本發(fā)明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種通道補償校準方法與裝置。

背景技術：

隨著現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)各種寬帶業(yè)務的發(fā)展應用，無線通信系統(tǒng)的帶寬越來越寬。當帶寬變寬時，帶寬內通道的幅度響應失真和相位響應失真也變大。

現(xiàn)有技術中，通常通過硬件來控制通道在信息帶寬內的幅度響應失真和相位響應失真。但是，隨著帶寬寬度的增加，由于硬件本身的群時延和增益不平坦的特性也明顯增加，嚴重地影響了通道的信號質量，從而不能有效地控制通道的幅度響應失真和相位響應失真。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種通道補償校準方法與系統(tǒng)，用于有效地控制通道內的幅度響應失真和相位響應失真。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

該通道補償校準方法包括：

S1、向通道發(fā)送一組已知的訓練序列的原始信號；

S2、將訓練序列的原始信號依次通過數(shù)模轉換器和射頻發(fā)射端發(fā)射出去；

S3、依次通過射頻接收端和模數(shù)轉換器接收訓練序列的反饋信號；

S4、將接收到的訓練序列的反饋信號和訓練序列的原始信號進行同步校準；

S5、構造訓練序列信號的矩陣組合，其中，訓練序列信號的矩陣組合包括：訓練序列的原始信號和反饋信號的自相關矩陣，以及用于表征通道數(shù)字預失真系數(shù)的互相關矩陣；

S6、對所構造的訓練序列信號的矩陣組合進行處理，并獲取用于通道補償?shù)男氏禂?shù)。

S7、將所獲取的校準系數(shù)反饋給通道，并使用所述校準系數(shù)對通道進行補償校準。

由于本發(fā)明的通道補償校準方法具有以上步驟，因此，可以提前向通道發(fā)送一組已知的訓練序列的原始信號，將訓練序列的原始信號依次通過數(shù)模轉換器和射頻發(fā)射端發(fā)射出去。然后，可以依次通過射頻接收端和模數(shù)轉換器來接收訓練序列的反饋信號，并將接收到的訓練序列的反饋信號和訓練序列的原始信號進行同步校準。接著，可以構造訓練序列信號的矩陣組合，其中訓練序列信號的矩陣組合包括：訓練序列的原始信號和反饋信號的自相關矩陣，以及用于表征通道數(shù)字預失真系數(shù)的互相關矩陣，通過對所構造的訓練序列信號的矩陣組合進行處理后，可以獲取用于通道補償?shù)男氏禂?shù)。本發(fā)明的通道補償校準方法可以將所獲取的校準系數(shù)反饋給通道，用所述校準系數(shù)對通道進行補償校準，從而有效地控制通道的幅度響應失真和相位響應失真。

該通道補償校準系統(tǒng)包括：

訓練序列的原始信號發(fā)送模塊，用于向通道發(fā)送一組已知的訓練序列的原始信號；通道發(fā)射模塊，用于將訓練序列的原始信號依次通過數(shù)模轉換器和射頻發(fā)射端發(fā)射出去；通道接收模塊，用于依次通過射頻接收端和模數(shù)轉換器接收訓練序列的反饋信號；同步校準模塊，用于將接收到的訓練序列的反饋信號和訓練序列的原始信號進行同步校準；矩陣構造模塊，用于構造關于訓練序列信號的矩陣組合，其中，訓練序列信號的矩陣組合包括：訓練序列的原始信號和反饋信號的自相關矩陣，以及用于表征通道數(shù)字預失真系數(shù)的互相關矩陣；校準系數(shù)計算模塊，用于對所構造的訓練序列信號的矩陣組合進行處理，并獲取用于通道補償?shù)男氏禂?shù)。校準系數(shù)反饋模塊，用于將所獲取的校準系數(shù)反饋給通道，并使用所述校準系數(shù)對通道進行補償校準。

本發(fā)明的通道補償校準系統(tǒng)與上述的通道補償校準方法相配合使用，因此，該通道補償校準裝置具有與上述的通道補償校準方法相同的有益效果，此處不進行贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明通道補償校準方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明通道系統(tǒng)的信號傳輸過程示意圖；

圖3為本發(fā)明用于通道的校準測試流程圖；

圖4為本發(fā)明通道補償校準系統(tǒng)的結構圖。

附圖標記說明：

10-射頻發(fā)射端； 101-訓練序列的原始信號發(fā)送模塊；

102-通道發(fā)射模塊； 20-射頻接收端；

201-通道接收模塊； 202-同步校準模塊；

203-矩陣構造模塊； 204-校準系數(shù)計算模塊；

205-校準系數(shù)反饋模塊。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種通道補償校準方法，如圖1所示，該通道補償校準方法包括：

S1、向通道發(fā)送一組已知的訓練序列的原始信號；

S2、將訓練序列的原始信號依次通過數(shù)模轉換器和射頻發(fā)射端發(fā)射出去；

S3、依次通過射頻接收端和模數(shù)轉換器接收訓練序列的反饋信號；

S4、將接收到的訓練序列的反饋信號和訓練序列的原始信號進行同步校準；

S5、構造訓練序列信號的矩陣組合，其中，訓練序列信號的矩陣組合包括：訓練序列的原始信號和反饋信號的自相關矩陣，以及用于表征通道數(shù)字預失真系數(shù)的互相關矩陣；

S6、對所構造的訓練序列信號的矩陣組合進行處理，并獲取用于通道補償?shù)男氏禂?shù)。

S7、將所獲取的校準系數(shù)反饋給通道，并使用所述校準系數(shù)對通道進行補償校準。

由于本發(fā)明的通道補償校準方法具有以上步驟，因此，可以提前向通道發(fā)送一組已知的訓練序列的原始信號，將訓練序列的原始信號依次通過數(shù)模轉換器和射頻發(fā)射端發(fā)射出去。然后，可以依次通過射頻接收端和模數(shù)轉換器來接收訓練序列的反饋信號，并將接收到的訓練序列的反饋信號和訓練序列的原始信號進行同步校準。接著，可以構造訓練序列信號的矩陣組合，其中訓練序列信號的矩陣組合包括：訓練序列的原始信號和反饋信號的自相關矩陣，以及用于表征通道數(shù)字預失真系數(shù)的互相關矩陣，通過對所構造的訓練序列信號的矩陣組合進行處理后，可以獲取用于通道補償?shù)男氏禂?shù)。本發(fā)明的通道補償校準方法可以將所獲取的校準系數(shù)反饋給通道，用所述校準系數(shù)對通道進行補償校準，從而有效地控制通道的幅度響應失真和相位響應失真。

可選地，步驟S1中的訓練序列的數(shù)據長度依據通道的最低分辨帶寬來確定。其中，訓練序列的數(shù)據長度即指訓練序列的數(shù)據長度所包含的點數(shù)。例如，對于數(shù)據長度為N的訓練序列，若通道的帶寬為100MHZ，該通道所對應的最低分辨帶寬為2KHZ，則訓練序列的數(shù)據長度所包含的點數(shù)N的計算公式為：N＝100*10∧6/(2*10∧3)＝50000。又例如，N還可以為65536。

可選地，步驟S3與步驟S4之間，通道補償校準方法還包括：對接收到的訓練序列的反饋信號進行抽取采樣，從而可以通過抽取采樣采集到關于訓練序列的反饋信號的離散數(shù)據，進而可以通過對所采集的離散數(shù)據進行矩陣構造以及矩陣運算，以得到通道的補償校準系數(shù)。

優(yōu)選地，抽取采樣的類型為延時抽取采樣，以避免由于通道的射頻發(fā)射端與射頻接收端之間存在記憶延時，導致通道的信號質量較差的問題。優(yōu)選地，本發(fā)明的申請人經過多次試驗發(fā)現(xiàn)，當抽取采樣的位置提前4個采樣點時，通道的信號質量最好。需要說明的是，可以使用EVM(Error Vector Magnitude，誤差向量幅度)來評估通道的信號質量。誤差向量幅度值越小，表示通道的信號質量越好。

可選地，在對接收到的訓練序列的反饋信號進行抽取采樣之前，通道補償校準方法還包括：確定抽取采樣的最佳抽取位置，從而可以從最佳抽取位置獲得采樣數(shù)據，以便更準確地得到用于通道補償?shù)男氏禂?shù)，使得補償后的通道具有更好的信號質量。具體地，可以預先對接收到的訓練序列的反饋信號進行多級抽取采樣，然后根據采集的多組樣本數(shù)據分別計算各自的通道的誤差向量幅度值，接著從多個誤差向量幅度值中選取數(shù)值最小的誤差向量幅度值，并獲取該最小誤差向量幅度值所對應的抽取采樣的位置，以作為抽取采樣的最佳抽取位置。

為便于本領域技術人員理解上述最佳抽取位置的確定方法，下面舉一個具體的例子進行說明。首先，可以從接收到的訓練序列的反饋信號中抽取D級樣本作為采樣數(shù)據，每級樣本起始的抽取采樣的位置依次延時0、1、…、(D-1)個信號，從而得到D組樣本數(shù)據。接著，將D組樣本數(shù)據與訓練序列的原始信號進行對比，分別計算得到基于D組樣本數(shù)據的通道的誤差向量幅度值。其中，若第(D-1)組樣本的誤差向量幅度值最小，則確定該(D-1)組的抽取采樣的位置作為最佳的抽取采樣位置，其中D是大于1的自然數(shù)。

為了使用于通道補償?shù)男氏禂?shù)的數(shù)值更加準確，步驟S4中的同步校準可以包括：位同步校準、信號相位校準和信號功率校準。

其中，位同步校準指的是通道的射頻接收端，根據射頻發(fā)送端發(fā)送信號的起止時間和時鐘頻率來校正自己的時間基準和時鐘頻率，從而使射頻接收端接收的每一位信息均能夠與射頻發(fā)送端保持同步。例如，在進行位同步校準時，需要將采集到的通道的基準信號(即訓練序列的原始信號)和同步信號(即訓練序列的反饋信號)進行相位比較，當訓練序列的原始信號的相位超前反饋信號時，可以將可變分頻器的分頻初值減小一個時鐘，以使通道中的訓練序列的反饋信號與原始信號逐漸保持位同步。而當訓練序列的原始信號的相位滯后于反饋信號時，可以將可變分頻器的分頻初值增加一個時鐘，以使通道中的訓練序列的反饋信號與原始信號逐漸保持位同步。按照此方式，通過對可變分頻器進行連續(xù)調整，就可以使得訓練序列的反饋信號與原始信號保持位同步。

信號相位校準指的是通道的射頻接收端根據射頻發(fā)送端發(fā)送的訓練序列的原始信號對接收的訓練序列的反饋信號進行相位校準。需要說明的是，本領域技術人員可以參考現(xiàn)有技術中獲取信號相位校準的具體方法，此處不進行贅述。

信號功率校準指的是通道的射頻接收端根據射頻發(fā)送端發(fā)送的訓練序列的原始信號對接收的訓練序列的反饋信號進行功率校準。例如，原始信號功率為-11DBFS，反饋信號功率為-20DBFS。需要說明的是，本領域技術人員可以參考現(xiàn)有技術中獲取信號頻率校準的具體方法，此處不進行贅述。

進一步地，步驟S4中的同步校準還包括：幀同步校準、信號頻率校準和信號頻帶校準中的任一項或多項，以使用于通道補償?shù)男氏禂?shù)的數(shù)值更加準確。

其中，幀同步校準指的是通道的射頻接收端根據射頻發(fā)送端發(fā)送的訓練序列的原始信號對接收的訓練序列的反饋信號進行幀同步校準。在進行幀同步校準時，通過對訓練序列的原始信號和反饋信號進行計算，可以得到形狀為脈沖點的波形，依據該脈沖點幅度的最高位置就可以計算得到幀同步的起始位置。

信號頻率校準指的是通道的射頻接收端根據射頻發(fā)送端發(fā)送的訓練序列的原始信號對接收的訓練序列的反饋信號進行頻率校準。需要注意的是，若頻率發(fā)射端和頻率接收端采用的時鐘源不同，則會存在500KHZ以下的頻率偏移。若發(fā)射接收采用的是同源時鐘，或者數(shù)字控制振蕩器，就無需進行頻率校準。需要說明的是，本領域技術人員可以參考現(xiàn)有技術中獲取信號頻率校準的具體方法，此處不進行贅述。

信號頻帶校準指的是通道的射頻接收端根據射頻發(fā)送端發(fā)送的訓練序列的原始信號對接收的訓練序列的反饋信號進行頻帶校準。具體地，若接收的訓練序列的反饋信號的頻譜變窄，則可以改變通道中的濾波器系數(shù)的帶寬，從而保持接收的訓練序列的反饋信號的頻譜。

可選地，步驟S6中采用最小二乘法對所構造的訓練序列信號的矩陣組合進行處理。最小二乘法通常用于對一組已知數(shù)據信號下的通道進行最佳濾波，或者用于通道功放的預失真算法。為便于本領域技術人員理解上述最小二乘法，下面舉一個具體的例子進行說明。

已知從通道的射頻發(fā)射端發(fā)送的訓練序列的原始信號為：z(1)、…z(i)、…z(m)、…z(n)，已知從通道的射頻接收端接收的訓練序列的反饋信號Y為：y(1)、…y(i)、…y(m)、…y(n)。在最小二乘法中，需要采用M階線性濾波器，依據訓練序列的反饋信號Y對訓練序列的原始信號Z進行估算，迭代公式如下：

其中，i為采樣點的數(shù)目標號，N為采樣點的總數(shù)目，w_m(i)為與采樣點的數(shù)目標號i的校準系數(shù)，M為線性濾波器的階數(shù)，k為記憶序列位置，z(i)為訓練序列的原始信號，為對z(i)的預估值，e(i)為表征訓練序列的原始信號與其預估值之間的加權累計平方誤差性能函數(shù)，其中k為正整數(shù)。

為了獲得最佳的校準系數(shù)W，需要提前L個數(shù)目的采樣點。在本發(fā)明的實施例中，根據誤差向量幅度的最小值確定提前采樣點的數(shù)目和最佳的校準系數(shù)W的值，例如，一組采樣數(shù)據為：evm_rmslist(1：L)＝6.8852，5.2686，3.2056，2.9622，3.678，其中L為提前采樣的數(shù)目。此時，迭代公式如下：

其中，i為采樣點的數(shù)目標號，N為采樣點的總數(shù)目，L為提前采樣的數(shù)目，w_m(i)為與采樣點的數(shù)目標號i的校準系數(shù)，M為線性濾波器的階數(shù)，k為記憶序列位置，z(i)為訓練序列的原始信號，為對z(i)的預估值，e(i)為表征訓練序列的原始信號與其預估值之間的加權累計平方誤差性能函數(shù)，其中，k為大于等于1，小于等于L的正整數(shù)。

在最小二乘法，依據加權累計平方誤差性能函數(shù)的取值最小，獲取w_m(i)的最佳值，計算公式如下：

其中，ξ(i)為最小加權累計平方誤差，e(i)為表征訓練序列的原始信號與其預估值之間的加權累計平方誤差性能函數(shù)，λ為記憶因子，k為記憶序列位置，其中，k為大于等于1，小于等于L的正整數(shù)。

此外，最小二乘也可以通過解正規(guī)方程的逆矩陣得到.計算過程如下：

由訓練序列的反饋信號Y組成的自相關矩陣Y，

Y＝[y₁，…，y₂，…，y_m，…，y_M]^T，其中，u_m＝y(tǒng)_(i-m+1)，i＝0，…N，m＝1：M；

由訓練序列的參考信號Z組成的自相關矩陣Z為：：

Z＝[z₍₀)，…，z_(N-1)]^T；

由通道的目標預失真系數(shù)組成的互相關矩陣W為：

W＝[w₁，…，w₂，…，w_m，…，w_M]^T；

在本發(fā)明的實施例中，目標預失真系數(shù)的最小二乘解表示為：

可以通過巧利斯基分解算法對該矩陣求逆，獲得目標預失真系數(shù)的最小二乘解。

在將所獲取的校準系數(shù)，即目標預失真系數(shù)的最小二乘解，反饋給通道進行補償校準時，可以反饋給通道的射頻發(fā)射端和/或通道的射頻接收端。

圖2所示為通道系統(tǒng)的信號傳輸過程示意圖，圖2中還指出了校準系數(shù)反饋給射頻發(fā)射端或者射頻接收端位于通道中的具體位置。具體地，通道中的信號傳輸過程包括：

P1、生成頻域星座圖映射和參考信號；

P2、通過離散傅里葉逆變換(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)/循環(huán)前綴(Cyclic，Pre-fix)根據步驟P1中生成的內容組成完整的頻域符號信號，并組成完整的無線幀信號；

P3、使用數(shù)字上變頻(Digital Up Conversion，DUC)下的模塊：有限長單位沖激響應濾波器(Finite Impulse Response，F(xiàn)IR)，通過補償算法獲得的校準系數(shù)對通道的射頻發(fā)射端進行濾波處理；

P4、使用數(shù)字上變頻(Digital UP Conversion，DUC)下的模塊：半帶濾波器(Half Belt，HB)或數(shù)字控制振蕩器(Numerically Controlled Oscillator，NCO)，對經步驟P3濾波處理后的信號進行頻譜成型，內插濾波，頻譜搬移和正交調制處理；

P5、通過數(shù)字模擬轉換器(Digital to Analog Converter，DAC)將經步驟P4處理后的信號發(fā)射至射頻接收端的模擬數(shù)字轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)，并對DAC發(fā)射通道和ADC接收通道進行采樣；

P6、使用直接數(shù)字控制器(Direct Digital Control，DDC)對步驟P5中的采樣數(shù)據進行正交調解，半帶濾波器濾波抽取，并經可編程有限長單位沖激響應濾波器(Programming Finite Impulse Response，PFIR)進行濾波處理；

P7、使用補償算法得到的校準系數(shù)對通道的射頻接收端的步驟P6后的信號進行濾波處理；

P8、對步驟P7后的信號進行同步處理，導頻提取，求出信道H和插值，快速傅里葉變換，CP移走，解調星座圖和求取誤差向量幅度(Error Vector Magnitude，EVM)。

在本發(fā)明的實施例中，訓練序列在通道中進行低速訓練和校準，一方面能夠節(jié)省硬件資源，另一方面可以有效地對通道的射頻發(fā)射端和射頻接收端所在系統(tǒng)位置進行補償，補償對象包括通道平坦特性。圖3為本發(fā)明用于通道的校準測試流程圖。

具體地，通道的校準測試流程包括：

T1、將訓練序列的原始信號通過通道的射頻發(fā)射端的DAC通道發(fā)射出去，并由通道的射頻接收端的ADC通道對訓練序列的反饋信號進行采集；

T2、對步驟T1采集到的訓練序列的反饋信號進行正交解調處理；

T3、對步驟T2處理后的信號進行第一級濾波抽取處理，在進行第一級濾波抽取處理時，應選擇具有較寬帶寬的濾波器系數(shù)，其中濾波器系數(shù)對通道的時域EVM的取值十分關鍵；例如，可以選擇半帶濾波器；另外，需對濾波抽取處理時抽取采樣的數(shù)目進行自適應調整，可以對抽取奇數(shù)和抽取偶數(shù)時的測試效果進行提前校準測試，以優(yōu)化測試結果。

T4、基于訓練序列的原始信號，對步驟T3處理后的信號進行濾波校準處理，并對處理前后的進行頻譜比較處理；

T5、接收步驟T4中濾波校準處理后的信號和頻譜比較處理后的信號，和訓練序列的原始信號，并對所述信號進行EVM測量；

T6、對步驟T5中EVM測量所獲取的信號進行第二級濾波抽取，在進行第二級濾波抽取處理時，濾波器一般選擇根升余弦濾波器測試效果較好；另外，還需要對抽取信號的數(shù)目為奇數(shù)還是偶數(shù)進行測試，以獲得更好的測試效果。

T7、對步驟T6中濾波抽取處理后的信號分別進行鎖相環(huán)(Phase Lockedloop，PLL)、修正恒模算法(Modified Constant Modulus Algurithm)MCMA和星座圖的EVM測量。

實施例二

本發(fā)明實施例提供一種通道補償校準系統(tǒng)，如圖4所示，該通道補償校準系統(tǒng)包括：射頻發(fā)射端10和射頻接收端20，其中射頻發(fā)射端10包括：訓練序列的原始信號發(fā)送模塊101，用于向通道發(fā)送一組已知的訓練序列的原始信號；通道發(fā)射模塊102，用于將訓練序列的原始信號依次通過數(shù)模轉換器和射頻發(fā)射端發(fā)射出去。

進一步地，射頻接收端20包括：通道接收模塊201，用于依次通過射頻接收端和模數(shù)轉換器接收訓練序列的反饋信號；同步校準模塊202，用于將接收到的訓練序列的反饋信號和訓練序列的原始信號進行同步校準；矩陣構造模塊

203，用于構造關于訓練序列信號的矩陣組合，其中，訓練序列信號的矩陣組合包括：訓練序列的原始信號和反饋信號的自相關矩陣，以及用于表征通道數(shù)字預失真系數(shù)的互相關矩陣；校準系數(shù)計算模塊204，用于對所構造的訓練序列信號的矩陣組合進行處理，并獲取用于通道補償?shù)男氏禂?shù)；校準系數(shù)反饋模塊205，用于將所獲取的校準系數(shù)反饋給通道，并使用所述校準系數(shù)對通道進行補償校準。

在本實施例的技術方案中，本發(fā)明的通道補償校準裝置與上述的通道補償校準方法相配合使用，以將所獲取的校準系數(shù)反饋給通道，用所述校準系數(shù)對通道進行補償校準，從而有效地控制通道的幅度響應失真和相位響應失真。

通過以上的實施方式的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件的方式來實現(xiàn)，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產品存儲在可讀取的存儲介質中，如計算機的軟盤，硬盤或光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。