[發(fā)明專利]一種基于FPA的I/Q失衡相位誤差補(bǔ)償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010877152.5
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112083227B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟婕;曾浩;郭連平;葉芃;趙禹
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;G01R23/165
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種基于FPA的I/Q失衡相位誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、通過輸入單音掃頻信號獲取待補(bǔ)償?shù)腎/Q失衡相位誤差；

(1.1)、利用信號發(fā)生器對待測試帶寬進(jìn)行等間隔掃頻，使待測試帶寬頻率范圍內(nèi)等間隔的輸出N個頻率值的單音掃頻信號，并依次輸入到I/Q接收器；

(1.2)、將單音掃頻信號r_i(t)分別與I/Q兩路中帶有相位誤差的本振信號cos(ω_LOt)和相乘，其中，ω_LO為本振信號頻率；

然后再經(jīng)過低通濾波處理后，得到失衡的I/Q測試信號；

x_I(t)＝cos(ω_it)

x_Q(t)＝sin(ω_it+θ(ω_i))

其中，i＝1,2,…N，θ(ω_i)表示頻率ω_i處相位誤差，

(1.3)、將失衡的I/Q測試信號通過ADC采樣，得到采樣后失衡的I/Q測試信號x_I(n)和x_Q(n)；

然后將其輸入至頻域轉(zhuǎn)換處理器，并進(jìn)行離散傅里葉變換，完成I/Q測試信號從時域到頻域的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的頻域I/Q測試信號為：

(1.4)、將頻域I/Q測試信號X_I(ω)、X_Q(ω)輸入至失衡相位估計器，估算出失衡相位誤差；

(1.5)、按照步驟(1.2)-(1.4)的方法對N個單音掃頻信號進(jìn)行連續(xù)處理后，得到失衡相位誤差θ(ω)，ω＝[ω₁,ω₂,…,ω_N]^T；

(2)、基于失衡相位誤差θ(ω)，利用FPA算法設(shè)計I/Q失衡相位補(bǔ)償模塊；

(2.1)、搭建I/Q失衡相位補(bǔ)償模塊，具體包括延時模塊、FD補(bǔ)償模塊和全通濾波器；

(2.2)、設(shè)計I/Q失衡相位補(bǔ)償模塊的總相頻響應(yīng)函數(shù)φ_c(ω,R)；

φ_c(ω,R)＝-δ_d·ω+φ_APF(ω,R)

其中，R＝[δ_d,M,ψ]，δ_d為FD補(bǔ)償模塊的分?jǐn)?shù)延時，M＝[M_n]^T＝[M₁,M₂,…,M_N/2]^T，M_n為全通濾波器的第n個二階結(jié)極點(diǎn)的幅值，ψ＝[ψ_n]^T＝[ψ₁,ψ₂,…,ψ_N/2]^T，ψ_n為全通濾波器的第n個二階結(jié)極點(diǎn)的相角；φ_APF(ω,R)為全通濾波器的相頻響應(yīng)函數(shù)；

(2.3)、定義誤差矩陣E；

E＝[e(ω,R)]^T＝[e(ω₁,R),e(ω₂,R),…,e(ω_i,R),…,e(ω_N,R)]^T

其中，e(ω_i,R)＝φ_c(ω_i,R)-θ(ω_i)；

(2.4)、定義代價函數(shù)J(R)；

(2.5)、利用花授粉算法FPA對J(R)進(jìn)行優(yōu)化，使J(R)最小，且滿足M_n＜1,n＝1,2,…,N/2；

(3)、利用I/Q失衡相位補(bǔ)償模塊進(jìn)行I/Q相位誤差補(bǔ)償；

將采樣后失衡的I/Q測試信號x_I(n)和x_Q(n)輸入至I/Q失衡相位補(bǔ)償模塊，從而輸出補(bǔ)償后的I/Q信號x_IC[n]、x_QC[n]。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPA的I/ Q失衡相位誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所述全通濾波器的相頻響應(yīng)表示為：

。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPA的I/ Q失衡相位誤差補(bǔ)償 方法，其特征在于，所述步驟(2.5)中利用FPA算法對J(R)進(jìn)行優(yōu)化的具體過程為：

1)、設(shè)置FPA算法的花粉個體數(shù)S，最大迭代數(shù)Maxiter和轉(zhuǎn)換概率p； 隨機(jī)產(chǎn)生包含S個個體的初始種群，代價函數(shù)J(R)作為適應(yīng)度函數(shù)并計算初始種群每個個體的適應(yīng)度值；

2)、開始循環(huán)進(jìn)行種群繁殖：每一次循環(huán)時，依次遍歷每個個體并產(chǎn)生下一代對應(yīng)的新個體；其中，當(dāng)?shù)趖次循環(huán)時，遍歷到第m個個體時，隨機(jī)產(chǎn)生一個數(shù)r_m,t∈[0,1]，然后按照如下公式產(chǎn)生下一代的新個體

其中，ε為[0,1]上均勻分布的隨機(jī)參數(shù)，是當(dāng)前最優(yōu)解，γ是尺度因子，L全局授粉步長，m≠j≠k，m,j,k∈[1,S]；

然后將代入到適應(yīng)度函數(shù)中，計算其適應(yīng)度值

3)、每次循環(huán)結(jié)束后，比較本次循環(huán)產(chǎn)生的S個新個體的適應(yīng)度值，選出適應(yīng)度值最小的新個體作為本次循環(huán)產(chǎn)生的最優(yōu)個體

4)、比較本次循環(huán)產(chǎn)生的最優(yōu)個體與上一次循環(huán)產(chǎn)生的最優(yōu)個體對應(yīng)的適應(yīng)度值的大小，若則用替換掉并作為當(dāng)前最優(yōu)解；否則，保持上一次循環(huán)產(chǎn)生的最優(yōu)個體不變，并作為本次循環(huán)產(chǎn)生的最優(yōu)個體；

5)、判斷當(dāng)前循環(huán)次數(shù)t是否達(dá)到最大迭代數(shù)Maxiter，如果未達(dá)到，則繼續(xù)循環(huán)；如果達(dá)到，則選擇Maxiter次循環(huán)后記錄的最優(yōu)解作為最終最優(yōu)解。