CN103795435B - 一种镜频抑制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种镜频抑制方法和装置，该方法包括：步骤S1，分别获取单独输入同相分量I和正交分量Q时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i和power_q；步骤S2，计算<maths num="0001"></maths>和<maths num="0002"></maths>步骤S3，将<maths num="0003"></maths>和<maths num="0004"></maths>分别存储为同相分量I和正交分量Q作为对应的幅度补偿系数。本发明提供的镜频抑制方法能够使镜频分量中的同相分量和正交分量的幅度一致，从而提高镜频抑制的效果。

Description

一种镜频抑制方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及到一种镜频抑制方法和装置。

背景技术

从现有的通信发射系统里，由于硬件和射频调制芯片不理想，从而引起信号同相分量和正交分量的幅度不平衡以及相角不平衡。幅度不平衡和相角不平衡就产生了镜频信号。镜频信号始终是困扰发射机性能的一个难点。如果不对镜频信号进行抑制，它就会对有用信号进行干扰，造成发射机的性能低下。

下面以单频率信号为例，来说明镜频信号的产生机理。假设单频信号同相分路I=A*cos(ω₀*t),正交分路Q=A*sin(ω₀*t)；数字上变频用到的信号同相分量I=cos(ω₁*t)，正交分量为Q=sin(ω₁*t)；数字上变频的数学表达式可以表示为：

A*[cos(ω₀*t)+j*sin(ω₀*t)]*[(cos(ω₁*t)+j*sin(ω₁*t)]=A*cos[(ω₀+ω₁)*t]+j*sin[(ω₀+ω₁)*t]

在理想的情况下，经过射频调制器的数学表达式为：

A*cos[(ω₀+ω₁)*t]*sin(ω_c*t)+A*sin[(ω₀+ω₁)*t]*cos(ω_c*t)=A*sin[(ω₀+ω₁+ω_c)*t];

由于数字硬件和射频调制器不可能那么理想，故其数学表达式为：

A_i*cos[(ω₀+ω₁)*t+θ]*sin(ω_c*t)+A_q*sin[(ω₀+ω₁)*t]*cos(ω_c*t)=A_q/2*{sin[(ω₀+ω₁+ω_c)*t]+

sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t]}+A_i/2*{sin[(ω₀+ω₁+ω_c)*t+θ]-sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t+θ]}

这里的镜频分量就是：

A_q/2*sin[(ω_c-ω₀-ω₁)*t]+A_i/2*sin[(ω_c-ω₀-ω₁)*t-θ]，A_i与A_q不相等，是由于同相分量和正交分量幅度不平衡引起的，θ是由于同相分量和正交分量相角不平衡引起的，ω_c是射频调制器的载波频率。有用的信号是A_q/2*sin[(ω_c+ω₀+ω₁)*t]+A_i/2*sin[(ω_c+ω₀+ω₁)*t+θ]。

由上述的数学推导发现，不进行镜频抑制，有用的信号会被无用的镜频信号进行干扰。特别是对于宽带无线通信来说，如果基带信号是扩散频谱信号，有用的载频信号和基带信号会调制，形成的频谱是扩散频谱；镜频信号会和基带信号也会调制，形成的频谱也是扩散频谱。这样无用的扩散频谱信号对有用的扩散频谱信号就形成了强烈的干扰。

发明内容

本发明提供了一种镜频抑制方法，能够有效实现对镜频的有效抑制，降低镜频信号对有用的扩散频谱信号的干扰。

本发明提供了一种镜频抑制方法，所述方法包括：

步骤S1，分别获取单独输入同相分量I和正交分量Q时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i和power_q；

步骤S2，计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q};$

步骤S3，将 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}$ 分别存储为同相分量I和正交分量Q对应的幅度补偿系数。

优选的，所述步骤S2包括：

利用可编程逻辑器件通过如下公式计算

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}:$

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=1+\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i};$

利用可编程逻辑器件通过如下方式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}:$ $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}=1-\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i}.$

优选的，所述获取单独输入同相分量I时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i具体包括：

将单独输入同相分量I时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_i。

优选的，所述获取单独输入同相分量I时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i具体包括：

将单独输入正交分量Q时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_q。

本发明还提供了一种镜频抑制装置，包括：

获取模块，用于分别获取单独输入同相分量I和正交分量Q时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i和power_q；

计算模块，用于计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q};$

存储模块，用于将 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}$ 分别存储为同相分量I和正交分量Q对应的幅度补偿系数。

优选的，所述计算模块，具体用于利用可编程逻辑器件通过如下公式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}:$

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=1+\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i};$

利用可编程逻辑器件通过如下方式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}:$ $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}=1-\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i}.$

优选的，所述获取模块，用于将单独输入同相分量I时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_i。

优选的，所述获取模块，用于将单独输入正交分量Q时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_q。

本发明提供的镜频抑制方法能够使镜频分量中的同相分量和正交分量的幅度一致，从而提高镜频抑制的效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种镜频抑制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种镜频抑制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种镜频抑制装置的结构示意图。

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描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

由于镜频分量为：

A_q/2*sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t]_-A_i/2*sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t+θ]

理想硬件的情况下θ=0，A_q=A_i，可以得出镜频分量为0。但是实际环境中，θ≠0，A_q≠A_i，所以镜频分量不为0。本发明的核心思想在于使同相分量I和正交分量Q的幅度相等，这样在θ逼近与0的时候，镜频分量也逼近0，具体实现方式是：在同相分量乘以一个幅度补偿系数，正交分量乘以另一个幅度补偿系数，使同相分量I和正交分量Q的幅度相等。本发明实施例中主要涉及到如何获取使正交分量和同相分量的幅度相等的幅度补偿系数，如图1所示，该方法包括：

步骤101，分别获取单独输入同相分量I和正交分量Q时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i和power_q。

步骤102，计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}.$

步骤103，将 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}$ 分别存储为同相分量I和正交分量Q对应的幅度补偿系数。

本领域技术人员可以理解，在步骤S3之后，发射机可以使用步骤S3得到的幅度补偿系数对相同制式和频率下的数字信号中相应的分量进行相应幅度补偿，即将相应的分量乘以该分量对应的幅度补偿系数，这个过程与现有技术中一致，在此不再赘述。

由上述的推导的镜频分量公式

A_q2*sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t]_-A_i/2*sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t+θ]，可以得出当I路发，Q路不发的时候，power_i=A_i ²/2;当Q路发，I路不发的时候，power_q=A_q ²/2，则 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=\sqrt{A_q/A_i}$ $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}=\sqrt{A_i/A_q}.$

根据上述的 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}$ 分别对同相分量和正交分量进行幅度补偿后，可得发射镜频分量为（sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t]_-sin[(ω₀+ω₁-ω_c)*t+θ]），在θ逼近与0的时候，上述的镜频分量也等于0。

优选的，所述步骤102包括：

利用可编程逻辑器件通过如下公式计算

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}:$

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=1+\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i};$

利用可编程逻辑器件通过如下方式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}:$ $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}=1-\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i}.$

具体的，在实现本发明的过程中，本申请发明人发现，power_q和power_i相差极小，此时，可以对 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 分别作泰勒级数展开，其中

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=1+\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i};$

相应的，

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}={(\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i)}^{\frac{1}{4}}=$ ${(\mathrm{power}\_q-\mathrm{power}\_i+\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_i)}^{\frac{1}{4}}=$ ${(1+\mathrm{power}\_q-\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_i)}^{\frac{1}{4}}\&ap;1+\frac{\mathrm{power}\_i-\mathrm{power}\_q}{1*\mathrm{power}\_i}=$ $1-\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{power}\_i}{4*\mathrm{power}\_i}.$

在此基础上，本发明优选的实施例中，本申请发明人采用上述方式进行相应的幅度补偿系数计算，通过这种方式能够避免开方运算，从而降低步骤102中的计算过程的复杂度，使得（镜频抑制装置）可以通过可编程逻辑器件完成步骤102的计算。另一方面，在完成其中一个物理量的计算后，可编程逻辑器件无需再执行一次乘除运算，降低了运算占用的资源。

优选的，所述获取单独输入同相分量I时正交调制器产生的镜频信号能量power_i具体包括：

将单独输入同相分量I时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_i。

由于现有技术中的接收机一般都具有检测镜频点信号能量的功能，本发明实施例中，通过将经正交调制器调制后的信号直接输入到接收机，并获取接收机检测到的镜频点信号能量作为power_i，这样大大降低了获取power_i的难度。

相应的，所述获取单独输入正交分量Q时正交调制器产生的镜频信号能量power_q也可以通过如下方式实现：

将单独输入正交分量Q时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_q。

下面结合具体应用场景对本发明实施例提供的镜频抑制方法进行详细的说明，如图2所示，该方法可以包括：

（1)发射单频载波；

（2)设置数字上变频频率；

（3）同向分量送给数模转换器，正交分量不送给数模转换器；

（4）数模转换器的输出结果送给射频正交调制器；

（5）回环，发射机发出的信号回馈到接收机；

（6）射频混频，通过滤波器去除无用分量；

（7）模数转换器采样；

（8）数字下变频；

（9）获取发射镜频点信号能量power_i;

（10)正交分量送给数模转换器，同向分量不送给数模转换器

重复（4)～（8)，然后到（11）。

（11)获取发射镜频点信号能量power_q;

（12)～（13）计算并存储同相分量所需补偿的幅度系数为 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和正交分量所需补偿的幅度系数为 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q};$ 这两个系数相乘等于1，确保有用边带信号的功率不变。

基于相同的构思，本发明实施例三还提供了一种镜频抑制装置，如图3所示，该装置包括：

获取模块301，用于分别获取单独输入同相分量I和正交分量Q时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i和power_q

计算模块302，用于计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q};$

存储模块303，用于将 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}$ 和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}$ 分别存储为同相分量和正交分量所需补偿的幅度系数。

优选的，计算模块302，具体用于利用可编程逻辑器件通过如下公式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}:$

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=1+\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i};$

利用可编程逻辑器件通过如下方式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}:$ $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}=1-\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{poweer}\_i}{4*\mathrm{power}\_i}.$

优选的，获取模块301，用于将单独输入同相分量I时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_i。

优选的，获取模块301，用于将单独输入正交分量Q时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_q。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种镜频抑制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，分别获取单独输入同相分量I和正交分量Q时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i和power_q；

步骤S2，计算和

步骤S3，将和分别存储为同相分量I和正交分量Q对应的幅度补偿系数；

在步骤S3之后还包括：

将相应的分量乘以该分量对应的幅度补偿系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

利用可编程逻辑器件通过如下公式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i};$

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=1+\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{power}\_i}{4*\mathrm{power}\_i};$

利用可编程逻辑器件通过如下方式计算

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}=1-\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{power}\_i}{4*\mathrm{power}\_i}.$

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取单独输入同相分量I时正交调制器产生的镜频信号能量power_i具体包括：

将单独输入同相分量I时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_i。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取单独输入正交分量Q时正交调制器产生的镜频信号能量power_q具体包括：

将单独输入正交分量Q时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_q。

5.一种镜频抑制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于分别获取单独输入同相分量I和正交分量Q时，正交调制器产生的镜频信号能量power_i和power_q；

计算模块，用于计算和 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q};$

存储模块，用于将和分别存储为同相分量I和正交分量Q对应的幅度补偿系数；

所述镜频抑制装置还用于将相应的分量乘以该分量对应的幅度补偿系数。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于利用可编程逻辑器件通过如下公式计算 $\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i};$

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_q/\mathrm{power}\_i}=1+\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{power}\_i}{4*\mathrm{power}\_i};$

利用可编程逻辑器件通过如下方式计算

$\sqrt[4]{\mathrm{power}\_i/\mathrm{power}\_q}=1-\frac{\mathrm{power}\_q-\mathrm{power}\_i}{4*\mathrm{power}\_i}.$

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块，用于将单独输入同相分量I时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_i。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块，用于将单独输入正交分量Q时正交调制器产生的调制信号通过回环接口输入到接收机，并获取所述接收机检测到的镜频点信号能量作为power_q。