一种发端IQ不平衡参数的估计方法及装置与流程
本发明涉及数字通信领域，特别涉及一种发端iq不平衡参数的估计方法及装置。
背景技术：
采用零中频射频方案的数字通信系统在发端上变频的过程中，由于所用模拟器件的非理想性，会对系统引入iq不平衡。造成iq不平衡的主要因素有：i路和q路信号通过的放大器等模拟器件的非对称性使得两路信号的延迟不同，由此造成iq延迟不平衡；上变频时使用的i路和q路混频信号不完全正交造成与频率不相关的iq相位不平衡；i路和q路信号通过各模拟器件的非对称性造成iq幅度不平衡。
在现有的发端iq不平衡参数估计方法中存在诸多局限性，诸如：不能估计iq延迟不平衡,或无法同时估计上述的三种iq不平衡参数；未考虑载波频率偏差对iq不平衡估计的影响；估计方法复杂度高，对被测系统引入的资源开销大，不利于系统实现等。由于iq不平衡对零中频系统影响很大，其会在系统中产生镜像干扰，使得信噪比降低，从而导致系统性能下降。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种发端iq不平衡参数的估计方法及装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
第一方面，本申请实施例提供了一种发端iq不平衡参数的估计方法，所述方法包括：
利用被测设备发射机发出扫频信号；
对所述扫频信号进行采集，获取扫频接收信号；
计算所述扫频接收信号中各扫频频点时域信号的实部和虚部相关值，所述相关值包括实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值；
基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，所述发端iq不平衡参数包括iq延迟不平衡参数、iq相位不平衡参数和iq幅度不平衡参数。
可选的，所述扫频信号是指相位连续的一系列已知频率的单频信号。
可选的，对所述扫频信号进行采集的设备不存在收端iq不平衡，或该设备收端iq不平衡相对于被测设备的发端iq不平衡可以忽略不计。
可选的，在计算所述相关值之前，还包括：
对所述扫频接收信号进行载波频率偏差估计，并根据估计结果对所述扫频接收信号进行载波频率偏差校准。
可选的，所述基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，包括：
基于所述实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值计算各扫频频点的幅度参数和相位参数；
对所述各扫频频点的幅度参数进行求平均值操作，生成所述iq幅度不平衡参数；
对所述各扫频频点的相位参数进行直线拟合操作，生成直线斜率参数和截距参数，斜率参数为所述iq延迟不平衡参数，截距参数为所述iq相位不平衡参数。
可选的，所述各扫频频点的幅度参数的计算方法为：
方法1：
方法2：
其中，ωk为第k个扫频频点对应的归一化角频率，g(ωk)为所述扫频频点ωk对应的幅度参数，rii(ωk)为所述扫频频点ωk对应的实部自相关值,rqq(ωk)为所述扫频频点ωk对应的虚部自相关值。
可选的，所述各扫频频点的相位参数的计算方法为：
方法1：
方法2：
其中，ωk为第k个扫频频点对应的归一化角频率，φ(ωk)为所述扫频频点ωk对应的相位参数，rii(ωk)为所述扫频频点ωk对应的实部自相关值,rqq(ωk)为所述扫频频点ωk对应的虚部自相关值,riq(ωk)为所述扫频频点ωk对应的实部虚部互相关值。
第二方面，本申请实施例提供了一种发端iq不平衡参数的估计装置，所述装置包括：
信号获取模块，用于采集被测设备发射机发出的扫频信号，获取扫频接收信号；
相关值计算模块，用于计算所述校准信号对应的各扫频频点时域信号的实部和虚部相关值，所述相关值包括实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值；
参数生成模块，用于基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，所述发端iq不平衡参数包括iq延迟不平衡参数、iq相位不平衡参数和iq幅度不平衡参数。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
在本申请实施例中，首先利用被测设备发射机发出扫频信号，对所述扫频信号进行采集，获取扫频接收信号，然后计算所述扫频接收信号中各扫频频点时域信号的实部和虚部相关值，所述相关值包括实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值，最后基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，所述发端iq不平衡参数包括iq延迟不平衡参数、iq相位不平衡参数和iq幅度不平衡参数。本方案由于通过分析测试设备采集的由被测系统发射机发送的测试信号，可以估计发射机发端模拟电路中与频率相关及与频率不相关的iq不平衡，同时，能够有效抵抗载波频率偏差的影响，且对被测系统引入的资源开销小，从而提高系统性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
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，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本申请实施例提供的发端iq不平衡模型的示例；
图2是本申请实施例提供的一种发端iq不平衡参数的估计方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种发端iq不平衡参数估计的方法的整体流程框图；
图4是本申请实施例提供的一种发端iq不平衡参数的估计装置的装置示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
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发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
到目前为止，在现有的发端iq不平衡参数估计方法中存在诸多局限性，诸如：不能估计iq延迟不平衡,或无法同时估计上述的三种iq不平衡参数；未考虑载波频率偏差对iq不平衡估计的影响；估计方法复杂度高，对被测系统引入的资源开销大，不利于系统实现等。由于iq不平衡对零中频系统影响很大，其会在系统中产生镜像干扰，使得信噪比降低，从而导致系统性能下降。为此，本申请提供了一种发端iq不平衡参数的估计方法及装置，以解决上述相关技术问题中存在的问题。本申请提供的技术方案中，可以同时估计延迟、相位与幅度三种不同的发端iq不平衡参数，同时本发明考虑了载波频率偏差对iq不平衡估计的影响，对载波频率偏差进行了估计和校准，提高了iq不平衡估计的精度，更符合实际应用场景，本发明不需要被测系统进行复杂的操作和运算，对被测系统引入的资源开销小，利于硬件实现，从而提高系统性能。下面采用示例性的实施例进行详细说明。
下面将结合附图1-附图3，对本申请实施例提供的发端iq不平衡参数的估计方法进行详细介绍。该方法可依赖于计算机程序实现，可运行于基于冯诺依曼体系的发端iq不平衡参数的估计装置上。该计算机程序可集成在应用中，也可作为独立的工具类应用运行。其中，本申请实施例中的发端iq不平衡参数的估计装置可以为用户终端，包括但不限于：个人电脑、平板电脑、手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备等。在不同的网络中用户终端可以叫做不同的名称，例如：用户设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理(personaldigitalassistant，pda)、5g网络或未来演进网络中的终端设备等。
请参见图1，图1为发端iq不平衡模型的示例，xi(t)和xq(t)分别为基带信号x(t)的i路与q路，cos(2πftt)和gtsin(2πftt+φt)为两路载波信号，载波频率为ft，q路的载波信号相比i路具有幅度不平衡gt和相位不平衡φt，且q路滞后i路的延迟不平衡dt，则发射机输出的信号可以表示为：
s(t)＝(xi(t)-gtsin(φt)xq(t-dt))cos(2πftt)
-gtcos(φt)xq(t-dt)sin(2πftt)
通过对s(t)的采集、处理和计算分析，对发端iq不平衡参数gt,φt，dt进行估计。
请参见图2，图2为本申请实施例提供了一种发端iq不平衡参数的估计方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：
s101，被测设备发射机发出扫频信号；
通常，单频扫频信号指时间上连续的一系列不同频率的单频信号，其扫频频率与扫频时间间隔可以根据系统带宽等系统实际情况进行确定，此处不做限定。单频扫频信号中单频信号的相位需要一直保持连续。
在本申请实施例一种可行的实现方式中，首先利用发射机以采样速率fs及载波频率ft循环发送单频扫频信号，扫频频率为{f1,f2,…,fm}，m为扫频频点个数，对应扫频归一化角频率为{ω1,ω2,…,ωm}，扫频时间间隔为tsweep。
s102，对所述扫频信号进行采集，获取扫频接收信号；
对所述扫频信号进行采集的设备不存在收端iq不平衡，或该设备收端iq不平衡相对于被测设备的发端iq不平衡可以忽略不计；设备采集得到的扫频接收信号应至少包含单频扫频信号的一个完整扫频周期。
获取扫频接收信号之后，可以对所述扫频接收信号进行载波频率偏差估计，并根据估计结果对所述扫频接收信号进行载波频率偏差校准，该步骤可以去除载波频率偏差对发端iq不平衡参数估计的影响，提供估计精度。
在一种可行的实现方式中，例如步骤s101可得到一个周期的扫频信号y(n)，对y(n)使用前后序列相关的方法进行载波频率偏差估计，得到绝对频偏ε，对y(n)进行载波频率偏差校准得到校准后的扫频接收信号
s103，计算所述扫频接收信号中各扫频频点时域信号的实部和虚部相关值，所述相关值包括实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值；
基于步骤s102可得到
其中，ωk为第k个扫频频点对应的归一化角频率，rii(ωk)为所述扫频频点ωk对应的实部自相关值,rqq(ωk)为所述扫频频点ωk对应的虚部自相关值，n为单个扫频频点的信号长度，
s104，基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，所述发端iq不平衡参数包括iq延迟不平衡参数、iq相位不平衡参数和iq幅度不平衡参数。
该步骤中的计算过程可以分为以下三步：
(1)基于实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值计算各扫频频点的幅度参数和相位参数；
各扫频频点的相位参数的计算方法为：
方法1：
方法2：
其中，φ(ωk)为扫频频点ωk对应的相位参数。方法1计算较为复杂，但更加准确；方法2计算简单，但存在少量的计算误差。在发端iq不平衡不严重的情况下，可以采用方式2。
各扫频频点的幅度参数的计算方法为：
方法1：
方法2：
(2)对各扫频频点的幅度参数进行求平均值操作，生成iq幅度不平衡参数；
(3)对所述各扫频频点的相位参数进行直线拟合操作，生成直线斜率参数和截距参数，斜率参数为所述iq延迟不平衡参数，截距参数为所述iq相位不平衡参数。
例如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种发端iq不平衡参数的估计方法的整体流程框图，首先被测发射机循环发送单频扫频信号得到s(t)，在采集信号并同步得到y(n)，然后进行频率偏差估计与校准得到
在本申请实施例中，首先利用被测设备发射机发出扫频信号，对所述扫频信号进行采集，获取扫频接收信号，然后计算所述扫频接收信号中各扫频频点时域信号的实部和虚部相关值，所述相关值包括实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值，最后基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，所述发端iq不平衡参数包括iq延迟不平衡参数、iq相位不平衡参数和iq幅度不平衡参数。本方案由于通过分析测试设备采集的由被测系统发射机发送的测试信号，可以估计发射机发端模拟电路中与频率相关及与频率不相关的iq不平衡，同时，能够有效抵抗载波频率偏差的影响，且对被测系统引入的资源开销小，从而提高系统性能。
下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
请参见图4，其示出了本发明一个示例性实施例提供的发端iq不平衡参数的估计装置的结构示意图。该发端iq不平衡参数的估计装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的全部或一部分。该装置1包括信号获取模块10、相关值计算模块20、参数生成模块30。
信号获取模块10，用于采集被测设备发射机发出的扫频信号，获取扫频接收信号；
相关值计算模块20，用于计算所述校准信号对应的各扫频频点时域信号的实部和虚部相关值，所述相关值包括实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值；
参数生成模块30，用于基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，所述发端iq不平衡参数包括iq延迟不平衡参数、iq相位不平衡参数和iq幅度不平衡参数。
需要说明的是，上述实施例提供的发端iq不平衡参数的估计装置在执行发端iq不平衡参数的估计方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的发端iq不平衡参数的估计装置与发端iq不平衡参数的估计方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请实施例中，首先利用被测设备发射机发出扫频信号，对所述扫频信号进行采集，获取扫频接收信号，然后计算所述扫频接收信号中各扫频频点时域信号的实部和虚部相关值，所述相关值包括实部自相关值、虚部自相关值以及实部虚部互相关值，最后基于所述实部和虚部相关值进行计算，生成被测设备的发端iq不平衡参数，所述发端iq不平衡参数包括iq延迟不平衡参数、iq相位不平衡参数和iq幅度不平衡参数。本方案由于通过分析测试设备采集的由被测系统发射机发送的测试信号，可以估计发射机发端模拟电路中与频率相关及与频率不相关的iq不平衡，同时，能够有效抵抗载波频率偏差的影响，且对被测系统引入的资源开销小，从而提高系统性能。
本发明还提供一种可读介质，其上存储有程序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述各个方法实施例提供的发端iq不平衡参数的估计方法。
本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个方法实施例所述的发端iq不平衡参数的估计方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。
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