CN109525268A - 一种对零中频接收信号的校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对零中频接收信号的校正方法，所述该校正方法如下：将一段测试用的基带信号x(t)通过DAC、调制器变为射频信号，将该射频信号通过衰减模块接到零中频接收机的射频输入端口；零中频接收机将射频信号变换为零中频的基带数字采样信号；将基带数字采样信号进行预处理，将其记为y(t)；由x(t)、y(t)估算零中频解调器的电路参数，求解其信号传递零中频解调器的模型参数；根据零中频解调器的模型得到校正器的数字模型电路，求解校正器的参数；射频信号经过零中频解调器完成解调后，通过校正器完成校正，输出无失真信号。本发明能在接收端对解调后的信号准确地进行校正。本发明适用于正交调制解调器的校正领域。

Description

一种对零中频接收信号的校正方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，更具体的，涉及一种对零中频接收信号的校正方法。

背景技术

零中频正交解调器是基站、电台、手机等通信设备中的一种射频器件。它将输入的射频信号直接搬移到载波频率为零的基带上，经过滤波、ADC采样以后送到基带处理模块进行接收处理。由于省去了中频等环节，因此具有体积小、成本低等优点。但由于模拟器件的一致性不高，存在I/Q电路的增益偏差、正交相位偏差、直流泄漏等问题，经过正交解调后的信号一般都含有比较强的镜像泄漏、直流分量等失真成分。因此需要对基带信号进行校正，而目前对基带校正一般在信号的发射阶段，即将基带信号校正后才进行功率放大器进行发射出去，即为射频信号。

发明内容

本发明为了解决零中频正交解调电路中存在的I/Q电路增益偏差，正交相位偏差，直流泄漏的问题，提供了一种对零中频接收信号的校正方法，其能校正零中频解调器后的I/Q电路的增益偏差、正交相位偏差、直流泄漏的问题。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种对零中频接收信号的校正方法，所述该校正方法的具体步骤如下：

步骤1：将一段测试用的基带信号x(t)通过DAC、调制器变为射频信号，将该射频信号通过衰减模块接到零中频接收机的射频输入端口；

步骤2：零中频接收机将射频信号变换为零中频的基带数字采样信号；

步骤3：将基带数字采样信号进行预处理，将其记为y(t)；

步骤4：由x(t)、y(t)估算零中频解调器的电路参数，求解其信号传递零中频解调器的模型参数；

步骤5：根据零中频解调器的模型得到校正器的数字模型电路，求解校正器的参数；

步骤6：射频信号经过零中频解调器完成解调后，通过校正器完成校正，输出无失真信号。

优选地，所述预处理包括消除其中的频率偏差、相位偏差、与x(t)的时延偏差、幅度偏差，记预处理后的信号为y(t)。

优选地，所述估算零中频解调器的电路参数的详细步骤如下：

步骤1：y(t)的表达式为y(t)＝A·x(t)+B·x^*(t)+DC

其中，A表示y(t)中有用成分的系数；B是镜像泄露成分的系数；DC是直流泄露成分的大小；

步骤2：将各个采样时刻t的x(t)代入上式，得到一个方程组；求解方程组，得到复值的系数A、B、DC；

步骤3：将复数形式的信号x(t)＝I(t)+i*Q(t),y(t)＝I1(t)+i*Q1(t),及系数A＝a_i+i*a_q、B＝b_i+i*b_q、DC＝Dc2+i*Dc1代入y(t)的表达式，有

I1(t)+i·Q1(t)＝(a_i+b_i)·I(t)+(b_q-a_q)·Q(t)+[(b_q+a_q)·I(t)+(a_i-b_i)·Q(t)]·i+Dc2+Dc1·i

改写成矩阵的形式

其中，G是2×2的混合矩阵：

其中：A是数据y(t)中x(t)分量的大小；B是共轭信号x*(t)分量的大小；DC是本振泄漏成分的强度；a_i、a_q分别是A的实部、虚部；b_i、b_q分别是B的实部、虚部；Dc2、Dc1分别是DC的实部、虚部；

步骤4：根据上述矩阵表达式，得到零中频解调器的等效基带信号传递模型结构。

优选地，所述校正器的数字模型电路如下：

所述I1信号通过C22增益后与所述Q1信号进行C21增益后的信号相加，相加后的信号与Dc4相加得到I2信号；

所述Q1信号进行C11增益后与所述I1信号进行C12增益后的信号相加，相加后的信号与Dc3相加得到Q2信号。

优选地，所述校正器数字模型电路的参数通过以下方法得到的：

将校正器、零中频解调器的信号传递关系用矩阵分别表示为

其中，C是2×2的混合矩阵：

令I₂＝I,Q₂＝Q，得到校正器的参数为：

其中：G表示正交调制器的等效基带信号模型中的I/Q信号的混合矩阵；C表示互补网络中的I/Q信号的混合矩阵；Q表示X(t)的输入互补网络的Q路信号；I表示X(t)的输入互补网络的I路信号；Q1表示输出互补网络的Q路信号，同时也是输入正交调制器的Q路信号；I1表示输出互补网络的I路信号，同时也是输入正交调制器的I路信号；Q2表示Q1通过正交调制器调制后的信号；I2表示I1通过正交调制器调制后的信号。

本发明的有益效果如下：本发明通过发射一段测试信号，用零中频解调器得到射频信号的等效基带信号y(t)，估计电路参数，得到一种解调器的基带等效模型；由此推导出一种校正器的结构及其参数；校正器能够抵消零中频接收机输出基带信号中的镜像及直流泄露成分，改善信号的质量。

附图说明

图1是零中频正交解调的数据处理方式。

图2是估算零中频解调器参数的结构图。

图3是零中频解调器的模型结构图。

图4是零中频解调器的模型结构与校正器的数字模型电路的连接原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。

实施例1

目前，在接收机中，为了将射频信号恢复为基带信号，存在多种方案，其中的零中频接收技术在简化电路设计、降低成本，以及超宽带应用时降低对采样速率的要求等方面具有明显的优点。所述零中频接收技术采用正交解调技术，其中的I/Q两路本振频率等于输入射频信号的载波频率。如图1所示，所述零中频正交解调的数据处理方式如下：射频信号z(t)分为两路分别送至两个混频器的输入端，所述的第一路信号先与cosωt相乘，后通过低通滤波、ADC采样处理后输出实部信号。所述第二路信号先与-sinωt相乘，后通过低通滤波、ADC采样处理后输出虚部信号。

但是经过零中频解调后的信号依然存在I/Q电路的增益偏差、正交相位偏差、直流泄漏等问题，经过正交解调后的信号一般都含有比较强的镜像泄漏、直流分量等失真成分。因此需要对经过零中频解调器后的信号进行校正。

如图2所示，本实施例提供的一种对零中频接收信号的校正方法，所述该校正方法的具体步骤如下：

步骤1：将一段测试用的基带信号x(t)通过DAC、调制器变为射频信号，将该射频信号通过衰减模块接到零中频接收机的射频输入端口；

步骤2：零中频接收机将射频信号变换为零中频的基带数字采样信号；

步骤3：将基带数字采样信号进行预处理，将其记为y(t)；

步骤4：由x(t)、y(t)估算零中频解调器的电路参数，求解其信号传递零中频解调器的模型参数；

步骤5：根据零中频解调器的模型得到校正器的数字模型电路，求解校正器的参数；

步骤6：射频信号经过零中频解调器完成解调后，通过校正器完成校正，输出无失真信号。

优选地，所述预处理包括消除其中的频率偏差、相位偏差、与x(t)的时延偏差、幅度偏差，记预处理后的信号为y(t)。

本实施所述估算零中频解调器的电路参数的详细步骤如下：

步骤1：y(t)的表达式为y(t)＝A·x(t)+B·x^*(t)+DC

其中，A表示y(t)中有用成分的系数；B是镜像泄露成分的系数；DC是直流泄露成分的大小；

步骤2：将各个采样时刻t的x(t)代入上式，得到一个方程组；求解方程组，得到复值的系数A、B、DC；

步骤3：将复数形式的信号x(t)＝I(t)+i*Q(t),y(t)＝I1(t)+i*Q1(t),及系数A＝ai+i*aq、B＝bi+i*bq、DC＝Dc2+i*Dc1代入y(t)的表达式，有

I1(t)+i·Q1(t)＝(ai+bi)·I(t)+(bq-aq)·Q(t)+[(bq+aq)·I(t)+(ai-bi)·Q(t)]·i+Dc2+Dc1·i

改写成矩阵的形式

其中，G是2×2的混合矩阵：

其中：A是数据y(t)中x(t)分量的大小；B是共轭信号x*(t)分量的大小；DC是本振泄漏成分的强度；a_i、a_q分别是A的实部、虚部；b_i、b_q分别是B的实部、虚部；Dc2、Dc1分别是DC的实部、虚部；

步骤4：根据上述矩阵表达式，得到零中频解调器的等效基带信号传递模型结构。

如图3所示，所述零中频解调器的等效基带信号传递模型结构如下：

所述接收到的零中频基带信号分为I信号与Q信号分别传输到解调器中；所述I信号通过I路进行g22增益后与所述Q信号通过Q路进行g21增益后的信号相加，相加后的信号与Dc2相加得到I1信号；

所述Q信号进行g11增益后与所述I信号通过I路进行g12增益后的信号相加，相加后的信号与Dc1相加得到Q1信号。

根据零中频解调器的等效基带信号传递模型建立校正器的数字模型电路，所述校正器的数字模型电路如下：

所述I1信号通过C22增益后与所述Q1信号进行C21增益后的信号相加，相加后的信号与Dc4相加得到I2信号；

所述Q1信号进行C11增益后与所述I1信号进行C12增益后的信号相加，相加后的信号与Dc3相加得到Q2信号。

本实施例所述校正器数字模型电路的参数通过以下方法得到的：

将校正器、零中频解调器的信号传递关系用矩阵分别表示为

其中，C是2×2的混合矩阵：

令I₂＝I,Q₂＝Q，得到校正器的参数为：

其中：G表示正交调制器的等效基带信号模型中的I/Q信号的混合矩阵；C表示互补网络中的I/Q信号的混合矩阵；Q表示X(t)的输入互补网络的Q路信号；I表示X(t)的输入互补网络的I路信号；Q1表示输出互补网络的Q路信号，同时也是输入正交调制器的Q路信号；I1表示输出互补网络的I路信号，同时也是输入正交调制器的I路信号；Q2表示Q1通过正交调制器调制后的信号；I2表示I1通过正交调制器调制后的信号。

本实施所述的射频信号x(t)＝I(t)+i*Q(t)经过零中频解调器进行解调，零中频解调器进入正常的工作状态，其输出的基带数据表示为Rx(t)＝I1(t)+i*Q1(t)。将Rx(t)送进校正器，抵消其中的镜像泄露、直流泄露成分，最后输出接收信号I2(t)+i*Q2(t)，此时输出的接收信号无失真。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种对零中频接收信号的校正方法，其特征在于：所述该校正方法的具体步骤如下：

步骤1：将一段测试用的基带信号x(t)通过DAC、调制器变为射频信号，将该射频信号通过衰减模块接到零中频接收机的射频输入端口；

步骤2：零中频接收机将射频信号变换为零中频的基带数字采样信号；

步骤3：将基带数字采样信号进行预处理，将其记为y(t)；

步骤4：由x(t)、y(t)估算零中频解调器的电路参数，求解其信号传递零中频解调器的模型参数；

步骤5：根据零中频解调器的模型得到校正器的数字模型电路，求解校正器的参数；

步骤6：射频信号经过零中频解调器完成解调后，通过校正器完成校正，输出无失真信号。

2.根据权利要求1所述的对零中频接收信号的校正方法，其特征在于：所述预处理包括消除其中的频率偏差、相位偏差、与x(t)的时延偏差、幅度偏差，记预处理后的信号为y(t)。

3.根据权利要求1所述的对零中频接收信号的校正方法，其特征在于：所述估算零中频解调器的电路参数的详细步骤如下：

步骤1：y(t)的表达式为y(t)＝A·x(t)+B·x^*(t)+DC；

其中，A表示y(t)中有用成分的系数；B是镜像泄露成分的系数；DC是直流泄露成分的大小；

步骤2：将各个采样时刻t的x(t)代入上式，得到一个方程组；求解方程组，得到复值的系数A、B、DC；

步骤3：将复数形式的信号x(t)＝I(t)+i*Q(t),y(t)＝I1(t)+i*Q1(t),及系数A＝a_i+i*a_q、B＝b_i+i*b_q、DC＝Dc2+i*Dc1代入y(t)的表达式，有

I1(t)+i·Q1(t)＝(a_i+b_i)·I(t)+(b_q-a_q)·Q(t)+[(b_q+a_q)·I(t)+(a_i-b_i)·Q(t)]·i+Dc2+Dc1·i

改写成矩阵的形式

其中，G是2×2的混合矩阵：

其中：A是数据y(t)中x(t)分量的大小；B是共轭信号x*(t)分量的大小；DC是本振泄漏成分的强度；a_i、a_q分别是A的实部、虚部；b_i、b_q分别是B的实部、虚部；Dc1、Dc2分别是DC的实部、虚部；

步骤4：根据上述矩阵表达式，得到零中频解调器的等效基带信号传递模型结构。

4.根据权利要求1所述的对零中频接收信号的校正方法，其特征在于：所述校正器的数字模型电路如下：

所述I1信号通过C22增益后与所述Q1信号进行C21增益后的信号相加，相加后的信号与Dc4相加得到I2信号；

所述Q1信号进行C11增益后与所述I1信号进行C12增益后的信号相加，相加后的信号与Dc3相加得到Q2信号。

5.根据权利要求1所述的对零中频接收信号的校正方法，其特征在于：所述校正器数字模型电路的参数通过以下方法得到的：

将校正器、零中频解调器的信号传递关系用矩阵分别表示为

其中，C是2×2的混合矩阵：

令I₂＝I,Q₂＝Q，得到校正器的参数为：

其中：G表示正交调制器的等效基带信号模型中的I/Q信号的混合矩阵；C表示互补网络中的I/Q信号的混合矩阵；Q表示X(t)的输入互补网络的Q路信号；I表示X(t)的输入互补网络的I路信号；Q1表示输出互补网络的Q路信号，同时也是输入正交调制器的Q路信号；I1表示输出互补网络的I路信号，同时也是输入正交调制器的I路信号；Q2表示Q1通过正交调制器调制后的信号；I2表示I1通过正交调制器调制后的信号。