一种发射机直流偏移校准方法和系统、收发系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，更具体的说，尤其涉及一种发射机直流偏移校准方法和系统、收发系统。

背景技术

直流失调电压在无线通信系统中普遍存在，它对无线通信系统发射机和接收机性能造成不同程度的影响。

在系统发送端，由于两路正交的I/Q信号通路电路存在直流失调和失配，造成本振信号的泄漏，进而影响系统发送端的EVM(Error Vector Magnitude，误差矢量幅度)及发送信号质量。

对于现代通信系统中常见的多载波OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing正交频分复用技术)高阶调制信号来说，发送端直流失调，会破坏子载波信号的正交性，进而引起子载波之间的码间干扰，发送信号的质量将劣化，情况严重时，会影响接收端无法有效解析收到的信号。

现有技术中，为了校准矢量调制器，需要用到功率检测器，该方法较为复杂且成本比较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发射机直流偏移校准方法和系统、收发系统，用于采用数字校准发射机的直流参数，也即数字校准射频直流；无需采用额外的功率检测器，降低成本，且本申请的校准方法简单。

本申请第一方面公开了一种发射机直流偏移校准方法，包括：

获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列；

根据所述第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益，确定第一补偿值和第二补偿值；

依据所述第一补偿值和所述第二补偿值，确定偏移模型；

将所述第一补偿值和所述第二补偿值中的任一个代入所述偏移模型，得到所述发射机的发射直流偏移参数；

依据所述发射直流偏移参数进行直流偏移校准。

可选的，在所述获取所述发射机发送的第一校准序列和第二校准序列之前，还包括：

确定接收机的接收直流偏移参数。

可选的，所述确定接收机的接收直流偏移参数，包括：

获取所述接收机的接收直流参数；

依据所述接收直流参数和所述接收增益，确定所述接收机的接收直流偏移参数。

可选的，所述根据所述第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益确定第一补偿值和第二补偿值，包括：

根据所述第一校准序列和第二校准序列分别与所述接收增益、所述发射增益、相位旋转角和所述接收直流偏移参数，确定第一接收值和第二接收值；

依据所述第一接收值和所述第二接收值，确定所述第一校准序列的第一补偿值和所述第二校准序列的第二补偿值。

可选的，所述根据所述第一校准序列和第二校准序列分别与所述接收增益和所述发射增益、相位旋转角、所述接收直流偏移参数，确定第一接收值和第二接收值，包括：

根据所述第一校准序列、所述接收增益、所述发射增益、所述相位旋转角和所述接收直流偏移参数，确定所述第一接收值；

根据所述第二校准序列、所述接收增益、所述发射增益、所述相位旋转角和所述接收直流偏移参数，确定所述第二接收值。

可选的，在所述依据所述发射直流偏移参数进行直流偏移校准之后，包括：

判断所述发射直流偏移参数是否满足预设的收敛条件；

若否，则返回执行所述获取所述发射机发送的第一校准序列和第二校准序列的步骤。

本申请第二方面公开了一种发射机直流偏移校准系统，包括：

获取单元，用于获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列；

偏移计算单元，用于根据所述第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益，确定第一补偿值和第二补偿值；依据所述第一补偿值和所述第二补偿值，确定偏移模型；将所述第一补偿值和所述第二补偿值中的任一个代入所述偏移模型，得到所述发射机的发射直流偏移参数；

校准单元，用于依据所述发射直流偏移参数进行直流偏移校准。

本申请第三方面公开了一种收发系统，包括：接收机、发射机和衰减器；

所述衰减器用于衰减所述发射机的能量并传递至所述发射机；

采用如本申请第一方面任一项所述的发射机直流偏移校准方法，对所述发射机的发射直流偏移参数进行校准。

可选的，所述发射机包括：灌数模块、直流补偿模块、数模转换模块、第一变频模块和功率放大模块；

所述灌数模块，用于发送校准序列；

所述直流补偿模块，用于依据发射直流偏移参数对所述校准序列进行补偿；

所述数模转换模块，用于对补偿后的校准序列进行数模转换；

所述第一变频模块，用于对数模转换后的校准序列进行上变频；

所述功率放大模块，用于对上变频后的校准序列进行功率放大。

可选的，所述接收机包括：接收模块、模数转换模块、第二变频模块和低噪声功率放大模块；

所述低噪声功率放大模块，用于对接收到的校准序列低噪声功率放大；

所述第二变频模块，用于对放大后的校准序列进行下变频；

所述模数转换模块，用于对变频后的校准序列进行模数转换；

所述接收模块，用于接收模数转换之后的校准序列。

从上述技术方案可知，本发明提供的一种发射机直流偏移校准方法，包括：获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列；根据第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益，确定第一补偿值和第二补偿值；依据第一补偿值和第二补偿值，确定偏移模型；将第一补偿值和第二补偿值中的任一个代入偏移模型，得到发射机的发射直流偏移参数；依据发射直流偏移参数进行直流偏移校准；通过本申请估算出发射机的射直流偏移参数后，将该射直流偏移参数补偿，从而消除射频直流的影响；同时，本申请采用数字校准发射机的直流参数，也即数字校准射频直流；无需采用额外的功率检测器，降低成本，且本申请的校准方法简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种收发系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种发射机直流偏移校准方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种发射机直流偏移校准系统的示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种收发系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请实施例提供了一种发射机直流偏移校准方法，用于解决现有技术中为了校准矢量调制器，需要用到功率检测器，该方法较为复杂且成本比较的问题。

参见图1，该发射机直流偏移校准方法应用于收发系统，该收发系统的具体结构为：发射机、接收机和衰减器30。

该发射机中依次设置有灌数模块11、直流补偿模块12、数模转换模块13、第一变频模块14、功率放大模块15；功率放大模块15的输出端作为该发射机的输出端。

该接收机中依次设置有接收模块21、模数转换模块22、第二变频模块23和低噪声功率放大模块24，该低噪声功率放大模块24的输入端作为接收机的输入端。

参见图2，该发射机直流偏移校准方法，包括：

S101、获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列。

打开发射机，在发射机中的灌数模块发送第一校准序列I1和第二校准序列I2时，并将两个信号拼接在一起同时一起发送。两个信号分别为携带各自对应的校准序列。

例如I1＝0.5，I2＝-0.5，当然I1和I2也可以是其他取值，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

S102、根据第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益，确定第一补偿值和第二补偿值。

也就是说，分别对第一校准序列和第二校准序列采用接收增益和发射增益，确定各自对应的补偿值。

具体的，对第一校准序列，采用接收增益和发射增益，确定第一补偿值；对第二校准序列，采用接收增益和发射增益，确定第二补偿值。

该第一补偿值和第二补偿值可以是补偿关系式，不是一个具体的数值。

该第一补偿值可以是发送第一校准序列I1时，接收机接收到的DC1消去接收直流偏移参数DC0，并补偿功率放大模块的相位旋转后的值。

第二补偿值可以是第二校准序列I2时，接收机接收到的DC2消去接收直流偏移参数DC0，并补偿功率放大模块的相位旋转后的值。

该第一补偿值和第二补偿值的具体关系式可以为：

DC1

DC2

其中，DC1

S103、依据第一补偿值和第二补偿值，确定偏移模型。

由上述说明可知，第一补偿值和第二补偿值可以是一个关系式，故可以是依据第一补偿值和第二补偿值，确定偏移模型。

具体的，可以将第二补偿值减去第一补偿值，得到偏移关系式，并将该偏移关系式作为该偏移模型。

更为详细的，将第一补偿值和第二补偿值作差得到g

S104、将第一补偿值和第二补偿值中的任一个代入偏移模型，得到发射机的发射直流偏移参数。

具体的，可以将第一补偿值代入偏移模型，得到发射机的发射直流偏移参数；也可以将第二补偿值代入该偏移模型，得到发射机的发射直流偏移参数。

将任一补偿值代入，即可求出发射直流偏移参数DC

公式中各个参数的解释参见上述说明，此处不再一一赘述。

S105、依据发射直流偏移参数进行直流偏移校准。

具体的，可以将该发射直流偏移参数反馈至发射机中的直流补偿模块，进而使该直流补偿模块进行直流补偿，实现发射机的直流偏移校准。

本发射机直流偏移校准方法可以应用于收发系统中的接收机，当然也可以是其他方式，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

在本实施例中，获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列；根据第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益，确定第一补偿值和第二补偿值；依据第一补偿值和第二补偿值，确定偏移模型；将第一补偿值和第二补偿值中的任一个代入偏移模型，得到发射机的发射直流偏移参数；依据发射直流偏移参数进行直流偏移校准；通过本申请估算出发射机的射直流偏移参数后，将该射直流偏移参数补偿，从而消除射频直流的影响；同时，本申请采用数字校准发射机的直流参数，也即数字校准射频直流；无需采用额外的功率检测器，降低成本，且本申请的校准方法简单。

需要说明的是，现有技术中还提供了需要在校准发射机DC前先校准接收机DC，并且需要一个DC置零基准。

而本实施例中，偏移模型中不涉及接收机DC(接收机的接收直流偏移参数)，进而不需要对接收机进行接收直流偏移参数置零基准。

可选的，在步骤S101、获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列之前，还包括：

确定接收机的接收直流偏移参数。

由于接收机中的第一变频模块在下变频时会引入直流参数进而造成直流偏移。

故需要可以确定接收机的接收直流偏移参数；但是，在偏移模型中并未涉及接收直流偏移参数，该接收直流偏移参数可以作为构建偏移模型过程中的中间参数，而不是最终参数。

该确定接收机的接收直流偏移参数的具体过程可以是：

首先，获取接收机的接收直流参数；接着，依据接收直流参数和接收增益，确定接收机的接收直流偏移参数。

由于接收机中第一变频模块在下变频时会引入DC(直流)，因此需要先得到RX通路DC，也即接收机中直流参数。该接收机通过直接空口接收相应信号，例如校准序列。

在接收机中接收模块通过均值方法得到RX通路DC的估计值DC0＝g

可选的，步骤S102、根据第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益确定第一补偿值和第二补偿值，包括：

首先，根据第一校准序列和第二校准序列分别与接收增益、发射增益、相位旋转角和接收直流偏移参数，确定第一接收值和第二接收值。

具体的，根据第一校准序列、接收增益、发射增益、相位旋转角和接收直流偏移参数，确定第一接收值。

根据第二校准序列、接收增益、发射增益、相位旋转角和接收直流偏移参数，确定第二接收值。

该第一接收值为第一校准序列在接收机中接收模块接收到的值，第二接收值为第二校准序列在接收机中接收模块接收到的值。

在接收机中与接收模块计算接收到的DC，进而估计第一接收值和第二接收值，具体为：

DC1＝(I1+DC

DC2＝(I2+DC

其中，DC1为第一接收值；DC2为第二接收值；g

需要说明的是，该θ可以为射频器件自己产生的，需要预先计算出来才能计算直流参数；但是该θ在计算发射直流偏移参数过程中为固定值，因此可以在发射直流偏移参数计算的模型中预先配置该θ。射频器件可以包括如图1所示的低噪声功率放大模块24、第二变频模块23和第一变频模块14等。

计算该θ的过程可以是：

根据IQ两通路信号受θ的影响式为：

real(DC1)＝(I1cosθ-I1sinθ+DC

imag(DC1)＝(I1sinθ+I1cosθ+DC

同理可得DC2的IQ两通路信号的影响式为：

real(DC2)＝(I2cosθ-I2sinθ+DC

imag(DC2)＝(I2sinθ+I2cosθ+DC

需要说明的是，在信号系统里面通常用复数来表示信号，即y＝I+j*Q，I为实部，Q为虚部。

将两个信号的虚部做差以及两个信号实部做差，得到如下结果：

imag(DC1)-imag(DC2)＝(I1-I2)×(sinθ+cosθ)；

real(DC1)-real(DC2)＝(I1-I2)×(cosθ-sinθ)；

其中，real为实部，imag为虚部，一个复数由实部和虚部组。

根据信号虚部和实部推导计算得到tanθ，具体为：

进而可以通过tanθ，确定θ的具体取值，该θ的具体取值，不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

其次，依据第一接收值和第二接收值，确定第一校准序列的第一补偿值和第二校准序列的第二补偿值。

具体的，该第一补偿值和第二补偿值为：

DC1

DC2

第一补偿值和第二补偿值上述已有说明，此处不在再一一赘述。

可选的，在步骤S105、依据发射直流偏移参数进行直流偏移校准之后，包括：

判断发射直流偏移参数是否满足预设的收敛条件。

若否，则返回执行获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列的步骤。

若是，则完成本次发射机直流校准。

该预设条件可以是预设精度，当然也可以是其他条件，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

如果对估计精度要求高，可以通过多次迭代进行收敛，也即执行判断发射直流偏移参数是否满足预设的收敛条件。如果精度要求低可以只做一次校准即可。此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

本申请另一实施例提供了一种发射机直流偏移校准系统。

参见图3，该发射机直流偏移校准系统，包括：

获取单元101，用于获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列。

偏移计算单元102，用于根据第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益，确定第一补偿值和第二补偿值；依据第一补偿值和第二补偿值，确定偏移模型；将第一补偿值和第二补偿值中的任一个代入偏移模型，得到发射机的发射直流偏移参数。

校准单元103，用于依据发射直流偏移参数进行直流偏移校准。

上述各个单元的具体工作过程和原理，详情参见上述实施例提供的发射机直流偏移校准方法，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在本实施例中，获取单元101获取发射机发送的第一校准序列和第二校准序列；偏移计算单元102根据第一校准序列和第二校准序列，以及，接收增益和发射增益，确定第一补偿值和第二补偿值；依据第一补偿值和第二补偿值，确定偏移模型；将第一补偿值和第二补偿值中的任一个代入偏移模型，得到发射机的发射直流偏移参数；校准单元103依据发射直流偏移参数进行直流偏移校准；本申请采用数字校准发射机的直流参数，也即数字校准射频DC；无需采用额外的功率检测器，降低成本，且本申请的校准方法简单。

本申请另一实施例提供了一种收发系统。

参见图4，该收发系统，包括：接收机20、发射机10和衰减器30。

衰减器30用于衰减发射机10的能量并传递至发射机10。

具体的，该发射机10的输出端与该衰减器30的输入端相连；衰减器30的输出端与接收机20的输入端相连。

该发射机10通过该衰减器30发送信号至接收机20。

其中衰减器30之前的模块为发射机10，衰减器30之后的模块为接收机20，用于衰减发射机10的能量传递给接收机20。接收模块21为用于校准TX DC的接收机模块。

该衰减器30可以用英文代替为ATT。

该收发系统采用如上述任一项实施例提供的发射机直流偏移校准方法，对发射机10的发射直流偏移参数进行校准。

发射机直流偏移校准方法的具体过程和原理，此处不再一一赘述，详情参见上述实施例即可。

可选的，参见图1，发射机10包括：灌数模块11、直流补偿模块12、数模转换模块13、第一变频模块14和功率放大模块15。

具体的，灌数模块11的输出端与直流补偿模块12的输入端相连；直流补偿模块12的输出端与数模转换模块13的输入端相连；数模转换模块13的输出端与第一变频模块14的输入端相连；第一变频模块14的输出端与功率放大模块15的输入端相连；功率放大模块15的输出端作为发射机10的输出端、连接衰减器30的输入端。

灌数模块11，用于发送校准序列。例如发生第一校准序列和第二校准序列，当然，也可以发送其他信息，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

该灌数模块11可以理解为用于校准的序列灌数接口模块，具体可以用英文代替为TX DC pumping buffer。

直流补偿模块12，用于依据发射直流偏移参数对校准序列进行补偿。

该直流补偿模块12可以用英文代替为TX DC Compensation。

数模转换模块13，用于对补偿后的校准序列进行数模转换。具体的，将数字信号转化为模拟信号。

数模转换模块13可以用英文代替为DAC，Digital-to-Analog Converter。

第一变频模块14，用于对数模转换后的校准序列进行上变频。也就是说，将数模转换模块13输出的模拟信号进行上变频。

该第一变频模块14可以用英文代替为mixer。

功率放大模块15，用于对上变频后的校准序列进行功率放大。

功率放大模块15用英文代替为PA。

可选的，参见图1，接收机20包括：接收模块21、模数转换模块22、第二变频模块23和低噪声功率放大模块24。

低噪声功率放大模块24，用于对接收到的校准序列低噪声功率放大。

低噪声功率放大模块24可以采用LNA低噪声功率放大器。

第二变频模块23，用于对放大后的校准序列进行下变频。

模数转换模块22，用于对变频后的校准序列进行模数转换。具体的，将模拟信号转化为数字信号。

模数转换模块22可以用英文代替为ADC，Analog-to-Digital Converter。

接收模块21，用于接收模数转换之后的校准序列。

该接收模块21为校准发射直流偏移参数(TX DC)的模块。也就是说，该接收模块21可以配置上述发射机直流偏移校准方法。

该接收模块21可以用英文代替为Dump data for TX DC calibration。

具体的，在接收侧，通过本方案估计出发射机10的DC后，将该DC传回发射机10的直流补偿模块12，对射频(RF)产生的发射直流偏移参数(TX DC)进行与补偿，从而消除射频直流(RF DC)的影响。

其中，发射机10中灌数模块11和直流补偿模块12，以及，接收机20中的接收模块21可以是数字模块，发射机10中数模转换模块13、第一变频模块14和功率放大模，以及接收机20中模数转换模块22、第二变频模块23、低噪声功率放大模块24可以是模拟射频模块。

在本实施例中，收发系统中衰减器30用于衰减发射机10的能量并传递至发射机10；且采用发射机直流偏移校准方法，对发射机10的发射直流偏移参数进行校准，提高发送信号的质量，提高收发系统中的信息传递的准确性。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。