CN117220713B - 不共本振的tx直流跟踪校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了不共本振的TX直流跟踪校正方法。此方法包括以下步骤：S1：获取补偿电路当前的电流补偿值I0和Q0；S2：采集发射数据和反馈环回数据；S3：将发射数据和反馈环回数据对齐；S4：建立误差模型，计算发射数据和反馈环回数据之间的数据误差值并转换为数字补偿值I1和Q1；S5：将数字补偿值I1和Q1转换为电流值并与I0和Q0叠加得到新的电流补偿值I2和Q2，更新对模拟基带信号的电流补偿值，返回执行步骤S1。此方法克服了现有技术在校正通信系统的本振泄露时不能及时更新补偿值，补偿精度不足等问题，计算数字补偿值并转化为电流补偿值对模拟基带信号进行补偿，达到更高的补偿精度，对本振泄露有更好的抑制效果。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及不共本振的TX直流跟踪校正方法。
背景技术
随着人们对信号带宽日益的需求不断增长，采用更高阶调制和多信道聚合的方式已成为趋势，信号收发系统容易出现本振泄露的现象，本振泄露会影响信道容量，从而严重影响通信系统的性能表现，为达到通信系统的行业标准，需要对发射链路的本振泄露现象进行校正。
对于本振泄露的校正，在工程上往往通过数字域预补偿的方式来实现，对数字信号增加一个初始化的补偿值，然而本振泄露会随系统运行时间和运行环境变化而变化，所以为了解决本振泄露的问题，除了初始化校正之外还需要进行实时跟踪校正。中国专利公开号CN109525332B，公开日为2021年05月04日，名称为“一种自适应正交调制器的校正器及其泄漏校正方法”公开了一种对本振泄露的跟踪校正方法，通过对反馈的射频信号处理和计算生成对本振泄漏的补偿数据，对发射信号进行重复收发校正，能在一定程度上达到抑制本振泄露的效果，然而此专利提供的跟踪校正方法是在数字域上进行补偿，由于数字域预补偿的特性，该补偿精度受到数字位宽和信号路数模转换器精度的限制。
发明内容
本发明克服了现有技术在校正通信系统的本振泄露时不能及时更新补偿值，补偿精度不足等问题，提供了不共本振的TX直流跟踪校正方法，通过建立误差模型计算数字补偿值，将数字补偿值转化为电流补偿值对模拟基带信号进行补偿，达到更高的补偿精度，对本振泄露有更好的抑制效果。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案：
不共本振的TX直流跟踪校正方法，通信链路包括不共本振的发射链路和观察接收链路，所述发射链路包括信号主路和补偿电路，所述信号主路和补偿电路均包括I路和Q路，所述方法包括以下步骤：
S1：获取所述补偿电路当前的电流补偿值I0和Q0；
S2：采集所述发射链路信号主路的发射数据，采集所述观察接收链路的反馈环回数据；
S3：将所述发射数据和反馈环回数据在时域和频域对齐；
S4：建立误差模型并计算所述发射数据和反馈环回数据之间的数据误差值，将数据误差值转换为数字补偿值I1和Q1；
S5：根据系统的数模转换关系，将所述数字补偿值I1和Q1转换为电流值并与I0和Q0叠加得到新的电流补偿值I2和Q2，所述补偿电路以电流补偿值I2和Q2对所述信号主路的模拟基带信号进行补偿，返回执行步骤S1；
所述步骤S4包括以下步骤：
S41：建立误差模型并计算数据误差值：
其中，为发射数据，/>为反馈环回数据，/>为发射数据与反馈环回数据之间的数据误差值，/>为数据长度；
S42：将数据误差值转换为补偿电路的数字补偿值I1和Q1：
其中， 表示对数据误差值/>取实部并累加，表示对数据误差值 />取虚部并累加。
作为优选，所述步骤S3包括以下步骤：
S31：对发射数据和反馈环回数据进行时延对齐；
S32：将反馈环回数据的中心频率移至与发射数据相同；
S33：将发射数据和反馈环回数据的增益、相位对齐。
作为优选，所述步骤S5中计算电流补偿值I2和Q2使用以下方法：
其中， 为数模转换系数。
作为优选，所述步骤S2-S5中，对所述发射数据和反馈环回数据的对齐处理，以及数字补偿值和电流补偿值的计算，均通过逻辑电路或软件模块实现。
作为优选，所述发射链路还包括低通滤波器和锁相环。
本申请还提供不共本振的TX直流跟踪校正系统，所述系统包括：
信号发生模块，用于生成包含发射数据信息的模拟基带信号；
直流补偿模块，与所述信号发生模块的输出端连接，对所述模拟基带信号进行直流补偿；
信号发射模块，用于实现对所述模拟基带信号的载波调制以及调制信号的发送；
观察接收模块，用于接收所述信号发射模块发送的信号，恢复出包含反馈环回数据信息的反馈信号；
中央控制模块，用于获取和控制所述直流补偿模块的电流补偿值，采集所述信号发生模块的发射数据和所述观察接收模块的反馈环回数据；
数据处理模块，用于实现发射数据和反馈环回数据的时域对齐和频域对齐，采用如以上方案提供的不共本振的TX直流跟踪校正方法中步骤S4所述的方法建立误差模型并计算发射数据和反馈环回数据之间的数据误差值，将数据误差值转换为数字补偿值，根据系统的数模转换关系，将数字补偿值转换为电流值并与原电流补偿值叠加得到新的电流补偿值。
本发明至少包括以下有益效果：（1）在模拟域对模拟基带信号进行补偿，补偿精度更高；（2）补偿值持续更新，使通信系统实时适应信道环境的变化，保持通信系统的高性能。
附图说明
图1为本发明的跟踪校正流程图；
图2为本发明的通信链路结构图；
图3为本发明的发射链路结构图。
图中：DAC为数模转换器，ADC为模数转换器，TXLO为本振发射器，ORXLO为本振观察接收器，LPF为低通滤波器，PLL为锁相环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-3所示，本发明提供的不共本振的TX直流跟踪校正方法，通信链路包括不共本振的发射链路和观察接收链路，如图2所示，发射链路用本振发射器发射信号，观察接收链路用本振观察接收器获取反馈环回信号，本振发射器和本振观察接收器的本振频率不同，所以发射信号和反馈环回信号的中心频率不同，可以明显区分出两种信号，不会影响对发射链路本振泄露现象的分析判断；发射链路包括信号主路和补偿电路，信号主路将数字基带信号转换为模拟基带信号，补偿电路产生模拟电流对模拟基带信号进行直流补偿，补偿后的模拟基带信号有本振发射器发射出去；如图3所示，信号主路和补偿电路均包括I路和Q路，补偿电路I路对信号主路I路进行直流补偿，补偿电路Q路对信号主路Q路进行直流补偿，补偿电路和信号主路使用不同的数模转换器，I路和Q路的信号在分别补偿后叠加并输入到发射链路的本振发射器；跟踪校正方法包括以下步骤：
S1：获取补偿电路当前的电流补偿值I0和Q0；在启动通信系统进行初始化时，补偿电路中还没有产生补偿电流，直接从系统的初始化数据配置参数中获取电流补偿值，在设备完成一次信号发射和反馈后，电流补偿值更新为适合当前通信环境的值，此时可以从系统的备份数据中获取上一次校正过程计算得到的电流补偿值，方便快捷，也可以从补偿电路中实时获取当前的电流补偿值，以应对系统运行过程中可能出现补偿电路中的电流值与计算得到的补偿电流值不一致的情况。
S2：采集发射链路信号主路的发射数据，采集观察接收链路的反馈环回数据；如图2所示，对发射链路信号主路中数模变换前的数字基带信号进行数据采集，获得发射数据BB；对观察接收链路中模数变换后得到的反馈信号进行数据采集，获得反馈环回数据FB；将采集到的数据传输至设备的中央控制器中进行下一步数据处理操作。
S3：将发射数据和反馈环回数据在时域和频域对齐；先将发射数据和反馈环回数据在时域对齐，以检验通信系统的信号收发环境的稳定性，因为系统采用不共本振的发射接收方式，在进行下一步的误差数据计算之前，用移频工具将发射数据和反馈环回数据在频域对齐，再将增益和相位对齐，确保发射数据和反馈环回数据在时域和频域都严格对齐。
S4：建立误差模型并计算发射数据和反馈环回数据之间的数据误差值，将数据误差值转换为数字补偿值I1和Q1；误差模型的建立基于对齐后的发射数据和反馈环回数据之间对应数据的差值，是一种补偿值预估模型，误差值的大小反映的是发射数据和反馈环回数据之间的不匹配程度，误差值越大说明该通信链路中的信号损失越大；通过误差模型计算出数据误差值，将数据误差值转换为数字补偿值，此时的数字补偿值可以用于数字域预失真补偿，这个值一般很小且精度很高，若直接在数字域进行补偿，与数字基带信号进行简单叠加，则补偿效果会受到限制，为进一步提高补偿精度，对数字补偿值进行转换处理。
S5：根据系统的数模转换关系，将数字补偿值I1和Q1转换为电流值并与I0和Q0叠加得到新的电流补偿值I2和Q2，补偿电路以电流补偿值I2和Q2对信号主路的模拟基带信号进行补偿；如图3所示，信号主路将数字基带信号转换为模拟基带信号使用了数模转换器，而补偿电路不与信号主路共用数模转换器，在将数字补偿值转换为补偿电流时使用独立的数模转换器，信号主路的数模转换器精度按照数字基带信号的转换精度需求选择，数字基带信号的精度位宽比数字补偿值的精度位宽低很多，若共用数模转换器则数字补偿值需要舍去低位精度，导致电流补偿的实际值与计算值的偏差增大，进而影响补偿效果；数字基带信号的数值有一定的变化梯度且变化幅度较大，而数字补偿值很小且需要维持稳定，所以信号主路和补偿电路对数模转换器的性能和工作状态要求不一样，补偿电路独立使用高精度的数模转换器能提供更高精度的稳定补偿电流，补偿效果更好。在计算出新的电流补偿值并将其应用于补偿电路后，返回执行步骤S1。
在通信系统启动初始化时，或是一段时间内没有通信需求时，以上跟踪校正的流程会自动运行一遍，之后在每次对外通信的时候，观察接收链路都会自动接收发射链路的发射信号，对通信链路进行一次跟踪校正。作为一个测试示例，发射链路中的模拟基带信号的带宽为20M，载波频率为3475MHz，本振发射器的本振频率为3500MHz，本振观察接收器的本振频率为3496.16MHz，采用本申请提供跟踪校正方法的发射链路本振泄露幅度明显低于未校正或采用数字域预失真补偿校正的发射链路。此方法通过补偿电路在模拟域对模拟基带信号进行直流补偿，补偿电路独立使用适合补偿值特性的数模转换器，补偿精度更高；电流补偿值持续更新，使通信系统实时适应信道环境的变化，随时保持符合通信标准要求的高质量通信。
在另一种技术方案中，步骤S3包括以下步骤：
S31：对发射数据和反馈环回数据进行时延对齐；在正常收发信号和采集数据的情况下，发射数据和反馈环回数据的每一项数值都是相互对应的，在时域进行时延对齐可以验证发射和反馈环境的稳定性，保证了系统收发数据的可靠性，发射数据和反馈环回数据在时域对齐也是建立误差模型的基础。
S32：将反馈环回数据的中心频率移至与发射数据相同；由于观察接收链路采用不共本振的接收方式，反馈环回数据与发射数据的中心频率不同，需要将反馈环回数据的中心频率移至与发射数据相同。
S33：将发射数据和反馈环回数据的增益、相位对齐；信号在信道中不能实现理想化的发射和接收，发射数据和反馈环回数据存在增益、相位不匹配的现象，在后续计算中需要保证反馈环回数据和发射数据的各项指标严格对齐，所以调节增益和相位至对齐。
在另一种技术方案中，步骤S4包括以下步骤：
S41：建立误差模型并计算数据误差值：
其中，为发射数据，/>为反馈环回数据，/>为发射数据与反馈环回数据之间的数据误差值， />为数据长度；
S42：将数据误差值转换为补偿电路的数字补偿值I1和Q1：
其中， 表示对数据误差值 />取实部并累加，表示对数据误差值 />取虚部并累加；因为发射链路由I路和Q路组成，I路的实信号和Q路的虚信号叠加为复信号，观察接收链路接收到的是复信号，所以发射数据/>、反馈环回数据/>和数据误差值/>均为复数形式，/>的实部对应I路的数据误差值，虚部对应Q路的数据误差值。
步骤S5中计算电流补偿值I2和Q2使用以下方法：
其中， 为数模转换系数，是根据系统数模转换关系设置的配置参数；将数字补偿值I1和Q1转换为需要增加的电流值，与当前的电流补偿值I0和Q0叠加得到补偿电路中的最佳电流补偿值I2和Q2。
在另一种技术方案中，步骤S2-S5中，对所述发射数据和反馈环回数据的对齐处理，以及数字补偿值和电流补偿值的计算，均通过逻辑电路或软件模块实现；逻辑电路计算速度快，性能可靠，软件模块方便实现复杂的数据处理，功能扩展性强，在实际的系统设计中可以权衡选择使用逻辑电路或是软件模块来实现数据处理和计算的过程。如图3所示，发射链路还包括低通滤波器和锁相环；低通滤波器用于滤除信号带宽外的杂波，减少杂波对信号传输的干扰，锁相环用于保持输出信号的频率、相位同步，减小信号误差。
本申请还提供不共本振的TX直流跟踪校正系统，系统包括：
信号发生模块，用于生成包含发射数据信息的模拟基带信号；信号发生模块根据输入的发射数据生成数字基带信号，数字基带信号通过模数转换器转换为模拟基带信号。
直流补偿模块，与信号发生模块的输出端连接，对模拟基带信号进行直流补偿；直流补偿模块按系统的数模转换关系将数字补偿值转换为补偿电流，补偿电流叠加到模拟基带信号上。
信号发射模块，用于实现对模拟基带信号的载波调制以及调制信号的发送；信号发射模块使用调制器以发射频率将模拟基带信号调制为高频信号，并向外部接收端和观察接收模块发送调制后的信号。
观察接收模块，用于接收信号发射模块发送的信号，恢复出包含反馈环回数据信息的反馈信号；观察接收模块在接收到信号后，用调制器将高频信号解调得到模拟低频信号，解调器的本振频率与信号调制器的本振频率存在一定的频差，模拟低频信号经模数转换器转换为反馈信号，反馈信号与信号发射模块的数字基带信号也有一定的频差，可以在频域轻松分辨出两个信号。
中央控制模块，用于获取和控制直流补偿模块的电流补偿值，采集信号发生模块的发射数据和观察接收模块的反馈环回数据；中央控制模块具有数据采集功能，分别对数字基带信号和反馈信号进行数据采集，获取发射数据和反馈环回数据并输入到数据处理模块，根据数据处理模块的计算结果控制直流补偿模块的电流补偿值，以达到跟踪校正的效果。
数据处理模块，用于实现发射数据和反馈环回数据的时域对齐和频域对齐，建立误差模型并计算发射数据和反馈环回数据之间的数据误差值，将数据误差值转换为数字补偿值，根据系统的数模转换关系和数字补偿值计算出新的电流补偿值；数据处理模块接收中央控制模块传输的发射数据和反馈环回数据，计算处理后将新的电流补偿值备份并回传给中央控制器。
此跟踪校正系统可以实现本申请提供的跟踪校正方法，对通信链路起到不共本振的TX直流跟踪校正的作用。
需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.不共本振的TX直流跟踪校正方法，通信链路包括不共本振的发射链路和观察接收链路，所述发射链路包括信号主路和补偿电路，所述信号主路和补偿电路均包括I路和Q路，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：获取所述补偿电路当前的电流补偿值I0和Q0；
S2：采集所述发射链路信号主路的发射数据，采集所述观察接收链路的反馈环回数据；
S3：将所述发射数据和反馈环回数据在时域和频域对齐；
S4：建立误差模型并计算所述发射数据和反馈环回数据之间的数据误差值，将数据误差值转换为数字补偿值I1和Q1；
S5：根据系统的数模转换关系，将所述数字补偿值I1和Q1转换为电流值并与I0和Q0叠加得到新的电流补偿值I2和Q2，所述补偿电路以电流补偿值I2和Q2对所述信号主路的模拟基带信号进行补偿，返回执行步骤S1；
所述步骤S4包括以下步骤：
S41：建立误差模型并计算数据误差值：
其中，为发射数据，/>为反馈环回数据，/>为发射数据与反馈环回数据之间的数据误差值，/>为数据长度；
S42：将数据误差值转换为补偿电路的数字补偿值I1和Q1：
其中，表示对数据误差值/>取实部并累加，表示对数据误差值/>取虚部并累加。
2.根据权利要求1所述的不共本振的TX直流跟踪校正方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
S31：对发射数据和反馈环回数据进行时延对齐；
S32：将反馈环回数据的中心频率移至与发射数据相同；
S33：将发射数据和反馈环回数据的增益、相位对齐。
3.根据权利要求1所述的不共本振的TX直流跟踪校正方法，其特征在于，所述步骤S5中计算电流补偿值I2和Q2使用以下方法：
其中，为数模转换系数。
4.根据权利要求1所述的不共本振的TX直流跟踪校正方法，其特征在于，所述步骤S2-S5中，对所述发射数据和反馈环回数据的对齐处理，以及数字补偿值和电流补偿值的计算，均通过逻辑电路或软件模块实现。
5.根据权利要求1所述的不共本振的TX直流跟踪校正方法，其特征在于，所述发射链路还包括低通滤波器和锁相环。
6.不共本振的TX直流跟踪校正系统，其特征在于，所述系统包括：
信号发生模块，用于生成包含发射数据信息的模拟基带信号；
直流补偿模块，与所述信号发生模块的输出端连接，对所述模拟基带信号进行直流补偿；
信号发射模块，用于实现对所述模拟基带信号的载波调制以及调制信号的发送；
观察接收模块，用于接收所述信号发射模块发送的信号，恢复出包含反馈环回数据信息的反馈信号；
中央控制模块，用于获取和控制所述直流补偿模块的电流补偿值，采集所述信号发生模块的发射数据和所述观察接收模块的反馈环回数据；
数据处理模块，用于实现发射数据和反馈环回数据的时域对齐和频域对齐，采用如权利要求1中步骤S4所述的方法建立误差模型并计算发射数据和反馈环回数据之间的数据误差值，将数据误差值转换为数字补偿值，根据系统的数模转换关系，将数字补偿值转换为电流值并与原电流补偿值叠加得到新的电流补偿值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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