CN116155665A - 直流偏移校准方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种直流偏移校准方法、装置、存储介质及电子设备，属于无线通信领域。本申请通过检测混频器输出的模拟基带信号的幅值；检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值；若模拟基带信号的幅值小于第一阈值且数字基带信号的幅值小于第二阈值，对数字基带信号进行直流偏移校准，可以避开强干扰的情况进行直流偏移校准，提高校准的准确性。

Description

直流偏移校准方法、装置、存储介质及电子设备

技术领域

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种直流偏移校准方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术

射频接收机在工作时会存在直流偏移问题，目标直流偏移的校准方法为：确定一个频点，在频点上进行两次直流偏移校准，得到两个直流校准值，在两个直流校准值相等时，本次校准结束，然后再进行下一个频点的校准。可以看出现有技术的方案存在如下问题：需要执行两次校准，因此耗时较长；如果干扰信号的频点和有用信号的频点相同时，直流偏移校准结果可能不准确。

发明内容

本申请实施例提供了的直流偏移校准方法、装置、存储介质及电子设备，可以解决相关技术中直流偏移校准不准确且耗时较长的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种直流偏移校准方法，所述方法包括：

检测混频器输出的模拟基带信号的幅值；

检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值；

若所述模拟基带信号的幅值小于第一阈值且所述数字基带信号的幅值小于第二阈值，对所述数字基带信号进行直流偏移校准。

第二方面，本申请实施例提供了一种直流偏移校准装置，所述直流偏移校准装置包括：

第一幅值检测单元，用于检测混频器输出的模拟基带信号的幅值；

第二幅值检测单元，用于检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值；

校准单元，用于若所述模拟基带信号的幅值小于第一阈值且所述数字基带信号的幅值小于第二阈值，对所述数字基带信号进行直流偏移校准。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。

第五方面，本申请实施例提供一种电子设备，可包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。

本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

在射频接收机工作的过程中，检测混频器输出的模拟基带信号的幅值，以及检测模数转换器输出的数字基带信号的幅值，若模拟基带信号的幅值小于第一阈值且数字基带信号的幅值小于第二阈值，则执行本次直流偏移校准。本申请在模拟基带信号的幅值和数字基带信号的幅值小于一定程度时才进行直流偏移校准，可以有效避免接收链路发生信号饱和或接收到的干扰信号过强时进行直流偏移校准生成错误的校准值，提高直流校准的准确性。另外，本申请只需要执行一次直流校准，可以减少校准时长，提高校准效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的无线通信系统的架构图；

图2是本申请实施例提供的一种直流偏移校准方法的交互示意图；

图3是本申请提供的一种直流偏移校准装置的结构示意图；

图4是本申请提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

参考图1，图1为无线通信系统的网络架构图。无线通信系统包括：天线、低噪声放大器、混频器、滤波器、可编程增益放大器、模数转换器、第一幅值检测单元、第二幅值检测单元和直流偏移校准单元。

其中，天线、低噪声放大器、混频器、滤波器、可编程增益放大器、模数转换器和直流偏移校准装置通过串行方式连接。另外，第一幅值检测单元的输入端与混频偏的输出端相连，输出端与直流偏移校准装置相连。第二幅值检测单元的输入端与模数转换器的输出端相连，输出端与直流偏移校准装置相连。

在本申请的一些实施例中，无线通信系统的工作过程包括：天线接收射频信号，低噪声放大器对射频信号进行放大处理，混频器对放大处理的射频信号进行频偏搬移得到基带模拟信号。第一幅值检测单元对基带模拟信号的幅值进行检测，且滤波器对放大后的基带模拟信号进行过滤，可编程增益放大器对过滤后的基带模拟信号进行再次放大，模数转换器对放大后的模拟基带信号进行模数转换得到数字基带信号，同时第二幅值检测单元对数字基带信号进行幅值检测，直流偏移校准单元获取第一幅值检测单元检测的模拟基带信号的幅值，以及第二幅值检测单元检测的数字基带信号的幅值，若模拟基带信号的幅值小于第一阈值且数字基带信号的幅值小于第二阈值，对模数转换器输出的数字基带信号进行直流偏移校准，否则不执行直流偏移校准。进一步的，如果模拟基带信号的幅值大于第一阈值且数字基带信号的幅值大于第二阈值，也需要中断校准流程。

在本申请的另一些实施例中，无线通信系统的工作过程包括：第一幅值检测单元为基带模拟信号的幅值进行检测，且滤波器对放大后的基带模拟信号进行过滤，可编程增益放大器对过滤后的基带模拟信号进行再次放大，模数转换器对放大后的模拟基带信号进行模数转换得到数字基带信号，同时第二幅值检测单元对数字基带信号中的带外信号进行幅值检测，直流偏移校准单元获取第一幅值检测单元检测的模拟基带信号的幅值，以及第二幅值检测单元检测的带外信号的幅值，若模拟基带信号的幅值小于第一阈值且带外信号的幅值小于第二阈值，对模数转换器输出的数字基带信号进行直流偏移校准，否则不执行直流偏移校准。

在本申请实施例中，第一幅值检测单元和第二幅值检测单元除了可独立设置于直流偏移校准装置的外部，也可以集成于直流偏移校准单元，本申请不作限制。

在本申请实施例中，当空中存在强干扰信号时，干扰信号可以通过天线进入到射频接收机内部，将使得接收链路尤其是LNA低噪声放大器进入饱和状态；当接收链路处于饱和状态时，放大器的直流工作点将发生偏移，产生错误的直流分量；此时，如果依然进行直流失调校准，那么将得到错误的直流值补偿值；当强干扰消失时，这个错误的补偿值将不能够消除接收通路直流电平，使得接收性能受损。本申请的直流偏移校准装置在检测到强干扰存在时，暂停进行直流校准和跟踪；只有当检测到干扰低于一定的功率时，才能够恢复直流校准和直流偏移跟踪。

下面将结合附图2，对本申请实施例提供的直流偏移校准方法进行详细介绍。其中，本申请实施例中的直流偏移校准方法可以是图1中的站点或接入点。

请参见图2，为本申请实施例提供的一种直流偏移校准方法的流程示意图，如图2所示，本申请的所述方法可以包括以下步骤：

S201、检测混频器输出的模拟基带信号的幅值。

其中，射频天线接收射频信号，射频信号中包含有用信号和干扰信号，低噪声放大器对射频信号进行放大处理，然后输入到混频器，混频器将本振产生的振荡信号和放大后的射频信号进行混频，将射频信号搬移到基带信号后进行输出。直流偏移校准装置对混频器输出的模拟基带信号进行幅值检测。

S202、检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值。

在本申请的一些实施例中，数字基带信号的幅度表示ADC输出的数字基带信号的电压值，数字基带信号可以由I路数字信号和Q路数字信号组成，计算数字基带信号的方法可以为：根据公式sqrt(I^2+Q^2)计算所述数字基带信号的幅值；其中，I表示I路数字信号的幅值，Q表示Q路数字信号的幅值，该幅度的计算方法只需要在时域上执行，不需要进行在频域上进行FFT傅里叶计算，可以减少计算量。

S203、若模拟基带信号的幅值小于第一阈值且数字基带信号的幅值小于第二阈值，对数字基带信号进行直流偏移校准。

其中，直流偏移校准装置中预存储或预配置有第一阈值和第二阈值，若模拟基带信号的幅值小于第一阈值，且数字基带信号的幅值小于第二阈值时，表明通信链路中信号未发生饱和且干扰信号的幅值较小，此时对直流偏移校准的影响较小，在这种情况下进行直流偏移校准的话校准结果会更加准确。

进一步的，第一阈值与所述混频器的最大工作电压有关，所述第二阈值与所述ADC的最大工作电压有关，典型的第一阈值可以在混频器的最大工作电压中取一个等分值，这个等分值可以在[1/10,1/3]之间取值；且第二阈值可以取ADC的最大工作电压的等分值，这个等分值同样可以在[1/10,1/3]之间取值，例如：第一阈值和第二阈值的确定方法可以是：第一阈值等于所述混频器的最大工作电压的1/4，所述第二阈值等于所述ADC的最大工作电压的1/4。例如：混频器的最大工作电压为1.2V，那么第一阈值为1.2V/4＝0.3V，本申请还需要设置一定的迟滞比例，例如：±10％。

在本申请的实施例中，在射频接收机工作的过程中，检测混频器输出的模拟基带信号的幅值，以及检测模数转换器输出的数字基带信号的幅值，若模拟基带信号的幅值小于第一阈值且数字基带信号的幅值小于第二阈值，则执行本次直流偏移校准。本申请在模拟基带信号的幅值和数字基带信号的幅值小于一定程度时才进行直流偏移校准，可以有效避免接收链路发生信号饱和或接收到的干扰信号过强时进行直流偏移校准生成错误的校准值，提高直流校准的准确性。另外，本申请只需要执行一次直流校准，可以减少校准时长，提高校准效率。

在另一些实施例中，本申请还可以利用数字基带信号的带外信号的幅度和模拟基带信号的幅度判断是否执行校准。滤波器对混频器输出的模拟基带信号进行滤波处理，可编程增益放大器对滤波处理后的模拟基带信号进行放大处理，模数转换器对放大处理后的模拟基带信号进行模数转换得到数字基带信号。直流偏移校准单元确定信号带宽，信号带宽表示有用信号的带宽，根据信号带宽在数字基带信号中过滤出带外信号，然后检测带外信号的幅值。

根据奈奎斯特采样定律，只要ADC的采样率是输入的模拟基带信号最高频率的2倍，就能从被采样信号中恢复原始信号，在本申请中，为了增加被采样信号的信噪比，ADC会对模拟基带信号进行过采样，过采样倍数设为α，那么过采样对信噪比的改善为10*log10×α，α＝Fs/(2*BW)，Fs表示采样频率，BW表示信号带宽，例如：采用2倍过采样，对信噪比的改善为3dB。

在本申请实施例中，过采样倍数与输入信号的带宽和ADC的采样时钟频率有关，例如：WIFI带宽是20M/40M/80M，这样通常4倍过采样就好，ADC采样时钟就是160M/320M/640M。典型的过采样倍数大于等于2且小于等于40，过采样倍数不宜设置过大，避免ADC的处理开销过大，进一步的，过采样倍数还与输入信号的带宽和ADC的采样时钟频率有关。

其中，所述在模数转换器ADC输出的数字基带信号中检测带外信号的幅值，包括：

根据采样频率确定所述数字基带信号的带宽范围；

获取有用信号的带宽范围；

根据所述有用信号的带宽范围和所述数字基带信号的带宽范围计算带外信号的带宽范围，具体为：有用信号的带宽范围在数字基带信号的带宽范围中的补集即为带外信号的带宽范围，例如：有用信号的带宽范围为A，数字基带信号的带宽范围为B，且A∈B，那么带外信号的带宽范围C＝B-A。

根据计算的带宽范围检测所述带外信号的幅值。

举例来说，ADC输出的数字基带信号中有用信号的带宽范围是已知的，可以根据通信协议来确定，假设有用信号的带宽范围为±10MHz，采样频率为80MHz，即过采样倍数为4，那么数字基带信号的带宽范围为-40MHz～+40MHz，根据有用信号的带宽范围在模拟信号的带宽范围中确定带外信号的带宽范围为-40MHz～-10MHz，10MHz～40MHz，在确定的带宽范围中检测带外信号的幅值。

其中，直流偏移校准装置中预存储或预配置有第一阈值和第二阈值，若模拟基带信号的幅值小于第一阈值，且带外信号的幅值小于第二阈值时，表明通信链路中信号未发生饱和且干扰信号的幅值较小，此时对直流偏移校准的影响较小，在这种情况下进行直流偏移校准的话校准结果会更加准确。

其中，在射频接收机工作的过程中，检测混频器输出的模拟基带信号的幅值，以及检测模数转换器输出的数字基带信号中带外信号的幅值，若模拟基带信号的幅值小于第一阈值且带外信号的幅值小于第二阈值，则执行本次直流偏移校准。本申请在模拟基带信号的幅值和带外信号的幅值小于一定程度时才进行直流偏移校准，可以有效避免接收链路发生信号饱和或接收到的干扰信号过强时进行直流偏移校准生成错误的校准值，提高直流校准的准确性。另外，本申请只需要执行一次直流校准，可以减少校准时长，提高校准效率。

下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

请参见图3，其示出了本申请一个示例性实施例提供的直流偏移校准装置的结构示意图。该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的全部或一部分。直流偏移校准装置3(简称装置3)包括：第一幅值检测单元301、第二幅值检测单元302和校准单元303。

第一幅值检测单元301，用于检测混频器输出的模拟基带信号的幅值；

第二幅值检测单元302，用于检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值；

校准单元303，用于若所述模拟基带信号的幅值小于第一阈值且所述数字基带信号的幅值小于第二阈值，对所述数字基带信号进行直流偏移校准。

在一种可能的实施例中，所述数字基带信号是ADC对输入的信号进行过采样生成的；过采样倍数表示为α＝Fs/(2*BW)，Fs表示采样频率，BW表示信号带宽。

在一种可能的实施例中，过采样倍数等于4。

在一种可能的实施例中，所述第一阈值等于所述混频器的最大工作电压的1/3，所述第二阈值等于所述ADC的最大工作电压的1/3。

在一种可能的实施例中，还包括：

控制单元，用于若所述模拟基带信号的幅值大于或等于第一阈值，不进行直流偏置校准；和/或

若所述数字基带信号的幅值大于或等于第二阈值，不进行直流偏置校准。

在一种可能的实施例中，所述数字基带信号由I路数字信号和Q路数字信号组成；

其中，所述检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值，包括：

根据公式sqrt(I^2+Q^2)计算所述数字基带信号的幅值；其中，I表示I路数字信号的幅值，Q表示Q路数字信号的幅值。

在一种可能的实施例中，所述检测混频器输出的模拟基带信号的幅值，包括：

计算混频器输出的模拟基带信号的有效电压值，将所述有效电压值作为所述基带信号的幅值。

需要说明的是，上述实施例提供的装置3在执行直流偏移校准方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的触摸操作响应装置与触摸操作响应方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图2所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以参见图2所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。

本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的直流偏移校准方法。

请参见图4，为本申请实施例提供了一种电子设备的结构示意图。如图4所示，所述电子设备400可以内置图1的直流偏移校准装置，电子设备400可以包括：至少一个处理器401，至少一个网络接口404，存储器403，至少一个通信总线402。

其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，网络接口404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，网络接口404用于与计算机设备进行通信。

其中，处理器401可以包括一个或者多个处理核心。

处理器401利用各种接口和线路连接整个电子设备400内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器403内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器403内的数据，执行电子设备400的各种功能和处理数据。可选的，处理器401可以采用数字信号处理(DigitalSignalProcessing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器401可集成中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)、图像处理器(GraphicsProcessingUnit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器401中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器403可以包括随机存储器(RandomAccessMemory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-OnlyMemory)。可选的，该存储器403包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitorycomputer-readablestoragemedium)。存储器403可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器403可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器403可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器403中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及应用程序。

在图4所示的电子设备400中，处理器401可以用于调用存储器403中存储的应用程序，并具体执行如图2所示的方法，具体过程可参照图2所示，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所揭露的仅为本申请一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种直流偏移校准方法，其特征在于，所述方法包括：

检测混频器输出的模拟基带信号的幅值；

检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值；

若所述模拟基带信号的幅值小于第一阈值且所述数字基带信号的幅值小于第二阈值，对所述数字基带信号进行直流偏移校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字基带信号是ADC对输入的信号进行过采样生成的；过采样倍数表示为α＝Fs/(2*BW)，Fs表示采样频率，BW表示信号带宽。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述过采样倍数与输入信号的带宽和ADC的采样时钟频率有关。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述第一阈值与所述混频器的最大工作电压有关，所述第二阈值与所述ADC的最大工作电压有关。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述模拟基带信号的幅值大于或等于第一阈值，不进行直流偏置校准；和/或

若所述数字基带信号的幅值大于或等于第二阈值，不进行直流偏置校准。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的方法，其特征在于，所述数字基带信号由I路数字信号和Q路数字信号组成；

其中，所述检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值，包括：

根据公式sqrt(I^2+Q^2)计算所述数字基带信号的幅值；其中，I表示I路数字信号的幅值，Q表示Q路数字信号的幅值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述检测混频器输出的模拟基带信号的幅值，包括：

计算混频器输出的模拟基带信号的有效电压值，将所述有效电压值作为所述基带信号的幅值。

8.一种直流偏移校准装置，其特征在于，包括：

第一幅值检测单元，用于检测混频器输出的模拟基带信号的幅值；

第二幅值检测单元，用于检测模数转换器ADC输出的数字基带信号的幅值；

校准单元，用于若所述模拟基带信号的幅值小于第一阈值且所述数字基带信号的幅值小于第二阈值，对所述数字基带信号进行直流偏移校准。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1～7任意一项的方法步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1～7任意一项的方法步骤。

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