信号处理方法、设备和存储介质与流程

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号处理方法、设备和存储介质。

背景技术：

窄带物联网(narrowbandinternetofthings，nb-iot)作为物联网iot领域的一种新兴技术，由于其广覆盖、低成本、低功耗、大连接等特点，受到广泛应用。

在无线通信系统中，射频信号一部分可从发射器耦合到压控振荡器(voltagecontrolledoscillator，vco)，且可牵引vco偏离其振荡频率，将此现象称作vco牵引(pulling)或频率牵引。引起vcopulling的一个重要因素是功率放大器(poweramplifier，pa)的输出功率向vco的泄漏(通过辐射或传导)，在功放上电期间造成瞬时的相移。比如距离vco振荡频率非常近的一个信号带来的注入频率牵引，从而导致误差矢量幅度(errorvectormagnitude，evm)和频谱模板(spectrumemissionmask，sem)变差。

由于nb-iot的射频rf发射信号本身是一个带宽非常窄的信号，容易引起vcopulling。因此，对于本领域技术人员来说，如何在nb-iot系统中避免vcopulling是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供一种信号处理方法、设备和存储介质，以降低vcopulling的影响。

第一方面，本申请提供一种信号处理方法，包括：

对第一信号的第一相位信息进行处理，得到第一相位信息差和第二相位信息差，所述第一相位信息差中相位信息差变化的速度小于预设阈值，所述第二相位信息差中相位信息差变化的速度大于或等于所述预设阈值；

根据所述第一相位信息差和第一载波频率，控制锁相环中压控振荡器vco的振荡频率，得到所述vco的第一输出频率；

根据所述第一信号的幅度信息、所述第二相位信息差和所述vco的第一输出频率，确定所述第一信号对应的输出信号。

第二方面，本申请提供一种信号处理装置，包括：

预处理模块，用于对第一信号的第一相位信息进行处理，得到第一相位信息差和第二相位信息差，所述第一相位信息差中相位信息差变化的速度小于预设阈值，所述第二相位信息差中相位信息差变化的速度大于或等于所述预设阈值；

控制模块，用于根据所述第一相位信息差和第一载波频率，控制锁相环中压控振荡器vco的振荡频率，得到所述vco的第一输出频率；

处理模块，用于根据所述第一信号的幅度信息、所述第二相位信息差和所述vco的第一输出频率，确定所述第一信号对应的输出信号。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行第一方面中任一项所述的方法。

本申请实施例提供的信号处理方法、设备和存储介质，通过第一信号，获取相位信息差变化缓慢的部分，利用相位信息差变化慢的部分调整锁相环的vco的振荡频率，根据相位信息差变化快的部分、第一信号的幅度信息和vco的第一输出频率，得到第一信号对应的输出信号，降低vcopulling带来的性能恶化。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本申请提供的信号处理方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请提供的信号处理方法一实施例的锁相环原理示意图；

图3是本申请提供的信号处理方法一实施例的原理示意图；

图4是本申请提供的信号处理方法另一实施例的原理示意图；

图5是本申请提供信号处理装置一实施例的结构图；

图6是本申请提供的终端设备实施例的结构图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先对本申请所涉及的名词和应用场景进行介绍：

本申请实施例中的终端设备可以指各种形式的用户设备(userequipment，ue)、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台(mobilestation，ms)、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端设备(terminalequipment)、无线通信设备、用户代理或用户装置。终端设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(sessioninitiationprotocol，sip)电话、无线本地环路(wirelesslocalloop，wll)站、个人数字处理(personaldigitalassistant，pda)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，未来5g网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(publiclandmobilenetwork，plmn)中的终端设备等，本申请实施例对此并不限定。

在通信系统中，发射器可通过本机振荡器(localoscillator，lo)信号来上变频基带信号，且产生适合于经由无线信道发射的射频(radiofrequency，rf)输出信号。发射器可通过以rf输出信号的所要频率的n倍操作的压控振荡器vco来产生lo信号。rf输出信号的一部分可从发射器耦合到vco，且可牵引vco偏离所要频率。一般将此现象称作vco牵引(pulling)或频率牵引。

nb-iot因为低功耗、广覆盖、大连接等特性，是未来物联网演进的重要技术方向。其上行发射支持1/3/6/12载波模式，载波间距支持3.75k和15k两种模式。

由于nb-iot在某些发射模式下(例如3.75k子载波间隔单载波模式，15k子载波间隔3载波模式)，其信号带宽很窄，很容易引起vcopulling的问题，进而导致发射射频性能指标恶化，例如sem/evm等指标。

一般情况下vco的振荡频率不能和rf的载波频率一样，相关技术中，为避免vcopulling，可使vco振荡在二倍的rf载波频率上，再将vco振荡频率进行二分频作为rf的载波频率。但是如果rf发射信号本身是一个带宽非常窄的信号(例如nb-iot发射单载波和三载波模式，能量集中距离rf载波频率附近很窄的一个带宽内)，其二次谐波也会引起严重vcopulling。

因为nb-iot是ofdma调制，在多载波情况下，在经过若干倍过采样后，如果将幅度和相位分离，其相位信息的带宽及相位信息差(即相位的频率信息)的带宽被扩展，远大于信号带宽。如仍采用类似gsm的发射系统，将发射信号的相位信息通过调整vco的振荡频率来实现，那么vco的振荡频率调整的速度会比gsm系统快很多，将对整个pll的环路带宽滤波器提出更高要求(pll环路滤波器带宽要求更宽)。pll环路滤波器带宽增大会使某些射频性能恶化，例如pll相位噪声。

本申请实施例的方法，通过将输入信号的相位信息差中变化慢的部分调整pll的振荡频率，将相位信息差中变化快的部分通过直接调制发射系统(directconversiontransmitter，dct)，根据相位信息差中变化快的部分、输入信息的幅度信息以及vco的输出频率，得到输出信号，降低vcopulling的影响。

需要说明的是本申请的方法，除了nb-iot系统，还可以适用于其他系统，例如lte、5g新空口(newradio，nr)等系统。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本申请提供的信号处理方法一实施例的流程示意图。如图1所示，本实施例提供的方法，包括：

步骤101、对第一信号的第一相位信息进行处理，得到第一相位信息差和第二相位信息差，第一相位信息差中相位信息差变化的速度小于预设阈值，第二相位信息差中相位信息差变化的速度大于或等于预设阈值。

具体的，对第一信号的第一相位信息进行处理，获取相位信息差，例如通过差分处理，得到相位信息差。

将相位信息差变化的速度小于预设阈值的部分作为第一相位信息差，即相位信息中缓慢变化部分；将相位信息差变化的速度大于或等于预设阈值的部分作为第二相位信息差，即相位信息中快速变化部分。

在一实施例中，第一信号包括窄带物联网nb-iot信号。

在其他实施例中，第一信号还可以是其他通信系统的信号，本申请实施例对此并不限定。

步骤102、根据第一相位信息差和第一载波频率，控制锁相环中压控振荡器vco的振荡频率，得到vco的第一输出频率。

具体的，如图2所示，第一载波频率作为参考频率，根据参考频率以及分频比控制锁相环pll中vco的振荡频率，得到vco的第一输出频率。其中，分频比n可以通过第一相位信息差得到。

步骤103、根据第一信号的幅度信息、第二相位信息差和vco的第一输出频率，确定第一信号对应的输出信号。

具体的，可以通过第二相位信息差得到相位信息，并根据第一信号的幅度信息、第二相位信息差得到的相位信息，得到新的第二信号，并根据vco的第一输出频率以及第二信号，确定第一信号对应的输出信号，例如对第二信号以及vco的第一输出频率(或二分频)进行混频处理，得到输出信号。

本实施例的方法，通过第一信号，获取相位信息差变化缓慢的部分，利用相位信息差变化慢的部分调整锁相环的vco的振荡频率，根据相位信息差变化快的部分、第一信号的幅度信息和vco的第一输出频率，得到第一信号对应的输出信号，降低vcopulling带来的性能恶化。

在一实施例中，如图3所示，步骤101之前，还可以进行如下操作：

对所述第一信号进行幅度和相位分离，得到所述第一相位信息和幅度信息。

具体的，为了得到第一信号的相位信息，可以将第一信号s0进行幅度和相位分离(图3中iq2ap模块进行幅度和相位分离)，得到分离后的第一相位信息p0和幅度信息a0。

对第一相位信息p0进行处理，得到相位信息差变化缓慢的部分，第一相位信息差p2，以及相位信息差变化快速的部分，即第二相位信息差p3。

在一实施例中，进行幅度和相位分离之后，还可以对得到的第一相位信息进行相位校准，对得到的幅度信息进行幅度校准，如通过图3中ampm模块实现。

在一实施例中，步骤101具体可以通过如下步骤实现：

对所述第一相位信息进行差分处理，得到第三相位信息差；

将所述第三相位信息差进行低通滤波处理，得到所述第一相位信息差。

在一实施例中，将第三相位信息差中除去第一相位信息差，得到第二相位信息差。

具体的，为了得到相位信息差变化缓慢的部分，以及相位信息差变化快速的部分，首先将第一相位信息p0进行差分处理，得到第三相位信息差p1，对该第三相位信息差p1进行低通滤波处理，得到第一相位信息差p2，即相位信息差变化缓慢的部分。

进而将第三相位信息差p1中除去第一相位信息差p2，得到第二相位信息差p3，即相位信息差变化快速的部分。

其中，低通滤波处理使用的低通滤波器带宽可根据实际需求配置。

上述实施方式中，通过对相位信息差进行低通滤波，不需要对pll环路滤波器提出更高要求，得到了相位信息差变化缓慢的部分，进而调整pll的vco的振荡频率。

在一实施例中，步骤102可以通过如下方式实现：

根据所述第一相位信息差和第一载波频率，获取第一分频比；

根据所述第一分频比和第一载波频率，控制所述vco的振荡频率，得到所述vco的第一输出频率。

具体的，如图2、图3所示，根据第一相位信息差p2，获取第一分频比n，利用第一分频比以及载波频率，控制vco的振荡频率，得到vco的第一输出频率。

在一实施例中，第一分频比可通过如下方式得到：

例如：在采样周期t内相位信息差为2pi×t×fs，如果我们想发射一个载波频率fc+fs的信号，fs为基带信号的频率，只需要根据这段时间内的相位信息差乘以一个因子和载波频率fc相加。

former_tmp＝data_i×shift_ct//data_i就是输入的相位差，shift_ct是取决于当前的t的值；

freq_to_sdm＝fc_freq+former_tmp；//freq_to_sdm就是配置给pll的分频比，即第一分频比。

例如图3中psdm模块(presetsigma-deltamodulator)根据基带信号的第一相位信息差和载波频率，控制pll的小数分频比，即第一分频比。

在一实施例中，步骤103具体可以通过如下步骤实现：

根据所述第二相位信息差和所述第一信号的幅度信息，获取第二信号；

根据所述第二信号与目标频率，进行混频处理，得到所述输出信号；所述目标频率为根据所述vco的第一输出频率得到的。

其中，获取第二信号可以通过如下方式实现：

对所述第二相位信息差进行积分处理，得到第二相位信息；

将所述幅度信息和所述第二相位信息，组合得到所述第二信号。

具体的，对第二相位信息差p3进行积分处理，得到第二相位信息p4，并与幅度信息a0组合得到新的第二信号s1。

将第二信号s1通过正常的直接调制发射系统dct通路，与目标频率进行混频处理，并经过pa进行功率放大后发射出去；其中，目标频率为vco的第一输出频率，或vco的第一输出频率的二分频。

上述实施方式中，将相位信息差中的缓慢变化部分调整vco的振荡频率，将相位信息差中的快速变化部分仍然走dct通路，两者进行混频，以降低vcopulling的影响。

由于nb-iot在某些地区还未实现全覆盖，而且也不支持传统的语音业务。因此，发明人在研究过程中，发现可以将成熟的gsm通信技术，与窄带物联网通信技术结合，满足用户的需求。gsm本质是经过高斯滤波，调制指数为0.5的连续相位频移键控(continuousphasefrequencyshiftkeying，cpfsk)调制，其调频过程不存在频率突变。gsm发射系统通常通过调整vco的振荡频率(调整pll环路的分频比来实现)，来实现发射信号的相位信息，从而基本消除了vcopulling的问题。

与gsm射频复用的情况下，如图4所示，gsm信号直接通过调整pll的频率来实现射频信号生成。

nb-iot信号通过dct方式，直接进行数模转换dac，然后和pll提供的lo进行混频，完成射频信号生成。

最终gsm射频信号和nb-iot射频信号经过pa进行功率放大，发射出去。

图4中虚线表示gsm的通路，实线表示nb-iot信号的通路。

但上述nb-iot射频信号会引起vcopulling，进而发生性能恶化。

本申请实施例中为了抵抗vcopulling对nb-iot信号的影响，利用gsm发射机现有架构，达到最大程度gsm和nb-iot硬件复用。如图3所示，本实施例中该信号处理方法，还包括：

根据第三信号和第二载波频率，获取第二分频比；

根据所述第二分频比，控制所述vco的振荡频率，得到所述第三信号对应的输出信号。

其中，第三信号包括全球移动通讯系统gsm信号。

具体的，如图3所示，根据第三信号和第二载波频率，获取第二分频比；在获取第二分频比之前可以将第三信号经过gformer模块后，输出到psdm模块，得到第二分频比。

根据第二分频比，控制所述vco的振荡频率，得到第三信号对应的输出信号。

其中，gformer就是对基带信号进行高斯滤波。

第三信号通过pll型gmsk调制器，得到输出信号。

其中，获取第二分频比与获取第一分频比的原理类似，此处不再赘述。

需要说明的是，gsm信号可以包括gsm、通用分组无线业务(generalpacketradioservice，gprs)。

本申请实施例的方法，将相位信息差中的缓慢变化部分调整vco的振荡频率，将相位信息差中的快速变化部分仍然走dct通路，两者进行混频，以降低vcopulling的影响，而且复用了gsm发射机架构。

图5为本申请提供的信号处理装置一实施例的结构图，如图5所示，本实施例的信号处理装置，包括：

预处理模块501，用于对第一信号的第一相位信息进行处理，得到第一相位信息差和第二相位信息差，所述第一相位信息差中相位信息差变化的速度小于预设阈值，所述第二相位信息差中相位信息差变化的速度大于或等于所述预设阈值；

控制模块502，用于根据所述第一相位信息差和第一载波频率，控制锁相环中压控振荡器vco的振荡频率，得到所述vco的第一输出频率；

处理模块503，用于根据所述第一信号的幅度信息、所述第二相位信息差和所述vco的第一输出频率，确定所述第一信号对应的输出信号。

在一种可能的实现方式中，预处理模块501，具体用于：

对所述第一相位信息进行差分处理，得到第三相位信息差；

将所述第三相位信息差进行低通滤波处理，得到所述第一相位信息差。

在一种可能的实现方式中，预处理模块501，具体用于：

将所述第三相位信息差中除去所述第一相位信息差，得到第二相位信息差。

在一种可能的实现方式中，控制模块502，具体用于：

根据所述第一相位信息差和第一载波频率，获取第一分频比；

根据所述第一分频比和第一载波频率，控制所述vco的振荡频率，得到所述vco的第一输出频率。

在一种可能的实现方式中，处理模块503，具体用于：

根据所述第二相位信息差和所述第一信号的幅度信息，获取第二信号；

根据所述第二信号与目标频率，进行混频处理，得到所述输出信号；所述目标频率为根据所述vco的第一输出频率得到的。

在一种可能的实现方式中，处理模块503，具体用于：

对所述第二相位信息差进行积分处理，得到第二相位信息；

将所述幅度信息和所述第二相位信息，组合得到所述第二信号。

在一种可能的实现方式中，预处理模块501，还用于：

对所述第一信号进行幅度和相位分离，得到所述第一相位信息和幅度信息。

在一种可能的实现方式中，所述第一信号包括窄带物联网nb-iot信号。

在一种可能的实现方式中，控制模块502，还用于：

根据第三信号和第二载波频率，获取第二分频比；

根据所述第二分频比，控制所述vco的振荡频率，得到所述第三信号对应的输出信号。

在一种可能的实现方式中，所述第三信号包括全球移动通讯系统gsm信号。

本实施例的装置，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图6为本申请提供的终端设备实施例的结构图，如图6所示，该终端设备包括：

处理器601，以及，用于存储处理器601的可执行指令的存储器602。

可选的，还可以包括：接口603，用于实现与其他设备的通信。

上述部件可以通过一条或多条总线进行通信。

其中，处理器601配置为经由执行所述可执行指令来执行前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，此处不再赘述。

本申请实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种程序，当该程序被处理器执行时，用于执行前述任一方法实施例中的技术方案。

可选地，上述处理器可以为芯片。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括程序指令，程序指令用于实现前述任一方法实施例中的技术方案。

本申请实施例还提供一种芯片，包括：处理模块与通信接口，该处理模块能执行前述任一方法实施例中的技术方案。

进一步地，该芯片还包括存储模块(如，存储器)，存储模块用于存储指令，处理模块用于执行存储模块存储的指令，并且对存储模块中存储的指令的执行使得处理模块执行前述任一方法实施例中的技术方案。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。