IQ不平衡校正方法及装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010797558.2 (22)申请日 2020.08.10 (71)申请人 北京智芯微电子科技有限公司 地址 100192 北京市海淀区西小口路66号 中关村东升科技园A区3号楼 申请人 国网信息通信产业集团有限公司 (72)发明人 王于波唐晓柯李思超胡毅 李德建甘杰 (74)专利代理机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 代理人 肖冰滨王晓晓 (51)Int.Cl. H04L 27/38(2006.01) H04L 27/36(2006.01) H04L 25。

2、/03(2006.01) (54)发明名称 IQ不平衡校正方法及装置 (57)摘要 本发明提供一种IQ不平衡校正方法及装置， 属于通信技术领域。 所述方法包括： 根据IQ不平 衡校正的理论模型简化得到IQ不平衡校正的简 化模型； 采用所述简化模型对输入信号进行IQ不 平衡校正， 得到初步校正结果； 对所述初步校正 结果进行修正。 本发明针对IQ不平衡校正的理论 模型进行简化， 得到无需进行三角函数和除法运 算的简化模型， 大大降低硬件电路设计的复杂 度， 使不支持三角函数和除法运算的基带电路也 可实现精确的IQ不平衡校正。 而且， 利用简化模 型对输入信号进行初步校正， 基于初步校正结果 进行。

3、修正， 提高了校正精度。 本发明采用开环方 式， 没有反馈环路， 减少了硬件成本， 避免反馈环 路存在的发散风险和失锁情况， 能够实现实时校 正。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 112054984 A 2020.12.08 CN 112054984 A 1.一种IQ不平衡校正方法， 其特征在于， 所述方法包括： 根据IQ不平衡校正的理论模型简化得到IQ不平衡校正的简化模型； 采用所述简化模型对输入信号进行IQ不平衡校正， 得到初步校正结果； 对所述初步校正结果进行修正。 2.根据权利要求1所述的IQ不平衡校正方法， 其特征在于， 所述对所述初步校正结果进 行修正， 包括： 测量输。

4、入信号的信噪比； 根据所述输入信号的信噪比查找与该信噪比相对应的修正值； 根据所述修正值对所述初步校正结果进行修正。 3.根据权利要求2所述的IQ不平衡校正方法， 其特征在于， 所述根据所述输入信号的信 噪比查找与该信噪比相对应的修正值， 包括： 根据预设的参数修正表查找与所述输入信号的信噪比相对应的修正值。 4.根据权利要求3所述的IQ不平衡校正方法， 其特征在于， 所述参数修正表是通过计算 不同信噪比对应的修正值而建立的。 5.根据权利要求1所述的IQ不平衡校正方法， 其特征在于， 所述简化模型为： SI(t)(E(|DQ|)DI(t)N1 其中， SI(t)表示I路校正信号， SQ(t)。

5、表示Q路校正信号， DI(t)表示I路输入数据， DQ(t) 表示Q路输入数据， E(|DQ|)表示Q路输入数据的绝对值的均值， E(DI)表示I路输入数据的均 值， E(DQ)表示Q路输入数据的均值， N1、 N2表示移位的位数， round表示取整数。 6.一种IQ不平衡校正装置， 其特征在于， 所述装置包括： IQ校正模块， 用于采用IQ不平衡校正的简化模型对输入信号进行IQ不平衡校正， 得到 初步校正结果； 其中， 所述简化模型是根据IQ不平衡校正的理论模型简化得到的； 校正结果修正模块， 用于对所述初步校正结果进行修正。 7.根据权利要求6所述的IQ不平衡校正装置， 其特征在于， 所。

6、述校正结果修正模块包 括： 信噪比测量模块， 用于测量输入信号的信噪比； 参数修正模块， 用于根据所述输入信号的信噪比查找与该信噪比相对应的修正值， 根 据所述修正值对所述初步校正结果进行修正。 8.根据权利要求7所述的IQ不平衡校正装置， 其特征在于， 所述参数修正模块包括预设 的参数修正表， 所述参数修正表用于查找与所述输入信号的信噪比相对应的修正值。 9.根据权利要求8所述的IQ不平衡校正装置， 其特征在于， 所述参数修正表是通过计算 不同信噪比对应的修正值而建立的。 10.根据权利要求6所述的IQ不平衡校正装置， 其特征在于， 所述IQ校正模块包括能够 实现均值运算、 乘法运算以及移位。

7、运算的电路。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112054984 A 2 IQ不平衡校正方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及通信技术领域， 具体地涉及一种IQ不平衡校正方法以及一种IQ不平衡 校正装置。 背景技术 0002 通信系统传送的基频数据通常承载于正交信号之上， 该信号由同相(In-phase， I) 分量以及正交(Quadrature-phase， Q)分量组成。 理想状况下， I分量与Q分量幅度一致， 相位 相差90度。 但在实际系统中， 电路组件通常因为制程变化以及几何布局的差别会有不同程 度的不匹配， 两个分量间会产生振幅差(增益不平衡)以及相位差(相位不平衡)， 导致。

8、IQ不 平衡， 使信号传输质量下降。 0003 目前IQ不平衡的校正方案主要包括中射频校正、 基带侧校正和辅助设备校正。 中 射频侧校正方案是一种离线方式， 需要发送多个射频单音信号至RF端， 由检测估计模块计 算对应的IQ不平衡参数并制成表格， 再根据选用的频点确定IQ参数进行校正。 该方案需要 单独的校正过程， 无法实现实时处理。 基带侧校正将基带信号传送至误差检测器得到残差， 再采用反馈环路跟踪锁定IQ不平衡参数。 该方案依赖反馈环路进行工作， 任一环路失锁， 系 统都将无法工作， 性能受限于环路的锁定范围。 辅助设备校正方案通过发送特定信号至专 门的外设， 由外设估计IQ不平衡参数后反。

9、馈给通信设备， 该方案需要增加额外的检测分析 设备， 应用成本高。 而且， 现有的IQ不平衡校正方案需要硬件电路支持复杂的数学运算， 对 硬件要求较高， 增加了硬件设计难度和硬件成本。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种IQ不平衡校正方法及装置， 以解决上述的问题。 0005 为了实现上述目的， 本发明一方面提供一种IQ不平衡校正方法， 所述方法包括： 0006 根据IQ不平衡校正的理论模型简化得到IQ不平衡校正的简化模型； 0007 采用所述简化模型对输入信号进行IQ不平衡校正， 得到初步校正结果； 0008 对所述初步校正结果进行修正。 0009 进一步地， 所述对所述初步校正结果。

10、进行修正， 包括： 0010 测量输入信号的信噪比； 0011 根据所述输入信号的信噪比查找与该信噪比相对应的修正值； 0012 根据所述修正值对所述初步校正结果进行修正。 0013 进一步地， 所述根据所述输入信号的信噪比查找与该信噪比相对应的修正值， 包 括： 根据预设的参数修正表查找与所述输入信号的信噪比相对应的修正值。 0014 进一步地， 所述参数修正表是通过计算不同信噪比对应的修正值而建立的。 0015 进一步地， 所述简化模型为： 0016 SI(t)(E(|DQ|)DI(t)N1 说明书 1/7 页 3 CN 112054984 A 3 0017 0018 其中， SI(t)表。

11、示I路校正信号， SQ(t)表示Q路校正信号， DI(t)表示I路输入数据， DQ(t)表示Q路输入数据， E(|DQ|)表示Q路输入数据的绝对值的均值， E(DI)表示I路输入数据 的均值， E(DQ)表示Q路输入数据的均值， N1、 N2表示移位的位数， round表示取整数。 0019 本发明提供的IQ不平衡校正方法， 针对IQ不平衡校正的理论模型中较为复杂的数 学运算进行简化， 得到无需进行三角函数和除法运算的简化模型， 大大降低硬件电路设计 的复杂度， 使不支持三角函数和除法运算的基带电路也可实现精确的IQ不平衡校正。 而且， 利用简化模型对输入信号进行初步校正， 基于初步校正结果进。

12、行修正， 提高了校正精度。 此 外， 本发明的IQ不平衡校正方法是开环方式， 相对于现有的校正方案无需发送射频单音信 号和采用单独的校正过程， 没有反馈环路， 减少了硬件成本， 避免了反馈环路可能存在的发 散风险和失锁情况， 在各类场景下都可以稳定工作， 能够实现实时校正。 0020 本发明另一方面提供一种IQ不平衡校正装置， 所述装置包括： 0021 IQ校正模块， 用于采用IQ不平衡校正的简化模型对输入信号进行IQ不平衡校正， 得到初步校正结果； 其中， 所述简化模型是根据IQ不平衡校正的理论模型简化得到的； 0022 校正结果修正模块， 用于对所述初步校正结果进行修正。 0023 进一步。

13、地， 所述校正结果修正模块包括： 0024 信噪比测量模块， 用于测量输入信号的信噪比； 0025 参数修正模块， 用于根据所述输入信号的信噪比查找与该信噪比相对应的修正 值， 根据所述修正值对所述初步校正结果进行修正。 0026 进一步地， 所述参数修正模块包括预设的参数修正表， 所述参数修正表用于查找 与所述输入信号的信噪比相对应的修正值。 0027 进一步地， 所述参数修正表是通过计算不同信噪比对应的修正值而建立的。 0028 进一步地， 所述IQ校正模块包括能够实现均值运算、 乘法运算以及移位运算的电 路。 0029 本发明实施方式提供的IQ不平衡校正装置， 利用无需进行三角函数和除法。

14、运算的 IQ校正模块对输入信号进行初步校正， 适用于不支持三角函数和除法运算的基带电路； 对 于较强的输入信号， 通过校正结果修正模块对初步校正结果进行修正， 提高了校正精度。 此 外， 本发明的IQ不平衡校正装置采用开环方式， 相对于现有的校正方案无需发送射频单音 信号和采用单独的校正过程， 没有反馈环路， 避免了反馈环路可能存在的发散风险和失锁 情况， 在各类场景下都可以稳定工作。 0030 本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 附图说明 0031 附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与 下面的具体实施方式一起用于解释本。

15、发明实施方式， 但并不构成对本发明实施方式的限 制。 在附图中： 0032 图1是本发明一种实施方式提供的IQ不平衡校正方法的流程图； 0033 图2是本发明一种实施方式提供的IQ不平衡校正装置的框图。 说明书 2/7 页 4 CN 112054984 A 4 具体实施方式 0034 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。 应当理解的是， 此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明， 并不用于限制本发明。 0035 图1是本发明一种实施方式提供的IQ不平衡校正方法的流程图。 如图1所示， 本实 施方式提供一种IQ不平衡校正方法， 所述方法包括： 0036 S1)根据IQ不平衡校。

16、正的理论模型简化得到IQ不平衡校正的简化模型。 0037 首先建立IQ不平衡校正的理论模型， 然后针对其中较为复杂的数学运算进行简 化， 以便于硬件电路实现校正方案。 0038 IQ不平衡校正的理论模型的推导过程为： 0039 设接收端RF输入信号为： 0040 SI(t)cost+Q(t)sint 0041 不平衡的本振为： 0042 LAcost+jsin(t+ ) 0043 解调后的I路输入数据为： 0044 DISLI(I(t)cost+Q(t)sint)Acost 0045 解调后的Q路输入数据为： 0046 DQSLQ(I(t)cost+Q(t)sint)sin(t+ ) 0047。

17、 经过低通滤波器滤除高频后， I输入路数据、 Q输入路数据分别为： 0048 0049 0050 经过分析推导， 得到IQ不平衡的角度 、 幅度A分别为： 0051 asin( ) 0052 0053 其中， 表示I路输入数据与Q路输入数据的相关系数： 0054 0055 综上， 得到IQ不平衡校正的理论模型公式为： 0056 0057 0058 在实际的通信系统中， 由于许多基带电路不支持三角函数和除法运算， 故对理论 说明书 3/7 页 5 CN 112054984 A 5 模型进行简化。 0059通常情况下 0， cos( )1， 则将理论模型公式两边同乘 以幅度A， 得到： 0060 。

18、A*SI(t)DI(t) 0061 A*Sq(t)-sin DI(t)+A*DQ(t) 0062 令SI(t)A*SI(t)， SQ(t)A*Sq(t)， 代入上述公式得到： 0063 SI(t)DI(t)， 0064 0065将上述两式同乘以得到： 0066 0067 0068根据高斯分布理论， 可知 0069 将上式代入， 得到IQ不平衡校正的简化模型公式： 0070 0071 0072 对于简化模型公式中的除法运算， 采用近似处理， 即用最接近该值的2的幂次代 替， 在硬件电路的设计上通过简单的移位实现近似的除法运算。 0073 设E(|DI|)位宽为N， 搜索02N-1内所有2的幂， 。

19、得到与当前E(|DI|)最接近的值。 同 理， 得到与E2(|DI|)最接近的值。 0074 令E(|DI|)的近似值为KI2N1， E2(|DI|)的近似值为MI2N2， 代入上述简化模型公 式得到最终的简化模型： 0075 SI(t)(E(|DQ|)DI(t)N1 0076 0077 其中， SI(t)表示I路校正信号， SQ(t)表示Q路校正信号， DI(t)表示I路输入数据， DQ(t)表示Q路输入数据， E(|DQ|)表示Q路输入数据的绝对值的均值， E(DI)表示I路输入数据 的均值， E(DQ)表示Q路输入数据的均值， N1、 N2表示移位的位数， round表示取整数。 说明书。

20、 4/7 页 6 CN 112054984 A 6 0078 I路校正信号SI(t)为Q路输入数据的绝对值的均值E(|DQ|)与I路输入数据DI(t) 的乘积再移位N1。 0079 Q路校正信号SQ(t)为对I路输入数据的均值E(DI)、 Q路输入数据的均值E(DQ)与I 路输入数据DI(t)的乘积的取整(round)后再移位N2+DQ(t)。 0080 可见， 在简化模型中无需进行三角函数和除法运算， 简化模型尤其适用于不支持 三角函数和除法运算的基带电路。 0081 S2)采用所述简化模型对输入信号进行IQ不平衡校正， 得到初步校正结果。 0082 利用步骤S1)推导出的简化模型对输入信号。

21、进行IQ不平衡校正， 获得I路校正信号 和Q路校正信号。 0083 S3)对所述初步校正结果进行修正。 0084 相对于理论模型， 简化模型在强信号下性能有所降低， 需要对校正结果进行修正。 0085 本实施方式采用的修正方法包括： 测量输入信号的信噪比； 根据所述输入信号的 信噪比查找与该信噪比相对应的修正值； 根据所述修正值对所述初步校正结果进行修正， 具体为， 根据预设的参数修正表来查找与所述输入信号的信噪比相对应的修正值。 0086 所述参数修正表是通过计算不同信噪比对应的修正值(误差值)而建立的。 例如， 在一个具体实施例中， 采用chirp信号， 信号带宽4MHz， 中心频率470。

22、MHz， 扩频因子为6， AWGN 信道。 IQ幅度不平衡设为0.8dB， 即幅度A1.1， 相位不平衡为3 ， 角度 为0.0524rad。 按照 理论模型和简化模型分别进行仿真， 仿真结果如下表所示： 0087 0088 由上表可知， 简化模型的仿真结果存在误差， 其中角度不平衡的误差随信噪比的 增大变化较小， 幅度不平衡的误差随信噪比的增大而有所增加。 根据上述仿真结果， 得到简 化模型在本实施例下不同信噪比对应的参数修正表， 如下所示： 0089 0090 对于实际的通信系统而言， 在固定场景下IQ不平衡也是固定的， 因此采用简化模 型进行IQ不平衡校正时， 与不同信噪比相对应的修正值。

23、也是不变的， 在某一场景下预先测 量不同信噪比下的误差值即可建立参数修正表。 根据不同场景建立对应的参数修正表， 在 不同场景下调整校正值， 以提高校正精度。 说明书 5/7 页 7 CN 112054984 A 7 0091 本发明实施方式提供的IQ不平衡校正方法， 针对IQ不平衡校正的理论模型中较为 复杂的数学运算进行简化， 得到无需进行三角函数和除法运算的简化模型， 大大降低硬件 电路设计的复杂度， 使不支持三角函数和除法运算的基带电路也可实现精确的IQ不平衡校 正。 而且， 利用简化模型对输入信号进行初步校正， 基于初步校正结果进行修正， 提高了校 正精度。 0092 此外， 本发明的。

24、IQ不平衡校正方法是开环方式， 相对于现有的校正方案无需发送 射频单音信号和采用单独的校正过程， 没有反馈环路， 减少了硬件成本， 避免了反馈环路可 能存在的发散风险和失锁情况， 在各类场景下都可以稳定工作， 能够实现实时校正。 0093 图2是本发明一种实施方式提供的IQ不平衡校正装置的框图。 如图2所示， 本实施 方式提供一种IQ不平衡校正装置， 所述装置包括IQ校正模块和校正结果修正模块。 所述IQ 校正模块用于采用IQ不平衡校正的简化模型对输入信号进行IQ不平衡校正， 得到初步校正 结果。 所述简化模型是根据IQ不平衡校正的理论模型简化得到的， 所述简化模型为： 0094 SI(t)(。

25、E(|DQ|)DI(t)N1 0095 0096 其中， SI(t)表示I路校正信号， SQ(t)表示Q路校正信号， DI(t)表示I路输入数据， DQ(t)表示Q路输入数据， E(|DQ|)表示Q路输入数据的绝对值的均值， E(DI)表示I路输入数据 的均值， E(DQ)表示Q路输入数据的均值， N1、 N2表示移位的位数， round表示取整数。 0097 I路校正信号SI(t)为Q路输入数据的绝对值的均值E(|DQ|)与I路输入数据DI(t) 的乘积再移位N1。 0098 Q路校正信号SQ(t)为对I路输入数据的均值E(DI)、 Q路输入数据的均值E(DQ)与I 路输入数据DI(t)的乘。

26、积的取整(round)后再移位N2+DQ(t)。 0099 在简化模型中无需进行三角函数和除法运算， 简化模型尤其适用于不支持三角函 数和除法运算的基带电路。 所述IQ校正模块包括能够实现均值运算、 乘法运算以及移位运 算的电路， 以实现基于简化模型的IQ不平衡校正运算。 0100 相对于理论模型， 简化模型在强信号下性能有所降低， 需要对校正结果进行修正。 所述校正结果修正模块用于对所述初步校正结果进行修正。 具体的， 所述校正结果修正模 块包括信噪比测量模块和参数修正模块。 所述信噪比测量模块用于测量输入信号的信噪 比。 所述参数修正模块用于根据所述输入信号的信噪比查找与该信噪比相对应的修。

27、正值， 根据所述修正值对所述初步校正结果进行修正。 0101 所述参数修正模块包括预设的参数修正表， 所述参数修正表用于查找与所述输入 信号的信噪比相对应的修正值。 所述参数修正表是通过计算不同信噪比对应的修正值(误 差值)而建立的， 不同场景下建立的参数修正表是不同的。 由于在固定场景下IQ不平衡也是 固定的， 因此采用简化模型进行IQ不平衡校正时， 与不同信噪比相对应的修正值也是不变 的， 在某一场景下预先测量不同信噪比下的误差值即可建立参数修正表。 根据不同场景建 立对应的参数修正表， 在不同场景下调整校正值， 以提高校正精度。 0102 本发明实施方式提供的IQ不平衡校正装置， 利用无。

28、需进行三角函数和除法运算的 IQ校正模块对输入信号进行初步校正， 适用于不支持三角函数和除法运算的基带电路； 对 说明书 6/7 页 8 CN 112054984 A 8 于较强的输入信号， 通过校正结果修正模块对初步校正结果进行修正， 提高了校正精度。 0103 此外， 本发明的IQ不平衡校正装置采用开环方式， 相对于现有的校正方案无需发 送射频单音信号和采用单独的校正过程， 没有反馈环路， 避免了反馈环路可能存在的发散 风险和失锁情况， 在各类场景下都可以稳定工作。 0104 以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式， 但是， 本发明实施方式并不限 于上述实施方式中的具体细节， 在本发明实施方式的技术构思范围内， 可以对本发明实施 方式的技术方案进行多种简单变型， 这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。 说明书 7/7 页 9 CN 112054984 A 9 图1 图2 说明书附图 1/1 页 10 CN 112054984 A 10 。