CN117155744B - 一种宽带接收机iq不平衡的校正方法、装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种宽带接收机IQ不平衡的校正方法、装置和电子设备，先获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；再基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；最后根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数，以使补偿结构对所述复合基带信号进行校正。本发明通过对宽带接收机IQ不平衡的校正，有效提高了宽带接收机性能。
Description
技术领域
本发明涉及宽带接收机技术领域，特别是涉及一种宽带接收机IQ不平衡的校正方法、装置和电子设备。
背景技术
宽带接收机链路中的Mixer、Analog、LPF以及ADC的非理想特性，导致I路和Q路在幅度和相位上不完全一致，这种不平衡产生了镜像信号，所产生镜像信号对于接收机解调有一定程度的影响，从而降低了接收机的性能。
为了降低IQ不平衡的影响，目前业界已经提出了很多种数字侧校正算法，主要有以下两类：
第一类方法：非盲估计的校正算法，根据原始基带信号和ADC输出的信号（既有原始基带信号也包含镜像信号）两者之间的相关性，通过矩阵求解方法估计出对应的补偿滤波器的系数；但需要同时知道输入的原始基带信号和ADC输出的复合基带信号。
第二类方法：盲估计算法，大多是通过模拟PLL(Phase-Locked Loop,锁相环)发送不同频率的单音信号，单个频点通过I路数据和Q路数据之间的相关性估计出该频率下的增益和相位误差，进而扫频得到多组不同频率的增益和相位误差拟合出一组宽带滤波器系数；但需要单独发送单音信号且采集信号需要时间，另外由于硬件链路在正负频率镜像频响不一致性，为了达到较好的校正性能，需要生成一组阶数较高的复数补偿滤波器，这些在硬件实现需要消耗大量资源。
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宽带接收机IQ不平衡的校正方法、装置和电子设备，用于解决现有技术中宽带接收机IQ校正过程复杂的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种宽带接收机IQ不平衡的校正方法，至少包括如下步骤：
获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；
基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；
根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数，以使补偿结构对所述复合基带信号进行校正；
所述基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值的过程包括：
基于所述复合基带信号构建宽带接收机中信号的IQ不平衡校正模型；
建立所述IQ不平衡校正模型中系数的求解模型；
根据所述复合基带信号对所述系数的求解模型进行求解得到系数值；
所述IQ不平衡校正模型为：式中，/>表示最终校正后输出的校正信号，/>表示宽带接收机ADC输出的复合基带信号，/>表示宽带接收机ADC输出的复合基带信号的共轭，/>为一组系数。
可选地，D=1，相对应的系数值为、/>和/>。
可选地，根据IQ正交特性建立所述IQ不平衡校正模型中系数的求解模型。
可选地，所述复合基带信号包括原始基带信号和镜像信号。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种宽带接收机IQ不平衡的校正装置，包括采集单元、处理单元、更新单元和校正单元；
所述采集单元配置为获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；
所述处理单元配置为基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；
所述更新单元配置为根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数；
所述校正单元配置为更新后的补偿结构对所述复合基带信号进行校正。
可选地，所述处理单元包括第一构建模块、第二构建模块和计算模块；
所述第一构建模块配置为基于所述复合基带信号构建宽带接收机中信号的IQ不平衡校正模型；
所述第二构建模块配置为建立所述IQ不平衡校正模型中系数的求解模型；
所述计算模块配置为根据所述复合基带信号对所述系数的求解模型进行求解得到系数值。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的宽带接收机IQ不平衡的校正方法的步骤。
如上所述，本发明的宽带接收机IQ不平衡的校正方法、装置和电子设备，具有以下有益效果：
本发明的宽带接收机IQ不平衡的校正方法、装置和电子设备，先获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；再基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；最后根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数，以使补偿结构对所述复合基带信号进行校正。本发明通过一次数据采集且只采集获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号，并进行一次系数求解，就能比较快速方便的提取出补偿滤波器的补偿系数（只需要极少的三个滤波器系数），不仅可以节省资源消耗，而且能够明显改善IQ校正后的性能；同时这种方法补偿结构简单且性能可以满足宽带性能的要求。
附图说明
图1显示为本发明实施例中宽带接收机IQ不平衡的校正方法的流程示意图。
图2显示为本发明实施例中补偿滤波器的系数值的确定过程示意图。
图3显示为本发明实施例中校正前后的性能对比图。
图4显示为本发明实施例中宽带接收机IQ不平衡的校正装置的结构示意图。
图5显示为本发明实施例中电子设备的结构示意图。
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-图5。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，遂图式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型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明旨在提供一种既能满足宽带系统的性能要求，又能简化校正流程、提高校正精度，同时使滤波器的补偿结构简单、降低资源开销。
实施例一
本发明具体实施例提供一种宽带接收机IQ不平衡的校正方法；如图1所示为本发明实施例中宽带接收机IQ不平衡的校正方法的流程示意图，现结合图1对本发明宽带接收机IQ不平衡的校正方法进行详细介绍。宽带接收机IQ不平衡的校正方法至少包括如下步骤：
S1，获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；
本发明具体实施例中，只需进行一次数据采集，且只采集获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号，该所述复合基带信号/>包括原始基带信号/>和镜像信号/>；其中镜像信号为IQ不平衡产生的镜像信号，实质为误差干扰信号。
S2，基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；
在本发明具体实施例中，如图2所示，基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值的过程包括：
S21，基于所述复合基带信号构建宽带接收机中信号的IQ不平衡校正模型；
在本发明具体实施例中，IQ不平衡校正模型为：式中，表示最终校正后输出的校正信号，/>表示宽带接收机ADC输出的复合基带信号，/>表示宽带接收机ADC输出的复合基带信号的共轭，/>为一组系数。
在本发明具体实施例中，D=1，此时系数具体为、/>和/>。当D=1时，在满足宽带场景镜像校正性能前提下，计算复杂度最低，消耗的资源最少。
作为其他实施方式，D=0，此时系数具体为；或D=2，此时系数具体为/>、/>、/>、/>和/>；当D值越大，系数个数越多，计算的复杂度会越高，消耗的资源越多；当D值越小，系数个数越少，宽带场景下IQ校正性能难以满足宽带接收机的系统要求；本发明对系数的个数不做具体限定。
S22，建立所述IQ不平衡校正模型中系数的求解模型；
本发明具体实施例中，根据IQ正交特性建立所述IQ不平衡校正模型中系数的求解模型；更具体地，根据校正后需要满足的IQ正交特性，通过公式推导可以推导得到下面这组矩阵方程即系数的求解模型：
S23，根据所述复合基带信号对所述系数的求解模型进行求解得到系数值。
在本发明具体实施例中，以D=1为例，根据所述复合基带信号对系数的求解模型进行求解得到一组系数值，系数值分别为、/>和/>。
S3，根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数，以使补偿结构对所述复合基带信号进行校正。
根据求解得到的一组系数对补偿结构中补偿滤波器系数进行更新，从而提高IQ不平衡校正的效果。本发明通过更新后的补偿结构对宽带接收机输出的复合基带信号进行校正并输出校正后的校正信号。
本发明在不需要额外发送校正信号的前提下，基于构建的IQ校正模型，仅进行一次宽带接收机输出信号的一次采集和系数求解，就能比较快速方便的提取出补偿滤波器的系数（只需要极少的三个滤波器系数），不仅可以节省资源消耗，而且能够明显改善IQ校正后的性能如图3所示，满足宽带接收机的要求。
实施例二
本发明具体实施例提供一种宽带接收机IQ不平衡的校正装置，如图4所示为本发明实施例中宽带接收机IQ不平衡的校正装置的结构示意图，现结合图4对本发明宽带接收机IQ不平衡的校正装置进行详细介绍。宽带接收机IQ不平衡的校正装置包括采集单元、处理单元、更新单元和校正单元；
其中，所述采集单元配置为获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；
本发明具体实施例采集的复合基带信号包括原始基带信号/>和镜像信号；其中镜像信号为IQ不平衡产生的镜像信号，实质为误差干扰信号。
其中，所述处理单元配置为基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；
本发明具体实施例中，处理单元包括第一构建模块、第二构建模块和计算模块；
所述第一构建模块配置为基于所述复合基带信号构建宽带接收机中信号的IQ不平衡校正模型；
所述第二构建模块配置为建立所述IQ不平衡校正模型中系数的求解模型；
所述计算模块配置为根据所述复合基带信号对所述系数的求解模型进行求解得到系数值。
本发明通过一次数据采集、一次系数求解，得到三个抽头的滤波器的补偿系数，该过程数据采集简单、计算过程容易实现。
其中，所述更新单元配置为根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数；
本发明具体实施例中，根据求解得到的一组系数对补偿结构中补偿滤波器系数进行更新，从而提高IQ不平衡校正的效果。
其中，所述校正单元配置为更新后的补偿结构对所述复合基带信号进行校正。
本发明具体实施例中，通过更新后的补偿结构对宽带接收机输出的复合基带信号进行校正并输出校正后的校正信号。
本发明通过一次数据采集、一次系数求解，得到三个抽头的滤波器的补偿系数，能够满足并完成宽带接收机IQ不平衡校正。
实施例三
图5为本发明实施例中提供的电子设备的结构示意图；如图5所示，该电子设备包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的程序，处理器执行所述程序时，实现如下步骤：获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数，以使补偿结构对所述复合基带信号进行校正。以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（central processing unit，简称CPU）、网络处理器（Network Processor，简称NP）等，还可以是数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于：
（1）移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机（例如：IPhone）、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等；
（2）超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如Ipad；
（3）便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器（例如：iPod），掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备；
（4）服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高；
（5）其他具有数据交互功能的电子装置。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可以将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本申请实施例的目的。
上述根据本申请实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质（诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘）中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器存储介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件（诸如ASIC或FPGA）的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件（例如，RAM、ROM、闪存等），当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的宽带接收机IQ不平衡的校正方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的方法的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的方法的专用计算机。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和涉及约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请实施例的范围。
综上所述，本发明提出的一种宽带接收机IQ不平衡的校正方法、装置和电子设备，先获取宽带接收机ADC输出的复合基带信号；再基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；最后根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数，以使补偿结构对所述复合基带信号进行校正。因此，本发明在不需要额外发送校正信号的前提下，基于构建的IQ不平衡校正模型，仅进行一次宽带接收机输出信号的一次采集和系数求解，就能比较快速方便的提取出补偿滤波器的补偿系数（只需要极少的三个滤波器系数），不仅可以节省资源消耗，而且能够明显改善IQ校正后的性能，满足宽带接收机的要求。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 (3)
1.一种宽带接收机IQ不平衡的校正方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
只采集获取宽带接收机ADC一次输出的复合基带信号；
基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值；
根据所述系数值更新补偿滤波器的补偿系数，以使补偿结构对所述复合基带信号进行校正；
所述基于所述复合基带信号确定补偿滤波器的系数值的过程包括：
基于所述复合基带信号构建宽带接收机中信号的IQ不平衡校正模型；
根据IQ正交特性E[z(n)z(n)]＝0建立所述IQ不平衡校正模型中系数的求解模型；
根据所述复合基带信号对所述系数的求解模型进行求解得到系数值；
所述IQ不平衡校正模型为：
式中，z(n)表示最终校正后输出的校正信号，y(n)表示宽带接收机ADC输出的复合基带信号，y*(n+i)表示宽带接收机ADC输出的复合基带信号的共轭，Ci为一组系数；D为自然数；
D＝1，相对应的系数值为C-1、C0和C1。
2.根据权利要求1所述的宽带接收机IQ不平衡的校正方法，其特征在于，所述复合基带信号包括原始基带信号和镜像信号。
3.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现权利要求1-2任一项所述的宽带接收机IQ不平衡的校正方法的步骤。
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