一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法技术

本发明专利技术提供一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法，是一种充分利用IQ数字信号的幅频特性，以窄带信号的校正为基础，并在此基础上提出IQ通道失配的数字校正方法。零中频调制存在的正交误差，产生的残留镜像和载漏信号会产生带内干扰，使调制信号信噪比降低，星座点发散。本发明专利技术提出的校正IQ非理想特性易于实现的闭环方法，给出了基本方法和具体的操作。该方法具有算法简单，占用硬件资源少，可移植性强，后期维护简便等优点。利用该方法，可以降低信号在频谱上的镜像和载漏的功率，整个工作带宽内的幅相误差得到了有效的校正，增大无线通信设备的动态范围，满足宽带无线通信系统的要求，提高了调制信号的信噪比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法，主要用于通信领域。
技术介绍
在现代通信系统中，由于各种因素的影响，I/Q通道之间通常会发生失配现象，这样会降低接收机的动态范围，进而影响了整个通信系统的工作性能。由于从正交变化的I/Q两路信号中，很容易获得目标信号的三个特征参数，即瞬时幅度、瞬时相位和瞬时频率，所以在现代通信系统中常常采用正交双通道处理技术。同时，正交双通道处理在采样频率不变的情况下使系统带宽增加一倍。在无线通信系统接收端，由于模拟环节及器件的影响，I/Q两路信号的幅度不可能完全一致，相位差也不可能是理想的90度。这两种误差会使信号在频谱上产生镜像，降低通信系统接收端的动态范围，在宽带系统中，这种情况更为严重。另外，还存在直流分量的影响。这三种误差是影响通信系统接收端性能的关键因素。要提高通信系统的整体性能，就必须对这三种误差进行处理。现有技术中，一：对于无线通信系统中的窄带信号，比较常用的一种方法是利用测试信号得到一组校正参数，然后采用正交变化的方式进行校正。二：在对校正参数进行估计时，常用的方法是通过一种计算量较小的简化模型来完成，即以4倍于测试信号的频率对测试信号进行过采样，再进行4点DFT变换得到校正参数。通常，DFT变换的点数越多，测试精度就越高，但是所需要的计算时间也会相应较长；减少DFT的点数，所需要的计算时间会缩短，但是测试精度会降低。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种充分利用IQ数字信号的幅频特性，以窄带信号的校正为基础，并在此基础上提出IQ通道失配的数字校正方法。本专利技术采用一种基于时域计算正交双通道误差的方法，可以只用一个采样率完成对频带内不同频点的测试，同时也避免了对DFT变换点数的选择。对于窄带信号，通常假设I/Q信号误差在某一特定的频段上为一常量，经过正交双通道处理后，可以分别求出增益误差和相位误差；经过校正后，I/Q两路信号互相正交且幅度相等；对于直流偏置可以直接从I/Q信号中减去，这样直流偏置的影响也消除了。在实际过程中，宽带信号与窄带信号的不同之处在于，宽带信号的I/Q误差在其包含的整个频带范围内不能视为一个常量，而是频率的一个函数。此时由三个滤波器组成的滤波器组起到关键作用。经过正交双通道处理的I/Q信号，先减去直流偏置，再经过滤波器组滤波，在输出端得到经过校正的I/Q信号。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法，ADC芯片完成射频信号到数字信号的转换，之后通过混频器实现数字信号的正交变换得到I/Q信号，校正滤波器系数计算模块根据输入的实时I/Q信号完成滤波器系数的生成并将系数发送给FIR复系数滤波器校正模块以完成校正功能，同时FIR复系数滤波器校正模块对输入的失配I/Q信号进行校正，DUC模块完成校正后的信号的上变频，最后D/A模块完成上变频后的数字信号与DA芯片的接口时序操作。所述的通过混频器实现数字信号的正交变换，得到两路I/Q信号，分别为：I(n)＝AIcos(2πfn+θ)+d1其中，AI、AQ分别为I、Q两路信号的振幅，f为输出频率，为相位误差，d1、d2分别为I、Q两路的直流分量。所述的校正滤波器系数计算模块根据输入的实时I/Q信号完成滤波器系数的生成，具体过程如下：在满足下列条件时：fcfs=MN]]>1NΣn-1Ncos(2πfn)=0]]>1NΣn-1Nsin(2πfn)=0]]>其中，M为整数，N为样本点数，fs为采样率，fc为输入信号频率；当以上三公式满足时，求出直流偏置d1、d2：d1=1NΣn-1NI(n)]]>d2=1NΣn-1NQ(n)]]>将直流偏置从I、Q两路信号中去掉，设去掉直流偏置后的两路信号分别为I1(n)，Q1(n)，则分别为：I1(n)＝I(n)-d1Q1(n)＝Q(n)-d2由I1(n)，Q1(n)的表达式，分别求出AI、AQ：AI=2NΣn-1NI12(n)]]>AQ=2NΣn-1NQ12(n)]]>由此，求得增益误差λ及相位误差λ=20lgAIAQ]]>所述的FIR复系数滤波器校正模块对输入的失配I/Q信号进行校正，具体包括两种情况；(1)、对于窄带信号，首先假设I/Q误差在整个频段上为一常量，设经过混频变换后，I/Q两路信号分别为：I(n)＝Acos(2πfn+θ)+d1上面两式中，λ为增益误差，为相位误差，对于直流分量d1、d2，可以直接从I、Q两路信号中减去；而对于增益误差λ，相位误差可以由正交化方法得到：I2Q2=COSP×I-d1Q-d2]]>式中，P＝1/(1+λ)；经过校正后，I2、Q2两路信号相互正交且幅度相等，同时消除了直流偏置的影响；(2)、对于宽带信号，I/Q误差在整个频段范围内不能视为一个常量，而是频率的一个函数；根据前面推证的单频点信号(窄带信号)，分别对混频系统输入m个测试信号，可以得到Ci、Si、Pi，i＝1，2，…m；此时可以构建一个滤波器组：Cm(z)=fc(z1)+Σi=2m[fc(z1,z2,...,zi]Πk=1i-1z+z-1-2cosωk2]]>Sm(z)=fs(z1)+Σi=2m[fs(z1,z2,...,zi]Πk=1i-1z+z-1-2cosωk2]]>Pm(z)=fp(z1)+Σi=2m[fp(z1,z2,...,zi]Πk=1i-1z+z-1-2cosωk2]]>fc(z1)、fs(z1)、fp(z1)分别为Ci的函数表达式、Si的函数表达式、Pi的函数表达式；Z1，Z2，……Zi为宽带信号中对应的每一个频点，Z是相位为ω的复变量，ωc＝2πfc/fs，fc为输入信号的频率，上述三式所示的三个滤波器组成校正滤波器组，经过混频输出的I/Q信号，先减去直流偏置，再经过滤波器组滤波，在输出端得到经过校正的I/Q信号。该方法具有算法简单，占用硬件资源少，可移植性强，后期维护简便等优点。利用该方法，可以降低信号在频谱上的镜像，整个工作带宽内的幅相误差得到了有效的校正，增大无线通信设备的动态范围，满足宽带无线通信系统的要求。附图说明图1是一种典型的无线通信系统的组成框图。一般由射频链路、AD/DA、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法，其特征在于：ADC芯片完成射频信号到数字信号的转换，之后通过混频器实现数字信号的正交变换得到I/Q信号，校正滤波器系数计算模块根据输入的实时I/Q信号完成滤波器系数的生成并将系数发送给FIR复系数滤波器校正模块以完成校正功能，同时FIR复系数滤波器校正模块对输入的失配I/Q信号进行校正，DUC模块完成校正后的信号的上变频，最后D/A模块完成上变频后的数字信号与DA芯片的接口时序操作。

【技术特征摘要】
1.一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法，其特征在于：ADC芯片
完成射频信号到数字信号的转换，之后通过混频器实现数字信号的正交变换得到
I/Q信号，校正滤波器系数计算模块根据输入的实时I/Q信号完成滤波器系数的
生成并将系数发送给FIR复系数滤波器校正模块以完成校正功能，同时FIR复
系数滤波器校正模块对输入的失配I/Q信号进行校正，DUC模块完成校正后的
信号的上变频，最后D/A模块完成上变频后的数字信号与DA芯片的接口时序
操作。
2.根据权利要求1所述的一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法，其
特征在于：所述的通过混频器实现数字信号的正交变换，得到两路I/Q信号，分
别为：
I(n)＝AIcos(2πfn+θ)+d1其中，AI、AQ分别为I、Q两路信号的振幅，f为输出频率，为相位误差，
d1、d2分别为I、Q两路的直流分量。
3.根据权利要求2所述的一种新型宽带接收机IQ通道失配的数字校正方法，
其特征在于：所述的校正滤波器系数计算模块根据输入的实时I/Q信号完成滤波
器系数的生成，具体过程如下：
在满足下列条件时：
fcfs=MN]]>1NΣn-1Ncos(2πfn)=0]]>1NΣn-1Nsin(2πfn)=0]]>其中，M为整数，N为样本点数，fs为采样率，fc为输入信号频率；当以上
三公式满足时，求出直流偏置d1、d2：
d1=1NΣn-1NI(n)]]>d2=1NΣn-1NQ(n)]]>将直流偏置从I、Q两路信号中去掉，设去掉直流偏置后的两路信号分别为
I1(n)，Q1(n)，则分别为：
I1(n)＝I(n)-d1Q1(n)＝Q(n)-d2由I1(n)，Q1(n)的表达式，分别求出AI、AQ：
AI=2NΣn-1NI12(n)]]>AQ=...

【专利技术属性】
技术研发人员：金剑，欧文军，江鹏，刘永飘，
申请(专利权)人：武汉虹信通信技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42