本發(fā)明涉及無線通信的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法。

背景技術(shù)：

多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output MIMO)技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，使信號通過發(fā)射端與接收端的多個天線進行傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。MIMO技術(shù)能充分利用空間資源，通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，具有明顯的優(yōu)勢，因而被視為下一代移動通信的核心技術(shù)。與MIMO技術(shù)相對應(yīng)的測試設(shè)備即為并行多通道信道測試設(shè)備。

3GPP從LTER8/R9版本中下行引入了8種MIMO傳輸模式，其中LTE-FDD常用的MIMO傳輸模式為模式1到模式6(TM1～TM6)，而模式7(TM7)和模式8(TM8)主要應(yīng)用于TD-LTE系統(tǒng)中。

隨著無線移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，相較于MIMO技術(shù)，與之對應(yīng)的測試解決方案在很長一段時間內(nèi)相對滯后，并沒有完全吻合用戶需求的整體解決方案。因此，在初期面對MIMO技術(shù)時，往往將MIMO系統(tǒng)作為多個單輸入單輸出系統(tǒng)(Single Input Single Output，SISO)系統(tǒng)來分別測試。

早期的MIMO測試設(shè)備基本是單臺儀表堆疊組合成的一個MIMO測試系統(tǒng)。這種方式由于設(shè)備沒有共享本振，時基信號和觸發(fā)信號到每臺儀表的信號線沒有統(tǒng)一控制和長度保障，性能無法保證收斂性和高精度。因此，這樣的MIMO測試系統(tǒng)基本只能用來完成一些相對單一算法的驗證。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中的MIMO測試方法存在以下不足：

(1)不能完全適用于多通道間的同步；

(2)更多注重的是同時開始，并沒有嚴(yán)格考慮同步通道的相位一致；

(3)基于傳統(tǒng)儀表集成的方式由于開放度和分立性的限制，精度一般在ms級別，達不到所要求的精度。

多個射頻通道的同步復(fù)雜點在于每個射頻通道可以工作在不同的采樣時鐘下，這樣如何使所有的采樣時鐘在同一個點開始就會成為一個挑戰(zhàn)；其次的難點在于同步精度，如何使得 通道間同步精度要達到ps級的精度也成為一個熱點課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，應(yīng)用于MIMO無線信道測量、波速賦型、空間角度定位等方面，通過觸發(fā)信號重生、實時校準(zhǔn)、敲門信號與確定觸發(fā)這四個步驟兩級觸發(fā)的機制來達到并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步的目的。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，包括以下步驟：步驟S1、設(shè)置每個通道的采樣時鐘；步驟S2、根據(jù)每個通道的采樣時鐘頻率和通道數(shù)計算統(tǒng)一頻率的共用信號，定義為公用觸發(fā)參考時鐘；步驟S3、將并行多通道信道測試設(shè)備總線的參考時鐘分配到所有的通道，以用作所有通道采樣時鐘的鎖相；步驟S4、設(shè)定公用同步脈沖時鐘，并將所述公用同步脈沖時鐘部署到所有通道上；步驟S5、在多個通道中選擇一個作為主通道，當(dāng)所述公用同步脈沖時鐘通過總線的觸發(fā)線處于邏輯高電平時，主通道產(chǎn)生一個同步脈沖；步驟S6、初始化并行多通道信道測試設(shè)備的每一個通道，每個通道等待接收由主通道發(fā)出的所述同步脈沖的第一個上升沿，直到接收到為止；步驟S7、在所述同步脈沖的第一上升沿之后的一個周期內(nèi)，每個通道檢測所述公用同步脈沖時鐘的第一個上升沿和所述公用觸發(fā)參考時鐘的第一個上升沿間的時間差；步驟S8、比較每個從通道所檢測到的時間差和主通道所檢測到的時間差，將所有通道的采樣時鐘和所述公用觸發(fā)參考時鐘的相位自動對齊；步驟S9、隨著所述公用觸發(fā)參考時鐘的下降沿，從主通道發(fā)出的觸發(fā)信號被送到所有通道并被檢測到時，在下一個所述公用觸發(fā)參考時鐘的上升沿，所有通道同時執(zhí)行信號發(fā)生或信號獲取。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：所述步驟S1中，每個通道的采樣時鐘的頻率相同。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：所述步驟S2中，所有通道的采樣時鐘頻率的最小公倍數(shù)即為公用觸發(fā)參考時鐘的頻率。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：所述步驟S4中，所述公用同步脈沖時鐘的頻率與總線架構(gòu)的參考時鐘的頻率相同。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：所述步驟S5中，選定多通道中的任一通道為主通道，而其他通道則成為從通道。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：所述步驟S8中，所 有通道的采樣時鐘的相位通過調(diào)節(jié)DAC/ADC相位輸出自動與所述公用觸發(fā)參考時鐘的相位對齊。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：所述總線中至少定義有同步線、觸發(fā)線、時鐘線三種用于多通道同步的信號線。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：在所述總線中設(shè)計等長的PCB線路，使每個通道接收到的同步信號、觸發(fā)信號、時鐘信號經(jīng)過等長的路徑。

根據(jù)上述的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，其中：采用10MHz參考時鐘作為所述公用觸發(fā)參考時鐘的頻率。

如上所述，本發(fā)明的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法，具有以下有益效果：

(1)應(yīng)用于同一設(shè)備的多個通道之間，通過觸發(fā)信號重生、實時校準(zhǔn)、敲門信號與確定觸發(fā)這四個步驟兩級觸發(fā)的機制來實現(xiàn)并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步；

(2)適用于空間定位、波束賦形、高精度信道數(shù)據(jù)角度域分析等技術(shù)領(lǐng)域；

(3)通過模塊化儀表和模塊化儀器總線架構(gòu)可以達到ps級的同步精度。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法的流程圖；

圖2顯示為本發(fā)明中通過時間差對齊各通道的采樣時鐘的示意圖；

圖3顯示為本發(fā)明中經(jīng)過校準(zhǔn)后的多通道觸發(fā)同步示意圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

本發(fā)明的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法基于模塊化儀表和PXI-E總線模塊化儀器總線架構(gòu)，設(shè)計了同步與觸發(fā)的機制，提升了同步與觸發(fā)的性能，因此完全可以直接對MIMO的設(shè)備進行測試，并且能夠應(yīng)用于對多通道間相位敏感的高等級應(yīng)用中，如： 信號的角度域估計與分析、波束賦形等。

需要說明的是，本發(fā)明的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法針對的是通道間的同步，即在發(fā)送端，多通道發(fā)射機的所有發(fā)射機同時開始發(fā)射，或根據(jù)觸發(fā)信號在某個條件下同時開始發(fā)射；在接收端，多通道接收機的所有接收機同時開始接收，或根據(jù)觸發(fā)信號在某個條件下同時開始接收。

其中，本發(fā)明采用模塊化儀器總線架構(gòu)，總線信號中至少定義有同步線、觸發(fā)線，時鐘線三種用于多通道同步的信號線。具體地，在總線架構(gòu)中設(shè)計等長的PCB線路，使每個通道接收到的同步信號、觸發(fā)信號、時鐘信號經(jīng)過等長的路徑。

參照圖1，本發(fā)明的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法包括以下步驟：

步驟S1、設(shè)置每個通道的采樣時鐘。

具體地，每個通道可通過編程設(shè)定不同頻率的采樣時鐘，也可以設(shè)定相同頻率的采樣時鐘。同時，每個通道都具有接收觸發(fā)信號的功能。優(yōu)選地，設(shè)置每個通道的采樣時鐘的頻率相同，以使得后續(xù)的測試更為簡單。

步驟S2、根據(jù)每個通道的采樣時鐘頻率和通道數(shù)計算統(tǒng)一頻率的共用信號，定義為公用觸發(fā)參考時鐘(Share Trigger Reference Clock，STRC)。

其中，主控程序根據(jù)每個通道各自的采樣時鐘頻率和通道數(shù)計算一個統(tǒng)一頻率的共用信號，定義為STRC。

所有通道的采樣時鐘頻率的最小公倍數(shù)即為STRC的頻率。

步驟S3、將并行多通道信道測試設(shè)備總線的10MHz參考時鐘分配到所有的通道，以用作所有通道采樣時鐘的鎖相。

其中，這些通道的采樣時鐘僅僅是被鎖相到總線架構(gòu)的參考時鐘上，并沒有實現(xiàn)相位對齊。

步驟S4、設(shè)定公用同步脈沖時鐘(Share Sync Plus Clock，SSPC)，并將SSPC部署到所有通道上。

具體地，SSPC的頻率可以通過主程序進行設(shè)定，并通過總線的觸發(fā)線部署到所有的通道上。優(yōu)選地，若并行多通道信道測試應(yīng)用取10MHz作為SSPC的頻率，則可以使用總線的10MHz的參考時鐘同時擔(dān)當(dāng)SSPC。

步驟S5、在多個通道中選擇一個作為主通道，當(dāng)SSPC通過總線的觸發(fā)線處于邏輯高電平時，主通道產(chǎn)生一個同步脈沖。

具體地，通過主控程序編程設(shè)定多通道中的某個通道為主通道，而其他通道則成為從通 道。

步驟S6、初始化并行多通道信道測試設(shè)備的每一個通道，每個通道等待接收由主通道發(fā)出的同步脈沖的第一個上升沿，直到接收到為止。

步驟S7、在同步脈沖的第一上升沿之后的一個周期內(nèi)，每個通道檢測SSPC的第一個上升沿和STRC的第一個上升沿間的時間差。

具體地，在同步脈沖的第一上升沿之后的一個周期內(nèi)，當(dāng)每個通道檢測到SSPC的第一個上升沿時，主控程序控制每個通道分別檢測SSPC的第一個上升沿與該周期內(nèi)STRC的第一個上升沿間的時間差。

步驟S8、比較每個從通道所檢測到的時間差和主通道所檢測到的時間差，將所有通道的采樣時鐘和STRC的相位自動對齊。

具體地，也可以對任意一個通道所檢測到的時間差和其他通道設(shè)所檢測到的時間差進行比較。所有通道的采樣時鐘的相位通過調(diào)節(jié)DAC/ADC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器/模數(shù)轉(zhuǎn)換器)相位輸出自動與STRC的相位對齊。

步驟S9、隨著STRC的下降沿,從主通道發(fā)出的觸發(fā)信號被送到所有通道并被檢測到時，在下一個STRC的上升沿，所有通道同時執(zhí)行信號發(fā)生或信號獲取。

具體地，隨著每個通道的采樣時鐘的對齊，觸發(fā)信號從約定的主通道在STRC的下降沿時刻被部署到所有的通道上。在主通道的下一個STRC的上升沿，所有從通道被編程執(zhí)行信號發(fā)生或信號獲取。這個最終的真正的觸發(fā)信號可以通過總線架構(gòu)的觸發(fā)信號或外部連線進行部署。

下面通過具體的實施例來詳細(xì)闡述本發(fā)明的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法。

在該實施例中，采用基于矢量信號收發(fā)器(Vector Signal Transceiver，VTS)的模塊化儀器和PXI-E總線架構(gòu)集成了8通道的并行信道測試設(shè)備。PXI-E總線提供10MHz公用觸發(fā)參考時鐘信號、100MHz差分時鐘和觸發(fā)總線等，所有通道共享同一個本振源。信道測試設(shè)備的發(fā)端是8通道發(fā)射機，發(fā)送正交的偽噪聲序列(Pseudo-noise Sequence，PN)；信道測試設(shè)備的收端是8通道接收機，接收發(fā)送的數(shù)據(jù)流。信道測試的數(shù)據(jù)要進行時-頻-空的多維度分析，對相位同步要求很高，具體包括以下步驟：

(1)通過編程為8個通道設(shè)定相同頻率的采樣時鐘和接收觸發(fā)信號的功能。

(2)主控程序設(shè)定STRC的頻率為2倍的采樣時鐘頻率。

(3)總線架構(gòu)的10MHz參考時鐘被分配到所有的通道，以用作所有射頻通道采樣時鐘 的鎖相。其中，每個通道的采樣時鐘被鎖相到總線的10MHz參考信號上，但是這些通道的采樣時鐘并沒有被相位對齊。

(4)采用10MHz參考時鐘作為SSPC的頻率。

(5)設(shè)定第一通道為主通道，通過機箱內(nèi)集成的GPS向主通道發(fā)出一個觸發(fā)信號，主通道收到該觸發(fā)信號后產(chǎn)生出一個用于觸發(fā)的同步脈沖，并通過PXI-E總線分發(fā)給從通道和自己。

(6)所有通道初始化后等待接收第一個同步脈沖的上升沿，直到接收到為止。

(7)當(dāng)?shù)谝粋€同步脈沖上升沿被檢測到，每個通道被編程進行當(dāng)時SSPC的第一個上升沿和當(dāng)時STRC的第一個上升沿的時間差測試。每個通道都檢測出自己的時間差。

如圖2所示，對于通道1和通道N，采樣時鐘雖然與10MHz參考時鐘鎖相，但是相位未并未對齊。通道1和通道N之間的時間差之間存在△T2的時間差。

(8)每個通道的時間差和主通道的時間差進行比較，所有通道的采樣時鐘和STRC通過調(diào)節(jié)DAC/ADC相位輸出自動對齊。

如圖3所示，經(jīng)過校準(zhǔn)后，所有通道實現(xiàn)觸發(fā)同步。

(9)所有通道采樣時鐘和STRC相位對齊后，由主通道產(chǎn)生的用于同步的觸發(fā)脈沖隨著主通道STRC下降沿，這個觸發(fā)信號被送到所有通道上，并被檢測到。在下一個STRC的上升沿，8通道發(fā)射機所有射頻通道進行發(fā)射，而8通道接收機所有射頻通道進行接收。這個最終的真正的觸發(fā)信號也通過PXI-E總線的觸發(fā)線進行部署。

在各射頻通道的FPGA板卡上實現(xiàn)上述步驟后，實測得到43ps的同步精度。

綜上所述，本發(fā)明的并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步與觸發(fā)方法應(yīng)用于同一設(shè)備的多個通道之間，通過觸發(fā)信號重生、實時校準(zhǔn)、敲門信號與確定觸發(fā)這四個步驟兩級觸發(fā)的機制來實現(xiàn)并行多通道信道測試設(shè)備的精確同步；適用于空間定位、波束賦形、高精度信道數(shù)據(jù)角度域分析等技術(shù)領(lǐng)域；通過模塊化儀表和模塊化儀器總線架構(gòu)可以達到ps級的同步精度。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。