Iq信号校准方法及装置的制造方法
Iq信号校准方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种IQ信号校准方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的快速发展，无线通信系统产品越来越普及。射频（RF，Radio 化equency)接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。
[0003] 通常接收机在接收射频信号后，会通过信号处理生成同相分量-正交分量（IQ， In-phase如a化ate)，即生成同相分量I路信号与正交分量Q路信号，接收机可W通过I、Q 两路模拟滤波器、混频器，低噪声放大器（LNA)等实现对同相分量I路信号与正交分量Q路 信号的处理。在对信号的处理过程中，混频器可能会引入幅度和相位的IQ不平衡问题，同 时，由于受接收端各种滤波器和射频器件等的影响，也会导致对IQ信号的输出引入直流和 非线性等影响。
[0004] 在射频接收机处理过程中，IQ两路的相位是不可能完全正交的，IQ增益也不 可能完全一致，送称为IQ不平衡，IQ不平衡会恶化误差向量幅度巧VM，化ror Vector Magnitude),而且IQ两路信号可能也存在幅度不平衡的问题，所W接收机通常会对所接收 的数据进行IQ校准，消除幅度不平衡、相位旋转对链路性能等的影响，使得两路信号幅度 达到平衡，并且相互正交。
[0005] 现有技术中，在对IQ信号进行校准的过程中，通常会采用从发射机自发测试信号 到接收端来进行自校准，但是通常送种方法会碰到射频和模拟环路的滤波器群延时影响和 接收端模数转换器（ADC，Analog to Digital Converter)的采样相位的影响，使得输出的 IQ校准后的信号并不准确。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的是无线通信接收机中的IQ信号不平衡校准不准确的问题。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种IQ信号校准方法，用于对无线通信系统中的接 收机的IQ信号进行校准；所述方法包括：
[0008] 获取N个第一信号，所述第一信号为发射机发送的测试信号经接收机处理后由 ADC输出的信号，N为大于1的整数；
[0009] 对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数；
[0010] 根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计，W获取IQ 校准参数；
[0011] 根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0012] 可选的，所述IQ信号包括I路信号和Q路信号。
[0013] 可选的，所述测试信号为 S(t) =A.cos(2n .fs.t)+j.A.sin(2n .fs.t)， 其中，A为所述测试信号的信号幅度，j为虚数符号，fg为所述测试信号的频率，t为时间。
[0014] 可选的，所述第一信号为：
[0015] r化-Ts) =Γι化-Ts)+j -rg化-Ts)，其中，k为第一信号的索引值，Ts为采样间隔， j为虚数符号，ri化· L)为索引值为k的第一信号所对应的I路输出信号，化· L)为索 引值为k的第一信号所对应的Q路输出信号。
[0016] 可选的，所述对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数包括：
[0017] 所述中间参数包括第一参数和第二参数；
[0018] 所述第一参数通过公式：
[0019]
进行获取，其中，Κι为所述 第一参数，η为所述第一信号的索引值，为r (η ·Τ,)索引值为η的第一信号，L为采样间隔， t为所述测试信号的频率；
[0020] 所述第二参数通过公式：
[0021]
进行获取，其中，K2为所述第 二参数。
[0022] 可选的，所述根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计的过程包括：
[0023] 根据公式：
实现对IQ信号幅度不平衡估计，其中，i 为IQ信号的幅度估计值，Re化1 · K2)表示对化1 · ig取实部运算，.反^表示对K2进行共辆 运算。
[0024] 可选的，所述根据所述中间参数对IQ信号进行相位不平衡估计的过程包括：
[00巧]根据公式：
实现对IQ信号相位不平衡估计，其中，摄为IQ 信号相位估计值，Im(Ki · ig表示对化1 · ig取虚部，把^表示对而进行共辆运算，f为IQ 信号的幅度估计值。
[0026] 可选的，所述IQ校准参数包括第一校准系数和第二校准系数；
[0027] 所述第一校准系数根据公式
进行确定，其中，C21为所述第一校 准系数，沒为IQ信号相位估计值；
[0028] 所述第二校准系数根据公
进行确定，其中，C22为所述第二校 准系数，I为IQ信号的幅度估计值，a为IQ信号相位估计值。
[0029] 可选的，所述对所述接收机的IQ信号进行校准包括；根据所述第一校准系数和第 二校准系数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0030] 可选的，通过如下公式对所述接收机的IQ信号进行校准：
[003。
其中，Si。。,为I路信号校准后的输出信号，Se。。， 为Q路信号校准后的输出信号，Sii。为输入的待校准的I路信号，Sw。为输入的待校准的Q 路信号，C21为所述第一校准系数，C22为所述第二校准系数。
[0032] 为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种IQ信号校准装置，所述装置包括：
[0033] 获取单元，用于获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接收机处理 后由ADC输出的信号，N为大于1的整数；
[0034] 处理单元，用于对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数；
[0035] 估计单元，用于根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡 估计，W获取IQ校准参数；
[0036] 校准单元，用于根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0037] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0038] 在对无线通信接收机的IQ信号进行校准的过程中，首先获取多个测试信号，进而 获取测试信号经过接收端处理后从ADC模块输出的第一信号，进而根据第一信号进行互相 关操作处理获取中间参数，根据所述中间参数实现对IQ信号的幅度不平衡估计和相位不 平衡家估计，W获取用于对IQ信号进行校正的IQ校准参数，最后根据所述IQ校准参数实 现对IQ信号的校准。该方法可W有效克服射频和模拟环路的滤波器群延时影响W及接收 机ADC的采样相位的影响，有效提高IQ信号校准的准确度。
【附图说明】
[0039] 图1是本发明技术方案提供的IQ信号校准方法的流程示意图；
[0040] 图2是本发明实施例提供的IQ信号校准方法的流程示意图；
[0041] 图3是本发明实施例提供的IQ信号的补偿结构示意图；
[0042] 图4是本发明实施例提供的IQ信号校准装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043] 现有技术中，在对IQ信号进行校准的过程中，通常会采用从发射机自发测试信号 到接收端来进行自校准，送种方法可能会受到射频和模拟环路的滤波器群延时影响和接收 端模数转换器（ADC，Analog to Digital Converter)的采样相位的影响，使得输出的IQ校 准后的信号并不准确。
[0044] 为解决上述问题，本发明技术方案提供一种IQ信号校准方法，用于对无线通信系 统中的接收机的IQ信号进行校准。
[0045] 图1是本发明技术方案提供的IQ信号校准方法的流程示意图。
[0046] 如图1所示，执行步骤S1，获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接 收机ADC处理后的输出信号。
[0047] 接收机接收无线通信系统中的发射机所发送的测试信号，所述测试信号经过发射 端的数模转换器、低通滤波器、混频器、射频滤波器W及功放等器件后发送到接收端，接收 端经过相应的低噪声放大器、混频器、低通滤波器w及模数转换器后将所接 收的信号进行 输出。
[0048] 在本申请文件中，将接收机所接收的测试信号经过接收端处理后从ADC模块输出 的信号称为第一信号。
[0049] 执行步骤S2,对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数。
[0050] 为了对IQ信号的幅度不平衡和相位的不平衡进行评估，可W对得到的N个第一信 号分别和接收端自身所提供的用于做互相关的信号进行互相关操作，W获取中间参数。N为 大于1的整数。
[0051] 执行步骤S3,根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估 计，W获取IQ校准参数。
[0052] 根据步骤S2中所获取的中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计W及相位的不平 衡估计，获取IQ校准参数。
[0053] 执行步骤S4,根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0054] 在获取到用于对IQ信号进行校准的IQ校准参数后，可W根据所述IQ校准参数实 现接收机对IQ信号的校准。
[00巧]该方法可W有效克服射频和模拟环路的滤波器群延时影响W及接收机ADC的采 样相位的影响，有效提高IQ信号校准的准确度。
[0056] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0057] 图2是本实施例提供的IQ信号校准方法的流程示意图。
[0058] 如图2所示，首先执行步骤S201，接收机接收测试信号。
[0059] 发射机发送测试信号，所述测试信号具体可W为如公式（1)所示出的测试信号。
[0060] S (t) = A · cos (2 π · fs · 1:) +j · A · sin (2 π · fs · 1:) (1)
[006。 其中，A为所述测试信号的信号幅度，j为虚数符号，/二^t为所述测试信 号的频率，t为时间。
[0062] 在发射机发送测试信号后，所述测试信号经过发射端的数模转换器、低通滤波器、 混频器、射频滤波器W及功放等器件后发送到接收端，接收机所接收的测试信号即为在经 过发射端处理后到达接收端的测试信号。
[0063] 执行步骤S202,获取测试信号经接收机处理后由ADC输出的第一信号。
[0064] 在接收机接收到由发射端处理后到达接收端的测试信号后，可W对该测试信号进 行低噪声放大器、混频器、低通滤波器W及模数转换器等相应的处理，进而将所接收的信号 进行输出。
[0065] 在本实施例中，设接收端ADC的采样率为1/%，则所述ADC输出信号可W通过公式 (2)进行表示。
[006引 r 化· L) = ri 化· Ts) + j · rg 化· L)似
[0067] 其中，k为第一信号的索引值，L为采样间隔，j为虚数符号，ri化· L)为索引值 为k的第一信号所对应的I路输出信号，r^k · L)为索引值为k的第一信号所对应的Q路 输出信号。
[0068] 在本实施例中，可W通过发射机发送多个测试信号，则对于每一个测试信号都可 W相应的得到一个第一信号。例如，从发射机发射N个测试信号，则相应会得到N个第一信 号。N为大于1的整数，N的取值可W根据实际的校准需求，结合实验数据等进行相应的设 定。
[0069] 对于每一个第一信号，都可W通过公式似进行表示。
[0070] 执行步骤S203,根据第一信号获取第一参数和第二参数。
[0071] 对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数。
[0072] 具体地，可W将所述第一信号分别与接收端本地信号exp (-j · 2 π . t · η · L)和 exp(j · 2 π · fs · η · Ts)进行互相关操作，W获取中间参数。
[0073] 所述中间参数包括第一参数和第二参数。
[0074] 所述第一参数可W通过公式（3)进行获取。
[00 巧]
C 3)
[0076] 其中，Κι为所述第一参数，η为所述第一信号的索引值，为r (η · L)索引值为η的 第一信号，L为采样间隔，fg为所述测试信号的频率。
[0077] 所述第二参数可W通过公式（4)进行获取。
[0078]
(4 )
[0079] K2为所述第二参数。
[0080] 执行步骤S204,根据第一参数和第二参数对IQ信号进行幅度不平衡估计。
[0081] 在获取到第一参数Κι和第二参数K2之后，可W通过公式（5)对IQ信号进行幅度 不平衡估计。
[0082]
(5)
[008引其中，g为IQ信号的幅度估计值，Re0(i ·Κ2)表示对化1 ·Κ2)取实部运算，Α：;表 示对Κ2进行共辆运算。
[0084] 执行步骤S205,根据第一参数和第二参数对IQ信号进行相位不平衡估计。
[0085] 在获取到第一参数Κι和第二参数Κ2 W及IQ信号的幅度估计值后，可W通过公式 (6)对IQ信号进行相位不平衡估计。
[0086]
(6)
[0087] 其中，I为IQ信号相位估计值，Im(Ki -ig表示对化1 ·Κ2)取虚部，裳;表示对Κ2 进行共辆运算，g为IQ信号的幅度估计值。
[0088] 执行步骤S206,根据IQ信号的相位估计值和幅度估计值获取第一校准系数和第 二校准系数。
[0089] 所述第一校准系数通过公式（7)进行获取。
[0090]
(7)；
[0091] 其中，C21为所述第一校准系数，a为IQ信号相位估计值。
[0092] 在获取到IQ信号的相位估计值S后，就可W结合公式（7)得到用于对IQ信号进 行校准的第一校准系数C21。
[0093] 所述第二校准系数通过公式（8)进行获取。
[0094]
化》
[0095] 其中，C22为所述第二校准系数，磬为IQ信号的幅度估计值，益为IQ信号相位估计 值。
[0096] 在获取到IQ信号的相位估计值a、IQ信号的幅度估计值g后，就可W结合公式 (8)得到用于对IQ信号进行校准的第一校准系数C22。
[0097] 执行步骤S207,结合所述第一校准系数和第二校准系数对IQ信号进行校准。
[0098] 当第一校准系数C21和第二校准系数C22获取完成后，可W采用非对称的补偿方式 对IQ信号进行补偿校准，W获取补偿校准后的IQ信号的输出数据。
[0099] 图3是本实施例提供的IQ信号的补偿结构示意图。
[0100] 如图3所示，测试信号经接收机处理后的IQ信号的I路信号和Q路信号分别被发 送到相应的ADC中，经ADC处理后，I路信号对应输出S"。，Q路信号对应输出Sgi。，Sii。可W 理解为待校准的I路信号，可W理解为待校准的Q路信号，在所示出的补偿结构中，结合 所输入的待校准的I路信号Sii。和待校准的Q路信号Sw。，W及第一校准系数和第二校准系 数，通过补偿矩阵
实现对I路信号Sii。和待校准的Q路信号Sw。的补偿校准， 并将补偿校准后的I路信号Si。。，的Q路信号Se。。,的输出，实现对IQ信号的补偿校准。
[0101] 具体地，可W通过公式巧）实现对IQ信号的补偿校准。
[0102]
(梦)
[0103] 其中，Si。。,为I路信号校准后的输出信号，S?。。,为Q路信号校准后的输出信号，Sim 为输入的待校准的I路信号，为输入的待校准的Q路信号，C21为所述第一校准系数，C22 为所述第二校准系数。
[0104] 本实施例所提供的IQ信号校准方法，采用非对称的补偿校准方式，可W有效克服 射频和模拟环路的滤波器群延时影响W及接收机ADC的采样相位的影响，有效提高IQ信号 校准的准确度，且实现简单，可降低相关硬件设备或系统的实现复杂度。
[0105] 对应上述IQ信号的校准方法，本发明实施例还提供一种IQ信号校准装置，用于对 无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准。 [0106] 图4是本实施例提供的IQ信号校准装置的结构示意图。
[0107] 如图4所示，所述装置包括获取单元U11、处理单元U12、估计单元U13和校准单元 U14。
[010引所述获取单元U11，用于获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接收 机处理后由ADC输出的信号。
[0109] 所述处理单元U12,用于对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参 数。
[0110] 所述处理单元U12包括第一参数计算单元U121和第二参数计算单元U122。
[0111] 所述第一参数计算单元U121，用于结合如上所述公式（3)获取第一参数；所述第 二参数计算单元U122,用于结合如上所述公式（4)获取第二参数，其中，K2为所述第二参 数。
[0112] 所述估计单元U13,用于根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位 不平衡估计，W获取IQ校准参数.
[0113] 所述估计单元U13包括幅度获取单元U131和相位获取单元U132。
[0114] 所述幅度获取单元U131，用于根据如上所述公式（5)获取IQ信号的幅度估计值； 所述相位获取单元U132,用于根据如上所述公式（6)获取IQ信号的相位估计值。
[0115] 所述估计单元U13还包括：第一校准系数获取单元U133和第二校准系数获取单元 U134。
[0116] 所述第一校准系数获取单元U133,用于根据如上所述公式（7)获取第一校准系 数；所述第二校准系数获取单元U134,用于根据如上所述公式（8)获取第二校准系数。
[0117] 所述校准单元U14,用于根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0118] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当W权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种IQ信号校准方法，用于对无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准；其特 征在于，包括： 获取N个第一信号，所述第一信号为发射机发送的测试信号经接收机处理后由ADC输 出的信号，N为大于1的整数； 对所述N个第一信号分别进行互相关操作，以获取中间参数； 根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计，以获取IQ校准 参数； 根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。2. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述IQ信号包括I路信号和Q 路信号。3. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述测试信号为S(t)= A*cos(2jt ?^?tHj.A.sinOjT ·&·!：),其中，A为所述测试信号的信号幅度，j为虚 数符号，fs为所述测试信号的频率，t为时间。4. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述第一信号为： 『(!^?!^二巧&^+^~&"上其中^为第一信号的索引值丄为采样间隔"为 虚数符号，A (k · Ts)为索引值为k的第一信号所对应的I路输出信号，rQ(k · Ts)为索引值 为k的第一信号所对应的Q路输出信号。5. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述对所述N个第一信号分别 进行互相关操作，以获取中间参数包括： 所述中间参数包括第一参数和第二参数； 所述第一参数通过公式：进行获取，其中，K1为所述第一 参数，η为所述第一信号的索引值，为r(n· Ts)索引值为η的第一信号，Ts为采样间隔，fs 为所述测试信号的频率； 所述第二参数通过公式：i进行获取，其中，K2为所述第二参 数。6. 如权利要求5所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述根据所述中间参数对IQ信 号进行幅度不平衡估计的过程包括： 根据公式：实现对IQ信号幅度不平衡估计，其中，#为IQ 信号的幅度估计值，ReOi1 · K2)表示对（K1 · K2)取实部运算，表示对K2进行共轭运算。7. 如权利要求5所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述根据所述中间参数对IQ信 号进行相位不平衡估计的过程包括： 根据公式实现对IQ信号相位不平衡估计，其中，邊为IQ信号 相位估计值，ImO^ · K2)表示对（K1 · K2)取虚部，Cf表示对K2进行共轭运算，I为IQ信号 的幅度估计值。8. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述IQ校准参数包括第一校准 系数和第二校准系数； 所述第一校准系数根据公式进行确定，其中，C21为所述第一校准系 数，J为IQ信号相位估计值； 所述第二校准系数根据公式进行确定，其中，C22为所述第二校准系 数，i为IQ信号的幅度估计值，3为IQ信号相位估计值。9. 如权利要求8所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述对所述接收机的IQ信号进 行校准包括：根据所述第一校准系数和第二校准系数对所述接收机的IQ信号进行校准。10. 如权利要求9所述的IQ信号校准方法，其特征在于，通过如下公式对所述接收机的 IQ信号进行校准：，其中，Slciut为I路信号校准后的输出信号，S tjciut为Q 路信号校准后的输出信号，Slin为输入的待校准的I路信号，SQin为输入的待校准的Q路信 号，C21为所述第一校准系数，C22为所述第二校准系数。11. 一种IQ信号校准装置，用于对无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准；其特 征在于，包括： 获取单元，用于获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接收机处理后由 ADC输出的信号，N为大于1的整数； 处理单元，用于对所述N个第一信号分别进行互相关操作，以获取中间参数； 估计单元，用于根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计， 以获取IQ校准参数； 校准单元，用于根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。12. 如权利要求11所述的IQ信号校准装置，其特征在于，所述处理单元包括第一参数 计算单元和第二参数计算单元； 所述第一参数计算单元，用于根据公式：获取第一参数，其中，K1为所述 第一参数，η为所述第一信号的索引值，为r (η ·!；)索引值为η的第一信号，Ts为采样间隔， fs为所述测试信号的频率； 所述第二参数计算单元，用于根据公式：获取第二参数，其中，K2为所述第二 参数。13. 如权利要求11所述的IQ信号校准装置，其特征在于，所述估计单元包括幅度获取 单元和相位获取单元； 幅度获取单元，用于根据公式：获取IQ信号的幅度估计 值，其中，#为IQ信号的幅度估计值，ReOi1 · K2)表示对（K1 · K2)取实部运算，人 1表示对 K2进行共轭运算。 相位获取单元，用于根据公式：获取IQ信号的相位估计值，其 中，邊为IQ信号相位估计值，Im(K1 · K2)表示对（K1 · K2)取虚部。14. 如权利要求13所述的IQ信号校准装置，其特征在于，所述估计单元还包括：第一 校准系数获取单元和第二校准系数获取单元； 所述第一校准系数获取单元，用于根据公式获取第一校准系数，其 中，C21为所述第一校准系数，身为IQ信号相位估计值； 所述第二校准系数获取单元，用于根据公式获取第二校准系数，其 中，C22为所述第二校准系数，#为IQ信号的幅度估计值，為为IQ信号相位估计值。
【专利摘要】一种IQ信号校准方法及装置，用于对无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准。所述方法包括：获取N个第一信号，所述第一信号为发射机发送的测试信号经接收机处理后由ADC输出的信号；对所述N个第一信号分别进行互相关操作，以获取中间参数；根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计，以获取IQ校准参数；根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。该方法可以有效克服射频和模拟环路的滤波器群延时影响以及接收机ADC的采样相位的影响，有效提高IQ信号校准的准确度。
【IPC分类】H04L25/03, H04L25/02
【公开号】CN105490973
【申请号】CN201410539123
【发明人】谢鑫
【申请人】展讯通信（上海）有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种IQ信号校准方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的快速发展，无线通信系统产品越来越普及。射频（RF，Radio 化equency)接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。
[0003] 通常接收机在接收射频信号后，会通过信号处理生成同相分量-正交分量（IQ， In-phase如a化ate)，即生成同相分量I路信号与正交分量Q路信号，接收机可W通过I、Q 两路模拟滤波器、混频器，低噪声放大器（LNA)等实现对同相分量I路信号与正交分量Q路 信号的处理。在对信号的处理过程中，混频器可能会引入幅度和相位的IQ不平衡问题，同 时，由于受接收端各种滤波器和射频器件等的影响，也会导致对IQ信号的输出引入直流和 非线性等影响。
[0004] 在射频接收机处理过程中，IQ两路的相位是不可能完全正交的，IQ增益也不 可能完全一致，送称为IQ不平衡，IQ不平衡会恶化误差向量幅度巧VM，化ror Vector Magnitude),而且IQ两路信号可能也存在幅度不平衡的问题，所W接收机通常会对所接收 的数据进行IQ校准，消除幅度不平衡、相位旋转对链路性能等的影响，使得两路信号幅度 达到平衡，并且相互正交。
[0005] 现有技术中，在对IQ信号进行校准的过程中，通常会采用从发射机自发测试信号 到接收端来进行自校准，但是通常送种方法会碰到射频和模拟环路的滤波器群延时影响和 接收端模数转换器（ADC，Analog to Digital Converter)的采样相位的影响，使得输出的 IQ校准后的信号并不准确。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的是无线通信接收机中的IQ信号不平衡校准不准确的问题。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种IQ信号校准方法，用于对无线通信系统中的接 收机的IQ信号进行校准；所述方法包括：
[0008] 获取N个第一信号，所述第一信号为发射机发送的测试信号经接收机处理后由 ADC输出的信号，N为大于1的整数；
[0009] 对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数；
[0010] 根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计，W获取IQ 校准参数；
[0011] 根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0012] 可选的，所述IQ信号包括I路信号和Q路信号。
[0013] 可选的，所述测试信号为 S(t) =A.cos(2n .fs.t)+j.A.sin(2n .fs.t)， 其中，A为所述测试信号的信号幅度，j为虚数符号，fg为所述测试信号的频率，t为时间。
[0014] 可选的，所述第一信号为：
[0015] r化-Ts) =Γι化-Ts)+j -rg化-Ts)，其中，k为第一信号的索引值，Ts为采样间隔， j为虚数符号，ri化· L)为索引值为k的第一信号所对应的I路输出信号，化· L)为索 引值为k的第一信号所对应的Q路输出信号。
[0016] 可选的，所述对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数包括：
[0017] 所述中间参数包括第一参数和第二参数；
[0018] 所述第一参数通过公式：
[0019]
进行获取，其中，Κι为所述 第一参数，η为所述第一信号的索引值，为r (η ·Τ,)索引值为η的第一信号，L为采样间隔， t为所述测试信号的频率；
[0020] 所述第二参数通过公式：
[0021]
进行获取，其中，K2为所述第 二参数。
[0022] 可选的，所述根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计的过程包括：
[0023] 根据公式：
实现对IQ信号幅度不平衡估计，其中，i 为IQ信号的幅度估计值，Re化1 · K2)表示对化1 · ig取实部运算，.反^表示对K2进行共辆 运算。
[0024] 可选的，所述根据所述中间参数对IQ信号进行相位不平衡估计的过程包括：
[00巧]根据公式：
实现对IQ信号相位不平衡估计，其中，摄为IQ 信号相位估计值，Im(Ki · ig表示对化1 · ig取虚部，把^表示对而进行共辆运算，f为IQ 信号的幅度估计值。
[0026] 可选的，所述IQ校准参数包括第一校准系数和第二校准系数；
[0027] 所述第一校准系数根据公式
进行确定，其中，C21为所述第一校 准系数，沒为IQ信号相位估计值；
[0028] 所述第二校准系数根据公
进行确定，其中，C22为所述第二校 准系数，I为IQ信号的幅度估计值，a为IQ信号相位估计值。
[0029] 可选的，所述对所述接收机的IQ信号进行校准包括；根据所述第一校准系数和第 二校准系数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0030] 可选的，通过如下公式对所述接收机的IQ信号进行校准：
[003。
其中，Si。。,为I路信号校准后的输出信号，Se。。， 为Q路信号校准后的输出信号，Sii。为输入的待校准的I路信号，Sw。为输入的待校准的Q 路信号，C21为所述第一校准系数，C22为所述第二校准系数。
[0032] 为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种IQ信号校准装置，所述装置包括：
[0033] 获取单元，用于获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接收机处理 后由ADC输出的信号，N为大于1的整数；
[0034] 处理单元，用于对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数；
[0035] 估计单元，用于根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡 估计，W获取IQ校准参数；
[0036] 校准单元，用于根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0037] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0038] 在对无线通信接收机的IQ信号进行校准的过程中，首先获取多个测试信号，进而 获取测试信号经过接收端处理后从ADC模块输出的第一信号，进而根据第一信号进行互相 关操作处理获取中间参数，根据所述中间参数实现对IQ信号的幅度不平衡估计和相位不 平衡家估计，W获取用于对IQ信号进行校正的IQ校准参数，最后根据所述IQ校准参数实 现对IQ信号的校准。该方法可W有效克服射频和模拟环路的滤波器群延时影响W及接收 机ADC的采样相位的影响，有效提高IQ信号校准的准确度。
【附图说明】
[0039] 图1是本发明技术方案提供的IQ信号校准方法的流程示意图；
[0040] 图2是本发明实施例提供的IQ信号校准方法的流程示意图；
[0041] 图3是本发明实施例提供的IQ信号的补偿结构示意图；
[0042] 图4是本发明实施例提供的IQ信号校准装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043] 现有技术中，在对IQ信号进行校准的过程中，通常会采用从发射机自发测试信号 到接收端来进行自校准，送种方法可能会受到射频和模拟环路的滤波器群延时影响和接收 端模数转换器（ADC，Analog to Digital Converter)的采样相位的影响，使得输出的IQ校 准后的信号并不准确。
[0044] 为解决上述问题，本发明技术方案提供一种IQ信号校准方法，用于对无线通信系 统中的接收机的IQ信号进行校准。
[0045] 图1是本发明技术方案提供的IQ信号校准方法的流程示意图。
[0046] 如图1所示，执行步骤S1，获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接 收机ADC处理后的输出信号。
[0047] 接收机接收无线通信系统中的发射机所发送的测试信号，所述测试信号经过发射 端的数模转换器、低通滤波器、混频器、射频滤波器W及功放等器件后发送到接收端，接收 端经过相应的低噪声放大器、混频器、低通滤波器w及模数转换器后将所接 收的信号进行 输出。
[0048] 在本申请文件中，将接收机所接收的测试信号经过接收端处理后从ADC模块输出 的信号称为第一信号。
[0049] 执行步骤S2,对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数。
[0050] 为了对IQ信号的幅度不平衡和相位的不平衡进行评估，可W对得到的N个第一信 号分别和接收端自身所提供的用于做互相关的信号进行互相关操作，W获取中间参数。N为 大于1的整数。
[0051] 执行步骤S3,根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估 计，W获取IQ校准参数。
[0052] 根据步骤S2中所获取的中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计W及相位的不平 衡估计，获取IQ校准参数。
[0053] 执行步骤S4,根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0054] 在获取到用于对IQ信号进行校准的IQ校准参数后，可W根据所述IQ校准参数实 现接收机对IQ信号的校准。
[00巧]该方法可W有效克服射频和模拟环路的滤波器群延时影响W及接收机ADC的采 样相位的影响，有效提高IQ信号校准的准确度。
[0056] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0057] 图2是本实施例提供的IQ信号校准方法的流程示意图。
[0058] 如图2所示，首先执行步骤S201，接收机接收测试信号。
[0059] 发射机发送测试信号，所述测试信号具体可W为如公式（1)所示出的测试信号。
[0060] S (t) = A · cos (2 π · fs · 1:) +j · A · sin (2 π · fs · 1:) (1)
[006。 其中，A为所述测试信号的信号幅度，j为虚数符号，/二^t为所述测试信 号的频率，t为时间。
[0062] 在发射机发送测试信号后，所述测试信号经过发射端的数模转换器、低通滤波器、 混频器、射频滤波器W及功放等器件后发送到接收端，接收机所接收的测试信号即为在经 过发射端处理后到达接收端的测试信号。
[0063] 执行步骤S202,获取测试信号经接收机处理后由ADC输出的第一信号。
[0064] 在接收机接收到由发射端处理后到达接收端的测试信号后，可W对该测试信号进 行低噪声放大器、混频器、低通滤波器W及模数转换器等相应的处理，进而将所接收的信号 进行输出。
[0065] 在本实施例中，设接收端ADC的采样率为1/%，则所述ADC输出信号可W通过公式 (2)进行表示。
[006引 r 化· L) = ri 化· Ts) + j · rg 化· L)似
[0067] 其中，k为第一信号的索引值，L为采样间隔，j为虚数符号，ri化· L)为索引值 为k的第一信号所对应的I路输出信号，r^k · L)为索引值为k的第一信号所对应的Q路 输出信号。
[0068] 在本实施例中，可W通过发射机发送多个测试信号，则对于每一个测试信号都可 W相应的得到一个第一信号。例如，从发射机发射N个测试信号，则相应会得到N个第一信 号。N为大于1的整数，N的取值可W根据实际的校准需求，结合实验数据等进行相应的设 定。
[0069] 对于每一个第一信号，都可W通过公式似进行表示。
[0070] 执行步骤S203,根据第一信号获取第一参数和第二参数。
[0071] 对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参数。
[0072] 具体地，可W将所述第一信号分别与接收端本地信号exp (-j · 2 π . t · η · L)和 exp(j · 2 π · fs · η · Ts)进行互相关操作，W获取中间参数。
[0073] 所述中间参数包括第一参数和第二参数。
[0074] 所述第一参数可W通过公式（3)进行获取。
[00 巧]
C 3)
[0076] 其中，Κι为所述第一参数，η为所述第一信号的索引值，为r (η · L)索引值为η的 第一信号，L为采样间隔，fg为所述测试信号的频率。
[0077] 所述第二参数可W通过公式（4)进行获取。
[0078]
(4 )
[0079] K2为所述第二参数。
[0080] 执行步骤S204,根据第一参数和第二参数对IQ信号进行幅度不平衡估计。
[0081] 在获取到第一参数Κι和第二参数K2之后，可W通过公式（5)对IQ信号进行幅度 不平衡估计。
[0082]
(5)
[008引其中，g为IQ信号的幅度估计值，Re0(i ·Κ2)表示对化1 ·Κ2)取实部运算，Α：;表 示对Κ2进行共辆运算。
[0084] 执行步骤S205,根据第一参数和第二参数对IQ信号进行相位不平衡估计。
[0085] 在获取到第一参数Κι和第二参数Κ2 W及IQ信号的幅度估计值后，可W通过公式 (6)对IQ信号进行相位不平衡估计。
[0086]
(6)
[0087] 其中，I为IQ信号相位估计值，Im(Ki -ig表示对化1 ·Κ2)取虚部，裳;表示对Κ2 进行共辆运算，g为IQ信号的幅度估计值。
[0088] 执行步骤S206,根据IQ信号的相位估计值和幅度估计值获取第一校准系数和第 二校准系数。
[0089] 所述第一校准系数通过公式（7)进行获取。
[0090]
(7)；
[0091] 其中，C21为所述第一校准系数，a为IQ信号相位估计值。
[0092] 在获取到IQ信号的相位估计值S后，就可W结合公式（7)得到用于对IQ信号进 行校准的第一校准系数C21。
[0093] 所述第二校准系数通过公式（8)进行获取。
[0094]
化》
[0095] 其中，C22为所述第二校准系数，磬为IQ信号的幅度估计值，益为IQ信号相位估计 值。
[0096] 在获取到IQ信号的相位估计值a、IQ信号的幅度估计值g后，就可W结合公式 (8)得到用于对IQ信号进行校准的第一校准系数C22。
[0097] 执行步骤S207,结合所述第一校准系数和第二校准系数对IQ信号进行校准。
[0098] 当第一校准系数C21和第二校准系数C22获取完成后，可W采用非对称的补偿方式 对IQ信号进行补偿校准，W获取补偿校准后的IQ信号的输出数据。
[0099] 图3是本实施例提供的IQ信号的补偿结构示意图。
[0100] 如图3所示，测试信号经接收机处理后的IQ信号的I路信号和Q路信号分别被发 送到相应的ADC中，经ADC处理后，I路信号对应输出S"。，Q路信号对应输出Sgi。，Sii。可W 理解为待校准的I路信号，可W理解为待校准的Q路信号，在所示出的补偿结构中，结合 所输入的待校准的I路信号Sii。和待校准的Q路信号Sw。，W及第一校准系数和第二校准系 数，通过补偿矩阵
实现对I路信号Sii。和待校准的Q路信号Sw。的补偿校准， 并将补偿校准后的I路信号Si。。，的Q路信号Se。。,的输出，实现对IQ信号的补偿校准。
[0101] 具体地，可W通过公式巧）实现对IQ信号的补偿校准。
[0102]
(梦)
[0103] 其中，Si。。,为I路信号校准后的输出信号，S?。。,为Q路信号校准后的输出信号，Sim 为输入的待校准的I路信号，为输入的待校准的Q路信号，C21为所述第一校准系数，C22 为所述第二校准系数。
[0104] 本实施例所提供的IQ信号校准方法，采用非对称的补偿校准方式，可W有效克服 射频和模拟环路的滤波器群延时影响W及接收机ADC的采样相位的影响，有效提高IQ信号 校准的准确度，且实现简单，可降低相关硬件设备或系统的实现复杂度。
[0105] 对应上述IQ信号的校准方法，本发明实施例还提供一种IQ信号校准装置，用于对 无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准。 [0106] 图4是本实施例提供的IQ信号校准装置的结构示意图。
[0107] 如图4所示，所述装置包括获取单元U11、处理单元U12、估计单元U13和校准单元 U14。
[010引所述获取单元U11，用于获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接收 机处理后由ADC输出的信号。
[0109] 所述处理单元U12,用于对所述N个第一信号分别进行互相关操作，W获取中间参 数。
[0110] 所述处理单元U12包括第一参数计算单元U121和第二参数计算单元U122。
[0111] 所述第一参数计算单元U121，用于结合如上所述公式（3)获取第一参数；所述第 二参数计算单元U122,用于结合如上所述公式（4)获取第二参数，其中，K2为所述第二参 数。
[0112] 所述估计单元U13,用于根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位 不平衡估计，W获取IQ校准参数.
[0113] 所述估计单元U13包括幅度获取单元U131和相位获取单元U132。
[0114] 所述幅度获取单元U131，用于根据如上所述公式（5)获取IQ信号的幅度估计值； 所述相位获取单元U132,用于根据如上所述公式（6)获取IQ信号的相位估计值。
[0115] 所述估计单元U13还包括：第一校准系数获取单元U133和第二校准系数获取单元 U134。
[0116] 所述第一校准系数获取单元U133,用于根据如上所述公式（7)获取第一校准系 数；所述第二校准系数获取单元U134,用于根据如上所述公式（8)获取第二校准系数。
[0117] 所述校准单元U14,用于根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。
[0118] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当W权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种IQ信号校准方法，用于对无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准；其特 征在于，包括： 获取N个第一信号，所述第一信号为发射机发送的测试信号经接收机处理后由ADC输 出的信号，N为大于1的整数； 对所述N个第一信号分别进行互相关操作，以获取中间参数； 根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计，以获取IQ校准 参数； 根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。2. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述IQ信号包括I路信号和Q 路信号。3. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述测试信号为S(t)= A*cos(2jt ?^?tHj.A.sinOjT ·&·!：),其中，A为所述测试信号的信号幅度，j为虚 数符号，fs为所述测试信号的频率，t为时间。4. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述第一信号为： 『(!^?!^二巧&^+^~&"上其中^为第一信号的索引值丄为采样间隔"为 虚数符号，A (k · Ts)为索引值为k的第一信号所对应的I路输出信号，rQ(k · Ts)为索引值 为k的第一信号所对应的Q路输出信号。5. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述对所述N个第一信号分别 进行互相关操作，以获取中间参数包括： 所述中间参数包括第一参数和第二参数； 所述第一参数通过公式：进行获取，其中，K1为所述第一 参数，η为所述第一信号的索引值，为r(n· Ts)索引值为η的第一信号，Ts为采样间隔，fs 为所述测试信号的频率； 所述第二参数通过公式：i进行获取，其中，K2为所述第二参 数。6. 如权利要求5所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述根据所述中间参数对IQ信 号进行幅度不平衡估计的过程包括： 根据公式：实现对IQ信号幅度不平衡估计，其中，#为IQ 信号的幅度估计值，ReOi1 · K2)表示对（K1 · K2)取实部运算，表示对K2进行共轭运算。7. 如权利要求5所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述根据所述中间参数对IQ信 号进行相位不平衡估计的过程包括： 根据公式实现对IQ信号相位不平衡估计，其中，邊为IQ信号 相位估计值，ImO^ · K2)表示对（K1 · K2)取虚部，Cf表示对K2进行共轭运算，I为IQ信号 的幅度估计值。8. 如权利要求1所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述IQ校准参数包括第一校准 系数和第二校准系数； 所述第一校准系数根据公式进行确定，其中，C21为所述第一校准系 数，J为IQ信号相位估计值； 所述第二校准系数根据公式进行确定，其中，C22为所述第二校准系 数，i为IQ信号的幅度估计值，3为IQ信号相位估计值。9. 如权利要求8所述的IQ信号校准方法，其特征在于，所述对所述接收机的IQ信号进 行校准包括：根据所述第一校准系数和第二校准系数对所述接收机的IQ信号进行校准。10. 如权利要求9所述的IQ信号校准方法，其特征在于，通过如下公式对所述接收机的 IQ信号进行校准：，其中，Slciut为I路信号校准后的输出信号，S tjciut为Q 路信号校准后的输出信号，Slin为输入的待校准的I路信号，SQin为输入的待校准的Q路信 号，C21为所述第一校准系数，C22为所述第二校准系数。11. 一种IQ信号校准装置，用于对无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准；其特 征在于，包括： 获取单元，用于获取N个第一信号，所述第一信号为所述测试信号经接收机处理后由 ADC输出的信号，N为大于1的整数； 处理单元，用于对所述N个第一信号分别进行互相关操作，以获取中间参数； 估计单元，用于根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计， 以获取IQ校准参数； 校准单元，用于根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。12. 如权利要求11所述的IQ信号校准装置，其特征在于，所述处理单元包括第一参数 计算单元和第二参数计算单元； 所述第一参数计算单元，用于根据公式：获取第一参数，其中，K1为所述 第一参数，η为所述第一信号的索引值，为r (η ·!；)索引值为η的第一信号，Ts为采样间隔， fs为所述测试信号的频率； 所述第二参数计算单元，用于根据公式：获取第二参数，其中，K2为所述第二 参数。13. 如权利要求11所述的IQ信号校准装置，其特征在于，所述估计单元包括幅度获取 单元和相位获取单元； 幅度获取单元，用于根据公式：获取IQ信号的幅度估计 值，其中，#为IQ信号的幅度估计值，ReOi1 · K2)表示对（K1 · K2)取实部运算，人 1表示对 K2进行共轭运算。 相位获取单元，用于根据公式：获取IQ信号的相位估计值，其 中，邊为IQ信号相位估计值，Im(K1 · K2)表示对（K1 · K2)取虚部。14. 如权利要求13所述的IQ信号校准装置，其特征在于，所述估计单元还包括：第一 校准系数获取单元和第二校准系数获取单元； 所述第一校准系数获取单元，用于根据公式获取第一校准系数，其 中，C21为所述第一校准系数，身为IQ信号相位估计值； 所述第二校准系数获取单元，用于根据公式获取第二校准系数，其 中，C22为所述第二校准系数，#为IQ信号的幅度估计值，為为IQ信号相位估计值。
【专利摘要】一种IQ信号校准方法及装置，用于对无线通信系统中的接收机的IQ信号进行校准。所述方法包括：获取N个第一信号，所述第一信号为发射机发送的测试信号经接收机处理后由ADC输出的信号；对所述N个第一信号分别进行互相关操作，以获取中间参数；根据所述中间参数对IQ信号进行幅度不平衡估计和相位不平衡估计，以获取IQ校准参数；根据IQ校准参数对所述接收机的IQ信号进行校准。该方法可以有效克服射频和模拟环路的滤波器群延时影响以及接收机ADC的采样相位的影响，有效提高IQ信号校准的准确度。
【IPC分类】H04L25/03, H04L25/02
【公开号】CN105490973
【申请号】CN201410539123
【发明人】谢鑫
【申请人】展讯通信（上海）有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
最新回复(0)