CN102318300B - 直流补偿方法、直流补偿器和基带信号处理器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种直流补偿方法、直流补偿器和基带信号处理器。获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值，根据所述均值的小数位，获取小数位舍入比例，根据所述小数位舍入比例，对所述均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值，采用所述直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。采用本发明实施例提供的直流补偿方法、直流补偿器和基带信号处理器，能够提高直流补偿的准确度。

Description

直流补偿方法、直流补偿器和基带信号处理器

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种直流补偿方法、直流补偿器和基带信号处理器。

背景技术

在超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits，VLSI)中，射频器件和模拟器件中都存在引入直流(Direct Current，简称DC)成分的器件，因此需要对上述器件的输出信号进行直流补偿。

随着VLSI技术的发展，目前在数字域中进行直流补偿。直流补偿之前的信号含有直流成分，称为受污染信号。对受污染信号进行直流补偿的具体方法是：设定一个估计周期，统计受污染信号中此估计周期内的所有样点的均值，取整作为直流估计值，在下一个估计周期内，每个样点的受污染信号均减去上一周期估计得到的该直流估计值，从而得到没有受污染的信号送往后续算法。

采用现有的直流补偿方法，由于直流补偿值数字域的精度受到数字域位宽的限制，无法对直流估计值精确到小数位，因此必须对统计获得的均值进行取整，舍弃小数位的数据，将取整后的值作为直流估计值，导致直流补偿后的信号仍然存在残留的直流成分，因此直流补偿的准确度低，残留的直流成分对后续的时域算法产生不利影响，损害了VLSI的性能。

发明内容

本发明实施例提供一种直流补偿方法，用以解决现有技术中的缺陷，提高直流补偿的准确度。

本发明实施例还提供一种直流补偿器，用以解决现有技术中的缺陷，提高直流补偿的准确度。

本发明实施例还提供一种基带信号处理器，用以解决现有技术中的缺陷，提高直流补偿的准确度。

本发明实施例提供一种直流补偿方法，包括：

获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值；

根据所述均值的小数位，获取小数位舍入比例；

根据所述小数位舍入比例，对所述均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值；

采用所述直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。

本发明实施例还提供一种直流补偿器，包括：

均值模块，用于获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值；

比例模块，用于根据所述均值的小数位，获取小数位舍入比例；

舍入模块，用于根据所述小数位舍入比例，对所述均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值；

补偿模块，用于采用所述直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。

本发明实施例还提供一种基带信号处理器，包括：输入端所述直流补偿器；

所述输入端用于接收并采样所述受污染信号，获取所述受污染信号的采样点。

由上述技术方案可知，本发明实施例根据受污染信号的采样点的均值的小数位确定小数位舍入比例，在对均值的小数位进行处理时，根据该小数位舍入比例对小数位进行舍弃或入位处理。通过按比例随机进行小数位的舍弃或入位处理，将残留的直流成分在频域中分散到全带宽，减少了残留的直流成分对后续的时域算法的影响，因此采用该直流估计值进行直流补偿，能够提高直流补偿的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的直流补偿方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的直流补偿方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的直流补偿器的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的直流补偿器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的直流补偿方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下过程。

步骤101：获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值。

步骤102：根据均值的小数位，获取小数位舍入比例。

步骤103：根据小数位舍入比例，对均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值。

步骤104：采用直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。

在本发明实施例一中，根据受污染信号的采样点的均值的小数位，确定小数位舍入比例，在对均值的小数位进行处理时，根据该小数位舍入比例对小数位进行舍弃或入位处理，而不是像现有技术那样，对小数位一律进行舍弃。通过设置舍入比例并且采用随机化的方法对均值的小数部分进行舍入处理，从而将残留的直流成分在频域中分散到全带宽，减少了残留的直流成分对后续的时域算法的影响，因此采用该直流估计值进行直流补偿，提高了直流补偿的准确度。

图2为本发明实施例二提供的直流补偿方法的流程图。如图2所示，该方法包括如下过程。

步骤201：获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值。

在本步骤中，可以预先设置任意长度的估计周期。一种较佳的实施方式为，根据长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)系统的特点，以一个正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)符号作为一个估计周期，一个OFDM符号对应一个快速傅里叶变换(Fast Fouriet Transformer，简称FFT)周期。或者，以一个子帧作为一个估计周期。或者，以其它预设长度的时间作为一个估计周期，例如，一个估计周期为0.1毫秒，或一个估计周期为1毫秒。

在本步骤中，对获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值的具体方式不做限制，可以采用任意具体的实施方式获取该均值。其中，在一种较佳的实施方式中，步骤201具体包括如下两个步骤。第一步，对当前估计周期内的所有采样点的受污染信号进行求和，获得直流成分总和。由于受污染信号由三种成分组成，即：信号成分、直流成分、噪声成分，其中，信号成分和噪声成分近似服从正态分布，因此，将一个估计周期内的所有采样点的受污染信号相加后，各个采样点的受污染信号中的信号成分相互抵消，并且各个采样点的受污染信号中的噪声成分也相互抵消，相加后的结果为该估计周期内所有采样点的受污染信号中的直流成分总和。第二步，用上述直流成分总和除以上述估计周期内的采样点总数，获得当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值。

步骤202：根据均值的小数位，获取小数位舍入比例。

在本步骤中，以该均值的小数位的值作为入位处理的概率值，进而获取相应的小数位舍入比例。例如，步骤201获得均值为10.4，则该均值的小数位的值为0.4。将0.4作为入位处理的概率值，则入位处理的概率为40％，舍弃处理的概率值为60％，从而获取相应的小数位舍入比例为6∶4。

步骤202之后，根据小数位舍入比例，对均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值。如何根据一个比例决定对小数位进行处理的方式较多，本实施例提供了如下步骤203至步骤207。

步骤203：在随机数区间内产生一个随机数。

在本步骤中，随机数区间包括多个连续整数。具体地，随机数区间中整数的个数可以根据上述采样点个数乘以预设精度获得。例如，以采样点的个数为1000个为例，当预设精度为1时，则随机数区间中包括1000个整数，则随机数区间可以为[1，1000]；仍以采样点的个数为1000个为例，当预设精度为0.1时，则随机数区间中包括100个整数，则随机数区间可以为[1，100]；仍以采样点的个数为1000个为例，当预设精度为0.01时，则随机数区间中包括10个整数，则随机数区间可以为[1，10]。在本发明实施例二中，以随机数区间为[1，1000]为例，则步骤203的具体过程为：从[1，1000]中产生一个随机数。

在本步骤中，要求针对多个估计周期产生的随机数呈均匀分布。对产生随机数的具体方法不做限制，任何能够产生均匀分布的随机数的方法均可适用。其中，一种较佳的实施方式为：采用线性同余法在随机数区间内产生一个随机数。

在本发明的多种具体实施方式中，步骤203可以在在步骤202之后执行，也可以在步骤202之前执行，或与步骤202同时执行。

步骤204：根据小数位舍入比例，将所述随机数区间划分为小数位舍弃区间和小数位入位区间。

在本步骤中，根据小数位舍入比例对随机数区间进行划分。以小数位舍入比例为6∶4且随机数区间为[1，1000]为例，则将随机数区间按照6∶4的比例划分为小数位舍弃区间和小数位入位区间，其中，小数位入位区间为[1，400]，小数位舍弃区间为[401，1000]。

步骤205：判断随机数属于小数位舍弃区间或小数位入位区间。

如果属于小数位舍弃区间，执行步骤206；如果属于小数位入位区间，执行步骤207。

在本步骤中，以随机数为300为例，由于300属于小数位入位区间[1，400]，因此执行步骤207。以随机数为600为例，由于600属于小数位舍弃区间[401，1000]，因此执行步骤206。

步骤206：对均值进行向下取整，获得直流估计值。

在本步骤中，通过对均值向下取整，对该均值的小数位进行了舍弃处理。仍以步骤201获得均值为10.4为例，在本步骤中，对10.4进行取整，获得直流估计值为10。

步骤207：对均值进行向下取整后加1，获得直流估计值。也就是说，这个过程相当于对均值进行了向上取整。

在本步骤中，通过对均值进行向下取整后加1，对该均值的小数位进行了入位处理。仍以步骤201获得均值为10.4为例，在本步骤中，可对10.4进行向下取整，结果为10，对取整后的结果加1，获得直流估计值为11，当然也可以直接对10.4进行向上取整，得到11。

在执行了步骤206或步骤207之后，执行步骤208。

步骤208：采用直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。

在本步骤中，从目标估计周期内的受污染信号中减去直流估计值，获取直流补偿后的信号。具体地，如果是在步骤206之后执行步骤208，则从目标估计周期内的受污染信号中减去10；如果是在步骤207之后执行步骤208，则从目标估计周期内的受污染信号中减去11。本发明实施例一至本发明实施例四中涉及的目标估计周期可以是上述当前估计周期的下一个估计周期，也可以是上述当前估计周期。在本发明实施例二中，仅以目标估计周期为上述当前估计周期的下一个估计周期为例。在其它的具体实施例中，对于受污染信号为上述当前估计周期的情况，在步骤201中获取当前估计周期内的受污染信号之后，对该受污染信号进行存储，在步骤208中进行补偿时，采用存储的当前估计周期内的受污染信号进行补偿计算。

当然，步骤203至步骤205可以通过一个处理器来执行，这个处理器可由CMOS集成电路实现。当然通过硬件产生随机数并计算处理只是一种可能的实现方式。

在本发明的另一个具体实施方式中，以步骤201获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值为10.45为例。则步骤202中根据均值的小数位0.45，获取小数位舍入比例为55∶45。仍以随机数区间为[1，1000]为例，则步骤204划分得到小数位入位区间为[1，450]，小数位舍弃区间为[451，1000]。当步骤203产生的随机数属于区间[1，450]时，直流估计值为11，当步骤203产生的随机数属于区间[451，1000]时，直流估计值为10。

在本发明的另一个具体实施方式中，以步骤201获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值为10.445为例。则步骤202中根据均值的小数位0.445，获取小数位舍入比例为555∶445。仍以随机数区间为[1，1000]为例，则步骤204划分得到小数位入位区间为[1，445]，小数位舍弃区间为[446，1000]。当步骤203产生的随机数属于区间[1，445]时，直流估计值为11，当步骤203产生的随机数属于区间[446，1000]时，直流估计值为10。

在本发明实施例二中，根据受污染信号的采样点的均值的小数位，确定小数位舍入比例，采用该小数位舍入比例将随机数区间划分为小数位舍弃区间和小数位入位区间，在随机数区间中生成随机数，根据该随机数处于小数位舍弃区间还是小数位入位区间，确定对该均值的小数位进行舍弃处理或入位处理。通过设置舍入比例，划分小数位舍弃区间和小数位入位区间，并且判断生成的随机数所属的区间，实现了舍入处理的按比例随机选择，从而将残留的直流成分在频域中分散到全带宽，减少了残留的直流成分对后续的时域算法的影响，因此采用该直流估计值进行直流补偿，提高了直流补偿的准确度。

图3为本发明实施例三提供的直流补偿器的结构示意图。如图3所示，该直流补偿器至少包括：均值模块31、比例模块32、舍入模块33和补偿模块34。这四部分模块可以分别是四个处理器单元，其均可通过硬件逻辑电路实现，如CMOS集成电路。

其中，均值模块31用于获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值。比例模块32用于根据均值的小数位，获取小数位舍入比例。舍入模块33用于根据小数位舍入比例，对均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值。补偿模块34用于采用直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。

在本发明实施例三中，均值模块31和比例模块32根据受污染信号的采样点的均值的小数位，确定小数位舍入比例；舍入模块33在对均值的小数位进行处理时，根据该小数位舍入比例对小数位进行舍弃或入位处理。而不是像现有技术那样，对小数位一律进行舍弃。通过设置舍入比例并且采用随机化的方法对均值的小数部分进行舍入处理，从而将残留的直流成分在频域中分散到全带宽，减少了残留的直流成分对后续的时域算法的影响，因此采用该直流估计值进行直流补偿，提高了直流补偿的准确度。

图4为本发明实施例四提供的直流补偿器的结构示意图。如图4所示，该直流补偿器包括：均值模块31、比例模块32、舍入模块33和补偿模块34。

其中，均值模块31用于获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值。具体地，均值模块31用于获取一个OFDM符号内的受污染信号的采样点的均值，或者，均值模块31用于获取一个子帧内的受污染信号的采样点的均值，或者，均值模块31用于获取预设长度的时间内的受污染信号的采样点的均值。

比例模块32用于根据均值的小数位，获取小数位舍入比例。具体地，比例模块32用于以均值的小数位的值作为入位处理的概率值，获取相应的小数位舍入比例。

舍入模块33用于根据小数位舍入比例，对均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值。具体地，舍入模块33包括：随机数子模块331、区间划分子模块332、舍入处理子模块333。其中，随机数子模块331用于在随机数区间内产生一个随机数。随机数区间包括个数为上述采样点个数与预设精度乘积的连续整数，一个以上估计周期的随机数呈均匀分布。具体地，随机数子模块331具体用于采用线性同余法在随机数区间内产生一个随机数。区间划分子模块332用于根据小数位舍入比例，将随机数区间划分为小数位舍弃区间和小数位入位区间。舍入处理子模块333用于当随机数属于小数位舍弃区间时，对均值进行取整，获得直流估计值；当随机数属于小数位入位区间时，对均值进行取整后加1，获得直流估计值。舍入模块33中包括的各个子模块可以分别是不同的处理器单元。

补偿模块34用于采用直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。具体地，目标估计周期可以是上述当前估计周期的下一个估计周期，也可以是上述当前估计周期。对于受污染信号为上述当前估计周期的情况，补偿模块34与均值模块31一同获取当前估计周期内的受污染信号，并且补偿模块34对该受污染信号进行存储，在进行直流补偿时，补偿模块34采用存储的当前估计周期内的受污染信号进行补偿计算。

在本发明实施例四中，均值模块31和比例模块32根据受污染信号的采样点的均值的小数位，确定小数位舍入比例；舍入模块33采用该小数位舍入比例将随机数区间划分为小数位舍弃区间和小数位入位区间，在随机数区间中生成随机数，根据该随机数处于小数位舍弃区间还是小数位入位区间，确定对该均值的小数位进行舍弃处理或入位处理。通过设置舍入比例，划分小数位舍弃区间和小数位入位区间，并且判断生成的随机数所属的区间，实现了舍入处理的按比例随机选择，从而将残留的直流成分在频域中分散到全带宽，减少了残留的直流成分对后续的时域算法的影响，因此采用该直流估计值进行直流补偿，提高了直流补偿的准确度。

上述图3或图4所示的直流补偿器可以是一个处理器，集成于一个无线基带信号处理器内，该无线基带信号处理器还可包括一个输入端，用于接收并采样所述受污染信号，得到所述受污染信号的采样点。

采用上述本发明实施例一至本发明实施例四的直流补偿方法或直流补偿器，能够改善对残留直流成分敏感的时域算法的性能。对残留直流成分敏感的时域算法例如：OFDM系统中的循环前缀(Cyclic Prefixed，简称CP)鉴频算法，基带预畸变算法中的同向分量/正交分量(In-phasecomponent/Quadrature component，简称IQ)校准算法等。上述算法均采用时域相关，如果相关点数为N，则可以将性能提升10＊lg(N)dB。

需要说明的是：对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种直流补偿方法，其特征在于，包括：

获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值，所述受污染信号为直流补偿之前的含有直流成分的信号；

以所述均值的小数位的值作为入位处理的概率值，将100%与所述均值的小数位的差值作为舍弃处理的概率值，获取所述舍弃处理的概率值与所述入位处理的概率值的比例作为小数位舍入比例；

根据所述小数位舍入比例，对所述均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值；

采用所述直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述小数位舍入比例，对所述均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值包括：

在随机数区间内产生一个随机数；

根据所述小数位舍入比例，将所述随机数区间划分为小数位舍弃区间和小数位入位区间；

当所述随机数属于小数位舍弃区间时，对所述均值进行向下取整，获得所述直流估计值；

当所述随机数属于小数位入位区间时，对所述均值进行向上取整，获得所述直流估计值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在随机数区间内产生一个随机数包括：采用线性同余法在随机数区间内产生一个随机数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标估计周期为：所述当前估计周期的下一个估计周期；或者，所述目标估计周期为：所述当前估计周期。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当前估计周期长度为：一个正交频分复用OFDM符号，或一个子帧，或预设长度的时间。

6.一种直流补偿器，其特征在于，包括：

均值模块，用于获取当前估计周期内的受污染信号的采样点的均值，所述受污染信号为直流补偿之前的含有直流成分的信号；

比例模块，用于以所述均值的小数位的值作为入位处理的概率值，将100%与所述均值的小数位的差值作为舍弃处理的概率值，获取所述舍弃处理的概率值与所述入位处理的概率值的比例作为小数位舍入比例；

舍入模块，用于根据所述小数位舍入比例，对所述均值的小数位进行舍弃处理或入位处理，获得直流估计值；

补偿模块，用于采用所述直流估计值对目标估计周期内的受污染信号进行直流补偿。

7.根据权利要求6所述的直流补偿器，其特征在于，所述舍入模块包括：

随机数子模块，用于在随机数区间内产生一个随机数；

区间划分子模块，用于根据所述小数位舍入比例，将所述随机数区间划分为小数位舍弃区间和小数位入位区间；

舍入处理子模块，用于当所述随机数属于小数位舍弃区间时，对所述均值进行向下取整，获得所述直流估计值；当所述随机数属于小数位入位区间时，对所述均值进行向上取整，获得所述直流估计值。

8.根据权利要求7所述的直流补偿器，其特征在于，所述随机数子模块具体用于采用线性同余法在随机数区间内产生一个随机数。

9.一种基带信号处理器，其特征在于，包括：输入端和权利要求6至8中任意一项所述的直流补偿器；所述输入端用于接收并采样所述受污染信号，获取所述受污染信号的采样点。

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