專利名稱：一種tdd系統(tǒng)中收信機(jī)i/q校準(zhǔn)方法以及收發(fā)信機(jī)平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)和檢測技術(shù)，尤其是一種TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q不平衡的校準(zhǔn)方法，以及能夠進(jìn)行I/Q自檢的收發(fā)信機(jī)平臺。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，發(fā)射和接收鏈路同相分量I和正交分量Q都或多或少地存在著相位和幅度不平衡，這種I/Q不平衡直接導(dǎo)致發(fā)射和接收鏈路信號質(zhì)量的惡化。
在發(fā)信機(jī)一端，一般數(shù)字電路不會帶來I/Q不平衡，從DAC開始到正交上變頻，電路的一致性以及混頻器正交性的不理想，產(chǎn)生了發(fā)信機(jī)I/Q不平衡。一般情況下，發(fā)信機(jī)硬件電路的設(shè)計能夠保證達(dá)到性能的要求幅度不平衡典型值為0.01dB，極端情況不超過0.1dB，相位不平衡的典型值為1°到2°，極端情況不超過3°，因此，發(fā)信機(jī)通常情況下不必進(jìn)行校準(zhǔn)即滿足技術(shù)性能要求。
在收信機(jī)一端，無論是外差式收信機(jī)還是直接變頻收信機(jī)，從正交下變頻起即產(chǎn)生I/Q不平衡，雖然大規(guī)模集成化電路提高了電路的正交性能和一致性，但是受收信機(jī)硬件電路自身的影響，I/Q不平衡的技術(shù)指標(biāo)仍然不能滿足要求，尤其是相位不平衡比較大。一般情況下，收信機(jī)的幅度不平衡的典型值為0.01dB，相位不平衡的典型值從3°到12°不等，并且離散性很大。相位的不平衡導(dǎo)致收信機(jī)信號質(zhì)量明顯惡化，因而僅靠收信機(jī)電路設(shè)計無法保證，對收信機(jī)I/Q不平衡進(jìn)行校準(zhǔn)變得迫切而必要。
收信機(jī)I/Q不平衡的校準(zhǔn)可分為硬件校準(zhǔn)和軟件校準(zhǔn)兩種。收信機(jī)I/Q不平衡的硬件校準(zhǔn)是在收發(fā)信機(jī)完成的，一般是對I/Q其中一路采用硬件的方法進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)正交混頻器的正交兩路本振相位差不是90°時，對其中一路增加一個移相器進(jìn)行補(bǔ)償，使其兩路相位達(dá)到正交；當(dāng)I/Q兩路放大濾波不一致，導(dǎo)致幅度不平衡時，對其中幅度大的一路進(jìn)行衰減。這種硬件補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ秉c(diǎn)在于由于增加了硬件，因而提高了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本；并且，硬件補(bǔ)償自身又帶來了不一致性，校準(zhǔn)結(jié)果很難達(dá)到較高精度。
I/Q不平衡的收信機(jī)軟件校準(zhǔn)一般是由信號發(fā)生器輸出射頻信號送給收信機(jī)，接收機(jī)將I/Q信號送往基帶處理器，由基帶處理器的軟件算法測量出收信機(jī)的I/Q不平衡并根據(jù)I/Q不平衡測量值進(jìn)行校準(zhǔn)。I/Q不平衡的軟件校準(zhǔn)，不同于硬件校準(zhǔn)之處在于它是在基帶部分經(jīng)過數(shù)字處理完成的，實(shí)現(xiàn)起來靈活方便，且算法比較簡單。圖1為典型的采用軟件方法進(jìn)行的I/Q不平衡校準(zhǔn)框圖。如圖所示，信號發(fā)生器產(chǎn)生的射頻信號送給收信機(jī)，收信機(jī)輸出I/Q送給基帶模塊(BB，Baseband)，基帶模塊對接收的I/Q信號進(jìn)行處理?，F(xiàn)有收信機(jī)I/Q不平衡的軟件校準(zhǔn)方法，是一種通用的方法，需要信號源提供接收信號，需要為I/Q不平衡的校準(zhǔn)搭建專用平臺。眾所周知，信號發(fā)生器等儀表是比較貴重的，這對系統(tǒng)的生產(chǎn)和改進(jìn)來說是一個較大的成本支出；而搭建平臺和測試平臺工作的正常是比較耗時耗人力的事情，從而降低了工作和生產(chǎn)的效率，使軟件校準(zhǔn)方法變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明目的是提供一種TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法，該方法能達(dá)到測試精度，簡化I/Q不平衡測量方法，擺脫對儀表的依賴；相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種能實(shí)現(xiàn)I/Q自檢的收發(fā)信機(jī)平臺。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法，具體為使能發(fā)信機(jī)處于工作狀態(tài)，基帶模塊產(chǎn)生信號發(fā)送到發(fā)信機(jī)；使能收信機(jī)處于工作狀態(tài)，接收發(fā)信機(jī)信號，并將獲取的信號發(fā)送到基帶模塊進(jìn)行I/Q不平衡校準(zhǔn)處理。
上述方法中，所述收信機(jī)接收發(fā)信機(jī)信號具體為，預(yù)置收發(fā)信機(jī)的射頻開關(guān)到發(fā)射端，發(fā)信機(jī)信號通過所述射頻開關(guān)泄漏到收信機(jī)。所述校準(zhǔn)包括測量收信機(jī)I/Q不平衡。進(jìn)一步，本發(fā)明采用軟件的方法根據(jù)收信機(jī)I/Q不平衡測量值對收信機(jī)I/Q進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明還提供了一種TDD收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，包括發(fā)信機(jī)、收信機(jī)、射頻開關(guān)，其中發(fā)信機(jī)用于輸出射頻信號；射頻開關(guān)置于發(fā)信機(jī)輸出端；收信機(jī)在發(fā)信機(jī)開啟時，獲取通過所述射頻開關(guān)泄漏的發(fā)信機(jī)射頻信號。
在上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括基帶模塊，產(chǎn)生信號發(fā)送到發(fā)信機(jī)，并獲取收信機(jī)的信號，實(shí)現(xiàn)對收信機(jī)I/Q不平衡測量和補(bǔ)償。
以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明依據(jù)TDD系統(tǒng)收發(fā)同頻特性，以及發(fā)信機(jī)本身I/Q的精度完全可以滿足接收機(jī)的I/Q不平衡性能要求的特點(diǎn)，利用發(fā)射機(jī)泄漏到接收機(jī)的射頻信號進(jìn)行IQ不平衡測量和校準(zhǔn)，將接收機(jī)的I/Q不平衡校準(zhǔn)到發(fā)信機(jī)的不平衡精度上來，提高了效率，減少了對儀器儀表的需求。
并且，本發(fā)明的接收機(jī)I/Q不平衡的校準(zhǔn)方法，特別適用于生產(chǎn)測試平臺，可以在測試項前作為獨(dú)立的一項進(jìn)行測量和校準(zhǔn)，也可以放在發(fā)信機(jī)測試完成后進(jìn)行，對以往的平臺和測試項沒有任何影響。
進(jìn)而，由于本方法的效率極高，從而降低了系統(tǒng)對接收機(jī)集成電路(IC)的要求，為降低接收機(jī)IC的成本提供了可能。
本發(fā)明還提供了一種TDD收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)。相應(yīng)的，該系統(tǒng)能夠在不需獨(dú)立信號發(fā)生器的情況下進(jìn)行I/Q不平衡的校準(zhǔn)，可以達(dá)到接收機(jī)的I/Q不平衡的要求，簡單實(shí)用，減少了對儀器儀表的需求和IQ不平衡專用平臺的依賴。


圖1為典型的采用軟件方法進(jìn)行的I/Q不平衡校準(zhǔn)框圖；圖2為本發(fā)明I/Q不平衡校準(zhǔn)框圖。
具體實(shí)施例方式
如背景技術(shù)所述，對于發(fā)信機(jī)，一般數(shù)字電路不會帶來I/Q不平衡，從DAC開始到正交上變頻，電路的一致性以及混頻器的正交性的不理想產(chǎn)生發(fā)信機(jī)I/Q不平衡，一般情況下，發(fā)信機(jī)硬件電路的設(shè)計使得不必對發(fā)信機(jī)進(jìn)行I/Q校準(zhǔn)即可滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。
本發(fā)明基于TDD系統(tǒng)收發(fā)同頻的特性，以及發(fā)信機(jī)未經(jīng)校準(zhǔn)，其I/Q不平衡的精度即可滿足收信機(jī)的I/Q不平衡的性能要求，利用發(fā)信機(jī)的泄漏功率來測量和校準(zhǔn)收信機(jī)的I/Q不平衡，使收信機(jī)的I/Q不平衡的精度達(dá)到發(fā)信機(jī)I/Q不平衡的程度，本發(fā)明所采用的收信機(jī)I/Q不平衡的校準(zhǔn)方法，以發(fā)信機(jī)的射頻信號作為收信機(jī)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)信號，直接利用發(fā)射信號通過射頻開關(guān)泄漏到收信機(jī)的射頻信號，對收信機(jī)的IQ不平衡進(jìn)行測量和校準(zhǔn)，進(jìn)而，將收信機(jī)的I/Q不平衡校準(zhǔn)到發(fā)信機(jī)的不平衡精度上來。該方法減少了對儀表的需求和平臺的搭建，極大提高了生產(chǎn)測試中I/Q不平衡校準(zhǔn)的工作效率，適用于所有TDD通信系統(tǒng)。
根據(jù)TDD(時分復(fù)用)系統(tǒng)的特點(diǎn)，收發(fā)信機(jī)工作在相同的頻率，因而收信機(jī)能夠接收本地發(fā)信機(jī)的信號；并且，在時分復(fù)用系統(tǒng)中，收發(fā)狀態(tài)不可能在同一時間進(jìn)行，TDD系統(tǒng)的收發(fā)狀態(tài)的切換通過射頻開關(guān)實(shí)現(xiàn)。即射頻收發(fā)信機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)時，射頻開關(guān)置于發(fā)射端；相應(yīng)的射頻收發(fā)信機(jī)處于接收狀態(tài)時，射頻開關(guān)置于接收端。為了保證系統(tǒng)性能和省電，發(fā)射狀態(tài)時，收信機(jī)通常是關(guān)閉的，即shutdown狀態(tài)。
參照圖2可知，射頻開關(guān)Switch為三端口器件，理論上，在發(fā)射狀態(tài)，即1端口和3端口相聯(lián)時，1端口與2端口的隔離以及3端口與2端口的隔離為無窮大，但實(shí)際上，他們的隔離度是有限的，一般為20dB，性能好射頻開關(guān)該隔離度可達(dá)到30dB。因此端口1和3泄漏到端口2的信號只比發(fā)射信號小20dB到30dB，對收信機(jī)來說已經(jīng)是比較大的信號了，本發(fā)明即利用了泄漏到端口2的信號以作為檢測信號源。圖中虛線所示為發(fā)信機(jī)信號泄漏到收信機(jī)的方式。
參照圖2，本發(fā)明的TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法具體為第一步I/Q不平衡測量，預(yù)置射頻開關(guān)置于發(fā)射端，即使能收發(fā)信機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)，使能發(fā)信機(jī)進(jìn)行工作，獲取基帶模塊的信號，使能收信機(jī)處于工作狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)信機(jī)的射頻信號可通過射頻開關(guān)直接泄漏到收信機(jī)的輸入端，收信機(jī)打開，進(jìn)一步將獲取的發(fā)信機(jī)信號發(fā)送到基帶模塊進(jìn)行I/Q不平衡處理。所述基帶模塊所進(jìn)行的I/Q不平衡的校準(zhǔn)處理主要包括通過軟件算法一次性測量出該接收機(jī)的I/Q不平衡；補(bǔ)償算法根據(jù)該接收機(jī)的I/Q不平衡測量值，對以后接收工作狀態(tài)時的I/Q進(jìn)行補(bǔ)償。
所述I/Q不平衡軟件校準(zhǔn)方法通常經(jīng)過兩步實(shí)現(xiàn)，第一步I/Q不平衡測量一般測量平臺與工作平臺有所不同，需要一般或者特殊的信號發(fā)生器輸出信號給接收機(jī)，接收機(jī)將基帶I/Q信號送給基帶(BB)，基帶BB對接收機(jī)送來的I/Q信號進(jìn)行ADC采樣，將模擬I/Q信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字I/Q信號，然后BB根據(jù)測量算法，采集需要的一定數(shù)量的數(shù)字I/Q信號，對其進(jìn)行算法處理，計算出I/Q不平衡的測量值，并將測量值存儲在BB中；第二步I/Q不平衡補(bǔ)償在系統(tǒng)工作平臺上，BB對ADC采樣后的數(shù)字I/Q信號加入I/Q不平衡補(bǔ)償算法軟件，在以后系統(tǒng)的工作中，BB都會對I/Q兩路的其中一路數(shù)字信號進(jìn)行補(bǔ)償，然后再將補(bǔ)償后的I/Q兩路進(jìn)行必要的基帶處理，從而達(dá)到校準(zhǔn)的目的。上文提供了軟件進(jìn)行I/Q不平衡校準(zhǔn)的較佳實(shí)施方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員亦可從本領(lǐng)域公知技術(shù)中進(jìn)行選取，本發(fā)明并無意對基帶模塊對于I/Q不平衡的具體測量和補(bǔ)償方法進(jìn)行限定。
本發(fā)明所提供的收信機(jī)I/Q不平衡的校準(zhǔn)方法尤其適用于生產(chǎn)測試平臺，可以在測試項前作為獨(dú)立的一項進(jìn)行測量和校準(zhǔn)，也可以放在發(fā)信機(jī)測試完成后進(jìn)行，對以往的平臺和測試項沒有任何影響。
本發(fā)明還提供一種TDD收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)I/Q不平衡的自校準(zhǔn)。包括發(fā)信機(jī)、收信機(jī)、射頻開關(guān)，基帶模塊。所述發(fā)信機(jī)用于獲取基帶模塊產(chǎn)生的信號并進(jìn)行調(diào)制輸出；射頻開關(guān)置于發(fā)信機(jī)輸出端；所述收信機(jī)處于工作狀態(tài)時，若發(fā)信機(jī)開啟，則收信機(jī)獲取通過所述射頻開關(guān)泄漏的發(fā)信機(jī)信號；并將接收機(jī)處理后的I/Q信號發(fā)送到基帶模塊進(jìn)行I/Q不平衡的測量并儲存；所述基帶模塊用于產(chǎn)生I/Q信號發(fā)送到發(fā)信機(jī)；獲取收信機(jī)的I/Q信號，并對I/Q不平衡通過測量算法進(jìn)行測量，并儲存測量值。系統(tǒng)正常工作時，接收機(jī)根據(jù)I/Q不平衡測量值和補(bǔ)償算法，對接受鏈路處于正常工作的I/Q進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)對收信機(jī)I/Q不平衡的校準(zhǔn)。
以上對本發(fā)明所提供的一種TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法以及收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法，其特征在于使能發(fā)信機(jī)處于工作狀態(tài)，基帶模塊產(chǎn)生信號發(fā)送到發(fā)信機(jī)；使能收信機(jī)處于工作狀態(tài)，接收發(fā)信機(jī)的射頻信號，并將獲取的信號發(fā)送到基帶模塊進(jìn)行I/Q不平衡校準(zhǔn)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法，其特征在于所述收信機(jī)接收發(fā)信機(jī)信號具體為，預(yù)置收發(fā)信機(jī)的射頻開關(guān)到發(fā)射端，發(fā)信機(jī)信號通過所述射頻開關(guān)泄漏到收信機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述校準(zhǔn)包括測量收信機(jī)I/Q不平衡，以及對收信機(jī)I/Q進(jìn)行補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求1所述的TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q校準(zhǔn)方法，其特征在于采用軟件的方法根據(jù)收信機(jī)I/Q不平衡測量值對收信機(jī)I/Q進(jìn)行補(bǔ)償。
5.一種TDD收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，包括發(fā)信機(jī)、收信機(jī)、射頻開關(guān)，其特征在于發(fā)信機(jī)用于輸出射頻信號；射頻開關(guān)置于發(fā)信機(jī)輸出端；收信機(jī)在發(fā)信機(jī)開啟時，獲取通過所述射頻開關(guān)泄漏的發(fā)信機(jī)射頻信號。
6.如權(quán)利要求5所述的收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括基帶模塊，產(chǎn)生信號發(fā)送到發(fā)信機(jī)，并獲取收信機(jī)的信號，實(shí)現(xiàn)對收信機(jī)I/Q不平衡測量和補(bǔ)償。
全文摘要
一種TDD系統(tǒng)中收信機(jī)I/Q不平衡校準(zhǔn)方法以及收發(fā)信機(jī)平臺。所述方法包括使能發(fā)信機(jī)處于工作狀態(tài)，基帶模塊產(chǎn)生信號發(fā)送到發(fā)信機(jī)；使能收信機(jī)處于工作狀態(tài)，接收發(fā)信機(jī)信號，并將獲取的信號發(fā)送到基帶模塊進(jìn)行I/Q不平衡校準(zhǔn)處理。本發(fā)明依據(jù)TDD系統(tǒng)收發(fā)同頻特性，以及發(fā)信機(jī)本身I/Q的精度完全可以滿足接收機(jī)的I/Q不平衡性能要求的特點(diǎn)，利用發(fā)射機(jī)泄漏到接收機(jī)的射頻信號進(jìn)行IQ不平衡測量和校準(zhǔn)，將接收機(jī)的I/Q不平衡校準(zhǔn)到發(fā)信機(jī)的不平衡精度上來，提高了效率，減少了對儀器儀表的需求，由于本方法的效率極高，從而降低了系統(tǒng)對接收機(jī)集成電路(IC)的要求，為降低接收機(jī)IC的成本提供了可能。
文檔編號H04L25/03GK1984101SQ20051013462
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日
發(fā)明者吳文偉, 樊鋒, 鄒勇 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司, 上海大唐移動通信設(shè)備有限公司