多分接頭iq不平衡估計及校正電路與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于校正為90°異相的第一信號(IOUT)與第二信號(QOUT)之間的增益不平衡及相位不平衡的系統(tǒng)(55-1)，其包含用于估計多個頻帶中的所述第一信號與所述第二信號信號之間的相位不匹配(φ)及增益不匹配(Δ)的電路(32)。對所述相位不匹配估計及所述增益不匹配估計的若干個陣列中的每一者執(zhí)行快速傅里葉逆變換以產(chǎn)生N分接頭校正濾波器(61)的校正濾波器系數(shù)(h[N])。所述N分接頭校正濾波器對所述第二信號的未校正值進行濾波以產(chǎn)生所述第二信號的經(jīng)校正值。
【專利說明】多分接頭IQ不平衡估計及校正電路與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 此一般來說涉及在一信號頻率范圍內(nèi)校正"IQ信號對"的同相"I"信號與正交相 位"Q"信號之間的不匹配。更特定來說，本發(fā)明涉及用于校正IQ信號對傳播穿過的同相信 號路徑或"I路徑"與正交相位信號路徑或"Q路徑"之間的任意不匹配（也就是，"IQ不匹 配"）的電路與方法。

【背景技術(shù)】
[0002] IQ不匹配是以零IF(中頻）構(gòu)建多載波無線電接收器的眾所周知的不可行性的主 要原因。零IF接收器還稱作"直接轉(zhuǎn)換接收器"。已知IQ不匹配校正算法不對與頻率有關(guān) 的IQ不匹配恰當(dāng)?shù)赜凶饔谩Ｈ欢?，具有能夠尤其在不使用如一些現(xiàn)有IQ不匹配校正算法 所需要的校準(zhǔn)信號的情況下估計并校正IQ信號對的I路徑與Q路徑之間的任意不匹配的 實際系統(tǒng)將是非常合意的，這是因為在多個頻率處添加校準(zhǔn)頻調(diào)以確定跨越多個頻率的不 匹配為不可行的。
[0003] IQ不匹配還是采用正交混頻的其它系統(tǒng)（例如采用IQ技術(shù)進行圖像拒斥的超外 差接收器）中的擔(dān)憂。舉例來說，IQ系統(tǒng)用于數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中以用于改進PA(功率放大 器）線性度。
[0004] 參考圖1，常規(guī)零IF接收器1包含放大RF輸入信號RFIN且將所述經(jīng)放大結(jié)果施 加到saw濾波器3的輸入的低噪聲放大器（LNA) 2。saw濾波器3的輸出施加到混頻器5A 的一個輸入及混頻器5B的一個輸入兩者?；祛l器5A的另一輸入經(jīng)耦合以接收由相移電路 9在導(dǎo)體9A上產(chǎn)生的同相信號?；祛l器5B的另一輸入經(jīng)耦合以接收由相移電路9在導(dǎo)體 9B上產(chǎn)生的正交相位信號。本機振蕩器7產(chǎn)生施加到緩沖器8的輸入的信號，緩沖器8的 輸出施加到相移器9的輸入。在導(dǎo)體9B上產(chǎn)生的正交相位信號相對于在導(dǎo)體9A上的同相 信號相移90°。
[0005]混頻器5A的輸出施加到可調(diào)整增益放大器10A的輸入，可調(diào)整增益放大器10A的 輸出施加到LPF(低通濾波器）11A的輸入。LPF11A的輸出施加到緩沖器12A的輸入，緩 沖器12A的輸出借助于導(dǎo)體13A施加到ADC14A的輸入。在總線15A上產(chǎn)生ADC14A的數(shù) 字輸出IOTT。類似地，混頻器5B的輸出施加到放大器10B的輸入，放大器10B的輸出施加到 LPF11B的輸入。LPF11B的輸出施加到緩沖器12B的輸入，緩沖器12B的輸出借助于導(dǎo)體 13B施加到ADC14B的輸入。在總線15B上產(chǎn)生ADC14B的數(shù)字輸出Qqut。信號IQUT及Qqut 構(gòu)成IQ信號對。
[0006] 包含混頻器5A、放大器10A、LPF11A、緩沖器12A及ADC14A的信號路徑稱為"同 相路徑"或"I路徑"，這是因為混頻器5A接收由相移器9產(chǎn)生的同相信號9A。包含混頻器 5B、放大器10B、LPF11B、緩沖器12B及ADC14B的信號路徑稱為"正交相位路徑"或"Q路 徑"，這是因為混頻器5B接收由相移器9在導(dǎo)體9B上產(chǎn)生的正交相位信號（移位90° )。
[0007] IQ信號對的校正方程式如下：
[0008] 方程式⑴：Rfin =Acos[0c+(0m)t]+Bcos[0c-0m)t];
[0009]方程式⑵：I0UT =LPF(cos〇ct) (Acos{〇c+c〇m)}+Bcos[0c_c0m)t];
[0010] 方程式（3):

【權(quán)利要求】
1. 一種用于校正為90°異相的第一信號與第二信號之間的增益不平衡及相位不平衡 的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于估計多個頻帶處的所述第一信號與所述第二信號信號之間的相位不匹配及增益 不匹配的電路；及 用于對所述相位不匹配估計及所述增益不匹配估計的若干個陣列中的每一者執(zhí)行快 速傅里葉逆變換IFFT以產(chǎn)生N分接頭校正濾波器的校正濾波器系數(shù)的電路； 其中所述N分接頭校正濾波器對所述第二信號的未校正值進行濾波以產(chǎn)生所述第二 信號的經(jīng)校正值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述估計電路執(zhí)行區(qū)分所述多個頻帶處的所述第 一信號與所述第二信號信號的濾波器延遲不匹配與混頻器相位不匹配的功能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其包含：用于分別將所述第一信號及所述第二信號中 的每一者分裂成預(yù)定數(shù)目個頻帶以提供所述頻帶中的多個同相信號及正交相位信號的電 路；及用于在所述頻帶中的所述同相信號及所述正交相位信號的樣本的基礎(chǔ)上分別連續(xù)產(chǎn) 生對應(yīng)于所述連續(xù)頻帶的相位不匹配估計及增益不匹配估計的電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述分裂電路包含用于將所述第一信號及所述 第二信號中的每一者分裂成所述預(yù)定數(shù)目個頻帶的濾波器組，且其中所述估計電路操作以 在由所述濾波器組產(chǎn)生的同相信號值及正交相位信號值的樣本的基礎(chǔ)上分別連續(xù)產(chǎn)生對 應(yīng)于所述多個連續(xù)頻帶的多個不匹配估計對，每一對包含相位不匹配估計及增益不匹配估 計，且其中所述快速傅里葉逆變換執(zhí)行電路對所述相位不匹配估計及所述增益不匹配估計 的若干個陣列中的每一者執(zhí)行快速傅里葉逆變換IFFT以產(chǎn)生用于對所述第二信號的未校 正值進行濾波以產(chǎn)生所述第二信號的經(jīng)校正值的N分接頭濾波器的濾波器系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其包含DC相位校正電路，所述DC相位校正電路包含： 混頻器，其用于將所述第一信號與DC不匹配調(diào)整值混頻；及加法器，其用于將所述混頻器 的輸出與所述第二信號相加以產(chǎn)生所述第二信號的所述未校正值，使得所述N分接頭濾波 器本質(zhì)上消除跨越所有所述頻帶的所述第一信號與所述第二信號之間的所述增益不平衡 及所述相位不平衡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述相位不匹配估計是根據(jù)以下方程式確定：
其中小為相位不匹配估計，Ik。為由所述濾波器組產(chǎn)生的預(yù)定頻帶中的余弦相關(guān)的同 相信號，Qk。為由所述濾波器組產(chǎn)生的所述預(yù)定頻帶中的余弦相關(guān)的正交信號，Iks為由所述 濾波器組產(chǎn)生的預(yù)定頻帶中的正弦相關(guān)的同相信號，且Qks為由所述濾波器組產(chǎn)生的所述 預(yù)定頻帶中的正弦相關(guān)的正交信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述增益不匹配估計是根據(jù)以下方程式確定：
其中A為增益不匹配估計，Ik。為由所述濾波器組產(chǎn)生的預(yù)定頻帶中的余弦相關(guān)的同 相信號，Qk。為由所述濾波器組產(chǎn)生的所述預(yù)定頻帶中的余弦相關(guān)的正交信號，Iks為由所述 濾波器組產(chǎn)生的所述預(yù)定頻帶中的正弦相關(guān)的同相信號，且Qks為由所述濾波器組產(chǎn)生的 所述預(yù)定頻帶中的正弦相關(guān)的正交信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述N分接頭濾波器包含有限脈沖響應(yīng)濾波器 FIR。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述相位不匹配估計及增益不匹配估計的所述若 干個陣列表示所述第一信號及所述第二信號穿過的IQ系統(tǒng)的不匹配估計頻率響應(yīng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述濾波器組包含分別用于將所述第一信號與 多個第一參考信號混頻且用于將所述第二信號與相對于對應(yīng)的第一參考信號移位90°的 多個第二參考信號混頻的多個混頻與濾波電路，且還包含所述各種經(jīng)混頻信號的低通濾波 輸出以提供由所述濾波器組產(chǎn)生的所述同相信號值及所述正交相位信號值的所述樣本。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述若干個陣列包含于還包含所述濾波器組、所 述估計電路及所述快速傅里葉變換執(zhí)行電路的主要反饋回路中，且其中所述DC不匹配調(diào) 整值經(jīng)提供作為到包含用于將所述第一信號與所述DC不匹配調(diào)整值混頻的所述混頻器及 用以產(chǎn)生所述第二信號的所述未校正值的所述加法器的次要反饋回路的輸入。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述主要回路及所述次要回路是獨立的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一信號由第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于同相模 擬信號而產(chǎn)生，且所述第二信號由第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于正交相位模擬信號而產(chǎn)生。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一信號為同相信號且所述第二信號為正 交相位信號。
15. -種用于校正為90°異相的第一信號與第二信號之間的增益不平衡及相位不平 衡的方法，所述方法包括： 估計多個頻帶中的所述第一信號與所述第二信號信號之間的相位不匹配及增益不匹 配； 對所述相位不匹配估計及所述增益不匹配估計的若干個陣列中的每一者執(zhí)行快速傅 里葉逆變換IFFT以產(chǎn)生N分接頭校正濾波器的濾波器系數(shù)；及 借助于所述N分接頭校正濾波器對所述第二信號的未校正值進行濾波以產(chǎn)生所述第 二信號的經(jīng)校正值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包含：區(qū)分所述多個頻帶中的所述第一信號與所 述第二信號信號的濾波器延遲不匹配分量與混頻器相位輸入不匹配分量；及單獨使用所述 濾波器延遲不匹配分量及混頻器相位輸入不匹配分量來分別對其進行校正。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包含：分別提供預(yù)定數(shù)目個頻帶中的所述第一及 信號中的每一者以提供所述頻帶中的多個同相信號及正交相位信號；及在所述頻帶中的所 述同相信號及所述正交相位信號的樣本的基礎(chǔ)上分別連續(xù)產(chǎn)生對應(yīng)于所述連續(xù)頻帶的相 位不匹配估計及增益不匹配估計。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其包含：在零頻率處的相位不匹配估計的基礎(chǔ)上產(chǎn) 生DC不匹配調(diào)整值；將所述第一信號與所述DC不匹配調(diào)整值混頻；及加法器，及將混頻 器的輸出與所述第二信號相加以產(chǎn)生所述第二信號的值，使得所述N分接頭濾波器本質(zhì)上 消除DC處及跨越所有所述頻帶的所述第一與信號之間的所述增益不平衡及所述相位不平 衡。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其包含：根據(jù)以下方程式確定所述相位不匹配估 計：
及根據(jù)以下方程式確定所述增益不匹配估計：
其中小為相位不匹配估計，A為增益不匹配估計，Ik。為預(yù)定頻帶中的余弦相關(guān)的同 相信號，Qk。為所述預(yù)定頻帶中的余弦相關(guān)的正交信號，Iks為所述預(yù)定頻帶中的正弦相關(guān)的 同相信號，且Qks為所述預(yù)定頻帶中的正弦相關(guān)的正交信號。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述估計包含根據(jù)以下方程式使用離散傅里葉 變換計算所述增益不匹配及所述相位不匹配：
其中E表示求平均運算，k從0變化到N，N表示IFFT中的點數(shù)目，且n表示樣本數(shù)目。
21. -種用于校正為90°異相的第一信號與第二信號之間的增益不平衡及相位不平 衡的系統(tǒng)，其包括： 用于估計多個頻帶中的所述第一信號與所述第二信號信號之間的相位不匹配及增益 不匹配的構(gòu)件；及 用于對所述相位不匹配估計及所述增益不匹配估計的若干個陣列中的每一者執(zhí)行快 速傅里葉逆變換IFFT以產(chǎn)生N分接頭校正濾波器的濾波器系數(shù)的構(gòu)件； 其中所述N分接頭校正濾波器對所述第二信號的未校正值進行濾波以產(chǎn)生所述第二 信號的經(jīng)校正值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其包含：用于分別提供預(yù)定數(shù)目個頻帶中的所述第 一及信號中的每一者以提供所述頻帶中的多個同相信號及正交相位信號的構(gòu)件；及用于在 所述頻帶中的所述同相信號及所述正交相位信號的樣本的基礎(chǔ)上分別連續(xù)產(chǎn)生對應(yīng)于所 述連續(xù)頻帶的相位不匹配估計及增益不匹配估計的構(gòu)件。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其包含用于區(qū)分所述多個頻帶中的所述第一信號與 所述第二信號信號的濾波器延遲不匹配分量與混頻器相位不匹配分量的構(gòu)件。
【文檔編號】H04L25/02GK104412553SQ201380035183
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】納加拉賈恩·維斯瓦納坦 申請人:德州儀器公司