口并行发送/接收数据的框图；图5为本专利技术所提供的并行多通道无线信道测量的校准方法的逻辑框图；图6为本专利技术所提供的并行多通道无线信道测量的校准方法的流程图；图7(a)～图7(c)为本专利技术中，从8个发送通路到8个接收通路的连接关系示例图；图8为本专利技术中，计算校准信道频率响应的流程图；图9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法，在发送端和接收端分别添加一路校准接收通道和一路校准发送通道，其特征在于包括如下步骤：在校准过程中，通过射频线直接连通发送端和接收端，断开校准接收通道和校准发送通道，测试无源器件的响应特性；在测量过程中，保持发送端和接收端断开，分别连接校准接收通道和校准发送通道，在空口测量中由校准接收通道/校准发送通道配合测量通道校准发送端和接收端的信道响应特性。

【技术特征摘要】
1.一种面向并行多通道无线信道测量的校准方法，在发送端和接收端分别添加一路校准接收通道和一路校准发送通道，其特征在于包括如下步骤：在校准过程中，通过射频线直接连通发送端和接收端，断开校准接收通道和校准发送通道，测试无源器件的响应特性；在测量过程中，保持发送端和接收端断开，分别连接校准接收通道和校准发送通道，在空口测量中由校准接收通道/校准发送通道配合测量通道校准发送端和接收端的信道响应特性。2.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于：在校准过程中，所述发送端/所述接收端以码分复用的方式实现多通道数据的并行发送/接收，并利用正交序列区分不同的发送端口/接收端口。3.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于：所述接收端利用正交序列的相关性找到峰值后通过FFT变换到频域，从而测量得到信道的频率响应矩阵。4.如权利要求3所述的校准方法，其特征在于：所述接收端选择第j路接收通道，生成发送端第i路发送的本地序列，将第j路的接收序列与本地i路序列做相关运算得到相关峰值，然后通过FFT变换到频域，得到频域信道响应特性；由此循环处理，得到全部通路的信道响应结果；其中，i、j均为正整数。5.如权利要求3所述的校准方法，其特征在于：在测量发送通道处于静默周期时，校准发送通道发送一个循环检测的窄脉冲信...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡仲斐，桂云松，王浩文，周明拓，杨旸，王海峰，秦伟伦，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31