用來自非活躍接收機的lo信號來進行接收機校準的制作方法
【專利說明】用來自非活躍接收機的LO信號來進行接收機校準
[0001]根據(jù)35U.S.C.§ 119的優(yōu)先權要求
[0002]本專利申請要求于2012年12月17日提交的題為“RECEIVER CALIBRAT1N WITHLO SIGNAL FROM INACTIVE RECEIVER(用來自非活躍接收機的LO信號來進行接收機校準)”美國臨時申請序列號61/738，258的優(yōu)先權，該臨時申請已轉讓給本申請受讓人并通過引用明確納入于此。
[0003]背景
[0004]領域
[0005]本公開一般涉及電子元件，尤其涉及用于生成用于接收機校準的測試信號的技術。
【背景技術】
[0006]無線通信系統(tǒng)中的無線設備(例如，蜂窩電話或智能電話)可以發(fā)射和接收數(shù)據(jù)以供雙向通信。無線設備可包括用于數(shù)據(jù)發(fā)送的發(fā)射機以及用于數(shù)據(jù)接收的接收機。對于數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)射機可用數(shù)據(jù)來調制發(fā)射本地振蕩器(LO)信號以獲得經調制信號，放大該經調制信號以獲得具有合適的輸出功率電平的輸出射頻(RF)信號，并經由天線將該輸出RF信號發(fā)送到基站。對于數(shù)據(jù)接收，接收機可經由天線獲得收到RF信號，放大該收到RF信號并用接收LO信號對該收到RF信號進行下變頻，并處理該經下變頻信號以恢復由基站發(fā)送的數(shù)據(jù)。LO信號是處于目標頻率的周期性信號，并且可被用于下變頻。
[0007]無線設備可包括多個接收機，且每個接收機可包括各種電路。每個接收機中的電路可被設計成滿足規(guī)范，但可具有可能因制造、溫度、電源電壓中的變化等而導致寬泛變化的性能?？赡芷谕麥y試/校準這些電路以便甚至在存在這些變化的情況下確保良好的性會K。
[0008]附圖簡述
[0009]圖1示出了無線設備與不同的無線系統(tǒng)通信。
[0010]圖2示出了各種載波聚集場景。
[0011]圖3示出了圖1中的無線設備的框圖。
[0012]圖4A示出了四個載波上的信號的下變頻。
[0013]圖4B到4D示出了針對不同操作場景的接收機處的收到功率對總噪聲。
[0014]圖5示出了兩個接收機的框圖。
[0015]圖6A到6C示出了圖5中的處于接收(RX)模式和校準模式的兩個接收機的操作。
[0016]圖7A到7C示出了具有不同類型的LNA的接收機模塊的三種示例性設計的框圖。
[0017]圖8示出了收發(fā)機的框圖。
[0018]圖9示出了 LNA、下變頻器和低通濾波器的示例性設計的示意圖。
[0019]圖1OA到1C示出了接口電路的三種示例性設計。
[0020]圖11示出了 LO發(fā)生器的示例性設計。
[0021]圖12示出了生成具有振幅調制的測試信號。
[0022]圖13示出了用來自另一接收機的測試信號來校準一個接收機。
[0023]圖14A到14C示出了生成用于校準的測試信號的三種方式。
[0024]圖15示出了用于執(zhí)行校準的過程。
[0025]圖16和17示出了用于確定接收路徑增益的過程。
[0026]詳細描述
[0027]以下闡述的詳細描述旨在作為本公開的示例性設計的描述，而無意表示可在其中實踐本公開的僅有設計。術語“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實例或解說”。本文中描述為“示例性”的任何設計不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他設計。本詳細描述包括具體細節(jié)以提供對本公開的示例性設計的透徹理解。對于本領域技術人員將明顯的是，沒有這些具體細節(jié)也可實踐本文描述的示例性設計。在一些實例中，公知的結構和器件以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性設計的新穎性。
[0028]本文公開了用于用來自另一接收機或另一信號源的LO信號來校準接收機的技術。這些技術可用于各種電子設備，諸如無線通信設備(例如，蜂窩電話、智能電話等)、平板計算機、個人數(shù)字助理(PDA)、手持式設備、無線調制解調器、膝上型計算機、智能本、上網本、無繩電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、藍牙設備、消費者電子設備、等等。為了清楚起見，以下描述了將這些技術用于無線通信設備。
[0029]圖1示出了與無線通信系統(tǒng)120和122通信的無線設備110。每個無線系統(tǒng)可以是長期演進(LTE)系統(tǒng)、碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、全球移動通信(GSM)系統(tǒng)、無線局域網(WLAN)系統(tǒng)或其他某個無線系統(tǒng)。CDMA系統(tǒng)可實現(xiàn)寬帶CDMA(WCDMA)、CDMA IX、演進數(shù)據(jù)最優(yōu)化(EVDO)、時分同步CDMA (TD-SCDMA)、或其他某個版本的CDMA。為簡化起見，圖1示出了包括兩個基站130和132以及一個系統(tǒng)控制器140的無線系統(tǒng)120以及包括一個基站134的無線系統(tǒng)122。一般而言，無線系統(tǒng)可包括任何數(shù)目的基站以及任何網絡實體集合?；具€可被稱為B節(jié)點、演進型B節(jié)點(eNB)、接入點等。
[0030]無線設備110還可以指用戶裝備(UE)、移動站、終端、接入終端、訂戶單元、站等。無線設備110可以是蜂窩電話、智能電話、平板、無線調制解調器、個人數(shù)字助理(PDA)、手持式設備、膝上型計算機、智能本、上網本、無繩電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、藍牙設備、等等。無線設備110可與無線系統(tǒng)120和/或122通信。無線設備110還可接收來自廣播站的信號、來自一個或多個全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中的衛(wèi)星(例如，衛(wèi)星150)的信號等。無線設備110可支持用于無線通信的一種或多種無線電技術，諸如LTE、WCDMA, CDMA IX、EVD0、TD-SCDMA、GSM、802.11 等。
[0031]無線設備110可以能夠在覆蓋低于1000兆赫茲(MHz)的頻率的低頻帶(LB)、覆蓋從1000MHz到2300MHz的頻率的中頻帶(MB)和/或覆蓋高于2300MHz的頻率的高頻帶(HB)中操作。例如，低頻帶可以覆蓋698到980MHz，中頻帶可以覆蓋1475到2170MHz，并且高頻帶可以覆蓋2300到2690MHz和3400到3800MHz。低頻帶、中頻帶和高頻帶是指三個頻帶群(或頻帶群)，其中每個頻帶群包括數(shù)個頻率帶(或簡稱為“頻帶”)。每個頻帶可以覆蓋至多達200MHz。LTE版本11支持35個頻帶，這些頻帶被稱為LTE/UMTS頻帶并且在公眾可獲取的3GPP TS 36.101中列出。一般而言，可以定義任何數(shù)目個頻帶群。每個頻帶群可覆蓋任何頻率范圍，這些頻率范圍可以與以上給出的頻率范圍中的任何一個相匹配或不相匹配。每個頻帶群可包括任何數(shù)目個頻帶。
[0032]無線設備110可以支持載波聚集，其是多個載波上的操作。載波聚集也可被稱為多載波操作。載波可指被用于通信的頻率范圍并且可與某些特性相關聯(lián)。例如，載波可與描述該載波上的操作的系統(tǒng)信息和/或控制信息相關聯(lián)。載波也可被稱為分量載波(CC)、頻率信道、蜂窩小區(qū)等。頻帶可包括一個或多個載波。在LTE中每個載波可以覆蓋至多達20MHzο在LTE版本11中，無線設備110可以配置成具有在一個或兩個頻帶中的至多達5個載波。
[0033]一般而言，載波聚集(CA)可以被分類為兩種類型一帶內CA和帶間CA。帶內CA是指同一頻帶內的多個載波上的操作。帶間CA是指不同頻帶中的多個載波上的操作。
[0034]圖2示出了無線設備110可以支持的各種CA場景。為了簡單起見，圖2示出了無線設備I1配置有一頻帶中僅一個載波用于帶間CA。一般而言，無線設備110可配置有給定頻帶內的一個或多個載波。
[0035]場景210覆蓋了其中低頻帶中的頻帶X中的一個載波Cl和中頻帶中的頻帶Y中的一個載波C2被配置成用于無線設備110的帶間CA。場景220覆蓋了其中中頻帶中的頻帶X中的一個載波Cl和高頻帶中的頻帶Y中的一個載波C2被配置成用于無線設備110的帶間CA。場景230覆蓋了其中低頻帶中的頻帶X中的一個載波Cl和高頻帶中的頻帶Y中的一個載波C2被配置成用于無線設備110的帶間CA。
[0036]場景240覆蓋了其中低頻帶中的頻帶X中的一個載波Cl和也在低頻帶中的頻帶Y中的一個載波C2被配置成用于無線設備110的帶間CA。場景250覆蓋了其中中頻帶中的頻帶X中的一個載波Cl和也在中頻帶中的頻帶Y中的一個載波C2被配置成用于無線設備110的帶間CA。場景260覆蓋了其中高頻帶中的頻帶X中的一個載波Cl和也在高頻帶中的頻帶Y中的一個載波C2被配置成用于無線設備110的帶間CA。
[0037]場景270覆蓋了其中低頻帶、或中頻帶、或高頻帶中的頻帶X中的兩個毗鄰載波Cl和C2被配置成用于無線設備110的毗連帶內CA。場景280覆蓋了其中低頻帶、或中頻帶、或高頻帶中的頻帶X中的兩個非毗鄰載波Cl和C2被配置成用于無線設備110的非毗連帶內CA。
[0038]圖2示出了載波聚集的一些示例。對于頻帶和頻帶群的其他組合也可支持載波聚集。
[0039]無線設備110可以并發(fā)地在不同的頻率接收多個所傳送的信號。這些多個所傳送的信號可以由一個或多個基站以不同頻率在多個載波上發(fā)送以供載波聚集。這些多個所傳送的信號還可由不同的基站來發(fā)送以進行協(xié)調式多點(CoMP)傳輸、切換等。這些多個所傳送的信號還可由不同無線系統(tǒng)中的基站來發(fā)送以用于并發(fā)服務，諸如語音/數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)或語音/語音等。例如，無線設備110可支持雙SM/雙待(DSDS)和/或雙SM/雙通(DSDA)，并且能夠并發(fā)地與多個無線系統(tǒng)(諸如TD-SCDMA和GSM系統(tǒng)、或LTE和GSM系統(tǒng)、或CDMA和GSM系統(tǒng)等)進行通信。
[0040]圖3示出了圖1中的無線設備110的示例性設計的框圖。在這一示例性設計中，無線設備I1包括耦合至主天線310的收發(fā)機320、耦合至副天線312的收發(fā)機322、以及數(shù)據(jù)處理器/控制器390。收發(fā)機320包括多個(K個)接收機330a至330k以及多個(K個)發(fā)射機360a至360k以支持多個頻帶、多種無線電技術、載波聚集等。收發(fā)機322包括多個(L個)接收機332a至3321以及多個(L個)發(fā)射機362a至3621以支持多個頻帶、多種無線電技術、載波聚集、接收分集、從多個發(fā)射天線到多個接收天線的多輸入多輸出(MIMO)傳輸?shù)取?br>[0041]在圖3所示的示例性設計中，每個接收機330包括LNA 340和接收電路350。對于數(shù)據(jù)接收，天線310接收來自基站和/或其他發(fā)射機站的信號并且提供收到RF信號。前端電路324從天線310接收收到RF信號，并將一個或多個輸入RF信號(例如，用于一個或多個頻帶)提供給一個或多個所選接收機。前端電路324可包括開關、雙工器、共用器、發(fā)射濾波器、接收濾波器、匹配電路等。本說明書以下假定向作為所選接收機的接收機330a提供一個輸入RF信號。在接收機330a內，LNA 340a放大輸入RF信號并提供經放大RF信號。接收電路350a將經放大RF信號從RF下變頻到基帶，對經下變頻信號進行濾波和放大，并且將輸入基帶信號提供給數(shù)據(jù)處理器390。接收電路350a可包括混頻器、濾波器、放大器、匹配電路、振蕩器、本地振蕩器(LO)發(fā)生器、鎖相環(huán)(PLL)等。其余接收機330和332中的每個接收機都可以按與接收機330a類似的方式來操作。
[0042]在圖3中示出的示例性設計中，每個發(fā)射機360包括發(fā)射電路370和功率放大器(PA)380。對于數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理器390處理(例如，編碼和調制)要傳送的數(shù)據(jù)并將一個或多個輸出基帶信號(例如，供在一個或多個頻帶上傳送)提供給一個或多個所選發(fā)射機。本說明書以下假定向作為所選發(fā)射機的發(fā)射機360a提供一個輸出基帶信號。在發(fā)射機360a內，發(fā)射電路370a對模擬輸出信號進行放大、濾波并將其從基帶上變頻到RF，并且提供經調制RF信號。發(fā)射電路370a可包括放大器、濾波器、混頻器、匹配電路、振蕩器、LO發(fā)生器、PLL等等。PA 380a接收并且放大經調制RF信號，并且提供具有恰當輸出功率電平的發(fā)射RF信號。該發(fā)射RF信號被路由通過前端電路324并經由天線310來發(fā)射。其余發(fā)射機360和362中的每一個都可以按與發(fā)射機360a類似的方式操作。
[0043]圖3示出了接收機330和接收機332以及發(fā)射機360和362的示例性設計。接收機和發(fā)射機還可包括圖3中未示出的其他電路，諸如濾波器、匹配電路等。收發(fā)機320和322的全部或部分可實現(xiàn)在一個或多個模擬集成電路(IC)、RFIC(RFIC)、混合信號IC等上。例如，收發(fā)機320和322內的LNA 340和342與接收電路350和352可以在一個或多個RFIC上實現(xiàn)。收發(fā)機320和322中的這些電路也可按其他方式來實現(xiàn)。
[0044]數(shù)據(jù)處理器/控制器390可為無線設備110執(zhí)行各種功能。例如，數(shù)據(jù)處理器390可對經由接收機330和332接收到的數(shù)據(jù)以及經由發(fā)射機360和362傳送的數(shù)據(jù)執(zhí)行處理?？刂破?90可以控制收發(fā)機320和322內的各種電路的操作。存儲器392可存儲供數(shù)據(jù)處理器/控制器390使用的程序代碼和數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器/控制器390可以實現(xiàn)在一個或多個專用集成電路(ASIC)和/或其他IC上。
[0045]一般而言，無線設備可以包括任意數(shù)目的接收機和任意數(shù)目的發(fā)射機。接收機和發(fā)射機可被設計成滿足規(guī)范，但可具有可能由于IC工藝、溫度、電源電壓中的變化等而寬泛地變化的性能。例如，接收機和發(fā)射機可以用可因IC工藝差異而變化并且可影響接收機和發(fā)射機的性能的閾值電壓、跨導和/或其他特性的晶體管來實現(xiàn)。
[0046]接收機可能需要滿足關于殘余邊帶(RSB)的規(guī)范。RSB是對接收機中的同相(I)信號路徑和正交(Q)信號路徑之間的增益不平衡和/或相位不平衡的度量。在理想的接收機中，I信號路徑應當相對于Q信號路徑呈正交(或者90°異相)，并且這兩條信號路徑應當跨頻率具有相等的增益。然而，I/Q不平衡通常存在于I和Q信號路徑之間并且可能包括增益不平衡和/或相位誤差。I/Q不平衡導致RSB，該RSB是落在近旁頻率上的失真。
[0047]圖4A示出了三個載波Cl、C2和C4上的期望信號的下變頻以及載波C3上的大擾亂。期望信號是將由無線設備接收和解碼的所傳送的信號。擾亂是具有比期望信號的振幅大得多的振幅并且在頻率上接近期望信號的非期望/干擾信號。提供給接收機的收到RF信號可包括載波Cl、C2和C4上的期望信號以及載波C3上的擾亂。載波Cl、C2和C4上的期望信號可具有類似的收到功率電平，并且擾亂可具有比期望信號的收到功率電平高得多的收到功率電平。用處于作為四個載波Cl至C4的中心頻率的頻率f。的LO信號來對收到RF信號進行下變頻。
[0048]如圖4A所示，接收機中的I/Q不平衡可導致載波C3上的擾亂，從而導致出現(xiàn)在載波C2上的RSB。來自擾亂的RSB擔當對載波C2上的期望信號的噪聲/干擾，這可以不利地影響在載波C2上解碼期望信號的能力。RSB的振幅取決于(i)擾亂的收到功率電平以及Qi)接收機中的I/Q不平衡的量。接收機具有可通過該接收機中的熱噪聲以及電路噪聲來確定的噪聲本底。RSB可能高于接收機處的噪聲本底。在這一情形中，載波C2上的期望信號的載波噪聲比(C/N)可由于載波C3上的擾亂而導致受到RSB的限制。
[0049]圖4B示出了平坦信道中的接收機處的收到功率對總噪聲。載波的頻率響應在靜態(tài)信道中可以是平坦的。C/N可由期望信號的收到功率與總噪聲功率之比來確定。
[0050]圖4C示出了衰弱信道中的接收機處的收到功率對總噪聲。載波的頻率響應可以跨衰弱信道中的頻率變化。C/N也可跨頻率變化并且