一种宽带正交误差校正方法及装置与流程

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种宽带正交误差校正方法及装置。

背景技术：

采用零中频收发电路的无线通讯装置中，本地振荡信号的幅度/相位可能偏离理想正交值，正交混频器以及其后独立的i-q信号通路都会引入新的幅度/相位偏差。i-q信号失衡会严重降低信号的信噪比。为了校正i-q失衡，现行技术之一为记录失衡的功率，然后通过矩阵求逆的方式计算补偿值。另一种技术方案是记录二倍频点的信号大小，推算出i-q失衡的大小。

这两种现行技术都只能对单点频的i-q失衡进行补偿。并且需要较为复杂的辅助测量电路。对于宽带信号的i-q失衡，期待能有简便的方案，快速找出本机振荡以及发射/接收通路的正交失衡，并产生相对应的校正数据。

有鉴于此，提出一种宽带正交误差校正方法及装置。

技术实现要素：

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种宽带正交误差校正方法，其特征在于，包括：

获取需要校正的特定宽带波形，并对所述宽带波形处理；

根据预设特定宽带波形的校正维度，计算出宽带正交幅相误差；

根据所述误差计算出补偿值进行补偿。

可选地，所述特定宽带波形至少包括两路振荡信号包括：i-q正交振荡信号；对所述宽带波形进行处理包括：选通，放大/过滤，混频，转化为数字信号。

可选地，所述i-q正交振荡信号包括接收端振荡信号和/或发射端振荡信号，其中，所述接收端振荡信号包括：

第一信号，未经修正的本地振荡i路信号；第二信号，未经修正的本地振荡q路信号；第三信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡q路信号；第四信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡i路信号；

可选地，所述发射端振荡信号包括：第五信号，未经修正的本地振荡i-q路信号；第六信号，发射通道i-q路信号交换后的本地振荡信号；第七信号，所述第五信号i-q路交换后的振荡信号；第八信号，发射通道中将所述第七信号i-q路信号交换后的振荡信号。

可选地，所述预设特定宽带波形的校正维度包括：接收端校正维度和发射端校正维度；其中，接收端校正维度包括：

本机振荡的i-q幅度比a，本机振荡的i-q相位偏差混频及之后i-q路径上的幅度比值am，混频及之后i-q路径上的相位偏差θ；

可选地，发射端校正维度包括：本机振荡q路与i路幅度的比值为at，i路为参考相位，q路相位与理想正交值之间的偏差为φt，对i路和q路信号的幅度偏差记为amt，以q路信号的相位做参考，i路信号的相位偏差记为θt。

可选地，以第一信号的测量结果i1，第二信号的测量结果q2，第三信号的测量结果q3，第四信号的测量结果i4计算接收端补偿值：

可选地，以第五信号的测量结果ti1、tq1，第六信号的测量结果记为ti2、tq2，第七信号，所的测量结果ti3、tq3；第八信号的测量结果记为ti4、tq4计算发射端的补偿值：

一种宽带正交误差校正装置，所述装置包括：

波形处理模块，获取需要校正的特定宽带波形，并对所述宽带波形处理；

功率分析模块，根据预设特定宽带波形的校正维度，计算出宽带正交幅相误差的校正数值；

信号幅相调整模块，根据所述误差计算出补偿值进行补偿。

可选地，所述波形处理模块至少包括：

选通单元，所述选通模块选取不同振荡信号进入混频模块；

混频单元，所述混频模块将振荡信号变频为基带信号；

数字处理单元，所述数字处理模块将所述基带信号随后被转换成数字信号。

可选地，还包括接收端波形产生模块和/或发射端波形产生模块；

所述接收端产生模块用于产生接收端振荡信号，为i-q正交振荡信号，所述发射端波形产生模块用于产生发射端振荡信号，为i-q正交振荡信号；

可选地，其中，所述接收端振荡信号包括：

第一信号，未经修正的本地振荡i路信号；第二信号，未经修正的本地振荡q路信号；第三信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡q路信号；第四信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡i路信号；

可选地，所述发射端振荡信号包括：第五信号，未经修正的本地振荡i-q路信号；第六信号，发射通道i-q路信号交换后的本地振荡信号；第七信号，所述第五信号i-q路交换后的振荡信号；第八信号，发射通道中将所述第七信号i-q路信号交换后的振荡信号。

可选地，所述功率分析模块包括接收端分析模块和发射端分析模块，所述接收端分析模块根据接收端的预设特定宽带波形的校正维度，计算出宽带正交幅相误差的校正数值；

所述发射端分析模块根据发射端的预设特定宽带波形的校正维度，计算出宽带正交幅相误差的校正数值；

可选地，其中，接收端校正维度包括：

本机振荡的i-q幅度比a，本机振荡的i-q相位偏差混频及之后i-q路径上的幅度比值am，混频及之后i-q路径上的相位偏差θ；

可选地，接收端校正维度包括：本机振荡q路与i路幅度的比值为at，i路为参考相位，q路相位与理想正交值之间的偏差为φt，对i路和q路信号的幅度偏差记为amt，以q路信号的相位做参考，i路信号的相位偏差记为θt。

可选地，以第一信号的测量结果i1，第二信号的测量结果q2，第三信号的测量结果q3，第四信号的测量结果i4计算接收端补偿值：

可选地，以第五信号的测量结果ti1、tq1，第六信号的测量结果记为ti2、tq2，第七信号，所的测量结果ti3、tq3；第八信号的测量结果记为ti4、tq4计算发射端的补偿值：

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1为一种宽带正交误差校正方法示意图；

图2为一种宽带正交误差校正装置示意图；

图3为校正发射本地振荡和发射通道的幅度/相位的功能方块图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请，下面结合实施例和附图对本申请做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本申请的保护范围。

根据本申请的一个方面，本实施例提供一种宽带正交误差校正方法，如图1所示，该方法包括：

获取需要校正的特定宽带波形，并对所述宽带波形处理；

根据预设特定宽带波形的校正维度，计算出宽带正交幅相误差；

根据所述误差计算出补偿值进行补偿。

所述特定宽带波形至少包括两路振荡信号包括：i-q正交振荡信号；对所述宽带波形进行处理包括：选通，放大/过滤，混频，转化为数字信号。

在一个实施例中，为了校正本地振荡信号、正交混频器以及接收i-q通道的幅度/相位失衡。由本地振荡器产生的未校正的i-q正交振荡信号被选送至正交混频器的信号输入端和本地振荡输入端，产生一基带信号，经过后续i-q通道和数字采样，得到i-q通道独立的数字信号。选送至信号输入端的信号为未校正的i路或q路振荡。送至正交混频器本地振荡输入端的信号为i-q振荡或q-i振荡。基于以上四次测量结果的差异，可分别计算出宽带信号的所有频率点上，由本地振荡以及混频器及i-q通道造成的幅度/相位失衡系数。电路进一步针对不同的失衡情况进行补偿。

具体地，首先产生振荡信号，振荡信号可以是线性调频信号，也可以是其他频率随时间变化的信号。

其中，所述接收端振荡信号包括：

第一信号，未经修正的本地振荡i路信号；第二信号，未经修正的本地振荡q路信号；第三信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡q路信号；第四信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡i路信号。

将未经修正的本地振荡i信号经过选通后进行混频，在选通和混频之间可对本地振荡i信号放大/滤波等处理，也可不进行处理。混频后的信号转换成数字信号。信号在传输路径进行基带模拟滤波和/或基带数字滤波，也可不进行。信号最终以数字信号处理方式进行处理和保存。

然后频率选通切换输入信号为未校正的q路信号，进行第二次测量。然后选通交换i-q本机振荡信号，选择i和q信号进行第三次和第四次测量。应注意到，在本方案中所述的四次测量的顺序只是一个例子，操作的顺序可被任意编排。

所述接收端校正维度包括：本机振荡q路与i路幅度的比值为a，i路为参考相位，q路相位与理想正交值之间的偏差为φ。混频器、i-q基带模拟通道和模拟-数字采样电路对i路和q路信号造成的幅度偏差记为am，以q路信号的相位做参考，i路信号的相位偏差记为θ。

本实施例所述顺序的四次测量的i-q结果序列分别记为i1、q1、i2、q2、i3、q3、i4、q4，则：

本机振荡的i-q幅度比值为：

本机振荡的i-q相位偏差为：

混频器及之后i-q路径上的幅度比值为：

混频器及之后i-q路径上的相位偏差为：

以上计算过程在本方案中使用数字处理单元为例进行计算，但处理过程不限于数字电路。使用模拟单元进行上述计算并补偿的方案也应视为本发明的一种实施方案。

在一个实施例中，使用经校正的接收机作为测量通道，然后使用同样的方式可计算出所有频点上发射本地振荡和发射正交混频器各自的幅度/相位失衡系数，然后进一步进行补偿。

具体地，首先，产生振荡信号，振荡信号可以是线性调频信号，也可以是其他频率随时间变化的信号。

所述发射端振荡信号包括：第五信号，未经修正的本地振荡i-q路信号；第六信号，发射通道i-q路信号交换后的本地振荡信号；第七信号，所述第五信号i-q路交换后的振荡信号；第八信号，发射通道中将所述第七信号i-q路信号交换后的振荡信号

将未经修正的发射本地振荡i-q信号经过选通后进行混频。将发射通道i路输入端置成某一非0数值，q路输入端置0。

进一步地，在选通和混频之间可对本地振荡i信号放大/滤波等处理，也可不进行处理。混频后的信号转换成数字信号。信号在传输路径进行基带模拟滤波和/或基带数字滤波，也可不进行，信号由校正的接收通道接收，以数字信号处理方式进行处理和保存。

然后再将q路输入端置成某一非0数值，i路输入端置0，进行第二次测量。同样地，交换i-q本机振荡信号，经混频后依次将i路和q路的输入信号置成固定的非0值，发射通道输入端i路和q路信号置0，进行第三次和第四次测量。应注意到，在本方案中所述的四次测量的顺序只是一个例子，操作的顺序可被任意编排。

发射端校正维度包括：发射本机振荡q路与i路幅度的比值为at，i路为参考相位，q路相位与理想正交值之间的偏差为φt。混频器、i-q基带模拟通道和数字-模拟转换电路对i路和q路信号造成的幅度偏差记为amt，以q路信号的相位做参考，i路信号的相位偏差记为θt。

本实施例所述顺序的四次测量的i-q结果序列分别记为ti1、tq1、ti2、tq2、ti3、tq3、ti4、tq4，则：

本机振荡的i-q幅度比值为：

本机振荡的i-q相位偏差为：

混频器及之前i-q路径上的幅度比值为：

混频器及之后i-q路径上的相位偏差为：

根据以上过程计算得到的不同频点发射和接收模块的幅度/相位偏差值，可以计算出补偿矩阵或补偿滤波器系数。这些计算方法为通信专业人员所周知，本发明中不再详细叙述。

根据本申请的另一个方面，本实施例提供一种宽带正交误差校正装置，如图2所示。

在一个实施例中，该技术被用于校准接收机。输入信号被注入接收机的输入端。在正交解调器电路中历经混频过程被下变频为基带信号。基带信号随后被转换成数字样本。数字样本被存储在存储器中供处理单元来处理。处理单元使用公式直接计算i-q失衡及其补偿大小。

具体地，图3为校正本地振荡和接收机的功能方块图，用以说明各模块之间的连接关系。接收机包括：

接收端波形产生模块，用于产生接收端振荡信号，为i-q正交振荡信号；

其中，所述接收端振荡信号至少包括：

第一信号，未经修正的本地振荡i路信号；第二信号，未经修正的本地振荡q路信号；第三信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡q路信号；第四信号，修正后的第一信号和第二信号相互交换后的本地振荡i路信号。

波形处理模块，获取需要校正的特定宽带波形，并对所述宽带波形处理；所述波形处理模块至少包括：

选通单元，所述选通模块选取不同振荡信号进入混频模块；

混频单元，所述混频模块将振荡信号变频为基带信号；

数字处理单元，所述数字处理模块将所述基带信号随后被转换成数字信号。

在本实施例中，所述选通单元为选通器，混频单元为混频器。

如图3所示，本地振荡器101产生振荡信号，振荡信号可以是线性调频信号，也可以是其他频率随时间变化的信号。将未经修正的本地振荡i信号经过选通器102和选通器104送至混频器106输入端，选通器和混频器之间可包含放大/滤波等射频元器件105，也可不包含。混频后的信号送至模拟-数字转换器108i、108q中转换成数字信号。信号在传输路径中可包含基带模拟滤波器107i、107q和/或基带数字滤波器109i、109q，也可不包含。信号最终送至信号处理器110中，以数字信号处理方式进行处理和保存。然后频率选通器102切换输入信号为未校正的q路信号，进行第二次测量。然后选通器103交换i-q本机振荡信号，选通器102选择i和q信号进行第三次和第四次测量。应注意到，在本方案中所述的四次测量的顺序只是一个例子，操作的顺序可被任意编排。

功率分析模块，根据预设特定宽带波形的校正维度，计算出宽带正交幅相误差的校正数值；

所述预设特定宽带波形的校正维度包括：本机振荡q路与i路幅度的比值为a，i路为参考相位，q路相位与理想正交值之间的偏差为φ。混频器、i-q基带模拟通道和模拟-数字采样电路对i路和q路信号造成的幅度偏差记为am，以q路信号的相位做参考，i路信号的相位偏差记为θ。

本实施例所述顺序的四次测量的i-q结果序列分别记为i1、q1、i2、q2、i3、q3、i4、q4。记本机振荡的i-q幅度比值为：

本机振荡的i-q相位偏差为：

混频器及之后i-q路径上的幅度比值为：

混频器及之后i-q路径上的相位偏差为：

信号幅相调整模块，根据所述误差计算出补偿值进行补偿。

以上计算过程在本方案中使用数字处理单元为例进行计算，但处理过程不限于数字电路。使用模拟单元进行上述计算并补偿的方案也应视为本发明的一种实施方案。

相同的过程可被应用于校准发射机。在此方案中，需要经校准的基准接收机来为信号提供接收机通道。基准测试信号通过发射机正交调制后，所生成的传送信号被回送给经过校准的基准接收机。由于经校准的基准接收机没有引入附加的i-q失衡。因此收到信号中的i-q失衡是由发射机正交调制器所导致。

图3为校正发射本地振荡和发射通道的幅度/相位的功能方块图，用以说明各模块之间的连接关系。发射机包括：

所述发射端波形产生模块，用于产生发射端振荡信号，为i-q正交振荡信号；

所述发射端振荡信号至少包括：第五信号，未经修正的本地振荡i-q路信号；第六信号，发射通道i-q路信号交换后的本地振荡信号；第七信号，所述第五信号i-q路交换后的振荡信号；第八信号，发射通道中将所述第七信号i-q路信号交换后的振荡信号。

波形处理模块，获取需要校正的特定宽带波形，并对所述宽带波形处理；

所述波形处理模块至少包括：

选通单元，所述选通模块选取不同振荡信号进入混频模块；

混频单元，所述混频模块将振荡信号变频为基带信号；

数字处理单元，所述数字处理模块将所述基带信号随后被转换成数字信号。

在本实施例中，所述选通单元为选通器，混频单元为混频器。

如图3所示，201为已经校正的接收机。发射本地振荡器206产生振荡信号，振荡信号可以是线性调频信号，也可以是其他频率随时间变化的信号。将未经修正的发射本地振荡i-q信号经过选通器203送至混频器205本地振荡输入端。发射电路控制单元210将发射通道209i输入端置成某一非0数值，209q输入端置0。发射通道包括数字-模拟转换器208i、208q，同时包含可选的模拟基带滤波器207i、207q和/或数字基带滤波器209i、209q，也可不包含基带滤波器。混频后的信号送至已经校正的接收机的接收端，发射混频器和接收机接收端之间可包含发射射频元器件204和/或接收射频元件202，也可不包含。信号由校正的接收机接收，以数字信号处理方式进行处理和保存。然后再将209q输入端置成某一非0数值，209i输入端置0，进行第二次测量。然后选通器203交换i-q本机振荡信号，混频器依次将209i和209q的输入信号置成固定的非0值，209q和209i信号置0，进行第三次和第四次测量。应注意到，在本方案中所述的四次测量的顺序只是一个例子，操作的顺序可被任意编排。

功率分析模块，根据预设特定宽带波形的校正维度，计算出宽带正交幅相误差的校正数值；

本实施例所述顺序的四次测量的i-q结果序列分别记为ti1、tq1、ti2、tq2、ti3、tq3、ti4、tq4。记发射本机振荡q路与i路幅度的比值为at，i路为参考相位，q路相位与理想正交值之间的偏差为φt。混频器、i-q基带模拟通道和数字-模拟转换电路对i路和q路信号造成的幅度偏差记为amt，以q路信号的相位做参考，i路信号的相位偏差记为θt。

本机振荡的i-q幅度比值为：

本机振荡的i-q相位偏差为：

混频器及之前i-q路径上的幅度比值为：

混频器及之后i-q路径上的相位偏差为：

信号幅相调整模块，根据所述误差计算出补偿值进行补偿；

根据以上过程计算得到的不同频点发射和接收模块的幅度/相位偏差值，可以计算出补偿矩阵或补偿滤波器系数。这些计算方法为通信专业人员所周知，本发明中不再详细叙述。

在计算出调节系数后，可将它们应用于接收机或发射机以补偿本地振荡、正交解调器以及独立i-q通道引起的i-q幅度/相位失衡。对于接收机，这些系数应用于下变频之后的数据中。对于发射机，这些系数在正交调制器进行上变频之前应用以便预补偿i-q失衡。在这两种情形中，补偿是在数字域中执行的。

本申请的实施例包括用于校准通信系统中接收机和发射机的技术。本申请所记载的技术方案可同时校正本地振荡和接收通道的幅度/相位，然后同时校正发射本地振荡和发射通道的幅度/相位。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。