零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法技术

本发明专利技术公开了一种零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，包括以下步骤：S1、将IQ失衡的失衡参数建模为频率无关失衡参数Φ

【技术实现步骤摘要】
零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法


[0001]本专利技术涉及无线移动通信
更具体地说，本专利技术涉及一种零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法。

技术介绍

[0002]随着信息技术的发展，无线通信技术对于信号质量的要求越来越高。目前，大部分通信技术依托的载体均为射频芯片，射频芯片的性能对于通信设备来说至关重要。射频收发机主流结构有两类：超外差收发机和零中频收发机，其中，超外差接收机有两级变频结构，先将高频信号变频到中频，再将中频信号变频到低频。两级变频结构可以使得信号更为稳定，受到干扰更小，但是在中频部分需要额外的高Q值带通滤波器，这导致超外差接收机更占空间，很难集成到芯片中；零中频收发机则是直接将高频信号变频到基带，结构简单复杂度低，集成度好，目前射频芯片基本都采用零中频收发机结构。但是零中频收发机会带来严重的IQ失衡问题，对接收机和发射机的信号影响都很大。
[0003]IQ失衡指的是I路信号和Q路信号正交失衡，即I路信号和Q路信号增益不一致以及相位差不是90
°
。造成IQ失衡的原因有很多，I路和Q路链路增益的误差会导致增益失衡，混频器的链路增益和相位误差会导致增益失衡和相位误差。此外，在５G时代宽带宽信号应用场景下，I路和Q路的低通滤波器不一致也会导致频率相关失衡。
[0004]目前，对于IQ失衡的研究已经有很多了，但是很多研究方法都是离线校正算法，且大部分都是解决接收机IQ失衡问题。离线校正算法一般来说需要引入辅助信号，而且对于芯片运行之后内部出现的新的失衡问题无法纠正。因此，设计一种低复杂度发射机IQ失衡跟踪校正算法是很有研究意义的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]本专利技术还有一个目的是提供一种零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，通过对频域信号统计特征的挖掘，加上合理的简化，求出失衡参数的闭式解，极大地降低了参数估计算法的复杂度，补偿后的信号在整个频带上有很好的镜像抑制比表现。
[0007]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，包括以下步骤：S1、将IQ失衡的失衡参数建模为频率无关失衡参数、频率相关失衡参数，其中，频率无关失衡参数为频率无关相位失真Φ
T
，频率相关失衡参数包括频率相关幅度失真A
T
(f)、频率相关相位失真θ
T
(f)；S2、估计失衡参数得：，其中，，，X(f)为接收机解调后基带频域信号，X
*
(
‑
f)为X(f)函数的共轭、翻转函数；Im{
·
}表示取虚部；
，其中，；；其中，；S3、依据失衡参数在发射机基带数字部分设计预补偿结构。
[0008]优选的是，预补偿结构包括：相位补偿结构，其设置为将Q路的原始基带信号*tan()加载至I路基带信号，Q路的原始基带信号*sec(Φ
T
)加载至Q路基带信号；频率相关失衡补偿结构，其为设于Q路相位补偿结构之后的补偿滤波器，补偿滤波器系数，其中，N为补偿滤波器的抽头数，IFFT{
·
}表示快速傅里叶反变换。
[0009]优选的是，还包括：延时模块，其设于发射机I路对应补偿滤波器在发射机Q路位置，延时模块的延时设置为与补偿滤波器的延时相同。
[0010]优选的是，S2中确定X(f)，包括以下步骤：S21、设定假设发射机时域基带信号为z(t)，发射机基带信号统计特性，由如下表达式表示：；，其中，Z(f)是发射机频域基带信号，E{
·
}表示求期望值；S22、将发射机I路低通滤波器的频率响应记为H
TI
(f)，发射机Q路低通滤波器的频率响应记为H
TQ
(f)，发射机混频器相位误差记为Φ
T
，发射机混频器幅度误差为γ
T
，则接收机解调后基带频域信号X(f)：其中，用于衡量低通滤波器H
TI
(f)和H
TQ
(f)的误差；j为复数虚部的后缀，j2=
‑
1。
[0011]优选的是，步骤S2中估算失衡参数具体为：发射机混频器幅度误差γ
T
和H
TD
(f)重新表示为：，结合接收机解调后基带频域信号X(f)得接收机基带信号统计特性，由如下表达式表示：，其中，；；
；；依据T1、T2、T3、T4估算得失衡参数。
[0012]优选的是，步骤S22中：S221、假设发射机的本振时域频率为ω
c
，发射机的射频信号为：，其中，f
c
为本振频域频率，f
c
=2π*ω
c
；S222、发射机的射频信号达到接收机之后，经过接收机混频器降频，并由接收机低通滤波器滤除高频噪声分量，得到接收机I路基带频域信号X
I
(f)、接收机Q路基带频域信号X
Q
(f)，其中：；；S223、接收机解调后基带频域信号X(f)=X
I
(f)+X
Q
(f)。
[0013]本专利技术至少包括以下有益效果：以极低的硬件复杂度在系统中实现功能，又能保证信号的频谱资源利用率很高，同时补偿后的信号在整个频带上有很好的镜像抑制比表现。
[0014]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0015]图1为零中频射频收发机的结构流程图，其中，左半部分为发射机、右半部分为接收机，DAC表示数字模拟转换器（数/模转换器），LPF表示低通滤波器，表示混频器，其为实现混频功能，混频器还需要接收来自压控振荡器的本振(LO)信号；图2为本专利技术的其中一种技术方案所述预补偿结构的结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例对本专利技术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。
[0017]<实施例1>如图1所示，零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，包括以下步骤：步骤一、假设发射机时域基带信号为z(t)，发射机的本振时域频率为ω
c
，那么发射机I路基带信号为z(t)的实部，发射机Q路基带信号为z(t)的虚部，则：I路输入的基带信号频域表达式：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式（1）Q路输入的基带信号频域表达式：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公式（2）其中，Z(f)是发射机频域基带信号，其由发射机时域基带信号为z(t)通过傅里叶变换实现；Z
*
(
‑
f)为Z(f)的翻转、共轭函数；j为复数虚部的后缀，j2=
‑
1；步骤二、将发射机I路低通滤波器的频率响应记为H
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将IQ失衡的失衡参数建模为频率无关失衡参数、频率相关失衡参数，其中，频率无关失衡参数为频率无关相位失真Φ
T
，频率相关失衡参数包括频率相关幅度失真A
T
(f)；真、频率相关相位失真θ
T
(f)；S2、估计失衡参数得：，其中，，，为接收机解调后基带频域信号，X
*
(
‑
f)为X(f)函数的共轭、翻转函数；Im{
·
}表示取虚部；，其中，；；其中，；S3、依据失衡参数在发射机基带数字部分设计预补偿结构。2.如权利要求1所述的零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，其特征在于，预补偿结构包括：相位补偿结构，其设置为将Q路的原始基带信号*tan(Φ
T
)加载至I路基带信号，Q路的原始基带信号*sec(Φ
T
)加载至Q路基带信号；频率相关失衡补偿结构，其为设于Q路相位补偿结构之后的补偿滤波器，补偿滤波器系数，其中，N为补偿滤波器的抽头数，IFFT{
·
}表示快速傅里叶反变换。3.如权利要求2所述的零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，其特征在于，还包括：延时模块，其设于发射机I路对应补偿滤波器在发射机Q路位置，延时模块的延时设置为与补偿滤波器的延时相同。4.如权利要求1所述的零中频宽带射频发射机IQ失衡盲估计跟踪校正方法，其特征在于，S2中确定X(f)，包括以下步骤：S21、设定假设发射机时域基带信号为z(t)，发射机基带信号统计特性，由如下表达式表示：；，其中，Z(f)是发射机频域基带信号，E{
·
...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯卫兵，雷伟龙，
申请(专利权)人：北京力通通信有限公司，
类型：发明
国别省市：