[發明專利]發端IQ矯正方法

有效

• 申請號: 202110447884.5
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113132028B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 馬雅男;鄒建;李振川
• 申請（專利權）人: 成都天奧測控技術有限公司
• 主分類號: H04B17/11
• 分類號: H04B17/11;H04B1/40
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 賈年龍

本發明公開了一種發端IQ矯正方法，包括步驟：S1，發端分別發送多組信號TX，多組信號TX經過自相乘后進入接收通道進行處理后，分別得到多組信號RX；S2，多組信號RX與在收端產生的多組正弦信號進行互相關后，取互相關曲線最大值對應的信號來進行延遲相位估計等；本發明能夠矯正發端信號的IQ不平衡，同時避免收端IQ不平衡對系統的影響，提升發端信號的信噪比，可實現性高，能夠有效的降低鏡像分量的影響，提升系統的性能，具有很強的實用價值等。

技術領域

本發明涉及通信領域，更為具體的，涉及發端IQ矯正方法。

背景技術

隨著無線通信的發展，對器件的小型化、易集成等提出了越來越高的要求[1]。當前傳統的超外插結構收發機嚴重制約了產業的發展，新型的零中頻收發機以其結構簡單、易于集成、功耗低、體積小的優勢，逐漸受到了人們的關注成為這幾年研究的熱點[2～4]。然而在實際應用過程中由于受到器件工藝的限制，其同相和正交兩條支路上的濾波器、放大器、混頻器等器件無法做到完全一致，本振信號的兩路輸出也還達不到完全正交，因此I路和Q路響應信號的輸出會出現不平衡現象，表現為信號頻譜出現鏡像分量，鏡像信號達到一定的功率將會導致主信號造成嚴重的失真，進而降低系統的動態范圍，惡化系統的整體性能[5]。因此如何消除IQ不平衡現象是當前研究的熱點問題，有一定的實際意義。

當前針對IQ不平衡矯正問題有模擬域方式和數字域方式兩類。模擬域通過優化電路結構、改變器件的布局方式來提高器件的一致性，進而降低IQ不平衡的影響[6]，但利用該方式依然無法消除IQ不平衡帶來的損傷。隨后，文獻[7]報道了數字域的補償方式，利用在信號中插入訓練序列的方式，估算IQ幅度和相位不平衡參數進而進行補償，該方法結構簡單，但是訓練序列的引入也勢必造成頻譜資源的浪費，限制了系統的傳輸容量。近幾年，人們將基于最小二乘方法的信道估計算法、稀疏矩陣算法、模擬退火算法等概念引入了IQ矯正方法中都取得了喜人的成績[8～10]，但是由于結構復雜、實現難度大，目前還無法在實際中商用，因此尋找一種簡單、易于實現的算法是如今的迫切需求。

零中頻發射機的經典結構如圖1所示，產生的基帶信號拆分為I路和Q路分別進入上下兩條通路，上路信號經過DAC轉變為模擬信號后與cosωt相乘，下路則經過DAC 模塊后與-sinωt載波相乘，其中ω＝2πf，f表征載波頻率，經過這一混頻過程，發射機將中心頻率為零的基帶信號上變頻至射頻信號的中心頻率點。在理想模型下，I路和Q路的幅頻和相頻特性應該完全一致，Q路與I路的本振幅度相同，相位相差90°。但是由于工藝原因，上述條件是非常難以滿足的，因此存在IQ不平衡現象，此時的模型如圖 2所示。

圖中：

其中，x_I(t)和x_Q(t)表示I路和Q路變頻輸出，I和Q表征I路和Q路輸入信號， I_DC和Q_DC表征I路和Q路的直流分量，ω_LO＝2πf_LO，f_LO代表載波頻率，g表示I路和 Q路響應的幅度偏差，體現了I路和Q路響應的相位偏差。將上式合并，得到輸出結果為：

因此根據上述公式，得到的發端IQ不平衡等效模型如圖3所示。

對于發端系統，IQ不平衡是無法避免的，而造成這一現象的原因也是多方面的，包括調制器、本振、濾波器及DAC等多個器件的工藝問題，都會造成IQ不平衡這一現象。而這一現象最顯著的特點就是會針對原始信號產生鏡像頻率分量，從而影響發端信號的信噪比。因此，如何降低IQ不平衡的影響進而提高發射機的系統性能，是當前的研究熱點，具有重要的實際意義。

現有參考文獻：

[1]宗可，曹桂興，閆忠文.數據通信微小衛星星座系統的發展及應用[J].航天器工程， 2011，2：66.