CN103746714B - 接收机射频频率响应的数字补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接收机射频频率响应的数字补偿方法，包括：步骤S1：对接收机进行n次扫频测试，得到n个扫频结果；步骤S2：根据该n个扫频结果确定该n次扫频测试中每次扫频测试时的射频本振信号所对应的滤波器；步骤S3：将步骤S2得到的滤波器的系数存储至存储器中；步骤S4：配置接收机当前的射频本振信号；步骤S5：根据该当前的射频本振信号的频率在该存储器中进行查找，得到该当前的射频本振信号对应的滤波器的系数。本发明能够在射频本振信号连续可变的情况下对不同射频本振信号的频率响应做动态的补偿。

Description

接收机射频频率响应的数字补偿方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种接收机射频频率响应的数字补偿方法。

背景技术

在射频接收机里，射频模块中的本地振荡器输出一个高频的正弦波，这个高频正弦波用来对接收的调制信号做混频，混频后的结果就是将射频信号频谱搬移到中频，中频信号再经过协处理器处理，最后，协处理器处理完后的信号送给基带处理器做解调。从现有的3G通信射频产品中，不难发现是本地振荡器输出的射频本振信号为固定的几个频率点，射频本振信号的带宽也比较窄，其射频的频率响应是没有做补偿的。

但是在4G的通信产品中，当射频本振信号的带宽达到100Mhz的时候，如果射频本振信号的频率响应不做补偿，信号的解调会受到明显的影响。其频率响应一般是在基带处理器里做频域均衡。往往也是对固定的射频频率点做频域均衡。来使得带内频谱波动满足一定的指标。但是这里存在的缺点为射频本振信号不断发生变化，又得重新对频率响应做补偿，基带算法又得重新升级。因为不同的射频本振信号的频率响应是不一样的，不同的频率响应需要做不同的补偿；另外一个原因就是不同的射频模块，即便对应相同频率的射频本振信号，其频率响应也有细微的差别。再一个原因，这些频域均衡的算法在基带处理器中实现明显增加了其负担。显然目前的技术不够灵活。特别是对应这种共平台、多模的通信装置，这种技术显然不适应了。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种接收机射频频率响应的数字补偿方法，能够在射频本振信号连续可变的情况下对不同射频本振信号的频率响应做动态的补偿。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种接收机射频频率响应的数字补偿方法，包括：

步骤S1：对接收机进行n次扫频测试，得到n个扫频结果，其中，在第i次扫频时对接收机输入频率为f_i-f_c的单载波信号，所述f_i为所述第i次扫频时所述接收机的射频本振信号的频率，所述f_c为所述接收机的固定中频频率，且f₂-f₁=f₃-f₂……=f_n-f_n-1，1≤i≤n；

步骤S2：根据所述n个扫频结果确定所述n次扫频测试中每次扫频测试时的射频本振信号所对应的滤波器；

步骤S3：将步骤S2得到的滤波器的系数存储至存储器中；

步骤S4：配置接收机当前的射频本振信号；

步骤S5：根据所述当前的射频本振信号的频率在所述存储器中进行查找，得到所述当前的射频本振信号对应的滤波器的系数。

进一步地，步骤S2具体包括：

分别将所述n个扫频结果转换为幅度值，所述n个幅度值分别记为A₁，A₂，…，A_i，…，A_n，其中，A_i为第i次扫频结果对应的幅度值，记f_i对应的滤波器的带宽为W，所述扫频的频率间隔f=f₂-f₁=f₃-f₂……=f_n-f_n-1,m*f<W<(m+1)*f,所述m为偶数，若m/2≤i≤n-(m/2)时，所述f_i对应的滤波器的幅度值为

$\frac{1}{A_{i-2}},\frac{1}{A_{i-1}},\frac{1}{A_i},\frac{1}{A_{i+1}},\frac{1}{A_{i+2}},...,\frac{1}{A_{i+(m/2)}};$

根据所述f_i对应的滤波器的幅度值得到所述f_i对应的滤波器。

进一步地，若i＜m/2，则所述f_i对应的滤波器的幅度值为

$\frac{1}{A_3},...,\frac{1}{A_m}.$

进一步地，若i＞n-(m/2)，则所述f_i对应的滤波器的幅度值为

$\frac{1}{A_{n-(m-1)}},\frac{1}{A_{n-(m-2)}},\frac{1}{A_{n-(m-3)}},...,\frac{1}{A_n}.$

进一步地，步骤S3具体包括：

获取所述计算得到的滤波器的系数；

将所述系数存储至所述存储器，其中，所述系数的存储地址为根据所述系数对应的射频本振信号的频率编码得到。

进一步地，步骤S5具体包括：

获取所述当前的射频本振信号的频率对应的存储地址，

根据所述获取的存储地址，得到所述当前的射频本振信号对应的滤波器的系数。

（三）有益效果

本发明实施方式提供的接收机射频频率响应的数字补偿方法，可以根据射频本振信号的连续变化，动态地补偿射频本振信号的频率响应在一定带宽内的不平坦性，补偿后的信号频谱在带内的幅度波动能满足通信接收机装置的幅度波动指标，补偿后的信号能够被后续的接收机正确解调。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的一种接收机射频频率响应的数字补偿方法的流程图；

图2为本发明实施方式提供的另一种接收机射频频率响应的数字补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明实施方式提供的一种接收机射频频率响应的数字补偿方法，包括：

步骤S1：对接收机进行n次扫频测试，得到n个扫频结果，其中，在第i次扫频时对接收机输入频率为f_i-f_c的单载波信号，所述f_i为所述第i次扫频时所述接收机的射频本振信号的频率，所述f_c为所述接收机的固定中频频率，且f₂-f₁=f₃-f₂……=f_n-f_n-1，1≤i≤n；

步骤S2：根据所述n个扫频结果确定所述n次扫频测试中每次扫频测试时的射频本振信号所对应的滤波器；

步骤S3：将步骤S2得到的滤波器的系数存储至存储器中；

步骤S4：配置接收机当前的射频本振信号；

步骤S5：根据所述当前的射频本振信号的频率在所述存储器中进行查找，得到所述当前的射频本振信号对应的滤波器的系数。从而得到当前的射频本振信号对应的滤波器，并采用该得到的滤波器对接收机当前的射频本振信号的频率响应进行补偿。

其中，步骤S2具体包括：

分别将所述n个扫频结果转换为幅度值，所述n个幅度值分别记为A₁，A₂，…，A_i，…，A_n，其中，A_i为第i次扫频结果对应的幅度值，记f_i对应的滤波器的带宽为W，所述扫频的频率间隔f=f₂-f₁=f₃-f₂……=f_n-f_n-1,m*f<W<(m+1)*f,所述m为偶数，若m/2≤i≤n-(m/2)时，所述f_i对应的滤波器的幅度值为

$\frac{1}{A_{i-2}},\frac{1}{A_{i-1}},\frac{1}{A_i},\frac{1}{A_{i+1}},\frac{1}{A_{i+2}},...,\frac{1}{A_{i+(m/2)}};$

根据所述f_i对应的滤波器的幅度值得到所述f_i对应的滤波器。

其中，若i＜m/2，则所述f_i对应的滤波器的幅度值为

$\frac{1}{A_3},...,\frac{1}{A_m}.$

其中，若i＞n-(m/2)，则所述f_i对应的滤波器的幅度值为

$\frac{1}{A_{n-(m-2)}},\frac{1}{A_{n-(m-3)}},...\frac{1}{A_n}.$

其中，步骤S3具体包括：

获取所述计算得到的滤波器的系数；

将所述系数存储至所述存储器，其中，所述系数的存储地址为根据所述系数对应的射频本振信号的频率编码得到。

其中，步骤S5具体包括：

获取所述当前的射频本振信号的频率对应的存储地址，

根据所述获取的存储地址，得到所述当前的射频本振信号对应的滤波器的系数。

参见图2，本发明可以在接收机的协处理器中实现，需要经过如步骤：

S21：样本数据的获取。这里的样本数据就是动态数字补偿滤波器设计的参考数据，它需要在已有的接收机中获取。在做这个过程的时候需要做一些准备工作，信号源需要连接到接收机的输入口，然后所有的设备均启动。

接收射频频响样本数据的获取方法就是固定接收数字下变频的频率点，将接收中频频率点变成固定中频f_c，采样频率为f_s，接收射频本振的频率f₁从到f_n，上位机通过专用通信接口自动控制信号源（信号源是一种仪器）的功率和频率，让其发单载波信号送给接收机，单载波信号的频率从f₁-f_c变化至f_n-f_c，以等间隔频率为步进行扫频测试。这里的等间隔频率就是相邻本振频率的间隔f=f₂-f₁=f₃-f₂……=f_n-f_n-1。每做一次扫频测试，上位机会去读协处理器中的信号功率。这样重复做了n次这样的扫频测试后，就得到了本发明所要的样本数据。

S22：动态数字补偿滤波器的设计。这个动态体现在有n个滤波器系数。与扫频的次数对应起来的。每一组滤波器系数有k个抽头系数。这n组滤波器系数包括了对所有频率响应做补偿。

其中，可以采用MATLAB软件设计补偿滤波器，需要将已知的参数输入给MATLAB中的函数，其中，第一个参数是数字滤波器的阶数。第二个参数是滤波器的频率因子，该频率因子与采样频率f_s和扫频频率间隔有关，第三个参数是与频率因子对应的滤波器幅度，该幅度为扫频结果（DB功率换算后的幅度，A=10^(p/20)）的倒数。第四个参数就是权重因子，权重因子的获取与数字补偿滤波器的补偿带宽和幅度波动大小有关，其中，在补偿带宽以内的权重因子要大，不关心的频带，其权重因子要小。

其中，对于第三个参数，这也是本发明的核心内容。从步骤S21可以得到n个扫频的结果，记作p₁，p₂……p_n，这里的结果均是DB功率值，根据公式db=20*log10(A)换算成幅度值，记数字补偿滤波器的带宽为W，扫频的频率间隔为f,m*f<W<(m+1)*f,m为偶数。那么对于本振频率f_i，若m/2≤i≤n-(m/2)时，这一组数字补偿滤波器的幅度就是 $\frac{1}{A_{i-(m/2-1)}},...,\frac{1}{A_{i-2}},\frac{1}{A_{i-1}},\frac{1}{A_i},\frac{1}{A_{i+1}},\frac{1}{A_{i+2}},...,\frac{1}{A_{i+(m/2)}}.$ 这里的取样方法就是滑动取样扫频结果，以本振频率为中心两边各取m/2-1和m/2个扫频结果。此外，当本振频率取到边界值时，例如，如果本振频率采用到f₁，…，f_m/2，相当于用到了本振频率的下边界，数字补偿滤波器的幅度值都取如果本振频率用到了f_n-(m/2-3)，f_n-(m/2-4)，…，f_n,相当于用到了本振频率的上边界，它们的幅度都是 $\frac{1}{A_{n-(m-1)}},\frac{1}{A_{n-(m-2)}},\frac{1}{A_{n-(m-3)}},...\frac{1}{A_n}.$

S23：滤波器系数的存储。如果本振频率变动的范围比较大，比如从400Mhz到6000Mhz，那么显然存储的数据量为560组滤波器系数，数据量比较大。因此一般情况下，这些滤波器系数需要存储在协处理器外挂的存储器中，其中，滤波器系数的存储地址可以本振的频率和滤波器的阶次来编码。

S24：在系统配置接收本振频率的时刻，协处理器中的逻辑会自动根据接收本振频率映射相应的外挂存储器中的滤波器系数存放地址，然后将相应的系数读到协处理器中的寄存器里。其中，如果系统所使用的本振频率，没有被扫频的本振频率覆盖到，则采用就近原则，查看该系统所使用的本振频率和哪个扫频频率点最近。例如，若扫频的接收本振频率点为400Mhz，410Mhz，420Mhz，…，500Mhz,510Mhz,…，5980Mhz,5990Mhz,6000Mhz，而系统所使用的本振频率为508Mhz，则它的补偿滤波器系数就是510Mhz对应的滤波器系数；若系统所使用的本振频率为1001Mhz，它的补偿滤波器系数就是1000Mhz对应的滤波器系数，之后采用得到的滤波器对该射频本振信号的频率响应做补偿。

本发明实施方式提供的接收机射频频率响应的数字补偿方法，可以根据射频本振信号的连续变化，动态地补偿射频本振信号的频率响应在一定带宽内的不平坦性，补偿后的信号频谱在带内的幅度波动能满足通信接收机装置的幅度波动指标，补偿后的信号能够被后续的接收机正确解调，特别适用于共平台和多模的通信设备里。可以把补偿后的信号频谱在宽带内的幅度波动控制在一定的指标以内，该指标能够满足接收机的性能和要求，保证后续的数字信号处理不会受到功率变化影响。

本发明实施方式提供的接收机射频频率响应的数字补偿方法，在接收机的本振信号频率在一定的范围内连续变化时，能够对以任意射频本振频率为中心的射频频率响应做补偿，经过补偿滤波器后的信号频谱在一定的带宽范围内的幅度波动能够满足接收机的性能要求。其中，本发明实施方式可以应用到无线通信领域的射频接收机以及卫星通信领域的射频接收机里，可以协处理器中实现，从而减轻基带处理器的负担，此外，还可以对系统的实现起到平衡的作用。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种接收机射频频率响应的数字补偿方法，其特征在于，包括：

步骤S1：对接收机进行n次扫频测试，得到n个扫频结果，其中，在第i次扫频时对接收机输入频率为f_i-f_c的单载波信号，所述f_i为所述第i次扫频时所述接收机的射频本振信号的频率，所述f_c为所述接收机的固定中频频率，且f₂-f₁＝f₃-f₂……＝f_n-f_n-1，1≤i≤n；

步骤S2：根据所述n个扫频结果确定所述n次扫频测试中每次扫频测试时的射频本振信号所对应的滤波器；

步骤S3：将步骤S2得到的滤波器的系数存储至存储器中；

步骤S4：配置接收机当前的射频本振信号；

步骤S5：根据所述当前的射频本振信号的频率在所述存储器中进行查找，得到所述当前的射频本振信号对应的滤波器的系数；

其中，步骤S2具体包括：

分别将所述n个扫频结果转换为幅度值，所述n个幅度值分别记为A₁，A₂，…，A_i，…，A_n，其中，A_i为第i次扫频结果对应的幅度值，记f_i对应的滤波器的带宽为W，所述扫频的频率间隔f＝f₂-f₁＝f₃-f₂……＝f_n-f_n-1,m*f＜W＜(m+1)*f,所述m为偶数，若m/2≤i≤n-(m/2)时，所述f_i对应的滤波器的幅度值为 $\frac{1}{A_{i-(m/2-1)}},...,$ $\frac{1}{A_{i-2}},\frac{1}{A_{i-1}},\frac{1}{A_i},\frac{1}{A_{i+1}},\frac{1}{A_{i+2}},...,\frac{1}{A_{i+(m/2)}};$

根据所述f_i对应的滤波器的幅度值得到所述f_i对应的滤波器；

其中，若i＜m/2，则所述f_i对应的滤波器的幅度值为 $\frac{1}{A_1},\frac{1}{A_2},$ $\frac{1}{A_3},...,\frac{1}{A_m};$

若i＞n-(m/2)，则所述f_i对应的滤波器的幅度值为 $\frac{1}{A_{n-(m-1)}},$ $\frac{1}{A_{n-(m-2)}},\frac{1}{A_{n-(m-3)}},...,\frac{1}{A_n}.$

2.根据权利要求1所述的接收机射频频率响应的数字补偿方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

获取所述步骤S2中计算得到的滤波器的系数；

将所述系数存储至所述存储器，其中，所述系数的存储地址为根据所述系数对应的射频本振信号的频率编码得到。

3.根据权利要求2所述的接收机射频频率响应的数字补偿方法，其特征在于，步骤S5具体包括：

获取所述当前的射频本振信号的频率对应的存储地址，

根据所述获取的存储地址，得到所述当前的射频本振信号对应的滤波器的系数。