用于窄帶信號(hào)正交誤差校正的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)專利的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)美國(guó)專利法第35條第119款第（e)項(xiàng)主張于2014年4月7日提交的 美國(guó)臨時(shí)專利號(hào)No. 61/976, 393的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般涉及電子設(shè)備，并特別地，涉及窄帶信號(hào)正交校正。
【背景技術(shù)】
[0004] 電子系統(tǒng)，如接收器可以使用同相（I)和正交相位（?信號(hào)處理，因?yàn)楦鞣N無線通 信協(xié)議取決于I/Q信號(hào)處理。當(dāng)在接收器中處理I/Q信號(hào)時(shí)，由于各種缺陷和不對(duì)稱正交 誤差經(jīng)常發(fā)生。為了給窄帶或音頻信號(hào)校正正交誤差，音頻校準(zhǔn)方法可以被使用。然而，這 種方法不能提供實(shí)時(shí)解決方案，且可能無法適應(yīng)環(huán)境條件的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和設(shè)備每個(gè)都具有幾個(gè)方面，沒有單獨(dú)的一個(gè)方面獨(dú)自負(fù)責(zé) 它所需的屬性。
[0006] 一個(gè)實(shí)施方案包括用于處理調(diào)制信號(hào)的裝置，該裝置包括配置以接收調(diào)制信號(hào)并 為第一信號(hào)通道產(chǎn)生同相信號(hào)和為第二信號(hào)通道產(chǎn)生正交相位信號(hào)的正交解調(diào)器，和包括 配置以產(chǎn)生基于來自第一通道的同相信號(hào)和來自第二通道的正交相位信號(hào)的一個(gè)或多個(gè) 頻域值的離散傅立葉變換模塊的信號(hào)處理器，配置以確定至少部分基于一個(gè)或多個(gè)頻域值 的同相信號(hào)和正交相位信號(hào)之間的響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)失配特性的多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的計(jì)算模 塊，配置以確定基于多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)失配的特性的分析模塊，和配置以減少基 于一個(gè)或多個(gè)失配的特性的正交誤差的校正模塊。
[0007] 另一個(gè)實(shí)施方案包括用于處理調(diào)制信號(hào)的方法，該方法包括接收調(diào)制信號(hào)并為第 一信號(hào)通道產(chǎn)生同相信號(hào)和為第二信號(hào)通道產(chǎn)生正交相位信號(hào)，產(chǎn)生基于來自第一通道的 同相信號(hào)和來自第二通道的正交相位信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)頻域值，確定至少部分基于一個(gè)或 多個(gè)頻域值的同相信號(hào)和正交相位信號(hào)之間的響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)失配特性的多個(gè)統(tǒng)計(jì)參 數(shù)，確定基于多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)失配特性，并校正基于一個(gè)或多個(gè)失配特性的同 相信號(hào)和/或正交相位信號(hào)來減少正交誤差。
【附圖說明】
[0008] 本文這些附圖和相關(guān)的描述被提供來說明本發(fā)明的實(shí)施方案，并不旨在是限制性 的。
[0009] 圖1是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的具有窄帶信號(hào)正交校正的示例接收器系統(tǒng)的 示意性框圖。
[0010] 圖2是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的示例正交誤差估算器和校正器的示意性框圖。
[0011] 圖3A是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的示例統(tǒng)計(jì)模塊的示意性框圖。
[0012] 圖3B是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的示例校正模塊的示意性框圖。
[0013] 圖4A是示出了示例模擬信道幅度誤差的曲線圖。
[0014] 圖4B是示出了示例模擬信道相位誤差校正的曲線圖。
[0015] 圖5A是示出了誤差校正之前的示例信號(hào)頻譜的曲線圖。
[0016] 圖5B是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的正交誤差校正之后的示例信號(hào)頻譜的曲線 圖。
[0017] 圖6是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的正交誤差校正前后之間的示例圖像抑制比的 曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 在下文中參照附圖，新穎的系統(tǒng)、裝置和方法的各方面被更充分地描述。然而，本 公開可以以許多不同的形式被體現(xiàn)，并且不應(yīng)被理解為限制本公開中提出的任何特定結(jié)構(gòu) 或功能。而是，提供這些方面以使得本公開將是徹底的和完整的，并且將充分地傳達(dá)本公開 的范圍給本領(lǐng)域那些技術(shù)人員?；诒疚牡慕虒?dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)，本公開的范圍 旨在涵蓋本文公開的新穎的系統(tǒng)、裝置，和方法的任何方面，無論其是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的還是結(jié)合 任何其它方面。例如，使用本文所闡述的方面的任何數(shù)目，裝置可以被實(shí)現(xiàn)或方法可以被實(shí) 施。另外，該范圍旨在涵蓋使用其它結(jié)構(gòu)、功能，或者結(jié)構(gòu)和功能，除了或不同于本文所闡述 的各種方面被實(shí)施的這樣的裝置或方法。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文公開的任何方面可以通過權(quán) 利要求的一個(gè)或多個(gè)要素來被體現(xiàn)。
[0019] 盡管具體的方面在本文中被描述，但是這些方面的許多變化和置換落入本公開的 范圍之內(nèi)。盡管優(yōu)選方面的一些益處和優(yōu)點(diǎn)被提到，但是本公開的范圍并不旨在被限定于 特定的益處、用途或目標(biāo)。而是，本公開的方面旨在廣泛地適用于不同的有線和無線技術(shù)、 系統(tǒng)配置、網(wǎng)絡(luò)，包括光纖網(wǎng)絡(luò)、硬盤，和傳輸協(xié)議，其中的一些通過示例的方式在附圖中和 優(yōu)選的方面的以下描述中被說明。詳細(xì)的描述和附圖僅僅是本公開的說明性的，而不是限 制性的，本公開的范圍通過所附權(quán)利要求及其等同物被限定。
[0020] 參照?qǐng)D1，具有窄帶信號(hào)正交校正的示例接收器系統(tǒng)將在下面被描述。接收器系統(tǒng) 100可包括低噪聲放大器（LNA) 102、正交解調(diào)器104、同相信號(hào)通道106、正交相位信號(hào)通道 108、數(shù)字塊118,和正交誤差校正器（QEC) 120。正交解調(diào)器104可以進(jìn)一步包括本地振蕩 器（LO) 110、混頻器109、111，并且同相信號(hào)通道106和正交相位信號(hào)通道108的每個(gè)可以 包括過濾器112或113、放大器114或115,和模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC) 116或117。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施方案中，LNA102可放大其輸入信號(hào)，并產(chǎn)生輸出r(t)，這可能是調(diào)制 信號(hào)。該調(diào)制信號(hào)可進(jìn)一步表示為r(t) =2Re[Z(t)ej2nfet] =Z(t)ej2nfet+Z(t)*e_j2nfet，其 中z(t) =Zl(t)+jzQ(t)可以是基帶信號(hào)且fc為載波頻率。調(diào)制信號(hào)r(t)可以是具有，例 如，25千赫茲（kHz)帶寬的窄帶信號(hào)，或具有單一頻率的音頻信號(hào)。信號(hào)帶寬的范圍可以 從0到50kHz具體取決于IEEE802. 15. 4g。正交解調(diào)器104可被配置為直接下變頻器。在 替代實(shí)施方案中，正交解調(diào)器104可跟隨單獨(dú)的下變頻器被用在中間頻率通道。正交解調(diào) 器104可以通過混合調(diào)制信號(hào)與由L0110產(chǎn)生的信號(hào)來產(chǎn)生同相混頻器的輸出131和正交 相位混頻器的輸出132。在這個(gè)示例中，同相混頻器的輸出131是通過混合調(diào)制信號(hào)r(t) 與同相振蕩信號(hào)cos(2 31fMt)產(chǎn)生的，及正交相位混頻器的輸出132是通過混合調(diào)制信號(hào)r(t)與正交相位振蕩信號(hào)sin(23ifMt+(i))產(chǎn)生的。理想地，L0110產(chǎn)生同相振蕩信號(hào)和正 交相位振蕩信號(hào)，兩者之間有90度的相位差。例如，第一振蕩信號(hào)可被產(chǎn)生，并且第二振蕩 器信號(hào)可以是第一振蕩信號(hào)的相移版本。同相振蕩器信號(hào)和由L0110產(chǎn)生的正交相位振蕩 信號(hào)之間的相對(duì)相位誤差或失配在正交相位振蕩信號(hào)sin(2JIfMt+(i))中被建模為巾。理 想地，相對(duì)相位誤差巾為零。同相振蕩器信號(hào)和正交相位振蕩信號(hào)還可以具有相對(duì)幅度誤 差或失配，并且這種幅度失配可被建模為乘數(shù)(未示出）給正交相位振蕩信號(hào)。建模正 交誤差的其他方法將是適用的。
[0022] 同相混頻器的輸出131可以被進(jìn)一步處理，通過同相信號(hào)通道106中的濾波器 112、放大器114,和ADC116。類似地，正交相位混頻器的輸出132可以被進(jìn)一步處理，通過正 交相位信號(hào)通道108中的濾波器113、放大器115,和ADC117。在同相和正交相位信號(hào)通道 106和108的每個(gè)中的過濾器112或113可以是具有200kHz截止頻率的低通濾波器或具有 50到150kHz通帶的帶通濾波器，例如，從RF信號(hào)中分離解調(diào)基帶信號(hào)，并防止混疊。帶通 濾波器的通帶或帶寬可以被選擇，使得帶寬內(nèi)的信道失配可以是恒定的。示例帶寬可以是 100kHz。在同相和正交相位信號(hào)通道106和108的每個(gè)中的放大器114或者115可以放大 濾波器112或113的輸出，并且在同相和正交相位信號(hào)通道106和108的每個(gè)中的ADC116 或117可將放大器114或115的模擬輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，放大器114 或115的輸出可以是電流，且ADC116、117可以有電流輸入。在這個(gè)示例中，同相信號(hào)通道 106的時(shí)域函數(shù)被表示為hjt)，且正交相位信號(hào)通道108的時(shí)域函數(shù)被表示為hQ(t)。由于 同相信號(hào)通道106和正交相位信號(hào)通路108的電氣特性在實(shí)際接收器中通常是不相同的， 所以除了來自先前描述的正交解調(diào)器104的幅度和相位誤差，都可在4(〇和比(〇之間有 附加失配。在hjt)和比(〇之間的相對(duì)失配可被表示為單一的時(shí)域函數(shù)hD(t)。來自同相 信號(hào)通道106的信號(hào)可以是數(shù)字塊118的同相信號(hào)輸入，且來自正交相位信號(hào)通道108的 信號(hào)可以是數(shù)字塊118的正交相位信號(hào)輸入。在這個(gè)示例中，同相信號(hào)的時(shí)域函數(shù)被表示 為yi(t)且正交相位數(shù)字信號(hào)的時(shí)域函數(shù)被表示為yQ(t)。
[0023] 在這個(gè)示例中，數(shù)字塊118的一般輸入信號(hào)y(t)可在如下時(shí)域被建模：
[0027] hn{t)^ha{t)?h,'(〇
[0024]
[0025]
[0026] 〇
[0028] 因此，數(shù)字塊118的輸入Y(f)的頻域模型如下：
[0029]Y(f) =z^D+j(cos(<i))ZQ(f)-sin(<i))ZI(f))HD(f)
[0030] =Z(f)G: (f) +Z* (-f)G2 (f)
[0031]
[0032]
[0033] HD(f) =H^D/H^Do
[0034] 如上面所討論的，調(diào)制信號(hào)可以是窄帶信號(hào)或音頻信