寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道間的時延差估計及校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道問的時延差估計及校正方法：通過檢測校準(zhǔn)信號估計出接收通道問的時延差，設(shè)計延遲模塊補償整數(shù)采樣周期的時延差，并利用FIR濾波器補償不足一個采樣周期的時延差，最終實現(xiàn)各通道時延對齊；FIR濾波器的階數(shù)較低，占用資源少，設(shè)計復(fù)雜度低；本發(fā)明能夠有效地實現(xiàn)針對寬帶信號的陣列通道校正。
【專利說明】寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道間的時延差估計及校正方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道間的 時延差估計及校正方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 在多天線通信系統(tǒng)中，數(shù)字波束形成技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)特定方向上信號的增強，從而 提高通信的有效性和可靠性。與模擬波束形成技術(shù)相比，其具有極高的靈活性，表現(xiàn)為容易 調(diào)整波束方向，能夠同時形成多個不同指向的波束等。與數(shù)字波束形成技術(shù)密切相關(guān)的波 達(dá)方向（D0A)估計技術(shù)，則能夠?qū)崿F(xiàn)超高分辨率的測向，尤其在軍用通信系統(tǒng)中具有重要 的作用。在實際系統(tǒng)中應(yīng)用這些數(shù)字信號處理技術(shù)時有一個重要的前提，就是需要保證各 通道時間上的一致性。然而實際上通道之間總存在差異，通道校正的目的就是通過各種補 償手段使得處理信號時可以認(rèn)為所有通道的傳輸特性是一致的。當(dāng)通道之間差異較大卻不 進(jìn)行校正或校正效果不夠好時，系統(tǒng)性能將受到顯著影響。
[0003] 由于各通道電子元器件性能不一致、濾波器的群時延不一致等原因，各通道之間 總會存在不一致性。在窄帶信號處理的場合，這種不一致性可等效為通道間的幅度和相位 誤差，每個通道使用一個復(fù)系數(shù)乘法器即可校正。隨著信號帶寬的增加，系統(tǒng)中的模擬器件 都工作在寬帶條件下，與頻率有關(guān)幅度和相位不一致性在所難免。此時僅憑一個復(fù)系數(shù)乘 法器無法實現(xiàn)通道校正。
[0004] 通過一系列模擬校正手段，能夠使通道在帶寬范圍內(nèi)具有相對穩(wěn)定的群時延特 性，但卻不能保證各通道的群時延一致，也就是說此時各通道與頻率有關(guān)的相位不一致性 表現(xiàn)為時延的不一致。這樣的通道時延差，可以通過較低階的FIR濾波器實現(xiàn)校正。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道間的時延差估計及校 正方法，通過對校準(zhǔn)信號的接收和檢測，估計出各通道之間的時延差，再設(shè)計校正時延的 FIR濾波器。在數(shù)字基帶處理中加入該FIR濾波器，即可實現(xiàn)各通道時延對齊，進(jìn)而完成針 對寬帶信號的接收通道校正，為寬帶多天線通信系統(tǒng)的性能提供保障。
[0006] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：
[0007] -種寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道間的時延差的估計方法，所述寬帶多天線通信 系統(tǒng)為包含N個接收通道的多天線接收機，其中各接收通道之間存在傳輸時延差，已知任 意兩個通道之間傳輸時延差的絕對值不超過A t_>〇,多天線接收機配有校準(zhǔn)信號源， 包括如下步驟：
[0008] a)令校準(zhǔn)信號源輸出頻率為的單頻信號，其中《。代表載頻，《 a為基帶 信號帶寬以內(nèi)的頻點，該單頻信號經(jīng)過功分器后進(jìn)入N個接收通道；
[0009] b)各接收通道數(shù)字基帶部分同時過采樣得到NXM維信號矩陣X，M為采樣點數(shù)； [0010] c)計算信號自相關(guān)矩陣R = XXH，該相關(guān)矩陣的最大特征值對應(yīng)的特征向量
【權(quán)利要求】
1. 一種寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道間的時延差的估計方法，所述寬帶多天線通信系 統(tǒng)為包含N個接收通道的多天線接收機，其中各接收通道之間存在傳輸時延差，已知任意 兩個通道之間傳輸時延差的絕對值不超過△t_>〇,多天線接收機配有校準(zhǔn)信號源，其 特征在于，包括如下步驟： a) 令校準(zhǔn)信號源輸出頻率為的單頻信號，其中《。代表載頻，《 a為基帶信號 帶寬以內(nèi)的頻點，該單頻信號經(jīng)過功分器后進(jìn)入N個接收通道； b) 各接收通道數(shù)字基帶部分同時過采樣得到NXM維信號矩陣X，M為采樣點數(shù)； c) 計算信號自相關(guān)矩陣R=XXh最大特征值對應(yīng)的特征向量 Ea=[8^- …f，任選第i通道作為時延比較基準(zhǔn)通道，計算 An,a=旦i, a_3n,a，其中旦i, 3和旦n, 3分別為特征向量第i和第n個分量的相位，n= 1，2,3，...，N; d) 令校準(zhǔn)信號源輸出頻率為Wc;+?b的單頻信號，《b為基帶信號帶寬以內(nèi)的頻點，滿 足w3及I(wa_wb)ATmaxl< 31，重復(fù)步驟a)至c)獲得An,b，則第n通道相對于 第i通道時延差的估計值為： =(Ka~Kb)~(°b)n=l,2,3,...,N
數(shù),且彡（X)2II< 31。
2. -種寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道時延差的校正方法，其特征在于，所述寬帶多天 線通信系統(tǒng)為包含N個接收通道且各通道之間存在傳輸時延差的多天線接收機，已知各接 收通道相對于某基準(zhǔn)通道的時延差n = 1，2,3,…，N;所述校正方法包括如下步驟： a) 將最大的Af"記為Af0，基帶信號過采樣周期記為Ttl，計算各通道待補償時延 Sn = (Ai0 -At,.,)/T0 >0； b) 計算Sn的整數(shù)部分/1 =匕必」及小數(shù)部分an=Sn-An，其中L&」為不大于八的 最大整數(shù)； c) 對于An，采用能夠產(chǎn)生Anf采樣周期延遲的移位寄存模塊進(jìn)行校正； d) 對于an，采用L階FIR濾波器進(jìn)行校正，濾波器系數(shù)記為h=Dltlh…tvJT，其計 算方式為h= (WWh)-1WD,其中
D= [e，fl? …，《k(k= 1，2,…，K)代表信號頻帶內(nèi)K個均勻 分布的頻點；L彡2,K彡L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的校正方法，其特征在于，所述能夠產(chǎn)生An個采樣周期延遲的 模塊為長度為移位寄存器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的校正方法，其特征在于，采樣點數(shù)M= 50,FIR濾波器參數(shù)為 L= 4,K= 10。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的校正方法，其特征在于，各接收通道相對于某基準(zhǔn)通道的時 延差采用權(quán)利要求1所述一種寬帶多天線通信系統(tǒng)接收通道間的時延差的估計方法 獲得。
【文檔編號】H04B17/309GK104506259SQ201410842060
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】穆鵬程, 楊培志, 王勃, 殷勤業(yè), 王文杰, 王慧明 申請人:西安交通大學(xué)