專利名稱：補償基站系統(tǒng)中的相位誤差的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線基站，特別是用來補償無線基站系統(tǒng)中的相位誤差的裝置和方法，它能夠針對各種系統(tǒng)補償各具有直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機的基站系統(tǒng)中發(fā)生的I/Q(同相/正交)信號失衡和相位誤差，并且通過它自己的反饋路徑不斷監(jiān)視和補償I/Q信號失衡的程度。
背景技術(shù)：
通常，移動通信系統(tǒng)包括移動交換中心(MSC)、基站系統(tǒng)(BSS)和移動臺(MS)。
BSS可以包括基站控制器(BSC)和與BSC連接的基站收發(fā)信機系統(tǒng)(BTS)，以使BTS能夠與BSC通信。
BSS執(zhí)行與MS的無線通信，并且連接到公眾交換電話網(wǎng)(PSTN)使得MS可以與PSTN進行通信。
上述移動通信系統(tǒng)可以按頻率范圍分為數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS)、個人通信系統(tǒng)(PCS)和國際移動電信2000(IMT-2000)。
移動通信系統(tǒng)也可以根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)分類。作為代表性的例子，移動通信系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)射頻率范圍來分類。例如，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS)的發(fā)射頻率被分配在869到894MHz的范圍，個人通信系統(tǒng)(PCS)的發(fā)射頻率被分配在1840到1870MHz的范圍，而國際移動電信2000(IMT-2000)的發(fā)射頻率被分配在2110到2170MHz的范圍。
早期的基站系統(tǒng)被設(shè)計為僅支持一種通信類型，而現(xiàn)在設(shè)計的基站系統(tǒng)要考慮支持多種通信類型。為了滿足這種趨勢，需要將BTS的收發(fā)信機(TRXA)模塊設(shè)計成能支持針對各種通信類型的頻率指配(FA)。簡單地說，BTS被設(shè)計成具有支持各種通信類型的所有收發(fā)信機(TRXA)模塊。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供用來補償無線基站系統(tǒng)(BSS)中的相位誤差的裝置和方法，它可以針對各種系統(tǒng)補償在各具有直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機的基站系統(tǒng)中發(fā)生的I/Q信號失衡和相位誤差，并且通過它自己的反饋路徑不斷監(jiān)視和補償I/Q信號失衡的程度，以便克服各具有直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機的各種無線基站系統(tǒng)的RF(射頻)端發(fā)生的相位失真和I/Q信號失衡問題，從而在提高它的性能的同時利用直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機保證基站系統(tǒng)的相位線性。
依照實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明，根據(jù)用來補償無線BSS中的相位誤差的裝置的一個方面，在無線BSS中配備的RF發(fā)射裝置，包括相位補償單元，用于在設(shè)置相位誤差補償模式時，根據(jù)RF信號的I和Q調(diào)制信號測量RF發(fā)射信號的唯一相位誤差，并且根據(jù)測量到的相位誤差和前面補償過的相位補償值之間的差值補償RF發(fā)射信號的相位；和功率檢測單元，用于將從相位補償單元輸入的I和Q信號轉(zhuǎn)換成RF發(fā)射信號，檢測轉(zhuǎn)換后的RF信號的功率值并且調(diào)制檢測后的功率值以向相位補償單元提供調(diào)制后的I和Q信號。
相位補償單元最好包括信號發(fā)生器，用于根據(jù)輸入頻率產(chǎn)生對應(yīng)于系統(tǒng)唯一相位的I和Q信號，并且向功率檢測單元提供I和Q信號；和控制器，用于設(shè)置相位誤差補償和正常操作模式，在相位誤差補償模式下向信號發(fā)生器輸入頻率，計算來自功率檢測單元的調(diào)制后的I和Q信號與前面補償過的I和Q補償值之間的差以存儲計算出的補償值，并且根據(jù)存儲的補償值，在從相位誤差補償模式向正常模式轉(zhuǎn)換時補償要發(fā)射的源I和Q信號的相位。
控制器最好包括至少一個模式開關(guān)，用于設(shè)置相位誤差補償模式和正常操作模式；和加法器，用于將存儲的補償值分別加到源I和Q信號。
控制器最好提供來自功率檢測單元的調(diào)制后的I和Q信號，在預(yù)定的時間周期內(nèi)平均所提供的I和Q信號，為了計算補償值而計算前面補償過的I和Q補償值之間的差。
RF發(fā)射裝置還可以包括插值器，用于內(nèi)插由加法器相加的經(jīng)相位補償?shù)腎和Q信號，并向功率檢測單元提供內(nèi)插的I和Q信號。
控制器最好設(shè)置預(yù)定時間周期并且根據(jù)所設(shè)置的時間周期控制相位補償模式和正常操作模式互相轉(zhuǎn)換。
功率檢測單元最好包括第一RF處理器，用于調(diào)制來自相位補償單元的I和Q信號并且將調(diào)制后的信號上行轉(zhuǎn)換成要通過天線發(fā)射的RF信號所設(shè)置頻率；和第二RF處理器，用于檢測由第一RF處理器處理的RF信號的RF功率值，將檢測后的RF功率值調(diào)制為I和Q信號，將調(diào)制后的I和Q信號下行轉(zhuǎn)換成要提供給相位補償單元作為相位補償基準(zhǔn)信號的預(yù)定頻率。
第一RF處理器最好包括A/D轉(zhuǎn)換器，用于將來自相位補償單元的I和Q信號轉(zhuǎn)換成模擬I和Q信號；調(diào)制器，用于正交調(diào)制來自A/D轉(zhuǎn)換器的模擬I和Q信號并且將正交調(diào)制后的I和Q信號上行轉(zhuǎn)換成目標(biāo)頻率；功率放大器，用于將來自調(diào)制器的上行轉(zhuǎn)換后的信號放大到預(yù)定電平并且通過天線發(fā)射放大信號；以及鎖相環(huán)電路(PLL)，用于提供由調(diào)制器上行轉(zhuǎn)換的PLL頻率。
第二RF處理器最好包括檢測器，用于檢測由第一處理器處理過的RF信號功率值；調(diào)制器，用于將來自檢測器的功率值正交調(diào)制成I和Q信號并且將正交調(diào)制后的I和Q信號下行轉(zhuǎn)換成預(yù)定頻率；和A/D轉(zhuǎn)換器，用于將來自調(diào)制器的下行轉(zhuǎn)換后的I和Q信號轉(zhuǎn)換成要提供給相位補償單元的數(shù)字信號。
按照實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明，根據(jù)用來補償無線BSS中相位誤差的裝置的另一個方面，在無線BSS中設(shè)置RF發(fā)射裝置包括相位補償單元，用于在設(shè)置相位誤差補償模式時，根據(jù)RF信號的I和Q調(diào)制信號測量RF發(fā)射信號的唯一相位誤差，并且根據(jù)測量到的相位誤差和前面補償過的相位補償值之間的差值補償RF發(fā)射信號相位；和功率檢測單元，用于將來自相位補償單元的輸入I和Q信號轉(zhuǎn)換成RF發(fā)射信號，檢測轉(zhuǎn)換后的RF信號的功率值，并且調(diào)制檢測的功率值以向相位補償單元提供經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，其中相位補償單元包括信號發(fā)生器，用于根據(jù)輸入頻率產(chǎn)生對應(yīng)于系統(tǒng)的唯一相位的I和Q信號，并將I和Q信號提供給功率檢測單元；和控制器，用于設(shè)置相位誤差補償和正常操作模式，在相位誤差補償模式下向信號發(fā)生器輸入頻率，計算來自功率檢測單元的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號與前面補償過的I和Q補償值之差以存儲計算的補償值，然后根據(jù)存儲的補償值，在從相位誤差補償模式轉(zhuǎn)換到正常模式時，補償要發(fā)射的源I和Q信號的相位。
按照實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明，根據(jù)用來補償無線BSS中相位誤差的方法的另一個方面，提供了在無線基站系統(tǒng)(BSS)中發(fā)射RF信號的方法，該方法包括步驟如果設(shè)置了相位誤差補償模式，那么檢測通過天線發(fā)射的RF信號的功率值，對檢測到的相鄰信道的功率值進行I/Q調(diào)制，并且提供調(diào)制后的I和Q信號作為相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號；根據(jù)I和Q調(diào)制信號測量RF發(fā)射信號的唯一相位誤差，和根據(jù)所測量的誤差值和前面補償過的相位補償值之間的差來補償RF發(fā)射信號的相位。
相位補償步驟最好包括根據(jù)輸入頻率產(chǎn)生對應(yīng)于系統(tǒng)的唯一相位的I和Q信號；并且設(shè)置相位誤差補償和正常操作模式，計算在誤差補償模式下調(diào)制的I和Q信號與前面補償過的I和Q補償值的差以存儲I和Q的補償值，根據(jù)存儲的補償值，在從相位誤差補償模式轉(zhuǎn)換到正常操作模式時補償要發(fā)射的源I和Q信號的相位。
計算步驟最好包括提供來自功率檢測步驟的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，在預(yù)定時間周期內(nèi)平均所提供的I和Q信號，并且計算前面補償過的I和Q補償值的差。
最好通過設(shè)置時間周期來控制模式轉(zhuǎn)換，以便根據(jù)所設(shè)置的時間周期互相切換相位補償模式和正常操作模式。
提供經(jīng)調(diào)制的I和Q信號作為基準(zhǔn)信號的步驟最好包括調(diào)制要通過天線發(fā)射的所提供的I和Q信號，將經(jīng)調(diào)制的I和Q信號上行轉(zhuǎn)換成RF信號的設(shè)定頻率，然后發(fā)射經(jīng)上行轉(zhuǎn)換后的RF信號；檢測RF信號的RF功率，將檢測的RF信號調(diào)制成I和Q信號，下行轉(zhuǎn)換預(yù)定頻率的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，和提供經(jīng)下行轉(zhuǎn)換的I和Q信號作為相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號。
提供經(jīng)下行轉(zhuǎn)換的I和Q信號作為相位補償基準(zhǔn)信號的步驟最好包括檢測通過天線發(fā)射的RF信號的功率值；將檢測到的功率值正交調(diào)制成I和Q信號并且下行轉(zhuǎn)換預(yù)定頻率的經(jīng)正交調(diào)制的I和Q信號；數(shù)字化下行轉(zhuǎn)換的I和Q信號，和提供數(shù)字I和Q信號作為相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號。


對本發(fā)明更完整的評價和許多附帶的優(yōu)點通過參考下面結(jié)合附圖的詳細描述將會變得更明顯和更容易理解，圖中相同的參考標(biāo)號表示相同或相似的部件，其中圖1是說明無線BSS中RF處理單元的方框圖；并且圖2是說明根據(jù)本發(fā)明用于補償無線BSS中相位誤差的裝置的方框圖。
具體實施例方式
圖1是說明常規(guī)無線BSS中的RF處理單元的方框圖。
如圖1所示，無線BSS的發(fā)射單元通常被劃分為數(shù)字信號處理單元10和RF處理單元20。
數(shù)字信號處理單元10可以包括調(diào)制解調(diào)器11、相位均衡器12和內(nèi)插濾波器13。
RF處理單元20可以包括D/A(數(shù)字到模擬)轉(zhuǎn)換器21、調(diào)制器22、本機振蕩器23、鎖相環(huán)(PLL)電路或PLL 24和連接到天線ANT的功率放大器25。
當(dāng)數(shù)字信號處理單元10的調(diào)制解調(diào)器11輸出數(shù)字I和Q信號時，相位均衡器12執(zhí)行群延遲補償，以將數(shù)字I和Q信號轉(zhuǎn)換成I和Q基帶信號，然后再將I和Q基帶信號發(fā)送到內(nèi)插濾波器13。
內(nèi)插濾波器13對來自相位均衡器12的I和Q基帶信號進行內(nèi)插，以便在向RF處理單元20的D/A轉(zhuǎn)換器21發(fā)送I和Q信號之前提高I和Q基帶信號的采樣率。
RF處理單元20的D/A轉(zhuǎn)換器21將來自數(shù)字信號處理單元10的I和Q信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后將模擬I和Q信號發(fā)送到調(diào)制器22。
調(diào)制器22對來自D/A轉(zhuǎn)換器21的I和Q信號執(zhí)行正交調(diào)制，然后利用從PLL 24提供的PLL頻率將調(diào)制后的I和Q信號上行轉(zhuǎn)換成希望的RF頻率。
經(jīng)上行轉(zhuǎn)換的RF信號通過功率放大器25被放大到指定電平，然后通過天線ANT傳送到空中。
在天線的前端安裝了一個雙工器(未示出)，它的作用是在使用單根天線時用來區(qū)分發(fā)射信號Tx和接收信號Rx。由于雙工器與本發(fā)明沒有緊密聯(lián)系，因此不對它做進一步的描述。
本機振蕩器23向PLL 24提供基準(zhǔn)RF頻率，PLL 24利用來自本機振蕩器23的基準(zhǔn)RF頻率產(chǎn)生所需頻帶的RF頻率，然后向調(diào)制器22發(fā)送所需頻帶的RF頻率。
上述無線BTS采用的直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機具有諸如結(jié)構(gòu)簡單和在典型的外差發(fā)射機上有效消耗功率的優(yōu)點，但是也帶來了在RF端的功率放大器中由非線性、增益失衡、相位誤差、DC功率偏移等產(chǎn)生的輸出信號中的I/Q失衡問題。
為了解決這個問題提出了各種方案，如前饋、反饋和預(yù)矯正，但是缺點也隨之而來，因此很難應(yīng)用到實際產(chǎn)品中。
以下參考附圖2詳細描述根據(jù)本發(fā)明用來補償無線基站系統(tǒng)(BSS)中相位誤差的裝置和方法的優(yōu)選實施例。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明用來補償無線BSS中相位誤差的裝置的方框圖。
如圖2所示，本發(fā)明的相位誤差補償裝置通常由數(shù)字信號處理單元100和RF處理單元200組成。
數(shù)字信號處理單元100包括調(diào)制解調(diào)器101、開關(guān)SW1到SW4、加法器102和103、內(nèi)插濾波器104、相位均衡器105、音調(diào)發(fā)生器106、補償器107和控制器108。
RF處理單元200包括D/A轉(zhuǎn)換器201、本機振蕩器202、鎖相環(huán)(PLL)電路或PLL 203、第一和第二調(diào)制器204和207、功率放大器205、檢測器206、A/D(模擬到數(shù)字)轉(zhuǎn)換器208、雙工器209和天線ANT。
就是說，本發(fā)明的相位誤差補償裝置包括用來產(chǎn)生特定頻率的音調(diào)信號的音調(diào)發(fā)生器106，內(nèi)插濾波器104，將控制器108計算的補償值加到來自調(diào)制器101的I和Q輸出信號的補償器107，用來計算最終RF輸出端信號和源信號之間相位差的控制器108，相位均衡器105，用于把檢測器206檢測到的發(fā)射RF信號的功率值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器208，D/A轉(zhuǎn)換器201，第一調(diào)制器204，PLL 203，本機振蕩器202，功率放大器205，用來檢測RF發(fā)射功率值的檢測器206，雙工器209和第二調(diào)制器207。
現(xiàn)在參考附圖詳細描述上述本發(fā)明用來補償無線BSS中相位誤差的裝置的操作。
本發(fā)明的操作將分為以下兩個部分。
首先，將描述無線BSS的初始化設(shè)置過程。
為了測量和補償相應(yīng)系統(tǒng)的唯一相位失衡和相位誤差，本發(fā)明需要一個初始化設(shè)置過程。為了這個目的，本發(fā)明使用圖2中的數(shù)字信號處理單元100中的音調(diào)發(fā)生器106。
當(dāng)控制器108向音調(diào)發(fā)生器106輸入適當(dāng)?shù)念l率值時，音調(diào)發(fā)生器106產(chǎn)生對應(yīng)于輸入頻率的音調(diào)信號。
同樣，當(dāng)控制器108向音調(diào)發(fā)生器106輸入適當(dāng)?shù)念l率值時，開關(guān)1和2分別被切換到它們的b端。因此，開關(guān)1和2與調(diào)制解調(diào)器101斷開，并且源被切換到音調(diào)發(fā)生器106。即，通過開關(guān)SW1和SW2分別向加法器102和103提供來自音調(diào)發(fā)生器106的音調(diào)信號。
在開關(guān)SW1和SW2與調(diào)制解調(diào)器101斷開的同時，控制器108仍然和SW3和SW4的b端相連，使得來自音調(diào)發(fā)生器106的音調(diào)信號不經(jīng)過相位均衡器105而被旁路到RF處理單元200的D/A轉(zhuǎn)換器201。
相位均衡器105用來補償信號的群延遲。如果來自音調(diào)發(fā)生器106的音調(diào)信號經(jīng)過相位均衡器105，則很難正確地測量系統(tǒng)的唯一相位失衡和相位誤差。
因此，為了測量唯一相位失衡和相位誤差，本發(fā)明通過加法器102和103、內(nèi)插濾波器104、D/A轉(zhuǎn)換器201、第一調(diào)制器204和功率放大器205輸出來自音調(diào)發(fā)生器106的音調(diào)信號作為RF信號。在后面的說明書中會給出該過程的詳細描述。
然后，利用頻譜分析儀(未示出)觀察輸出的RF信號來測量和補償系統(tǒng)的唯一相位失衡和相位誤差。
在補償過程中，控制器108控制補償器107利用加法器102和103向/從I和Q數(shù)字值中加上或減去補償值，從而調(diào)整相位失衡或相位誤差。后面會利用下面的公式詳細描述相位失衡和相位誤差的補償過程。
控制器108在存儲器(未示出)中保存利用頻譜分析儀獲得的用于I和Q數(shù)字值的補償值，將它作為唯一補償值。
與前面解釋的有所不同，因為根據(jù)本發(fā)明獲得的產(chǎn)品在根據(jù)系統(tǒng)的唯一補償值補償?shù)筋A(yù)定電平后，再在系統(tǒng)操作中糾正I/Q失衡和相位誤差，所以首先要通過參考頻譜分析儀存儲系統(tǒng)的補償值。就是說，通過利用初始化補償值作為基準(zhǔn)值周期性測量RF系統(tǒng)來向或從參考值累加或減去偏移值，使得可以不受諸如溫度、功率變化和老化等影響在最佳條件下維護RF系統(tǒng)。
現(xiàn)在描述系統(tǒng)操作中補償I和Q失衡和相位誤差的過程。
在控制器108的控制下，在它的操作期間，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成正常操作模式及誤差檢測和補償模式。
就是說，開關(guān)SW1到SW4正常地連接到它們各自的a終端，并且在系統(tǒng)的預(yù)設(shè)時間，控制器108向開關(guān)SW1到SW4發(fā)送開關(guān)控制信號將開關(guān)SW1到SW4切換到它們各自的b端，以使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到誤差檢測模式。
另外，在控制開關(guān)將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到誤差檢測模式后，控制器108向音調(diào)發(fā)生器106輸入預(yù)定頻率以產(chǎn)生指定頻率的音調(diào)信號。結(jié)果是，音調(diào)發(fā)生器106在控制器108的控制下生成與輸入頻率對應(yīng)的音調(diào)信號，并將音調(diào)信號發(fā)送到加法器102和103。
來自音調(diào)發(fā)生器106的音調(diào)信號通過加法器102和103被發(fā)送到內(nèi)插濾波器104。
內(nèi)插濾波器104對輸入I和Q信號采樣以提高采樣率，并且通過開關(guān)SW3和SW4向D/A轉(zhuǎn)換器201發(fā)送I和Q信號。
D/A轉(zhuǎn)換器201將通過開關(guān)SW3和SW4把從內(nèi)插濾波器104接收到I和Q信號分別轉(zhuǎn)換為模擬信號，并且向第一調(diào)制器204發(fā)送I和Q模擬信號。
第一調(diào)制器204正交調(diào)制從D/A轉(zhuǎn)換器201發(fā)送的I和Q模擬信號，利用來自PLL 203的PLL頻率將正交調(diào)制的I和Q模擬信號上行轉(zhuǎn)換為目標(biāo)RF頻率，然后通過功率放大器205將上行轉(zhuǎn)換的RF信號發(fā)送到雙工器209。
同時，來自功率放大器205的RF信號作為反饋信號通過雙工器209返回到檢測器206。檢測器206利用RF反饋信號測量相鄰信道的功率強度，然后通過開關(guān)SW5向第二調(diào)制器207提供所測量的功率強度。就是說，因為I/Q失衡和相位誤差不僅影響I/Q信號的當(dāng)前發(fā)射信道，還提高了發(fā)射信道相鄰頻率帶寬的噪音水平，所以操作檢測器206來測量噪音電平從而最小化相鄰信道的功率。
由檢測器206檢測到的信號通過開關(guān)SW5被輸入到第二調(diào)制器207，然后第二調(diào)制器207對從檢測器206輸入的信號進行調(diào)制并轉(zhuǎn)換為分離的I和Q信號的基帶信號，然后又它們發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換器208。
A/D轉(zhuǎn)換器208將來自第二調(diào)制器207的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號發(fā)送到控制器108。
控制器108對來自A/D轉(zhuǎn)換器208的I和Q數(shù)字信號進行正交調(diào)制得到預(yù)定時間周期上的平均值。然后，控制器108計算與前面保存的補償值之間的差值，判斷是否需要對計算出的值進行正交調(diào)制，然后向補償器107發(fā)送用于相位誤差補償?shù)目刂菩盘枴?br> 利用下面的公式描述判斷相鄰信道功率的I/Q失衡值的方法。
在上述補償相位誤差和相位失衡之后，控制器108向開關(guān)SW1到SW5發(fā)送開關(guān)控制信號，以將開關(guān)SW1到SW5轉(zhuǎn)換到a端，以使誤差檢測和補償模式轉(zhuǎn)換到正常操作模式。
圖2中所示的第二調(diào)制器207可以通過開關(guān)SW5的操作用來接收RF信號或檢測和補償誤差?？梢栽O(shè)置相位誤差檢測和補償時間以使系統(tǒng)操作大約10ms或更短。另外，系統(tǒng)操作員也可以將系統(tǒng)不操作時的時間周期確定為相位誤差檢測和補償時間。
以下，利用下面的公式描述用來檢測由檢測器206通過傳輸路徑輸入的預(yù)定頻率的音調(diào)信號，然后將檢測到的信號再次分成I和Q信號以檢測相位差來補償相位差的方法。
如果從音調(diào)發(fā)生器106產(chǎn)生的信號滿足下面的公式1，那么檢測到的反饋信號用下面的公式2表示I(t)＝cos(wt)Q(t)＝sin(wt)........公式1，和I(t)＝Acos(wt)+BiQ’(t)＝sin(wt+.)+Bq........公式2，其中A表示量級誤差，Bi和Bq分別表示DC偏差，而.表示相位誤差。
假設(shè)Bi是預(yù)定周期上I’(t)的平均值，分別從I和Q路徑上的信號的平均值減去Bi和Bq。失真信號可以用下面的公式3定義I”(t)＝Acos(wt)Q”(t)＝sin(wt+.)........公式3。
上面的公式3可以定義成下面公式4所表示的矩陣。
I′′(t)Q′′(t)=A0sin(θ)cos(θ)×I(t)Q(t)]]>........公式4。
另外，公式4的矩陣可以被處理成下面公式5中表示的逆矩陣I(t)Q(t)=1/A0(1/A)tan(θ)sec(θ)×I′′(t)Q′′(t)]]>........公式5。
如果為了計算上面公式5中的A按下面公式6定義，那么公式3可以定義為下面的公式7[x(t)]=1NT∫t-NTtx(u)du]]>........公式6。
其中T表示2K./w，K表示整數(shù)，N表示除0之外的整數(shù)，并且Z[I”(t)I”(t)]＝A2[cos2(wt)]＝(1/2)A2，[I”(t)Q”(t)]＝(1/2)A2sin(.)........公式7因此，可以從上面的公式7得到A的值，并且可以從(1/2)A2sin(.)得到.的值。即，可以用下面的公式8得到A和.
A＝％(2[I”(t)I”(t)])，sin(.)＝(2/A)[I”(t)Q”(t)]，cos(.)＝％(1-sin2(wt))........公式8上面獲得的這些值都保存在控制器的存儲器中作為誤差補償時的基準(zhǔn)值。
在系統(tǒng)的唯一誤差值進行初始化存儲后，誤差值和偏移值一起被用在當(dāng)從調(diào)制解調(diào)器101接收信號時的實時補償中。另外，控制器108利用上述公式計算A和.。
音調(diào)發(fā)生器106采用的音調(diào)信號適合旁路相位均衡器105，以避免相位均衡器105故意改變相位。
同時，圖2中所示的相位均衡器105被安排在數(shù)字信號處理單元100的末端來防止數(shù)字信號處理單元100的各種可編程邏輯(FPGA)產(chǎn)生的與每端濾波器構(gòu)造有關(guān)的硬件感應(yīng)信號延遲或由乘法器結(jié)構(gòu)感應(yīng)的延遲，或由信號處理單元前端的重構(gòu)產(chǎn)生的相位位移，從而保證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的獨立性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的補償無線BSS中相位誤差的方法和裝置提供了一種可以防止在直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機中習(xí)慣性發(fā)生的相位失衡問題的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以在出貨時補償系統(tǒng)的唯一相位誤差，發(fā)現(xiàn)制造時出現(xiàn)的零件的任何缺陷或故障，并且在系統(tǒng)操作期間不斷地補償相位以便有助于系統(tǒng)穩(wěn)定。
因此，本發(fā)明為了克服每個具有直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機的各種無線基站系統(tǒng)RF端發(fā)生的相位失真和I/Q信號失衡問題，可以根據(jù)各種系統(tǒng)補償在每個具有直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機的基站系統(tǒng)中發(fā)生的I/Q信號失衡和相位誤差，并且通過它自己的反饋路徑不斷監(jiān)視和補償I/Q信號失衡的程度，從而在提高它的性能的同時利用直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機保證基站系統(tǒng)的相位線性。
權(quán)利要求
1.一種無線基站系統(tǒng)(BSS)中的射頻(RF)發(fā)射裝置，包括相位補償單元，在相位誤差補償模式的初始設(shè)置時，根據(jù)RF信號的同相(I)和正交(Q)調(diào)制信號測量RF發(fā)射信號的唯一相位誤差，和根據(jù)測量到的相位誤差和前面補償過的相位補償值之間的差值補償RF發(fā)射信號的相位；和功率檢測單元，用于將來自相位補償單元的輸入I和Q信號轉(zhuǎn)換成RF發(fā)射信號，檢測轉(zhuǎn)換的RF信號的功率值并且調(diào)制檢測的功率值，以向相位補償單元提供經(jīng)調(diào)制的I和Q信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中相位補償單元測量并存儲相位誤差補償值作為相位誤差補償模式初始設(shè)置時的初始值，并且利用存儲的初始值作為基準(zhǔn)值來計算與在后續(xù)的相位誤差補償模式設(shè)置時測量到的相位誤差補償值的差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中相位補償單元包括信號發(fā)生器，根據(jù)輸入頻率產(chǎn)生對應(yīng)于系統(tǒng)的唯一相位的I和Q信號并且向功率檢測單元提供I和Q信號；和控制器，用于設(shè)置相位誤差補償和正常操作模式，在相位誤差補償模式下向信號發(fā)生器輸入頻率，計算來自功率檢測單元的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號與前面補償過的I和Q補償值之間的差以存儲計算的補償值，并且根據(jù)存儲的補償值，在從相位誤差補償模式向正常模式轉(zhuǎn)換時補償要發(fā)射的源I和Q信號相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中控制器包括至少一個模式開關(guān)，用于設(shè)置相位誤差補償模式和正常操作模式；和加法器，將存儲的補償值分別加到源I和Q信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中控制器提供來自功率檢測單元的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，在預(yù)定時間周期內(nèi)平均所提供的I和Q信號，為了計算補償值而計算與前面補償過的I和Q補償值的差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括內(nèi)插器，用于內(nèi)插由加法器相加的經(jīng)相位補償?shù)腎和Q信號，并向功率檢測單元提供內(nèi)插的I和Q信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中控制器設(shè)置預(yù)定時間周期并且根據(jù)所設(shè)置的時間周期控制相位補償模式和正常操作模式互相轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中功率檢測單元包括第一RF處理器，用于調(diào)制來自相位補償單元的I和Q信號并且將經(jīng)調(diào)制的信號上行轉(zhuǎn)換成要通過天線發(fā)射的RF信號所設(shè)置的頻率；和第二RF處理器，用于檢測由第一RF處理器處理的RF信號的RF功率值，將檢測的RF功率值調(diào)制為I和Q信號，將經(jīng)調(diào)制的I和Q信號下行轉(zhuǎn)換成提供給相位補償單元作為相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號的預(yù)定頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中第一RF處理器包括A/D轉(zhuǎn)換器，用于將來自相位補償單元的I和Q信號轉(zhuǎn)換成模擬I和Q信號；調(diào)制器，用于正交調(diào)制來自A/D轉(zhuǎn)換器的模擬I和Q信號并且將經(jīng)正交調(diào)制的I和Q信號上行轉(zhuǎn)換成目標(biāo)頻率；功率放大器，用于將來自調(diào)制器的上行轉(zhuǎn)換的信號放大到預(yù)定電平并且通過天線發(fā)射放大的信號；以及鎖相環(huán)電路(PLL)，用于為調(diào)制器的上行轉(zhuǎn)換提供鎖相環(huán)電路(PLL)頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中第二RF處理器包括檢測器，用于檢測由第一處理器處理的RF信號功率值；調(diào)制器，用于將來自檢測器的功率值正交調(diào)制成I和Q信號并且將經(jīng)正交調(diào)制的I和Q信號下行轉(zhuǎn)換成預(yù)定頻率；和A/D轉(zhuǎn)換器，用于將來自調(diào)制器的經(jīng)下行轉(zhuǎn)換的I和Q信號轉(zhuǎn)換成要提供給相位補償單元的數(shù)字信號。
11.一種無線基站系統(tǒng)(BSS)中的裝置，包括相位補償單元，用于在設(shè)置相位誤差補償模式時，根據(jù)射頻(RF)信號的同相(I)和正交(Q)調(diào)制信號測量RF發(fā)射信號的唯一相位誤差，和根據(jù)測量到的相位誤差和前面補償過的相位補償值之間的差值來補償RF發(fā)射信號的相位；和功率檢測單元，用于將來自相位補償單元的輸入I和Q信號轉(zhuǎn)換成RF發(fā)射信號，檢測轉(zhuǎn)換的RF信號的功率值并且調(diào)制檢測的功率值，以便向相位補償單元提供經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，其中相位補償單元包括用于根據(jù)輸入頻率產(chǎn)生對應(yīng)于系統(tǒng)的唯一相位的I和Q信號并向功率檢測單元提供I和Q信號的信號發(fā)生器；和控制器，用于設(shè)置相位誤差補償和正常操作模式，在相位誤差補償模式下向信號發(fā)生器輸入頻率，計算來自功率檢測單元的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號與前面補償過的I和Q補償值之間的差以存儲計算的補償值，根據(jù)存儲的補償值，在從相位誤差補償模式轉(zhuǎn)換到正常模式時，補償要發(fā)射的源I和Q信號的相位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中控制器包括至少一個模式開關(guān)，用于設(shè)置相位誤差補償模式和正常操作模式；和加法器，用于將存儲的補償值分別加到源I和Q信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中控制器提供來自功率檢測單元的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，在預(yù)定時間周期內(nèi)平均所提供的I和Q信號，為了計算補償值而計算與前面補償過的I和Q補償值的差。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括內(nèi)插器，用于內(nèi)插由加法器相加的經(jīng)相位補償?shù)腎和Q信號，和向功率檢測單元提供經(jīng)內(nèi)插的I和Q信號。
15.一種在無線基站系統(tǒng)(BSS)中發(fā)射射頻(RF)信號的方法，該方法包括步驟在設(shè)置相位誤差補償模式時，檢測要通過天線發(fā)射的RF信號的功率值，對檢測的相鄰信道的功率值進行同相/正交(I/Q)調(diào)制，并且提供調(diào)制的同相(I)和正交(Q)信號作為相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號；和根據(jù)I和Q調(diào)制信號測量RF發(fā)射信號唯一的相位誤差，和根據(jù)所測量的誤差值和前面補償過的相位補償值之間的差來補償RF發(fā)射信號的相位。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中提供I和Q信號作為基準(zhǔn)信號的步驟包括測量在初始相位誤差補償模式設(shè)置時的相位誤差補償，并存儲該相位誤差補償值作為初始基準(zhǔn)值，用于計算與在后續(xù)相位誤差補償模式設(shè)置時測量的后續(xù)相位誤差補償值的差值。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中相位補償步驟包括根據(jù)輸入頻率產(chǎn)生對應(yīng)于系統(tǒng)的唯一相位的I和Q信號；和設(shè)置相位誤差補償和正常操作模式，計算在誤差補償模式下調(diào)制的I和Q信號與前面補償過的I和Q補償值的差以存儲I和Q補償值，和根據(jù)存儲的補償值，在從相位誤差補償模式轉(zhuǎn)換到正常操作模式時補償要發(fā)射的源I和Q信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中計算步驟包括提供來自功率檢測步驟的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，在預(yù)定時間周期內(nèi)平均所提供的I和Q信號，并且計算與前面補償過的I和Q補償值的差。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中通過設(shè)置時間周期來控制模式轉(zhuǎn)換，以使相位補償模式和正常操作模式根據(jù)所設(shè)置的時間周期互相轉(zhuǎn)換。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中提供經(jīng)調(diào)制的I和Q信號作為基準(zhǔn)信號的步驟包括調(diào)制要通過天線發(fā)射的所提供的I和Q信號，將經(jīng)調(diào)制的I和Q信號上行轉(zhuǎn)換成RF信號的設(shè)定頻率，并且發(fā)射經(jīng)上行轉(zhuǎn)換的RF信號；和檢測RF信號的RF功率，將檢測到的RF信號調(diào)制成I和Q信號，下行轉(zhuǎn)換預(yù)定頻率的經(jīng)調(diào)制的I和Q信號，和提供經(jīng)下行轉(zhuǎn)換的I和Q信號作為相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中提供經(jīng)下行轉(zhuǎn)換的I和Q信號作為用于相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號的步驟包括檢測要通過天線發(fā)射的RF信號的功率值；將檢測到的功率值正交調(diào)制成I和Q信號并下行轉(zhuǎn)換預(yù)定頻率的經(jīng)正交調(diào)制的I和Q信號；和數(shù)字化經(jīng)下行轉(zhuǎn)換的I和Q信號并且提供數(shù)字I和Q信號作為相位補償?shù)幕鶞?zhǔn)信號。
全文摘要
一種補償無線BSS中的相位誤差的裝置和方法。本發(fā)明為了克服每個具有直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機的各種無線基站系統(tǒng)RF端發(fā)生的相位失真和I/Q信號失衡問題，根據(jù)各種系統(tǒng)補償在每個具有直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機的基站系統(tǒng)中發(fā)生的I/Q信號失衡和相位誤差，并且通過它自己的反饋路徑不斷監(jiān)視和補償I/Q信號失衡的程度，從而在提高它的性能的同時利用直接轉(zhuǎn)換發(fā)射機保證基站系統(tǒng)的相位線性。
文檔編號H04B1/04GK1649276SQ200510005858
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者李太榮 申請人:三星電子株式會社