CN114500209B - 频偏补偿方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

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    • G01K15/005—Calibration

Abstract

本发明公开了一种频偏补偿方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，该方法包括：获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值；获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值；根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB‑IoT芯片的实际偏移值；基于所述NB‑IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB‑IoT芯片的输出信号；其中，该温度包括预定校准温度。本发明能够现根据实际误差值对芯片进行修正，提高了频偏补偿的精度，保证了实际温度下芯片的输出信号稳定性。

Description

频偏补偿方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体来说，涉及一种频偏补偿方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
窄带物联网(NB-IoT，Narrow Band Internet of Things)是低功耗、低成本、大容量、广覆盖的蜂窝通信系统，并且伴随着大规模物联网需求的产生及不断发展，越来越受到人们的关注。
由于NB-IoT成本控制严格，因此需要设计低成本的NB-IoT芯片，而低成本的NB-IoT芯片一般则是采用比较廉价的晶振和温度传感器，廉价的晶振和温度传感器则会导致晶振输出的信号会带有一个较大的初始频偏，最大可达十几KHz以上，这样在温度较高或较低时会影响产品的随机接入的性能，使得产品无法正常工作。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中上述技术问题，本发明提出一种频偏补偿方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，能够有效的对NB-IoT芯片的频偏进行修正。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种频偏补偿方法，所述频偏补偿方法应用于NB-IoT芯片，所述NB-IoT芯片具有温度传感器和晶振。
该频偏补偿方法包括：
获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值；获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值；
根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值；
基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号；
其中，该温度包括预定校准温度。
其中，获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值包括：获取预定校准温度和非预定校准温度下，温度传感器的实际读数；根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值；根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值。
此外，根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值所采用的公式如下：
Toffset＝f0(x)-x0
其中，Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值；f0(x)为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；x0为预定校准温度下温度传感器的实际读数。
另外，根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值所采用的公式如下：
s＝x-Toffset
其中，S为温度传感器的初始偏移值；X为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值。
此外，获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值所采用的公式如下：
FOoffset＝f2(F)-F0
其中，FOoffset为晶振的初始偏移值，f2(F)为非预定校准温度下晶振的频偏值；F0为预定校准温度下晶振的频偏值。
另外，根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值所采用的公式如下：
FO＝f1(s)+FOoffset
其中，FO所述NB-IoT芯片的实际偏移值；f1(s)为温度传感器的初始偏移值；FOoffset为晶振的初始偏移值。
可选的，基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号包括：基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，利用数字补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号；或基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，利用电容补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种频偏补偿系统，所述频偏补偿系统应用于NB-IoT芯片，所述NB-IoT芯片具有温度传感器和晶振。
该频偏补偿系统包括：
传感器频偏获取模块，用于获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值；
晶振频偏获取模块，用于获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值；
芯片频偏计算模块，用于根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值；
频偏修正模块，用于基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号；
其中，该温度包括预定校准温度。
其中，传感器频偏获取模块包括读数获取子模块和传感器频偏计算模块，读数获取子模块，用于获取预定校准温度和非预定校准温度下，温度传感器的实际读数；传感器频偏计算模块，用于根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值；以及根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值。
此外，所述传感器频偏计算模块在根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值时，所采用的公式如下：
Toffset＝f0(x)-x0
其中，Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值；f0(x)为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；x0为预定校准温度下温度传感器的实际读数。
另外，所述传感器频偏计算模块在根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值时，所采用的公式如下：
s＝x-Toffset
其中，S为温度传感器的初始偏移值；X为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值。
此外，所述晶振频偏获取模在获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值时，所采用的公式如下：
FOoffset＝f2(F)-F0
其中，FOoffset为晶振的初始偏移值，f2(F)为非预定校准温度下晶振的频偏值；F0为预定校准温度下晶振的频偏值。
另外，所述芯片频偏计算模块在根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值时，所采用的公式如下：
FO＝f1(s)+FOoffset
其中，FO所述NB-IoT芯片的实际偏移值；f1(s)为温度传感器的初始偏移值；FOoffset为晶振的初始偏移值。
可选的，所述频偏修正模块在基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号时，利用数字补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号；或利用电容补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号。
根据本发明的又一方面，提供了一种电子设备。
该电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的频偏补偿方法。
根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质。
该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的频偏补偿方法的步骤。
有益效果：本发明根据芯片所处环境的温度设定预定校准温度，并根据不同温度下的温度传感器的读数以及晶振频偏，结合预定校准温度，来得到温度传感器的初始偏移值和晶振的初始偏移值，从而根据温度传感器的初始偏移值和晶振的初始偏移值计算芯片的实际偏移，得到芯片在当前温度下的实际误差值，实现了根据实际误差值对芯片进行修正，提高了频偏补偿的精度，保证了实际温度下芯片的输出信号稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的频偏补偿方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的频偏补偿系统的示意图框图；
图3是根据本发明实施例的多个温度传感器样本的温度读数曲线示意图。
图4是根据本发明实施例校准点拉齐后的温度读数曲线示意图。
图5是根据本发明实施例拟合后的温度传感器温度读数曲线示意图。
图6是根据本发明实施例多个样本测试的晶振温度频偏曲线示意图。
图7是根据本发明实施例校准点拉齐后的晶振温度频偏曲线示意图。
图8是根据本发明实施例拟合后的晶振温度频偏曲线示意图。
图9是根据本发明实施例温度传感器和晶振曲线合并后的曲线示意图。
图10是根据本发明实施例两个芯片实验模组补偿前后的频偏对比示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种频偏补偿方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，用于NB-IoT芯片，所述NB-IoT芯片具有温度传感器和晶振。
实施例一
如图1所示，根据本发明实施例的一种频偏补偿方法包括：
步骤S101，获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值；
步骤S103，获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值；
步骤S105，根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值；
步骤S107，基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号，其中，该温度包括预定校准温度。
实际应用时，获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值时，可获取预定校准温度和非预定校准温度下，温度传感器的实际读数，根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值；再根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值。
而在预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值时，则可所采用的公式如下：Toffset＝f0(x)-x0；其中，Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值；f0(x)为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；x0为预定校准温度下温度传感器的实际读数。
同时，在非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值时，则可所采用的公式如下：s＝x-Toffset；其中，S为温度传感器的初始偏移值；X为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值。
此外，在获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值时，则可所采用的公式如下：FOoffset＝f2(F)-F0；其中，FOoffset为晶振的初始偏移值，f2(F)为非预定校准温度下晶振的频偏值；F0为预定校准温度下晶振的频偏值。而根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值时，则可选择所采用的公式如下：FO＝f1(s)+FOoffset；其中，FO所述NB-IoT芯片的实际偏移值；f1(s)为温度传感器的初始偏移值；FOoffset为晶振的初始偏移值。
在实际应用时，预定校准温度是根据芯片所处环境温度得到，以模拟芯片在当前温度环境所得到的数据，然后根据该温度，对根据不同的温度所得到的读数或者频偏数据进行纠偏，确定校准后的温度传感器读数以及晶振频偏值；当得到校准时的读数和频偏时，也就意味着得到了芯片在当前环境温度下的读数和频偏数据。而对于NB-IoT芯片来说，其一般是在温度较高或较低的情况下，才会出现较大的频偏，因此，本申请中的预定校准温度则是根据较高的环境温度或者较低的环境温度得到的。
而在得到芯片实际的偏移值时，则即可利用该偏移值对芯片进行修正，在实际应用时，可基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，利用数字补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号；而数字补偿算法的具体步骤为：以累积误差原理为基础，也即：输入补偿周期并设定起初的累积误差值为0，随着补偿周期的增加，误差在不断累积的过程中也进行着频偏的计算；最后，通过计数器的计数调整方式，获得理想频率输出。
当然，也可基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，利用电容补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号。而电容补偿方法的具体步骤为：设计11位电容寄存器，根据当前NB-IoT芯片的输出频偏，求得电容的改变值，通过设置所需的位置0或置1来修改电容寄存器值，进而实现对频偏的微调。
实施例二
如图2所示，根据本发明实施例的一种频偏补偿系统。
该频偏补偿系统包括：
传感器频偏获取模块201，用于获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值；
晶振频偏获取模块203，用于获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值；
芯片频偏计算模块205，用于根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值；
频偏修正模块207，用于基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号，其中，该温度包括预定校准温度。
实际应用时，传感器频偏获取模块201包括读数获取子模块(图中未示出)和传感器频偏计算模块(图中未示出)，读数获取子模块，用于获取预定校准温度和非预定校准温度下，温度传感器的实际读数；传感器频偏计算模块，用于根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值；以及根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值。
此外，所述传感器频偏计算模块在根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值时，所采用的公式如下：Toffset＝f0(x)-x0；其中，Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值；f0(x)为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；x0为预定校准温度下温度传感器的实际读数。而在根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值时，则可所采用的公式如下：s＝x-Toffset；其中，S为温度传感器的初始偏移值；X为非预定校准温度下温度传感器的实际读数；Toffset为预定校准温度下温度传感器的偏移值。
此外，所述晶振频偏获取模203在获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值时，则可所采用的公式如下：FOoffset＝f2(F)-F0；其中，FOoffset为晶振的初始偏移值，f2(F)为非预定校准温度下晶振的频偏值；F0为预定校准温度下晶振的频偏值。而所述芯片频偏计算模块205在根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值时，则可所采用的公式如下：FO＝f1(s)+FOoffset；其中，FO所述NB-IoT芯片的实际偏移值；f1(s)为温度传感器的初始偏移值；FOoffset为晶振的初始偏移值。
对应的，预定校准温度可根据芯片所处环境温度进行校准得到，以模拟芯片在当前温度环境所得到的数据，然后根据不同的温度数据进行纠偏，确定校准温度时的频偏，当确定校准时的频偏时，也就得到了芯片在当前环境温度下的频偏数据。而对于NB-IoT芯片来说，其一般是在温度较高或较低的情况下，才会出现较大的频偏，因此，本申请中的预定校准温度则是根据较高的环境温度或者较低的环境温度进行校准得到的。
此外实际应用时，所述频偏修正模块207在基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号时，可利用数字补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号，也可利用电容补偿算法修正所述NB-IoT芯片的输出信号。
为了更好的理解本实施例中的技术方案，下面列举一个具体实例对本实施例做进一步解释。
为了方便理解，以下通过实际检测曲线图对本实施例的步骤进行结合说明，具体如下：
如图3-5所示，不同温度下温度传感器存在不同的温度-读数曲线，而根据设定的预定校准温度进行校准后并进行拟合，即可得到标准的温度-读数曲线，根据该标准的温度-读数曲线可得到温度传感器的初始偏移值。同样的，如图6-8所示，不同温度下晶振存在不同的频偏，在根据设定的预定校准温度进行校准后并进行拟合，即可得到标准的温度-频偏曲线，根据标准的温度-频偏曲线可得到晶振的初始偏移值。
再如图9所示，将标准的温度-读数曲线和温度-频偏曲线进行合并，可得到读数-频偏曲线，进而即可知道芯片的实际曲线，通过芯片的实际曲线可确定芯片的实际偏移值，进而可对芯片进行修正。
由此可见，借助于本发明的上述技术方案，根据芯片所处环境的温度设定预定校准温度，并根据不同温度下的温度传感器的读数以及晶振频偏，结合预定校准温度，来得到温度传感器的初始偏移值和晶振的初始偏移值，从而根据温度传感器的初始偏移值和晶振的初始偏移值计算芯片的实际偏移，得到芯片在当前温度下的实际误差值，实现了根据实际误差值对芯片进行修正，提高了频偏补偿的精度，保证了实际温度下芯片的输出信号稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种频偏补偿方法，其特征在于，所述频偏补偿方法应用于NB-IoT芯片，所述NB-IoT芯片具有温度传感器和晶振，且所述频偏补偿方法包括：
获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值；
获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值；
根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值；
基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号；
其中，该温度包括预定校准温度；
其中，获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值包括：获取预定校准温度和非预定校准温度下，温度传感器的实际读数；根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值；根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值；
预定校准温度是根据芯片所处环境温度得到，以模拟芯片在当前温度环境所得到的数据，然后根据该温度，对根据不同的温度所得到的读数或者频偏数据进行纠偏，确定校准后的温度传感器读数以及晶振频偏值；不同温度下温度传感器存在不同的温度-读数曲线，根据设定的预定校准温度进行校准后并进行拟合，即可得到标准的温度-读数曲线，根据该标准的温度-读数曲线即可得到温度传感器的初始偏移值；不同温度下晶振存在不同的频偏，在根据设定的预定校准温度进行校准后并进行拟合，即可得到标准的温度-频偏曲线，根据标准的温度-频偏曲线可得到晶振的初始偏移值。
2.一种频偏补偿系统，其特征在于，所述频偏补偿系统应用于NB-IoT芯片，所述NB-IoT芯片具有温度传感器和晶振，且所述频偏补偿系统包括：
传感器频偏获取模块，用于获取不同温度下温度传感器的读数，并根据不同温度下温度传感器的读数确定温度传感器的初始偏移值；
晶振频偏获取模块，用于获取不同温度下晶振的频偏值，并根据不同温度下晶振的频偏值确定晶振的初始偏移值；
芯片频偏计算模块，用于根据晶振的初始偏移值和温度传感器的初始偏移值，确定所述NB-IoT芯片的实际偏移值；
频偏修正模块，用于基于所述NB-IoT芯片的实际偏移值，修正所述NB-IoT芯片的输出信号；
其中，该温度包括预定校准温度；
其中，传感器频偏获取模块包括读数获取子模块和传感器频偏计算模块，其中，读数获取子模块，用于获取预定校准温度和非预定校准温度下，温度传感器的实际读数；传感器频偏计算模块，用于根据预定校准温度下的温度传感器的实际读数，确定预定校准温度下温度传感器的偏移值；以及根据非预定校准温度下温度传感器的实际读数对预定校准温度下温度传感器的偏移值对温度传感器进行校正，得到温度传感器的初始偏移值；
预定校准温度是根据芯片所处环境温度得到，以模拟芯片在当前温度环境所得到的数据，然后根据该温度，对根据不同的温度所得到的读数或者频偏数据进行纠偏，确定校准后的温度传感器读数以及晶振频偏值；不同温度下温度传感器存在不同的温度-读数曲线，根据设定的预定校准温度进行校准后并进行拟合，即可得到标准的温度-读数曲线，根据该标准的温度-读数曲线即可得到温度传感器的初始偏移值；不同温度下晶振存在不同的频偏，在根据设定的预定校准温度进行校准后并进行拟合，即可得到标准的温度-频偏曲线，根据标准的温度-频偏曲线可得到晶振的初始偏移值。
3.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1所述的频偏补偿方法。
4.一种计算机可读存储介质，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执行时实现权利要求1所述的频偏补偿方法的步骤。
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