一種用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法，屬于微波信號(hào)測(cè)量技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們對(duì)衛(wèi)星通信要求的不斷提高，衛(wèi)星通信技術(shù)得到了很大的發(fā)展。其中，衛(wèi) 星多波束天線目前己成為提高衛(wèi)星通信性能、降低系統(tǒng)成本的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。多通道幅 相測(cè)試系統(tǒng)主要是對(duì)通道間的多波束信號(hào)進(jìn)行幅度和相位的測(cè)量，其被廣泛應(yīng)用在通信、 電子、材料、軍事等諸多領(lǐng)域。發(fā)送機(jī)的多通道的結(jié)構(gòu)，使DBF(DigitalBeamforming，數(shù)字 波束形成）天線系統(tǒng)增加了復(fù)雜度和資源的消耗。
[0003] 傳統(tǒng)的多通道幅相測(cè)試系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)送機(jī)的通道個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)同樣多數(shù)量的接收機(jī)， 保證每一個(gè)發(fā)送機(jī)的通道都對(duì)應(yīng)著一路接收機(jī)。但是在實(shí)際應(yīng)用中，接收機(jī)的成本、資源以 及算法復(fù)雜程度等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)送機(jī)，設(shè)計(jì)多路并行的多個(gè)接收機(jī)是不恰當(dāng)且不必要的。 因此在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要設(shè)計(jì)一種合理的接收機(jī)方法，既能在有限的資源和成本條件 內(nèi)完成對(duì)多通道數(shù)字波束形成天線系統(tǒng)的接收和處理，又能消除接收機(jī)中由于算法造成的 功率差和相位差測(cè)試精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為對(duì)多通道幅相測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和節(jié)省成本資源，提出一種用 于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法。
[0005] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006] -種用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法，其主要步驟如下：
[0007] 步驟一、波束信號(hào)發(fā)生器發(fā)送N通道信號(hào)，其中N通道信號(hào)為攜帶幅相信息的基于 DS-CDMA的同頻信號(hào)，將N通道信號(hào)輸入N入1出的通道切換網(wǎng)絡(luò)；
[0008] 步驟二、通道切換網(wǎng)絡(luò)以整數(shù)倍碼元周期k*l/co為周期進(jìn)行通道間切換，即通道 切換網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)通道的駐留時(shí)間是k*l/co,在每個(gè)通道的駐留時(shí)間內(nèi)有k個(gè)碼元周期，并 將各個(gè)通道信號(hào)串行輸出；通道切換網(wǎng)絡(luò)的通道切換順序?yàn)椋和ǖ?，通道2,通道1，通道 3，…，通道1，通道N;其中k為預(yù)設(shè)的通道切換時(shí)隙值，k為正整數(shù)，1/?為基于DS-CDMA 的同頻信號(hào)的碼元周期。
[0009] 通道切換時(shí)隙值k的設(shè)置滿足在每個(gè)通道內(nèi)的第k個(gè)碼元周期的信號(hào)不受通道切 換網(wǎng)絡(luò)的切換時(shí)間、通道切換網(wǎng)絡(luò)本身特性因素影響，為有效的碼元周期。
[0010] 步驟三、幅相一致性測(cè)試儀接收通道切換網(wǎng)絡(luò)的1路串行輸出信號(hào)，在幅相一致 性測(cè)試儀中進(jìn)行混頻、低通濾波器、根升余弦濾波器、數(shù)字匹配濾波器后輸出相關(guān)峰，每一 個(gè)碼元周期輸出一個(gè)相關(guān)峰，最終輪詢完N通道后，每個(gè)通道都有k組相關(guān)峰，由各個(gè)通道 的相關(guān)峰分別解算出N個(gè)通道的同頻DS-CDMA信號(hào)包含的幅相信息，每個(gè)通道有k組幅相 信息值；
[0011] 解算方法為：令數(shù)字匹配濾波器的輸出相關(guān)峰為b，p為相關(guān)峰解算出的幅度信 息，啟為相關(guān)峰解算出的相位信息，則有下式：
[0012] p=|b|2
[0013] 0 =arg(b)。
[0014] 步驟四、幅相一致性測(cè)試儀根據(jù)步驟二中設(shè)置的通道切換時(shí)隙值k，對(duì)各個(gè)通道的 串行輸出信號(hào)解算出的k組幅相信息值分別進(jìn)行處理，處理方法為：拋棄掉每個(gè)通道前k-1 組幅相信息值，保留最后的第k組的幅相信息值，即認(rèn)為第k組幅相信息值為有效的幅相信 息值；
[0015] 經(jīng)過(guò)上述四個(gè)步驟即完成了用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法。
[0016] 有益效果
[0017] 本發(fā)明是一種用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法，這種方法大大的減少了 接收端的個(gè)數(shù)，降低了接收端的算法復(fù)雜度，資源消耗量和成本，將所有的資源和成本都降 低到原本的1/N倍，N為系統(tǒng)通道數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的多通道捷變差分測(cè)量方法流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明的幅相一致性測(cè)試儀流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明和詳細(xì)描述。
[0021] 本發(fā)明在多通道幅相測(cè)試系統(tǒng)中，通過(guò)引入通道切換網(wǎng)絡(luò)這一模塊，通道改變通 道切換的切換方式和順序，消除了緩變的相噪對(duì)功率差、相位差測(cè)試精度的影響。對(duì)于多通 道系統(tǒng)通道間幅相分布的測(cè)量，每個(gè)通道獨(dú)立的測(cè)量需要k個(gè)相鄰碼元，其中前k-1個(gè)碼元 的測(cè)量結(jié)果用于補(bǔ)償由通道切換網(wǎng)絡(luò)的切換時(shí)間引入的測(cè)量誤差，即對(duì)N個(gè)通道間幅相關(guān) 系的測(cè)量需要k*N個(gè)碼元周期。對(duì)于不受相位噪聲影響的測(cè)試系統(tǒng)，通道切換順序可設(shè)定 為通道1，通道2，...，通道N。由于系統(tǒng)時(shí)鐘不可避免引入緩變的相位噪聲，在k*N個(gè)碼元 周期內(nèi)，測(cè)得通道間的相對(duì)相位結(jié)果已疊加了相位噪聲（例如：通道N與通道1測(cè)量的時(shí)間 間隔大于N個(gè)符號(hào)周期，當(dāng)前時(shí)刻與N個(gè)符號(hào)周期前系統(tǒng)的相位噪聲不同）。為盡量消除 相位噪聲的影響，將通道切換順序改為：通道1，通道2,通道1，通道3,...，通道1，通道N。 在相鄰的2k個(gè)碼元周期（即兩個(gè)通道的測(cè)量時(shí)間）內(nèi)，相位噪聲變化緩慢可忽略，對(duì)兩個(gè) 通道間相對(duì)相位的測(cè)量精度影響相同。雖然每次對(duì)通道1測(cè)量的絕對(duì)相位受相位噪聲的影 響而變化，但對(duì)于通道2至通道N來(lái)說(shuō)，其相對(duì)相位測(cè)量值是精準(zhǔn)的。對(duì)通道間的相對(duì)幅相 測(cè)試共需測(cè)量k*(N-l)個(gè)通道，使用k*(N-l)個(gè)碼元周期。在多通道幅相測(cè)試系統(tǒng)中引入 通道切換網(wǎng)絡(luò)這一模塊，可以通過(guò)改變通道切換的切換方式和切換順序，消除緩變的相噪 對(duì)功率差、相位差測(cè)試精度的影響。
[0022] 圖1是本發(fā)明用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法流程圖。如圖所示，波束 信號(hào)發(fā)生器有N個(gè)多通道輸出，通道切換網(wǎng)絡(luò)按照通道1，通道2,通道1，通道3,...，通道 1，通道N的順序進(jìn)行通道切換。通道切換網(wǎng)絡(luò)的1路輸出進(jìn)入幅相一致性測(cè)試儀，在其內(nèi) 部進(jìn)行下變頻等操作，最終解算出各個(gè)通道的相對(duì)幅相關(guān)系。由于通道切換網(wǎng)絡(luò)本身特性 和切換時(shí)間等影響，若每個(gè)通道的駐留時(shí)間為k，則需要在上位機(jī)部分將前k-1個(gè)碼元的數(shù) 拋棄，留下最后的第k個(gè)數(shù)作為有效幅相數(shù)據(jù)。
[0023] 圖2是本發(fā)明的幅相一致性測(cè)試儀的流程圖。由圖2可知，幅相一致性測(cè)試儀接 收從通道切換網(wǎng)絡(luò)輸出的信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)混頻進(jìn)行頻譜搬移，將同頻DS-CDMA信號(hào)變?yōu)榛?帶DS-CDMA信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除二倍頻，然后經(jīng)過(guò)根升余弦濾波器減少碼間串?dāng)_，最 后進(jìn)行數(shù)字匹配濾波對(duì)基帶DS-CDMA信號(hào)進(jìn)行處理得到相關(guān)峰。
[0024] 實(shí)施例
[0025] 以多通道幅相測(cè)試系統(tǒng)為例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
[0026] 上述多通道幅相測(cè)試系統(tǒng)的通道數(shù)為32,采用32入1出的通道切換網(wǎng)絡(luò)。碼元周 期1/w為204. 8ms/symbol，時(shí)隙值設(shè)置為7。
[0027] 步驟一、波束信號(hào)發(fā)生器發(fā)送32路的多通道信號(hào)，每個(gè)通道都包含各自的幅相信 息。多通道信號(hào)分別接入32入1出的通道切換網(wǎng)絡(luò)；
[0028] 步驟二、通道切換網(wǎng)絡(luò)以7倍碼元周期1433. 6ms/symb〇l為周期進(jìn)行通道間切換， 即通道切換網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)通道的駐留時(shí)間是1433. 6ms/symbol，在每個(gè)通道的駐留時(shí)間內(nèi)有 7個(gè)碼元周期，并將各個(gè)通道信號(hào)串行輸出；通道切換網(wǎng)絡(luò)的通道切換順序?yàn)椋和ǖ?，通道 2,通道1，通道3，…，通道1，通道32;
[0029] 步驟三、幅相一致性測(cè)試儀接收通道切換網(wǎng)絡(luò)的1路串行輸出信號(hào)，在幅相一致 性測(cè)試儀中進(jìn)行混頻、低通濾波器、根升余弦濾波器、數(shù)字匹配濾波器后輸出相關(guān)峰，每一 個(gè)碼元周期輸出一個(gè)相關(guān)峰，最終輪詢完32通道后，每個(gè)通道都有7組相關(guān)峰，由相關(guān)峰分 別解算出32個(gè)通道的同頻DS-CDMA信號(hào)包含的幅相信息，每個(gè)通道有7組幅相信息值；
[0030] 解算方法為：令數(shù)字匹配濾波器的輸出相關(guān)峰為b，p為相關(guān)峰解算出的幅度信 息，職為相關(guān)峰解算出的相位信息，則有下式：
[0031] p= |b|2
[0032] 0 =arg(b)
[0033] 步驟四、幅相一致性測(cè)試儀根據(jù)設(shè)置的通道切換時(shí)隙值7,對(duì)各個(gè)通道的串行輸出 信號(hào)解算出的7組幅相信息值進(jìn)行處理，處理方法為：拋棄掉前6組幅相信息值，保留最后 的第7組的幅相信息值，即認(rèn)為第7組幅相信息值為有效的幅相信息值。
[0034] 以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所 公開(kāi)的內(nèi)容。凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù) 的-范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法，其特征在于：具體步驟如下： 步驟一、波束信號(hào)發(fā)生器發(fā)送N通道信號(hào)，其中N通道信號(hào)為攜帶幅相信息的基于 DS-CDMA的同頻信號(hào)，將N通道信號(hào)輸入N入1出的通道切換網(wǎng)絡(luò)； 步驟二、通道切換網(wǎng)絡(luò)以整數(shù)倍碼元周期k*l/co為周期進(jìn)行通道間切換，即通道切換 網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)通道的駐留時(shí)間是k*l/co,在每個(gè)通道的駐留時(shí)間內(nèi)有k個(gè)碼元周期，并將各 個(gè)通道信號(hào)串行輸出；通道切換網(wǎng)絡(luò)的通道切換順序?yàn)椋和ǖ?，通道2,通道1，通道3,…， 通道1，通道N;其中k為預(yù)設(shè)的通道切換時(shí)隙值，k為正整數(shù)，1/?為基于DS-CDMA的同頻 信號(hào)的碼元周期； 步驟三、幅相一致性測(cè)試儀接收通道切換網(wǎng)絡(luò)的1路串行輸出信號(hào)，在幅相一致性測(cè) 試儀中進(jìn)行混頻、低通濾波器、根升余弦濾波器、數(shù)字匹配濾波器后輸出相關(guān)峰，每一個(gè)碼 元周期輸出一個(gè)相關(guān)峰，最終輪詢完N通道后，每個(gè)通道都有k組相關(guān)峰，由各個(gè)通道的相 關(guān)峰分別解算出N個(gè)通道的同頻DS-CDMA信號(hào)包含的幅相信息，每個(gè)通道有k組幅相信息 值； 解算方法為：令數(shù)字匹配濾波器的輸出相關(guān)峰為b，p為相關(guān)峰解算出的幅度信息，鐵 為相關(guān)峰解算出的相位信息，則有下式：p= |b|2步驟四、幅相一致性測(cè)試儀根據(jù)步驟二中設(shè)置的通道切換時(shí)隙值k，對(duì)各個(gè)通道的串行 輸出信號(hào)解算出的k組幅相信息值分別進(jìn)行處理，處理方法為：拋棄掉每個(gè)通道前k-1組 幅相信息值，保留最后的第k組的幅相信息值，即認(rèn)為第k組幅相信息值為有效的幅相信息 值； 經(jīng)過(guò)上述四個(gè)步驟即完成了用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法，其特征在 于：通道切換時(shí)隙值k的設(shè)置滿足在每個(gè)通道內(nèi)的第k個(gè)碼元周期的信號(hào)不受通道切換網(wǎng) 絡(luò)的切換時(shí)間、通道切換網(wǎng)絡(luò)本身特性因素影響，為有效的碼元周期。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于多通道測(cè)量的通道捷變差分測(cè)量方法，屬于微波信號(hào)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本方法將N通道信號(hào)輸入N入1出的通道切換網(wǎng)絡(luò)，以整數(shù)倍碼元周期k*1/ω為周期進(jìn)行通道間切換，幅相一致性測(cè)試儀接收通道切換網(wǎng)絡(luò)的1路串行輸出信號(hào)，在幅相一致性測(cè)試儀中進(jìn)行混頻、低通濾波器、根升余弦濾波器、數(shù)字匹配濾波器后輸出相關(guān)峰，每一個(gè)碼元周期輸出一個(gè)相關(guān)峰，解算處理幅相信息，得到有效的幅相信息值；大大的減少了接收端的個(gè)數(shù)，降低了接收端的算法復(fù)雜度，資源消耗量和成本，將所有的資源和成本都降低到原本的1/N倍，N為系統(tǒng)通道數(shù)。
【IPC分類】G01R25/00, G01R29/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105021900
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510382312
【發(fā)明人】王帥, 劉策倫, 安建平, 代計(jì)博, 羅婧, 涂水平, 楊驍 , 宋哲
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月2日