一种载波泄露的补偿值获取方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种载波泄露的补偿值获取方法和系统。

背景技术

广泛应用的零中频发射机存在载波泄露的问题，泄露的本振信号混入发射频谱，导致系统性能降低。专利文献CN111181594A(申请号CN201911303246.5)提供了基于射频收发芯片的发射本振泄露数字校准系统及方法，包括：基带可编程芯片模块与零中频芯片发射模块相连，零中频芯片发射模块与零中频芯片接收模块连接；本振泄露信息从零中频芯片发射模块产生，流向零中频芯片接收模块；零中频芯片接收模块将本振泄露信息转化为预设频点的基带信息，并对预设频点的基带信息进行模数转换；零中频芯片接收模块进行模数转换后，将基带信息送给基带可编程芯片模块进行分析处理，得到补偿值，完成校准。在该专利文献中，接收频率和发送频率的偏差设置为1MHz，通过单频点DFT计算得到已知频点的幅度，即谱分析。在首次发送时，载波泄露补偿值为0，通过相邻两次估计的幅度差，确定载波泄露补偿所用的调整值，具体实施方式为：首先，对接收的首次发送信号做谱分析，得到估计值；其次，采用较小的补偿值，发送端发送经过补偿后的信号，接收机做谱分析，再次得到估计值，利用相邻两次估计值的差值除以补偿值，得到系统响应；最后，将首次得到的估计值除以系统响应，得到载波泄露估计值，取反作为补偿值。在该专利文献中，没有考虑到接收机IQ不平衡对载波泄露估计的影响，并且接收频率和发送频率的偏差设置没有满足特定条件，导致补偿值不是很准确。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种载波泄露的补偿值获取方法和系统，旨在解决现有技术中载波泄露估计不准确等技术问题。

一种载波泄露的补偿值获取方法，包括：

步骤A1，分别设置初始的I路和Q路的载波泄露范围，并计算I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及计算Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

步骤A2，发射模块发射若干组训练信号，训练信号的补偿值根据第二特征数据和第三特征数据确定；

步骤A3，接收模块接收发射模块发射训练信号时出现的载波泄露信号，其中，接收模块的接收频率和发射模块的发射频率相差第一预设数量的子载波间隔；

步骤A4，将载波泄露信号转变成单音信号，并计算单音信号的功率值；

步骤A5，选出满足预设选取规则的功率值，并提取与选出的功率值所属的单音信号对应的训练信号的补偿值；

步骤A6，根据步骤A5提取的补偿值分别对I路和Q路的载波泄露范围进行更新，并计算更新后的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及更新后的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

步骤A7，判断更新后的第一特征值是否大于第一门限值：

若是，使用步骤A6计算得到的第二特征数据和第三特征数据继续执行步骤A2；

若否，执行步骤A8；

步骤A8，输出步骤A5提取的补偿值。

进一步的，在步骤A1和步骤A6中，第一特征值、第二特征数据和第三特征数据的计算过程包括：

步骤A101，分别将I路和Q路的载波泄露范围分成第二预设数量的子段；

步骤A102，计算每个子段的长度作为第一特征值，计算I路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第二特征数据，并计算Q路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第三特征数据。

进一步的，在步骤A2中，训练信号的组数是第二预设数量的2倍，将训练信号划分成组数相同的第一子集和第二子集，第一子集中训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

第二子集中的训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

C

C

d

d

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

在步骤A5中，从第一子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为I路补偿值；从第二子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为Q路补偿值；

在步骤A6中，根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新。

进一步的，在步骤A2中，训练信号的组数是第二预设数量的平方，训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

C

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

d

d

在步骤A5中，获取功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值，并将补偿值的实部作为I路补偿值，并将补偿值的虚部作为Q路补偿值；

在步骤A6中，根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新。

进一步的，在步骤A1之后、步骤A2之前还包括：

步骤B1，发射模块发射若干组训练信号，训练信号的组数是第二预设数量的2倍，将训练信号划分成组数相同的第一子集和第二子集，第一子集中训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

第二子集中的训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

C

C

d

d

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

步骤B2，接收模块接收发射模块发射训练信号时出现的载波泄露信号，其中，接收模块的接收频率和发射模块的发射频率相差第一预设数量的子载波间隔；

步骤B3，将载波泄露信号转变成单音信号，并计算每组单音信号的功率值；

步骤B4中，从第一子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为I路补偿值；从第二子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为Q路补偿值；

步骤B5中，根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新，并计算更新后的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及更新后的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

步骤B6，判断更新后的第一特征值是否大于第二门限值：

若是，使用所述步骤B5中计算得到的所述第二特征数据和所述第三特征数据执行步骤B1；

若否，使用步骤B5中计算得到的第二特征数据和第三特征数据执行步骤A2。

进一步的，在步骤A1中，初始的I路的载波泄露范围和初始的Q路的载波泄露范围均为：

[-D,D]；

在步骤A6中，更新后的I路的载波泄露范围为：

[I

更新后的Q路的载波泄露范围为：

[Q

其中，

D为初始的载波泄露范围的上限值，-D为初始的载波泄露范围的下限值；

I

Q

Δ为第一特征值。

进一步的，在步骤A4中，将载波泄露信号转变成单音信号，在时域通过频谱搬移将单音信号搬移到直流子载波处之后，计算单音信号的功率值。

一种载波泄露的补偿值获取系统，包括前述的一种载波泄露的补偿值获取方法，包括：

初始设置模块，用于分别设置初始的I路和Q路的载波泄露范围；

特征计算模块，连接初始设置模块，用于：计算初始的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及计算初始的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

发射模块，连接特征计算模块，用于发射若干组训练信号，训练信号的补偿值根据第二特征数据和第三特征数据确定；

接收模块，用于接收发射训练信号时出现的载波泄露信号，其中，接收模块的接收频率和发射模块的发射频率相差第一预设数量的子载波间隔；

信号处理模块，连接接收模块，用于将载波泄露信号转变成单音信号；

功率计算模块，连接信号处理模块，用于计算单音信号的功率值；

筛选模块，连接功率计算模块，用于：选出满足预设选取规则的功率值，并提取与选出的功率值所属的单音信号对应的训练信号的补偿值；

更新模块，连接筛选模块，用于根据提取的补偿值分别对I路和Q路的载波泄露范围进行更新；

特征计算模块还连接更新模块，还用于：计算更新后的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及更新后的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

判断模块，连接特征计算模块，用于判断更新后的第一特征值是否大于第一门限值，输出第一判断结果；

发射模块还连接判断模块，用于：当第一判断结果为更新后的第一特征值大于第一门限值时，发射训练信号，训练信号的补偿值根据更新后的第二特征数据和第三特征数据重新确定；

输出模块，连接判断模块和筛选模块，用于当第一判断结果为更新后的第一特征值不大于第一门限值时，输出筛选模块提取的补偿值。

进一步的，特征计算模块包括：

分段单元，用于分别将I路和Q路的载波泄露范围分成第二预设数量的子段；

特征计算单元，连接分段单元，用于：计算每个子段的长度作为第一特征值，计算I路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第二特征数据，并计算Q路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第三特征数据。

进一步的，发射模块用于在发射训练信号之前，将训练信号划分成组数相同的第一子集和第二子集，并分别设置第一子集和第二子集中的训练信号的补偿值；

其中，第一子集中训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，第二子集中的训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

训练信号的组数是第二预设数量的2倍；

C

C

d

d

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

筛选模块用于：从第一子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为I路补偿值；从第二子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为Q路补偿值；

更新模块用于：根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新。

本发明的有益技术效果在于：将接收频率和发射频率的偏差设置为子载波间隔的整数倍，并且消除接收机IQ不平衡对载波泄露的影响，得到更为准确的载波泄露估计。

附图说明

图1-3为本发明一种载波泄露的补偿值获取方法的步骤流程图；

图4-5为本发明一种载波泄露的补偿值获取系统的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参见图1，本发明提供一种载波泄露的补偿值获取方法，包括：

步骤A1，分别设置初始的I路和Q路的载波泄露范围，并计算I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及计算Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

步骤A2，发射模块发射若干组训练信号，训练信号的补偿值根据第二特征数据和第三特征数据确定；

步骤A3，接收模块接收发射模块发射训练信号时出现的载波泄露信号，其中，接收模块的接收频率和发射模块的发射频率相差第一预设数量的子载波间隔；

步骤A4，将载波泄露信号转变成单音信号，并计算单音信号的功率值；

步骤A5，选出满足预设选取规则的功率值，并提取与选出的功率值所属的单音信号对应的训练信号的补偿值；

步骤A6，根据步骤A5提取的补偿值分别对I路和Q路的载波泄露范围进行更新，并计算更新后的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及更新后的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

步骤A7，判断更新后的第一特征值是否大于第一门限值：

若是，使用步骤A6计算得到的第二特征数据和第三特征数据继续执行步骤A2；

若否，执行步骤A8；

步骤A8，输出步骤A5提取的补偿值。

具体的，在步骤A2中，每组训练信号包括若干个符号。

具体的，接收模块的接收频率可以设置为发射模块的发射频率加上第一预设数量的子载波间隔。

具体的，接收模块的接收频率也可以设置为发射模块的发射频率减去第一预设数量的子载波间隔。

具体的，第一门限值为1。

本发明通过将接收频率和发射频率的偏差设置为子载波间隔的整数倍，并且迭代消除接收机IQ不平衡对载波泄露的影响，得到更为准确的载波泄露估计。

参见图2，进一步的，在步骤A1和步骤A6中，第一特征值、第二特征数据和第三特征数据的计算过程包括：

步骤A101，分别将I路和Q路的载波泄露范围分成第二预设数量的子段；

步骤A102，计算每个子段的长度作为第一特征值，计算I路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第二特征数据，并计算Q路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第三特征数据。

进一步的，在步骤A1中，初始的I路的载波泄露范围和初始的Q路的载波泄露范围均为：

[-D,D]；

其中，

D为初始的载波泄露范围的上限值，-D为初始的载波泄露范围的下限值。

对于初始设置的载波泄露范围，每个子段的长度即第一特征值为：

Δ＝2D/K；

I路的载波泄露范围的每个子段的中间值采用如下公式表示：

d

Q路的载波泄露范围的每个子段的中间值采用如下公式表示：

d

其中，

Δ表示每个子段的长度，即第一特征值；

d

d

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

由d

进一步的，作为本发明的第一种实施方式，在步骤A2中，训练信号的组数是第二预设数量的2倍，将训练信号划分成组数相同的第一子集和第二子集，第一子集中训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

第二子集中的训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

C

C

d

d

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

在步骤A5中，从第一子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为I路补偿值；从第二子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为Q路补偿值；

在步骤A6中，根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新。

在本实施例中，通过设置2K组训练信号，在前K组训练信号中，补偿值设置为C

进一步的，作为本发明的第二种优选实施方式，在步骤A2中，训练信号的组数是第二预设数量的平方，训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

C

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

d

d

在步骤A5中，获取功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值，并将补偿值的实部作为I路补偿值，并将补偿值的虚部作为Q路补偿值；

在步骤A6中，根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新。

在本实施例中，通过设置K*K组训练信号，补偿值设置成C

参见图3，进一步的，在作为本发明的第三种优选实施方式，在步骤A1之后、步骤A2之前还包括：

步骤B1，发射模块发射若干组训练信号，训练信号的组数是第二预设数量的2倍，将训练信号划分成组数相同的第一子集和第二子集，第一子集中训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

第二子集中的训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

C

C

d

d

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

步骤B2，接收模块接收发射模块发射训练信号时出现的载波泄露信号，其中，接收模块的接收频率和发射模块的发射频率相差第一预设数量的子载波间隔；

步骤B3，将载波泄露信号转变成单音信号，并计算每组单音信号的功率值；

步骤B4中，从第一子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为I路补偿值；从第二子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为Q路补偿值；

步骤B5中，根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新，并计算更新后的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及更新后的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

步骤B6，判断更新后的第一特征值是否大于第二门限值：

若是，使用所述步骤B5中计算得到的所述第二特征数据和所述第三特征数据执行步骤B1；

若否，使用步骤B5中计算得到的第二特征数据和第三特征数据执行步骤A2；

在步骤A2中，训练信号的组数是第二预设数量的平方，训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

C

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

d

d

在步骤A5中，获取功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值，并将补偿值的实部作为I路补偿值，并将补偿值的虚部作为Q路补偿值；

在步骤A6中，根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新。

在本实施例中，通过设置K*K组训练信号，补偿值设置成C

在第三实施例中，第二门限值大于第一门限值，先设置2K组训练信号，通过设置2K组训练信号，在前K组训练信号中，补偿值设置为C

通过第一种实施方式、或者第二种实施方式或者两种方式结合形成的第三种实施方式求取最终载波泄露的补偿值，消除IQ不平衡对载波泄露估计的影响，可以得到更为准确的补偿值。

进一步的，在步骤A6中，更新后的I路的载波泄露范围为：

[I

更新后的Q路的载波泄露范围为：

[Q

其中，

I

Q

Δ为当前的载波泄露范围的每个子段的长度即第一特征值。

分别将更新后的I路和Q路的载波泄露范围分成第二预设数量的子段，更新后的每个子段的长度即第一特征值为：

Δ

其中，

Δ

Δ为当前的第一特征值。

进一步的，在步骤A4中，将载波泄露信号转变成单音信号，在时域通过频谱搬移将单音信号搬移到直流子载波处之后，计算单音信号的功率值。通过频谱搬移将单音信号搬移到直流子载波处，在几个符号内累加平均，得到单音信号的功率值。

参见图4，本发明还提供一种载波泄露的补偿值获取系统，包括前述的一种载波泄露的补偿值获取方法，包括：

初始设置模块(1)，用于分别设置初始的I路和Q路的载波泄露范围；

特征计算模块(2)，连接初始设置模块(1)，用于：计算初始的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及计算初始的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

发射模块(3)，连接特征计算模块(2)，用于发射若干组训练信号，训练信号的补偿值根据第二特征数据和第三特征数据确定；

接收模块(4)，用于接收发射训练信号时出现的载波泄露信号，其中，接收模块(4)的接收频率和发射模块(3)的发射频率相差第一预设数量的子载波间隔；

信号处理模块(5)，连接接收模块(4)，用于将载波泄露信号转变成单音信号；

功率计算模块(6)，连接信号处理模块(5)，用于计算单音信号的功率值；

筛选模块(7)，连接功率计算模块(6)，用于：选出满足预设选取规则的功率值，并提取与选出的功率值所属的单音信号对应的训练信号的补偿值；

更新模块(8)，连接筛选模块(7)，用于根据提取的补偿值分别对I路和Q路的载波泄露范围进行更新；

特征计算模块(2)还连接更新模块(8)，还用于：计算更新后的I路的载波泄露范围的第一特征值和第二特征数据，以及更新后的Q路的载波泄露范围的第一特征值和第三特征数据；

判断模块(9)，连接特征计算模块(2)，用于判断更新后的第一特征值是否大于第一门限值，输出第一判断结果；

发射模块(3)还连接判断模块(9)，用于：当第一判断结果为更新后的第一特征值大于第一门限值时，发射训练信号，训练信号的补偿值根据更新后的第二特征数据和第三特征数据重新确定；

输出模块(10)，连接判断模块(9)和筛选模块(7)，用于当第一判断结果为更新后的第一特征值不大于第一门限值时，输出筛选模块(7)提取的补偿值。

参见图5，进一步的，特征计算模块(2)包括：

分段单元(201)，用于分别将I路和Q路的载波泄露范围分成第二预设数量的子段；

特征计算单元(202)，连接分段单元(201)，用于：计算每个子段的长度作为第一特征值，计算I路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第二特征数据，并计算Q路的载波泄露范围中每个子段的中间值形成第三特征数据。

进一步的，发射模块(3)用于在发射训练信号之前，将训练信号划分成组数相同的第一子集和第二子集，并分别设置第一子集和第二子集中的训练信号的补偿值；

其中，第一子集中训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，第二子集中的训练信号的补偿值用如下公式表示：

C

其中，

训练信号的组数是第二预设数量的2倍；

C

C

d

d

X的取值范围为1～K；

Y的取值范围为1～K；

K为第二预设数量；

筛选模块(7)用于：从第一子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为I路补偿值；从第二子集中的训练信号对应的单音信号中选出功率值最小的单音信号，将功率值最小的单音信号对应的训练信号的补偿值作为Q路补偿值；

更新模块(8)用于：根据I路补偿值对I路的载波泄露范围进行更新，根据Q路补偿值对Q路的载波泄露范围进行更新。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。