一种基于发送时延校正的无源交调校正方法及系统与流程

1.本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种基于发送时延校正的无源交调校正方法及系统。


背景技术：

2.移动通信系统中的用户量和用户数据大幅度提升，使得对于通信系统的吞吐率的要求不断提高。扩大通信带宽可以很好地解决这个问题，而由于频谱资源是有限的，带宽也就不能无限制扩充，所以很多新的技术被提出来解决这一问题，如载波融合技术(carrier aggregation,ca)，多频带合成技术(multiband blending)等。以上技术能够很好得提升频谱利用率，然而射频发射机中的某些无源器件，如双工器，合路器，天线等，出于其加工工艺的限制，连接端口的配合度不够以及器件表面金属碎屑和灰尘等原因，当不同频带和不同载波上的发送信号经过以上无源器件会产生无源交调(passive intermodulation)，交调信号会经过无源器件耦合回接收端，交调信号中的部分频率分量会落在接收频带内，从而影响接收性能。为了提升接收性能，要在接收端对pim信号进行校正。pim校正(pimc)算法的主要思路是对无源器件进行数学建模，利用接收信号中的pim信号分量与发送信号的相关性进行参数估计，以达到pim校正的目的。
3.发送信号与接收信号中的pim失真信号之间存在环路时延，要利用二者的相关性进行参数估计之前需要先对环路时延进行补偿。以往的方案是默认两个发送频带上的信号到达无源器件并产生pim失真的时间是一致的，不需要进行校正。原因是以往方案中的发送频带之间的频率间隔比较小，所以两个发送频带上的信号达到无源器件的时间差τ较小，另外以往方案中收发机的信号采样率较低，τ相对采样周期来说很小，所以可以忽略。而随着收发机的工作频率和工作时钟频率的提高，τ值以及对应的采样点数都会变大，如果不补偿该参数，pimc模块的性能将受到其影响。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于发送时延校正的无源交调校正方法及系统，利用接收信号中pim失真与发送信号的相关性进行计算，利用二维检索的方法，计算出收发信号相关峰的最大值对应的时延差τ和环路时延td，基于τ来对齐发送信号，然后基于td对齐接收和发送信号，最后进行pim参数估计，提升了pimc算法的性能。
5.本发明第一方面提出了一种基于发送时延校正的无源交调校正方法，包括：
6.采集多个频带上的发送信号以及接收信号；
7.基于二维检索的方法进行发送信号间相对时延和环路时延估计；
8.完成发送信号间以及与接收信号的对齐；
9.基于时间对齐的发送信号以及接收信号完成pim校正参数的获取；
10.利用pim校正参数计算得到对消信号，通过对消信号完成无源交调校正。
11.进一步的，所述进行发送信号间相对时延和环路时延估计过程为：
12.对接收带内pim信号进行建模，获得基函数矩阵；
13.确定基函数中功率最高的互调分量，利用该互调分量与发送信号的相关性，基于互相关函数最大值完成时延估计。
14.进一步的，所述基于互相关函数完成时延估计的过程为：
15.s1、确定接收带内第一发送信号、第二发送信号以及接收信号；设定发送相对时延最大值为n，环路时延最大值为d，k＝-n；
16.s2、若k≤0，将第二发送信号左移|k|个采样点，右侧补零，得到中间信号；若0＜k≤n，将第二发送信号右移|k|个采样点，左侧补零，得到中间信号；若k大于n，进入s5；
17.s3、利用功率最高的互调分量对应的基函数、中间信号、第一发送信号计算发送参考信号；
18.s4、计算发送参考信号与接收信号的互相关函数值，并设置为互相关矩阵的第(k+n+1)行元素值；k++，进入s2；
19.s5、确定互相关矩阵的最大值所在位置，并根据所在位置完成发送信号相对时延和环路时延估计。
20.进一步的，所述功率最高的互调分量为三阶互调分量。
21.进一步的，所述发送信号相对时延估计方法为：
22.τ＝i-n-1
23.其中，τ为发送信号相对时延，i为互相关矩阵中的最大值所在行数。
24.进一步的，所述环路时延估计方法为：
25.td＝2*d+1-j
26.其中，td为环路时延，j为互相关矩阵中的最大值所在列数。
27.进一步的，所述对齐过程为：利用发送信号相对时延估计完成发送信号对齐；利用环路时延完成发送信号与接收信号对齐。
28.本发明第二方面提出了一种基于发送时延校正的无源交调校正系统，包括：
29.时延估计模块，输入接收带内发送信号与接收信号，完成发送信号间相对时延和环路时延估计，并输出到时延补偿模块；
30.时延补偿模块，用于根据发送信号间相对时延和环路时延估计完成发送信号对齐以及发送信号与接收信号对齐；
31.pim参数估计模块，用于根据对齐后的发送信号与接收信号完成pim参数估计；
32.对消信号生成模块，用于根据pim参数完成对消信号生成；
33.减法器，用于在接收信号中减去对消信号，完成无源交调校正。
34.进一步的，所述时延估计模块接收至少两个频带的发送信号。
35.进一步的，所述发送信号间相对时延和环路时延估计过程为：
36.s1、输入接收带内第一发送信号、第二发送信号以及接收信号；设定发送相对时延最大值n，环路时延最大值d，k＝-n；
37.s2、若k≤0，将第二发送信号左移|k|个采样点，右侧补零，得到中间信号；若0＜k≤n，将第二发送信号右移|k|个采样点，左侧补零，得到中间信号；若k大于n，进入s5；
38.s3、利用功率最高的互调分量对应的基函数、中间信号、第一发送信号计算发送参考信号；
39.s4、计算发送参考信号与接收信号的互相关函数值，并设置为互相关矩阵的第(k+n+1)行元素值；k++，进入s2；
40.s5、确定互相关矩阵的最大值所在位置，并根据所在位置完成发送信号相对时延和环路时延估计。
41.与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明提出了发送信号间的时延估计方法，并根据时延补偿了由于收发机工作频率不同而导致在模拟链路上的传输时延不一致带来的影响，使得pim参数估计更加准确，大大提升了pimc算法的性能。
附图说明
42.图1为本发明一实施例中时延示意图。
43.图2为本发明一实施例中时延估计示意图。
44.图3为本发明提出的基于发送时延校正的无源交调校正系统示意图。
具体实施方式
45.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。相反，本技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
46.实施例1
47.针对现有系统中发送信号之间通常存在时延的情况，本发明实施例基于接收信号与发送信号的相关性，提出了发送信号之间相对时延以及收发信号之间环路时延的时延同步方法，并在同步之后再完成pim校正，具体方案如下：
48.一种基于发送时延校正的无源交调校正方法，包括：采集多个频带上的发送信号以及接收信号；基于二维检索的方法进行发送信号间相对时延和环路时延估计；完成发送信号间以及与接收信号的对齐；基于时间对齐的发送信号以及接收信号完成pim校正参数的获取；利用pim校正参数计算得到对消信号，通过对消信号完成无源交调校正。
49.如图1所示为两频带发送信号的时延示意图，图中t1、t2分别为两个频带上的发送信号到达合路器的时延，两者的差值即为发送时延差τ。图中td即为发送信号经过无源器件并且耦合回接收端的环路时延，图中以合路器作为pim源为例，td表示发送信号达到合路器产生pim失真并且pim失真在合路器耦合回到接收端的环路时延。在进行pim参数估计之前，要先对τ和td进行补偿，将两个发送信号以及接收信号时间同步之后，再进行pim参数估计和pim失真信号对消，以达到pim校正的目的。
50.对于多频带融合的射频采样收发机系统，基带信号经过数模转换器之后以中射频信号的形式在模拟链路上传输。两个频带的频率不同，导致两个频段上的模拟信号在相同模拟通道上传输的时延有差异，即图1中t1和t2。同样的，该方法可以扩展到三个及以上频段的系统中。
51.本实施例中，发送信号间相对时延和环路时延估计采用二维检索的方法，在进行估计之前需要先对落在接收带的pim信号进行建模：
[0052][0053]
其中，y(n)为落在接收带内的pim失真信号，为各个im分量的权重向量，φ(n)为基函数矩阵：
[0054][0055]
在以上六个基函数中，三阶互调分量的功率最高，因此，利用接收信号中的三阶互调分量与发送信号之间的相关性，基于互相关函数计算出两个发送信号分别相对于接收信号之间的时延，互相关函数值取得最大值的位置即为二者的相对时延，互相关函数可以表达为：
[0056][0057]
下面将详细说明如何通过互相关性完成时延估计，如图3所示为具体的时延估计过程示意图，包括：
[0058]
步骤1、针对发送信号s
tx1
(n)、s
tx2
(n)，接收信号s
rx
(n)，确定最大发送相对时延最大值n，环路时延最大值d，k初始化为-n：
[0059]
步骤2、保持发送信号s
tx1
(n)不变，若k≤0，将发送信号s
tx2
(n)左移|k|个采样点，右侧补零，得到中间信号s
′
tx2
(n)；若0＜k≤n，将第二发送信号右移|k|个采样点，左侧补零，得到中间信号s
′
tx2
(n)；若k大于n，进入步骤5；
[0060]
步骤3、利用确定的基函数，计算发送参考信号
[0061]
步骤4、根据互相关函数公式计算发送参考信号s
tx
(n)与接收信号s
rx
(n)的互相关函数值，并设置为互相关矩阵的第(k+n+1)行元素值；k值加1，进入步骤2；
[0062]
其中，互相关函数计算结果为行向量，将每个发送参考信号计算得到的互相关函数值作为互相关矩阵中的一行。
[0063]
步骤5、遍历完k的所有取值即可得到完整的互相关矩阵r，确定互相关矩阵的最大值所在位置r
ij
＝max(r)，其中，r
ij
表示互相关矩阵r的第i行第j列的元素，并根据所在位置(行数i和列数j)完成发送信号相对时延和环路时延估计。
[0064]
在一个实施例中，所述步骤5的发送信号相对时延τ计算方法为τ＝i-n-1，环路时延计算方法为td＝2*d+1-j，其中，i、j分别为互相关矩阵最大值所处位置的行列数。
[0065]
在计算得到发送信号相对时延和环路时延后，利用相对时延τ对齐发送信号，利用环路时延td对齐接收和发送信号，再利用对齐后的发送信号和接收信号进行pim参数估计，能够有效提升pimc算法的性能。
[0066]
需要说明的是，本实施例中，pim参数估计常用现有估计方法即可。
[0067]
实施例2
[0068]
请参考附图3，本实施例提出了一种基于发送时延校正的无源交调校正系统，包括：
[0069]
时延估计模块，主要用于接收发送信号与接收信号，完成发送信号间相对时延和环路时延估计，并输出到时延补偿模块；
[0070]
时延补偿模块，用于根据发送信号间相对时延和环路时延估计完成发送信号对齐以及发送信号与接收信号对齐；
[0071]
pim参数估计模块，用于根据对齐后的发送信号与接收信号完成pim参数估计；
[0072]
对消信号生成模块，用于根据pim参数完成对消信号生成；
[0073]
减法器，用于在接收信号中减去对消信号，完成无源交调校正。
[0074]
本实施例中，时延估计模块、时延补偿模块、pim参数估计模块、对消生成模块以及减法器依次级联，每一模块都依赖上以模块的运算结果。
[0075]
需要说明的是，接收信号同时需要输入到时延估计模块、pim参数估计模块以及减法器。
[0076]
对于时延估计模块，支持多个频带的发送信号相对时延估计及环路时延估计，下面以两个频带的发送信号为例，介绍其工作过程。
[0077]
首先，输入两个频带的发送信号s
tx1
(n)、s
tx2
(n)，接收信号s
rx
(n)，确定最大发送相对时延最大值n，环路时延最大值d，k初始化为-n；
[0078]
然后，保持发送信号s
tx1
(n)不变，若k≤0，将发送信号s
tx2
(n)左移|k|个采样点，右侧补零，得到中间信号s
′
tx2
(n)；若0＜k≤n，将第二发送信号右移|k|个采样点，左侧补零，得到中间信号s
′
tx2
(n)；利用确定的基函数，计算发送参考信号
[0079]
再根据互相关函数公式计算发送信号参考s
tx
(n)与接收信号s
rx
(n)的互相关函数值，并设置为互相关矩阵的第(k+n+1)行元素值；k值加1，若k大于n，则直接输出互相关矩阵。
[0080]
最后，遍历完k的所有取值即可得到完整的互相关矩阵，确定互相关矩阵的最大值所在位置r
ij
＝max(r)，并根据所在位置完成发送信号相对时延τ和环路时延td估计，其中，τ＝i-n-1，td＝2*d+1-j。
[0081]
以上为两个频带接收信号的时延估计过程，实际应用中三个及以上的接收信号采用同样的方法适用。
[0082]
而时延补偿模块，则是利用相对时延τ对发送信号进行对齐处理，再利用环路时延td完成发送信号与接收信号的对齐。
[0083]
本实施例中，pim参数估计模块和对消信号生成模块则采用现有算法即可实现，在此不做赘述。
[0084]
为了便于理解，对本实施例提出的基于发送时延校正的无源交调校正系统的完整工作流程进行进一步说明，具体如下：
[0085]
请参考图3，同时采集两个频带上的发送信号s
tx1
和s
tx2
以及接收信号s
rx
；首先将采集到的发送信号和接收信号送入时延估计模块，得到所估计的发送相对时延τ和环路时延td，然后将估计到的时延和发送信号一起送到时延补偿模块进行时延补偿，得到时间对齐的发送信号s
′
tx1
和s
′
tx2
以及接收信号s
rx
；然后将对齐之后的发送信号和接收信号输入到
pim参数估计模块得到pimc校正参数pim
coe
，校正参数pim
coe
和对齐的发送信号s
′
tx1
和s
′
tx2
再一起送到对消信号生成模块，计算得到对消信号s
pimc
，最后在原始接收信号中减去对消信号以达到pim校正的目的。
[0086]
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0087]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于发送时延校正的无源交调校正方法，其特征在于，包括：采集多个频带上的发送信号以及接收信号；基于二维检索的方法进行发送信号间相对时延和环路时延估计；完成发送信号间以及与接收信号的对齐；基于时间对齐的发送信号以及接收信号完成pim校正参数的获取；利用pim校正参数计算得到对消信号，通过对消信号完成无源交调校正。2.根据权利要求1所述的基于发送时延校正的无源交调校正方法，其特征在于，所述进行发送信号间相对时延和环路时延估计过程为：对接收带内pim信号进行建模，获得基函数矩阵；确定基函数中功率最高的互调分量，利用该互调分量与发送信号的相关性，基于互相关函数最大值完成时延估计。3.根据权利要求2所述的基于发送时延校正的无源交调校正方法，其特征在于，所述基于互相关函数完成时延估计的过程为：s1、确定接收带内第一发送信号、第二发送信号以及接收信号；设定发送相对时延最大值为n，环路时延最大值为d，k＝-n；s2、若k≤0，将第二发送信号左移|k|个采样点，右侧补零，得到中间信号；若0＜k≤n，将第二发送信号右移|k|个采样点，左侧补零，得到中间信号；若k大于n，进入s5；s3、利用功率最高的互调分量对应的基函数、中间信号、第一发送信号计算发送参考信号；s4、计算发送参考信号与接收信号的互相关函数值，并设置为互相关矩阵的第(k+n+1)行元素值；k++，进入s2；s5、确定互相关矩阵的最大值所在位置，并根据所在位置完成发送信号相对时延和环路时延估计。4.根据权利要求2或3所述的基于发送时延校正的无源交调校正方法，其特征在于，所述功率最高的互调分量为三阶互调分量。5.根据权利要求4所述的基于发送时延校正的无源交调校正方法，其特征在于，所述发送信号相对时延估计方法为：τ＝i-n-1其中，τ为发送信号相对时延，i为互相关矩阵中的最大值所在行数。6.根据权利要求5所述的基于发送时延校正的无源交调校正方法，其特征在于，所述环路时延估计方法为：td＝2*d+1-j其中，td为环路时延，j为互相关矩阵中的最大值所在列数。7.根据权利要求1所述的基于发送时延校正的无源交调校正方法，其特征在于，所述对齐过程为：利用发送信号相对时延估计完成发送信号对齐；利用环路时延完成发送信号与接收信号对齐。8.一种基于发送时延校正的无源交调校正系统，其特征在于，包括：时延估计模块，输入接收带内发送信号与接收信号，完成发送信号间相对时延和环路时延估计，并输出到时延补偿模块；
时延补偿模块，用于根据发送信号间相对时延和环路时延估计完成发送信号对齐以及发送信号与接收信号对齐；pim参数估计模块，用于根据对齐后的发送信号与接收信号完成pim参数估计；对消信号生成模块，用于根据pim参数完成对消信号生成；减法器，用于在接收信号中减去对消信号，完成无源交调校正。9.根据权利要求8所述的基于发送时延校正的无源交调校正系统，其特征在于，所述时延估计模块接收至少两个频带的发送信号。10.根据权利要求8或9所述的基于发送时延校正的无源交调校正系统，其特征在于，所述发送信号间相对时延和环路时延估计过程为：s1、输入接收带内第一发送信号、第二发送信号以及接收信号；设定发送相对时延最大值n，环路时延最大值d，k＝-n；s2、若k≤0，将第二发送信号左移|k|个采样点，右侧补零，得到中间信号；若0＜k≤n，将第二发送信号右移|k|个采样点，左侧补零，得到中间信号；若k大于n，进入s5；s3、利用功率最高的互调分量对应的基函数、中间信号、第一发送信号计算发送参考信号；s4、计算发送参考信号与接收信号的互相关函数值，并设置为互相关矩阵的第(k+n+1)行元素值；k++，进入s2；s5、确定互相关矩阵的最大值所在位置，并根据所在位置完成发送信号相对时延和环路时延估计。

技术总结
本发明提供了一种基于发送时延校正的无源交调校正方法，包括：采集多个频带上的发送信号以及接收信号；基于二维检索的方法进行发送信号间相对时延和环路时延估计；完成发送信号间以及与接收信号的对齐；基于时间对齐的发送信号以及接收信号完成PIM校正参数的获取；利用PIM校正参数计算得到对消信号，通过对消信号完成无源交调校正。本发明实现了发送信号间的时延估计，并根据时延补偿了由于收发机工作频率不同而导致在模拟链路上的传输时延不一致带来的影响，使得PIM参数估计更加准确，大大提升了PIMC算法的性能。大提升了PIMC算法的性能。大提升了PIMC算法的性能。


技术研发人员：陈天仪 魏旻 雷洪涛
受保护的技术使用者：四川恒湾科技有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/10/15