[發明專利]一種寬帶零中頻收發系統失真補償裝置

有效

• 申請號: 202010650394.0
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111934694B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 何松柏;張虎;彭俊;游飛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H04B1/04;H04B1/10;H04B1/12;H04B1/40
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

本發明公開了一種寬帶零中頻收發系統失真補償裝置，屬于通信技術領域，具體提出了一種無需額外標準設備，即可同時完成寬帶零中頻收發系統收發兩端I/Q不平衡估計與補償的技術。該裝置包括：測試信號生成模塊、零中頻發射機、非線性模塊、零中頻接收機、發射機補償模塊、發射機補償模塊、接收機補償模塊；本發明能夠聯合求解發射端、接收端的I/Q不平衡的模型參數，同時提高收/發信機的性能。不需要額外設計發射/接收回路或者需要額外的標準設備，同時對于選用的非線性器件沒有要求，只需要已知其非線性特征即可，一方面降低了校正的成本，另外也具有相對較大的靈活性。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體提出了一種無需額外標準設備，即可同時完成寬帶零中頻收發系統收發兩端I/Q不平衡估計與補償的技術，具體來說，是一種寬帶零中頻收發系統失真補償的裝置。

背景技術

隨著近幾年無線通信技術朝著高速化、小型化、集成化方向不斷發展，零中頻式收發機相較于超外差式，由于其低成本、易于集成等優勢備受青睞，其基本結構如圖1所示。然而，由于實際中的正交調制器無法精確地控制I、Q通道具有一致的幅度和90°相差，從而會導致I、Q兩通道信號間的干擾，降低收發機的通信質量。這種由于正交調制器的非理想特性引起的非線性失真被稱為I/Q不平衡。而且，隨著信號帶寬的增加，零中頻結構中的低通濾波器將會使得I/Q不平衡參數具有頻率相關性，進一步惡化收發效果。

零中頻收發機的I/Q不平衡估計方法常用的有盲估計、FIR濾波器模型和基于導頻信號求解通道響應等方法，其中FIR濾波器模型對于校正頻率相關的I/Q不平衡具有較強的適用性和準確度。但是現有的這些方法往往需要一個相對理想的收(發)端，在不引入其他非線性失真的情況下對發射(接收)端的失真進行估計與補償。然而當收發兩側都存在I/Q不平衡的失真時，如圖2所示，接收到的信號將包含發射、接收兩種成分的失真，這時若采用傳統的I/Q校正方法將無法同時保證發射端、接收端的信號質量。

因此，當發射機、接收機的I/Q不平衡失真混疊在一起時，如何分隔這兩種失真并分別給予補償校正，是目前一個亟待解決的問題。

發明內容

針對在背景技術分析中所指出的矛盾性問題，本發明旨在提出一種聯合估計與補償發射機/接收機I/Q不平衡的方法。

本發明基于傳統的FIR濾波器模型分別對發射端、接收端的I/Q失真進行建模。為了分別求解出收發兩端的模型參數，在收發通道中加入一個非線性特征已知的單輸入單輸出模塊來分隔收發端I/Q失真的影響，具體的I/Q不平衡估計與補償技術方案與裝置如下：

一種寬帶零中頻收發系統失真補償裝置，該裝置包括：測試信號生成模塊、發射機補償模塊、零中頻發射機、非線性模塊、零中頻接收機、接收機補償模塊、基帶處理模塊；測試信號生成模塊生成的信號分為兩路，一路直接輸入給零中頻發射機，另一路通過發射機補償模塊后輸入給零中頻發射機；零中頻發射機的輸出信號經過非線性模塊后傳輸給零中頻接收機，零中頻接收機的發出的信號通過接收機補償模塊后傳輸給基帶處理模塊；基帶處理模塊接收到信號后根據測試信號生成模塊的生成信號對發射機補償模塊和接收機補償模塊的補償參數進行調整，將調整好補償參數的發射機補償模塊和接收機補償模塊用于實際的零中頻發射電路和零中頻接收電路；

所述發射機補償模塊和接收機補償模塊結構完全相同，所述發射機補償模塊包括：四個FIR濾波器、兩個加法器，四個FIR濾波器分別為：第一到第四FIR濾波器，兩個加法器分別為：第一加法器和第二加法器，所述發射機補償模塊的輸入分為I、Q兩路，I路輸入第一和第二FIR濾波器，Q路輸入第三和第四FIR濾波器，第一FIR濾波器的輸出、第三FIR濾波器的輸出、直流偏移d_i共同輸入第一累加器，第二FIR濾波器的輸出、第四FIR濾波器的輸出、直流偏移d_q共同輸入第二累加器，第一累加器的輸出為發射機補償模塊的I路輸出，第二累加器的輸出為發射機補償模塊的Q路輸出；

所述發射機和接收機I/Q不平衡失真參數計算方法為：