一种收发机IQ不平衡校准方法及系统与流程

一种收发机iq不平衡校准方法及系统
技术领域
1.本发明涉及iq不平衡校正技术领域，尤指一种收发机iq不平衡校准方法及系统。


背景技术：

2.收发机包括接收机和发射机，接收机的主要功能是从空中存在的众多电磁波中，选出自己需要的频率成分，抑制或滤除不需要的信号或噪声与干扰信号，然后经过放大、解调得到原始的有用信息；发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。在理想情况下，经过调制后的iq两路信号的幅度和相位信息应该是匹配的，幅度应该一致，相位应该相差90度。但是在实际通信系统中，由于电路硬件的物理限制，以及电路设计中不可避免的设计误差，会使两路信号的幅度和相位存在不匹配的现象，即iq不平衡，会大大降低接收系统的误码性能。
3.现有的实现iq不平衡校正的方法有基于训练序列的自适应补偿，以及基于数据统计性能等，但是，基于训练序列的自适应补偿需要大量的训练序列，浪费频谱资源；而基于数据统计性能时，为了方便计算，一般会假设其中一路不存在不平衡，但实际是iq两路均有不平衡，导致校正精度不高。因此，需要一种校正精度更高，且没有增加额外频谱资源消耗的iq不平衡校正方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种收发机iq不平衡校准方法及系统，该方案通过简化iq不平衡估计、电路回环校准的方式，先校准接收机的iq不平衡，再校准发射机的iq不平衡，能够直接在出厂时完成校准，不增加工作时的功耗，不增加额外的频谱资源消耗。
5.本发明提供的技术方案如下：
6.本发明提供一种收发机iq不平衡校准方法，包括步骤：
7.在收发机出厂校准时，接收机接收仪表产生的正弦波信号并进行第一iq不平衡估计，获取第一iq不平衡参数；
8.将所述第一iq不平衡参数存储至第一寄存器，并通过所述第一寄存器内存储的参数进行所述接收机的预校准；
9.所述接收机接收发射机产生的正弦波信号并进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数；
10.将所述第二iq不平衡参数存储至第二寄存器，并通过所述第二寄存器内存储的参数进行所述发射机的预失真。
11.通过在收发机出厂校准时，使接收机接收仪表产生的正弦波信号，能够进行第一iq不平衡估计，从而获取第一iq不平衡参数，将第一iq不平衡参数存储至第一寄存器，能够通过第一寄存器内存储的参数进行接收机的预校准；之后接收机接收发射机产生的正弦波信号，能够进行第二iq不平衡估计，并获取第二iq不平衡参数，将第二iq不平衡参数存储至
第二寄存器，能够通过第二寄存器内存储的参数进行发射机的预失真。本方案通过电路回环校准的方式，能够先校准接收机的iq不平衡，再校准发射机的iq不平衡，从而直接在出厂时完成校准，不增加工作时的功耗，不增加额外的频谱资源消耗。
12.进一步地，所述的在收发机出厂校准时，接收机接收仪表产生的正弦波信号并进行第一iq不平衡估计，获取第一iq不平衡参数，具体包括：
13.在收发机出厂校准时，所述接收机上电，并通过射频线连接仪表；
14.接收仪表产生的正弦波信号，并在预定周期内计算若干个第一不平衡参数；
15.将若干个所述第一不平衡参数平均，获得平均后的所述第一iq不平衡参数。
16.进一步地，所述的接收仪表产生的正弦波信号，并在预定周期内计算若干个第一不平衡参数，具体包括：
17.以data_length为周期计算para_len个不平衡参数a_i和alpha，a_i为iq两路幅度不平衡参数，alpha为iq两路相位不平衡参数，其中，
18.alpha＝<i,q>/i^2，<,>表示内积，可以通过实虚部累加得到，
19.a_i＝(q^2/i^2
‑
alpha^2)^0.5。
20.进一步地，所述的将若干个所述第一不平衡参数平均，获得平均后的所述第一iq不平衡参数，具体包括：
21.将para_len个不平衡参数a_ialpha平均，计算得到平均后的所述第一iq不平衡参数a_i_m和alpha_m，其中，
22.a_i_m＝(a_i(0) a_i(1)
…
a_i(para_len))/para_len，
23.alpha_m＝(alpha(0) alpha(1)
…
alpha(para_len))/para_len。
24.进一步地，所述的通过所述第一寄存器内存储的参数进行所述接收机的预校准，具体包括：
25.y_i＝x_i，
26.y_q＝a_i_m*x_q alpha_m*x_i，
27.其中，x为输入信号，y为输出信号。
28.进一步地，所述的接收机接收发射机产生的正弦波信号并进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数，具体包括：
29.所述发射机产生1/4fs正弦波信号，所述发射机和所述接收机进行载波匹配，使所述发射机产生的信号通过射频端口输入至所述接收机；
30.初始化所述第二iq不平衡估计的不平衡参数，并进行所述第二iq不平衡估计，获取所述第二iq不平衡参数。
31.具体的，将预失真器开启，初始化a_i_m＝1，alpha_m＝0，a_i_temp2＝0，alpha_temp2＝0，sim_no＝20，data_length＝256，a_i_temp2、alpha_temp2为更新参数，sim_no为循环次数。
32.设预失真器的输出信号y，输入信号为x，则：
33.y_i＝x_i，
34.y_q＝a_i_m*x_q alpha_m*x_i。
35.接收数据实部虚部分别为i、q，则：
36.a_i_temp＝((i(1)^2
‑
q(1)^2) (i(2)^2
‑
q(2)^2) (i(3)^2
‑
q(3)^2) (i(4)^2
‑
q
(4)^2)
…
(i(data_length)^2
‑
q(data_length)^2))/data_lengh；
37.alpha_temp＝((i(1)*q(1)) (i(2)*q(2)) (i(3)*q(3)) (i(4)*q(4)) (i(5)*q(5))
…
(i(data_lenth)*q(data_length)))/data_lengh；
38.更新a_i_temp2＝a_i_temp2 a_i_temp*0.5；
39.alpha_temp2＝alpha_temp2 alpha_temp*0.5；
40.输出a_i_m＝a_i_temp2 1；alpha_m＝alpha_temp2*a_i_m。将计算的a_i_m，alpha_m刷新给第二寄存器，预失真器使用该值进行预失真。
41.进一步地，所述的将所述第二iq不平衡参数存储至第二寄存器，并通过所述第二寄存器内存储的参数进行所述发射机的预失真之后，还包括：
42.根据预失真后的信号重复进行所述第二iq不平衡估计，并不断更新所述第二iq不平衡参数；
43.将最终获得的所述第二iq不平衡参数存储至所述第二寄存器。
44.具体的，在本实施例中，重复sim_no＝20次，将最后计算的a_i_m，alpha_m保存在第二寄存器内。
45.值得一提的是，上述的预校准和预失真均只在出厂校准前启动，当收发机工作时，使用两个寄存器中的值分别进行预失真和预校准。
46.另外，本发明还提供一种收发机iq不平衡校准系统，包括：
47.第一iq不平衡估计模块，用于在收发机出厂校准时，接收机接收仪表产生的正弦波信号并进行第一iq不平衡估计，获取第一iq不平衡参数；
48.第一寄存器，用于存储所述第一iq不平衡参数；
49.预校准器，用于通过所述第一寄存器内存储的参数进行所述接收机的预校准；
50.第二iq不平衡估计模块，用于所述接收机接收发射机产生的正弦波信号并进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数；
51.第二寄存器，用于存储所述第二iq不平衡参数；
52.预失真器，用于通过所述第二寄存器内存储的参数进行所述发射机的预失真。
53.通过在收发机出厂校准时，使接收机接收仪表产生的正弦波信号，能够通过第一iq不平衡估计模块进行第一iq不平衡估计，从而获取第一iq不平衡参数，将第一iq不平衡参数存储至第一寄存器，能够通过第一寄存器内存储的参数进行接收机的预校准；之后接收机接收发射机产生的正弦波信号，能够通过第二iq不平衡估计模块进行第二iq不平衡估计，并获取第二iq不平衡参数，将第二iq不平衡参数存储至第二寄存器，能够通过第二寄存器内存储的参数进行发射机的预失真。本方案通过电路回环校准的方式，能够先校准接收机的iq不平衡，再校准发射机的iq不平衡，从而直接在出厂时完成校准，不增加工作时的功耗，不增加额外的频谱资源消耗。
54.进一步地，所述接收机通过射频线连接仪表，并在收发机出厂校准时，接收仪表产生的正弦波信号，使所述正弦波信号通过所述预校准器传输至所述第一iq不平衡估计模块，
55.所述第一iq不平衡估计模块在预定周期内计算若干个第一不平衡参数，并将若干个所述第一不平衡参数平均，获得平均后的所述第一iq不平衡参数。
56.进一步地，所述发射机产生1/4fs正弦波信号，且所述发射机产生的正弦波信号通
过通过所述预校准器传输至所述第二iq不平衡估计模块，
57.所述第二iq不平衡估计模块在初始化所述第二iq不平衡估计的不平衡参数后，进行所述第二iq不平衡估计，获取所述第二iq不平衡参数。
58.根据本发明提供的一种收发机iq不平衡校准方法及系统，通过在收发机出厂校准时，使接收机接收仪表产生的正弦波信号，能够进行第一iq不平衡估计，从而获取第一iq不平衡参数，将第一iq不平衡参数存储至第一寄存器，能够通过第一寄存器内存储的参数进行接收机的预校准；之后接收机接收发射机产生的正弦波信号，能够进行第二iq不平衡估计，并获取第二iq不平衡参数，将第二iq不平衡参数存储至第二寄存器，能够通过第二寄存器内存储的参数进行发射机的预失真。本方案通过电路回环校准的方式，能够先校准接收机的iq不平衡，再校准发射机的iq不平衡，从而直接在出厂时完成校准，不增加工作时的功耗，不增加额外的频谱资源消耗。
附图说明
59.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
60.图1是本发明实施例的整体流程示意图；
61.图2是本发明实施例的系统结构示意图；
62.图3是本发明实施例的第一iq不平衡估计计算示意图；
63.图4是本发明实施例的第二iq不平衡估计计算示意图；
64.图5是本发明实施例的预校准器计算示意图；
65.图6是本发明实施例的预失真器计算示意图。
66.图中标号：1
‑
第一iq不平衡估计模块；2
‑
第一寄存器；3
‑
预校准器；4
‑
第二iq不平衡估计模块；5
‑
第二寄存器；6
‑
预失真器。
具体实施方式
67.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
68.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
69.实施例1
70.本发明的一个实施例，如图1所示，本发明提供一种收发机iq不平衡校准方法，包括步骤：
71.s1、在收发机出厂校准时，接收机接收仪表产生的正弦波信号并进行第一iq不平衡估计，获取第一iq不平衡参数。
72.s2、将第一iq不平衡参数存储至第一寄存器，并通过第一寄存器内存储的参数进
行接收机的预校准。
73.s3、接收机接收发射机产生的正弦波信号并进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数。
74.s4、将第二iq不平衡参数存储至第二寄存器，并通过第二寄存器内存储的参数进行发射机的预失真。
75.通过在收发机出厂校准时，使接收机接收仪表产生的正弦波信号，能够进行第一iq不平衡估计，从而获取第一iq不平衡参数，将第一iq不平衡参数存储至第一寄存器，能够通过第一寄存器内存储的参数进行接收机的预校准；之后接收机接收发射机产生的正弦波信号，能够进行第二iq不平衡估计，并获取第二iq不平衡参数，将第二iq不平衡参数存储至第二寄存器，能够通过第二寄存器内存储的参数进行发射机的预失真。本方案通过电路回环校准的方式，能够先校准接收机的iq不平衡，再校准发射机的iq不平衡，从而直接在出厂时完成校准，不增加工作时的功耗，不增加额外的频谱资源消耗。
76.实施例2
77.本发明的一个实施例，在实施例1的基础上，在收发机出厂校准时，接收机接收仪表产生的正弦波信号并进行第一iq不平衡估计，获取第一iq不平衡参数，具体包括：
78.s11、在收发机出厂校准时，接收机上电，并通过射频线连接仪表。
79.s12、接收仪表产生的正弦波信号，并在预定周期内计算若干个第一不平衡参数。
80.具体的，如图3所示，以data_length为周期计算para_len个不平衡参数a_i和alpha，a_i为iq两路幅度不平衡参数，alpha为iq两路相位不平衡参数，其中，alpha＝<i,q>/i^2，<,>表示内积，可以通过实虚部累加得到，a_i＝(q^2/i^2
‑
alpha^2)^0.5。
81.s13、将若干个第一不平衡参数平均，获得平均后的第一iq不平衡参数。
82.具体的，将para_len个不平衡参数a_ialpha平均，计算得到平均后的第一iq不平衡参数a_i_m和alpha_m，其中，
83.a_i_m＝(a_i(0) a_i(1)
…
a_i(para_len))/para_len，
84.alpha_m＝(alpha(0) alpha(1)
…
alpha(para_len))/para_len。
85.优选的，如图5所示，通过第一寄存器内存储的参数进行接收机的预校准，具体包括：
86.y_i＝x_i，y_q＝a_i_m*x_q alpha_m*x_i，其中，x为输入信号，y为输出信号。
87.实施例3
88.本发明的一个实施例，在实施例1或实施例2的基础上，接收机接收发射机产生的正弦波信号并进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数，具体包括：
89.s31、发射机产生1/4fs正弦波信号，发射机和接收机进行载波匹配，使发射机产生的信号通过射频端口输入至接收机。
90.s32、初始化第二iq不平衡估计的不平衡参数，并进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数。
91.具体的，将预失真器开启，初始化a_i_m＝1，alpha_m＝0，a_i_temp2＝0，alpha_temp2＝0，sim_no＝20，data_length＝256，a_i_temp2、alpha_temp2为更新参数，sim_no为循环次数。
92.如图6所示，设预失真器的输出信号y，输入信号为x，则：
93.y_i＝x_i，y_q＝a_i_m*x_q alpha_m*x_i。
94.如图4所示，接收数据实部虚部分别为i、q，则：
95.a_i_temp＝((i(1)^2
‑
q(1)^2) (i(2)^2
‑
q(2)^2) (i(3)^2
‑
q(3)^2) (i(4)^2
‑
q(4)^2)
…
(i(data_length)^2
‑
q(data_length)^2))/data_lengh。
96.alpha_temp＝((i(1)*q(1)) (i(2)*q(2)) (i(3)*q(3)) (i(4)*q(4)) (i(5)*q(5))
…
(i(data_lenth)*q(data_length)))/data_lengh。
97.更新a_i_temp2＝a_i_temp2 a_i_temp*0.5。
98.更新alpha_temp2＝alpha_temp2 alpha_temp*0.5。
99.输出a_i_m＝a_i_temp2 1；alpha_m＝alpha_temp2*a_i_m。将计算的a_i_m，alpha_m刷新给第二寄存器，预失真器使用该值进行预失真。
100.优选的，将第二iq不平衡参数存储至第二寄存器，并通过第二寄存器内存储的参数进行发射机的预失真之后，还包括：
101.根据预失真后的信号重复进行第二iq不平衡估计，并不断更新第二iq不平衡参数；将最终获得的第二iq不平衡参数存储至第二寄存器。
102.具体的，在本实施例中，重复sim_no＝20次，将最后计算的a_i_m，alpha_m保存在第二寄存器内。
103.值得一提的是，上述的预校准和预失真均只在出厂校准前启动，当收发机工作时，使用两个寄存器中的值分别进行预失真和预校准。
104.实施例4
105.本发明的一个实施例，如图2所示，本发明还提供一种收发机iq不平衡校准系统，包括第一iq不平衡估计模块1(即附图中的寄存器iq不平衡估计)、第一寄存器2(即附图中的寄存器1)、预校准器3、第二iq不平衡估计模块4(即附图中的寄存器iq不平衡估计2)、第二寄存器5(即附图中的寄存器2)和预失真器6。
106.第一iq不平衡估计模块1用于在收发机出厂校准时，接收机接收仪表产生的正弦波信号并进行第一iq不平衡估计，获取第一iq不平衡参数.
107.第一寄存器2用于存储第一iq不平衡参数；预校准器3用于通过第一寄存器内存储的参数进行接收机的预校准.
108.第二iq不平衡估计模块4用于接收机接收发射机产生的正弦波信号并进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数.
109.第二寄存器5用于存储第二iq不平衡参数；预失真器6用于通过第二寄存器内存储的参数进行发射机的预失真。
110.通过在收发机出厂校准时，使接收机接收仪表产生的正弦波信号，能够通过第一iq不平衡估计模块1进行第一iq不平衡估计，从而获取第一iq不平衡参数，将第一iq不平衡参数存储至第一寄存器2，能够通过第一寄存器2内存储的参数进行接收机的预校准；之后接收机接收发射机产生的正弦波信号，能够通过第二iq不平衡估计模块4进行第二iq不平衡估计，并获取第二iq不平衡参数，将第二iq不平衡参数存储至第二寄存器2，能够通过第二寄存器2内存储的参数进行发射机的预失真。本方案通过电路回环校准的方式，能够先校准接收机的iq不平衡，再校准发射机的iq不平衡，从而直接在出厂时完成校准，不增加工作时的功耗，不增加额外的频谱资源消耗。
111.实施例5
112.本发明的一个实施例，在实施例4的基础上，接收机通过射频线连接仪表，并在收发机出厂校准时，接收仪表产生的正弦波信号，使正弦波信号通过预校准器传输至第一iq不平衡估计模块，第一iq不平衡估计模块1在预定周期内计算若干个第一不平衡参数，并将若干个第一不平衡参数平均，获得平均后的第一iq不平衡参数。
113.具体的，如图3所示，以data_length为周期计算para_len个不平衡参数a_i和alpha，a_i为iq两路幅度不平衡参数，alpha为iq两路相位不平衡参数，其中，alpha＝<i,q>/i^2，<,>表示内积，可以通过实虚部累加得到，a_i＝(q^2/i^2
‑
alpha^2)^0.5。
114.之后将para_len个不平衡参数a_ialpha平均，计算得到平均后的第一iq不平衡参数a_i_m和alpha_m，其中，
115.a_i_m＝(a_i(0) a_i(1)
…
a_i(para_len))/para_len，
116.alpha_m＝(alpha(0) alpha(1)
…
alpha(para_len))/para_len。
117.优选的，如图5所示，通过第一寄存器内存储的参数进行接收机的预校准，具体包括：
118.y_i＝x_i，y_q＝a_i_m*x_q alpha_m*x_i，其中，x为输入信号，y为输出信号。
119.另外，发射机产生1/4fs正弦波信号，且发射机产生的正弦波信号通过通过预校准器传输至第二iq不平衡估计模块4，第二iq不平衡估计模块4在初始化第二iq不平衡估计的不平衡参数后，进行第二iq不平衡估计，获取第二iq不平衡参数。
120.具体的，将预失真器开启，初始化a_i_m＝1，alpha_m＝0，a_i_temp2＝0，alpha_temp2＝0，sim_no＝20，data_length＝256，a_i_temp2、alpha_temp2为更新参数，sim_no为循环次数。
121.如图6所示，设预失真器的输出信号y，输入信号为x，则：
122.y_i＝x_i，y_q＝a_i_m*x_q alpha_m*x_i。
123.如图4所示，接收数据实部虚部分别为i、q，则：
124.a_i_temp＝((i(1)^2
‑
q(1)^2) (i(2)^2
‑
q(2)^2) (i(3)^2
‑
q(3)^2) (i(4)^2
‑
q(4)^2)
…
(i(data_length)^2
‑
q(data_length)^2))/data_lengh。
125.alpha_temp＝((i(1)*q(1)) (i(2)*q(2)) (i(3)*q(3)) (i(4)*q(4)) (i(5)*q(5))
…
(i(data_lenth)*q(data_length)))/data_lengh。
126.更新a_i_temp2＝a_i_temp2 a_i_temp*0.5。
127.更新alpha_temp2＝alpha_temp2 alpha_temp*0.5。
128.输出a_i_m＝a_i_temp2 1；alpha_m＝alpha_temp2*a_i_m。将计算的a_i_m，alpha_m刷新给第二寄存器，预失真器使用该值进行预失真。
129.之后，根据预失真后的信号重复进行第二iq不平衡估计，并不断更新第二iq不平衡参数；将最终获得的第二iq不平衡参数存储至第二寄存器。
130.具体的，在本实施例中，重复sim_no＝20次，将最后计算的a_i_m，alpha_m保存在第二寄存器内。
131.值得一提的是，上述的预校准和预失真均只在出厂校准前启动，当收发机工作时，使用两个寄存器中的值分别进行预失真和预校准。
132.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选
实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。