[发明专利]一种基于FPA的I/Q失衡相位误差补偿方法

权利要求书

1.一种基于FPA的I/Q失衡相位误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、通过输入单音扫频信号获取待补偿的I/Q失衡相位误差；

(1.1)、利用信号发生器对待测试带宽进行等间隔扫频，使待测试带宽频率范围内等间隔的输出N个频率值的单音扫频信号，并依次输入到I/Q接收器；

(1.2)、将单音扫频信号r_i(t)分别与I/Q两路中带有相位误差的本振信号cos(ω_LOt)和相乘，其中，ω_LO为本振信号频率；

然后再经过低通滤波处理后，得到失衡的I/Q测试信号；

x_I(t)＝cos(ω_it)

x_Q(t)＝sin(ω_it+θ(ω_i))

其中，i＝1,2,…N，θ(ω_i)表示频率ω_i处相位误差，

(1.3)、将失衡的I/Q测试信号通过ADC采样，得到采样后失衡的I/Q测试信号x_I(n)和x_Q(n)；

然后将其输入至频域转换处理器，并进行离散傅里叶变换，完成I/Q测试信号从时域到频域的转换，转换后的频域I/Q测试信号为：

(1.4)、将频域I/Q测试信号X_I(ω)、X_Q(ω)输入至失衡相位估计器，估算出失衡相位误差；

(1.5)、按照步骤(1.2)-(1.4)的方法对N个单音扫频信号进行连续处理后，得到失衡相位误差θ(ω)，ω＝[ω₁,ω₂,…,ω_N]^T；

(2)、基于失衡相位误差θ(ω)，利用FPA算法设计I/Q失衡相位补偿模块；

(2.1)、搭建I/Q失衡相位补偿模块，具体包括延时模块、FD补偿模块和全通滤波器；

(2.2)、设计I/Q失衡相位补偿模块的总相频响应函数φ_c(ω,R)；

φ_c(ω,R)＝-δ_d·ω+φ_APF(ω,R)

其中，R＝[δ_d,M,ψ]，δ_d为FD补偿模块的分数延时，M＝[M_n]^T＝[M₁,M₂,…,M_N/2]^T，M_n为全通滤波器的第n个二阶结极点的幅值，ψ＝[ψ_n]^T＝[ψ₁,ψ₂,…,ψ_N/2]^T，ψ_n为全通滤波器的第n个二阶结极点的相角；φ_APF(ω,R)为全通滤波器的相频响应函数；

(2.3)、定义误差矩阵E；

E＝[e(ω,R)]^T＝[e(ω₁,R),e(ω₂,R),…,e(ω_i,R),…,e(ω_N,R)]^T

其中，e(ω_i,R)＝φ_c(ω_i,R)-θ(ω_i)；

(2.4)、定义代价函数J(R)；

(2.5)、利用花授粉算法FPA对J(R)进行优化，使J(R)最小，且满足M_n＜1,n＝1,2,…,N/2；

(3)、利用I/Q失衡相位补偿模块进行I/Q相位误差补偿；

将采样后失衡的I/Q测试信号x_I(n)和x_Q(n)输入至I/Q失衡相位补偿模块，从而输出补偿后的I/Q信号x_IC[n]、x_QC[n]。

2.根据权利要求1所述的基于FPA的I/ Q失衡相位误差补偿方法，其特征在于，所述全通滤波器的相频响应表示为：

。

3.根据权利要求1所述的基于FPA的I/ Q失衡相位误差补偿 方法，其特征在于，所述步骤(2.5)中利用FPA算法对J(R)进行优化的具体过程为：

1)、设置FPA算法的花粉个体数S，最大迭代数Maxiter和转换概率p； 随机产生包含S个个体的初始种群，代价函数J(R)作为适应度函数并计算初始种群每个个体的适应度值；

2)、开始循环进行种群繁殖：每一次循环时，依次遍历每个个体并产生下一代对应的新个体；其中，当第t次循环时，遍历到第m个个体时，随机产生一个数r_m,t∈[0,1]，然后按照如下公式产生下一代的新个体

其中，ε为[0,1]上均匀分布的随机参数，是当前最优解，γ是尺度因子，L全局授粉步长，m≠j≠k，m,j,k∈[1,S]；

然后将代入到适应度函数中，计算其适应度值

3)、每次循环结束后，比较本次循环产生的S个新个体的适应度值，选出适应度值最小的新个体作为本次循环产生的最优个体

4)、比较本次循环产生的最优个体与上一次循环产生的最优个体对应的适应度值的大小，若则用替换掉并作为当前最优解；否则，保持上一次循环产生的最优个体不变，并作为本次循环产生的最优个体；

5)、判断当前循环次数t是否达到最大迭代数Maxiter，如果未达到，则继续循环；如果达到，则选择Maxiter次循环后记录的最优解作为最终最优解。