具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

一般正交发射机中都会装配低成本的自混频器件，比如用于功率检测的二极管。这些器件本身具有混频效果。若合理设计训练信号，那么通过混频器的自混频，可以将同相和正交通路的失配信息下变频至基带，进而推导出来。基于此思路，本申请提供了一种低成本的正交失配校准方法。此方法摒弃了成本较高的第三方仪器校准方案，使用发射机内部自带的具有自混频功能的器件，大大降低了正交失配的校准成本。

下面参照附图描述根据本申请实施例提出的基于自混频的发射机正交失配校准方法及装置。

首先将参照附图描述根据本申请实施例提出的基于自混频的发射机正交失配校准方法。

图1为根据本申请一个实施例的基于自混频的发射机正交失配校准方法流程图。

如图1所示，该基于自混频的发射机正交失配校准方法包括以下步骤：

在步骤S101中，选取预设频率关系的两个低频基带频点，在两个低频基带频点的基带频率上设计窄带训练信号，并分别在发射机的同相和正交信号通路上分多次发射不同的窄带训练信号，从发射机自带的具有混频功能的器件对双音信号之间的混频输出信号估计发射机的载频泄露信息。

具体地，选取频率较近低的两个相邻的基带频率点用于载频泄露信息，在同相和正交通路上设计基于这两个基带频率点的窄带训练信号，窄带训练信号是这两个频率点各自单音信号的组合。

发射机的同相和正交通路将基带的窄带训练信号经正交调制后上变频到射频。其射频信号经过发射机自带的具有混频功能的器件后生成上述两个频点上所携带训练信号的差频信号。

为估计出本振的正交失配和载频泄露信息，发射机的同相和正交通路将基带的窄带训练信号经正交调制后上变频到射频。其射频信号经过发射机自带的具有混频功能的器件后生成上述两个频点上所携带训练信号的差频信号。此差频信号的幅度和相位携带了本振正交失配和载频泄露的综合信息。因此，独立的本振正交失配和载频泄露信息可以通过多次发送不同的训练信号得出的不同组合的综合信息推导得到。

进一步地，为估计出本振的正交失配和载频泄露信息，发射机分别发射五种窄带训练信号，包括：第一窄带训练信号，包含同相通路上的双音信号和正交通路上的单音信号；第二窄带训练信号，包含同相通路上的与第一窄带训练信号中单音信号同频的单音信号和正交通路上的双音信号；第三窄带训练信号，包含同相通路上的单音信号和正交通路上的直流信号；第四窄带训练信号，包含同相通路上的直流信号和正交通路上的单音信号；第五窄带训练信号，包含同相通路上的直流信号和正交通路上的单音信号和直流信号。

进一步地，在本申请的实施例中，利用发射机自带的具有混频功能的器件对双音信号之间的混频输出信号估计发射机的载频泄露信息，包括：利用多种窄带训练信号的组合对应的混频输出，得到本振的正交失配信息；根据本振的正交失配信息及多种窄带训练信号的组合对应的混频输出，估计发射机的载频泄露信息。

分时发送上述五种训练信号，并采样自混频器件输出信号。

联合第一种和第二种训练信号各自的自混频输出，估计出本振的正交失配信息。具体来讲第一种和第二种训练信号各息的自混频输出会在差频信号上生成两组与本振失配信息对应的幅度和相位相关的系数。利用此系数与本振失配的内在关系，结合两组输出，可以求解得到本振失配。

本振失配信息已知的情形下，可以利用补偿容易消除其影响。进一步地，本振失配补偿之后的信号自混频输出，则仅包含了载频泄露信息。联合第四种和第五种训练信号各自的混频输出，估计出载频泄露信息。具体来讲第一种和第二种训练信号各息的自混频输出会在差频信号上生成两组与同相和正交通道载频泄露信息的系数。利用此系数与本振失配的内在关系，结合两组输出，可以求解得到同相与正交通道各自的载频泄露信息。

在步骤S102中，在宽带频率范围内的不同频率上设计单音和直流训练信号，根据发射机的载频泄露信息，分别在同相和正交通路上发射单音和直流训练信号以及零信号，从发射机自带的具有混频功能的器件的单音信号、直流与零信号之间混频输出信号估计发射机的正交失配信息。

进一步地，在本申请的一个实施例中，对于每一个待测试的频点，发射机分别发射另外四种训练信号，包括：第六训练信号，包含同相通路上的单音信号和直流信号，正交通路上的零信号；第七训练信号，包含同相通路上的同频单音信号，正交通路上的直流信号；第八训练信号，包含了同相通路上的直流信号，正交通路上的同频单音信号；第九训练信号，包含同相通路上的零信号，正交通路上的同频单音信号和直流信号。

进一步地，在本申请的一个实施例中，从发射机自带的具有混频功能的器件的单音信号、直流与零信号之间混频输出信号估计发射机的正交失配信息，包括：根据本振的正交失配信息和发射机的载频泄露信息以及训练信号的组合得到发射机同相上的信道频率响应信息以及镜像频点上的频率响应信息和发射机正交通路上的频率响应信息以及镜像频点上的信道频率响应信息；同相和正交通路上的频率响应信息之比为发射机的正交失配信息。

本振失配和载频泄露已知的情形下，可以通过补偿消除这两方面因素的影响。对于对本振失配和载频泄露进行补偿后的信号和自混频输出，其主要包含的是同相和正交通道上各自的信道响应信息。联合第六种和第七种训练信号，估计出对应频点或其附近的发射机同相上的信道频率响应信息以及镜像频点上的频率响应信息。联合第八种和第九种训练信号，估计出对应频点或其附近的发射机正交通路上的频率响应信息以及镜像频点上的信道频率响应信息。上述同相和正交通路上的频率响应信息之比即为测试频点上的正交失配信息。

在步骤S103中，在频域将不同频点上的宽带失配信息转化为基带补偿系数，然后计算对应的时域冲击响应，在时域对基带信号进行补偿以进行正交失配校准。

为对整个信号带宽内不同频率上的正交失配进行补偿，在本申请的一个实施例中，利用本振失配信息以及同相和正交通路上各频点的信道频率响应信息，以最小化镜像频点干扰为准则设计基带补偿系数，然后计算对应的时域冲击响应，在时域对基带信号按照图2的方式进行直接补偿，以实现校准正交失配。

下面将通过具体实施例的方式对基于自混频的发射机正交失配校准方法进行详细描述。

S1，选取频率较近低的两个相邻的基带频率点用于载频泄露信息，在同相和正交通路上设计基于这两个基带频率点的窄带训练信号，窄带训练信号是这两个频率点各自单音信号的组合。

假设选取的基带频率点为f_d和f_r，其距离零频率足够低，并且受载频泄露的影响较小，记本振失配信息为ge^jθ，其中幅度和相位分别为g和θ；记同相和正交通道上的载频泄露信息分别为O_I和O_Q。那么对于包含有频率分别在f_d和f_r上的双音信号来说，其经过发射机的自混频器件后的输出信号包含了两个频率的差频信号：即频率为±(f_d-f_r)的信号。

此差频信号的幅度和相位携带了本振正交失配和载频泄露的综合信息。因此，独立的本振正交失配和载频泄露信息可以通过多次发送不同的训练信号得出的不同组合的综合信息推导得到。

为估计出本振的正交失配和载频泄露信息，进一步地，在本申请的一个实施例中，发射机分别发射五种窄带训练信号。

其中，第一种训练信号包含了同相通路上的双音信号和正交通路上的单音信号。具体来说，同相和正交通道上的训练信号由下式表达：基带信号为x₁(t)＝x_I1(t)+j·x_Q1(t)，其中X_I1(t)＝cos(2πf_dt)+cos(2πf_rt)，x_Q1(t)＝-sin(2πf_rt)。那么，此训练信号经过混频的输出可以表达为：

其中，y_rf(t)为发射机上变频后的射频输出。记混频输出的差频f_i＝f_d-f_r上的系数为那么其与本振失配信息的关系是：

其中，为混频器件的增益信息。

第二种训练信号包含了同相通路上的与第一种训练信号中单间信号同频的单音信号和正交通路上的双音信号。具体来说，同相和正交通道上的训练信号由下式表达：基带信号为x₂(t)＝x_I2(t)+j·x_Q2(t)，其中x_I2(t)＝cos(2πfrt)，x_Q2(t)＝-(sin(2πfdt)+sin(2πfrt))，差频f_i＝f_d-f_r上的系数与本振失配信息有如下关系：

联立上述两式，可以估计出本振失配的幅度和相位信息：

其中I{*}和R{*}分别为取实部和取虚部操作。

相似地，第三种训练信号包含了同相通路上的单音信号和正交通路上的直流信号。具体来说，同相和正交通道上的信号由下式表达：基带信号为x₃(t)＝x_I3(t)+j·x_Q3(t)，其中x_I3＝cos(2πf_dt)，x_Q3＝0。差频f_i＝f_d-f_r上的系数与载频泄露信息有如下关系：

其中G为通道增益。

第四种训练信号包含了同相通路上的直流信号和正交通路上的单音信号。具体来说，同相和正交通道上的信号由下式表达：基带信号为x_4(t)＝x_I4(t)+jx_Q4(t)，其中x_I4(t)＝0，x_Q4(t)＝sin(2πf_dt)。差频f_i＝f_d-f_r上的系数与载频泄露信息有如下关系：

第五种训练信号包含了同相通路上的直流信号和正交通路上的单音信号和直流信号。具体来说，同相和正交通道上的信号由下式表达：基带信号为x_5(t)＝x_I5(t)+j·x_Q5(t)，其中x_I5(t)＝0，x_Q5(t)＝sin(2πf_dt)+O_Q5，O_Q5为一取值任意的直流信号。差频f_i＝f_d-f_r上的系数与载频泄露信息有如下关系：

联合观察第三种、第四种和第五种训练序列各自的混频输出，可得出载频泄露的估计值：

S2，为估计出整个信号带宽内不同频率上的正交失配，在本申请的一个实施例中，在宽带频率范围内的不同频率上设计单音和直流训练信号，结合发射机的载频泄露信息，分别在同相和正交通路上发射单音、直流训练信号以及零信号，从发射器自带的具有混频功能的器件的单音信号、直流与零信号之间混频输出信号估计发射机的正交失配信息。

进一步地，对于每一个待测试的频点f_d，发射机分别发射另外四种训练信号。

其中，第六种训练信号包含了同相通路上的单音信号和直流信号，正交通路上的零信号。具体来说，同相和正交通道上的信号由下式表达：基带信号为x_6(t)＝x_I6(t)+j·x_Q6(t)，其中x_I6＝cos(2πf_dt)+O_I6,x_Q6(t)＝0，则训练信号混频输出在f_d上的系数Y_mix6(f_d)与同相通道在±f_d上的信道频率响应有如下关系：

第七种训练信号包含了同相通路上的同频单音信号，正交通路上的直流信号。具体来说，同相和正交通道上的信号由下式表达：x_7(t)＝x_I7(t)+j·x_Q7(t)，其中x_I7(t)＝cos(2πf_dt)，x_Q7(t)＝O_Q7，则训练信号混频输出在f_d上的系数Y_mix7(f_d)与同相通道在±f_d上的信道频率响应有如下关系：

第八种训练信号上包含了同相通路上的直流信号，正交通路上的同频单音信号。具体来说，同相和正交通道上的信号由下式表达：x_8(t)＝x_I8(t)+j·x_Q8(t)，其中x_I8(t)＝O_I8,x_Q8(t)＝sin(2πf_dt)，则训练信号混频输出在f_d上的系数Y_mix8(f_d)与正交通道在±f_d上的信道频率响应有如下关系：

第九种训练信号包含了同相通路上的零信号，正交通路上的同频单音信号和直流信号。具体来说，同相和正交通道上的信号由下式表达：基带信号为x_9(t)＝x_I9(t)+j·x_Q9(t)，其中x_I9＝0，x_Q9(t)＝sin(2πf_dt)+OQ9，则训练信号混频输出在f_d上的系数Y_mix96(f_d)与正交通道在±f_d上的信道频率响应有如下关系：

联合观察第六种、第七种、第八种和第九种训练序列各自的混频输出，可得出待测试频率点fd引起正交失配的同相和正交通道的相关信道频率响应为：

上述同相和正交通路上的频率响应信息之比即为测试频点上的正交失配信息，可用于正交失配的基带信号校准补偿。

S3，为对整个信号带宽内不同频率上的正交失配进行补偿，在本申请的一个实施例中，利用本振失配信息以及同相和正交通路上各频点的信道频率响应信息，以最小化镜像频点干扰为准则设计基带补偿系数，然后计算对应的时域冲击响应，在时域对基带信号按照图2的方式进行直接补偿，以实现校准正交失配。具体补偿方法如下：

首先，以最小化镜像频点干扰为准则，根据估出来的同相和正交通道上的频率响应计算补偿系数W_opt(f)：

其中

然后，根据计算所得的最优系数W_opt(f)，计算其冲击响应w(t)，最后对基带信号进行补偿：

x_p(t)＝x(t)+w(t)*x^*(t)

根据本申请实施例提出的基于自混频的发射机正交失配校准方法，通过发射机自带的具有自混频功能的器件估计出正交失配信息，然后在频域对基带信号进行补偿，然后计算对应的时域冲击响应，在时域以较低的要校准成本实现正交发射机的正交失配校准。同时摒弃了成本较高的第三方仪器校准方案，使用发射机内部自带的具有自混频功能的器件，大大降低了正交失配的校准成本。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的基于自混频的发射机正交失配校准装置。

图3为根据本申请一个实施例的基于自混频的发射机正交失配校准装置结构示意图。

如图3所示，该基于自混频的发射机正交失配校准装置包括：本振正交失配及载频泄露估计模块100、宽带正交失配信息估计模块200和基带补偿模块300。

本振正交失配及载频泄露估计模块100，用于估计本振信号的正交失配信息以及同相和正交通道上的载频泄露信息。

宽带正交失配信息估计模块200，用于最终估计整个宽带频率范围内特定频率点上的正交失配信息估计，确定待测试频率点上同相和正交通道上各自的信道频率响应信息，并推导出相应的正交失配信息。

基带补偿模块300，用于将信道频率响应信息和正交失配信息转化为对应的补偿系数，并将补偿系数施加在基带信号上，获取正交失配校准过后的信号。

需要说明的是，前述对方法实施例的解释说明也适用于该实施例的装置，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的基于自混频的发射机正交失配校准装置，通过发射机自带的具有自混频功能的器件估计出正交失配信息，然后在频域对基带信号进行补偿，然后计算对应的时域冲击响应，在时域以较低的要校准成本实现正交发射机的正交失配校准。同时摒弃了成本较高的第三方仪器校准方案，使用发射机内部自带的具有自混频功能的器件，大大降低了正交失配的校准成本。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。