TD多通道拉远系统校准方案及算法_黄基准

表示新的序列是由原有序列每个数插入 7 个 0 形成的。②对 data_int 所示。
0 265.36 202.08
插值来提高精度。具体步骤如下：
①对 coe 和 data 插值，形成新的 coe_int 和 data_int。其中 coe_int
3.4.3 幅度例子 第一轮和第二轮的幅度比例值分别如表 7 所
[1]=coe[1], coe_int[2:7]=0, coe_int[8]=coe[2], coe_int[9:14]=0,如此类推。 示，实际的幅度比例是上次的比例乘以当前的比例得到的，如表 8
2 校准流程 总校准流程如图 3，先进行时延校准（其中包含多次循环收发 数据），再进行相位和幅度校准。
道一起发，所以把 31 个发送序列的前 14 个分配给参考通道，中间 3 个留空，后面 14 个给相应的各个通道，每次就能发 2 个通道的数 据，都是发常数。根据校准通道（通道 1）收回来的数据，把前 14 个 称为 a 序列，后 14 个称为 b 序列，计算过程如下：
校准参数。
的时延计算值的精度为 1/8 个 chip，时延校准系数计算公式为：
①下行：y=x/8*60。②上行：y=x/8*30
其中 x 是校准前的时延值，y 是校准后的时延值。
2.2 相位校准 所有载波通道上接收的 PN 码随时间变化存在
规律，即相隔固定时间 T，相位变化 ωT。由于同一频点不能两个通
0.56
1.78
359.84
1.50
358.84
31]）各自对应相乘，即 coe 的第 1 个数与 data 的第 1 个数相乘，第 2 个数与第 2 个数相乘，如此类推，得到 31 个乘积。②把上面的 31 个 乘积相加，得到第 1 个累加的和值，如些为一个乘累加过程。再把 coe 与 data[2:32]做乘累加，得到第 2 个和值。如此类推，直到把 coe
1.15
1.22
通道 7
7
1
8
7
通道 4 986.88 1002.04 1423.86 通道 4 0.94
0.93
0.91
通道 8
7
0
7
6
通道 5 967.42 951.32 1340.07 通道 5 0.96
0.98
0.97
通道 6 928.45 935.69 1296.65 通道 6
1
1
1
通道 7 1021.47 1040.82 1375.10 通道 7 0.91
的发送信号比时延校准和相位校准都要大。
正是由于功放的非线性，所以在对多载波小区的通道特性估计
时需要逐个频点来进行幅度测量，就是对所有可用的载波和通道都
轮流收发信号，如果是 3 载波 8 通道的小区，则需要发送 3*8=24
次，每次都从校准通道的相应载波收回。如果幅度校准的精度要求
— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——
对某个通道载波而言，相位校准系数分为 I、Q 部分，计算公式
为：I=2n*cos（△θ），Q=2n*sin（△θ）
其中△θ 为相位差值，n 为数字系统位数，通常取 n=16-2=14。
2.3 幅度校准 由于功放存在非线性，所以需要用一个幅度接
近于正常信号的校准信号来反映通道的非线性特征，所以幅度校准
介绍了校准的基本原理，接着阐述了校准的流程，最后分析了相关峰的算法。该算法能校准通道之间的时延、相位和幅度误差，具有较好的性能。
Abstract: In TD (Time Division duplex) multi -channel remote radio communication system, the calibration of time delay, phase and amplitude
而多通道 RRU 的研发设计要点又在于对各通道的时延、相位和幅度 （见第 3 节），看所有通道时延差
误差的校准。下文提出了一种校准的方案及算法，具有较好的性能。 是否达到要求。如果时延差小于
1 基本原理
等于最小精度，则时延校准成功，
下 行 校 准 如 下 图 1 所 示 ， 通 过 不 同 的 DUC （Digital Up 进入相位校准；否则，将相关峰位置入系统，再次进行校准。
Value Engineering
· 145 ·
再把各个通道载波的计算值与参考通道的相应载波的值取比例值，
表 4 实际时延差值
例子如下：
ห้องสมุดไป่ตู้
上次差值
本次差值
差值和
实际差值
表 1 各个通道载波通过校准
表 2 通过上表得到的比例
通道 1
0
1
1
0
通道收回的值的幅度估算
值，参考通道为通道 6
通道 2
0
1
1
0
通道 3
respectively on each analyzes is the key technology. This paper introduces the basic principles of the calibration first, and then explains the process of the
接收，比较接收到的不同通道的 PN 序列得到校准参数。同理，上行 时，就只通道 1 进行发送，各通道同时进行接收。
校准如下图 2 所示，通过不同的 DDC 上行通道接收 PN 序列，通过
为了提高精度，下行时延的调整放在 DUC 之后，精度为 1/60 个
相同的 DUC 校准通道发送，比较接收到的不同通道的 PN 序列得到 chip；上行时延的调整放在 DDC 之前，精度为 1/30 个 chip。插值后
each channel, with a good performance.
关键词： 多通道；时延；相位；幅度；校准
Key words: multi-channel；time delay；phase；amplitude；calibration
中 图 分 类 号 ：TP39
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-4311（2011）34-0144-02
0.61
0.65
359.36
通道 6
0
0
0
0
0
0
（简称 coe）来与接收序列（简称 data）做乘累加运算来求相关峰。具 通道 7 195.18 227.25 265.51
0.13
体运算方法如下：①把 coe 与 data 的第 1 到 31 个数 （简称 data[1: 通道 8 146.61 172.40 203.25
0
1
1
0
载波 1 载波 2 载波 3
载波 1 载波 2 载波 3
通道 4
0
1
1
0
通道 1 753.00 743.21 1005.42 通道 1 1.23
1.26
1.29
通道 5
0
1
1
0
通道 2 1131.34 1116.17 1572.34 通道 2 0.82
0.84
0.82
通道 6
0
1
1
0
通道 3 838.16 815.72 1063.64 通道 3 1.11
作 者 简 介 ：黄基准（1979-），男，广东阳春人，清华大学电子工程系硕士研究 生，研究方向为宽带移动通信系统。
是 0.5dB，那么需要做较长时间的平均来取得比较精确的功率评估 值，所以幅度校准的发送信号长度是 31 个 chip，发常数，接收后把 首部 2 个 chip 和尾部 2 个 chip 去掉，将中间的值求幅度的平均值，
所示。与时延收敛相似，实际的差值是上次的差值（old delta phase） 加上本次的差值（delta phase now）得到的。按照当前的差值绝对值< 10°来判断是否收敛。实际的相位差值如表 6 所示。
表 5 第一轮和相位差值（单位：°）
第一轮测试 载波 1 载波 2 载波 3
第二轮测试 载波 1 载波 2 载波 3
的网络建设，而作为长期演进的 TD-LTE （TD-SCDMA Long Term ②读取各个天线主载波返回的数
Evolution）也具有良好的发展态势。在这两者的发展中，多通道 RRU 据，提取相应通道和载波的数据。
（Radio Remote Unit，射频拉远单元）在网络建设中发挥了重要作用， ③用相关算法计算相关峰的位置
calibration, and analyzes the algorithm of correlation peak in the final. The algorithm can calibrate the time delay, phase and amplitude errors between
DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2011.34.172
· 144 ·
价值工程
TD 多通道拉远系统校准方案及算法
Calibration Scheme of TD Multi-channel Remote Radio Communication System and the Algorithm
通道 1
95.85
87.88
83.03
0.24
0.60
359.02
通道 2 254.73 247.67 247.56
0.09
2.01
0.04
通道 3 230.04 221.80 222.24 359.34
1.54
358.95
通道 4 352.04 341.17 334.58
0.19
0.74
0.55
通道 5 137.82 145.79 157.15
0 引言
校准的基本过程如下：①把
3G 发 牌 后 ，TD -SCDMA （Time Division Synchronous Code PN 序列与 IQ 数据进行交织，插入
Division Multiple Access，时分同步码分多址）移动通信进行了大规模 到 GP 时隙（如图 4 所示）并发送。
3.2 提高相关峰的运算精度 上面相关峰的运算精度太低，只 有 1 个 chip 的精度，不能满足时延校准的要求，所以要对 data 进行
通道 4 通道 5 通道 6 通道 7 通道 8
352.23 138.43
0 195.31 147.16
341.91 146.43
0 229.03 173.89
335.13 156.50
①对序列 a 的虚部 14 个数（下称 Q）和实部 14 个数（下称 I）分
别求幅度的平均，得到 Ia，Qa。同样得到 Ib，Qb。 ②求（Ia+j*Q）a 的辐角 θa=arctan（Ia/Q）a ，同 样 得 到 θb=arctan（Ib/
Qb）。两辐角相减得到△θ=θa-θb=arctan（Ia/Q）a -arctan（Ib/Qb），这就是 两个通道的相位差。
通道 1 通道 2
表 6 实际的相位差值（单位：°）
载波 1 96.09 254.82
载波 2 88.482 249.68
载波 3 82.053 247.60
与 data[21:51]做乘累加，得到 21 个和值。③上面算得的每个和值都
通道 3
229.38
223.34
221.20
是一个复数，求出各个和值的幅度，幅度最大的即为相关峰位置。比 如第 10 个和值的幅度最大，则相关峰在 10 的位置。
黄基准 Huang Jizhun
（清华大学，北京 100084） （Tsinghua University，Beijing 100084，China）
摘要： 在 TD（Time Division duplex，时分双工）多通道射频拉远通信系统中，对各通道的时延、相位、幅度分别进行校准是其关键技术。本文先
0.90
0.94
通道 8 847.68 804.38 1135.10 通道 8 1.10
1.16
1.14
类似相位校准，幅度校准系数也分为 I、Q 部分，计算公式为： I=2n*cos（△θ）*x，Q=2n*sin（△θ）*x 其中△θ 为相位校准流程中最后一次的实际相位差值，x 为幅 度比例，n 为数字系统位数，通常取 n=16-2=14。 3 相关峰算法 3.1 PN 序列和相关运算 取 PN 序列为[-j,1,j,-1,j,1,-j,-1,j,-1,-j, -1,j,-1,j,-1,-j,-1,-j,1,j,-1,j,-1,j,-1,j,1,-j,1,-j]，可以验证得到这是具有 良好自相关性的一组长度为 31 的复数，可以用该 PN 序列的共轭
Converter，数字上变频）下行通道发送 PN（Pseudo-Noise，伪噪声）序
2.1 时延校准 求下行时延时为了避免各通道返回的数据相互
列，通过相同的 DDC（Digital Down Converter，数字下变频）校准通道 干扰，需要每个通道逐个进行发送，通道 1 进行接收；而求上行时延