CN102291365B - 基于i/q调制解调器的调制解调方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于I/Q调制解调器的调制解调方法及装置。上述调制方法包括：将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0的区域；采用I/Q调制器对搬移频谱后的待调制信号进行调制。上述解调方法包括：将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或小于其中心频率f0的区域；采用I/Q解调器对搬移频谱后的待解调信号进行解调。根据本发明提供的技术方案，可以避免本振幅度不平衡及相位不平衡的镜像产物对信号的交叉干扰，进而可以对调制解调性能有大幅度的提升。

Description

基于I/Q调制解调器的调制解调方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种基于I/Q调制解调器的调制解调方法及装置。

背景技术

在无线数字通信领域中，I/Q调制解调器有着广泛的应用，其工作原理框图如图1所示。

由图1可知，I/Q调制信号或I/Q解调信号的性能，与I/Q支路的本振幅度平衡度及相位平衡度有很大关系。下面以调制为例说明本振幅度不平衡及相位不平衡而导致的调制信号损伤的特点。

假设I/Q调制器中I/Q支路的幅度不平衡度为a，则I支路的本振幅度为1+a，Q支路的本振幅度为1-a，调制信号可表示为：

(1+a)cosωt+j(1-a)sinωt

＝(cosωt+jsinωt)+a(cosωt-jsinωt)

＝exp(ωt)+a exp(-ωt)

可见对于幅度不平衡，调制结果除了正常频率成分exp(ωt)外，还产生了一个镜像频率成分exp(-ωt)。这个镜像频率如果落在信号带内，会使调制信号受到进一步损伤。

假设I/Q调制器中I/Q支路的相位不平衡度为θ，I支路的相移为ωt+θ，Q支路的相移为ωt-θ，调制信号可写为：

cos(ωt+θ)+jsin(ωt-θ)

＝cosωtcosθ-sinωtsinθ+j[sinωtcosθ-cosωtsinθ]

＝(cosωt+jsinωt)cosθ-j(cosωt-jsinωt)sinθ

＝cosθexp(ωt)+sinθexp(-ωt-π/2)

可见对于相位不平衡，调制结果除了正常频率成分exp(ωt)外，也多了一个镜像频率成分exp(-ωt)。这个镜像频率如果落在信号带内，也会使调制信号受到进一步损伤。以下结合图2和图3的示例进行描述。

图2所示为原始I/Q信号频谱，该信号频谱的中心频率为0。在经过I/Q调制器后的调制信号频谱如图3所示。由图3可知，该调制信号中含有不平衡产物产生的干扰。镜像频率落在信号带内，且由于干扰与信号的频段相同，无法用滤波器滤除。

同理，由于I/Q解调器中I/Q支路的幅度或相位不平衡产生的镜像频率成分，如果这个镜像频率如果落在信号带内，也会导致解调信号受到进一步损伤。

发明内容

针对相关技术中由于I/Q调制解调器中I/Q支路的幅度或相位不平衡产生的镜像频率成分，落在信号带内会使调制或解调信号受到进一步损伤的问题，本发明的主要目的在于提供一种基于I/Q调制解调器的调制解调方法及装置，以解决上述问题至少之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于I/Q调制器的调制方法。

根据本发明的基于I/Q调制器的调制方法包括：将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0的区域；采用I/Q调制器对搬移频谱后的待调制信号进行调制。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于I/Q解调器的解调方法。

根据本发明的基于I/Q解调器的解调方法包括：将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或小于其中心频率f0的区域；采用I/Q解调器对搬移频谱后的待解调信号进行解调。

根据本发明的又一方面，提供了一种基于I/Q调制器的调制装置。

根据本发明的基于I/Q调制器的调制装置包括：第一频移模块，用于将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0的区域；I/Q调制模块，用于对搬移频谱后的待调制信号进行调制。

根据本发明的再一方面，提供了一种基于I/Q解调器的解调装置。

根据本发明的基于I/Q解调器的解调装置包括：第一频移模块，用于将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或小于其中心频率f0的区域；I/Q解调模块，用于对搬移频谱后的待解调信号进行解调。

通过本发明，将待调制信号或待解调信号的本振频率搬移到信号频段外，可以避免本振幅度不平衡及相位不平衡的镜像产物对信号的交叉干扰，进而可以对调制解调性能有大幅度的提升。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是I/Q调制解调器的原理框图；

图2是原始I/Q信号的频谱示意图；

图3是图2所示的信号经过I/Q调制器后的频谱示意图；

图4是根据本发明实施例的基于I/Q调制器的调制方法的流程图；

图5是根据本发明优选实施例的待调制信号的频谱示意图；

图6是图5所示的待调制信号的频谱经搬移后的示意图；

图7是图6所示的待调制信号的频谱经调制和DA转换后的示意图；

图8是图7所示的调制信号的频谱经搬回到正常区间后的示意图；

图9是图8所示的调制信号在经滤波后的频谱的示意图；

图10是根据本发明实施例的基于I/Q解调器的解调方法的流程图；

图11是根据本发明优选实施例的待解调信号的频谱示意图；

图12是图11所示的待解调信号的频谱经搬移后的示意图；

图13是图12所示的待解调信号的频谱经解调和AD转换后的示意图；

图14是图13所示的解调信号的频谱经搬回到正常区间后的示意图；

图15是图14所示的解调信号在经滤波后的频谱的示意图；

图16是根据本发明实施例的基于I/Q调制器的调制装置的结构框图；

图17是根据本发明优选实施例的基于I/Q调制器的调制装置的结构框图；

图18是根据本发明实施例的基于I/Q解调器的解调装置的结构框图；

图19是根据本发明优选实施例的基于I/Q解调器的解调装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图4是根据本发明实施例的基于I/Q调制器的调制方法的流程图。如图4所示，根据本发明实施例的基于I/Q调制器的调制方法包括以下处理：

步骤S402：将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0的区域；

步骤S404：采用I/Q调制器对搬移频谱后的待调制信号进行调制。

相关技术中，采用I/Q调制器进行常规调制，由于I/Q调制器中I/Q支路的幅度或相位不平衡产生的镜像频率成分，落在信号带内会使调制信号受到进一步损伤，采用上述实施例提供的方法，将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0(由于待调制信号为基带信号，中心频率为0)的区域，使得镜像频率不再落在信号带内，可以避免本振幅度不平衡及相位不平衡的镜像产物对信号的交叉干扰，进而可以对调制性能有大幅度的提升。

优选地，在对搬移频谱后的待调制信号进行调制之前，还可以包括以下处理：对搬移频谱后的待调制信号进行数模转换。

通过上述数模转换，经数字信号转换为模拟信号，可以便于对信号进行下一步处理。

优选地，在执行步骤S404之后，还可以包括以下处理：

(1)将I/Q调制器输出的调制信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为0；

(2)对搬移频谱后的调制信号进行滤波，以滤除调制信号中由于I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。

以下结合图5～图9的示例描述上述优选实施过程。该过程可以包括以下步骤：

第一步：将待调制信号的频谱(如图5所示)搬移到＞0(或＜0)的区间(如图6所示)。

第二步：将移频后的信号进行常规调制和DA转换。调制后的信号虽然也含有相位与幅度不平衡产物，但不与信号频率重叠，故不会再次对信号造成干扰(如图7所示)。

第三步：将调制后的信号频谱搬回到正常区间(中心频率＝本振频率f0，如图8所示)。

第四步：对I/Q调制信号进行滤波，得到较纯净的I/Q调制信号(如图9所示)。

可选地，在执行步骤S404之后，还可以包括以下处理：

(1)对I/Q调制器输出的调制信号进行滤波，以滤除调制信号中由于I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分；

(2)将滤波后的调制信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为0。

在具体实施过程中，可以先对I/Q调制器输出的调制信号进行频谱搬移，再滤波。也可以对I/Q调制器输出的调制信号先滤波，在进行频谱搬移。

通过对调制信号进行频谱搬移，可以将调制信号的中心频率恢复为0，从而完成对信号的恢复功能。

通过对调制信号进行滤波，可以将调制信号中由于I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分进行滤除。从而得到纯净的I/Q调制信号。

图10是根据本发明实施例的基于I/Q解调器的解调方法的流程图；如图10所示，该基于I/Q解调器的解调方法主要包括以下处理：

步骤S1002：将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或小于其中心频率f0的区域；

步骤S1004：采用I/Q解调器对搬移频谱后的待解调信号进行解调。

相关技术中，采用I/Q解调器进行常规解调，由于I/Q解调器中I/Q支路的幅度或相位不平衡产生的镜像频率成分，落在信号带内会使调制信号受到进一步损伤，采用上述实施例提供的方法，将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或其中心频率f0(由于待解调信号为频带信号，中心频率为f0)的区域，使得镜像频率不再落在信号带内，可以避免本振幅度不平衡及相位不平衡的镜像产物对信号的交叉干扰，进而可以对解调性能有大幅度的提升。

优选地，在对搬移频谱后的待解调信号进行解调后，还可以包括以下处理：对搬移频谱后的待调制信号进行模数转换。

通过上述模数转换，经模拟信号转换为数字信号，可以便于对信号进行下一步处理。

优选地，在执行步骤S1002之后，还可以包括以下处理：

(1)将I/Q解调器输出的解调信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为f0；

(2)对搬移频谱后的解调信号进行滤波，以滤除解调信号中由于I/Q解调器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。

以下结合图11～图15的示例描述上述优选实施过程。该过程可以包括以下步骤：

第一步：将待解调信号的频谱(如图11所示)搬移到＞本振频率f0(或＜本振频率f0)的区间(如图12所示)。

第二步：将移频后的信号进行常规解调和AD转换。解调后的信号虽然也含有相位与幅度不平衡产物，但不与信号频率重叠，故不会再次对信号造成干扰(如图13所示)。

第三步：将AD转换后的I/Q信号频谱搬回到正常区间(信号的中心频率＝0，如图14所示)。

第四步：对I/Q解调信号分别进行滤波，得到较纯净的I/Q解调信号(如图15所示)。

优选地，在执行步骤S1002之后，还可以包括以下处理：

(1)对I/Q解调器输出的解调信号进行滤波，以滤除解调信号中由于I/Q解调器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分；

(2)将滤波后的解调信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为f0。

图16是根据本发明实施例的基于I/Q调制器的调制装置的结构框图。如图16所示，根据本发明实施例的基于I/Q调制器的调制装置包括：第一频移模块10和I/Q调制模块12。

第一频移模块10，用于将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0的区域；

I/Q调制模块12(相当于I/Q调制器)，用于对搬移频谱后的待调制信号进行调制。

采用上述实施例提供的装置，第一频移模块10将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0(由于待调制信号为基带信号，中心频率为0)的区域，使得镜像频率不再落在信号带内，可以避免本振幅度不平衡及相位不平衡的镜像产物对信号的交叉干扰，进而可以对调制性能有大幅度的提升。

优选地，如图17所示，上述装置还可以包括：数模转换模块14，用于在对搬移频谱后的待调制信号进行调制前，对搬移频谱后的待调制信号进行数模转换；第二频移模块16，用于将I/Q调制器输出的调制信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为0；滤波模块18，用于对搬移频谱后的调制信号进行滤波，以滤除调制信号中由于I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。

可选地，滤波模块18，还用于对I/Q调制器输出的调制信号进行滤波，以滤除调制信号中由于I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分；第二频移模块16，还用于将滤波后的调制信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为0。

需要注意的是，上述各模块相互结合的优选实施过程具体可以参见图4至图9的描述，此处不再赘述。

图18是根据本发明实施例的基于I/Q解调器的解调装置的结构框图；如图18所示，根据本发明优选实施例的基于I/Q调制器的调制装置包括：第一移频模块20和I/Q解调模块22。

第一频移模块20，用于将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或小于其中心频率f0的区域；

I/Q解调模块22(相当于I/Q解调器)，用于对搬移频谱后的待解调信号进行解调。

采用上述实施例提供的方法，将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或其中心频率f0(由于待解调信号为频带信号，中心频率为f0)的区域，使得镜像频率不再落在信号带内，可以避免本振幅度不平衡及相位不平衡的镜像产物对信号的交叉干扰，进而可以对解调性能有大幅度的提升。

优选地，如图19所示，上述装置还可以包括：模数转换模块24，用于在对搬移频谱后的待解调信号进行解调后，对搬移频谱后的待调制信号进行模数转换；第二频移模块26，用于将I/Q解调器输出的解调信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为f0；滤波模块28，用于对搬移频谱后的解调信号进行滤波，以滤除解调信号中由于I/Q解调器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。

可选地，滤波模块28，还用于对I/Q解调器输出的解调信号进行滤波，以滤除解调信号中由于I/Q解调器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分；第二频移模块26，还用于将滤波后的解调信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为f0。

综上所述，借助本发明提供的上述实施例，将本振频率搬移到信号频段之外，可以避免本振幅度不平衡及相位不平衡的镜像产物对信号的交叉干扰，并可以对调制解调器性能有大幅度的提升。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于I/Q调制器的调制方法，其特征在于，包括：

将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0的区域，以使镜像信号落在信号带外；

采用所述I/Q调制器对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制前，所述方法还包括：对所述搬移频谱后的待调制信号进行数模转换。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制之后，所述方法还包括：

将所述I/Q调制器输出的调制信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为0；

对所述搬移频谱后的调制信号进行滤波，以滤除所述调制信号中由于所述I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制之后，所述方法还包括：

对所述I/Q调制器输出的调制信号进行滤波，以滤除所述调制信号中由于所述I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分；

将所述滤波后的调制信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为0。

5.一种基于I/Q解调器的解调方法，其特征在于，包括：

将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或小于其中心频率f0的区域，以使镜像信号落在信号带外；

采用所述I/Q解调器对所述搬移频谱后的待解调信号进行解调。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在对所述搬移频谱后的待解调信号进行解调后，所述方法还包括：对所述搬移频谱后的待调制信号进行模数转换。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制之后，所述方法还包括：

将所述I/Q解调器输出的解调信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为所述f0；

对所述搬移频谱后的解调信号进行滤波，以滤除所述解调信号中由于所述I/Q解调器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制之后，所述方法还包括：

对所述I/Q解调器输出的解调信号进行滤波，以滤除所述解调信号中由于所述I/Q解调器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分；

将所述滤波后的解调信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为所述f0。

9.一种基于I/Q调制器的调制装置，其特征在于，包括：

第一频移模块，用于将待调制信号的频谱搬移到大于0或小于0的区域，以使镜像信号落在信号带外；

I/Q调制模块，用于对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

数模转换模块，用于在对所述搬移频谱后的待调制信号进行调制前，对所述搬移频谱后的待调制信号进行数模转换；

第二频移模块，用于将所述I/Q调制器输出的调制信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为0；

滤波模块，用于对所述搬移频谱后的调制信号进行滤波，以滤除所述调制信号中由于所述I/Q调制器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。

11.一种基于I/Q解调器的解调装置，其特征在于，包括：

第一频移模块，用于将待解调信号的频谱搬移到大于其中心频率f0或小于其中心频率f0的区域，以使镜像信号落在信号带外；

I/Q解调模块，用于对所述搬移频谱后的待解调信号进行解调。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

模数转换模块，用于在对所述搬移频谱后的待解调信号进行解调后，对所述搬移频谱后的待调制信号进行模数转换；

第二频移模块，用于将所述I/Q解调器输出的解调信号的频谱进行搬移，以使其中心频率恢复为所述f0；

滤波模块，用于对所述搬移频谱后的解调信号进行滤波，以滤除所述解调信号中由于所述I/Q解调器中I/Q支路的本振幅度和相位不平衡产生的成分。