通道校准技术的研究

通道校准技术的研究

【内容摘要】：本文介绍了校正和均衡的基本算法，通过仿真验证了理论的正确性。工程应用中硬件资源有限，文中分析了校正技术和均衡技术的性能差异，在满足良好性能的条件下以校正替代均衡减少计算复杂度。

【英文摘要】：In this paper, the basic algorithm of correction and equalization is introduced, and the correctness of the theory is verified by simulation. The hardware resources are limited in engineering applications. The performance differences between the correction technique and the equalization technique are analyzed in this paper. In order to satisfy the good performance, the equalization is corrected and the computational complexity is reduced 【关键字】：校准；时域；频域. 1. 窄带校正技术

窄带系统中，通道内部的频率特性相同，失配现象主要由通道间的幅相特性不匹配引起。任意选取一路通道作为参考通道，则其余通道都称为失配通道。

ref s '()s()h()

s '()s()h ()

i i t t t t t t =*=*

（1.1.1）

分别取各通道频点的频率响应最大值

ef j ref _max ref ref_max j _max _max S'max{S '()}e ,

1...K

S'max{S '()}e ,

1...K

r i

i i i k A k k A k ϕϕ======

（1.1.2）

其比值为

ef j 'ref _max

ref_max j j '

_max

_max S e e S

e

r i

i

i i i A a A ϕϕϕ=

=

（1.1.3）

从式（1.1.3）可以看出，将失配通道输出信号的频率响应乘以j e i i a ϕ

就能使各通道输出信号的频率响应与参考通道输出信号的频率响应相等。如此，可以认为通道失配现象得到了校正。 2. 宽带均衡技术

2.1 时域基本算法

图3-1为通道均衡时域算法的原理实现框图。

图1-1 时域均衡原理示意图

()()

()

()ref ref C H H ,1,2,...,C i i i N

ωωωω=

=

（2.1.1）

H H ()()()y n n n ==w x x w

（2.1.2）

令通道的均方误差为

2

2

ref 2

ref J()E[()]

E[()()]

E[()]e n y n y n y n ==-=-H H H w r w -w r +w Rw

（2.1.3）

J()

(J())0∂∇=

=∂w w w

（2.1.4）

0=Rw r

（2.1.5）

10-=w R r

（2.1.6）

矩阵求逆所需要的计算量非常巨大，会占用很多硬件资源，所以一般选择预

先计算出权系数的值存入寄存器中，并使用这组固定系数对通道进行均衡。

2.2 频域基本算法

图2-1为通道均衡频域算法的原理实现框图。

图2-1 频域均衡原理示意图

假设第i 个通道的频率响应为C ()i ω，均衡滤波器的频率响应为H ()i ω。均衡后通道的频率响应为B ()i ω，则有

B ()

C ()H (),

1,2,...,i i i i N

ωωω==

（2.2.1）

12ref B ()B ()...B ()B ()

N ωωωω====

（2.2.2）

ref ref ref C ()B ()

H ()H (),1,2,...,C ()C ()

i i i i N

ωωωωωω=

==

（2.2.3）

对滤波器的频域响应H ()i ω作M 点FFT 变换到频域处理，则

ref ref C ()

H ()H (),0,1,...,M 1;1,2,...,N C ()

i i m m m m i m =

=-=

（2.2.4）

使用FIR 滤波器对理想均衡器进行逼近，则每个频点处实际均衡器和理想均

衡器的误差为

T T T (0)H (0)(0)(1)H (1)(1)........(M 1)H (M 1)(M 1)i i i

i i i

i i i e e e ⎫

=-⎪=-⎪⎬

⎪⎪-=---⎭

αw αw αw

（2.2.5）

对每个采样频点进行最小二乘拟合

M 1

M 1

2

2

2

00

min ()min H ()()min()i i i

T i i i i i w w w m m e m m m --===-=-∑∑αw H Aw

（2.2.6） 当理想均衡器和实际均衡器在每个频点上的误差都达到最小时表示均衡器拟合成功，此时FIR 滤波器可以起到补偿通道幅相误差的作用。

3.1 窄带校正技术与通道均衡技术综合分析

1 各频点校正与均衡后的方向图比较

分别在下列带宽系统下选取一些频点作出校正后和均衡后的阵列方向图。 （1）

输入信号中心频率3.1GHz ，带宽200MHz ，采样率400MHz 。

（a ）频率为3101MHz 时的频点 （b ）频率为3105MHz 时的频点

（c ）频率为3110MHz 时的频点 （d ）频率为3120MHz 时的频点

方向角/°

归一化值/d B

方向角/°

归一化值/d B

方向角/°

归一化值/d B

方向角/°

归一化值/d B

方向角/°

归一化值/d B

方向角/°

归一化值/d B