專利名稱：發(fā)射機(jī)的模擬i/q調(diào)制器的i/q不均衡和dc偏移校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)中所使用的發(fā)射機(jī)的模擬I/Q 調(diào)制器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的通信或發(fā)射系統(tǒng)基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。這種通信系統(tǒng) 可發(fā)送和接收信號(hào)。數(shù)字通信技術(shù)被用在諸如無線電通信的無線通 ..信、電信、和局域網(wǎng)等幾乎所有領(lǐng)域中。數(shù)字通信基于使用數(shù)字調(diào)制 技術(shù)而由發(fā)射機(jī)發(fā)送并由接收機(jī)接收的特定類別的通信信號(hào)。這些技 術(shù)使用一類執(zhí)行向量或正交調(diào)制的信號(hào)調(diào)制器。經(jīng)向量調(diào)制的信號(hào)或 經(jīng)正交調(diào)制的信號(hào)是根據(jù)定義了相位向量的同相分量和正交分量而 調(diào)制的幅度和相位調(diào)制信號(hào)。在向量調(diào)制或正交調(diào)制中，兩個(gè)調(diào)制輸 入信號(hào)單獨(dú)地調(diào)制載波信號(hào)的同相分量或信號(hào)(I)和正交分量或信 號(hào)(Q)。通常的數(shù)字發(fā)射機(jī)架構(gòu)包括由可調(diào)諧的或固定的模擬I/Q 調(diào)制器將發(fā)送信號(hào)從基帶上變頻到RF載波頻率(-I/Q上變頻)。
然而，發(fā)射機(jī)的模擬部分中的I支路和Q支路之間不可避免的 不均衡導(dǎo)致對(duì)圖像型號(hào)抑制不足。由于硬件公差，完全均衡的模擬 I/Q調(diào)制器并非現(xiàn)實(shí)可行，這導(dǎo)致對(duì)圖像信號(hào)的有限抑制。設(shè)計(jì)I/Q 調(diào)制器時(shí)的主要問題是通過維持I信道和Q信道之間的正交(即， 使I信道和Q信道之間的幅度和/或相位誤差最小化)并使直流(DC) 偏移最小化(使載波泄露最小化)來對(duì)I/Q不均衡進(jìn)行補(bǔ)償。這些因 素中的每一個(gè)都可導(dǎo)致被發(fā)送的信號(hào)中出現(xiàn)失真，這導(dǎo)致接收機(jī)處的 誤碼率增大。而且，這些因素隨著溫度、裝置偏壓、部件老化、和頻 率而改變，這通常使得必須在操作期間進(jìn)行重新調(diào)整。因此，例如， 必須通過使用數(shù)字信號(hào)處理來補(bǔ)償1/Q不均衡的影響。
已經(jīng)在不同的文獻(xiàn)中廣泛描述了對(duì)模擬I/Q不均衡的數(shù)字補(bǔ)償。大部分公開考慮到了接收機(jī)處的I/Q不均衡。因?yàn)樵诖嗽跀?shù)字部分之 前出現(xiàn)了模擬不均衡，所以可實(shí)現(xiàn)基于自適應(yīng)濾波或盲系數(shù)估計(jì)的直 接補(bǔ)償技術(shù)。
其它系統(tǒng)使用了對(duì)發(fā)射機(jī)處的I/Q不均衡進(jìn)行的補(bǔ)償。這種方 法更加困難。US6298096B1描述了使用正交調(diào)制器的發(fā)射調(diào)制器， 所述正交調(diào)制器具有產(chǎn)生預(yù)失真輸出信號(hào)的預(yù)失真模塊。預(yù)失真模塊 基于一組預(yù)失真系數(shù)對(duì)由正交調(diào)制器引入的誤差進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。正交調(diào) 制器從預(yù)失真模塊接收輸出信號(hào)。正交調(diào)制器對(duì)I信道信號(hào)和Q信 道信號(hào)進(jìn)行上變頻，并且將它們結(jié)合起來。在該處理中，正交調(diào)制器 引入了誤差。在校準(zhǔn)模式下，校準(zhǔn)頻率處的正弦波被施加到預(yù)失真模 塊的輸入端，并且將變換器耦接到正交調(diào)制器的輸出端。變換器產(chǎn)生 對(duì)變頻為基帶的正交調(diào)制器的輸出的頻譜的'數(shù)字表示。在校準(zhǔn)頻率和 校準(zhǔn)頻率的兩倍處產(chǎn)生由正交調(diào)制器誤差產(chǎn)生的而由預(yù)失真模塊的 效應(yīng)降低的寄生能量。二次多項(xiàng)式最小化計(jì)算器接收變換器的輸出。 基于處于校準(zhǔn)頻率的正交調(diào)制器的輸出的頻譜的數(shù)字表示中所存在 的能量與之前的預(yù)失真系數(shù)值之間的二次關(guān)系，二次多項(xiàng)式最小化計(jì) 算器確定之后的預(yù)失真系數(shù)值。該現(xiàn)有技術(shù)的補(bǔ)償方法基于重復(fù)執(zhí)行 的迭代處理。在已經(jīng)做出初始確定之后，每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行迭代補(bǔ)償處理 時(shí)，之前的預(yù)失真系數(shù)值就被用作起點(diǎn)。該處理需要額外的時(shí)間來收 斂于最優(yōu)值。
另外，EP04106643.2描述了針對(duì)LO泄露和I/Q失配校準(zhǔn)的另一 方法。該校準(zhǔn)方法基于通過至少一個(gè)預(yù)定補(bǔ)償系數(shù)對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行的 調(diào)整。在三個(gè)校準(zhǔn)步驟中確定該補(bǔ)償系數(shù)。該處理還需要額外的時(shí)間 來收斂于最優(yōu)補(bǔ)償值。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供用來對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)中所使用的發(fā) 射機(jī)的模擬I/Q調(diào)制器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)，所述校準(zhǔn)不消耗過多 的處理時(shí)間和功率。
通過包括權(quán)利要求1所給出的特性的校準(zhǔn)方法來解決問題。
9從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的有利的實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明，校準(zhǔn)信號(hào)S(tk)被發(fā)送，并且在至少一個(gè)補(bǔ)償測(cè)量 組中，在兩個(gè)校準(zhǔn)步驟中用至少一個(gè)預(yù)定補(bǔ)償系數(shù)來調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào) S(tk)的同相信號(hào)S"tk)和正交信號(hào)SQ(tk)。兩個(gè)校準(zhǔn)步驟被細(xì)分為第一
校準(zhǔn)步驟和第二校準(zhǔn)步驟。在第一校準(zhǔn)步驟中，用第一復(fù)合補(bǔ)償值調(diào)
整校準(zhǔn)信號(hào)，并且使檢測(cè)器電路的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào)S(tk)的諧
波相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第一復(fù)合補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果。在第二校準(zhǔn)步驟中，用第
二復(fù)合補(bǔ)償值調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào)S(tk)，并且使檢測(cè)器電路的輸出信號(hào)與所 述校準(zhǔn)信號(hào)S(tk)的所述諧波相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第二復(fù)合補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果。
接下來，針對(duì)各個(gè)復(fù)合補(bǔ)償值和各個(gè)復(fù)合補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果確定至少一個(gè) 復(fù)合補(bǔ)償系數(shù)的下一最優(yōu)補(bǔ)償值。
這種減少到兩個(gè)校準(zhǔn)測(cè)量步驟的校準(zhǔn)方法導(dǎo)致得到簡(jiǎn)單快速的
處理來用預(yù)定補(bǔ)償系數(shù)校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)中的I/Q調(diào)制器，該預(yù)定補(bǔ)償系數(shù) 對(duì)幅度和/或相位不均衡以及DC偏移或希望補(bǔ)償?shù)钠渌盘?hào)衰減進(jìn) 行補(bǔ)償。有利的是，該校準(zhǔn)處理基于線性補(bǔ)償，所述線性補(bǔ)償允許將 校準(zhǔn)測(cè)量階段的數(shù)量減少為僅剩稍后描述的兩個(gè)校準(zhǔn)階段。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，補(bǔ)償系數(shù)之一表示I/Q補(bǔ)償?shù)膹?fù)合I/Q補(bǔ) 償系數(shù)。對(duì)于完整的校準(zhǔn)方法，不同的預(yù)定復(fù)合I/Q補(bǔ)償值被應(yīng)用于 粗I/Q補(bǔ)償系數(shù)和細(xì)1/Q補(bǔ)償系數(shù)。其它補(bǔ)償系數(shù)表示粗DC補(bǔ)償系 數(shù)和細(xì)DC補(bǔ)償系數(shù)。在該校準(zhǔn)方法中，將兩個(gè)補(bǔ)償值應(yīng)用于每一補(bǔ) 償系數(shù)。
換言之無論I/Q補(bǔ)償或DC補(bǔ)償之一被提供還是二者都被提供， 在第一校準(zhǔn)步驟中，均用第一復(fù)合補(bǔ)償值來調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào)。在該步驟 中，使檢測(cè)器電路的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào)的諧波相關(guān)聯(lián)，例如， 與第二諧波相關(guān)聯(lián)，由此來產(chǎn)生第一復(fù)合I/Q補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果，或者與 第一諧波(=基頻)相關(guān)聯(lián)，由此來產(chǎn)生第一復(fù)合DC補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果。 在第二校準(zhǔn)步驟中，用第二復(fù)合補(bǔ)償值來調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào)。在該步驟中， 使檢測(cè)器電路的輸出信號(hào)與校準(zhǔn)信號(hào)的所述諧波相關(guān)聯(lián)，例如，與第 二諧波相關(guān)聯(lián)，由此來產(chǎn)生第二復(fù)合I/Q補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果，或者與第一 諧波(=基頻)相關(guān)聯(lián)，由此來產(chǎn)生第二復(fù)合DC補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果。根據(jù)通過以下方式得到的所述復(fù)合補(bǔ)償值和所述復(fù)合補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果來 確定下一最優(yōu)補(bǔ)償值
對(duì)于用I/Q補(bǔ)償系數(shù)C進(jìn)行的I/Q補(bǔ)償
Cn:(Un,2-Cn"Un,rCn,2)/(Un,2-Unj)。
對(duì)于用粗DC補(bǔ)償系數(shù)E進(jìn)行的粗DC補(bǔ)償
En:(Vn,En,!-Vn,En'2)/(Vn,2-Vnj)。
對(duì)于用細(xì)DC補(bǔ)償系數(shù)D進(jìn)行的細(xì)DC補(bǔ)償
D,(Wn,2-Dn,廠Wn,rDn,2)/(Wn,2-Wn,！)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，對(duì)每一補(bǔ)償系數(shù)提供一組校準(zhǔn)測(cè)量。 在一個(gè)復(fù)雜實(shí)施例中，在粗校準(zhǔn)測(cè)量組和細(xì)校準(zhǔn)測(cè)量組中逐步執(zhí)行對(duì)
I/Q不均衡和DC偏移的補(bǔ)償。例如，在用于粗I/Q補(bǔ)償?shù)拇中?zhǔn)測(cè) 量組中，根據(jù)正預(yù)定常數(shù)設(shè)置第一I/Q補(bǔ)償值，并且在預(yù)訂數(shù)量的周 期提供各個(gè)復(fù)合粗I/Q補(bǔ)償測(cè)量以進(jìn)行平均。而且，根據(jù)負(fù)預(yù)定常數(shù) 設(shè)置第二 1/Q補(bǔ)償值，并且在預(yù)訂的周期提供各個(gè)復(fù)合粗1/Q補(bǔ)償測(cè) 量。接下來，用所述I/Q補(bǔ)償值和所述復(fù)合粗I/Q測(cè)量結(jié)果來確定下 一最優(yōu)粗I/Q補(bǔ)償值。在用于細(xì)1/Q補(bǔ)償?shù)牡谝恍?zhǔn)測(cè)量組中，用之 前的最優(yōu)值和正預(yù)定常數(shù)給出第一復(fù)合細(xì)1/Q補(bǔ)償值，并且用之前的 最優(yōu)值和負(fù)預(yù)定常數(shù)給出第二復(fù)合細(xì)I/Q補(bǔ)償值。
在相同的預(yù)定周期執(zhí)行每一校準(zhǔn)測(cè)量組以進(jìn)行求平均?？蛇x的 是或其它的是，在不同的預(yù)定周期執(zhí)行校準(zhǔn)測(cè)量組以進(jìn)行求平均。這 些用于確定各個(gè)補(bǔ)償系數(shù)的補(bǔ)償值的不同周期允許針對(duì)細(xì)補(bǔ)償和粗 補(bǔ)償?shù)耐暾?zhǔn)方法。作為優(yōu)選實(shí)施例，粗校準(zhǔn)測(cè)量組的預(yù)定周期少 于細(xì)校準(zhǔn)測(cè)量組的預(yù)定周期。例如，對(duì)于粗校準(zhǔn)測(cè)量組，用于求平均 的預(yù)定周期被設(shè)置為8個(gè)周期，并且對(duì)于細(xì)校準(zhǔn)測(cè)量組，用于平均的 預(yù)定周期被設(shè)置為64個(gè)周期。這允許以較容易的方式進(jìn)行具有I/Q 調(diào)制器的細(xì)校準(zhǔn)和粗校準(zhǔn)的完整校準(zhǔn)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，對(duì)于每一補(bǔ)償系數(shù)，具有最大補(bǔ)償 值和最小補(bǔ)償值的值范圍被預(yù)定義。為了保持值范圍，觀察下一最優(yōu) 值。在下一最優(yōu)值的實(shí)數(shù)部分或虛數(shù)部分超過給定值范圍的限制的情 況下，下一最優(yōu)值被設(shè)置為給定的最大補(bǔ)償值或最小補(bǔ)償值。而且，可在不同的工作條件下(例如，在不同的頻率條件和/或 溫度條件下、和/或在變化的工作狀態(tài)下)確定補(bǔ)償系數(shù)的補(bǔ)償值。
配置補(bǔ)償處理來補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)不均衡。例如，補(bǔ)償系數(shù)之一
補(bǔ)償同相信號(hào)^(tk)和正交信號(hào)SQ(tk)中的幅度和相位不均衡。其它補(bǔ)
償系數(shù)補(bǔ)償同相信號(hào)S"tk)和正交信號(hào)SQ(tk)中的直流偏移。
關(guān)于用來校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)的模擬I/Q調(diào)制器的系統(tǒng)，用以下方式來
解決本發(fā)明的問題
基帶處理器，用于產(chǎn)生具有同相信號(hào)S"tk)和正交信號(hào)SQ(tk)的作 為輸入信號(hào)的校準(zhǔn)信號(hào)S(tk)，
數(shù)字補(bǔ)償電路，用于在兩個(gè)校準(zhǔn)步驟中用至少一個(gè)復(fù)合補(bǔ)償系 數(shù)來調(diào)整所述同相信號(hào)St(tk)和所述正交信號(hào)SQ(tk)，
" 1/Q調(diào)制器，用于調(diào)制經(jīng)調(diào)整的同相信號(hào)和經(jīng)調(diào)整的正交信號(hào)， 并且產(chǎn)生RF輸出信號(hào)sRF(t)，
模擬檢測(cè)器電路，其耦接到I/Q調(diào)制器并且與所述校準(zhǔn)信號(hào)s(tk) 的諧波Hi或H2中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)，從而為所述兩個(gè)校準(zhǔn)歩驟提供 復(fù)合測(cè)量結(jié)果，以及
確定電路，用于確定復(fù)合補(bǔ)償系數(shù)的下一最優(yōu)補(bǔ)償值，以對(duì)同
相信號(hào)S《tk)和正交信號(hào)SQ(tk)進(jìn)行預(yù)失真。
而且，該系統(tǒng)包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器耦接在補(bǔ)償電
路和模擬I/Q調(diào)制器之間，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字的同相信號(hào)Sl(tk) 和數(shù)字的正交信號(hào)SQ(tk)轉(zhuǎn)換為模擬I基帶信號(hào)和模擬Q基帶信號(hào)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述檢測(cè)器電路是用于確定RF輸出信號(hào) SRF(t)的輸出功率的功率檢測(cè)器。檢測(cè)和確定電路包括使被確定的RF 輸出信號(hào)s^(t)數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述檢測(cè)器電路 耦接。數(shù)字化的信號(hào)被傳送到所述確定電路，所述確定電路例如是耦 接到所述檢測(cè)器電路的數(shù)字信號(hào)處理器，從而確定相關(guān)補(bǔ)償系數(shù)的 值。


圖1示出了用于校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)的模擬I/Q調(diào)制器的系統(tǒng)的發(fā)射部
12分的功能圖，發(fā)射機(jī)包括補(bǔ)償電路和I/Q調(diào)制器，
圖2示出了用于校準(zhǔn)所述模擬I/Q調(diào)制器的系統(tǒng)的檢測(cè)和確定 部分的功能圖，該部分中包括檢測(cè)器電路和確定電路。
具體實(shí)施例方式
將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。具體而言，將用用于檢測(cè)器電路的示 例模型來描述本發(fā)明，所述檢測(cè)器電路包括功率檢測(cè)器。
圖1示.出了用于校準(zhǔn)具有補(bǔ)償電路4的例如直接上變頻發(fā)射機(jī)3 的模擬I/Q調(diào)制器2的系統(tǒng)的功能圖。發(fā)射機(jī)3可被用在諸如WLAN 發(fā)射機(jī)或收發(fā)機(jī)之類的無線電通信設(shè)備中，所述無線電通信設(shè)備可被 集成在幾種電子設(shè)備中，例如集成在便攜式計(jì)算機(jī)中、移動(dòng)電話中、 數(shù)碼相機(jī)中，等等。
發(fā)射電路1包括基帶處理器5、所述補(bǔ)償電路4、 一對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換 器6、所述I/Q調(diào)制器2和天線7?；鶐幚砥?可以是例如數(shù)字信 號(hào)處理器、中央處理器、或某些其他類型的處理設(shè)備或邏輯電路。
基帶處理器5產(chǎn)生具有同相信號(hào)s"tk)和正交信號(hào)SQ(tk)的數(shù)字 輸入信號(hào)s(tO，用于通過天線7進(jìn)行RF發(fā)送。
用以下方程式在補(bǔ)償電路4中用不同的補(bǔ)償系數(shù)CI/Q、 D,/q和
Ej/Q來調(diào)整同相信號(hào)s"tk)和正交信號(hào)SQ(tk):
d仇)=d * Sl(tk) + Sl(tk) + Di
dQ(tk) = CQ * SQ(tk) + SQ(tk) + DQ
其中，d"tk)和dQ(tk)是產(chǎn)生了模擬輸出信號(hào)a"t)和aQ(t)的數(shù)模轉(zhuǎn) 換器6的數(shù)字輸入信號(hào)；Q和Cq是用于I/Q不均衡補(bǔ)償?shù)南禂?shù)；Dj 和Dq是用于數(shù)字細(xì)1/Q偏移補(bǔ)償?shù)南禂?shù)。
其后，通過一對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器6將經(jīng)調(diào)整的數(shù)字同相信號(hào)s"tk)和 經(jīng)調(diào)整的數(shù)字正交信號(hào)SQ(tk)轉(zhuǎn)換到模擬域，并且將它們饋送到I/Q 調(diào)制器2用于進(jìn)行直接上變頻。
所述I/Q調(diào)制器2包含模擬DC偏移補(bǔ)償電路15，其由以下方
程描述
Cl(t) = a!(t) + V * E！cq(t) = aQ(t) + V * EQ
其中，和EQ是用于模擬粗DC偏移補(bǔ)償?shù)南禂?shù)，并且V描 述了數(shù)模轉(zhuǎn)換器23的DC偏移補(bǔ)償特性。
盡管粗DC補(bǔ)償系數(shù)Et和Eq以及細(xì)DC補(bǔ)償系數(shù)和Dq樸襟 了相同的衰減，即，DC偏移，有利的是具有這兩者。在沒有粗DC 補(bǔ)償系數(shù)Ez和Eq的情況下，細(xì)dc補(bǔ)償系數(shù)d!和dq將變得過大從 而數(shù)模轉(zhuǎn)換器6的動(dòng)態(tài)范圍將會(huì)縮減。
補(bǔ)償電路15的輸出信號(hào)c"t)和cq(t)被饋送到混頻器.18和19， 混頻器18和19運(yùn)行在來自本機(jī)振蕩器8的RF載波頻率下并產(chǎn)生通 過天線7發(fā)射的RF輸出信號(hào)SM (t)。另外，諸如放大器、濾波器等 的其它部件，例如低通濾波器，可被包括在發(fā)射電路l中。
' 現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述補(bǔ)償系數(shù)CI/Q、 Dz/Q和/或E^的確定
.圖2示出了用于校準(zhǔn)所述模擬I/Q調(diào)制器2的系統(tǒng)的檢測(cè)和確 定部分的功能圖，其包括檢測(cè)器電路20和確定電路21。
所述模擬檢測(cè)器電路20可直接耦接到I/Q調(diào)制器2。在一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例中，所述檢測(cè)器電路20是用于確定RF輸出信號(hào)sRF (t)的輸 出功率的功率檢測(cè)器22。校準(zhǔn)方法相對(duì)于功率檢測(cè)器22的特定特征 是魯棒的，即，不考慮檢測(cè)器是線性包絡(luò)檢測(cè)器還是對(duì)數(shù)包絡(luò)檢測(cè)器。 檢測(cè)和確定電路包括耦接到所述檢測(cè)器電路20的模數(shù)轉(zhuǎn)換器24。模 數(shù)轉(zhuǎn)換器24將模擬檢測(cè)器信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)p(tk)。數(shù)字化的信號(hào) p(tk)被饋送到所述確定電路21，確定電路21例如是耦接到所述檢測(cè) 器電路20的數(shù)字信號(hào)處理器，用于確定一個(gè)或多個(gè)相關(guān)補(bǔ)償系數(shù) Cj,q、 D!，q禾口 Ej,q的值。
當(dāng)執(zhí)行校準(zhǔn)測(cè)量組時(shí)，基帶處理器5根據(jù)下式發(fā)送具有頻率fo
的校準(zhǔn)信號(hào)S(tk):
Si(tk) = A-cos(27rf0-tk), sQ(tk) = A' sin(2兀'fo.tk).
對(duì)于用于確定DC偏移補(bǔ)償系數(shù)D和E的DC偏移測(cè)量，根據(jù) 下式，確定電路21將功率檢測(cè)器信號(hào)p(tk)與相同的頻率f。相關(guān)，尤 其與第一諧波Hi ( = lfQ，基頻)相關(guān)WW-
Vl, W{=J] p(tk).COS(27Tf0-tk),
vq, wQ= J] p(tk)-sin(27ff0'tk),
其中，M是具有頻率fo的校準(zhǔn)信號(hào)s(tO的單一周期的采樣數(shù)量， 并且N是用于求平均的周期數(shù)；v和w是對(duì)補(bǔ)償系數(shù)E和D的測(cè)量 結(jié)果。
在本發(fā)明的可能的實(shí)施例中，采樣率是20MHz (即，tk+1-tk = 50ns)，頻率fo是312.5kHz并且采樣數(shù)M是64。用于求平均的周期 數(shù)N可以不同。
對(duì)于用于確定I/Q補(bǔ)償系數(shù)C的I/Q不均衡補(bǔ)償測(cè)量，確定電 路21將功率檢測(cè)器信號(hào)p(tk)與頻率fo相關(guān)，尤其與第二諧波H2 (=2 f0)相關(guān)
層—1
ui = p(tk).cos(4兀'f。'tk),
A=0
層—1
uq= Z p(tk),sin(4兀.fo.tk),
"0
為了描述對(duì)下一最優(yōu)補(bǔ)償系數(shù)C、 D和/或E進(jìn)行的計(jì)算，有利 的是引入復(fù)合符號(hào)
I/Q補(bǔ)償 粗DC補(bǔ)償 細(xì)DC補(bǔ)償 1/Q測(cè)量結(jié)果 粗DC測(cè)量 細(xì)DC測(cè)量結(jié)果 對(duì)于I/Q補(bǔ)償測(cè)量n 并且對(duì)應(yīng)的I/Q補(bǔ)償測(cè)量
Cn，2被設(shè)置如下
Cn,i = Cm + ACn
Cn,2 — 二 Cm - ACn
其中，Cm是前一最優(yōu)值，并且ACn是預(yù)定常數(shù)。
C = Q+J*Cq， U二U!+j *Uq,
v = VI + j *vq,
w = wt + j *WQ ，兩個(gè)復(fù)合I/Q補(bǔ)償值C^和Cn,2被應(yīng)用，
結(jié)果被測(cè)量。有利的是，1/Q補(bǔ)償值C^和其后，下一最優(yōu)I/Q補(bǔ)償值C。被給出如下 Cn= (Un,2'Cn，i - Un,Cn,2)/( Un,2 - Un力。
對(duì)于粗DC補(bǔ)償，用相同的公式，只是I/Q補(bǔ)償系數(shù)C由粗DC 補(bǔ)償系數(shù)E替代
En= (Vn,2'En'i - Vn,廠En,2)/( Vn,2 - Vn力。
對(duì)于細(xì)DC補(bǔ)償，用相同的公式，只是1/Q補(bǔ)償系數(shù)C由細(xì)DC 補(bǔ)償系數(shù)D替代
Dn= (Wn,2-Dn,i陽Wn,!-Dn,2)/( Wn,2 - Wn,j)。
全部補(bǔ)償值CI/Q、 D^和/或E^是如下特定有效值范圍內(nèi)的實(shí)
數(shù)
Cmin <— Ci， Cq <— Cmax，
'Dmin<=Dl5 DQ<=Dmax和/或 p . <二 p\ K <= F n
Lminli， \lmax o
為了不超過這些限制，下一最優(yōu)值的實(shí)部(例如，c^)和虛部 (例如，cn,Q)被針對(duì)所述限制進(jìn)行檢查，并且如果超過了限制則所
述實(shí)部和虛部飽和，即，如果實(shí)際值〉Cmax，則被設(shè)置為例如C,x， 或者如果實(shí)際值〈C皿n，則被設(shè)置為Cmin。在可能的實(shí)施例中，所述 限制被給出如下
Dram=-1024, Dmax = 1023和/或
Emin 15， Emax — 15 。
而且，在根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)模式下，為每一個(gè)補(bǔ)償系數(shù)c1/Q、
Dj/q和e^提供多個(gè)校準(zhǔn)測(cè)量組一一組或多組；所述校準(zhǔn)測(cè)量組中的 每一組都針對(duì)每一系數(shù)CI/Q、 Duq和E^包括開個(gè)校準(zhǔn)步驟。具體而
曰
1. 初始化
全部補(bǔ)償系數(shù)被設(shè)置為0: 設(shè)置0) = 0, Do = 0, Eo = 0。
2. 粗DC補(bǔ)償(=第一校準(zhǔn)測(cè)量組)
設(shè)置= AE1;使用用于求平均的W周期來測(cè)量Vl,校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置E^ =-AEh使用用于求平均的K周期來測(cè)量Vl,2 (二第二 校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置下一最優(yōu)值Ei = Sat ([v!,Eu - Vw'Ei,2] / (v,2 - v^)}
3. 粗I/Q補(bǔ)償(=第二校準(zhǔn)測(cè)量組)
設(shè)置C^:AC2，使用用于求平均的N2周期來測(cè)量U2j (=第一
校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置C1>2 =-六(:2,使用用于求平均的N2周期來測(cè)量u2,2 (=第二 校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置下一最優(yōu)值C2 = Sat ([U2,2'Cw - u2,rC2,2] / (u2,2 - u^)}
4. 細(xì)DC補(bǔ)償(=第三校準(zhǔn)測(cè)量組)
設(shè)置Dw二AD3，使用用于求平均的N3周期來測(cè)量w3,i(=第一 校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置D3,2 = -AD3,使用用于求平均的N3周期來測(cè)量w3,2 (=第二 校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置下一最優(yōu)值D3 = Sat {[w3,2-D3,i - W3,Dw] / (w3,2 - w3,!)}
5. 細(xì)I/Q補(bǔ)償(=第四校準(zhǔn)測(cè)量組)
設(shè)置Cv-C2+AC4,使用用于求平均的N4周期來測(cè)量u4,1(=第 一校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置C4,2二C2-AC2,使用用于求平均的N4周期來測(cè)量U4,2 (=第
二校準(zhǔn)步驟)，
設(shè)置下一最優(yōu)值C4 = Sat ([u4,2'Ou — u4,rC4,2] / (u4,2 - u")} 可以以用于求平均的相同的預(yù)定周期N執(zhí)行每一校準(zhǔn)測(cè)量組。優(yōu) 選的是，用于求平均的周期對(duì)于細(xì)和粗補(bǔ)償是不同的。在一個(gè)實(shí)施例
中，使用以下周期N,至N4:
Ni = N2=8，用于粗校準(zhǔn)測(cè)量組，以及 N3 = N4=64，用于細(xì)校準(zhǔn)測(cè)量組。
這種具有預(yù)定值的線性補(bǔ)償方法將校準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)量減少到兩個(gè)
測(cè)量。通常，進(jìn)一步的迭代不會(huì)改善該結(jié)果。
而且，可在不同的工作條件下(例如，在不同的頻率條件和/或
17溫度條件下、和/或在變化的工作狀態(tài)下)確定和計(jì)算補(bǔ)償系數(shù)cI/Q、
Dvq禾口/或EI/Q。
在另一替代實(shí)施例中，基帶處理器5和確定電路21可以是同一數(shù) 字信號(hào)處理單元，諸如數(shù)字信號(hào)處理器、中央處理器、或某些其他類 型的處理裝置或邏輯電路數(shù)字處理單元。
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)(3)的模擬I/Q調(diào)制器(2)的方法，所述發(fā)射機(jī)(3)包括補(bǔ)償電路(4)、檢測(cè)器電路(20)、和確定電路(21)，其中，校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))被發(fā)送，并且在至少一個(gè)補(bǔ)償測(cè)量組(un，vn，wn)中，在兩個(gè)校準(zhǔn)步驟中用至少一個(gè)預(yù)定補(bǔ)償系數(shù)(C，D，E)來調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))的同相信號(hào)(sI(tk))和正交信號(hào)(sQ(tk))，其中在第一校準(zhǔn)步驟中，用第一復(fù)合補(bǔ)償值(Cn，1，Dn，1，En，1)調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))的諧波(H1，H2)相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第一復(fù)合補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(un，1，vn，1，wn，1)，在第二校準(zhǔn)步驟中，用第二復(fù)合補(bǔ)償值(Cn，2，Dn，2，En，2)調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))的所述諧波(H1，H2)相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第二復(fù)合補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(un，2，vn，2，wn，2)，根據(jù)所述復(fù)合補(bǔ)償值(Cn，1，Cn，2，Dn，1，Dn，2，En，1，En，2)和所述復(fù)合補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(un，1，un，2，vn，1，vn，2，wn，1，wn，2)確定復(fù)合補(bǔ)償系數(shù)(C，D，E)的下一最優(yōu)補(bǔ)償值(Cn，Dn，En)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述補(bǔ)償系數(shù)之一表示I/Q 補(bǔ)償?shù)膹?fù)合I/Q補(bǔ)償系數(shù)(C)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在第一校準(zhǔn)步驟中，用第一復(fù)合I/Q補(bǔ)償值((^,1)來調(diào)整校準(zhǔn)信 號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk)) 的第二諧波(H2)相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第一復(fù)合I/Q補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(ulU)，在第二校準(zhǔn)步驟中，用第二復(fù)合I/Q補(bǔ)償值(Cn,2)來調(diào)整校準(zhǔn)信 號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk)) 的第二諧波(H2)相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第二復(fù)合I/Q補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(un,2)，根據(jù)通過式Cf(lV2-C^-Un,rCn,2)/(Un,2-U^)給出的所述復(fù)合I/Q 補(bǔ)償值(Cn,b",2)和所述復(fù)合I/Q補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(Un>1， Un,2)確定下一 最優(yōu)I/Q補(bǔ)償值(Cn):。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，在用于粗IZQ補(bǔ)償?shù)拇中?zhǔn)測(cè)量組中根據(jù)正預(yù)定常數(shù)(ACn)設(shè)置第一I/Q補(bǔ)償值(Cn;1), 根據(jù)負(fù)預(yù)定常數(shù)(-ACn)設(shè)置第二I/Q補(bǔ)償值(Cn，2), 在用于求平均的預(yù)定周期(N2)上確定各個(gè)第一復(fù)合粗I/Q測(cè)量結(jié)果(Un山Un,2)，確定通過式Cn= (Un,2'Cnj - Un,「Cn,2) / (Un,2 — Unj)給出的下一最優(yōu)粗I/Q補(bǔ)償值(Cn)。
5. 如權(quán)利要求2至4之一所述的方法，其中，在用于細(xì)1/Q補(bǔ) 償?shù)募?xì)校準(zhǔn)測(cè)量組中設(shè)置由式Cn，廣Cn.u+ACn給出的第一I/Q補(bǔ)償值(C^), 設(shè)置由式Cn,「CU,2-AC,J合出的第二I/Q補(bǔ)償值(Cn,2)，在用于求平均的預(yù)定周期(N4)上確定各個(gè)第一復(fù)合細(xì)I/Q測(cè)量結(jié)果(U,u,Un,2)，確定通過式Cn= (U^Cnj — Un,rCn,2) / (Un,2 - Un,!)給出的下一最優(yōu)細(xì)1/Q補(bǔ)償值(Cn)。
6. 如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，所述補(bǔ)償系數(shù)中 的另一個(gè)表示用于粗DC補(bǔ)償?shù)膹?fù)合粗DC補(bǔ)償系數(shù)(E)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在第一校準(zhǔn)步驟中，用第一復(fù)合粗DC補(bǔ)償值(E,y)來調(diào)整校準(zhǔn) 信號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào) (s(tk))的第一諧波(H。相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第一復(fù)合粗DC補(bǔ)償測(cè)量 結(jié)果(vnJ)，在第二校準(zhǔn)步驟中，用第二復(fù)合粗DC補(bǔ)償值(E。,2)來調(diào)整校準(zhǔn) 信號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào) (S(tk))的第一諧波(H》相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第二復(fù)合粗DC補(bǔ)償測(cè)量 結(jié)果(vn,2)，根據(jù)通過式E^(Vn,E^-VwEn,2)/(Vn,2-V^)給出的所述復(fù)合粗 DC補(bǔ)償值(En山En,2)和所述復(fù)合粗DC補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(Vnj， Vn，2)確定下一最優(yōu)粗DC補(bǔ)償值(En)。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中r在用于粗DC補(bǔ)償?shù)拇中?zhǔn)測(cè)量組中根據(jù)正預(yù)定常數(shù)(AEn)設(shè)置第一復(fù)合粗DC補(bǔ)償值(EnJ), 根據(jù)負(fù)預(yù)定常數(shù)(-AEn)設(shè)置第二復(fù)合粗DC補(bǔ)償值(En,2), 在用于求平均的預(yù)定周期(N^上確定各個(gè)第一復(fù)合粗DC補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(Vn山Vn,2)，確定通過式E,(VwE^-VwEn,2)/K,2-V^)給出的下一最優(yōu)粗DC補(bǔ)償值(En)。
9. 如權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其中，所述補(bǔ)償系數(shù)中 的另一個(gè)表示用于細(xì)DC補(bǔ)償?shù)膹?fù)合細(xì)DC補(bǔ)償系數(shù)(D)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在第一校準(zhǔn)步驟中，用第一復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償值(D^)來調(diào)整校準(zhǔn) 信號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào) (s(tk))的第一諧波(H。相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第一復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償測(cè)量 結(jié)果(wn;1)，在第二校準(zhǔn)步驟中，用第二復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償值(D。，2)來調(diào)整校準(zhǔn) 信號(hào)(s(tk))，并且使檢測(cè)器電路(20)的輸出信號(hào)與所述校準(zhǔn)信號(hào) (s(tk))的第一諧波(H。相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生第二復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償測(cè)量 結(jié)果(wn,2)，根據(jù)通過式D^(Wn,Dn，rWn,rDn,2)/(Wn,2-Wn力給出的所述復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償值(Dw,Dn，2)和所述復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果(w^， wn,2)確 定下一最優(yōu)細(xì)DC補(bǔ)償值(Dn)。
11. 如權(quán)利要求9或IO所述的方法，其中，在用于細(xì)DC補(bǔ)償 的細(xì)校準(zhǔn)測(cè)量組中根據(jù)正預(yù)定常數(shù)(ADn)設(shè)置第一復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償值(Dn,。， 根據(jù)負(fù)預(yù)定常數(shù)(-ADn)設(shè)置第二復(fù)合細(xì)DC補(bǔ)償值(Dn,2), 在用于求平均的預(yù)定周期(N3)上確定各個(gè)第一復(fù)合DC測(cè)量(Wn山Wn,2)，確定通過式DnKwwD^-WyDn,2)/(Wn，rWn,0給出的下一最優(yōu)細(xì) DC補(bǔ)償值(Dn)。
12. 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在相同的預(yù)定周 期(N)或在不同的預(yù)定周期(Ni， N2， N3， N4)中執(zhí)行每一校準(zhǔn)測(cè) 量組(un， vn， wn)。
13. 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在初始化步驟中 將每一復(fù)合補(bǔ)償系數(shù)(C，D,E)設(shè)置為0。
14. 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述粗校準(zhǔn)測(cè)量 組(un， vn)的預(yù)定周期(Np N2)低于所述細(xì)校準(zhǔn)測(cè)量組(un， wn) 的預(yù)定周期(N3， N4)。
15. 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，對(duì)于每一補(bǔ)償系 數(shù)(CI/Q， DI/Q， EI/Q)用由下式給出的最大補(bǔ)償值和最小補(bǔ)償值來預(yù) 定義值范圍Cmin <— Cj, Cq <— Cmax,Dmin <= Dh DQ <= Dmax和/或Emin <— Ej， Eq <— Emax其中，如果所述系數(shù)(CI/Q， DI/Q， EI/Q)之一的下一最優(yōu)值的實(shí)部或虛部之一的限制被超出，則相應(yīng)的實(shí)部或虛部被設(shè)置給各個(gè)最大 補(bǔ)償值或最小補(bǔ)償值。
16. 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在不同的工作條 件下，例如，在不同的頻率條件和/或溫度條件下、和/或在變化的工 作狀態(tài)下，確定所述補(bǔ)償系數(shù)(C， D， E)。
17. —種用于校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)(3)的模擬I/Q調(diào)制器(2)的系統(tǒng)， 包括 基帶處理器(5)，用于產(chǎn)生具有同相信號(hào)(Sl(tk))和正交信號(hào) (SQ(tk))的作為輸入信號(hào)的校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))，數(shù)字補(bǔ)償電路(4)，用于在兩個(gè)校準(zhǔn)步驟中用至少一個(gè)復(fù)合補(bǔ) 償系數(shù)(C， D， E)來調(diào)整所述同相信號(hào)(Sl(tk))和所述正交信號(hào)(SQ(tk))，I/Q調(diào)制器(2)，用于調(diào)制經(jīng)調(diào)整的同相信號(hào)(Sl(tk))和經(jīng)調(diào) 整的正交信號(hào)(SQ(tk))，并且用于產(chǎn)生RF輸出信號(hào)(sRF(t))，模擬檢測(cè)器電路(20),其耦接到I/Q調(diào)制器(2)并且與所述 校準(zhǔn)信號(hào)(s(tk))的諧波中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)，從而為所述兩個(gè)校準(zhǔn) 步驟提供復(fù)合測(cè)量結(jié)果(un， vn， wn)，以及確定電路(21)，用于確定所述復(fù)合補(bǔ)償系數(shù)(C， D， E)的 下一最優(yōu)補(bǔ)償值(Cn, Dn， En)，以對(duì)所述同相信號(hào)(Sl(tk))和所述 正交信號(hào)(SQ(tk))進(jìn)行預(yù)失真。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，耦接在補(bǔ)償電路(4) 和模擬I/Q調(diào)制器(2)之間的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(24)將數(shù)字的同相信號(hào)(Sl(tk))和數(shù)字的正交信號(hào)(sq(tk))轉(zhuǎn)換為模擬I基帶信號(hào)和模擬Q 基帶信號(hào)。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器電路 (20)是用于確定RF輸出信號(hào)(sRF(t))的輸出功率的功率檢測(cè)器(22)。
20. 如權(quán)利要求17至19之一所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器 電路(20)耦接到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(24)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(24)對(duì) 確定的RF輸出信號(hào)(sRF(t))的輸出功率進(jìn)行數(shù)字化。
21. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述確定電路(21)是 通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(24)耦接到所述檢測(cè)器電路(20)的數(shù)字信號(hào) 處理器，其用于確定最優(yōu)補(bǔ)償值(Cn， Dn， En)。
22. 如權(quán)利要求17至21之一所述的系統(tǒng)，其中，所述確定電 路(21)耦接到所述補(bǔ)償電路(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用來對(duì)發(fā)射機(jī)(3)的模擬I/Q調(diào)制器(2)的DC偏移和I/Q不均衡進(jìn)行校準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)。頻率為f₀的校準(zhǔn)信號(hào)(s(t_k))被發(fā)送，并且用粗DC偏移補(bǔ)償?shù)念A(yù)定補(bǔ)償系數(shù)(E)來調(diào)整校準(zhǔn)信號(hào)的同相信號(hào)(s_I(t_k))和正交相位信號(hào)(s_Q(t_k))。測(cè)量第一粗DC偏移測(cè)量結(jié)果(v₁)，值(E)被改變，且測(cè)量第二粗DC偏移測(cè)量結(jié)果(v₂)。隨后用兩個(gè)測(cè)量結(jié)果(v₁和v₂)估算E的最優(yōu)值。用預(yù)定補(bǔ)償系數(shù)(C(用于I/Q不均衡補(bǔ)償)和D(用于細(xì)DC偏移補(bǔ)償))及其測(cè)量結(jié)果(u₁，u₂和w₁，w₂)分別重復(fù)該處理。通過檢測(cè)調(diào)制器輸出的功率以給出功率檢測(cè)器信號(hào)(p(t_k))并使該信號(hào)與頻率為f₀的信號(hào)相關(guān)聯(lián)來達(dá)到測(cè)量結(jié)果v和w。通過使信號(hào)(p(t_k))與頻率為2f₀的信號(hào)相關(guān)聯(lián)來達(dá)到測(cè)量結(jié)果(u)。
文檔編號(hào)H04L27/34GK101518014SQ200780034769
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者貢納爾·尼特舍 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司