CN110943748B - 一种自动失配校准电路、射频接收机系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动失配校准电路、射频接收机系统及方法，所述自动失配校准电路包括至少一直流失调估计与校准模块，连接于射频接收机后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的直流失调进行估计，得到I通道直流分量和Q通道直流分量，之后将所述I通道直流分量和所述Q通道直流分量补偿至对应I通道和Q通道的接收信号中，实现直流失调校准。通过本发明解决了现有失配校准电路无法满足系统低功耗要求的问题。

Description

一种自动失配校准电路、射频接收机系统及方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是涉及一种自动失配校准电路、射频接收机系统及方法。

背景技术

物联网接收机中，通常存在着各种电路失配，包括IQ两路的直流失调(DC offset)和正交失配(IQ mismatch)等；而这些失配会影响接收机的接收信噪比，进而影响接收机的解调性能。

现下主流的接收机系统中都会对这些射频电路的失配进行校准，以提高接收机的解调性能。但不同的校准方法实现的校准效果不同，功耗也有较大差异；而且由于多数物联网接收机系统采用电池供电，因此对物联网接收机系统的校准功耗也提出了更高的要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自动失配校准电路、射频接收机系统及方法，用于解决现有失配校准电路无法满足系统低功耗要求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自动失配校准电路，所述自动失配校准电路包括：

至少一直流失调估计与校准模块，连接于射频接收机后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的直流失调进行估计，得到I通道直流分量和Q通道直流分量，之后将所述I通道直流分量和所述Q通道直流分量补偿至对应I通道和Q通道的接收信号中，实现直流失调校准。

可选地，所述直流失调估计与校准模块包括：I通道直流失调估计与校准部分和Q通道直流失调估计与校准部分，其中，所述I通道直流失调估计与校准部分包括：

I通道输入缓存单元，连接于射频接收机后端的I通道，用于对I通道中传输的接收信号进行缓存；

I通道均值单元，连接于所述I通道输入缓存单元，用于对第一预设时间段内存储于所述I通道输入缓存单元中的接收信号进行时域平均，得到I通道直流分量；

I通道加法器单元，其第一输入端连接于射频接收机后端的I通道，其第二输入端连接于所述I通道均值单元，用于对当前I通道中传输的接收信号和所述I通道直流分量进行减法运算，实现对I通道中传输的接收信号的直流失调校准；

所述Q通道直流失调估计与校准部分包括：

Q通道输入缓存单元，连接于射频接收机后端的Q通道，用于对Q通道中传输的接收信号进行缓存；

Q通道均值单元，连接于所述Q通道输入缓存单元，用于对第一预设时间段内存储于所述Q通道输入缓存单元中的接收信号进行时域平均，得到Q通道直流分量；

Q通道加法器单元，其第一输入端连接于射频接收机后端的Q通道，其第二输入端连接于所述Q通道均值单元，用于当前对Q通道中传输的接收信号和所述Q通道直流分量进行减法运算，实现对Q通道中传输的接收信号的直流失调校准。

可选地，所述自动失配校准电路还包括：至少一幅度失配估计与校准模块，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块之间或所述直流失调估计与校准模块后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计以得到幅度补偿值，之后将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

可选地，所述幅度失配估计与校准模块包括：

I通道缓存单元，连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块的I通道输出端，用于对I通道中传输的接收信号进行缓存；

I通道峰值平均单元，连接于所述I通道缓存单元，用于对第二预设时间段内存储于所述I通道缓存单元中的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值；

Q通道缓存单元，连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，用于对Q通道中传输的接收信号进行缓存；

Q通道峰值平均单元，连接于所述Q通道缓存单元，用于对第二预设时间段内存储于所述Q通道缓存单元中的接收信号进行峰值平均，得到Q通道幅度值；

除法器单元，其第一输入端连接于所述I通道峰值平均单元，其第二输入端连接于所述Q通道峰值平均单元，用于对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值；

幅度补偿单元，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或直流失调估计与校准模块的I通道输出端，或者其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，其第二输入端连接于所述除法器单元，用于将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

可选地，所述幅度失配估计与校准模块还包括：均值单元，连接于所述除法器单元和所述幅度补偿单元之间，用于对多个所述幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值。

可选地，在所述直流失调估计与校准模块和所述幅度失配估计与校准模块的数量为多个时，所述直流失调估计与校准模块和所述幅度失配估计与校准模块交替间隔排布。

可选地，所述自动失配校准电路还包括：至少一相位失配估计与校准模块，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块之间或所述直流失调估计与校准模块后端，用于在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值及其对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准。

可选地，所述相位失配估计与校准模块包括：

滑动相位预补偿单元，用于提供一相位补偿初始值，并在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；以及从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值；

相位补偿单元，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块的I通道输出端，其第二输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，其第三输入端连接于所述滑动相位预补偿单元，用于将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道的接收信号中，以及将所述相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准；

解调与信噪比估计单元，连接于所述相位补偿单元和所述滑动相位预补偿单元之间，用于对所述相位补偿单元的输出进行解调及信噪比估计，得到当前相位对应的信噪比。

可选地，在所述直流失调估计与校准模块和所述相位失配估计与校准模块的数量为多个时，所述直流失调估计与校准模块和所述相位失配估计与校准模块交替间隔排布。

可选地，所述自动失配校准电路还包括：至少一正交失配估计与校准模块，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块之间或所述直流失调估计与校准模块后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计以得到幅度补偿值，并将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，同时在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值，并将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道的接收信号中；对补偿后的接收信号进行信噪比估计以得到各相位对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现幅度和相位失配校准。

可选地，所述正交失配估计与校准模块包括：

I通道缓存单元，连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块的I通道输出端，用于对I通道中传输的接收信号进行缓存；

I通道峰值平均单元，连接于所述I通道缓存单元，用于对第二预设时间段内存储于所述I通道缓存单元中的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值；

Q通道缓存单元，连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，用于对Q通道中传输的接收信号进行缓存；

Q通道峰值平均单元，连接于所述Q通道缓存单元，用于对第二预设时间段内存储于所述Q通道缓存单元中的接收信号进行峰值平均，得到Q通道幅度值；

除法器单元，其第一输入端连接于所述I通道峰值平均单元，其第二输入端连接于所述Q通道峰值平均单元，用于对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值；

滑动相位预补偿单元，用于提供一相位补偿初始值，并在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；以及从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值；

补偿单元，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块的I通道输出端，其第二输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，其第三输入端连接于所述除法器单元，其第四输入端连接于所述滑动相位预补偿单元，用于将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道的接收信号中；以及将所述相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现幅度和相位失配校准；

解调与信噪比估计单元，连接于所述补偿单元和所述滑动相位预补偿单元之间，用于对所述补偿单元的输出进行解调及信噪比估计，得到当前相位对应的信噪比。

可选地，所述正交失配估计与校准模块还包括：均值单元，连接于所述除法器单元和所述补偿单元之间，用于对多个所述幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值。

可选地，在所述直流失调估计与校准模块和所述正交失配估计与校准模块的数量为多个时，所述直流失调估计与校准模块和所述正交失配估计与校准模块交替间隔排布。

本发明还提供了一种自动失配校准方法，所述自动失配校准方法包括：至少执行一次的直流失调估计与校准步骤，其中所述直流失调估计与校准步骤包括：

对I通道和Q通道中传输的接收信号的直流失调进行估计，得到I通道直流分量和Q通道直流分量；

将所述I通道直流分量和所述Q通道直流分量补偿至对应I通道和Q通道的接收信号中，实现直流失调校准。

可选地，所述直流失调估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第一预设时间段内，对I通道中传输的接收信号进行时域平均，得到I通道直流分量，完成I通道中传输的接收信号的直流失调估计；对当前I通道中传输的接收信号和所述I通道直流分量进行减法运算以去除直流失调，实现I通道中传输的接收信号的直流失调校准；

在第一预设时间段内，对Q通道中传输的接收信号进行时域平均，得到Q通道直流分量，完成Q通道中传输的接收信号的直流失调估计；对当前Q通道中传输的接收信号和所述Q通道直流分量进行减法运算以去除直流失调，实现Q通道中传输的接收信号的直流失调校准。

可选地，所述自动失配校准方法还包括：至少执行一次的幅度失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述幅度失配估计与校准步骤包括：

对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计，得到幅度补偿值；

将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

可选地，所述幅度失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第二预设时间段内，分别对I通道和Q通道中传输的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值和Q通道幅度值；对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值，完成幅度失配估计；

将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

可选地，所述幅度失配估计与校准步骤的具体实现方法还包括：至少重复执行一次得到幅度补偿值的方法，并对多个幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值。

可选地，在所述直流失调估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤均执行多次时，所述直流失调估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤交替间隔执行。

可选地，所述自动失配校准方法还包括：至少执行一次的相位失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述相位失配估计与校准步骤包括：

在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值及其对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准。

可选地，所述相位失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

提供一相位补偿初始值，并将所述相位补偿初始值补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比；

在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值，并将各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，依次解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比；

从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，实现相位失配校准。

可选地，在所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤均执行多次时，所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤交替间隔执行。

可选地，所述自动失配校准方法还包括：至少执行一次的正交失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述正交失配估计与校准步骤包括：

对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计以得到幅度补偿值，在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；

将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道中传输的接收信号中，同时将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中；

解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现幅度和相位失配校准。

可选地，所述正交失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第二预设时间段内，分别对I通道和Q通道中传输的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值和Q通道幅度值；对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值，完成幅度失配估计；

将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时将相位补偿初始值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，解调并估计补偿后I通道和Q通道的接收信号的信噪比；

在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；

将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时依次将各相位补偿调节值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，依次解调并估计补偿后I通道和Q通道的接收信号的信噪比；

从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值，将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时将所述相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现幅度和相位失配校准。

可选地，所述正交失配估计与校准步骤的具体实现方法还包括：至少重复执行一次得到幅度补偿值的方法，并对多个幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值。

可选地，在所述直流失调估计与校准步骤和所述正交失配估计与校准步骤均执行多次时，所述直流失调估计与校准步骤和所述正交失配估计与校准步骤交替间隔执行。

本发明还提供了一种射频接收机系统，所述射频接收机系统包括：射频发射机、射频接收机，连接于所述射频接收机后端、如上所述的自动失配校准电路。

如上所述，本发明的一种自动失配校准电路、射频接收机系统及方法，通过对射频接收机后端的接收信号进行直流失调估计与校准、直流失调估计与校准和幅度失配估计与校准、直流失调估计与校准和相位失配估计与校准、或直流失调估计与校准和正交失配估计与校准，从而提高系统的接收信噪比和解调性能；同时本发明所述校准过程可在通信之前进行，也可在通信之后进行，还可中断通信进行，更可在通信过程中进行；而在通信过程中进行直流失调校准时，无需占用通信之外的时间，不仅减小了系统的有效工作时间，更减小了系统的平均功耗，从而满足了低功耗应用需求。

附图说明

图1显示为本发明实施例一所述自动失配校准电路的组成示意图。

图2显示为本发明实施例二所述自动失配校准电路的组成示意图。

图3显示为本发明实施例三所述自动失配校准电路的组成示意图。

图4显示为本发明实施例四所述自动失配校准电路的组成示意图。

图5显示为本发明实施例四中所述补偿单元的具体电路图。

图6显示为本发明实施例五所述射频接收机系统的组成示意图。

元件标号说明

10 自动失配校准电路

100 直流失调估计与校准模块

101 I通道直流失调估计与校准部分

1011 I通道输入缓存单元

1012 I通道均值单元

1013 I通道加法器单元

102 Q通道直流失调估计与校准部分

1021 Q通道输入缓存单元

1022 Q通道均值单元

1023 Q通道加法器单元

200 幅度失配估计与校准模块

201 I通道缓存单元

202 I通道峰值平均单元

203 Q通道缓存单元

204 Q通道峰值平均单元

205 除法器单元

206 幅度补偿单元

300 相位失配估计与校准模块

301 滑动相位预补偿单元

302 相位补偿单元

303 解调与信噪比估计单元

400 正交失配估计与校准模块

401 I通道缓存单元

402 I通道峰值平均单元

403 Q通道缓存单元

404 Q通道峰值平均单元

405 除法器单元

406 滑动相位预补偿单元

407 补偿单元

408 解调与信噪比估计单元

20 射频发射机

30 射频接收机

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种自动失配校准电路，所述自动失配校准电路10包括：至少一直流失调估计与校准模块100，连接于射频接收机后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的直流失调进行估计，得到I通道直流分量和Q通道直流分量，之后将所述I通道直流分量和所述Q通道直流分量补偿至对应I通道和Q通道的接收信号中，实现直流失调校准。

本示例中，在所述直流失调估计与校准模块100的数量为多个(即大于等于2个)时，各所述直流失调估计与校准模块100依次连接于射频接收机后端，用以对I通道和Q通道中传输的接收信号先后进行多次直流失调校准，从而提高校准精度。

作为示例，如图1所示，所述直流失调估计与校准模块100包括：I通道直流失调估计与校准部分101及Q通道直流失调估计与校准部分102，其中，所述I通道直流失调估计与校准部分101包括：

I通道输入缓存单元1011，连接于射频接收机后端的I通道，用于对I通道中传输的接收信号I_IN进行缓存；

I通道均值单元1012，连接于所述I通道输入缓存单元1011，用于对第一预设时间段内存储于所述I通道输入缓存单元1011中的接收信号进行时域平均，得到I通道直流分量I_DC；

I通道加法器单元1013，其第一输入端连接于射频接收机后端的I通道，其第二输入端连接于所述I通道均值单元1012，用于对当前I通道中传输的接收信号和所述I通道直流分量I_DC进行减法运算，实现对I通道中传输的接收信号的直流失调校准；

所述Q通道直流失调估计与校准部分102包括：

Q通道输入缓存单元1021，连接于射频接收机后端的Q通道，用于对Q通道中传输的接收信号Q_IN进行缓存；

Q通道均值单元1022，连接于所述Q通道输入缓存单元1021，用于对第一预设时间段内存储于所述Q通道输入缓存单元1021中的接收信号进行时域平均，得到Q通道直流分量Q_DC；

Q通道加法器单元1023，其第一输入端连接于射频接收机后端的Q通道，其第二输入端连接于所述Q通道均值单元1022，用于对当前Q通道中传输的接收信号和所述Q通道直流分量进行减法运算，实现对Q通道中传输的接收信号的直流失调校准。

本示例中，在所述I通道输入缓存单元1011和所述Q通道输入缓存单元1021的存储长度足够时，可通过延长第一预设时间段的长度来提高直流失调的校准精度；而在所述I通道输入缓存单元1011和所述Q通道输入缓存单元1021的存储长度不足以满足时间延长后的存储时，可通过增大所述I通道输入缓存单元1011和所述Q通道输入缓存单元1021的存储长度，同时延长第一预设时间段的长度来提高直流失调的校准精度。但需要注意的是，第一预设时间段越长，校准精度越高，同时校准的时效性越差；因此，在实际应用中，需综合考量校准精度和校准时效性；当然，还需考虑实际的通信协议类型，以根据实际带宽和数据率合理设定第一预设时间段的长度。

相应地，本实施例还提供一种自动失配校准方法，所述自动失配校准方法包括：至少执行一次的直流失调估计与校准步骤，其中所述直流失调估计与校准步骤包括：对I通道和Q通道中传输的接收信号的直流失调进行估计，得到I通道直流分量和Q通道直流分量；将所述I通道直流分量和所述Q通道直流分量补偿至对应I通道和Q通道的接收信号中，实现直流失调校准。

本示例中，为了提高校准精度，所述直流失调估计与校准步骤可重复执行多次(即大于等于2次)，以对I通道和Q通道中传输的接收信号进行多次直流失调校准。

作为示例，所述直流失调估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第一预设时间段内，对I通道中传输的接收信号I_IN进行时域平均，得到I通道直流分量I_DC，完成I通道中传输的接收信号的直流失调估计；对当前I通道中传输的接收信号和所述I通道直流分量I_DC进行减法运算以去除直流失调，实现I通道中传输的接收信号的直流失调校准；

在第一预设时间段内，对Q通道中传输的接收信号Q_IN进行时域平均，得到Q通道直流分量Q_DC，完成Q通道中传输的接收信号的直流失调估计；对当前Q通道中传输的接收信号和所述Q通道直流分量Q_DC进行减法运算以去除直流失调，实现Q通道中传输的接收信号的直流失调校准。

本示例中，可通过延长第一预设时间段的长度来提高直流失调的校准精度，即第一预设时间段越长，校准精度越高，但同时校准的时效性也越差；因此，在实际应用中，需综合考量校准精度和校准时效性；当然，还需考虑实际的通信协议类型，以根据实际带宽和数据率合理设定第一预设时间段的长度。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种自动失配校准电路，相较于实施例一，本实施例所述自动失配校准电路10还包括：至少一幅度失配估计与校准模块200，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间或所述直流失调估计与校准模块100后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计以得到幅度补偿值，之后将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

本示例中，所述直流失调估计与校准模块100和所述幅度失配估计与校准模块200的数量可以相同也可以不同：如所述直流失调估计与校准模块100和所述幅度失配估计与校准模块200的数量均为1个，此时所述直流失调估计与校准模块100连接于射频接收机后端，所述幅度失配估计与校准模块200或连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间，或连接于所述直流失调估计与校准模块100后端；如所述直流失调估计与校准模块100的数量为1个，所述幅度失配估计与校准模块200的数量为多个(即大于等于2个)，此时所述直流失调估计与校准模块100连接于射频接收机后端，多个所述幅度失配估计与校准模块200或全部连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间，或全部连接于所述直流失调估计与校准模块100后端，或部分连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间、部分连接于所述直流失调估计与校准模块100后端；如所述直流失调估计与校准模块100的数量为多个(即大于等于2个)，所述幅度失配估计与校准模块200的数量为1个，此时多个所述直流失调估计与校准模块100均连接于射频接收机后端，所述幅度失配估计与校准模块200或连接于第一个所述直流失调估计与校准模块100前端，或连接于最后一个所述直流失调估计与校准模块100后端，或连接于任意两个所述直流失调估计与校准模块100之间；如所述直流失调估计与校准模块100的数量和所述幅度失配估计与校准模块200的数量均为多个(即大于等于2个)，此时多个所述直流失调估计与校准模块100均连接于射频接收机后端，多个所述幅度失配估计与校准模块或全部连接于任一所述直流失调估计与校准模块100前端，或全部连接于任一所述直流失调估计与校准模块100后端，或任意穿插于所述直流失调估计与校准模块100之间；优选地，在所述直流失调估计与校准模块100和所述幅度失配估计与校准模块200的数量均为多个(即大于等于2个)时，所述直流失调估计与校准模块100和所述幅度失配估计与校准模块200交替间隔排布，用以对I通道和Q通道中传输的接收信号重复进行多次直流失调校准和幅度失配校准，从而提高校准精度。需要注意的是，在所述幅度失配估计与校准模块200连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间时，所述幅度失配估计与校准模块200涉及的接收信号为射频接收机I通道和Q通道中传输的接收信号；而在所述幅度失配估计与校准模块200连接于所述直流失调估计与校准模块100后端时，所述幅度失配估计与校准模块200涉及的接收信号为所述直流失调估计与校准模块100的I通道输出端和Q通道输出端输出的接收信号。

作为示例，如图2所示，所述幅度失配估计与校准模块200包括：

I通道缓存单元201，连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块100的I通道输出端，用于对I通道中传输的接收信号进行缓存；

I通道峰值平均单元202，连接于所述I通道缓存单元201，用于对第二预设时间段内存储于所述I通道缓存单元201中的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值I_Vpp；

Q通道缓存单元203，连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块100的Q通道输出端，用于对Q通道中传输的接收信号进行缓存；

Q通道峰值平均单元204，连接于所述Q通道缓存单元203，用于对第二预设时间段内存储于所述Q通道缓存单元203中的接收信号进行峰值平均，得到Q通道幅度值Q_Vpp；

除法器单元205，其第一输入端连接于所述I通道峰值平均单元202，其第二输入端连接于所述Q通道峰值平均单元204，用于对所述Q通道幅度值Q_Vpp和所述I通道幅度值I_Vpp进行除法运算，得到幅度补偿值AM_COMP，其中AM_COMP＝Q_Vpp/I_Vpp；

幅度补偿单元206，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的I通道或直流失调估计与校准模块100的I通道输出端，或者其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的Q通道或直流失调估计与校准模块100的Q通道输出端，其第二输入端连接于所述除法器单元205，用于将所述幅度补偿值AM_COMP补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

本示例中，在将所述幅度补偿值AM_COMP补偿至I通道的接收信号中以实现幅度失配校准时，所述幅度补偿单元206的第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的I通道或直流失调估计与校准模块100的I通道输出端，其第二输入端连接于所述除法器单元205；而在将所述幅度补偿值AM_COMP补偿至Q通道的接收信号中以实现幅度失配校准时，所述幅度补偿单元206的第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的Q通道或直流失调估计与校准模块100的Q通道输出端，其第二输入端连接于所述除法器单元205。

本示例中，在所述I通道缓存单元201和所述Q通道缓存单元203的存储长度足够时，可通过延长第二预设时间段的长度来提高幅度失配的校准精度；而在所述I通道缓存单元201和所述Q通道缓存单元203的存储长度不足以满足时间延长后的存储时，可通过增大所述I通道缓存单元201和所述Q通道缓存单元203的存储长度，同时延长第二预设时间段的长度来提高幅度失配的校准精度。但需要注意的是，第二预设时间段越长，校准精度越高，同时校准的时效性越差；因此，在实际应用中，需综合考量校准精度和校准时效性；当然，还需考虑实际的通信协议类型，以根据实际带宽和数据率合理设定第二预设时间段的长度。

作为示例，所述幅度失配估计与校准模块200还包括：均值单元，连接于所述除法器单元205和所述幅度补偿单元206之间，用于对多个所述幅度补偿值AM_COMP求均值，得到最终幅度补偿值；通过利用最终幅度补偿值进行幅度失配校准，从而避免随机误差。

相应地，本实施例还提供了一种自动失配校准方法，相较于实施例一，本实施例所述自动失配校准方法还包括：至少执行一次的幅度失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述幅度失配估计与校准步骤包括：对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计，得到幅度补偿值；将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

本示例中，所述直流失调估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤的执行次数可以相同也可以不同：如所述直流失调估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤的执行次数均为1次，此时所述幅度失配估计与校准步骤或在所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或在所述直流失调估计与校准步骤之后执行；如所述直流失调估计与校准步骤的执行次数为1次，所述幅度失配估计与校准步骤的执行次数为多次(即大于等于2次)，此时多次所述幅度失配估计与校准步骤或全部在所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或全部在所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或部分在所述直流失调估计与校准步骤之前执行、部分在所述直流失调估计与校准步骤之后执行；如所述直流失调估计与校准步骤的执行次数为多次(即大于等于2次)，所述幅度失配估计与校准步骤的执行次数为1次，此时所述幅度失配估计与校准步骤或在第一次所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或在最后一次所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或在任意两次所述直流失调估计与校准步骤之间执行；如所述直流失调估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤的执行次数均为多次(即大于等于2次)，此时多次所述幅度失配估计与校准步骤或全部在任一所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或全部在任一所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或分散在任意所述直流失调估计与校准步骤之间执行；优选地，在所述直流失调估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤均执行多次(即大于等于2次)时，所述直流失调估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤交替间隔执行，以对I通道和Q通道中传输的接收信号重复进行多次直流失调校准和幅度失配校准，从而提高校准精度。需要注意的是，在所述幅度失配估计与校准步骤在所述直流失调估计与校准步骤之前执行时，涉及的接收信号为未经处理的I通道和Q通道中传输的接收信号；而在所述幅度失配估计与校准步骤在所述直流失调估计与校准步骤之后执行时，涉及的接收信号为经过直流失调估计与校准步骤处理后的I通道和Q通道中传输的接收信号。

作为示例，所述幅度失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第二预设时间段内，分别对I通道和Q通道中传输的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值和Q通道幅度值；对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值，完成幅度失配估计；

将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

本示例中，可通过延长第二预设时间段的长度来提高幅度失配的校准精度，即第二预设时间段越长，校准精度越高，但同时校准的时效性也越差；因此，在实际应用中，需综合考量校准精度和校准时效性；当然，还需考虑实际的通信协议类型，以根据实际带宽和数据率合理设定第二预设时间段的长度。

作为示例，所述幅度失配估计与校准步骤的具体实现方法还包括：至少重复执行一次得到幅度补偿值的方法，并对多个幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值；通过利用最终幅度补偿值进行幅度失配校准，从而避免随机误差。

实施例三

如图3所示，本实施例提供一种自动失配校准电路，相较于实施例一，本实施例所述自动失配校准电路10还包括：至少一相位失配估计与校准模块300，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间或所述直流失调估计与校准模块100后端，用于在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值及其对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准。

本示例中，所述直流失调估计与校准模块100和所述相位失配估计与校准模块300的数量可以相同也可以不同：如所述直流失调估计与校准模块100和所述相位失配估计与校准模块300的数量均为1个，此时所述直流失调估计与校准模块100连接于射频接收机后端，所述相位失配估计与校准模块300或连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间，或连接于所述直流失调估计与校准模块100后端；如所述直流失调估计与校准模块100的数量为1个，所述相位失配估计与校准模块300的数量为多个(即大于等于2个)，此时所述直流失调估计与校准模块100连接于射频接收机后端，多个所述相位失配估计与校准模块300或全部连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间，或全部连接于所述直流失调估计与校准模块100后端，或部分连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间、部分连接于所述直流失调估计与校准模块100后端；如所述直流失调估计与校准模块100的数量为多个(即大于等于2个)，所述相位失配估计与校准模块300的数量为1个，此时多个所述直流失调估计与校准模块100均连接于射频接收机后端，所述相位失配估计与校准模块300或连接于第一个所述直流失调估计与校准模块100前端，或连接于最后一个所述直流失调估计与校准模块100后端，或连接于任意两个所述直流失调估计与校准模块100之间；如所述直流失调估计与校准模块100的数量和所述相位失配估计与校准模块300的数量均为多个(即大于等于2个)，此时多个所述直流失调估计与校准模块100均连接于射频接收机后端，多个所述相位失配估计与校准模块300或全部连接于任一所述直流失调估计与校准模块100前端，或全部连接于任一所述直流失调估计与校准模块100后端，或任意穿插于所述直流失调估计与校准模块100之间；优选地，在所述直流失调估计与校准模块100和所述相位失配估计与校准模块300的数量均为多个(即大于等于2个)时，所述直流失调估计与校准模块100和所述相位失配估计与校准模块300交替间隔排布，用以对I通道和Q通道中传输的接收信号重复进行多次直流失调校准和相位失配校准，从而提高校准精度。需要注意的是，在所述相位失配估计与校准模块300连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间时，所述相位失配估计与校准模块300涉及的接收信号为射频接收机I通道和Q通道中传输的接收信号；而在所述相位失配估计与校准模块300连接于所述直流失调估计与校准模块100后端时，所述相位失配估计与校准模块300涉及的接收信号为所述直流失调估计与校准模块100的I通道输出端和Q通道输出端输出的接收信号。

作为示例，如图3所示，所述相位失配估计与校准模块300包括：

滑动相位预补偿单元301，用于提供一相位补偿初始值，并在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；以及从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值；

相位补偿单元302，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块100的I通道输出端，其第二输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块100的Q通道输出端，其第三输入端连接于所述滑动相位预补偿单元301，用于将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道的接收信号中，以及将所述相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准；

解调与信噪比估计单元303，连接于所述相位补偿单元302和所述滑动相位预补偿单元301之间，用于对所述相位补偿单元的输出进行解调及信噪比估计，得到当前相位对应的信噪比。

本示例中，所述滑动相位预补偿单元301、所述相位补偿单元302和所述解调与信噪比估计单元303组成一反馈回路，以利用反馈收敛得到相位补偿值，从而实现相位失配校准。具体实现时，所述相位补偿初始值通常设置为0，此时表明没有任何相位失配；之后采用滑动扫描方式检测不同相位补偿下的接收信噪比，从而得到最优接收信噪比对应的相位补偿，即得到相位补偿值；如从0开始以预设步长(如0.1度)逐步增加以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，之后从0开始以预设步长(如0.1度)逐步减小以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，从而在预设滑动窗口内得出最优接收信噪比对应的相位补偿，即相位补偿值。

相应地，本实施例还提供了一种自动失配校准方法，相较于实施例一，本实施例所述自动失配校准方法还包括：至少执行一次的相位失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述相位失配估计与校准步骤包括：在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值及其对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准。

本示例中，所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤的执行次数可以相同也可以不同：如所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤的执行次数均为1次，此时所述相位失配估计与校准步骤或在所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或在所述直流失调估计与校准步骤之后执行；如所述直流失调估计与校准步骤的执行次数为1次，所述相位失配估计与校准步骤的执行次数为多次(即大于等于2次)，此时多次所述相位失配估计与校准步骤或全部在所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或全部在所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或部分在所述直流失调估计与校准步骤之前执行、部分在所述直流失调估计与校准步骤之后执行；如所述直流失调估计与校准步骤的执行次数为多次(即大于等于2次)，所述相位失配估计与校准步骤的执行次数为1次，此时所述相位失配估计与校准步骤或在第一次所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或在最后一次所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或在任意两次所述直流失调估计与校准步骤之间执行；如所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤的执行次数均为多次(即大于等于2次)，此时多次所述相位失配估计与校准步骤或全部在任一所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或全部在任一所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或分散在任意所述直流失调估计与校准步骤之间执行；优选地，在所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤均执行多次(即大于等于2次)时，所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤交替间隔执行，以对I通道和Q通道中传输的接收信号重复进行多次直流失调校准和相位失配校准，从而提高校准精度。需要注意的是，在所述相位失配估计与校准步骤在所述直流失调估计与校准步骤之前执行时，涉及的接收信号为未经处理的I通道和Q通道中传输的接收信号；而在所述相位失配估计与校准步骤在所述直流失调估计与校准步骤之后执行时，涉及的接收信号为经过直流失调估计与校准步骤处理后的I通道和Q通道中传输的接收信号。

作为示例，所述相位失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

提供一相位补偿初始值，并将所述相位补偿初始值补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比；

在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值，并将各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，依次解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比；

从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，实现相位失配校准。

本示例中，所述相位失配估计与校准步骤的具体实现方法为一反馈过程，以利用反馈收敛得到相位补偿值，从而实现相位失配校准。具体实现时，所述相位补偿初始值通常设置为0，此时表明没有任何相位失配；之后采用滑动扫描方式检测不同相位补偿下的接收信噪比，从而得到最优接收信噪比对应的相位补偿，即得到相位补偿值；如从0开始以预设步长(如0.1度)逐步增加以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，之后从0开始以预设步长(如0.1度)逐步减小以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，从而在预设滑动窗口内得出最优接收信噪比对应的相位补偿，即相位补偿值。

实施例四

如图4所示，本实施例提供一种自动失配校准电路，相较于实施例一，本实施例所述自动失配校准电路10还包括：至少一正交失配估计与校准模块400，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间或所述直流失调估计与校准模块100后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计以得到幅度补偿值，并将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，同时在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值，并将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道的接收信号中；对补偿后的接收信号进行信噪比估计以得到各相位对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现正交失配校准(包括幅度失配校准和相位失配校准)。需要注意的是，由于无法预先判定射频接收机I通道和Q通道中传输的接收信号会存在何种电路失配，故在实际应用中，通常会在射频接收机后端增设本示例所述自动失配校准电路，以使其正常情况下可以对I通道和Q通道中的接收信号进行直流失调校准和正交失配校准；而在实际应用中，若射频接收机I通道和Q通道中传输的接收信号仅存在直流失调，此时可将幅度补偿值和相位补偿值均设为0，使本示例所述自动失配校准电路仅进行直流失调校准；若若射频接收机I通道和Q通道中传输的接收信号仅存在直流失调和幅度失配，此时可将相位补偿值设为0，使本示例所述自动失配校准电路仅进行直流失调校准和幅度失配校准；若射频接收机I通道和Q通道中传输的接收信号仅存在直流失调和相位失配，此时可将幅度补偿值设为0，使本示例所述自动失配校准电路仅进行直流失调校准和相位失配校准。

本示例中，所述直流失调估计与校准模块100和所述正交失配估计与校准模块400的数量可以相同也可以不同：如所述直流失调估计与校准模块100和所述正交失配估计与校准模块400的数量均为1个，此时所述直流失调估计与校准模块100连接于射频接收机后端，所述正交失配估计与校准模块400或连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间，或连接于所述直流失调估计与校准模块100后端；如所述直流失调估计与校准模块100的数量为1个，所述正交失配估计与校准模块400的数量为多个(即大于等于2个)，此时所述直流失调估计与校准模块100连接于射频接收机后端，多个所述正交失配估计与校准模块400或全部连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间，或全部连接于所述直流失调估计与校准模块100后端，或部分连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间、部分连接于所述直流失调估计与校准模块100后端；如所述直流失调估计与校准模块100的数量为多个(即大于等于2个)，所述正交失配估计与校准模块400的数量为1个，此时多个所述直流失调估计与校准模块100均连接于射频接收机后端，所述正交失配估计与校准模块400或连接于第一个所述直流失调估计与校准模块100前端，或连接于最后一个所述直流失调估计与校准模块100后端，或连接于任意两个所述直流失调估计与校准模块100之间；如所述直流失调估计与校准模块100的数量和所述正交失配估计与校准模块400的数量均为多个(即大于等于2个)，此时多个所述直流失调估计与校准模块100均连接于射频接收机后端，多个所述正交失配估计与校准模块400或全部连接于任一所述直流失调估计与校准模块100前端，或全部连接于任一所述直流失调估计与校准模块100后端，或任意穿插于所述直流失调估计与校准模块100之间；优选地，在所述直流失调估计与校准模块100和所述正交失配估计与校准模块400的数量均为多个(即大于等于2个)时，所述直流失调估计与校准模块100和所述正交失配估计与校准模块400交替间隔排布，用以对I通道和Q通道中传输的接收信号重复进行多次直流失调校准和正交失配校准，从而提高校准精度。需要注意的是，在所述正交失配估计与校准模块400连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块100之间时，所述正交失配估计与校准模块400涉及的接收信号为射频接收机I通道和Q通道中传输的接收信号；而在所述正交失配估计与校准模块400连接于所述直流失调估计与校准模块100后端时，所述正交失配估计与校准模块400涉及的接收信号为所述直流失调估计与校准模块100的I通道输出端和Q通道输出端输出的接收信号。

作为示例，如图4所示，所述正交失配估计与校准模块400包括：

I通道缓存单元401，连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块100的I通道输出端，用于对I通道中传输的接收信号进行缓存；

I通道峰值平均单元402，连接于所述I通道缓存单元401，用于对第二预设时间段内存储于所述I通道缓存单元401中的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值；

Q通道缓存单元403，连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块100的Q通道输出端，用于对Q通道中传输的接收信号进行缓存；

Q通道峰值平均单元404，连接于所述Q通道缓存单元403，用于对第二预设时间段内存储于所述Q通道缓存单元403中的接收信号进行峰值平均，得到Q通道幅度值；

除法器单元405，其第一输入端连接于所述I通道峰值平均单元402，其第二输入端连接于所述Q通道峰值平均单元404，用于对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值；

滑动相位预补偿单元406，用于提供一相位补偿初始值，并在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；以及从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值；

补偿单元407，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块100的I通道输出端，其第二输入端连接于所述直流失调估计与校准模块100前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块100的Q通道输出端，其第三输入端连接于所述除法器单元405，其第四输入端连接于所述滑动相位预补偿单元406，用于将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道的接收信号中；以及将所述相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现幅度和相位失配校准；

解调与信噪比估计单元408，连接于所述补偿单元407和所述滑动相位预补偿单元406之间，用于对所述补偿单元的输出进行解调及信噪比估计，得到当前相位对应的信噪比。

本示例中，在对I通道的接收信号进行幅度失配校准时，所述除法器单元405的输出通过所述补偿单元407加至I通道的接收信号中；而在对Q通道的接收信号进行幅度失配校准时，所述除法器单元405的输出通过所述补偿单元407加至Q通道的接收信号中。

本示例中，在所述I通道缓存单元401和所述Q通道缓存单元403的存储长度足够时，可通过延长第二预设时间段的长度来提高幅度失配的校准精度；而在所述I通道缓存单元401和所述Q通道缓存单元403的存储长度不足以满足时间延长后的存储时，可通过增大所述I通道缓存单元401和所述Q通道缓存单元403的存储长度，同时延长第二预设时间段的长度来提高幅度失配的校准精度。但需要注意的是，第二预设时间段越长，校准精度越高，同时校准的时效性越差；因此，在实际应用中，需综合考量校准精度和校准时效性；当然，还需考虑实际的通信协议类型，以根据实际带宽和数据率合理设定第二预设时间段的长度。

本示例中，所述滑动相位预补偿单元406、所述补偿单元407和所述解调与信噪比估计单元408组成一反馈回路，以利用反馈收敛得到相位补偿值，从而实现相位失配校准。具体实现时，所述相位补偿初始值通常设置为0，此时表明没有任何相位失配；之后采用滑动扫描方式检测不同相位补偿下的接收信噪比(此时的接收信噪比是经过幅度补偿的，即每次通过所述补偿单元407进行相位补偿的同时也进行幅度补偿)，从而得到最优接收信噪比对应的相位补偿，即得到相位补偿值；如从0开始以预设步长(如0.1度)逐步增加以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，之后从0开始以预设步长(如0.1度)逐步减小以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，从而在预设滑动窗口内得出最优接收信噪比对应的相位补偿，即相位补偿值。

具体的，所述补偿单元407可通过多种电路组成实现，其中一种具体实现电路如图5所示，输入I_OUT1和Q_OUT1、幅度补偿值AM_COMP以及相位补偿值PH_COMP的正弦和余弦，输出为I_OUT2和Q_OUT2；此时经过正交失配校准的输出信号为：

I_OUT2＝[I_OUT1*cos(PH_COMP)-Q_OUT1*sin(PH_COMP)]*AM_COMP

Q_OUT2＝Q_OUT1*cos(PH_COMP)-I_OUT1*sin(PH_COMP)。

进一步地，在所述补偿单元407的具体实现电路如图5所示时，所述正交失配估计与校准模块400还包括：正弦运算单元和余弦运算单元，分别连接于所述滑动相位预补偿单元406和所述补偿单元407之间，用于分别对所述相位补偿值PH_COMP进行正弦运算和余弦运算。

作为示例，所述正交失配估计与校准模块400还包括：均值单元，连接于所述除法器单元405和所述补偿单元407之间，用于对多个所述幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值；通过利用最终幅度补偿值进行幅度失配校准，从而避免随机误差。

相应地，本实施例还提供一种自动失配校准方法，相较于实施例一，本实施例所述自动失配校准方法还包括：至少执行一次的正交失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述正交失配估计与校准步骤包括：对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计以得到幅度补偿值，在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道中传输的接收信号中，同时将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中；解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现正交失配校准。

本示例中，所述直流失调估计与校准步骤和所述正交失配估计与校准步骤的执行次数可以相同也可以不同：如所述直流失调估计与校准步骤和所述正交失配估计与校准步骤的执行次数均为1次，此时所述正交失配估计与校准步骤或在所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或在所述直流失调估计与校准步骤之后执行；如所述直流失调估计与校准步骤的执行次数为1次，所述正交失配估计与校准步骤的执行次数为多次(即大于等于2次)，此时多次所述正交失配估计与校准步骤或全部在所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或全部在所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或部分在所述直流失调估计与校准步骤之前执行、部分在所述直流失调估计与校准步骤之后执行；如所述直流失调估计与校准步骤的执行次数为多次(即大于等于2次)，所述正交失配估计与校准步骤的执行次数为1次，此时所述正交失配估计与校准步骤或在第一次所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或在最后一次所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或在任意两次所述直流失调估计与校准步骤之间执行；如所述直流失调估计与校准步骤和所述正交失配估计与校准步骤的执行次数均为多次(即大于等于2次)，此时多次所述正交失配估计与校准步骤或全部在任一所述直流失调估计与校准步骤之前执行，或全部在任一所述直流失调估计与校准步骤之后执行，或分散在任意所述直流失调估计与校准步骤之间执行；优选地，在所述直流失调估计与校准步骤和所述正交失配估计与校准步骤均执行多次(即大于等于2次)时，所述直流失调估计与校准步骤和所述正交失配估计与校准步骤交替间隔执行，以对I通道和Q通道中传输的接收信号重复进行多次直流失调校准和正交失配校准，从而提高校准精度。需要注意的是，在所述正交失配估计与校准步骤在所述直流失调估计与校准步骤之前执行时，涉及的接收信号为未经处理的I通道和Q通道中传输的接收信号；而在所述正交失配估计与校准步骤在所述直流失调估计与校准步骤之后执行时，涉及的接收信号为经过直流失调估计与校准步骤处理后的I通道和Q通道中传输的接收信号。

作为示例，所述正交失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第二预设时间段内，分别对I通道和Q通道中传输的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值和Q通道幅度值；对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值，完成幅度失配估计；

将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时将相位补偿初始值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，解调并估计补偿后I通道和Q通道的接收信号的信噪比；

在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；

将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时依次将各相位补偿调节值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，依次解调并估计补偿后I通道和Q通道的接收信号的信噪比；

从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值，将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，同时将所述相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现正交失配校准。

本示例中，可通过延长第二预设时间段的长度来提高幅度失配的校准精度，即第二预设时间段越长，校准精度越高，但同时校准的时效性也越差；因此，在实际应用中，需综合考量校准精度和校准时效性；当然，还需考虑实际的通信协议类型，以根据实际带宽和数据率合理设定第二预设时间段的长度。

本示例中，所述相位失配估计与校准步骤的具体实现方法为一反馈过程，以利用反馈收敛得到相位补偿值，从而实现相位失配校准。具体实现时，所述相位补偿初始值通常设置为0，此时表明没有任何相位失配；之后采用滑动扫描方式检测不同相位补偿下的接收信噪比(此时的接收信噪比是经过幅度补偿的，即每次通过所述补偿单元407进行相位补偿的同时也进行幅度补偿)，从而得到最优接收信噪比对应的相位补偿，即得到相位补偿值；如从0开始以预设步长(如0.1度)逐步增加以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，之后从0开始以预设步长(如0.1度)逐步减小以得到不同的相位补偿调节值PH_COMP及对应的接收信噪比，从而在预设滑动窗口内得出最优接收信噪比对应的相位补偿，即相位补偿值

作为示例，所述正交失配估计与校准步骤的具体实现方法还包括：至少重复执行一次得到幅度补偿值的方法，并对多个幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值；通过利用最终幅度补偿值进行幅度失配校准，从而避免随机误差。

实施例五

如图6所示，本实施例提供一种射频接收机系统，所述射频接收机系统包括：射频发射机20，射频接收机30，连接于所述射频接收机30后端、如实施例一至实施例四任一例所述的自动失配校准电路10；其中所述射频发射机20和所述射频接收机30基于无线连接实现通讯。

本示例通过在射频接收机30后端设置自动失配校准电路10，以对射频接收机30后端的I通道和Q通道中传输的接收信号进行直流失调校准、直流失调校准和幅度失配校准、直流失调校准和相位失配校准、或直流失调校准和正交失配校准，从而调高射频接收机的接收信噪比和解调性能。

综上所述，本发明的一种自动失配校准电路、射频接收机系统及方法，通过对射频接收机后端的接收信号进行直流失调估计与校准、直流失调估计与校准和幅度失配估计与校准、直流失调估计与校准和相位失配估计与校准、或直流失调估计与校准和正交失配估计与校准，从而提高系统的接收信噪比和解调性能；同时本发明所述校准过程可在通信之前进行，也可在通信之后进行，还可中断通信进行，更可在通信过程中进行；而在通信过程中进行直流失调校准时，无需占用通信之外的时间，不仅减小了系统的有效工作时间，更减小了系统的平均功耗，从而满足了低功耗应用需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种自动失配校准电路，其特征在于，所述自动失配校准电路包括：

至少一直流失调估计与校准模块，连接于射频接收机后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的直流失调进行估计，得到I通道直流分量和Q通道直流分量，之后将所述I通道直流分量和所述Q通道直流分量补偿至对应I通道和Q通道的接收信号中，实现直流失调校准；

至少一相位失配估计与校准模块，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块之间或所述直流失调估计与校准模块后端，用于在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值及其对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准；

其中，所述相位失配估计与校准模块包括：

滑动相位预补偿单元，用于提供一相位补偿初始值，并在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值；以及从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值；

相位补偿单元，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块的I通道输出端，其第二输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，其第三输入端连接于所述滑动相位预补偿单元，用于将所述相位补偿初始值和各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道的接收信号中，以及将所述相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准；

解调与信噪比估计单元，连接于所述相位补偿单元和所述滑动相位预补偿单元之间，用于对所述相位补偿单元的输出进行解调及信噪比估计，得到当前相位对应的信噪比。

2.根据权利要求1所述的自动失配校准电路，其特征在于，所述直流失调估计与校准模块包括：I通道直流失调估计与校准部分和Q通道直流失调估计与校准部分，其中，所述I通道直流失调估计与校准部分包括：

I通道输入缓存单元，连接于射频接收机后端的I通道，用于对I通道中传输的接收信号进行缓存；

I通道均值单元，连接于所述I通道输入缓存单元，用于对第一预设时间段内存储于所述I通道输入缓存单元中的接收信号进行时域平均，得到I通道直流分量；

I通道加法器单元，其第一输入端连接于射频接收机后端的I通道，其第二输入端连接于所述I通道均值单元，用于对当前I通道中传输的接收信号和所述I通道直流分量进行减法运算，实现对I通道中传输的接收信号的直流失调校准；

所述Q通道直流失调估计与校准部分包括：

Q通道输入缓存单元，连接于射频接收机后端的Q通道，用于对Q通道中传输的接收信号进行缓存；

Q通道均值单元，连接于所述Q通道输入缓存单元，用于对第一预设时间段内存储于所述Q通道输入缓存单元中的接收信号进行时域平均，得到Q通道直流分量；

Q通道加法器单元，其第一输入端连接于射频接收机后端的Q通道，其第二输入端连接于所述Q通道均值单元，用于当前对Q通道中传输的接收信号和所述Q通道直流分量进行减法运算，实现对Q通道中传输的接收信号的直流失调校准。

3.根据权利要求1所述的自动失配校准电路，其特征在于，在所述直流失调估计与校准模块和所述相位失配估计与校准模块的数量为多个时，所述直流失调估计与校准模块和所述相位失配估计与校准模块交替间隔排布。

4.根据权利要求1-3任一项所述的自动失配校准电路，其特征在于，所述自动失配校准电路还包括：至少一幅度失配估计与校准模块，连接于射频接收机和所述直流失调估计与校准模块之间或所述直流失调估计与校准模块后端，用于对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计以得到幅度补偿值，之后将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

5.根据权利要求4所述的自动失配校准电路，其特征在于，所述幅度失配估计与校准模块包括：

I通道缓存单元，连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或所述直流失调估计与校准模块的I通道输出端，用于对I通道中传输的接收信号进行缓存；

I通道峰值平均单元，连接于所述I通道缓存单元，用于对第二预设时间段内存储于所述I通道缓存单元中的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值；

Q通道缓存单元，连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或所述直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，用于对Q通道中传输的接收信号进行缓存；

Q通道峰值平均单元，连接于所述Q通道缓存单元，用于对第二预设时间段内存储于所述Q通道缓存单元中的接收信号进行峰值平均，得到Q通道幅度值；

除法器单元，其第一输入端连接于所述I通道峰值平均单元，其第二输入端连接于所述Q通道峰值平均单元，用于对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值；

幅度补偿单元，其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的I通道或直流失调估计与校准模块的I通道输出端，或者其第一输入端连接于所述直流失调估计与校准模块前端的Q通道或直流失调估计与校准模块的Q通道输出端，其第二输入端连接于所述除法器单元，用于将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

6.根据权利要求5所述的自动失配校准电路，其特征在于，所述幅度失配估计与校准模块还包括：均值单元，连接于所述除法器单元和所述幅度补偿单元之间，用于对多个所述幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值。

7.根据权利要求4所述的自动失配校准电路，其特征在于，在所述直流失调估计与校准模块、所述相位失配估计与校准模块和所述幅度失配估计与校准模块的数量为多个时，所述直流失调估计与校准模块、所述相位失配估计与校准模块和所述幅度失配估计与校准模块交替间隔排布。

8.一种自动失配校准方法，其特征在于，所述自动失配校准方法包括：

至少执行一次的直流失调估计与校准步骤，其中所述直流失调估计与校准步骤包括：对I通道和Q通道中传输的接收信号的直流失调进行估计，得到I通道直流分量和Q通道直流分量；将所述I通道直流分量和所述Q通道直流分量补偿至对应I通道和Q通道的接收信号中，实现直流失调校准；

至少执行一次的相位失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述相位失配估计与校准步骤包括：在预设滑动窗口内基于预设步长对相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值及其对应的信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道的接收信号中，实现相位失配校准；

其中，所述相位失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

提供一相位补偿初始值，并将所述相位补偿初始值补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比；

在预设滑动窗口内基于预设步长对所述相位补偿初始值进行调节以得到各相位补偿调节值，并将各所述相位补偿调节值依次补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，依次解调并估计补偿后I通道和Q通道中传输的接收信号的信噪比；

从各信噪比中选取最优信噪比，并将最优信噪比对应的相位补偿调节值作为相位补偿值补偿至I通道和Q通道中传输的接收信号中，实现相位失配校准。

9.根据权利要求8所述的自动失配校准方法，其特征在于，所述直流失调估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第一预设时间段内，对I通道中传输的接收信号进行时域平均，得到I通道直流分量，完成I通道中传输的接收信号的直流失调估计；对当前I通道中传输的接收信号和所述I通道直流分量进行减法运算以去除直流失调，实现I通道中传输的接收信号的直流失调校准；

在第一预设时间段内，对Q通道中传输的接收信号进行时域平均，得到Q通道直流分量，完成Q通道中传输的接收信号的直流失调估计；对当前Q通道中传输的接收信号和所述Q通道直流分量进行减法运算以去除直流失调，实现Q通道中传输的接收信号的直流失调校准。

10.根据权利要求8所述的自动失配校准方法，其特征在于，在所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤均执行多次时，所述直流失调估计与校准步骤和所述相位失配估计与校准步骤交替间隔执行。

11.根据权利要求8-10任一项所述的自动失配校准方法，其特征在于，所述自动失配校准方法还包括：至少执行一次的幅度失配估计与校准步骤，在所述直流失调估计与校准步骤之前或之后执行，其中所述幅度失配估计与校准步骤包括：

对I通道和Q通道中传输的接收信号的幅度失配进行估计，得到幅度补偿值；

将所述幅度补偿值补偿至I通道或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

12.根据权利要求11所述的自动失配校准方法，其特征在于，所述幅度失配估计与校准步骤的具体实现方法包括：

在第二预设时间段内，分别对I通道和Q通道中传输的接收信号进行峰值平均，得到I通道幅度值和Q通道幅度值；对所述Q通道幅度值和所述I通道幅度值进行除法运算，得到幅度补偿值，完成幅度失配估计；

将所述幅度补偿值补偿至I通道的接收信号或Q通道的接收信号中，实现幅度失配校准。

13.根据权利要求12所述的自动失配校准方法，其特征在于，所述幅度失配估计与校准步骤的具体实现方法还包括：至少重复执行一次得到幅度补偿值的方法，并对多个幅度补偿值求均值，得到最终幅度补偿值。

14.根据权利要求11所述的自动失配校准方法，其特征在于，在所述直流失调估计与校准步骤、所述相位失配估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤均执行多次时，所述直流失调估计与校准步骤、所述相位失配估计与校准步骤和所述幅度失配估计与校准步骤交替间隔执行。

15.一种射频接收机系统，其特征在于，所述射频接收机系统包括：射频发射机、射频接收机，连接于所述射频接收机后端、如权利要求1至7任一项所述的自动失配校准电路。

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