一种射频收发芯片载波同步自适应校准方法与流程

本技术涉及芯片信号的，尤其涉及一种射频收发芯片载波同步自适应校准方法。

背景技术：

1、射频收发芯片是无线通信系统的核心器件，其载波同步精度直接影响通信链路的稳定性、解调精度与抗干扰性能，广泛应用于物联网、工业射频等场景。芯片实际工作时，受半导体工艺差异、本振固有漂移、温变等因素影响，易产生载波频偏、相位偏差、本振泄露等多种射频误差。各类误差相互耦合叠加，会造成信号失真、解调误码率上升、通信稳定性变差，显著降低射频收发芯片的整机工作性能。

2、目前业内主流的射频芯片载波同步校准方式多采用传统固定参数补偿、外部设备辅助校准或单一锁相环跟踪校准方式，传统校准方式多依赖外部信号源、天线空间回传通路完成校准信号采集，极易受到外部空间电磁干扰、天线阻抗匹配偏差、环境杂波影响，导致校准信号信噪比低、采样数据纯度差，误差检测精度不足。

3、其次，现有校准机制多采用固定校准周期、统一参数补偿策略，当环境温度、工作电压、收发功率发生动态波动时，载波误差会呈现差异化漂移特征，固定校准模式难以实时匹配误差变化幅度，易出现小幅误差过度校准、重度误差校准不彻底的问题。

4、此外，常规校准多为一次性静态校准，校准完成后缺乏迭代验证机制，无法保障载波参数的长期稳定性，且后台持续校准易与芯片正常射频收发业务产生时序资源冲突，造成通信中断、信号串扰等问题，难以兼顾高精度校准与稳定通信的双重需求。

5、申请内容

6、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题。

7、为达到上述目的，本技术提出了一种射频收发芯片载波同步自适应校准方法，包括以下步骤：

8、s1、芯片上电初始化后，进入自适应校准检测模式，关闭外部数据收发业务，控制本振模块输出预设基准频率的本振信号，分别注入芯片发射链路与接收链路，构建芯片内部闭环自校准信号通路；

9、s2、通过接收链路采集闭环回传的射频采样信号，对所述射频采样信号进行模数转换、滤波降噪处理，提取信号载波参数，所述载波参数包括载波频率偏移量、相位偏差值、正交失衡参数及本振泄露干扰参数；

10、s3、载波同步处理模块基于预设的载波误差拟合模型，对采集的载波参数进行融合运算，实时拟合得到当前工况下芯片的载波同步综合误差值，并将所述综合误差值与预设误差阈值区间进行比对；

11、s4、根据误差比对结果执行自适应分级校准，若综合误差值处于预设误差阈值区间内，判定载波同步状态正常，维持当前本振参数与载波同步配置参数不变；若综合误差值超出预设误差阈值区间，根据误差超标幅度匹配对应校准档位，自适应调整本振模块输出频率、相位偏移量及发射接收链路的载波补偿参数；

12、s5、校准完成后重新采集载波参数，迭代更新综合误差值，直至综合误差值回落至预设误差阈值区间，锁定当前校准参数，退出校准模式，进入正常射频收发工作状态；

13、s6、芯片正常工作过程中，周期性触发后台微校准，实时监测环境温度、工作电压及收发功率的工况变化，动态微调载波同步校准参数，实现全工况自适应载波同步校准。

14、另外，根据申请上述提出的还可以具有如下附加的技术特征：

15、具体地，所述步骤s1中构建芯片内部闭环自校准信号通路的具体方式为：关闭芯片外部天线收发开关，通过芯片内部集成的自检耦合电路，将发射链路输出的射频信号耦合至接收链路输入端，隔离外部空间信号干扰，形成纯芯片内部的闭环校准信号回路。

16、具体地，所述步骤s2中提取信号载波参数的具体步骤包括：

17、对模数转换后的数字射频信号进行带通滤波，滤除基带噪声、高频杂散干扰信号，保留有效载波信号；

18、采用自相关峰值检测算法提取载波信号的频偏特征，结合二分频扫频算法精准测算载波频率偏移量；

19、通过正交信号差分运算，计算i/q两路信号的幅度差与相位差，得到正交失衡参数与相位偏差值；

20、基于本振信号基准幅值与采样信号底噪幅值的差值运算，提取本振泄露干扰参数。

21、具体地，所述步骤s3中所述载波误差拟合模型为多参数加权融合模型，构建方式为：采集不同温度、电压、功率工况下的历史载波误差数据，以载波频率偏移量、相位偏差值、正交失衡参数、本振泄露干扰参数为输入特征，通过最小二乘法拟合得到多维度误差关联公式，为不同参数误差配置差异化加权系数，计算得到归一化的载波同步综合误差值。

22、具体地，所述步骤s4中所述校准档位包括轻度校准、中度校准、重度校准三个档位，具体匹配与校准逻辑为：

23、当综合误差值超出阈值区间且偏差占比<30%时，触发轻度校准，仅微调本振模块的频率补偿参数；

24、当综合误差值偏差占比处于30%-70%区间时，触发中度校准，同步调整本振相位偏移量与i/q正交平衡参数；

25、当综合误差值偏差占比>70%时，触发重度校准，重置载波同步基础配置参数，重新拟合误差模型并完成全参数补偿校准。

26、具体地，所述步骤s5中，校准完成后重新采集载波参数，迭代更新综合误差值的具体迭代终止条件为：连续三次迭代计算得到的综合误差值均回落至预设误差阈值区间内，且三次综合误差值的极差小于预设稳定度门限，判定载波同步状态稳定，终止迭代。

27、具体地，所述步骤s6中，所述周期性触发后台微校准的触发周期为非固定周期，根据环境温度变化率和工作电压波动幅度动态调整触发间隔：当环境温度变化率大于预设温度变化率阈值或工作电压波动幅度大于预设电压波动阈值时，缩短后台微校准触发周期；当环境温度变化率和工作电压波动幅度均小于对应阈值时，延长后台微校准触发周期。

28、具体地，所述步骤s6中，芯片正常工作过程中触发后台微校准时，采用时分复用方式，在芯片收发时隙的空闲时段内插入微校准操作，且每次微校准操作的持续时间不超过一个收发时隙的空闲时长。

29、综上，本技术一种射频收发芯片载波同步自适应校准方法的有益效果如下：

30、1、通过关闭芯片外部天线收发开关，依托芯片内置自检耦合电路构建纯芯片内部闭环校准信号通路，完全隔离外部空间电磁干扰、天线阻抗匹配偏差及环境杂波等不利影响，有效提升了校准采样信号的信噪比与数据纯度，从硬件通路层面保障了载波参数采集与误差检测的精准度。

31、2、构建多参数加权融合误差拟合模型，融合载波频率偏移量、相位偏差值多维度误差特征，精准量化载波综合失真程度，同时根据误差超标幅度自适应划分校准档位，匹配差异化参数补偿方案，可针对不同工况下的差异化载波漂移特征精准适配校准力度，大幅提升校准的自适应能力与全工况适配性能。

32、3、设置多轮迭代收敛判定机制，通过连续多次误差稳态判定确保校准参数稳定收敛，在芯片正常工作过程中采用温度、电压联动的动态可变周期实现后台微校准，并通过时分复用方式利用收发空闲时隙完成校准操作，有效规避了校准操作与射频收发业务的资源冲突，避免通信中断与信号串扰，可在不影响芯片正常通信性能的前提下，实现载波同步参数的实时微调与长期精准稳定。

技术实现思路