CN112291173B - 一种iq不平衡系数获取方法及装置、可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
一种IQ不平衡系数确定方法及装置、可读存储介质,所述方法包括:输出校准信号至发射机的锁相环,控制所述发射机发射所述校准信号;所述校准信号为频率随时间变化的调频信号;获取反馈接收机输出的反馈接收信号;所述反馈接收信号为所述反馈接收机对接收到的所述校准信号进行处理所得到;根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值。上述方案能够便捷地实现极性发射系统的IQ不平衡校准。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种IQ不平衡系数获取方法及装置、可读存储介质。
背景技术
极性(Polar)发射系统直接使用锁相环(PLL)调制相位信息,相比常规的直接正交变频发射系统,具有功耗与面积上的优势。
在极性发射系统中,接收通路为常规的IQ结构,容易受到IQ不平衡的影响。在直接正交变频系统中,可以通过自发自收单音信号对接收通路IQ不平衡进行校准,接收机与发射机共用锁相环作为载波来源。
但是,对于极性发射系统,锁相环除了输出载波外,还输出调制信息,在使用同一锁相环进行发射与接收时,无法收到有效信号用于IQ不平衡校准。现有技术中,通过增加额外的锁相环作为接收通路校准信号源,对IQ不平衡进行校准。然而,增加额外的电路会造成成本增加,电路面积增大。
发明内容
本发明实施例解决的是如何便捷地实现极性发射系统的IQ不平衡校准。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种IQ不平衡系数确定方法,包括:输出校准信号至发射机的锁相环,控制所述发射机发射所述校准信号;所述校准信号为频率随时间变化的调频信号;获取反馈接收机输出的反馈接收信号;所述反馈接收信号为所述反馈接收机对接收到的所述校准信号进行处理所得到;根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值。
可选的,所述校准信号为线性调频信号。
可选的,所述线性调频信号为:其中,fc为载波频率,F为所述线性调频信号的调频范围,T为所述线性调频信号的发射周期,/>
可选的,所述根据所述反馈接收信号确定估计IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值,包括:采用如下公式确定所述IQ幅度不平衡系数估计值 采用如下公式确定所述IQ相位不平衡系数估计值/> 其中,SI0为所述反馈接收信号中的I路接收信号SQ0为所述反馈接收信号中的Q路接收信号,/>为求SI0的平均功率,/>为求SQ0的平均功率,E[SI0·SQ0]为求SI0与SQ0互相关的均值。
可选的,在根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值之后,还包括:采用所述IQ幅度不平衡系数估计值以及所述IQ相位不平衡系数估计值,对所述反馈接收信号进行校准。
可选的,所述采用所述IQ幅度不平衡系数估计值以及所述IQ相位不平衡系数估计值,对所述反馈接收信号进行校准,包括:根据所述IQ幅度不平衡系数估计值以及所述IQ相位不平衡系数估计值构建IQ不平衡补偿矩阵;采用所述IQ不平衡补偿矩阵对所述反馈接收信号进行校准,得到校准后的反馈接收信号为:其中,为所述IQ不平衡补偿矩阵,/>为校准后的反馈接收信号中的I路接收信号,/>为校准后的反馈接收信号中的Q路接收信号。
为解决上述技术问题,本发明实施例还提供了一种IQ不平衡系数确定装置,包括:控制单元,用于输出校准信号至发射机的锁相环,控制所述发射机发射所述校准信号;所述校准信号为频率随时间变化的调频信号;获取单元,用于获取反馈接收机输出的反馈接收信号;所述反馈接收信号为所述反馈接收机对接收到的所述校准信号进行处理所得到;确定单元,用于根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时执行上述任一种所述的IQ不平衡系数确定方法的步骤。
本发明实施例还提供了另一种IQ不平衡系数确定装置,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序时执行上述任一种所述的IQ不平衡系数确定方法的步骤。
与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下有益效果:
输出校准信号至发射机的锁相环,控制发射机发射校准信号;获取反馈接收机输出的反馈接收信号,根据反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值,从而实现IQ幅度不平衡系数与IQ相位不平衡系数的估计。在现有极性发射系统的结构框架下,无需增加额外的锁相环即可估计得到IQ幅度不平衡系数与IQ相位不平衡系数,因此能够便捷地实现极性发射系统的IQ不平衡校准。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种IQ不平衡系数确定方法的流程图;
图2是本发明实施例中的一种IQ不平衡系数确定装置的结构示意图;
图3是现有的一种应用两点调制技术的极性发射系统的结构示意图。
具体实施方式
参照附图3,给出了现有的一种应用两点调制技术的极性发射系统的结构示意图。极性发射系统可以包括发射机以及反馈接收机。
发射信号经过发射机发射,如图3所示,发射信号为复信号。复信号输入至CORDIC模块的同相分量输入端I以及正交分量输入端Q,得到幅度信号AM以及相位信号PM。幅度信号AM经过AM数/模转换器(AM DAC)以及低通滤波器(LPF),输入至功率放大器(PA)。相位信号PM经过微分运算模块(d/dt)得到调频信号FM。调频信号FM经过两个通路输入至锁相环,锁相环由sigma-delta调制器(SDM)、分频器、相位/频率检测器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(Loop Filter)以及压控振荡器(VCO)组成,VCO的输出端与PA连接。PA对接收到的两路信号进行放大,将发射信号经由天线发射。
在图3中,发射机可以包括AM数/模转换器(AM DAC)、低通滤波器(LPF)、微分运算模块(d/dt)、锁相环、PA等部件。
应用两点调制技术的极性发射系统还可以包括耦合器以及反馈接收机。反馈接收机包括低通滤波器(LPF)、两个乘法器、模数转换器(ADC)、90°移相器以及模数转换器(ADC)。反馈接收机可以经由耦合器接收PA输出的信号,对其进行相应的低通滤波处理以及模数转换处理之后,得到反馈接收信号。
从图3中可知,发射机与反馈接收机共用锁相环作为载波来源。但是,对于极性发射系统,锁相环除了输出载波外,还输出调制信息,在使用同一锁相环进行发射与接收时,无法收到有效信号用于IQ不平衡校准。现有技术中,通过增加额外的锁相环作为接收通路校准信号源,对IQ不平衡进行校准。然而,增加额外的电路会造成成本增加,电路面积增大。
以发射单音信号为例,发射的单音信号由反馈接收机进行接收,在接收通路存在IQ幅度与相位不平衡的情况下,I路接收信号可以表示为:SI0=LPF{cos(2πfc(t+Δt)·cos(2πfct))}=g·coscos(2πfcΔt),Q路接收信号可以表示为SQ0=LPF{-cos(2πfc(t+Δt))·(1+ε)·sin(2πfct+φRX)},进一步化简得到SQ0=g·(1+ε)·sin(2πfcΔt-φRX),其中fc为单音信号的频率,Δt为信号经由发射机发射且由反馈接收机接收信号之间的射频时延,ε为IQ幅度不平衡系数,φRX为IQ相位不平衡系数,g为环路增益。以上所示的I路接收信号与Q路接收信号中,共存在Δt、ε、φRX以及g等四个未知数,因此,根据上述的I路接收信号以及Q路接收信号,无法确定IQ幅度不平衡系数以及IQ相位不平衡系数,故无法对IQ不平衡进行校准。
在本发明实施例中,输出校准信号至发射机的锁相环,控制发射机发射校准信号;获取反馈接收机输出的反馈接收信号,根据反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值,从而实现IQ幅度不平衡系数与IQ相位不平衡系数的估计。在现有极性发射系统的结构框架下,无需增加额外的锁相环即可估计得到IQ幅度不平衡系数与IQ相位不平衡系数,因此能够便捷地实现极性发射系统的IQ不平衡校准。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提供了一种IQ不平衡系数确定方法,参照图1,以下通过具体步骤进行详细说明。
步骤S101,输出校准信号至发射机的锁相环,控制发射机发射所述校准信号。
在具体实施中,在确定IQ不平衡系数时,可以生成一校准信号,并将所生成的校准信号输出至发射机的锁相环。
结合图3,在生成校准信号后,可以将校准信号输入至锁相环的sigma-delta调制器(SDM)中。校准信号经过锁相环的一系列处理之后,输入至功率放大器,控制发射机发射经过锁相环处理的校准信号。
在本发明实施例中,校准信号可以为频率随时间变换的调频信号。校准信号可以为三角调频信号,也可以为线性调频信号,还可以为其他类型的频率随时间变化的调频信号。
步骤S102,获取反馈接收机输出的反馈接收信号。
在具体实施中,结合图3,经过锁相环处理后的校准信号输入至功率放大器PA,PA将经过锁相环处理后的校准信号以及经过低通滤波器处理后的幅度信号进行放大,得到发射信号。发射信号经过耦合器输入至天线发射。
反馈接收机与耦合器耦接,接收耦合器中传输的发射信号。反馈接收机接收到的信号分别输入至两个乘法器,锁相环电路的输出信号输入至90°移相器。反馈接收机的两个支路分别是I路和Q路,两个乘法器分别设置在I路与Q路中。I路的乘法器的输出经过I路的低通滤波器(LPF)以及模数转换器之后,得到反馈接收信号中的I路接收信号。相应地,Q路的乘法器的输出经过Q路的低通滤波器(LPF)以及模数转换器之后,得到反馈接收信号中的Q路接收信号。
也就是说,反馈接收信号包括I路接收信号以及Q路接收信号。
步骤S103,根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值。
在具体实施中,可以根据I路接收信号与Q路接收信号,确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值。
在本发明实施例中,采用线性调频信号作为校准信号。设定线性调频信号为:也即输入至锁相环的调频信号为/>其中,f为载波频率;F为线性调频信号的调频范围,T为线性调频信号的发射周期,/>
在采用线性调频信号作为校准信号时,反馈接收机接收到的I路接收信号为:反馈接收机接收到的Q路接收信号为:其中,g为环路增益,φRX为IQ相位不平衡系数,ε为IQ幅度不平衡系数,Δt为所述发射机信号发射与所述反馈接收机接收信号之间的射频时延,φRX与ε未知。
在获取到I路接收信号与Q路接收信号之后,可以确定IQ幅度不平衡系数估计值为:/>确定IQ相位不平衡系数估计值/>为:/>其中,/>为求SI0的平均功率,/>为求SQ0的平均功率,E[SI0·SQ0]为求SI0与SQ0互相关的均值。
根据反馈接收机接收到的I路接收信号,可以估算得到 根据E[SI0 2]、E[SQ0 2]以及E[SI0·SQ0],即可确定IQ幅度不平衡系数估计值/>以及IQ相位不平衡系数估计值/>
在具体实施中,在根据I路反馈接收信号与Q路反馈接收信号,确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值之后,还可以对反馈接收信号进行校准。
在本发明实施例中,可以根据计算得到的IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值,构建IQ不平衡补偿矩阵如下:采用IQ不平衡补偿矩阵对反馈接收信号进行校准,校准之后的反馈接收信号为:/>其中,/>为校准后的反馈接收信号中的I路接收信号,/>为校准后的反馈接收信号中的Q路接收信号。
在具体实施中,上述的IQ不平衡系数确定方法可以由用户设备中的控制器等具备控制和数据处理功能的器件所执行。
由上可见,采用本发明实施例提供的IQ不平衡系数确定方法,在现有极性发射系统的结构框架下,无需增加额外的锁相环即可估计得到IQ幅度不平衡系数与IQ相位不平衡系数,因此能够便捷地实现极性发射系统的IQ不平衡校准。
参照图2,给出了本发明实施例中的一种IQ不平衡系数确定装置20,包括:控制单元201、获取单元202以及确定单元203,其中:
控制单元201,用于输出校准信号至发射机的锁相环,控制所述发射机发射所述校准信号;所述校准信号的频率随时间变化;
获取单元202,用于获取反馈接收机输出的反馈接收信号;所述反馈接收信号为所述反馈接收机对接收到的所述校准信号进行处理所得到;
确定单元203,用于根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值。
在具体实施中,上述的控制单元201、获取单元202以及确定单元203对应的具体工作原理及流程可以参照上述实施例中提供的步骤S101~步骤S103,本发明实施例不做赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器运行时执行上述任一实施例所述的IQ不平衡系数确定方法的步骤。
本发明实施例还提供了另一种IQ不平衡系数确定装置,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序时执行上述任一实施例所述的IQ不平衡系数确定方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指示相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (9)
1.一种IQ不平衡系数确定方法,其特征在于,包括:
输出校准信号至发射机的锁相环,控制所述发射机发射所述校准信号;所述校准信号为频率随时间变化的调频信号;
获取反馈接收机输出的反馈接收信号;所述反馈接收信号为所述反馈接收机对接收到的所述校准信号进行处理所得到;
根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值;所述校准信号为线性调频信号时,所述反馈接收机接收到的I路接收信号为:所述反馈接收机接收到的Q路接收信号为:其中,g为环路增益,φRX为IQ相位不平衡系数,ε为IQ幅度不平衡系数,Δt为所述发射机信号发射与所述反馈接收机接收信号之间的射频时延,φRX与ε未知。
2.如权利要求1所述的IQ不平衡系数确定方法,其特征在于,所述校准信号为线性调频信号。
3.如权利要求2所述的IQ不平衡系数确定方法,其特征在于,所述线性调频信号为:
其中,fc为载波频率,F为所述线性调频信号的调频范围,T为所述线性调频信号的发射周期,
4.如权利要求3所述的IQ不平衡系数确定方法,其特征在于,所述根据所述反馈接收信号确定估计IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值,包括:
采用如下公式确定所述IQ幅度不平衡系数估计值
采用如下公式确定所述IQ相位不平衡系数估计值
其中,SI0为所述反馈接收信号中的I路接收信号,SQ0为所述反馈接收信号中的Q路接收信号,为求SI0的平均功率,/>为求SQ0的平均功率,E[SI0·SQ0]为求SI0与SQ0互相关的均值。
5.如权利要求4所述的IQ不平衡系数确定方法,其特征在于,在根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值之后,还包括:
采用所述IQ幅度不平衡系数估计值以及所述IQ相位不平衡系数估计值,对所述反馈接收信号进行校准。
6.如权利要求5所述的IQ不平衡系数确定方法,其特征在于,所述采用所述IQ幅度不平衡系数估计值以及所述IQ相位不平衡系数估计值,对所述反馈接收信号进行校准,包括:
根据所述IQ幅度不平衡系数估计值以及所述IQ相位不平衡系数估计值构建IQ不平衡补偿矩阵;
采用所述IQ不平衡补偿矩阵对所述反馈接收信号进行校准,得到校准后的反馈接收信号为:其中,/>为所述IQ不平衡补偿矩阵,/>为校准后的反馈接收信号中的I路接收信号,/>为校准后的反馈接收信号中的Q路接收信号。
7.一种IQ不平衡系数确定装置,其特征在于,包括:
控制单元,用于输出校准信号至发射机的锁相环,控制所述发射机发射所述校准信号;所述校准信号为频率随时间变化的调频信号;
获取单元,用于获取反馈接收机输出的反馈接收信号;所述反馈接收信号为所述反馈接收机对接收到的所述校准信号进行处理所得到;
确定单元,用于根据所述反馈接收信号确定IQ幅度不平衡系数估计值以及IQ相位不平衡系数估计值;所述校准信号为线性调频信号时,所述反馈接收机接收到的I路接收信号为:所述反馈接收机接收到的Q路接收信号为:其中,g为环路增益,φRX为IQ相位不平衡系数,ε为IQ幅度不平衡系数,Δt为所述发射机信号发射与所述反馈接收机接收信号之间的射频时延,φRX与ε未知。
8.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1~6任一项所述的IQ不平衡系数确定方法的步骤。
9.一种IQ不平衡系数确定装置,包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器运行所述计算机程序时执行权利要求1~6任一项所述的IQ不平衡系数确定方法的步骤。
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