一种用于通道捷变差分测量的时隙设计方法

摘要

本发明涉及一种用于通道捷变差分测量的时隙设计方法，该方法属于微波信号测量领域。本发明将多通道信号接入N入1出的通道切换网络；预设初始的通道切换时隙值，使得通道切换网络以整数倍码元周期，N入1出通道切换网络每经过一个整数倍码元周期，便切换到下一个通道，通道切换网络的串行输出信号接入幅相一致性测试仪，解算出N通道中每个通道信号包含的绝对幅度和绝对相位信息，解算出的N通道中各个通道信号包含的绝对幅度和相位信息进行绘制幅度曲线图和相位曲线图，找到幅相关系值趋于稳定所对应的通道切换时隙值；通过逐次逼近的方法最终确定最优时隙值，提高了多通道幅相测试系统中幅度和相位值的测量准确度，提高了系统性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通道捷变差分测量的时隙设计方法，该方法属于微波 信号测量领域。

背景技术

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 度和资源的消耗量。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。因此在实际多通道幅相测试系统 中，通过引入通道切换网络这一模块，能够大大的节省接收端的成本，资源和 算法复杂度。

通道切换网络的设计在多通道幅相测试系统中至关重要，合理的设计通道 切换的方式和顺序，可以消除缓变的相噪对功率差、相位差测试精度的影响。 通道切换的时隙则影响了多通道幅相测试系统的幅度和相位的测量精度，因此 通道切换时隙设计是否合理直接影响多通道幅相测试系统的性能。通道切换网 络从接收到请求切换通道的要求，通道切换网络响应请求到通道切换的切换等 过程都需要一定的时间。时隙值设置过大会导致每通道内的通道切换驻留时间 过长，系统完成N通道切换耗时巨大，降低系统效率；时隙值设置过小会导致 每通道的幅度和相位值仍旧受到通道切换影响处于变化状态，导致测试结果不 准确。

发明内容

本发明的目的是为提高多通道幅相测试系统的幅度、相位测量性能，提出 一种通道捷变差分测量的时隙设计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种通道捷变差分测量的时隙设计方法，其主要步骤如下：

步骤一、波束信号生成器发送多通道信号，多通道信号接入N入1出的通 道切换网络；N为通道数，其中多通道信号为携带幅相信息的基于DS-CDMA 的同频信号。

步骤二、预设一个初始的k₀值，使得通道切换网络以整数倍码元周期，即 k₀*1/ω为周期进行通道间切换，其中1/ω为码元周期，k₀即为本发明中所需要 设计的通道切换时隙值，其中k₀为正整数。

步骤三、N入1出通道切换网络每经过一个k0*1/ω周期，便切换到下一个 通道，在输出端串行输出。N入1出通道切换网络的通道切换顺序为：通道1， 通道2，通道3，通道4，…，通道N。

步骤四、通道切换网络的串行输出信号接入幅相一致性测试仪，幅相一致 性测试仪对接收数据进行数据处理，解算出N通道中每个通道信号包含的绝对 幅度和绝对相位信息，其中每一个码元周期解算出一组绝对幅相信息，每一个 通道都能得到k₀组绝对幅相信息；

步骤五、利用Matlab软件将步骤四解算出的N通道中各个通道信号包含的 k₀个绝对幅度和相位信息进行绘制幅度曲线图和相位曲线图。分析各个通道的 幅度曲线图和相位曲线图，判断在k0个幅相信息中是从第几个幅相信息开始图 线趋于稳定(不再有上升、下降、抖动等变化)，此时由通道切换的切换时间引 入的测量误差已经完全消除，认为该幅相信息所对应的的码元周期是有效码元， 该周期测量得到的绝对幅度和绝对相位值才为有效的幅相关系值。则k₀为最终 的通道切换时隙值；

步骤六、若步骤五中通道切换周期k0*1/ω中的最后一个幅相信息的图线仍 旧没有稳定，说明在通道切换周期k0*1/ω时间内，通道切换的切换时间引入的 测量误差仍存在，则将预设的周期切换时间更新为k₁*1/ω(其中k₁为正整数， 比步骤五中的数值k0大)，重新进行步骤二到步骤五。进一步确认k₁是否为合 适的通道切换时隙值，若不适合，再次更新周期切换时间，重新进行步骤二到 步骤五，若幅相关系值趋于稳定，完全不受通道切换的切换时间影响的要求， 则将其确定为最终的通道切换时隙值；若直到最后一个幅相信息的图线仍旧没 有稳定，则再执行步骤六。

经过上述六个步骤即完成了用于通道捷变差分测量的时隙设计。

有益效果

本发明的用于通道捷变差分测量的时隙设计方法提出了一种合理有效的方 法，通过逐次逼近的方法最终确定最优时隙值，提高了多通道幅相测试系统中 幅度和相位值的测量准确度，提高了系统性能。

附图说明

图1是本发明的多通道捷变差分测量方法流程图；

图2是本发明的多通道捷变差分测量时隙设计方法流程图；

图3是具体实施方式中时隙值预设为5时通道1、通道2幅相值对比图， 其中(a)为通道1绝对相位，(b)为通道2绝对相位，(c)为通道1绝对功率， (d)为通道2绝对功率；

图4是本例中时隙值预设为9时通道1、通道2幅相值对比图，其中(a) 为通道1绝对相位，(b)为通道2绝对相位，(c)为通道1绝对功率，(d)为 通道2绝对功率。

具体实施方式

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。

图1是本发明的应用于多通道的通道捷变差分测量方法的流程图。可以看 到，波束信号生成器有N通道输出，通道切换网络按照通道1，通道2，通道3，...， 通道N的顺序进行通道的切换。通道切换网络的1路输出进入幅相一致性测试 仪内部进行一系列操作，最终解算出各个通道的相对幅相关系。然后使用matlab 软件进行图像的绘制和分析。

图2是本发明的多通道捷变差分测量时隙设计方法流程图。由图2可得， 设计时隙首先需要预设一个时隙初值，按照预设的时隙初值进行通道切换，幅 相一致性测试仪接收通道切换网络输出信号并进行一系列数据的处理，如混频， 过低通滤波器，匹配滤波等，最终解算出每个通道的幅度和相位值。将一个通 道内的所有码元周期所得到的幅度值和相位值绘制出图像。从绘制的幅相数值 图判断此时当前预设的时隙值是否过大或过小，若预设时隙值过大则根据绘制 的幅相数值图确定合理的时隙值；若预设的时隙值过小则调整预设的时隙值， 重新进行前面的操作，直到码元周期内最后一个幅相信息完全不受通道切换的 切换时间影响时，最终确定时隙值。

图3是本例中时隙值预设为5时1通道、2通道的幅相值对比图。由图2可 得通道1和通道2的绝对相位在第五个码元时仍旧有上升趋势，而其绝对功率 约在第五个码元时趋于稳定。综合通道切换本身特性，通道间相位和幅度值绘 制的对比图两者的结果，可以得到结论：设置通道切换时隙值为5仍旧较小， 通道切换引入的测量误差较大，还需要重新设计时隙值。

图4是本例中时隙值预设为9时1通道、2通道的幅相值对比图。由图3可 得通道1和通道2的绝对相位在第七个码元时已经趋于平稳，而其绝对功率约 在第五个码元时趋于稳定。综合通道切换本身特性，通道间相位和幅度值绘制 的对比图两者的结果，当设置通道切换网络的切换时隙值为7时，第七个幅相 关系值完全不受切换时间的影响，则确定最终的通道切换时隙值为7。

实施例

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。

上述多通道幅相测试系统包含波束生成器，通道切换网络和幅相一致性测 试仪三部分组成。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，码元周期为204.8ms。

步骤一、波束信号生成器发送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；

步骤二、由于通道切换网络的本身特性，在通道切换过程中会导致多通道 幅相测试系统的测量精度受到影响，所测得的绝对相位和绝对幅度测量误差较 大，不能作为准确测量的参考值。在不确定时隙设计值时，结合切换时间等影 响尽可能大的预设一个时隙的初始值，在本例中令每个通道内驻留时间k＝5。通 道切换网络以5倍码元周期的时间作为32通道的通道间切换周期，其中码元速 率为204.8ms/symbol，则每一个通道内的驻留时间为1024ms；

步骤三、幅相一致性测试仪控制32入1出通道切换网络的切换顺序为：通 道1，通道2，通道3，…，通道32。具体切换方法为：32入1出通道切换网络 每经过一个1024ms的周期，便切换到下一个通道，在输出端串行输出。32个 通道遍历需要的总时间为32768ms；

步骤四、通道切换网络的输出信号接入幅相一致性测试仪，幅相一致性测 试仪对接收数据进行数据处理，解算出32通道中每一通道信号包含的绝对幅度 和绝对相位信息，其中每一个码元周期可以解算出一组绝对幅相信息，故此时 每一个通道都可得到5个绝对幅相信息；

步骤五、Matlab对步骤四中得到的32个通道每个通道的5个绝对幅度和绝 对相位值进行绘制曲线，其中每一组幅相信息对应着该码元周期解算得到的数 值。由图2可得通道1和通道2的绝对相位在第五个码元时仍旧有上升趋势， 而其绝对功率约在第五个码元时趋于稳定。综合通道切换网络本身特性，通道 间相位和幅度值绘制的对比图这两者的结果，设置通道切换时隙值为5仍旧较 小，通道切换引入的测量误差较大，还需要重新设计；

步骤六、重新进行步骤二到步骤四，将预设的时隙值更新为9。由图3可得 通道1和通道2的绝对相位在第七个码元时已经趋于平稳，而其绝对功率约在 第五个码元时趋于稳定。综合通道切换网络本身特性，通道间相位和幅度值绘 制的对比图这两者的结果，设置通道切换时隙值为7时，第七个幅相关系值完 全不受通道切换的切换时间的影响，则确定最终的通道切换时隙值为7；

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。