一种用于多通道测量的通道捷变差分测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于多通道测量的通道捷变差分测量方法，属于微波信号测量技 术领域。
【背景技术】
[0002] 随着人们对卫星通信要求的不断提高，卫星通信技术得到了很大的发展。其中，卫 星多波束天线目前己成为提高卫星通信性能、降低系统成本的一项关键性技术。多通道幅 相测试系统主要是对通道间的多波束信号进行幅度和相位的测量，其被广泛应用在通信、 电子、材料、军事等诸多领域。发送机的多通道的结构，使DBF(DigitalBeamforming，数字 波束形成）天线系统增加了复杂度和资源的消耗。
[0003] 传统的多通道幅相测试系统是根据发送机的通道个数设计同样多数量的接收机， 保证每一个发送机的通道都对应着一路接收机。但是在实际应用中，接收机的成本、资源以 及算法复杂程度等都远远高于发送机，设计多路并行的多个接收机是不恰当且不必要的。 因此在实际应用中，我们需要设计一种合理的接收机方法，既能在有限的资源和成本条件 内完成对多通道数字波束形成天线系统的接收和处理，又能消除接收机中由于算法造成的 功率差和相位差测试精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为对多通道幅相测量系统进行优化和节省成本资源，提出一种用 于多通道测量的通道捷变差分测量方法。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0006] -种用于多通道测量的通道捷变差分测量方法，其主要步骤如下：
[0007] 步骤一、波束信号发生器发送N通道信号，其中N通道信号为携带幅相信息的基于 DS-CDMA的同频信号，将N通道信号输入N入1出的通道切换网络；
[0008] 步骤二、通道切换网络以整数倍码元周期k*l/co为周期进行通道间切换，即通道 切换网络在每个通道的驻留时间是k*l/co,在每个通道的驻留时间内有k个码元周期，并 将各个通道信号串行输出；通道切换网络的通道切换顺序为：通道1，通道2,通道1，通道 3，…，通道1，通道N;其中k为预设的通道切换时隙值，k为正整数，1/?为基于DS-CDMA 的同频信号的码元周期。
[0009] 通道切换时隙值k的设置满足在每个通道内的第k个码元周期的信号不受通道切 换网络的切换时间、通道切换网络本身特性因素影响，为有效的码元周期。
[0010] 步骤三、幅相一致性测试仪接收通道切换网络的1路串行输出信号，在幅相一致 性测试仪中进行混频、低通滤波器、根升余弦滤波器、数字匹配滤波器后输出相关峰，每一 个码元周期输出一个相关峰，最终轮询完N通道后，每个通道都有k组相关峰，由各个通道 的相关峰分别解算出N个通道的同频DS-CDMA信号包含的幅相信息，每个通道有k组幅相 信息值；
[0011] 解算方法为：令数字匹配滤波器的输出相关峰为b，p为相关峰解算出的幅度信 息，啟为相关峰解算出的相位信息，则有下式：
[0012] p=|b|2
[0013] 0 =arg(b)。
[0014] 步骤四、幅相一致性测试仪根据步骤二中设置的通道切换时隙值k，对各个通道的 串行输出信号解算出的k组幅相信息值分别进行处理，处理方法为：抛弃掉每个通道前k-1 组幅相信息值，保留最后的第k组的幅相信息值，即认为第k组幅相信息值为有效的幅相信 息值；
[0015] 经过上述四个步骤即完成了用于多通道测量的通道捷变差分测量方法。
[0016] 有益效果
[0017] 本发明是一种用于多通道测量的通道捷变差分测量方法，这种方法大大的减少了 接收端的个数，降低了接收端的算法复杂度，资源消耗量和成本，将所有的资源和成本都降 低到原本的1/N倍，N为系统通道数。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的多通道捷变差分测量方法流程图；
[0019] 图2是本发明的幅相一致性测试仪流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明和详细描述。
[0021] 本发明在多通道幅相测试系统中，通过引入通道切换网络这一模块，通道改变通 道切换的切换方式和顺序，消除了缓变的相噪对功率差、相位差测试精度的影响。对于多通 道系统通道间幅相分布的测量，每个通道独立的测量需要k个相邻码元，其中前k-1个码元 的测量结果用于补偿由通道切换网络的切换时间引入的测量误差，即对N个通道间幅相关 系的测量需要k*N个码元周期。对于不受相位噪声影响的测试系统，通道切换顺序可设定 为通道1，通道2，...，通道N。由于系统时钟不可避免引入缓变的相位噪声，在k*N个码元 周期内，测得通道间的相对相位结果已叠加了相位噪声（例如：通道N与通道1测量的时间 间隔大于N个符号周期，当前时刻与N个符号周期前系统的相位噪声不同）。为尽量消除 相位噪声的影响，将通道切换顺序改为：通道1，通道2,通道1，通道3,...，通道1，通道N。 在相邻的2k个码元周期（即两个通道的测量时间）内，相位噪声变化缓慢可忽略，对两个 通道间相对相位的测量精度影响相同。虽然每次对通道1测量的绝对相位受相位噪声的影 响而变化，但对于通道2至通道N来说，其相对相位测量值是精准的。对通道间的相对幅相 测试共需测量k*(N-l)个通道，使用k*(N-l)个码元周期。在多通道幅相测试系统中引入 通道切换网络这一模块，可以通过改变通道切换的切换方式和切换顺序，消除缓变的相噪 对功率差、相位差测试精度的影响。
[0022] 图1是本发明用于多通道测量的通道捷变差分测量方法流程图。如图所示，波束 信号发生器有N个多通道输出，通道切换网络按照通道1，通道2,通道1，通道3,...，通道 1，通道N的顺序进行通道切换。通道切换网络的1路输出进入幅相一致性测试仪，在其内 部进行下变频等操作，最终解算出各个通道的相对幅相关系。由于通道切换网络本身特性 和切换时间等影响，若每个通道的驻留时间为k，则需要在上位机部分将前k-1个码元的数 抛弃，留下最后的第k个数作为有效幅相数据。
[0023] 图2是本发明的幅相一致性测试仪的流程图。由图2可知，幅相一致性测试仪接 收从通道切换网络输出的信号，首先经过混频进行频谱搬移，将同频DS-CDMA信号变为基 带DS-CDMA信号，经过低通滤波器滤除二倍频，然后经过根升余弦滤波器减少码间串扰，最 后进行数字匹配滤波对基带DS-CDMA信号进行处理得到相关峰。
[0024] 实施例
[0025] 以多通道幅相测试系统为例，对本发明的具体实施过程进行说明。
[0026] 上述多通道幅相测试系统的通道数为32,采用32入1出的通道切换网络。码元周 期1/w为204. 8ms/symbol，时隙值设置为7。
[0027] 步骤一、波束信号发生器发送32路的多通道信号，每个通道都包含各自的幅相信 息。多通道信号分别接入32入1出的通道切换网络；
[0028] 步骤二、通道切换网络以7倍码元周期1433. 6ms/symb〇l为周期进行通道间切换， 即通道切换网络在每个通道的驻留时间是1433. 6ms/symbol，在每个通道的驻留时间内有 7个码元周期，并将各个通道信号串行输出；通道切换网络的通道切换顺序为：通道1，通道 2,通道1，通道3，…，通道1，通道32;
[0029] 步骤三、幅相一致性测试仪接收通道切换网络的1路串行输出信号，在幅相一致 性测试仪中进行混频、低通滤波器、根升余弦滤波器、数字匹配滤波器后输出相关峰，每一 个码元周期输出一个相关峰，最终轮询完32通道后，每个通道都有7组相关峰，由相关峰分 别解算出32个通道的同频DS-CDMA信号包含的幅相信息，每个通道有7组幅相信息值；
[0030] 解算方法为：令数字匹配滤波器的输出相关峰为b，p为相关峰解算出的幅度信 息，職为相关峰解算出的相位信息，则有下式：
[0031] p= |b|2
[0032] 0 =arg(b)
[0033] 步骤四、幅相一致性测试仪根据设置的通道切换时隙值7,对各个通道的串行输出 信号解算出的7组幅相信息值进行处理，处理方法为：抛弃掉前6组幅相信息值，保留最后 的第7组的幅相信息值，即认为第7组幅相信息值为有效的幅相信息值。
[0034] 以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所 公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护 的-范围。
【主权项】
1. 一种用于多通道测量的通道捷变差分测量方法，其特征在于：具体步骤如下： 步骤一、波束信号发生器发送N通道信号，其中N通道信号为携带幅相信息的基于 DS-CDMA的同频信号，将N通道信号输入N入1出的通道切换网络； 步骤二、通道切换网络以整数倍码元周期k*l/co为周期进行通道间切换，即通道切换 网络在每个通道的驻留时间是k*l/co,在每个通道的驻留时间内有k个码元周期，并将各 个通道信号串行输出；通道切换网络的通道切换顺序为：通道1，通道2,通道1，通道3,…， 通道1，通道N;其中k为预设的通道切换时隙值，k为正整数，1/?为基于DS-CDMA的同频 信号的码元周期； 步骤三、幅相一致性测试仪接收通道切换网络的1路串行输出信号，在幅相一致性测 试仪中进行混频、低通滤波器、根升余弦滤波器、数字匹配滤波器后输出相关峰，每一个码 元周期输出一个相关峰，最终轮询完N通道后，每个通道都有k组相关峰，由各个通道的相 关峰分别解算出N个通道的同频DS-CDMA信号包含的幅相信息，每个通道有k组幅相信息 值； 解算方法为：令数字匹配滤波器的输出相关峰为b，p为相关峰解算出的幅度信息，鐵 为相关峰解算出的相位信息，则有下式：p= |b|2步骤四、幅相一致性测试仪根据步骤二中设置的通道切换时隙值k，对各个通道的串行 输出信号解算出的k组幅相信息值分别进行处理，处理方法为：抛弃掉每个通道前k-1组 幅相信息值，保留最后的第k组的幅相信息值，即认为第k组幅相信息值为有效的幅相信息 值； 经过上述四个步骤即完成了用于多通道测量的通道捷变差分测量方法。2. 根据权利要求1所述的一种用于多通道测量的通道捷变差分测量方法，其特征在 于：通道切换时隙值k的设置满足在每个通道内的第k个码元周期的信号不受通道切换网 络的切换时间、通道切换网络本身特性因素影响，为有效的码元周期。
【专利摘要】本发明涉及一种用于多通道测量的通道捷变差分测量方法，属于微波信号测量技术领域。本方法将N通道信号输入N入1出的通道切换网络，以整数倍码元周期k*1/ω为周期进行通道间切换，幅相一致性测试仪接收通道切换网络的1路串行输出信号，在幅相一致性测试仪中进行混频、低通滤波器、根升余弦滤波器、数字匹配滤波器后输出相关峰，每一个码元周期输出一个相关峰，解算处理幅相信息，得到有效的幅相信息值；大大的减少了接收端的个数，降低了接收端的算法复杂度，资源消耗量和成本，将所有的资源和成本都降低到原本的1/N倍，N为系统通道数。
【IPC分类】G01R25/00, G01R29/08
【公开号】CN105021900
【申请号】CN201510382312
【发明人】王帅, 刘策伦, 安建平, 代计博, 罗婧, 涂水平, 杨骁 , 宋哲
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月2日