CN101304256B - 一种消除直流偏置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除直流偏置的方法。所述方法包括：直流校准步骤：获取接收机接收增益与直流偏置的对应关系，将所述对应关系存储在接收机中；直流消除步骤：接收机在数字基带接收数据，根据接收数据时的接收增益，从所述存储的对应关系中查找直流偏置，从接收的数据中减去查找到的直流偏置。依照本发明，能够快速准确地消除接收机接收的数据中的直流偏置。

Description

一种消除直流偏置的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种无线通信系统接收机中消除直流偏置的方法。

背景技术

在目前的射频接收机中，零中频结构应用越来越广泛。所谓的零中频接收机，是指射频信号通过混频直接变成中心频率为零的基带信号的接收机结构，该结构芯片集成度高，需要外接器件少，容易单片集成，具有成本低，功耗低的优点。但是零中频结构也引入一些其他问题，比如直流偏置，本振泄漏，低噪声放大器(LNA)偶次谐波干扰，闪烁噪声等，其中最重要的一个问题是直流偏置。

直流偏置主要是在下变频过程中由于本振信号的自混频产生的。图1为本振信号自混频原理框图，如图1所示，由于变频器的本振口与射频口之间的隔离性能不可能是理想的，本振信号会从变频器的射频口输出，再通过高频放大器泄漏到天线，泄漏的本振信号从天线回到高频放大器，进入下变频器的射频口，它和本振口进入的本振信号经混频，差频为零频率，即为直流偏置。信号的偶次失真和基带电路的不匹配也会产生直流偏置。所有这些直流偏置叠加在基带信号上，并且这些直流偏置往往比射频前端的噪声还要大，一方面使信噪比变差，而且这些大的直流偏置还可能使混频器后的各级放大器饱和，无法放大有用信号。如果直流偏置进入数字基带，会对整个接收系统的性能产生进一步的影响。因此从芯片应用的角度，必须考虑到对直流偏置进行消除，如何消除接收机接收的数据中的直流偏置也就成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种消除直流偏置的方法，以快速准确地消除接收机接收的数据中的直流偏置。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种消除直流偏置的方法，包括：

直流校准步骤：获取接收机接收增益与直流偏置的对应关系，将所述对应关系存储在接收机中；

直流消除步骤：接收机在数字基带接收数据，根据接收数据时的接收增益，从所述存储的对应关系中查找直流偏置，从接收的数据中减去查找到的直流偏置。

上述的方法，其中，所述获取接收机接收增益与直流偏置的对应关系包括：信号源以不同的发射功率发送均值为零的信号；对于每个发射功率，接收机在数字基带接收数据，获取当前的接收增益，并计算接收的数据的均值，得到当前的接收增益对应的直流偏置。

上述的方法，其中，所述获取当前的接收增益包括：根据接收机天线端口输入功率，从预先存储的增益校准表中查找对应的增益控制字和接收增益。

上述的方法，其中，所述获取当前的接收增益包括：调整增益控制字，直到接收数据的功率等于接收数据功率目标值，计算接收数据功率目标值与接收机天线端口输入功率之差，得到当前的接收增益。

上述的方法，其中，所述直流偏置包括：I路直流偏置和Q路直流偏置；所述从接收的数据中减去查找到的直流偏置包括：从接收的I路数据中减去查找到的I路直流偏置，从接收的Q路数据中减去查找到的Q路直流偏置。

本发明首先对直流偏置进行校准，将接收机接收增益与直流偏置的对应关系存储在接收机中，接收机根据接收数据时的接收增益，从所述存储的对应关系中查找直流偏置，从接收的数据中减去查找到的直流偏置，如此，实现了对直流偏置快速准确的消除。

附图说明

图1为现有技术中本振信号自混频原理框图；

图2为本发明实施例的消除直流偏置的方法示意图。

具体实施方式

直流偏置主要是在变频的过程中产生，并在基带放大器中被进一步放大，接收机放大器输出端观察到的直流主要与接收机的放大增益相关。对于一部接收机，针对每一个增益值，放大器输出的直流值是确定的。因此，本发明预先将不同增益下的直流值进行校准，得到接收增益与直流偏置的对应关系，将该对应关系预先存储在接收机中。在实际接收数据时，根据接收数据时的接收增益，从存储的对应关系中将对应的直流偏置取出来，并将该直流偏置从接收的数据中直接消除。如此，实现了对直流偏置快速准确的消除。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

参见图2，本发明实施例的消除直流偏置的方法，主要包括如下步骤：

步骤201：获取接收机接收增益与直流偏置的对应关系，将所述对应关系存储在接收机中。

此步骤为直流校准步骤。如前所述，接收机的接收增益与直流偏置是一一对应的，本发明实施例中直流校准的关键在于，获取接收增益与直流偏置的对应关系，具体如下：

首先，信号源(发射机)以不同的发射功率发送均值为零的信号；

然后，对于每个发射功率，接收机在数字基带接收数据，获取当前的接收增益，并计算接收的数据的均值，将计算得到的均值作为当前的接收增益对应的直流偏置。

例如，经直流校准得到如下的对应关系表：

天线端口输入功率	增益控制字	I路直流偏置	Q路直流偏置	接收增益
					-25dBm	0x743c	50	-30	33dB
...	...	...	...	...
					-108dBm	0x8ca0	100	-80	116dB

在上表中，直流偏置包括I路(信号的同相分量)直流偏置和Q路(信号的正交分量)直流偏置。在实际应用中，如果接收的数据中包括I路数据和Q路数据，那么，在直流校准中，需要在数字基带分别计算I路数据的均值和Q路数据的均值，将I路数据的均值作为I路直流偏置，将Q路数据作为Q路直流偏置。也就是说，一个接收增益同时对应于一个I路直流偏置和一个Q路直流偏置。

其中，计算接收的数据的均值的公式为：

$\mathrm{DC}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[x\left(i\right)\right]$

这里，x(i)是在数字基带接收到的数据(I路或者Q路)，N是用于估计直流的数据的数目，DC即为直流偏置。

另外，根据接收机是否已经进行过增益校准，获取当前的接收增益的方法有所不同：

情况一：接收机已经进行过增益校准，并预先存储有增益校准表

此种情况下，接收机可以根据接收机天线端口输入功率，从预先存储的增益校准表中查找对应的增益控制字和接收增益。例如，天线端口输入功率为-25dBm，则从增益校准表中可以查找到对应的增益控制字0x743c，接收机根据该增益控制字对放大器进行放大控制，此时，对应的接收增益为33dB。

情况二：接收机尚未进行增益校准

此种情况下，直流校准与增益校准可以同时进行，具体为：对于每个固定的天线端口输入功率，例如，-25dBm，调整增益控制字，直到接收数据的功率等于接收数据功率目标值(在本实施例中为8dBm)，此时，增益控制字为0x743c，计算接收数据功率目标值与接收机天线端口输入功率之差，得到当前的接收增益：8dBm-(-25dBm)＝33dB。

在本发明的实施例中，还可以将直流校准数据和增益校准数据存放在同一张表中。

步骤202：接收机在数字基带接收数据，根据接收数据时的接收增益，从所述存储的对应关系中查找直流偏置，从接收的数据中减去查找到的直流偏置。

此步骤为直流消除步骤。针对接收的每个数据，分别减去从上述对应关系表中读出的直流偏置值，用公式表达为：

r(j)＝x(j)-DC，j＝1，…M

这里x(j)为原始的数据符号，r(j)为消除直流后的数据符号，M是原始数据序列的长度，DC是从对应关系表中读出的直流偏置值。

本发明不局限于某种无线通信标准，也不局限于终端或基站，对无线接收机不管何种方法产生的直流偏置都可以用本发明中提到的方法进行消除。

Claims (3)

1.一种消除直流偏置的方法，其特征在于，包括：

直流校准步骤：获取接收机接收增益与直流偏置的对应关系，将所述对应关系存储在接收机中；其中，若接收机已经进行过增益校准，并预先存储有增益校准表，则根据接收机天线端口输入功率，从预先存储的增益校准表中查找对应的增益控制字和接收增益；若接收机尚未进行增益校准，直流校准步骤与增益校准同时进行；

直流消除步骤：接收机在数字基带接收数据，根据接收数据时的接收增益，从所述存储的对应关系中查找直流偏置，从接收的数据中减去查找到的直流偏置；

其中，所述获取接收机接收增益与直流偏置的对应关系包括：

信号源以不同的发射功率发送均值为零的信号；

对于每个发射功率，接收机在数字基带接收数据，获取当前的接收增益，并计算接收的数据的均值，得到当前的接收增益对应的直流偏置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前的接收增益包括：

调整增益控制字，直到接收数据的功率等于接收数据功率目标值，计算接收数据功率目标值与接收机天线端口输入功率之差，得到当前的接收增益。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述直流偏置包括：I路直流偏置和Q路直流偏置；

所述从接收的数据中减去查找到的直流偏置包括：从接收的I路数据中减去查找到的I路直流偏置，从接收的Q路数据中减去查找到的Q路直流偏置。

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