本發(fā)明涉及用于補(bǔ)償RF收發(fā)器中的直流(DC)偏移的方法和設(shè)備。本發(fā)明具體地涉及用于執(zhí)行精細(xì)直流偏移補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br/>
背景技術(shù)：
對于許多不同RF應(yīng)用來說，集成的直接轉(zhuǎn)換RF收發(fā)器架構(gòu)在最近十年中變得流行。它們需要最小集合的構(gòu)建塊，參見圖1。每個(gè)RX或TX信號路徑需要僅僅一個(gè)具有關(guān)聯(lián)的本地振蕩器的混頻器，這也簡化了合成器。不再需要IF濾波器。但是這種架構(gòu)也具有缺點(diǎn)。直流偏移通過各個(gè)收發(fā)器/接收器部件(例如放大器、混頻器、濾波器等等)引入。它可以使信號失真，并且直接限制可用動(dòng)態(tài)范圍。強(qiáng)的偏移能夠使信號路徑飽和，并且還破壞數(shù)字信號處理。通過添加與出現(xiàn)的直流偏移相反的直流電壓來補(bǔ)償該直流偏移變得常見。在過去已經(jīng)開發(fā)出幾種不同解決方案。一種典型方法是提供附加硬件塊，正如在US6,756,924B2或US7,271,649B2或Tanaka,T.Yamawaki,K.Takikawa,N.Hayashi,I.Ohno,T.Wakuta,S.Takahashi,M.Kasahara,andB.Henshaw,“GSM/DCS1800DualBandDirect-ConversionTransceiverICWithaDCOffsetCalibrationSystem,”in01ESSCIRCSession3.3,2001中所公開的。這些塊典型地專用于各個(gè)構(gòu)建塊。直流偏移被測量和補(bǔ)償。該方法需要附加元件，不僅用于補(bǔ)償(例如DAC)，而且用于測量直流偏移和用于確定補(bǔ)償所需的值。這些塊在永久地運(yùn)行。它們增加系統(tǒng)復(fù)雜性并且消耗附加功率和空間。其他方法確定直流偏移和所得到的永久地在數(shù)字域中的直流補(bǔ)償值，正如在MarkoMailandandHans-JoachimJentschel,“CompensationofDC-OffsetsandRF-Self-MixingProductsinSix-Port-BasedAnalogDirectReceivers,”in14thISTMobile&WirelessCommunicationSummit,Dresden,June2005；或RussellHoppenstein,“DCOffsetAuto-CalibrationofTRF371x,”TexasInstruments,2010；或I.-H.Sohn,E.-R.Jeong,andY.H.Lee,“Data-AidedApproachtoI/QMismatchandDCOffsetCompensationinCommunicationReceivers,”IEEECOMMUNICATIONSLETTERS,vol.6,no.12,December2002中所公開的。補(bǔ)償值由DAC在模擬部分中引入。但是該構(gòu)思準(zhǔn)備僅僅一個(gè)補(bǔ)償值集合。如果系統(tǒng)增益是固定的，則這工作良好。但是具有可變增益的系統(tǒng)也可變地產(chǎn)生直流偏移。因此，每個(gè)新增益配置需要測量新直流偏移值并且設(shè)置新補(bǔ)償值。這增加了要被完成以改變增益的步驟，因?yàn)楦郊有?zhǔn)步驟也必須對于每個(gè)新增益設(shè)置而被執(zhí)行。設(shè)置增益變得更加復(fù)雜和耗時(shí)。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的直接轉(zhuǎn)換接收器，其包括在射頻(RF)輸入11和基帶(BB)輸出之間的多個(gè)部件，例如低噪聲放大器12、混頻器13、濾波器14、VGA15、ADC16、數(shù)字直流偏移補(bǔ)償17。直接轉(zhuǎn)換RF收發(fā)器(例如用于WLAN)的確使用多于一個(gè)點(diǎn)以通過附加DAC18、19輸入直流補(bǔ)償電壓。這些直流補(bǔ)償電壓(校準(zhǔn)參數(shù))典型地例如由信號處理器根據(jù)不同測量和數(shù)字域中的計(jì)算來確定。向各個(gè)收發(fā)器/接收器部件添加捷徑(shortcut)和旁路開關(guān)以測量在每個(gè)單獨(dú)級處分別出現(xiàn)的直流偏移是常見的。因此，在測量直流偏移時(shí)一些部件在調(diào)試/測試條件(旁路或捷徑模式)下而不是在實(shí)際操作條件下操作。這引入附加誤差(例如由于不同偏置或溫度條件)，并且增加系統(tǒng)復(fù)雜性?？傮w上意圖找到覆蓋完整增益控制范圍的校準(zhǔn)參數(shù)集合。但是這在當(dāng)前實(shí)施中不是常見的，因?yàn)樗_定的校準(zhǔn)參數(shù)的精度不夠。因此，完整增益控制范圍被分成幾個(gè)不同子范圍。每個(gè)不同子范圍具有校準(zhǔn)參數(shù)集合中的自己的集合。將增益從一個(gè)子范圍改變到另一子范圍也需要改變校準(zhǔn)參數(shù)，這仍然是復(fù)雜且耗時(shí)的。圖1中給出的具有直流偏移源和補(bǔ)償DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)的收發(fā)器(Rx路徑)可以被簡化(參見圖2)為在RF輸入21和BB輸出210之間的可變增益級(對應(yīng)于混頻器13的23、對應(yīng)于濾波器14的24、對應(yīng)于VGA15的25)的集合，其中直流偏移211、212、213和補(bǔ)償DAC28和29被連接到每個(gè)單獨(dú)級的輸入。圖3中給出該簡化模型的數(shù)學(xué)表示，其包括在RF輸入31和BB輸出35之間的多個(gè)增益級321,…,32k,…,32n、直流偏移330,331,…,33k,…33n、以及補(bǔ)償DAC320,321,…,32k,…,32n。補(bǔ)償DAC被連接到信號路徑(圖1)。每個(gè)DAC添加與在該點(diǎn)處的直流偏移相反的直流電壓，使得總直流變得接近于零。該剩余的電壓(非零直流電壓)變得被后面的增益級放大。因?yàn)樵撛鲆媸强勺兊?，所以在所述信號路徑的輸出處所得到的直流偏移直接地取決于下面的總增益和直流偏移殘余(residual)：mean(BBout(Atot，k))＝Atok，k*(DCoff，k+DCcomp，k)。針對增益級k(k>0)的總增益由下式給出：因此，良好校準(zhǔn)算法應(yīng)當(dāng)找到滿足下述關(guān)系的值DCcomp,k：0≈DCoff，k+DCcomp，k。因此，校準(zhǔn)例程的基本部分是根據(jù)不同測得的平均(BBout)值來準(zhǔn)確地確定DCoff,k，使得：DCcomp，k＝-DCoff，k。在整個(gè)本文檔中，將使用下面的符號：

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明的目的是提供具有改進(jìn)的效率的、用于補(bǔ)償射頻收發(fā)器架構(gòu)中的直流偏移的方法。本發(fā)明的目的具體地是提供用于具有可變增益的RF收發(fā)器的改進(jìn)的直流偏移校準(zhǔn)方法，所述RF收發(fā)器向多個(gè)點(diǎn)提供用于直流偏移補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)。該目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的方法來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的另外的方面。本發(fā)明涉及用于補(bǔ)償包括多個(gè)級的信號路徑中的直流偏移的方法，每個(gè)級k具有單獨(dú)的增益Ak和總增益Atot,k，所述總增益Atot,k是所有在前級的增益和所述級的增益的乘積：Atot,k＝Ak*Atot,k-1。對于每個(gè)級，通過借助于電耦合到所述級的補(bǔ)償模數(shù)轉(zhuǎn)換器將原始直流補(bǔ)償信號DCcomp,k引入到所述級的信號路徑中來執(zhí)行精細(xì)直流校準(zhǔn)。該過程是基于找到交叉點(diǎn)，所述交叉點(diǎn)是找到的表示最佳補(bǔ)償值的交叉點(diǎn)。為了獲得一個(gè)直流補(bǔ)償信號，需要至少兩條線(例如四個(gè)點(diǎn))。一條線表示用于在補(bǔ)償DAC后面的級的專用增益的不同補(bǔ)償DAC值的集合。對于至少兩個(gè)增益配置的測量值是強(qiáng)制的。更多增益是可能的。對于一個(gè)增益配置的更多測量點(diǎn)可以幫助增加精度并且消除補(bǔ)償DAC的非線性。精細(xì)直流補(bǔ)償信號通過下述來確定：將所述級的總增益設(shè)置為等于在前級的第一總增益和所述級的第一增益的乘積的值，對于所述級，設(shè)置至少兩個(gè)不同直流補(bǔ)償信號，并且對于所述兩個(gè)不同直流補(bǔ)償信號中的每個(gè)，測量在所述信號路徑的輸出處的直流殘余信號，以便確定直流補(bǔ)償信號和在所述信號路徑的輸出處的直流偏移殘余之間的第一線性關(guān)系，將所述級的總增益設(shè)置為等于在前級的第二總增益和所述級的第二增益的乘積的值，設(shè)置至少兩個(gè)不同直流補(bǔ)償信號，并且對于所述兩個(gè)不同直流補(bǔ)償信號中的每個(gè)，測量在所述信號路徑的輸出處的直流殘余信號，以便確定直流補(bǔ)償值和增益之間的第二線性關(guān)系，以及確定所述第一線性關(guān)系和所述第二線性關(guān)系的交叉點(diǎn)，其中所述交叉點(diǎn)的直流補(bǔ)償信號是所述精細(xì)直流補(bǔ)償信號。該精細(xì)直流補(bǔ)償可以逐級執(zhí)行，從最接近所述信號路徑的輸入(即最接近RF輸入)的級(k＝n)開始。該精細(xì)直流補(bǔ)償可以逐級執(zhí)行，從最接近所述信號路徑的輸出的級開始。這里，需要幾次迭代。精細(xì)直流校準(zhǔn)的一個(gè)方面涉及在前級的總增益的設(shè)置。在前級的第一和/或第二總增益優(yōu)選地被設(shè)置為在前級的平均總增益。因此，在前增益級的總增益是恒定的并且近似地處于所使用的控制范圍的中間。精細(xì)直流校準(zhǔn)的一個(gè)方面涉及所述級的增益的設(shè)置。所述級的第一增益優(yōu)選地被設(shè)置為所述級的最小增益。所述級的第二增益優(yōu)選地被設(shè)置為所述級的最大增益。通過精細(xì)直流補(bǔ)償獲得的校準(zhǔn)系數(shù)保持直流偏移殘余的增益相關(guān)性為小的。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及在精細(xì)直流校準(zhǔn)之前執(zhí)行原始直流校準(zhǔn)。原始直流校準(zhǔn)增加校準(zhǔn)過程的穩(wěn)定性，使得整個(gè)校準(zhǔn)過程對于巨大的直流偏移起作用。原始直流校準(zhǔn)可以是硬件支持的，并且包括在背景技術(shù)部分中提到的任何方法。原始直流校準(zhǔn)方法具有與精細(xì)直流校準(zhǔn)方法相比更寬的誤差容限范圍。通常，原始直流校準(zhǔn)方法也收斂得更快。對于每個(gè)級，原始直流校準(zhǔn)可以通過借助于電耦合到所述級的補(bǔ)償數(shù)模轉(zhuǎn)換器將原始直流補(bǔ)償信號DCcomp,k引入到所述級的信號路徑中來執(zhí)行。原始直流補(bǔ)償是逐級執(zhí)行的，從最接近所述信號路徑的輸出的級開始。針對所述級的所述原始直流補(bǔ)償信號是通過執(zhí)行下述步驟來確定的：(a)設(shè)置所述級的總增益，(b)測量在所述信號路徑的輸出處的直流偏移殘余，(c)將原始直流補(bǔ)償信號設(shè)置為作為直流偏移殘余除以所述級的總增益的負(fù)數(shù)的值。原始直流校準(zhǔn)的一個(gè)方面涉及通過包括下述步驟的一個(gè)校準(zhǔn)循環(huán)來增強(qiáng)該方法：(d)設(shè)置所述級的總增益，(e)測量在所述信號路徑的輸出處的直流偏移殘余，(f)將原始直流補(bǔ)償信號設(shè)置為作為在先前設(shè)置的原始直流補(bǔ)償信號和直流偏移殘余除以所述級的總增益之間的差的值。原始直流校準(zhǔn)的一個(gè)方面涉及在m次校準(zhǔn)迭代中迭代地確定原始直流補(bǔ)償信號。增益級k的直流補(bǔ)償參數(shù)DCcomp,k可以通過下述公式根據(jù)已知的總增益Atot,k和測得的直流偏移殘余DCres來計(jì)算：其中DCcomp，k，m＝0。原始直流校準(zhǔn)的一個(gè)方面涉及每個(gè)增益級的總增益Atot,k的選擇。該總增益Atot,k優(yōu)選地被選擇為近似地處于其最小值和最大值之間的中間：通過原始直流校準(zhǔn)獲得的所計(jì)算出的校準(zhǔn)系數(shù)好得足以在執(zhí)行精細(xì)直流校準(zhǔn)時(shí)防止系統(tǒng)飽和。因此，本發(fā)明提供用于確定校準(zhǔn)參數(shù)DCcomp,k的集合的方法，其具有覆蓋從Atot,n,min到Atot,n,max的完整增益控制范圍的優(yōu)點(diǎn)，使得改變增益不需要任何附加校準(zhǔn)任務(wù)或校準(zhǔn)參數(shù)改變。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，在校準(zhǔn)期間收發(fā)器接近規(guī)則操作模式來操作。因此，避免了由于不同設(shè)備狀態(tài)(例如不同偏置和溫度條件)而造成的不想要的測量誤差?？赡苄枰獌H僅環(huán)回功能。不需要功率降低或饋送操作。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是僅僅需要在當(dāng)前RF收發(fā)器中常見的直流偏移補(bǔ)償元件(例如DAC)。附圖說明在下文通過示例性實(shí)施例并參考附圖來更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備，在附圖中：圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的直接轉(zhuǎn)換接收器架構(gòu)，圖2示出簡化的接收器模型，圖3示出數(shù)學(xué)接收器模型，圖4示出原始直流偏移校準(zhǔn)算法的流程圖，圖5示出直流偏移補(bǔ)償參數(shù)和直流偏移殘余之間的函數(shù)關(guān)系的圖，以及圖6示出用于與增益無關(guān)的偏移校準(zhǔn)的算法的流程圖。具體實(shí)施方式圖5示出針對精細(xì)直流校準(zhǔn)過程的一個(gè)具體實(shí)施例的精細(xì)直流補(bǔ)償信號和直流殘余的函數(shù)關(guān)系的圖，其中對于信道I和Q中的每個(gè)，通過確定針對I51i和Q52q的第一線性關(guān)系和針對I52i和Q52q的第二線性關(guān)系并且使它們相交以便找到針對I53i和Q53q的最優(yōu)直流補(bǔ)償信號來獲得校準(zhǔn)結(jié)果。圖6示出精細(xì)直流校準(zhǔn)算法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在步驟61中，級索引k被設(shè)置為n+1，其中n是級的數(shù)目。對于單個(gè)級的循環(huán)包括步驟62到612，其中在所有級都已經(jīng)被計(jì)算的情況下在步驟613中離開所述循環(huán)。在下面的步驟62中，級索引k被遞減1。因此，涉及單個(gè)增益級的下面的步驟從級k＝n開始，所述級是最接近RF輸入的級。在步驟63中設(shè)置在前級的總增益Atot,k-1和級k的第一增益Ak,1。第一增益Ak,1被設(shè)置為Ak的最小值。在具有循環(huán)索引i并且包括步驟64和65的第一內(nèi)循環(huán)中，為增益Ak,1確定第一線性關(guān)系。需要至少兩個(gè)點(diǎn)，但是可以計(jì)算高達(dá)x個(gè)點(diǎn)(步驟66)。在步驟64中，設(shè)置直流補(bǔ)償信號DCcomp,k,I。在步驟65中，在信號路徑的輸出處測量直流偏移殘余DCRES,1,I。在第一內(nèi)循環(huán)中，將第一直流補(bǔ)償信號設(shè)置為其最大值并且將第二直流補(bǔ)償信號設(shè)置為其最小值。另外的直流補(bǔ)償信號可以被設(shè)置在其間的某處。在步驟67中，設(shè)置在前級的總增益Atot,k-1和級k的第二增益Ak,m。將第二增益Ak,m設(shè)置為其最大值。在具有循環(huán)索引i并且包括步驟68和69的第二內(nèi)循環(huán)中，為增益Ak,m確定第二線性關(guān)系。需要至少兩個(gè)點(diǎn)，但是可以計(jì)算高達(dá)x個(gè)點(diǎn)(步驟66)。在步驟64中，設(shè)置直流補(bǔ)償信號DCcomp,k,i。在步驟65中，在信號路徑的輸出處測量直流偏移殘余DCRES,1,i。在第一內(nèi)循環(huán)中，將第一直流補(bǔ)償信號設(shè)置為其最大值并且將第二直流補(bǔ)償信號設(shè)置為其最小值。另外的直流補(bǔ)償信號可以被設(shè)置在其間的某處。在步驟611中，計(jì)算用于級k的直流補(bǔ)償信號DCcomp,k。在步驟612中，設(shè)置直流補(bǔ)償信號DCcomp,k。圖4示出在執(zhí)行精細(xì)直流補(bǔ)償之前執(zhí)行的原始直流補(bǔ)償算法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在步驟41中，通過將級索引和校準(zhǔn)迭代索引設(shè)置為零來初始化該算法。包括步驟42至49的外循環(huán)是指針對所有級的原始直流偏移補(bǔ)償信號的計(jì)算。在步驟42中，級索引k被遞增1。在步驟49中，在已經(jīng)計(jì)算了所有級的情況下離開外循環(huán)。包括步驟43至48的內(nèi)循環(huán)是指針對單個(gè)級k的原始直流補(bǔ)償信號的計(jì)算。在步驟43中，校準(zhǔn)索引m被遞增1。在步驟44中，設(shè)置級k的增益。在步驟45中，測量所得到的直流偏移殘余DCRES,m。在步驟46中，計(jì)算直流補(bǔ)償信號DCcomp,k,m。在步驟47中，設(shè)置直流補(bǔ)償信號DCcomp,k,m。根據(jù)步驟48，執(zhí)行內(nèi)循環(huán)三次。盡管已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細(xì)地示出和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)被認(rèn)為是說明性或示例性的而不是限制性的。將會(huì)理解，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在下面的權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)做出改變和修改。