專利名稱：Iq不平衡估計及補償方法
IQ不平衡估計及補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在采用了基帶采樣的數(shù)字通訊接收器的數(shù)字時間領域中，對IQ 不平衡進行估計與補償?shù)姆椒把b置。
背景技術：
采用基帶采樣的數(shù)字通訊接收器的模擬領域中，將射頻或中頻信號降頻轉換成基 帶后，將該基帶信號通過模數(shù)轉換器(Analog-to-Digital Converter)轉換成數(shù)字信號。這 種情況下，降頻轉換成基帶時會被分離成同相信號與正交信號，此為藉由一個局部振蕩器 (Local Oscillator)使用增益相同且相位相差90度的兩種正弦波(具體地講為余弦、正弦 波)達成。但是，由于這些過程是在模擬領域中執(zhí)行，因此會產生誤差。特別是，使用于降頻 轉換的余弦波、正弦波相互之間會產生增益和相位誤差，這時這些誤差有可能會對接收器 的性能產生嚴重影響。這叫IQ不平衡。這種情況下，一般普通的增益誤差為1 5%，相 位誤差為1 5°左右。這時，IQ不平衡使I、Q兩個路徑之間的增益相互不平衡，I或者Q 中的一個信號對另一個信號產生串擾，當其量較大時會引起嚴重的性能低下。尤其在正交頻分復用接收器中，由于IQ不平衡而產生的影響導致在正頻率和負 頻率中位于相互對稱的位置上的副載波數(shù)據(jù)相互干擾，從而導致前面所述一般的IQ不平 衡電平中也會出現(xiàn)性能低下的嚴重問題?，F(xiàn)在也有幾種對IQ不平衡進行估計與補償?shù)募夹g。具體地講，進行估計的方式基 本上可分為數(shù)據(jù)輔助脫機估計器、實時頻域估計器、實時時域估計器。其中，數(shù)據(jù)輔助脫機估計器是將如正弦波的預知信號輸入于接收器而對IQ不平 衡進行估計的方法，雖然準確度非常高，相反存在如下麻煩為了反映出肇因于射頻組件或 者射頻芯片之類而存在的變化，從而需要對組件或芯片等進行校正。另外，實時頻域估計器是利用在頻域中位于相互對稱位置上的正頻率成分與負頻 率成分相互引起干擾的事實，對該干擾量進行估計的方式。因此，IQ不平衡補償器一般也 采用在頻域對被估計的干擾進行補償?shù)姆绞?。也有在時域進行補償?shù)姆绞?，但在這種情況 下，想將增益與相位誤差以硬連線邏輯體現(xiàn)，則需要比較復雜的平方根、反正弦等運算。實 時頻域估計器是正交頻分復用接收器所利用的主要方式，但要體現(xiàn)其復雜度較高。原因在 于在頻域進行估計時，需要正常的正交頻分復用符號數(shù)據(jù)，及以DC為中心將正與負的頻率 數(shù)據(jù)對稱地進行調換后的數(shù)據(jù)，因此額外需要通常正交頻分復用符號長度大小的存儲器， 并需要一個正交頻分復用符號大小的額外延遲?，F(xiàn)有的實時時域估計器有如下方法直接計算出增益與相位誤差的方法，及直接 計算出正交路徑的補償增益值的方法。但所述方法存在如下缺點當沒有利用大量數(shù)據(jù)時， 使用上會出現(xiàn)問題，并且在以硬連線邏輯設計時需要復雜度較高的除法或平方根等的運
笪弁。本發(fā)明作為實時時域估計的一個方法，提供一種數(shù)字鎖相環(huán)式(Phase-LockedLoop)的估計器，其中增益與相位誤差或者串擾與正交路徑的補償增益值等、IQ不平衡補 償所需要的值并不直接計算求出，而是使用適當?shù)恼`差檢測器使得殘存的串擾與殘存的正 交、同相增益錯配(Mismatch)變成0，并通過反饋回路對需要補償串擾增益與正交路徑的 增益值進行追蹤。而且，本發(fā)明提供一種需要與數(shù)字鎖相環(huán)式的實時時域估計器一起工作的時域補 償器的方法。
發(fā)明內容為了解決所述的現(xiàn)有問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在包括了正交頻分復用方 式的接收器的一般基帶采樣數(shù)字通訊接收器中，在數(shù)字時域中實時對IQ不平衡進行估計 并對此進行補償?shù)姆椒捌溲b置。另外，根據(jù)本發(fā)明的實時時域估計器和補償器與實時頻域估計器/補償器不同， 幾乎不需要額外的存儲器和處理延遲，從而提供估計裝置及方法的方便性。為了解決上述現(xiàn)有問題，本發(fā)明的基帶采樣系統(tǒng)中IQ不平衡估計及補償方法其 特征在于在模數(shù)轉換器之后，由串擾增益估計器(Crosstalk GainEstimator)、正交路徑 增益估計器、IQ不平衡補償器、鎖定檢測器構成，且執(zhí)行IQ不平衡估計及補償。這時，本發(fā)明的另一特征在于使用如下方式在所述串擾增益估計器中，將同相信 號的平均功率乘于串擾增益的值與所述同相、正交信號的交叉相關(Cross Correlation) 值進行比較，當該比值大于高閾權重值(High Thresholdffeight)的情況下，將減少了預定 的增益比例值大小的串擾增益更新至串擾增益寄存器，當小于低閾權重值(Low Threshold Weight)的情況下，將增加了預定的增益比例值大小的串擾增益更新至串擾增益寄存器，當 不屬于這兩種情況時，使串擾增益維持不變。在這種情況下，本發(fā)明的又一特征在于所述同相信號的平均功率與同相、正交信 號的交叉相關值是通過下述公式2及公式3求出
權利要求
一種基帶采樣系統(tǒng)中的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于在模數(shù)轉換器之后，由串擾增益估計器(Crosstalk Gain Estimator)、正交路徑增益估計器、IQ不平衡補償器、鎖定檢測器構成，并且執(zhí)行IQ不平衡估計及補償。
2.如權利要求1所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于于所述串擾增益估計器中，將同相信號的平均功率乘于串擾增益的值與所述同相、正 交信號的交叉相關(Cross Correlation)值進行比較，當所述比值大于高閾權重值(High Threshold Weight)的情況下，將串擾增益減少預定增益比例值大小并更新至串擾增益寄 存器，當小于低閾權重值的情況下，將串擾增益增加預定增益比例值大小并更新至串擾增 益寄存器，當不屬于上述兩種情況時，使串擾增益維持不變。
3.如權利要求2所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于所述同相信號的平均功率與同相、正交信號的交叉相關值是通過下述公式2及3而得出
4.如權利要求2所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于 所述高閾權重值大于1，所述低閾權重值小于1。
5.如權利要求2所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于 將需要減少所述增益的情況下所預定的增益比例值設置為大于1。
6.如權利要求5所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于 所述增益比例值是根據(jù)所述鎖定檢測器的狀態(tài)而相異地進行設置。
7.如權利要求6所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于將所述鎖定檢測器的狀態(tài)為‘開鎖’時的增益比例值設置成比狀態(tài)為‘鎖定’時的增益 比例值小。
8.如權利要求2所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于 將需要增加所述增益的情況下所預定的增益比例值設置為大于1。
9.如權利要求8所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于 所述增益比例值是根據(jù)所述鎖定檢測器的狀態(tài)而相異地進行設置。
10.如權利要求1所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于在所述正交路徑增益估計器中，將同相信號的平均功率與不平衡被補償后的正交信號 的平均功率的值進行比較，當所述比值大于高閾權重值的情況下，將正交路徑增益增加預 定的增益比例值大小并更新至正交路徑增益寄存器，當小于低閾值的情況下，將正交路徑 增益減少預定的增益比例值大小并更新至正交路徑增益寄存器，當不屬于上述的兩種情況 時，使正交路徑增益維持不變。
11.如權利要求10所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于所述同相信號的平均功率與正交信號的平均功率的值是分別通過下述公式2及公式5 而得出P1 =E[Re{Kn)}]
12.如權利要求10所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于所述高閾權重值大于1，低閾權重值小于1。
13.如權利要求10所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于將需要減少所述增益的情況下所預定的增益比例值設置為小于1。
14.如權利要求13所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于所述增益比例值是根據(jù)所述鎖定檢測器的狀態(tài)而相異地進行設置。
15.如權利要求14所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于將所述鎖定檢測器的狀態(tài)為‘開鎖’時的增益比例值設置成比狀態(tài)為‘鎖定’時的增益 比例值小。
16.如權利要求10所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于將需要增加所述增益的情況下所預定的增益比例值設置為大于1。
17.如權利要求16所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于將所述鎖定檢測器的狀態(tài)為‘開鎖’時的增益比例值設置成比狀態(tài)為‘鎖定’時的增益 比例值大。
18.如權利要求1所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于所述鎖定檢測器使用如下方式從‘開鎖’狀態(tài)轉換成‘鎖定’狀態(tài)的條件設為在所述串擾增益估計器中的串擾增益 不被更新而維持不變，同時在所述正交路徑增益估計器中的正交路徑增益不被更新而維持 不變，同時總的IQ不平衡測量時間比預定的時間長；及從‘鎖定’狀態(tài)轉換成‘開鎖’狀態(tài)時，僅依靠系統(tǒng)復位實現(xiàn)。
19.如權利要求18所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于在所述鎖定檢測器的狀態(tài)為‘開鎖’的情況下，對串擾增益寄存器與正交路徑寄存器的 值進行更新。
20.如權利要求18所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于在所述鎖定檢測器的狀態(tài)為‘鎖定’的情況下，對串擾增益寄存器與正交路徑寄存器的 值進行更新。
21.如權利要求18所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于在所述鎖定檢測器的狀態(tài)為‘鎖定’的情況下，不再對串擾增益寄存器與正交路徑寄存 器的值進行更新。
22.如權利要求1所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于在所述IQ不平衡補償器中，首先將串擾增益寄存器的值乘于同相信號的值，將得出的=去_[Re{y〔n))了公式2Pqc = E[lm{yc(n)}]串擾成分從正交信號中去除，之后將去除了串擾的正交信號乘于正交路徑增益寄存器的值 而補償正交路徑的增益。
23.如權利要求1所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于在所述IQ不平衡補償器中，首先將正交信號乘于正交路徑增益寄存器的值而補償正 交路徑的增益，將串擾增益寄存器的值乘于同相信號的值而得出的串擾成分從增益被補償 的正交信號中去除，從而對此進行補償。
24.如權利要求1所述的IQ不平衡估計及補償方法，其特征在于 將所述IQ不平衡估計器與補償器置于模數(shù)轉換器與直流偏移消除器之后。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在采用基帶采樣的數(shù)字通訊接收器的數(shù)字時間領域中對IQ不平衡進行估計并進行補償?shù)姆椒把b置。更具體地，在基帶采樣系統(tǒng)的模數(shù)轉換器之后，由串擾增益估計器(Crosstalk Gain Estimator)、正交路徑增益估計器、IQ不平衡補償器(Compensator)、鎖定檢測器構成來執(zhí)行IQ不平衡的估計及補償，與實時頻域估計器/補償器不同，幾乎不需要額外的存儲器和處理延遲，從而為估計裝置及方法提供簡便性。
文檔編號H04L25/03GK101938445SQ20101015703
公開日2011年1月5日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者金范珍 申請人:芯光飛株式會社