CN109525332B - 一种自适应正交调制器的校正器及其泄漏校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正交调制校正器的自适应泄漏校正方法，所述该校正方法的步骤如下：将基带信号x(t)通过DAC转换器、正交调制器、功率放大器等模块处理后，输出射频信号y；同时将射频信号y通过反馈通道变换为数字信号，经过基带预处理后，得到其等效信号：
Figure DDA0001925221930000011
求解等效信号表达式中的参数B、DC；计算
Figure DDA0001925221930000012
生成镜像及本振泄漏的补偿数据xI(t)，再与理想信号x(t)相减，最后通过DAC转换器、正交调制器及功率放大器发射出去；同时又将信号y(t)反馈回去，重复以上过程，直到将失真抑制下去。本发明在正交调制器的参数随着温度、工作频率、电压等因素不断变化的情况下，也能自动调整并始终跟随、校正其中的调制失真。本发明适用于正交调制器校正领域。

Description

一种自适应正交调制器的校正器及其泄漏校正方法
技术领域
本发明涉及数字通信领域，更具体的，涉及一种正交调制器的校正器及其泄漏校正方法。
背景技术
正交调制器是基站、电台、手机等通信设备中的一种射频器件。它将输入的基带信号从低频搬移到很高的射频频率上，经过功率放大器将能量放大以后，由天线发射出去。由于模拟器件的一致性不高，经过正交调制后的信号一般都含有比较强的镜像泄漏、本振泄漏等失真成分。这些无用的泄漏成分叠加到有用的射频信号上，将使信号的质量变差，表现为星座图出现压扁，倾斜，偏离中心点等畸变。
因此为了保证信号的质量，需要对正交调制器失配的参数进行校正。但正交调制器的参数随应用环境变化而变化；或者在每次开机、电路复位后的参数也是不确定的，有很强的随机性。在每次参数变化以后都需要重新校正，采用普通的校正方式显然并不适合，工作效率低，性能也不佳。因此急需一种能自适应校正泄漏的方法，提高性能和效率。
发明内容
本发明为了解决正交调制器的参数随着应用环境变化而变化，或者每次启动后的参数不确定，需要不断校正，工作效率低下的问题，提供了一种自适应正交调制器的校正器以及其泄漏的方法，不论其参数如何变化，都能够迅速的自动调整并完成校正。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种自适应正交调制器的校正器，其特征在于：包括共轭运算电路、第一加法器、第二加法器、反馈通道、FIR滤波器、第一累加器、第二累加器、参数估计模块、ADC转换模块、反馈预处理模块；
所述待发射的基带信号x(t)同时传输给第一加法器、共轭运算电路、参数估计模块、反馈预处理模块；
所述第一加法器的输出端连接第二加法器的输入端，所述第二加法器的输出端通过DAC转换器用于与正交调制器的输入端连接，所述正交调制器的输出端用于连接功率放大器的输入端；
所述功率放大器的输出端输出射频信号Y，同时将输出信号Y通过反馈通道、ADC转换器传输到反馈预处理模块进行基带预处理后，传输到参数估计模块中；
所述参数估计模块的输出端分别接第一累加器的输入端、第二累加器的输入端；
所述第一累加器的输出端接FIR滤波器的输入端，同时FIR滤波器的输入端接共轭运算电路的输出端；
所述FIR滤波器的输出端接加法器的输入端；
所述第二累加器的输出端接第二加法器的输入端。
优选地，所述反馈通道的作用是，从功率放大器的输入/输出或其它的射频节点获得射频输出数据，并通过反馈预处理将其变换为基带信号。
基于以上自适应正交调制器的校正器，本发明还提供其泄漏校正方法，所述该校正方法的具体步骤如下：
步骤1：将待发射的基带信号x(t)输入自适应正交调制器的校正器中，待校正信号x(t)通过DAC转换器、正交调制器、功率放大器输出处理后的射频信号y，同时将射频信号y通过反馈通道，ADC转换器传输到反馈预处理模块中进行基带预处理，使反馈的射频信号变得与基带信号x(t)基本一致；
步骤2：经过基带预处理后，得到其等效信号可表示为：
Figure GDA0002759417700000021
其中：
Figure GDA0002759417700000022
表示卷积运算，上标*表示共轭运算；B是FIR滤波器的复系数，DC是射频信号中的校正本振泄漏的分量，复数；
步骤3：求解等效信号表达式中的参数B、DC；
步骤4：然后计算
Figure GDA0002759417700000023
生成镜像及本振泄漏的补偿数据xI(t)，再与理想信号x(t)相减，最后通过正交调制器及功率放大器发射出去，同时又将射频信号反馈回去，不断重复上述过程，直到将失真抑制下去。
优选地，所述B是FIR滤波器的复系数，B取1～5阶。
优选地，所述求解等效信号表达式中的参数B、DC具体步骤如下：
步骤1：通过采集反馈通道的数据，得到一组x(t)与对应的Fb(t)，t＝1,2,3,…,N，N是数据长度；这里将B取为三阶，B＝(b1,b2,b3)，将数据代入等效信号表达式中，并且写为矩阵的形式，如下：
Figure GDA0002759417700000031
步骤2：将上式记为简单的形式，Fb(t)＝X*Z，其解为：
Z＝(XH·X)-1·XH·FB
步骤3：由于Z的元素Z＝(z1,z2,z2,z4,z5)T，得到
Figure GDA0002759417700000032
其中：Z表示在方程FB＝X·Z中，Z是一个未知的列向量，有5个元素z1、z2、z3、z4、z5，其中FB表示由反馈数据Fb构成的矩阵。
优选地，所述本振泄漏的补偿数据xI(t)的表达式为
xI(t)＝b1(t-1)·x*(t-1)+b2(t)·x*(t)
+b3(t+1)·x*(t+1)+DC。
优选地，所述基带预处理的具体步骤为：将y的中频或近似基带信号经过ADC采样以后变为数字信号；移除数字信号中的频率偏差；消除信号中的相位偏差；再与输出的基带信号x(t)做时间和幅度上的对齐；最后得到射频信号y的基带等效信号Fb(t)。
本发明的有益效果如下：本发明通过反馈通道采集正交调制器、功率放大器输出的射频信号y；将反馈信号经过基带预处理模块后，经过求解方程等操作，找出正交调制器的失真规律，再依此对后续的基带发射信号x(t)进行预补偿校正；将基带预补偿后的信号传输给正交调制器和功率放大器。重复上述过程，形成负反馈的跟踪、校正，将射频信号中的正交调制失真抑制下去。本发明在正交调制器的参数不断变化的情况下，也能自动完成校正，无需人工调整校正参数。
附图说明
图1是自适应正交调制器的校正器的原理图。
图2是本发明泄漏校正方法。
图3是本实施例参数估计模块的一种实现方案的结构图。
图4是本实施例参数估计模块的另一种实现方案的结构图。
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
如图1所示，一种自适应正交调制器的校正器，其特征在于：包括共轭运算电路、第一加法器、第二加法器、反馈通道、FIR滤波器、第一累加器、第二累加器、参数估计模块、ADC转换模块、反馈预处理模块；
所述待发射的基带信号x(t)同时传输给第一加法器、共轭运算电路、参数估计模块、反馈预处理模块；
所述第一加法器的输出端连接第二加法器的输入端，所述第二加法器的输出端通过DAC转换器用于与正交调制器的输入端连接，所述正交调制器的输出端用于连接功率放大器的输入端；
所述功率放大器的输出端输出射频信号y，同时将输出射频信号y通过反馈通道、ADC转换器传输到反馈预处理模块进行基带预处理后，传输到参数估计模块中；
所述参数估计模块的输出端分别接第一累加器的输入端、第二累加器的输入端；
所述第一累加器的输出端接FIR滤波器的输入端，同时FIR滤波器的输入端接共轭运算电路的输出端；
所述FIR滤波器的输出端接加法器的输入端；
所述第二累加器的输出端接第二加法器的输入端。
本实施例，所述反馈通道的作用是，从功率放大器的输入/输出或其它合适的射频节点获得射频输出信号y，并通过反馈预处理将其变换为基带信号。
基于以上自适应正交调制器的校正器，本发明还提供其泄漏校正方法，如图2所示，所述该校正方法的具体步骤如下：
步骤1：将待发射的基带信号x(t)输入自适应正交调制器的校正器中，待校正信号x(t)通过DAC转换器、正交调制器、功率放大器输出处理后的射频信号y，同时将射频信号y通过反馈通道，ADC转换器传输到反馈预处理模块中进行基带预处理，使反馈的射频信号变得与基带信号x(t)基本一致；
步骤2：经过基带预处理后，得到其等效信号可表示为：
Figure GDA0002759417700000051
其中：
Figure GDA0002759417700000052
表示卷积运算，上标*表示共轭运算；B是FIR滤波器的复系数，DC是射频信号中的校正本振泄漏的分量，复数；
步骤3：求解等效信号表达式中的参数B、DC；
步骤4：然后计算
Figure GDA0002759417700000053
生成镜像及本振泄漏的补偿数据xI(t)，再与理想信号x(t)相减，最后通过正交调制器及功率放大器发射出去，同时又将射频信号反馈回去，不断重复上述过程，直到将失真抑制下去。
本实施例中x(t)是待发射的基带信号，是单向流动的，一次性的，它本身不会反复发射；反馈、重复的目的是为了通过不断的采集x(t)和对应的Fb(t)来更新系数B、DC，适应不断变化的环境。
所述B是FIR滤波器的复系数，B取1～5阶；一般地，B的长度，即阶数与信号x(t)的带宽有关。在窄带时，可以取为1；中等带宽可取为3。
本实施例所述求解等效信号表达式中的参数B、DC具体步骤如下：
步骤1：通过采集反馈通道的数据，得到一组x(t)与对应的Fb(t)，t＝1,2,3,…,N，N是数据长度。这里将B取为三阶，B＝(b1,b2,b3)，将数据代入等效信号表达式中，并且写为矩阵的形式，如下：
Figure GDA0002759417700000054
步骤2：将上式记为简单的形式，Fb(t)＝X*Z，其最佳解为：
Z＝(XH·X)-1·XH·FB
步骤3：由于Z的元素Z＝(z1,z2,z2,z4,z5)T，因此
Figure GDA0002759417700000055
其中：上标T表示矩阵的转置，H表示矩阵的共轭转置；Z表示在方程FB＝X·Z中，Z是一个未知的列向量，含有5个元素z1、z2、z3、z4、z5，其中FB表示由反馈数据Fb构成的矩阵。
所述本振、镜像泄漏的补偿数据xI(t)的表达式为
xI(t)＝b1(t-1)·x*(t-1)+b2(t)·x*(t)
+b3(t+1)·x*(t+1)+DC。
重复以上过程，以负反馈的方式将失真抑制下去。
由于迭代校正后的失真成分会逐步降低，每次提取的模型系数也都会趋于0，所以用于预补偿的系数是它们的累积值。
Figure GDA0002759417700000061
这里的ΔB、ΔDC即为前述通过解方程或者自适应滤波求得的泄漏参数B、DC。
本实施例参数估计模块有两种实现方案。
方案一，由基带信号x(t)和射频的基带等效信号Fb(t)，按前述方法构造方程组Fb(t)＝X*Z，通过求解未知数Z，得到泄漏参数B、DC。如图3所示。
方案二，使用自适应滤波器，通过跌代逼近的方式来求解泄漏参数B、DC。如图4所示。
自适应滤波器的系数W(t)由b(t)、dc(t)组成，其输出信号
Figure GDA0002759417700000062
误差信号err＝s(t)-Fb(t)驱动自适应滤波器算法，逐步调节系数b(t)、dc(t)，使err的能量趋于0。经过短暂的调节后，b(t)、dc(t)分别约等于泄漏参数B、DC。
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)

1.一种自适应正交调制器的校正器，其特征在于：包括共轭运算电路、第一加法器、第二加法器、反馈通道、FIR滤波器、第一累加器、第二累加器、参数估计模块、ADC转换模块、反馈预处理模块；
待发射的基带信号x(t)同时传输给第一加法器、共轭运算电路、参数估计模块、反馈预处理模块；
所述第一加法器的输出端连接第二加法器的输入端，所述第二加法器的输出端通过DAC转换器用于与正交调制器的输入端连接，所述正交调制器的输出端用于连接功率放大器的输入端；
所述功率放大器的输出端输出射频信号y，同时将输出射频信号y通过反馈通道、ADC转换器传输到反馈预处理模块进行基带预处理后，传输到参数估计模块中；
所述参数估计模块的输出端分别接第一累加器的输入端、第二累加器的输入端；
所述第一累加器的输出端接FIR滤波器的输入端，同时FIR滤波器的输入端接共轭运算电路的输出端；
所述FIR滤波器的输出端接加法器的输入端；
所述第二累加器的输出端接第二加法器的输入端。
2.根据权利要求1所述的自适应正交调制器的校正器，其特征在于：所述反馈通道的作用是，从功率放大器的输入/输出或其它的射频节点获得射频输出信号y，并通过反馈预处理将其变换为基带信号。
3.一种自适应正交调制器的校正器的泄漏校正方法，其特征在于：所述校正方法的具体步骤如下：
步骤1：将待发射的基带信号x(t)输入自适应正交调制器的校正器中，待校正信号x(t)通过DAC转换器、正交调制器、功率放大器输出处理后的射频信号y，同时将射频信号y通过反馈通道，ADC转换器传输到反馈预处理模块中进行基带预处理，使反馈的射频信号变得与基带信号x(t)基本一致；
步骤2：经过基带预处理后，得到其等效信号可表示为：
Figure FDA0002949956330000011
其中：
Figure FDA0002949956330000021
表示卷积运算，上标*表示共轭运算；B是FIR滤波器的复系数，DC是射频信号中的校正本振泄漏的分量，为复数；
步骤3：求解等效信号表达式中的参数B、DC；
步骤4：然后计算
Figure FDA0002949956330000024
生成镜像及本振泄漏的补偿数据xI(t)，再与理想信号x(t)相减，最后通过正交调制器及功率放大器发射出去，同时又将射频信号反馈回去，不断重复上述过程，直到将失真抑制下去；
所述B是FIR滤波器的复系数，B取1～5阶；
所述求解等效信号表达式中的参数B、DC具体步骤如下：
步骤1：通过采集反馈通道的数据，得到一组x(t)与对应的Fb(t)，t＝1,2,3,…,N，N是数据长度，这里将B取为三阶，B＝(b1,b2,b3)，将数据代入等效信号表达式中，并且写为矩阵的形式，如下：
Figure FDA0002949956330000022
步骤2：将上式记为简单的形式，Fb(t)＝X*Z，其解为：
Z＝(XH·X)-1·XH·FB
步骤3：由于Z的元素Z＝(z1,z2,z2,z4,z5)T，得到
Figure FDA0002949956330000023
其中：在方程FB＝X·Z中，Z是一个未知的列向量，有5个元素z1、z2、z3、z4、z5，其中FB表示由反馈数据Fb构成的矩阵。
4.根据权利要求3所述的自适应正交调制器的校正器的泄漏校正方法，其特征在于：所述本振泄漏的补偿数据xI(t)的表达式为
xI(t)＝b1(t-1)·x*(t-1)+b2(t)·x*(t)
+b3(t+1)·x*(t+1)+DC。
5.根据权利要求3所述的自适应正交调制器的校正器的泄漏校正方法，其特征在于：所述基带预处理的具体步骤为：将y的中频或近似基带信号经过ADC采样以后变为数字信号；移除数字信号中的频率偏差；消除信号中的相位偏差；再与输出的基带信号x(t)做时间和幅度上的对齐；最后得到射频信号y的基带等效信号Fb(t)。
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