一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法

1.本发明涉及5g多输入多输出通信系统响应估计领域，尤其是涉及一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法。

背景技术：

2.5g通信系统中存在多输入多输出场景，在实际应用中，经常需要获取系统的输入或输出端口的响应值，在一些特定的情况下还需要进行校准。
3.一些传统方法使用单信道测量仪器依次逐一单独地测试并且校准多信道rf通信设备的每个信道。这些方法的缺点是显而易见的：
4.1)随着端口数量的增加，响应校准时间越来越长；
5.2)需要多次进行操作，操作繁琐复杂。
6.也有一些方法采用多个测试仪器并行的对多个通道进行测试，但是，当端口数量增加时，测试仪器数量的增加会导致成本大幅上升，缺乏实用性。
7.因此，现有测试方法无法为多输入多输出的系统提供一种快速且精确的响应校准方法。

技术实现要素：

8.本发明的目的就是为了提供一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，解决多入多出系统响应校准的复杂性，利用频域处理避开由于在实际操作中系统响应给信道建模精度带来的影响。
9.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
10.一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，包括以下步骤：
11.获取射频开关的端口信息，所述射频开关包括m个输出端口，其中，m≥n；
12.获取被测设备的端口信息，所述被测设备包括n个输入端口，并对输入端口按顺序编号，记为b1，b2，b3，
……
，bn；
13.从射频开关的m个输出端口中随机选择n个端口，并按顺序编号，记为a1，a2，a3，
……
，an；
14.按顺序依次连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第一组联合响应值，记为x1＝[x(f
1,1
)，x(f
2,2
)，x(f
3,3
)，
…
，x(f
n,n
)]，其中，x(f
m,n
)表示射频开关的第m个端口和被测设备的第n个端口相连后在频域的联合端口响应值，x(f
m,n
)＝xa(fm)*xb(fn)，*表示频域相乘，xa(fm)表示射频开关第m个端口的响应值，xb(fn)表示被测设备第n个端口的响应值；
[0015]
错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第二组联合响应值，记为x2＝[x(f
1,a
)，x(f
2,a+1
)，
…
，x(f
n-a+1,n
)，x(f
n-a+2,a-1
)，x(f
n-a+3,a-2
)
…
x(f
n,1
)]；
[0016]
测量被测设备的第一个输入端口的单端口响应值；
[0017]
联立第一组联合响应值、第二组联合响应值和单端口响应值，求解被测设备每个输入端口的响应值。
[0018]
所述被测设备的第一个输入端口的单端口响应值为：
[0019][0020]
其中，y(f)表示被测设备第一个端口频域中的接收信号，x(f)是频域中的发射信号，x
*
(f)代表传输的复共轭信号。
[0021]
所述求解被测设备每个输入端口的响应值的表达式为：
[0022][0023]
xb＝[xb(f1),xb(fa),xb(f
a+1
),...,xb(fn),xb(f
a-1
)...]
[0024]
求解得到被测设备每个输入端口的响应值后，基于被测设备每个输入端口的响应值和第一组联合响应值确定射频开关每个输出端口的响应值：
[0025][0026]
其中，xa(fm)表示射频开关输出端第m端口的响应值。
[0027]
所述射频开关的输入信号根据预配置的控制需求进行配置。
[0028]
一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，包括以下步骤：
[0029]
获取射频开关的端口信息，所述射频开关包括m个输出端口，其中，m≥n；
[0030]
获取被测设备的端口信息，所述被测设备包括n个输入端口，并对输入端口按顺序编号，记为b1，b2，b3，
……
，bn；
[0031]
从射频开关的m个输出端口中随机选择n个端口，并按顺序编号，记为a1，a2，a3，
……
，an；
[0032]
按顺序依次连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第一组联合响应值，记为x1＝[x(f
1,1
)，x(f
2,2
)，x(f
3,3
)，
…
，x(f
n,n
)]，其中，x(f
m,n
)表示射频开关的第m个端口和被测设备的第n个端口相连后在频域的联合端口响应值，x(f
m,n
)＝xa(fm)*xb(fn)，*表示频域相乘，xa(fm)表示射频开关第m个端口的响应值，xb(fn)表示被测设备第n个端口的响应值；
[0033]
错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第二组联合响应值，记为x2＝[x(f
1,a
)，x(f
2,a+1
)，
…
，x(f
n-a+1,n
)，x(f
n-a+2,a-1
)，x(f
n-a+3,a-2
)
…
x(f
n-1,2
)]，其中，射频开关的第n个输出端口和被测设备的第一个输入端口空置；
[0034]
测量被测设备的第一个输入端口的单端口响应值；
[0035]
联立第一组联合响应值、第二组联合响应值和单端口响应值，求解被测设备每个输入端口的响应值。
[0036]
所述被测设备的第一个输入端口的单端口响应值为：
[0037][0038]
其中，y(f)表示被测设备第一个端口频域中的接收信号，x(f)是频域中的发射信号，x
*
(f)代表传输的复共轭信号。
[0039]
所述求解被测设备每个输入端口的响应值的表达式为：
[0040][0041]
xb＝[xb(f1),xb(fa),xb(f
a+1
),...,xb(fn),xb(f
a-1
)...]
[0042]
求解得到被测设备每个输入端口的响应值后，基于被测设备每个输入端口的响应值和第一组联合响应值确定射频开关每个输出端口的响应值：
[0043][0044]
其中，xa(fm)表示射频开关输出端第m端口的响应值。
[0045]
所述射频开关的输入信号根据预配置的控制需求进行配置。
[0046]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0047]
(1)本发明只需进行两次联合校准和一次单独校准，即可求得多个端口的响应值，操作和求解方法简单，降低了算法的时间复杂度，节省了多入多出通信系统响应校准的时间。
[0048]
(2)本发明针对多通道发射、多通道接收的无线通信系统，基于频域处理求解多端口的响应值，消除了系统响应的干扰，提升了信道估计精准性。
[0049]
(3)本发明同时接入被测设备的所有端口，能够保证系统整体同步性。
[0050]
(4)本发明使用射频开关可以灵活的对多端口设备进行配置，从而实现快速、准确的校准。
附图说明
[0051]
图1为本发明的方法流程图；
[0052]
图2为射频开关和被测设备的模块示意图；
[0053]
图3为实施例1中m＝n时的射频开关与被测设备直连示意图；
[0054]
图4为实施例1中m＝n时的射频开关与被测设备错位相连示意图；
[0055]
图5为实施例1中m＝n时的射频开关与被测设备另一种错位相连示意图；
[0056]
图6为实施例3中m＝n时的射频开关与被测设备错位相连示意图；
[0057]
图7为实施例4中m》n时的射频开关与被测设备直连示意图；
[0058]
图8为实施例4中m》n时的射频开关与被测设备错位相连示意图；
[0059]
图9为实施例4中m》n时的射频开关与被测设备另一种错位相连示意图；
[0060]
图10为实施例6中m》n时的射频开关与被测设备错位相连示意图。
具体实施方式
[0061]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0062]
本发明提供一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，如图1所示，采用射频开关对被测设备的输入响应值进行校准，射频开关和被测设备如图2所示。
[0063]
实施例1
[0064]
本实施例的应用场景为射频开关的输出端口数与被测设备的输入端口数相等的情况。
[0065]
一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，包括以下步骤：
[0066]
获取射频开关的端口信息，所述射频开关包括n个输出端口，并对输出端口按顺序编号，记为a1，a2，a3，
……
，an；
[0067]
获取被测设备的端口信息，所述被测设备包括n个输入端口，并对输入端口按顺序编号，记为b1，b2，b3，
……
，bn；
[0068]
按顺序依次连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，如图3所示，进行校准，并记录第一组联合响应值，记为x1＝[x(f
1,1
)，x(f
2,2
)，x(f
3,3
)，
…
，x(f
n,n
)]，其中，x(f
m,n
)表示射频开关的第m个端口和被测设备的第n个端口相连后在频域的联合端口响应值，x(f
m,n
)＝xa(fm)*xb(fn)，*表示频域相乘，xa(fm)表示射频开关第m个端口的响应值，xb(fn)表示被测设备第n个端口的响应值；
[0069]
错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第二组联合响应值。本实施例中，射频开关的第一个输出端口与被测设备的第二个输入端口相连，其余端口依次错位连接，射频开关的最后一个输出端口与被测设备的第一个输入端口相连，如图4所示，记为x2＝[x(f
1,2
)，x(f
2,3
)，x(f
3,4
)，
…
，x(f
n,1
)]；另一种实施例中，射频开关的第n个输出端口和被测设备的第一个输入端口空置，如图5所示，x2＝[x(f
1,a
)，x
(f
2,a+1
)，
…
，x(f
n-a+1,n
)，x(f
n-a+2,a-1
)，x(f
n-a+3,a-2
)
…
x(f
n-1,2
)]。
[0070]
测量被测设备的第一个输入端口的单端口响应值：
[0071][0072]
其中，y(f)表示被测设备第一个端口频域中的接收信号，x(f)是频域中的发射信号，x
*
(f)代表传输的复共轭信号。
[0073]
联立第一组联合响应值、第二组联合响应值和单端口响应值，求解被测设备每个输入端口的响应值：
[0074][0075]
xb＝[xb(f1),xb(fa),xb(f
a+1
),...,xb(fn),xb(f
a-1
)...]
[0076]
以8个输入端口的被测设备为例，
[0077][0078]
xb＝[xb(f1),xb(f2),xb(f3),xb(f4),xb(f5),xb(f6),xb(f7),xb(f8)]
[0079]
以求解xb(f2)为例来解释运算过程：
[0080][0081]
求解得到被测设备每个输入端口的响应值后，基于被测设备每个输入端口的响应值和第一组联合响应值确定射频开关每个输出端口的响应值：
[0082][0083]
其中，xa(fm)表示射频开关输出端第m端口的响应值。
[0084]
以8个输入端口的被测设备为例，
[0085][0086]
以求解xa(f2)为例来解释运算过程：
[0087][0088]
xa(f2)表示射频开关a的输出端第2端口系统响应值，xb(f2)表示被测系统输入端第2端口系统响应值，x(f
2,2
)表示xa(f2)和xb(f2)联合响应。类似的，可求得射频开关a输出端其余端口响应值。
[0089]
实施例2
[0090]
本实施例与实施例1的相同部分在此不再赘述，区别部分在于：
[0091]
本实施例中，确定射频开关每个输出端口的响应值时xa(fn)也可由下式确定：
[0092][0093]
但该表达式不包含于实施例1求解射频开关每个输出端口的响应值的表达式中，需单独计算。
[0094]
实施例3
[0095]
本实施例与实施例1的相同部分在此不再赘述，区别部分在于：
[0096]
本实施例中，错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口时，射频开关的第一个输出端口与被测设备的第三个输入端口相连，其余端口依次错位连接，射频开关的最后一个输出端口与被测设备的第一个输入端口相连，射频开关的最后第二个输出端口与被测设备的第二个输入端口相连，如图6所示，记为x2＝[x(f
1,3
)，x(f
2,4
)，x(f
3,5
)，
…
，x(f
n-2,n
)，x(f
n-1,2
)，x(f
n,1
)]；
[0097]
求解被测设备每个输入端口的响应值的表达式为：
[0098][0099]
xb＝[xb(f1),xb(f3),...,xb(fn)，xb(f2)]
[0100]
实施例4
[0101]
本实施例的应用场景为射频开关的输出端口数大于被测设备的输入端口数的情况。
[0102]
一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，包括以下步骤：
[0103]
获取射频开关的端口信息，所述射频开关包括m个输出端口，其中，m≥n；
[0104]
获取被测设备的端口信息，所述被测设备包括n个输入端口，并对输入端口按顺序编号，记为b1，b2，b3，
……
，bn；
[0105]
从射频开关的m个输出端口中随机选择n个端口，本实施例中，选择前n个端口，并按顺序编号，记为a1，a2，a3，
……
，an；
[0106]
按顺序依次连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，如图7所示，进行校准，并记录第一组联合响应值，记为x1＝[x(f
1,1
)，x(f
2,2
)，x(f
3,3
)，
…
，x(f
n,n
)]，其中，x(f
m,n
)表示射频开关的第m个端口和被测设备的第n个端口相连后在频域的联合端口响应值，x(f
m,n
)＝xa(fm)*xb(fn)，*表示频域相乘，xa(fm)表示射频开关第m个端口的响应值，xb(fn)表示被测设备第n个端口的响应值；
[0107]
错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第二组联合响应值。本实施例中，射频开关的第一个输出端口与被测设备的第二个输入端口相连，其余端口依次错位连接，射频开关的最后一个输出端口与被测设备的第一个输入端口相连，如图8所示，记为x2＝[x(f
1,2
)，x(f
2,3
)，x(f
3,4
)，
…
，x(f
n,1
)]；另一种实施例中，射频开关的第n个输出端口和被测设备的第一个输入端口空置，如图9所示，x2＝[x(f
1,a
)，x(f
2,a+1
)，
…
，x(f
n-a+1,n
)，x(f
n-a+2,a-1
)，x(f
n-a+3,a-2
)
…
x(f
n-1,2
)]。
[0108]
测量被测设备的第一个输入端口的单端口响应值；
[0109]
联立第一组联合响应值、第二组联合响应值和单端口响应值，求解被测设备每个输入端口的响应值。
[0110]
所述被测设备的第一个输入端口的单端口响应值为：
[0111]
[0112]
其中，y(f)表示被测设备第一个端口频域中的接收信号，x(f)是频域中的发射信号，x
*
(f)代表传输的复共轭信号。
[0113]
所述求解被测设备每个输入端口的响应值的表达式为：
[0114][0115]
xb＝[xb(f1),xb(fa),xb(f
a+1
),...,xb(fn),xb(f
a-1
)...]
[0116]
求解得到被测设备每个输入端口的响应值后，基于被测设备每个输入端口的响应值和第一组联合响应值确定射频开关每个输出端口的响应值：
[0117][0118]
其中，xa(fm)表示射频开关输出端第m端口的响应值。
[0119]
实施例5
[0120]
本实施例与实施例4的相同部分在此不再赘述，区别部分在于：
[0121]
本实施例中，确定射频开关每个输出端口的响应值时xa(fn)也可由下式确定：
[0122][0123]
但该表达式不包含于实施例1求解射频开关每个输出端口的响应值的表达式中，需单独计算。
[0124]
实施例6
[0125]
本实施例与实施例4的相同部分在此不再赘述，区别部分在于：
[0126]
本实施例中，错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口时，射频开关的第一个输出端口与被测设备的第三个输入端口相连，其余端口依次错位连接，射频开关的最后一个输出端口与被测设备的第一个输入端口相连，射频开关的最后第二个输出端口与被测设备的第二个输入端口相连，如图10所示，记为x2＝[x(f
1,3
)，x(f
2,4
)，x(f
3,5
)，
…
，x(f
n-2,n
)，x(f
n-1,2
)，x(f
n,1
)]；
[0127]
求解被测设备每个输入端口的响应值的表达式为：
[0128][0129]
xb＝[xb(f1),xb(f3),...,xb(fn),xb(f2)]
[0130]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理、或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，包括以下步骤：获取射频开关的端口信息，所述射频开关包括m个输出端口，其中，m≥n；获取被测设备的端口信息，所述被测设备包括n个输入端口，并对输入端口按顺序编号，记为b1，b2，b3，
……
，b
n
；从射频开关的m个输出端口中随机选择n个端口，并按顺序编号，记为a1，a2，a3，
……
，a
n
；按顺序依次连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第一组联合响应值，记为x1＝[x(f
1,1
)，x(f
2,2
)，x(f
3,3
)，
…
，x(f
n,n
)]，其中，x(f
m,n
)表示射频开关的第m个端口和被测设备的第n个端口相连后在频域的联合端口响应值，x(f
m,n
)＝x
a
(f
m
)*x
b
(f
n
)，*表示频域相乘，x
a
(f
m
)表示射频开关第m个端口的响应值，x
b
(f
n
)表示被测设备第n个端口的响应值；错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第二组联合响应值，记为x2＝[x(f
1,a
)，x(f
2,a+1
)，
…
，x(f
n-a+1,n
)，x(f
n-a+2,a-1
)，x(f
n-a+3,a-2
)
…
x(f
n,1
)]；测量被测设备的第一个输入端口的单端口响应值；联立第一组联合响应值、第二组联合响应值和单端口响应值，求解被测设备每个输入端口的响应值。2.根据权利要求1所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，所述被测设备的第一个输入端口的单端口响应值为：其中，y(f)表示被测设备第一个端口频域中的接收信号，x(f)是频域中的发射信号，x
*
(f)代表传输的复共轭信号。3.根据权利要求1所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，所述求解被测设备每个输入端口的响应值的表达式为：x
b
＝[x
b
(f1),x
b
(f
a
),x
b
(f
a+1
),...,x
b
(f
n
),x
b
(f
a-1
)...]。4.根据权利要求3所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，求解得到被测设备每个输入端口的响应值后，基于被测设备每个输入端口的响应值和第一组联合响应值确定射频开关每个输出端口的响应值：
其中，x
a
(f
m
)表示射频开关输出端第m端口的响应值。5.根据权利要求1所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，所述射频开关的输入信号根据预配置的控制需求进行配置。6.一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，包括以下步骤：获取射频开关的端口信息，所述射频开关包括m个输出端口，其中，m≥n；获取被测设备的端口信息，所述被测设备包括n个输入端口，并对输入端口按顺序编号，记为b1，b2，b3，
……
，b
n
；从射频开关的m个输出端口中随机选择n个端口，并按顺序编号，记为a1，a2，a3，
……
，a
n
；按顺序依次连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第一组联合响应值，记为x1＝[x(f
1,1
)，x(f
2,2
)，x(f
3,3
)，
…
，x(f
n,n
)]，其中，x(f
m,n
)表示射频开关的第m个端口和被测设备的第n个端口相连后在频域的联合端口响应值，x(f
m,n
)＝x
a
(f
m
)*x
b
(f
n
)，*表示频域相乘，x
a
(f
m
)表示射频开关第m个端口的响应值，x
b
(f
n
)表示被测设备第n个端口的响应值；错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第二组联合响应值，记为x2＝[x(f
1,a
)，x(f
2,a+1
)，
…
，x(f
n-a+1,n
)，x(f
n-a+2,a-1
)，x(f
n-a+3,a-2
)
…
x(f
n-1,2
)]，其中，射频开关的第n个输出端口和被测设备的第一个输入端口空置；测量被测设备的第一个输入端口的单端口响应值；联立第一组联合响应值、第二组联合响应值和单端口响应值，求解被测设备每个输入端口的响应值。7.根据权利要求6所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，所述被测设备的第一个输入端口的单端口响应值为：其中，y(f)表示被测设备第一个端口频域中的接收信号，x(f)是频域中的发射信号，x
*
(f)代表传输的复共轭信号。8.根据权利要求6所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，所述求解被测设备每个输入端口的响应值的表达式为：
x
b
＝[x
b
(f1),x
b
(f
a
),x
b
(f
a+1
),...,x
b
(f
n
),x
b
(f
a-1
)...]。9.根据权利要求8所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，求解得到被测设备每个输入端口的响应值后，基于被测设备每个输入端口的响应值和第一组联合响应值确定射频开关每个输出端口的响应值：其中，x
a
(f
m
)表示射频开关输出端第m端口的响应值。10.根据权利要求6所述的一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，其特征在于，所述射频开关的输入信号根据预配置的控制需求进行配置。

技术总结

本发明涉及一种多输入多输出通信系统的低复杂度响应校准方法，包括：获取射频开关的端口信息；获取被测设备的端口信息并对N个输入端口按顺序编号；从射频开关的输出端口中随机选择N个端口，并按顺序编号；按顺序依次连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第一组联合响应值；错位连接射频开关的输出端口与被测设备的输入端口，进行校准，并记录第二组联合响应值；测量被测设备的第一个输入端口的单端口响应值；联立第一组联合响应值、第二组联合响应值和单端口响应值，求解被测设备每个输入端口的响应值。与现有技术相比，本发明具有保证系统整体同步性，测量精度高，操作简单等优点。操作简单等优点。操作简单等优点。