專(zhuān)利名稱(chēng)：I－q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)及其i－q路間相位偏置的監(jiān)測(cè)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)及其I-Q路間相位偏置的監(jiān)測(cè)裝置和方法，本方法適合所有由同相路和正交路構(gòu)成的通信系統(tǒng)，如QPSK(四相相移鍵控)、DQPSK(差分四相相移鍵控)、M-PSK(多進(jìn)制相移鍵控)、DM-PSK(差分多進(jìn)制相移鍵控)、QAM(正交調(diào)制)等光通信系統(tǒng)以及其他通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光通信系統(tǒng)的容量在過(guò)去的幾年中有了很快的增長(zhǎng)，但實(shí)用化的調(diào)制技術(shù)依然是傳統(tǒng)的非歸零(NRZ)或歸零(RZ)的二進(jìn)制幅移鍵控(又叫“開(kāi)-關(guān)”鍵控，on-off key，OOK)。最近，在光通信中應(yīng)用了許多新的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，如雙二進(jìn)制(duobinary)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、載波抑制的歸零碼(CSRZ)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、差分相移鍵控(DPSK)調(diào)制解調(diào)技術(shù)等。在DPSK調(diào)制中，信息由相鄰兩個(gè)碼元的相位變化表示。在二進(jìn)制DPSK中，相位變化是0或π。如果相位變化是0、π/2、π、3π/2，就叫做差分四相相移鍵控(DQPSK)。和傳統(tǒng)的OOK相比，相移鍵控有如下優(yōu)點(diǎn)3dB的光信噪比(OSNR)增益，抗非線(xiàn)性能力強(qiáng)。光DQPSK由于傳輸四進(jìn)制碼元，其頻譜利用率翻番。同時(shí)，這又減輕了對(duì)電子器件的速度、色散管理和偏振模色散的要求?？傊?，光DQPSK可望在下一代光通信系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。
根據(jù)文獻(xiàn)“Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key(oDQPSK)for High Capacity Optical Transmission”R.A.Griffin等，OFC 2002，典型的光DQPSK發(fā)射機(jī)包括分路器，將輸入的光信號(hào)分成I和Q兩路；I路調(diào)制器(1或-1)和Q路調(diào)制器(1或-1)，Q路上具有相位偏置器；合路器，將調(diào)制后的I路和Q路合成一路信號(hào)輸出。為了保證I路和Q路的正交，上述相位偏置器的值必須是π/2，否則會(huì)產(chǎn)生額外的光信噪比(OSNR)代價(jià)。通常采用反饋控制來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)相位偏置器的相位誤差，并產(chǎn)生相位調(diào)節(jié)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)相位，使相位鎖定在π/2。目前常用的反饋控制技術(shù)是“抖動(dòng)-測(cè)峰”技術(shù)。圖1給出了該方案的典型設(shè)置。相位偏置器108的相位以一個(gè)固定的頻率f作輕微的擾動(dòng)，這稱(chēng)之為抖動(dòng)。某種監(jiān)測(cè)裝置002輸出相位誤差監(jiān)測(cè)信號(hào)。當(dāng)相位在目標(biāo)值π/2時(shí)，如005所示，誤差信號(hào)達(dá)到最值(最大或最小)?？刂七壿?04根據(jù)誤差監(jiān)測(cè)信號(hào)是否達(dá)到峰值來(lái)調(diào)節(jié)直流偏置003，從而調(diào)節(jié)相位偏置，使相位偏置器108在最佳點(diǎn)。這種方案有其固有的缺點(diǎn)1、相位的擾動(dòng)必然導(dǎo)致額外的光信噪比代價(jià)。
2、測(cè)峰技術(shù)只能判定當(dāng)前相位是否在目標(biāo)值上，不能判斷當(dāng)前相位是大于還是小于目標(biāo)值。
3、通常測(cè)峰得到的信號(hào)與相位誤差成平方關(guān)系。這樣在零誤差點(diǎn)附近，測(cè)峰信號(hào)對(duì)真正的相位誤差就很不敏感。這導(dǎo)致相位控制的精度比較低。
4、相位控制的速度受限于抖動(dòng)的頻率。
綜上所述，目前迫切需要一種新的相位控制技術(shù)來(lái)克服上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種無(wú)抖動(dòng)相位監(jiān)測(cè)裝置和方法，不僅提供相位誤差的幅度，而且提供相位誤差的符號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)用I-Q路間相位監(jiān)測(cè)裝置，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述裝置安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間，用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，包括模平方器件，用于接收來(lái)自所述取樣器的信號(hào)，并輸出所述信號(hào)的模的平方；乘法器，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進(jìn)行相乘；平均器，用于對(duì)所述乘法器的輸出取平均。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)用I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述方法用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，所述方法包括模平方計(jì)算步驟，用于接收來(lái)自取樣器的信號(hào)，并計(jì)算所接收的信號(hào)的模的平方；相乘步驟，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計(jì)算步驟的輸出進(jìn)行相乘；平均步驟，用于對(duì)所述相乘步驟的輸出取平均。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、取樣器、以及安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間、用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置包括模平方器件，用于接收來(lái)自所述取樣器的信號(hào)，并輸出所述信號(hào)的模的平方；乘法器，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進(jìn)行相乘；平均器，用于對(duì)所述乘法器的輸出取平均。
進(jìn)一步，還包括根據(jù)所述監(jiān)測(cè)的結(jié)果對(duì)所述相位偏置器進(jìn)行控制的裝置和步驟。
本發(fā)明有如下顯著優(yōu)點(diǎn)1)避免了相位抖動(dòng)的使用，不再引入額外的光信噪比代價(jià)；2)不僅提供了相位誤差的大小，而且提供相位誤差的符號(hào)；3)相位誤差控制精度有顯著提高。相位監(jiān)測(cè)器輸出的相位誤差信號(hào)與真實(shí)的相位誤差成正比(即相位誤差信號(hào)對(duì)相位誤差的導(dǎo)數(shù)恒定)，這個(gè)特性保證了相位誤差信號(hào)的靈敏度在相位誤差趨于0時(shí)依然保持恒定；以及4)相位控制的速度不再受限于抖動(dòng)速度，從而可以實(shí)現(xiàn)快速相位鎖定。
應(yīng)該注意，雖然上面介紹了本發(fā)明的數(shù)種優(yōu)點(diǎn)和益處，但應(yīng)當(dāng)理解，并不要求具體的實(shí)現(xiàn)方式同時(shí)具有上述的所有優(yōu)點(diǎn)，甚至可能某些具體實(shí)施方式
沒(méi)有提供上文所介紹的任何一種優(yōu)點(diǎn)，但卻提供上面沒(méi)有介紹的其它優(yōu)點(diǎn)或益處。


結(jié)合附圖，從下文的對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明中，可以顯而易見(jiàn)地看到本發(fā)明的以上和其他特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中圖1示出了DQPSK發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的“抖動(dòng)-測(cè)峰”方案；圖2示出了本發(fā)明I-Q路間相位監(jiān)測(cè)裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的DQPSK發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)；圖3～圖16示出了14種不同的乘法器結(jié)構(gòu)，該乘法器是本發(fā)明I-Q路間相位監(jiān)測(cè)裝置的一部分；圖17～19給出了本發(fā)明的相位控制方法；以及圖20示出了本發(fā)明的I-Q路間相位監(jiān)測(cè)方法的流程。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖2示出了含本發(fā)明的I-Q路間相位監(jiān)測(cè)裝置的DQPSK發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。如圖2所示，輸入的未調(diào)制光信號(hào)101被分為I路102和Q路103。每路都有一個(gè)調(diào)制器106/107。調(diào)制器根據(jù)I/Q路的數(shù)據(jù)104/105對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行0或π的相位調(diào)制。在Q路上還有一個(gè)相位偏置器108，其相位必須是π/2，否則就會(huì)引入額外的光信噪比(OSNR)代價(jià)。調(diào)制后的I/Q路信號(hào)合并后成為DQPSK信號(hào)109。某些發(fā)射機(jī)還加入脈沖成型器111來(lái)調(diào)整脈沖形狀。為了保證相位偏置器始終在π/2處，本發(fā)明提供了相位監(jiān)控裝置113，它由相位監(jiān)測(cè)器(由模平方器件114、乘法器116、平均器118組成，也稱(chēng)I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)器)和相位調(diào)整器120組成。取樣器110從主信號(hào)中取出一部分信號(hào)送到相位監(jiān)控裝置113。取樣器110可以由公開(kāi)發(fā)售的產(chǎn)品(如JDS Uniphase公司的光1∶10耦合器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的關(guān)鍵在于相位監(jiān)控裝置113，其余各部分都是公知的。
根據(jù)DQPSK的調(diào)制理論，調(diào)制后的信號(hào)109為DI+DQexp(jθ)
其中，DI和DQ是I和Q路的數(shù)據(jù)104和105，其值分別為1與-1(分別表示邏輯“1”和邏輯“0”)或-1與1。θ是相位偏置器108的相位，其理想值是π/2。假設(shè)相位偏置器108具有相位誤差δ，即θ＝π/2+δ，則信號(hào)109是DI+jDQexp(jδ)模平方器件114用于接收來(lái)自取樣器的信號(hào)，得到并輸出其模的平方，即瞬時(shí)功率值。該模平方器件114比如由光通信系統(tǒng)中的光電檢測(cè)器、光電二極管，電通信系統(tǒng)中的包絡(luò)檢波器，模擬電路中用分路器和乘法器實(shí)現(xiàn)的平方器、DSP的取模再平方的運(yùn)算等實(shí)現(xiàn)。例如，可以由公開(kāi)發(fā)售的光電檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)，如由Discovery Semiconductor公司的光電檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)。
模平方器件114計(jì)算光信號(hào)109的模的平方，其輸出115為|DI+jDQexp(jδ)|2＝|DI|2+|DQ|2+2DIDQcos(π/2+δ)＝2-2DIDQsin(δ)乘法器116用于獲得模平方器件114的輸出115、I路數(shù)據(jù)104、Q路數(shù)據(jù)105的積，其具體實(shí)現(xiàn)方案后文敘述。乘法器輸出117為-2DIDQsin(δ)DIDQ+2DIDQ＝-2sin(δ)+2DIDQ平均器118得到輸入信號(hào)的平均值，由于DI和DQ在+1、-1間均勻分布，且DI、DQ相互獨(dú)立，因而其輸出(相位監(jiān)測(cè)信號(hào))119是-2sin(δ)。
平均器118例如可以采用低通濾波器，該低通濾波器濾除輸入信號(hào)的高頻成分，保留含有平均值信息的低頻成分，從而實(shí)現(xiàn)平均器的功能。另選地，平均器118也可直接用數(shù)字信號(hào)處理器DSP進(jìn)行平均值計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由于當(dāng)δ＜＜1時(shí)-sin(δ)≈-δ，所以當(dāng)相位誤差比較小的時(shí)候，平均器118的輸出119可以近似為-2δ。
至此，相位監(jiān)測(cè)裝置的輸出119正比于相位誤差-2δ。它不僅給出了相位誤差的大小，而且給出了相位誤差的符號(hào)。由此，本發(fā)明的相位監(jiān)控裝置不需要相位抖動(dòng)，自然也避免了相位抖動(dòng)方案的種種缺點(diǎn)。此外，相位誤差信號(hào)對(duì)相位誤差的導(dǎo)數(shù)是常數(shù)，即便相位誤差本身接近0，也是如此。這意味這相位監(jiān)測(cè)的靈敏度不會(huì)隨相位誤差的減小而減小。
上文的討論局限于光DQPSK發(fā)射機(jī)，事實(shí)上，本發(fā)明適用于任何的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)。根據(jù)《現(xiàn)代通信原理》(曹志剛、錢(qián)亞生著，清華大學(xué)出版社1992年8月第一版)，一般的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)的框圖與圖1類(lèi)似，其中I和Q路的數(shù)據(jù)DI和DQ不再局限于1和-1，而是任意值，并且DI和DQ獨(dú)立，0均值。本文所稱(chēng)一般的I-Q正交調(diào)制系統(tǒng)是指包括以下特征的系統(tǒng)未調(diào)制信號(hào)被分為I和Q兩路；每路分別調(diào)制DI和DQ；Q路相位偏置π/2；對(duì)調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并；并且DI和DQ獨(dú)立，0均值。本發(fā)明使用于這種一般的I-Q正交調(diào)制系統(tǒng)。在這種一般的I-Q正交調(diào)制系統(tǒng)的條件下，信號(hào)115為|DI+jDQexp(jδ)|2＝|DI|2+|DQ|2+2DIDQcos(π/2+δ)信號(hào)117為|DI+jDQexp(jδ)|2DIDQ＝|DI|2DIDQ+|DQ|2DIDQ-2|DIDQ|2sin(δ)平均器118的輸出119為E{|DI|2DIDQ+|DQ|2DIDQ-2|DIDQ|2sin(δ)}＝E{|DI|2DIDQ}+E{|DQ|2DIDQ}-2sin(δ)E{|DIDQ|2}由于DI和DQ獨(dú)立，所以＝E{|DI|2DI}E{DQ}+E{|DQ|2DQ}E{DI}-2sin(δ)E{|DIDQ|2}由于DI和DQ為0均值，所以，可得E{|DI|2DI}E{DQ}+E{|DQ|2DQ}E{DI}-2sin(δ)E{|DIDQ|2}＝0+0-2sin(δ)E{|DIDQ|2}＝-2ksin(δ)其中k是一個(gè)大于零的比例常數(shù)，為信號(hào)DIDQ的平均功率。
至此，結(jié)果與光DQPSK的一致。所以，本發(fā)明可以用于一般的I、Q正交調(diào)制系統(tǒng)。
另外，盡管圖中未示出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，在取樣器110與模平方器件114之間、模平方器件114與乘法器116之間、乘法器116與平均器118之間、平均器118與相位調(diào)節(jié)器120之間，甚至乘法器的另外兩個(gè)輸入路徑上，都可設(shè)置適當(dāng)?shù)姆糯笃?濾波器，放大器/濾波器的設(shè)置對(duì)本領(lǐng)域人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，因而本文不予贅述。
圖3～圖16給出了14種乘法器116的實(shí)現(xiàn)方案。如圖3，4，5所示，本發(fā)明的三輸入乘法器116可以包括兩個(gè)串聯(lián)的兩輸入乘法器201、202，兩輸入乘法器可以由公開(kāi)發(fā)售的器件(如Spectrum Microwave公司的mixer、或DSP)實(shí)現(xiàn)。在圖3中，I路數(shù)據(jù)104和Q路數(shù)據(jù)105輸入第一兩輸入乘法器201，模平方器件114的輸出115輸入第二兩輸入乘法器202，該乘法器116的輸出117為第二乘法器202的輸出。圖4中的乘法器與圖3所示的乘法器的不同之處在于，Q路數(shù)據(jù)105和模平方器件114的輸出115輸入第一兩輸入乘法器201，而I路數(shù)據(jù)104輸入第二兩輸入乘法器202。圖5中的乘法器與圖3所示的乘法器的不同之處在于，I路數(shù)據(jù)104和模平方器件114的輸出115輸入第一兩輸入乘法器201，而Q路數(shù)據(jù)105輸入第二兩輸入乘法器202。
在I路數(shù)據(jù)和Q路分別為-1和+1，或分別為+1和-1時(shí)，可以使用圖6所示的另一方案的乘法器116。如圖6所示，該乘法器116由異或非門(mén)203和兩輸入乘法器204構(gòu)成。異或非門(mén)203的輸入為I路數(shù)據(jù)104和Q路數(shù)據(jù)105，乘法器204的輸入為異或非門(mén)203的輸出205和模平方器件114的輸出115。異或非門(mén)的邏輯表為 按DI，DQ的表示方式，邏輯0對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)-1，邏輯1對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)1。根據(jù)上表，異或非門(mén)的輸出205是DIDQ。乘法器的輸出117為-2DIDQsin(δ)DIDQ+2DIDQ＝-2sin(δ)+2DIDQ這與針對(duì)圖2所敘述的一致。
圖7所示的方案與圖3類(lèi)似，但串接了電容210。電容210去除輸入信號(hào)115中的直流分量，其輸出211是-2DIDQsin(δ)乘法器116的輸出117是-2DIDQsin(δ)×DIDQ＝-2sin(δ)平均器的輸出119為-2sin(δ)圖8所示方案與圖6類(lèi)似，但如圖所示串接了電容210。電容210的作用與上文所述類(lèi)似。
圖9與圖3類(lèi)似，但電路中串接了的濾波器206、207、208和209。各信號(hào)104、105和115在輸入所述各兩輸入乘法器前，先經(jīng)過(guò)濾波器，同時(shí)在所述的兩個(gè)兩輸入乘法器之間也設(shè)置了濾波器207。
圖10與圖3類(lèi)似，但電路中串接了濾波器207和208。信號(hào)115在輸入所述第二兩輸入乘法器前，先經(jīng)過(guò)濾波器208，同時(shí)在所述的兩個(gè)兩輸入乘法器之間也設(shè)置了濾波器207。
圖11與圖9類(lèi)似，但在所述的兩個(gè)兩輸入乘法器之間未設(shè)置濾波器207。
圖12～圖14與圖9～圖11類(lèi)似，但分別串接了電容210。電容210的作用與上文所述類(lèi)似。
圖15與圖6類(lèi)似，但串接了濾波器207，208。
圖16與圖1 5類(lèi)似，但串接了電容210。
很顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造其他的可在本發(fā)明中應(yīng)用的三輸入乘法器116。例如，可以在圖4和圖5的基礎(chǔ)上增加電容和/或?yàn)V波器來(lái)構(gòu)建所述乘法器116。也就是說(shuō)，無(wú)意將本發(fā)明限制在所公開(kāi)的精確形式中。
另外，在圖2中，取樣器110也可在脈沖成型器111之后。
另外，在乘法器116之前，電路的任何地方都可加入串接電容和/或放大器等。
在相位監(jiān)測(cè)器后，相位監(jiān)測(cè)信號(hào)119被送入相位調(diào)節(jié)器120。當(dāng)相位調(diào)節(jié)器120的輸入信號(hào)大于0時(shí)，相位增加；小于0時(shí)，相位減少；等于0時(shí)，相位不變。這可以通過(guò)改變相位偏置器108的直流偏置來(lái)實(shí)現(xiàn)，如Sumitomo Osaka Cement公司的LiNbO3的DQPSK調(diào)制器所示。
圖17～19給出了本發(fā)明的相位控制方法。
如圖17所示，當(dāng)相位偏置有一個(gè)負(fù)的相位誤差時(shí)，即相位偏置是π/2+δ，且δ＜0時(shí)，相位監(jiān)測(cè)信號(hào)119是-2δ＞0(步驟S1701，是)，相位調(diào)節(jié)器增加相位偏置(步驟S1703)，相位向目標(biāo)值π/2移動(dòng)。另一方面，當(dāng)相位監(jiān)測(cè)信號(hào)119不大于0時(shí)(步驟S1701，否)，則判斷其是否小于0(步驟S1702)。當(dāng)相位偏置有一個(gè)正的相位誤差，即相位偏置是π/2+δ，且δ＞0時(shí)，相位監(jiān)測(cè)器的輸出119是-2δ＜0(步驟S1702，是)，相位調(diào)節(jié)器120減少相位偏置器108的相位(步驟S1704)，這樣相位向目標(biāo)值π/2移動(dòng)。當(dāng)相位誤差為0時(shí)(步驟S1702，否)，相位監(jiān)測(cè)信號(hào)為0，相位調(diào)節(jié)器不動(dòng)作(S1705)，相位依然保持在目標(biāo)值。
圖18與圖17類(lèi)似，但0相位誤差的條件被合并到負(fù)相位誤差的條件，形成非正相位誤差條件。圖19與圖17類(lèi)似，但在圖19中，0相位誤差的條件被合并到正相位誤差的條件，形成非負(fù)相位誤差條件。如果監(jiān)測(cè)信號(hào)為0時(shí)，相位調(diào)節(jié)的幅度是0，上述合并不影響相位控制。如果相位調(diào)節(jié)有一個(gè)固定的步長(zhǎng)，則相位偏置會(huì)在最佳值附近振蕩，但其幅度等于相位調(diào)節(jié)的步長(zhǎng)。如果步長(zhǎng)足夠小，這種振蕩是可以接受的。
很顯然，當(dāng)在平均器118和相位調(diào)節(jié)器120之間設(shè)置有反相器時(shí)，相位調(diào)節(jié)器120的調(diào)節(jié)方向與平均器118的輸出的相位方向相反。因而，在本文中，適當(dāng)方向指當(dāng)平均器118的輸出的相位為正(根據(jù)上下文，有時(shí)包括相位為0的情況)時(shí)，相位調(diào)節(jié)器120的適當(dāng)調(diào)節(jié)方向，而將平均器118的輸出的相位為負(fù)(根據(jù)上下文，有時(shí)包括相位為0的情況)時(shí)，相位調(diào)節(jié)器120的適當(dāng)調(diào)節(jié)方向稱(chēng)為另一適當(dāng)方向。
另外，本發(fā)明提供了一種I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，可用于(但不限于)諸如差分四相相移鍵控系統(tǒng)、四相相移鍵控系統(tǒng)、多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)、差分多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)以及正交調(diào)制系統(tǒng)之類(lèi)的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)中，圖20示出了這種方法的流程。
如圖20所示，本發(fā)明的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法包括接收采樣的信號(hào)，進(jìn)行模平方計(jì)算的步驟，在該步驟中，利用圖2所示的模平方器件114對(duì)采樣器所采樣的信號(hào)進(jìn)行模平方計(jì)算；相乘的步驟，對(duì)所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)的I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)以及所述模平方計(jì)算步驟的輸出進(jìn)行相乘，這可以由圖3-圖16所示的各種乘法器執(zhí)行，也就是說(shuō)，該步驟可以分解為第一相乘步驟和第二相乘步驟(如圖3-5、圖7以及圖9-圖14所示)，或在I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1/-1和-1/+1時(shí)，該步驟還可以分解為異或非步驟以及異或非相乘步驟(如圖6、圖8以及圖15-16所示)，進(jìn)一步如這些圖所示，該步驟還可以包括濾波的步驟、消除直流的步驟、以及放大的步驟等；平均的步驟，對(duì)所述相乘步驟的結(jié)果進(jìn)行平均。
進(jìn)一步所述方法還包括相位調(diào)節(jié)的步驟，根據(jù)圖17-19以及上文所述的方法進(jìn)行相位偏置器的相位調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、取樣器、以及安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間、用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置包括模平方器件，用于接收來(lái)自所述取樣器的信號(hào)，并輸出所述信號(hào)的模的平方；乘法器，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進(jìn)行相乘；平均器，用于對(duì)所述乘法器的輸出取平均。
所述乘法器例如可以由圖3-圖16中所示的乘法器實(shí)現(xiàn)。
其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、差分多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的一種。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的目的還可以由可以使計(jì)算機(jī)或單片機(jī)等執(zhí)行上述操作的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。例如，對(duì)于包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器的所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，所述計(jì)算機(jī)程序可以使該發(fā)射機(jī)的計(jì)算機(jī)(CPU)或單片機(jī)執(zhí)行以下操作模平方計(jì)算操作，用于接收來(lái)自取樣器的信號(hào)，并計(jì)算所接收的信號(hào)的模的平方；相乘操作，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計(jì)算操作的輸出進(jìn)行相乘；平均操作，用于對(duì)所述相乘操作的輸出取平均。
也就是說(shuō)，可以認(rèn)識(shí)到，在各個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)專(zhuān)門(mén)的電路或線(xiàn)路(例如，互連以執(zhí)行專(zhuān)門(mén)功能的離散邏輯門(mén))、通過(guò)由一個(gè)或更多個(gè)處理器執(zhí)行的程序指令，或者通過(guò)兩者的組合來(lái)執(zhí)行該各個(gè)動(dòng)作。因此，可以通過(guò)多種不同的形式來(lái)實(shí)施該各個(gè)方面，并且所有這些形式都被認(rèn)為處于所描述內(nèi)容的范圍內(nèi)。對(duì)于該各個(gè)方面中的每一個(gè)，任何這種形式的實(shí)施例在此都可以指“被構(gòu)造用來(lái)執(zhí)行所述動(dòng)作的邏輯”，或者另選地，是指“執(zhí)行或者能夠執(zhí)行所述動(dòng)作的邏輯”。
同樣，可以進(jìn)一步使所述計(jì)算機(jī)和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)濾波操作、消除直流操作、以及放大操作等。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的目的還可以由計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，所述介質(zhì)存儲(chǔ)上述的程序。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是能夠包含、存儲(chǔ)、傳達(dá)、傳播、或傳送程序，以由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用的或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置相結(jié)合的任何裝置。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如可以是但不限于電子、磁、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備、裝置或者傳播介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡列舉)可以包括具有一根或更多根導(dǎo)線(xiàn)的電連接、便攜式計(jì)算機(jī)磁盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM或閃存)、光纖，以及便攜式光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(CDROM)。
本發(fā)明實(shí)施例的以上說(shuō)明只用于例示和說(shuō)明的目的。前述說(shuō)明并不旨在將本發(fā)明窮盡在或限制在所公開(kāi)的精確形式。很明顯，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，許多修改和變型是顯而易見(jiàn)的。所選擇并描述的實(shí)施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域其他技術(shù)人員理解本發(fā)明的各種實(shí)施例及其各種變型例，以適合于特定的預(yù)期使用。應(yīng)該理解，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)用I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述裝置安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間，用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，包括模平方器件，用于接收來(lái)自所述取樣器的信號(hào)，并輸出所述信號(hào)的模的平方；乘法器，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進(jìn)行相乘；平均器，用于對(duì)所述乘法器的輸出取平均。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，還包括串聯(lián)在所述乘法器和平均器之間、所述乘法器和所述模平方器件之間、所述平均器之后或所述模平方器件之前的一個(gè)或多個(gè)放大器和/或?yàn)V波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)還包括在所述取樣器之前或之后的脈沖成型器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述相位偏置監(jiān)測(cè)裝置的輸出對(duì)所述相位偏置器的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述相位監(jiān)測(cè)裝置的輸出對(duì)所述相位偏置器的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、差分多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中所述乘法器為三輸入乘法器，包括串聯(lián)的兩個(gè)兩輸入乘法器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1和-1或-1和+1，所述乘法器為三輸入乘法器，包括串聯(lián)的異或非門(mén)與兩輸入乘法器，所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)輸入到所述異或非門(mén)，所述異或非門(mén)的輸出與所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中所述兩個(gè)兩輸入乘法器之間和/或各兩輸入乘法器之前串聯(lián)有一個(gè)或多個(gè)濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中所述兩輸入乘法器之前和/或之后串聯(lián)有濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
15.一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)用I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述方法用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，所述方法包括模平方計(jì)算步驟，用于接收來(lái)自取樣器的信號(hào)，并計(jì)算所接收的信號(hào)的模的平方；乘法步驟，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計(jì)算步驟的輸出進(jìn)行相乘；平均步驟，用于對(duì)所述相乘步驟的輸出取平均。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，還包括在所述乘法步驟和所述平均步驟之間、所述乘法步驟和所述模平方計(jì)算步驟之間、所述平均步驟之后或所述模平方計(jì)算步驟之前的一個(gè)或多個(gè)放大步驟和/或?yàn)V波步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述乘法步驟包括對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計(jì)算步驟的輸出這三個(gè)輸入中的任意兩個(gè)進(jìn)行相乘的第一相乘步驟；以及將所述第一相乘步驟的結(jié)果與所述三個(gè)輸入中剩下的輸入相乘的第二相乘步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1和-1或-1和+1，所述乘法步驟包括對(duì)所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行異或非的異或非步驟以及將所述異或非步驟的結(jié)果與所述模平方計(jì)算步驟的輸出相乘的相乘步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述第一相乘步驟和所述第二相乘步驟之間和/或第一相乘步驟或第二相乘步驟之前還包括一個(gè)或多個(gè)濾波的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中在所述相乘步驟之前和/或之后還包括濾波的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20任一項(xiàng)所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中在對(duì)所述模平方計(jì)算步驟的輸出進(jìn)行相乘之前，還包括對(duì)其進(jìn)行消除直流的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至20任一項(xiàng)所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述平均步驟的輸出對(duì)所述相位偏置器的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述相位調(diào)節(jié)器在所述平均步驟的輸出為正時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出為負(fù)時(shí)，進(jìn)行另一適當(dāng)方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出為0時(shí)，不進(jìn)行調(diào)節(jié)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述相位調(diào)節(jié)器在所述平均步驟的輸出為正時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出不為正時(shí)，進(jìn)行另一適當(dāng)方向調(diào)節(jié)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述相位調(diào)節(jié)器在所述平均步驟的輸出為負(fù)時(shí)，進(jìn)行另一適當(dāng)方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出不為負(fù)時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)方向調(diào)節(jié)。
26.根據(jù)權(quán)利要求15至20任一項(xiàng)所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、差分多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的一種。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、差分多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的一種。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、差分多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的一種。
29.一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、取樣器、以及安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間、用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差的I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置包括模平方器件，用于接收來(lái)自所述取樣器的信號(hào)，并輸出所述信號(hào)的模的平方；乘法器，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進(jìn)行相乘；平均器，用于對(duì)所述乘法器的輸出取平均。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，還包括串聯(lián)在所述乘法器和平均器之間、所述乘法器和所述模平方器件之間、所述平均器之后、所述模平方器件之前的一個(gè)或多個(gè)放大器和/或?yàn)V波器。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)還包括在所述取樣器之前或之后的脈沖成型器。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測(cè)裝置的輸出對(duì)所述相位偏置器的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)、差分多進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機(jī)以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的一種。
34.根據(jù)權(quán)利要求29至33任一項(xiàng)所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中所述乘法器為三輸入乘法器，包括兩個(gè)串聯(lián)的兩輸入乘法器。
35.根據(jù)權(quán)利要求29至33任一項(xiàng)所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1和-1或-1和+1，所述乘法器為三輸入乘法器，包括串聯(lián)的異或非門(mén)與兩輸入乘法器，所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)輸入到所述異或非門(mén)，所述異或非門(mén)的輸出與所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中所述兩個(gè)兩輸入乘法器之間和/或各兩輸入乘法器之前串聯(lián)有一個(gè)或多個(gè)濾波器。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中所述兩輸入乘法器之前和/或之后串聯(lián)有濾波器。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
全文摘要
I－Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)及其I－Q路間相位偏置的監(jiān)測(cè)裝置和方法。所述I－Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述I－Q正交調(diào)制發(fā)射機(jī)用I－Q路間相位監(jiān)測(cè)裝置安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間，用于監(jiān)測(cè)所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，包括模平方器件，用于接收來(lái)自所述取樣器的信號(hào)，并輸出所述信號(hào)的模的平方；乘法器，用于對(duì)所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進(jìn)行相乘；平均器，用于對(duì)所述乘法器的輸出取平均。本發(fā)明還根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果對(duì)所述I－Q路間相位偏置進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)H04B10/155GK101043269SQ20061006545
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者陶振寧, 延斯·C·拉斯穆森 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社