專利名稱：具有幅度和相位誤差補償?shù)恼{(diào)制載波的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制載波，尤其是RF載波的方法，而且其中補償了在此調(diào)制期間所產(chǎn)生的幅度和相位誤差。
本發(fā)明還涉及能夠進(jìn)行具有這種補償?shù)恼{(diào)制的設(shè)備。其主要應(yīng)用在基于衛(wèi)星的雙向多媒體通信系統(tǒng)，特別是那些使用Ku頻帶或Ka頻帶的系統(tǒng)中。本發(fā)明還涉及LMDS(局域多點分布式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn))型RF傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常利用對基于一個或多個本地振蕩器的頻率的一系列改變來進(jìn)行RF調(diào)制，這是非常復(fù)雜而昂貴的。
通過進(jìn)行直接矢量調(diào)制而免去對頻率的這些改變是非常有利的。這種解決方案實現(xiàn)起來既簡單又便宜。但是，這種解決方案受到調(diào)制器所產(chǎn)生的幅度不均衡的限制，尤其是在使用相對較大的頻帶時的毫米波頻率上。這種不均衡一方面來自硬件中的靜電擴(kuò)散(staticspread)，而另一方面來自多種漂移，尤其是由于溫度而引起的漂移。
為了補償由于硬件所引起的靜電擴(kuò)散，一種傳統(tǒng)使用的方法在于在工廠測量這種傳播，并引入相反的傳播，例如，在數(shù)字信號處理的水平，特別針對每個調(diào)制器，編程PROM。這種方法的缺點是較為昂貴。
為了補償其他種類的缺點，并可能補償靜電擴(kuò)散，還可以使用如圖1所示的、包括矢量解調(diào)器的動態(tài)校準(zhǔn)系統(tǒng)。
在圖中，被稱為DSP的數(shù)字信號處理系統(tǒng)101直接計算調(diào)制信號I和Q。然后，在轉(zhuǎn)換器102和103中將這兩個信號轉(zhuǎn)換為模擬量，在增益控制放大器104和105中進(jìn)行放大，然后，在濾波器106和107中進(jìn)行濾波。
本地振蕩器108發(fā)出載波頻率，在乘法器109中與信號I相乘，在可變移相器110和90度移相器111移相之后，在乘法器112中與信號Q相乘。
在求和器113中對乘法器109和112的輸出信號求和，然后，在輸出放大器114中進(jìn)行放大。
輸出耦合器115使其能夠分接出少部分來自放大器114的輸出信號，從而將其施加于矢量解調(diào)器116，矢量解調(diào)器116使其能夠檢測相位和幅度的誤差。
將幅度誤差施加于放大器104和105的增益控制，而將相位誤差施加于可變移相器110的增益控制。
為了實際確定這些誤差，需要時常地發(fā)送校準(zhǔn)信號，其缺點在于這時打斷了有用信號的傳輸。
在所考慮的頻域中，也就是說毫米波范圍中，移相器，可變移相器110和90度移相器111不能夠具有所需的精度，也就是說一度。此外，矢量解調(diào)器116本身具有正交缺陷，從而干擾了校正。因此，這樣的結(jié)構(gòu)在毫米波頻率上是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
為了能夠進(jìn)行像這樣的直接RF調(diào)制，本發(fā)明提出了一種載波調(diào)制的方法，尤其是RF載波，其中，產(chǎn)生兩個正交分量I和Q，并以這兩個分量矢量調(diào)制本地頻率。按照本發(fā)明的主要特征，在零頻率周圍對信號I或Q進(jìn)行濾波，從而產(chǎn)生小自由頻帶；交替地在信號I和信號Q中的這個小自由頻帶中，插入低頻副載波，所述低頻副載波遠(yuǎn)離零頻率，從而不產(chǎn)生任何連續(xù)分量的移位誤差，而且相對于信號I或Q的電平，具有足夠低的相對電平，以不干擾信號I或Q；以相同的本地頻率、同步方式、交替地余弦和正弦解調(diào)少部分矢量調(diào)制的信號；對解調(diào)信號進(jìn)行低通濾波，從而提取出受到與矢量調(diào)制之后、信號I和Q受其干擾的幅度和相位誤差依次對應(yīng)的幅度和相位誤差干擾的副載波；測量這些幅度和相位誤差；根據(jù)這些測量值，反饋校正初始分量I和Q，從而補償這些誤差。
按照另一特征，除了矢量調(diào)制、本地頻率的產(chǎn)生、解調(diào)和低通濾波器之外，全部操作都以數(shù)字方式進(jìn)行。
按照另一特征，通過在RF頻率上加上正弦和余弦數(shù)字產(chǎn)生的足夠低的參考頻率F1，完成本地頻率的產(chǎn)生。
本發(fā)明還提出了一種用于調(diào)制載波的設(shè)備，尤其是RF載波，所述設(shè)備包括數(shù)字處理器，用于產(chǎn)生兩個正交分量I和Q；本地基頻發(fā)生器和矢量調(diào)制器，用于通過這兩個分量調(diào)制此本地頻率，其特征在于所述設(shè)備還包括濾波裝置，在零頻率周圍，對信號I或Q進(jìn)行濾波；低頻副載波發(fā)生器；插入裝置，將此副載波交替地插入信號I和信號Q；同步解調(diào)裝置，用于以同步方式、本地頻率、交替地余弦和正弦解調(diào)少部分來自矢量調(diào)制器的輸出信號；濾波器，用于從解調(diào)的信號中提取受到幅度和相位誤差干擾的副載波；測量裝置，用于測量這些幅度和相位誤差；以及校正裝置，用于根據(jù)這些測量值，校正初始分量I和Q，從而補償這些誤差。
按照另一特征，所述裝置包括發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生由數(shù)字處理器處理的足夠低的補充本地頻率；第一加法裝置，用于將所述補充本地頻率與基本本地頻率相加；數(shù)字移相裝置，用于交替地余弦和正弦數(shù)字移相對解調(diào)有用的所述補充本地頻率；第二加法裝置，將這樣移相的本地頻率與基本本地頻率相加，從而提供給所述同步解調(diào)裝置。


通過下面對參照附圖的非限制性示例的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將變得更加清楚，其中圖1，按照現(xiàn)有技術(shù)的具有補償?shù)闹苯诱{(diào)制器；圖2，調(diào)制信號I和Q的基帶頻譜；圖3，按照本發(fā)明進(jìn)行濾波之后，調(diào)制信號I和Q的頻譜；圖4，在濾波和插入?yún)⒖几陛d波之后，調(diào)制信號I和Q的頻譜的局部視圖；
圖5，按照本發(fā)明的直接調(diào)制器的簡圖；圖6，按照本發(fā)明校正誤差的順序的流程圖；以及圖7，受到這些誤差干擾的信號I和Q及對這些誤差的測量的標(biāo)繪圖。
具體實施例方式
在圖2中以公知的方式示出了在這種調(diào)制中所使用的信號I和Q的基帶頻譜。
如圖3所示，按照本發(fā)明的方法提出在第一步中消除此信號在零頻率周圍的部分。
作為示例，在4QAM型調(diào)制的情況下，通過信號處理器中的數(shù)字濾波完成此操作。通過消除與信號的有用頻帶相比非常小的頻帶，則相對于有用信號所產(chǎn)生的誤差為二階的。
在使用如OFDM(正交頻分復(fù)用)型等多載波型調(diào)制的情況下，消除0周圍的載波是相當(dāng)簡單的，位于此處的所有有用信號都通過編碼被轉(zhuǎn)入其他載波。
如圖4所示，本發(fā)明接下來提出將副載波403插入在零頻率和基帶402的剩余部分之間這樣產(chǎn)生的凹谷401中。此副載波離零足夠遠(yuǎn)，從而并不產(chǎn)生歸因于連續(xù)分量的移位(“偏移”)的公知誤差。此外，相對于基帶402的電平，副載波的相對電平足夠低，而不干擾基帶402。
以隨后將描述的特定順序連續(xù)發(fā)送的此副載波被用于測量相位誤差和幅度誤差，從而使參照圖5的簡圖所描述的方法能夠進(jìn)行反饋校正。
如圖5所示，在DSP處理器501級執(zhí)行校正操作的實質(zhì)操作。當(dāng)然，在此DSP內(nèi)部，以全數(shù)字的方式執(zhí)行此操作和全部在DSP 501中執(zhí)行的操作。
通過模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)此DSP的信號輸入和輸出，為了使圖簡化，在圖中未示出這兩部分。
在此處理器中，在公知的編碼系統(tǒng)502中產(chǎn)生有用的信號，然后，將此信號發(fā)送給信號I和Q發(fā)生器503，信號I和Q發(fā)生器503根據(jù)以下述方式獲得的誤差信號，同時執(zhí)行調(diào)制誤差校正。
然后，在濾波模塊504中對處于基帶中的這些信號I和Q進(jìn)行濾波，從而獲得圖3中的頻譜。
發(fā)生器505產(chǎn)生低頻LF參考副載波403。
然后，借助于開關(guān)506將此信號通過求和器507和508交替地插入信號I和Q。由序列發(fā)生器522發(fā)出的時鐘信號確定這種插入的速度(tempo)，從而獲得想要的補償速度。
然后，將這些包括此LF頻率的信號I和Q施加于矢量調(diào)制器509，矢量調(diào)制器509以傳統(tǒng)的方式包括兩個乘法器510和511、90度移相器513和加法器512。
從發(fā)出RF頻率的本地振蕩器514，通過與模塊521中的數(shù)字合成所產(chǎn)生的補充本地參考頻率F1混頻，并在乘法器515中，加到本地振蕩器514的頻率上，獲得載波頻率。
在調(diào)制器509的輸出獲得的調(diào)制了的載波由功率放大器517進(jìn)行放大，然后施加在天線上。
在放大器517的輸出，耦合器518使其能夠分接出少部分的信號，從而將其發(fā)送到作為同步解調(diào)器的乘法器519。
施加在此乘法器上的解調(diào)頻率與調(diào)制頻率相同，并基于振蕩器514、頻率F1的發(fā)生器和乘法器520獲得。但是，由DSP 501的模塊521發(fā)出此頻率F1，模塊521提供數(shù)字頻率合成功能，并縮寫為DDS(直接數(shù)字合成)。
模塊521發(fā)出用于調(diào)制的(只是正弦相位)、施加于混頻器515的頻率F1。相同的頻率用于解調(diào)。為此，交替地利用90度的相移產(chǎn)生從模塊DDS發(fā)出的頻率F1，以代表正弦或余弦。由于需要在頻率F1具有精確的90度相移，以便不在企圖獲得校正的解調(diào)中加入任何額外的誤差，而且不能以模擬方式獲得這樣精確的相移，在處理器DSP的模塊DDS中，數(shù)字地產(chǎn)生了這樣交替移相的頻率F1。
由于不可能利用數(shù)字處理器產(chǎn)生從正弦到余弦以及從余弦到正弦精確地翻轉(zhuǎn)的毫米波頻率，因而，使用如100MHz量級等較低的頻率，處理器能夠產(chǎn)生此頻率，并將其加在本地振蕩器514產(chǎn)生的頻率上。
在序列發(fā)生器模塊522的控制下，在模塊521中執(zhí)行此操作。序列發(fā)生器模塊522還以遵照下述序列的方式發(fā)出引起繼電器506翻轉(zhuǎn)的時鐘信號。
低通濾波器523能夠非常簡單地隔離出LF副載波。相對于從加法器507和508注入的LF副載波，此LF副載波在幅度和相位上都發(fā)生了漂移。然后，將其發(fā)送到處理器501，在處理器501中，模塊524能夠測量相位差d(Φ)和幅度差d(amp)。將這些測量值發(fā)送給誤差校正器501，誤差校正器501據(jù)此修改信號I和Q，從而能夠連續(xù)地校正變化的誤差，尤其是歸因于邏輯單元的誤差，尤其是矢量調(diào)制器509，其中主要的誤差來源于90度移相器513。
如上所述，為了能夠區(qū)分I和Q信道上的誤差，LF副載波獨立并依次施加在這兩個信道上。由于在這兩個信道中的每一個中都存在相位誤差和幅度誤差，為了區(qū)分這兩個誤差，相對于圖7中的標(biāo)繪圖，使用圖6所示的序列?；谛蛄邪l(fā)生器522獲得此序列。
在步驟60 1中首先余弦解調(diào)I信道的副載波，在步驟602中正弦解調(diào)I信道的副載波。這能夠獲得矢量I的坐標(biāo)x(i)和y(i)，使其可以確定此信道I中的相位誤差和幅度誤差。
然后，在步驟603和604中余弦和正弦解調(diào)Q信道的副載波，從而獲得矢量Q的坐標(biāo)x(q)和y(q)。
在序列發(fā)生器522的控制下，在模塊524中執(zhí)行這些步驟。
于是，這些坐標(biāo)使其可以在相同的模塊524中計算相位誤差和幅度誤差，然后將相位誤差和幅度誤差施加于校正模塊501。
從而，這樣描述的方法使其可以執(zhí)行直接矢量調(diào)制，尤其在毫米波頻率，并不受到歸因于傳統(tǒng)的頻率變換結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重濾波約束的限制。這使其能夠簡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)，從而降低其成本。校正并不局限于來源于矢量調(diào)制器的誤差，而延伸到電路的其他部分，尤其是矢量調(diào)制器之后的功率單元。
基于數(shù)字處理器獲得正交信號I和Q，使其能夠消除通常使用的90度移相器較差的精確度。
調(diào)制信號的低頻窄帶濾波以便在其中引入?yún)⒖几陛d波，使其能夠獲得校正，而不需要中斷有用數(shù)據(jù)的傳輸。
使用本地傳輸振蕩器的頻率依次相位和正交解調(diào)參考副載波的單混頻器的使用，使其能夠消除通常由校正環(huán)本身所產(chǎn)生的誤差。
本發(fā)明在毫米波頻帶中的點多點傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中尤為有效，但本發(fā)明也可以應(yīng)用在基于載波調(diào)制的任何傳輸系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種載波調(diào)制的方法，尤其是射頻(RF)載波，其中，產(chǎn)生兩個正交分量I和Q(502、503)，并以這兩個分量矢量調(diào)制(509)本地頻率(514)，其特征在于在零頻率周圍對信號I/Q進(jìn)行濾波(504)，從而產(chǎn)生小自由頻帶(401)；交替地(506)在信號I和信號Q中的所述小自由頻帶中，插入(507、508)低頻副載波(403)，所述低頻副載波遠(yuǎn)離零頻率，從而不產(chǎn)生任何連續(xù)分量的移位誤差，而且相對于信號I/Q的電平，具有足夠低的相對電平，以不干擾信號I/Q；以相同的本地頻率、同步方式(519)、交替地余弦和正弦解調(diào)少部分(518)矢量調(diào)制的信號；對解調(diào)信號進(jìn)行低通濾波(523)，從而提取出受到與矢量調(diào)制之后、信號I和Q受其干擾的幅度和相位誤差依次對應(yīng)的幅度和相位誤差干擾的副載波；測量(524)這些幅度和相位誤差；以及根據(jù)這些測量值，反饋校正初始分量I和Q，從而補償這些誤差。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于除了矢量調(diào)制(509)、本地頻率的產(chǎn)生(514)、解調(diào)(519)和低通濾波器(523)之外，全部操作都以數(shù)字方式進(jìn)行。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于通過在RF頻率(514)上加上(515)正弦和余弦數(shù)字產(chǎn)生(521)的足夠低的參考頻率F1，完成本地頻率的產(chǎn)生。
4.一種用于調(diào)制載波的設(shè)備，尤其是射頻(RF)載波，所述設(shè)備包括數(shù)字處理器(501)，用于產(chǎn)生兩個正交分量I和Q；本地基頻發(fā)生器(514)和矢量調(diào)制器(509)，用于通過這兩個分量調(diào)制此本地頻率，其特征在于所述設(shè)備還包括濾波裝置(504)，在零頻率周圍，對信號I/Q進(jìn)行濾波；低頻副載波發(fā)生器(505)；插入裝置(507、508、506)，將此副載波交替地插入信號I和信號Q；同步解調(diào)裝置(519)，用于以同步方式、本地頻率、交替地余弦和正弦解調(diào)少部分來自矢量調(diào)制器的輸出信號；濾波器(523)，用于從解調(diào)的信號中提取受到幅度和相位誤差干擾的副載波；測量裝置(524)，用于測量這些幅度和相位誤差；以及校正裝置(503)，用于根據(jù)這些測量值，校正初始分量I和Q，從而補償這些誤差。
5.按照權(quán)利要求4所述的用于調(diào)制載波的設(shè)備，其特征在于還包括發(fā)生裝置(521)，用于產(chǎn)生由數(shù)字處理器處理的足夠低的補充本地頻率；第一加法裝置(515)，用于將所述補充本地頻率與基本本地頻率相加；數(shù)字移相裝置(521)，用于交替地余弦和正弦數(shù)字移相對解調(diào)有用的所述補充本地頻率；第二加法裝置(520)，將這樣移相的本地頻率與基本本地頻率相加，從而提供給所述同步解調(diào)裝置(519)。
全文摘要
本發(fā)明涉及使其能夠利用正交信號直接調(diào)制RF載波的方法和設(shè)備。本發(fā)明在于在零頻率周圍對此正交信號進(jìn)行濾波(504)，從而在每個信道上交替地引入(507、508)作為參考的低頻副載波。以同步方式(519)交替地余弦和正弦解調(diào)這些信道中的每一個。對解調(diào)信號進(jìn)行濾波(523)，從而恢復(fù)受到調(diào)制誤差干擾的副載波。對這些誤差的測量(524)能夠?qū)φ恍盘栠M(jìn)行反饋校正(503)。本發(fā)明使其能夠在數(shù)字處理器(501)中執(zhí)行大部分的操作，并能夠在毫米波頻率進(jìn)行直接矢量調(diào)制。
文檔編號H04L27/34GK1489312SQ0315805
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月5日
發(fā)明者讓-呂克·羅貝爾, 讓-伊夫·勒納烏爾, 弗朗索瓦·巴龍, 瓦 巴龍, 讓-呂克 羅貝爾, 頡だ漳晌詼 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司