专利名称：用于补偿i/q不平衡的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于补偿正交接收机和正交发射机中的I (同相)和Q(正交)信号通道之间的不平衡的方法和装置。
背景技术：
正交接收机电路中同相⑴和正交(Q)信号通道之间的失配或不平衡限制了可达到的图像衰减，这导致了失真信号。同样，正交发射机电路中I和Q信号通道之间的不平衡也对可达到的图像衰减造成限制。已经开发了各种技术用于补偿所述不平衡，以便减小不平衡的影响并提供改进的图像衰减。例如，L. Antilla 等人的论文"Circularity-based I/Q imbalance compensation in wideband direct-conversion receivers" (IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 57, no. 4, pp. 2099-2113，2008年 7 月)披露了正交接收机中 I/ Q不平衡的补偿。在下文中，该文章被称为Antilla接收机论文。此外，L. Antilla等人的论文"Frequency-selective I/Q mismatch calibration of wideband direct-conversion transmitters" (IEEE Transactions on Circuits and Systems-II :Express Briefs, vol. 55，no. 4，pp. 359-363，2008年4月)披露了正交发射机中I/Q不平衡的补偿。在下文中，该文章被称为Antilla发射机论文。
图1示出了在上述两篇论文中所用的基本补偿电路1的框图。复值信号O1(Ii)是补偿电路1的输入信号，而另一复值信号O2(H)是补偿电路1的输出。在接收机电路的情况，O1(Ii)是信号，代表接收的数据，具有不平衡的I和Q分量，由补偿电路1进行处理以产生在I和Q分量之间具有(理想的)恢复平衡的信号O2(H)。在发射机电路的情况，O1(Il) 是信号，代表要发射的数据，具有平衡的I和Q分量，由补偿电路1进行处理以产生在I和Q 分量之间具有不平衡的信号ο2 (η)，补偿发射机的I和Q信号通道中的不平衡，以使被发射的射频(RF)信号(理想地)具有平衡的I和Q分量。在任意一种情况，信号O1 (η)是方框 2的输入，产生O1 (η)的复共轭0l*(n)，由具有频率响应的滤波器3进行滤波。滤波器3的输出信号被添加至加法器单元4中的信号O1 (η)以产生信号ο2 (η)。希望提供较低计算复杂性的正交接收机或正交发射机的I和Q信号通道之间的不平衡的有效补偿，例如，以便在所需的电路面积和/或功率消耗方面提供相对较小的消耗 (overhead)用于进行补偿。
发明内容
本发明的一个目的是提供具有相对较低计算复杂性的用于补偿正交接收机的同相(I)和正交(Q)信号通道之间的不平衡的装置。本发明的另一目的是提供具有相对较低计算复杂性的用于补偿正交发射机的I和Q信号通道之间的不平衡的装置。根据第一方面，提供了一种用于补偿正交接收机的I和Q信号通道之间的不平衡的方法，所述正交接收机适于产生实值未补偿数字I分量a(n)和实值未补偿数字Q分量b (η)，一起形成未补偿复数字信号χ (n) = a (η) +jb (η)，其中j表示虚数单位而η是序列索引(指数)。所述方法包括通过用具有复值脉冲响应的补偿滤波器过滤a(n)和jb(n)中的一个来产生复补偿信号。此外，所述方法包括产生第一补偿复数字信号为χ (η)和复补偿信号的总和。所述方法还可包括自适应生成补偿滤波器的滤波器参数。补偿滤波器的脉冲响应可以是下述形式
+ 树㈨+ )衲+沖)如㈨+ (《))，其中δ (η)是单位脉冲，φ是实值
参数而h,(n)是实值序列。自适应生成补偿滤波器的滤波器参数可包括自适应生成实值参数φ和实值序列h, (η)。自适应生成补偿滤波器的滤波器参数可包括，对于多次迭代中的每一次，其中每次迭代通过迭代指数(指标)i识别，产生用于获得脉冲响应泸)(η)的滤波器参数，其中f(i) (η)是第一次迭代的默认脉冲响应，其中i = 1，并且f⑴(η)基于f (η) (η)和Δ “ (n), i > 1，并且Δ(Η)(η)是在前迭代的估计脉冲响应误差。此外，对于每次迭代，自适应生成所述滤波器参数可包括产生复补偿信号，由e(i) (η)表示为e(i) (η) = f(i) (η) (η)，其中*表示卷积算子而w(n)表示a(n)和jb (η)中的一个。此外，对于每次迭代，自适应生成所述滤波器参数可包括产生第一补偿复数字信号，由νω (η)表示为νω (η) =x(n)+e(i) (η)。此外，对于每次迭代，自适应生成所述滤波器参数可包括通过使基于u(i) (η) = νω (η) + Δω (n)*w(n) 的价值函数最小化产生滤波器参数确定△ ω (η)。所述价值函数可以是例如线性价值函数。此外，所述价值函数可以基于1^) (η)的合适度测量(结果)。每次迭代还可包括基于所产生的Δ ω (η)产生第二补偿复数字信号y⑴(n) = v(i) (η) + Δ (i) (η) *w(n)。所述方法还可包括确定结束所述迭代的条件是否满足。此外，所述方法可包括，如果所述条件满足，结束所述迭代并且根据在上一次迭代中所产生的滤波器参数继续补偿I 和Q信号通道之间的所述不平衡。脉冲响应f(i) (η)可以是下述形式
/⑴(n) = hf {η) + j^ik)S(n) + /广被)(η) + [e^ 一 1 — J9^). (δ(η) + hf ⑷)
其中，δ (η)是单位脉冲，cp(i)是实值参数，而h/)(n)是实值序列。此外，Δ ω (η)可以是下述形式Δω( )= ΔΗ(\η)+}Αφ{,\ η属于整数的有限集而 Δ (i) (η) =0在所述整数的有限集范围外，其中Δ，是实值参数而Δ )(η)是实值序列。产生滤波器参数确定Δ ω (η)可包括产生实值参数Δ，和实值序列Δ ) (η)。产生用于获得脉冲响应一)(η)的滤波器参数可包括产生实值序列(η)为 h/) (η) = h/—1) (η)+ Δ -1) (η)和实值参数为 φ( )= φ{ Λ)+/\^λ), i > 1。根据第二方面，提供了一种用于补偿正交接收机的I和Q信号通道之间的不平衡的方法，所述正交接收机适于产生实值未补偿数字I分量a(n)和实值未补偿数字Q分量 b (η)，一起形成未补偿复数字信号χ (n) = a (η) +jb (η)，其中j表示虚数单位而η是序列索引(指数)。所述方法包括对于多次迭代中的每一次，其中每次迭代通过迭代(指数)指标i识别，产生对于在有限集K中的η可以采用非零值的有限长度的实值脉冲响应(η)的采样值，其中g/) (η)是第一次迭代的默认脉冲响应，其中i = 1，并且g,(i)(n)通过 (η) = g,(η) (η)+ Δ,-1) (η)给出，i > 1，并且Δ,-1) (η)是在前迭代的估计脉冲响应误差。 此外，对于每次迭代，所述方法包括产生实值相位参数^w为第一次迭代的默认值，其中i = 1，并且Pw=Z^AZ1Li > 1，其中Δ^+是在前迭代的估计相位参数误差。此外，对于每次迭代，所述方法包括产生第一补偿复数字信号，由νω (η)表示为
权利要求
1.一种用于补偿正交接收机(8)的同相I和正交Q信号通道(12a，12b)之间的不平衡的方法，所述正交接收机(8)适于生成实值未补偿数字I分量a (η)和实值未补偿数字Q 分量b (η)，一起形成未补偿复数字信号χ (n) = a (η) + jb (η)，其中j表示虚数单位而η是序列指数，并且所述方法包括-通过用具有复值脉冲响应的补偿滤波器(60)过滤a(n)和jb(n)中的一个生成复补偿信号；和-生成第一补偿复数字信号为x(n)和复补偿信号的总和。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括自适应生成补偿滤波器(60)的滤波器参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中自适应生成补偿滤波器(60)的滤波器参数包括:对于多次迭代中的每一次，其中每次迭代通过迭代指数i识别-生成用于获得脉冲响应f(i) (η)的滤波器参数，其中f(i) (η)是用于第一次迭代的默认脉冲响应，其中i = 1，并且f(i)(n)基于一―1 和Δ(η)(Π)，i > 1，并且Δ _ (η)是在前迭代的估计脉冲响应误差；-生成复补偿信号，由e(i) (η)表示为e(i) (η) = f⑴(n)*w(n)，其中*表示卷积算子而 w (η)表示所述a (η)和jb (η)中的一个；-生成第一补偿复数字信号，由νω (η)表示为νω (η) = x(n)+e(i) (η)；和-通过使基于u(i)(n) = νω (η) + Δω (n)*w(n)的价值函数最小化生成确定八⑴(η)的滤波器参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述迭代还包括根据所生成的Δω(η)生成第二补偿复数字信号 yω (η) = νω (η) + Δ (i) (η) (η)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述价值函数是线性价值函数。
6.根据权利要求3-5中任一权利要求所述的方法，其中所述价值函数基于u(i)(η)的合适度测量结果。
7.根据权利要求3-6中任一权利要求所述的方法，还包括确定结束所述迭代的条件是否满足；和如果所述条件满足-结束所述迭代；和-根据在上一次迭代中所生成的滤波器参数继续补偿I和Q信号通道之间的所述不平
8.根据权利要求3-7中任一权利要求所述的方法，其中所述脉冲响应f(i)(η)是下述形式
9.根据权利要求8所述的方法，其中A⑴(η)是下述形式:Δ(0(”)=Δ/ (η) +]Δφ(0,η 属于整数的有限集并且Δ⑴(n) = 0在所述整数的有限集外；并且其中A pw是实值参数而 Ah(i) (η)是实值序列。
10.根据权利要求9所述的方法，其中生成确定Δω (η)的滤波器参数包括生成实值参数Δ<ρ( )和实值序列Ah(i)(n)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中生成用于获得脉冲响应f(i)(η)的滤波器参数包括生成实值序列h/) (η)为1ιΔω(η) =^(H) (η)+ Δ -1) (η)和实值参数一为一-”+厶广)，i > 1。
12.根据权利要求2所述的方法，其中所述补偿滤波器(60)的脉冲响应是下述形式
13.根据权利要求12所述的方法，其中自适应生成补偿滤波器(60)的滤波器参数包括自适应生成实值参数φ和实值序列h, (η)。
14.一种用于补偿正交接收机(8)的同相I和正交Q信号通道(12a，12b)之间的不平衡的方法，所述正交接收机(8)适于生成实值未补偿数字I分量a(n)和实值未补偿数字Q 分量b (η)，一起形成未补偿复数字信号χ (n) = a (η) + jb (η)，其中j表示虚数单位而η是序列指数，并且所述方法包括对于多次迭代中的每一次，其中每次迭代通过迭代指数i识别 -生成对于η在有限集K中可采用非零值的有限长度的实值脉冲响应g/) (η)的采样值，其中是对于第一次迭代的默认脉冲响应，其中i = 1，并且g,(i)(n)通过 (η) = g,(η) (η)+ Δ,-1) (η)给出，i > 1，并且Δ,-1) (η)是在前迭代的估计脉冲响应误差； -生成实值相位参数#作为第一次迭代的默认值，其中i =丨，并且乂‘/力+厶^力，士 > 1，其中A1/^是在前迭代的估计相位参数误差； -生成第一补偿复数字信号，由νω (η)表示为
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述迭代还包括基于所生成的Δ,)(η)和A<pw生成第二补偿复数字信号
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述价值函数是线性价值函数。
17.根据权利要求14-16中任一权利要求所述的方法，其中所述价值函数基于u(i)(η) 的合适度测量结果。
18.根据权利要求14-17中任一权利要求所述的方法，还包括 确定结束所述迭代的条件是否满足；并且如果所述条件满足 -结束所述迭代；和-根据上一次迭代中所生成的滤波器参数继续补偿I和Q信号通道之间的所述不平衡。
19.一种用于补偿正交接收机(8)的同相I和正交Q信号通道(12a，12b)之间的不平衡的信号处理装置(30)，其中所述正交接收机(8)适于生成实值未补偿数字I分量a (η)和实值未补偿数字Q分量b (η)，一起形成未补偿复数字信号χ (n) = a (η) + jb (η)，其中j表示虚数单位而η是序列指数，其中所述信号处理装置(30)适于接收所述未补偿数字信号χ (η) 并且通过实施前述权利要求中任一权利要求所述的方法补偿所述不平衡。
20.一种正交接收机(8)，所述正交接收机包括同相I和正交Q信号通道(1 ，12b)，用于生成实值未补偿数字I分量a(n)和实值未补偿数字Q分量b (η)，一起形成未补偿复数字信号χ (n) = a (η) + jb (η)，其中j表示虚数单位而η是序列指数；和根据权利要求19所述的信号处理装置(30)，用于补偿I和Q信号通道之间的不平衡。
21.一种通过生成具有提供给I信号通道(605a)的补偿数字I分量和提供给Q信号通道(605b)的补偿数字Q分量的补偿复值数字信号用于补偿正交发射机(600)的同相I和正交Q信号通道(60 ，605b)之间的不平衡的方法，所述正交发射机(600)被设置成发射表示未补偿复值数字信号ζ (n) =c(n)+jd(n)的射频信号ra (t)，其中j表示虚数单位，η是序列指数，c (η)是未补偿数字I分量，而d (η)是未补偿数字Q分量，其中所述方法包括-通过用具有复值脉冲响应的补偿滤波器(60)过滤c (η)和jd(n)中的一个生成复补偿信号；和-生成第一补偿复数字信号为ζ (η)和复补偿信号的总和。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括自适应生成补偿滤波器(60)的滤波器参数。
23.根据权利要求22所述的方法，其中自适应生成补偿滤波器(60)的滤波器参数包括对于多次迭代中的每一次，其中每次迭代通过迭代指数i识别-生成用于获得脉冲响应f(i) (η)的滤波器参数，其中f(i) (η)是用于第一次迭代的默认脉冲响应，其中i = 1，并且f(i)(n)基于一―1 和Δ(η)(Π)，i > 1，并且Δ _ (η)是在前迭代的估计脉冲响应误差；-生成复补偿信号，由e⑴(η)表示为e⑴(n) = f⑴(n) (η)，其中*表示卷积算子并且 w (η)表示所述c (η)和jd(n)中的一个；-生成第一补偿复数字信号，由νω (η)表示为νω (η) = x(n)+e(i) (η)；和-通过使基于实值信号rBB(n)的价值函数最小化生成确定Δ ω (η)的滤波器参数，其中所述实值信号rBB(n)由信号ra(t)的实降频转换获得。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述迭代还包括基于所生成的Δω(η)生成第二补偿复数字信号 y⑴(η) = νω (η) + Δ (i) (η) (η)。
25.根据权利要求23或M所述的方法，其中所述价值函数是线性价值函数。
26.根据权利要求23-25中任一权利要求所述的方法，还包括生成信号qBB(n)，所述信号qBB(n)对应于由通过将信号ζ (t)输入至在I和Q信号通道之间没有不平衡的正交发射机所产生的射频信号的实降频转换得到的信号，其中所述价值函数基于rBB(η)和qBB(n)之间的差。
27.根据权利要求沈所述的方法，其中所述价值函数基于所述差的L2范数或范数。
28.根据权利要求23-27中任一权利要求所述的方法，还包括确定结束所述迭代的条件是否满足；并且如果所述条件满足 -结束所述迭代；和-根据在上一次迭代中所生成的滤波器参数继续补偿I和Q信号通道之间的所述不平
29.根据权利要求23- 中任一权利要求所述的方法，其中所述脉冲响应f(i)(η)是下述形式
30.根据权利要求四所述的方法，其中A⑴(η)是下述形式Ah(i\n)+}Αφ( ), η属于整数的有限集并且Δ ω (η) =0在所述整数的有限集外；并且其中Δφ 是实值参数而 Ah(i) (η)是实值序列。
31.根据权利要求30所述的方法，其中生成确定Δω(η)的滤波器参数包括生成实值参数和实值序列Ah(i)(n)。
32.根据权利要求31所述的方法，其中生成用于获得脉冲响应f(i)(η)的滤波器参数包括生成实值序列ΙιΔω(η)为1ιΔω(η) =^(H) (ιΟ + Δ^η)和实值参数为沪二 φ{,Λ)+^ιΛ\ i > 1。
33.根据权利要求22所述的方法，其中所述补偿滤波器(60)的脉冲响应是下述形式 (《) + 7>彻)+ /样》+ (^_1-如).(彻)+ (《));其中δ (η)是单位脉冲，φ是实值参数，而h“n)是实值序列。
34.根据权利要求33所述的方法，其中自适应生成补偿滤波器(60)的滤波器参数包括自适应生成实值参数φ和实值序列h, (η)。
35.一种用于补偿正交发射机(600)的同相I和正交Q信号通道(60 ，605b)之间的不平衡的信号处理装置(30)，所述正交发射机(600)用于发射射频信号ra(t)，表示未补偿复值数字信号ζ (n) = C(n)+jd(n)，其中j表示虚数单位，η是序列指数，c (η)是未补偿数字I分量，而d (η)是未补偿数字Q分量，其中所述信号处理装置(30)适于接收未补偿复值数字信号ζ (η)并且通过执行权利要求21-34中任一权利要求所述的用于补偿所述不平衡的方法生成提供给I信号通道(605a)的补偿数字I分量和提供给Q信号通道(605b)的补偿数字Q分量。
36.一种用于发射表示未补偿复值数字信号ζ (n) = c(n)+jd(n)的射频信号ra(t)的正交发射机(600)，所述正交发射机包括同相I和正交Q信号通道(605a，60 )，被设置成分别接收补偿数字I分量和补偿数字 Q分量，用于生成射频信号ra(t)；和根据权利要求35所述的信号处理装置(30)，用于补偿I和Q信号通道(60 ，605b)之间的不平衡。
37.一种电子设备(700)，包括根据权利要求20所述的正交接收机(8)和/或根据权利要求36所述的正交发射机(600)。
38.根据权利要求37所述的电子设备(700)，其中所述电子设备(700)是移动通信终端或无线基站。
39.一种计算机程序产品，包括计算机程序代码装置，当由具有计算能力的电子设备运行所述计算机程序代码装置时，所述计算机程序代码装置执行根据权利要求1-18或21-34 中任一权利要求所述的方法。
40.一种计算机可读介质(720)，所述计算机可读介质上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序代码装置，当由具有计算能力的电子设备(730)运行所述计算机程序代码装置时，所述计算机程序代码装置执行根据权利要求1-18或21-34中任一权利要求所述的方法。
41.一种硬件描述实体，包括计算机可解释的硬件描述代码，所述计算机可解释的硬件描述代码描述根据权利要求19或35所述的信号处理装置(30)和通过设置可设置的硬件单元或其组合使其计算机辅助制造实现为特定应用的硬件单元。
全文摘要
本发明披露了用于补偿正交接收机(8)和正交发射机(600)中的I(同相)和Q(正交)信号通道(12a，12b，605a，605b)之间的不平衡的方法。在接收机的情况，通过数字域中后失真的方式补偿不平衡。在发射机的情况中，通过数字域中预失真的方式补偿不平衡。所述方法能够以较低的计算复杂性实施。本发明还披露了用于执行所述方法的信号处理装置(30，610)。与用于发射机情况的信号处理装置(610)相同的基本内部结构可用于接收机情况的信号处理装置(30)。
文档编号H04L27/36GK102396199SQ200980158466
公开日2012年3月28日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者哈坎·约翰逊 申请人:瑞典信号处理设备公司