射频混频器的dc偏移估计的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于估计升频器中的直流偏移的装置和方法。接收第一信号的样本。取回补偿信号的值。例如，补偿信号可以是改进基带信号中的分量，其中所述改进基带信号经升频、降频和滤波以产生第一信号。至少部分地基于第一信号的至少两个所选样本和所述补偿信号的对应值来产生由升频器招致的第一DC偏移的估计。
【专利说明】射频混频器的DC偏移估计
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方案涉及电子系统，尤其涉及用于远程通信系统的混频器系统。
【背景技术】
[0002] 许多电子系统依靠射频（RF)信号工作。这种电子系统可以包括RF发射器，RF发 射器产生用于无线发射或有线发射的无线或有线信号(例如，射频信号)。RF发射器可以包 括对待发射的一个或多个基带信号进行放大、滤波和调制的各种部件以产生携载数据的RF 发射信号。例如，RF发射器可以使用正交调制，其中利用以90°相位偏移工作的混频器在 一单独路径中对两个基带信号进行调制以产生同相信道("I信道"）信号和正交相位信道 ("Q信道"）信号。I信道信号和Q信道信号组合以用于发射。除了混频器之外，I路径和Q 路径还可以包括诸如放大器和滤波器的其它各种电子器件。
[0003] 在诸如直接转换发射器的RF发射器中，例如，当发射器的I路径的传递函数不同 于发射器的Q路径的传递函数时，会发生Ι/Q直流（DC)偏移和不平衡。偏移和不平衡会由 于RF发射器的诸如滤波器、混频器、放大器和数字模拟转换器("DAC"）的模拟部件的缺陷 和可变性而发生，相对于I路径和Q路径导致非对称发射器电路。这些偏移和不平衡源包 括但不限于混频器的增益和相位失配、低通滤波器的频率响应、DAC的增益和偏移、DAC时 钟定时失配以及非线性的Ι/Q不平衡。
[0004] 已经做了各种尝试来减少或消除RF发射器的混频器的DC偏移。在这些尝试中， 已经使用数字信号处理技术来减少DC偏移。这些技术中的一些技术集中于通过执行补偿 信号的扫描识别出零陷信号来产生偏移补偿信号。其它技术通过对发射信号执行移动平均 计算来尝试DC偏移。
【发明内容】
[0005] 本发明的系统、方法和装置各自具有多个方案，没有单个方案唯一地对其期望属 性负责。不限制如随附的权利要求书所表达的本发明的范围，现将对一些特征进行简要讨 论。在考虑该讨论之后，且尤其在阅读标题为"发明详述"的部分之后，将理解本发明的特 征如何提供包括通过降低RF转换器混频器的偏压效应来提高发射信号品质的优点。
[0006] 在一个实施方案中，公开了用于产生直流（DC)偏移的估计的电子实现方法。所述 方法包括接收第一信号的样本。所述方法还包括取回第二信号的值。所述第二信号包括第 三信号中的分量。所述第三信号经升频、降频和滤波以产生第一信号。所述方法还包括：至 少部分地基于第一信号的至少两个所选样本和所述第二信号的对应值来产生由升频器所 招致的第一 DC偏移的估计。
[0007] 在另一实施方案中，公开了一种装置，所述装置包括接口，所述接口构造为接收第 一信号的样本和第二信号的值。所述第一信号包括已经升频、降频和滤波的第三信号的变 化形式。所述第二信号包括第三信号中的分量。所述装置还包括偏移估计器，所述偏移估 计器构造为至少部分地基于第一信号的至少两个所选样本和第二信号的对应值来产生由 升频器招致的第一 DC偏移的估计。
[0008] 在另一实施方案中，公开了一种装置。所述装置包括以有形非暂态计算机可读介 质实施的计算机程序，用于产生直流（DC)偏移的估计。所述计算机程序包括构造为接收第 一信号的电子样本和第二信号的数字值的程序指令，其中第一信号包括已经升频、降频和 滤波的第三信号的数字变化形式，其中所述第二信号包括第三信号中的分量。所述计算机 程序还包括构造为偏移估计器的程序指令，所述偏移估计器构造为至少部分地基于第一信 号的至少两个所选样本和所述第二信号的对应值来产生由升频器招致的第一 DC偏移的估 计。所述装置还包括构造为执行计算机程序的程序指令的处理器。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 提供本文中这些附图和相关的说明以阐明本发明的具体实施方案，而不意在限 制。
[0010] 图1是图示出包括D偏移模型的射频发射器的升频器偏移补偿系统的模型的示意 性框图。
[0011] 图2是图示出依照一个实施方案的图1的降频器的示意性框图。
[0012] 图3是图示出依照一个实施方案的图1的预处理器和偏移估计器的示意性框图。
[0013] 图4是图示出依照一个实施方案的图1的偏移补偿器的示意图。
[0014] 图5是图示出用于实现图1和图3的预处理器和偏移估计器的基于处理器的系统 的一个实施方案的系统图。
[0015] 图6是图示出依照又一实施方案的用于估计升频混频器的偏移的方法的流程图。
[0016] 图7是图示出用于由经滤波的模型接收信号的样本产生估计的处理的一个实施 方案的流程图。
[0017] 图8是图示出在校准模式期间用于估计偏移校准的处理的一个实施方案的流程 图。
[0018] 图9是图示出依照一个实施方案的采样进度计划（sampling schedule)的图。
[0019] 图10是图示出依照实施方案的用于在跟踪模式期间估计偏移调节量的处理的流 程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面的一些实施方案的详细说明提供了本发明的具体实施方案的各方面的说明。 然而，能够以如权利要求所限定和涵盖的多种不同方式来具体实施本发明。在该说明书中， 参考了附图，其中相同的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。
[0021] 实施方案涉及用于估计射频("RF"）发射器的变换混频器的直流("DC"）偏移的系 统和方法的背景且在该背景下进行了说明，并且还适用于发射器-接收器以及收发器。DC 偏移会独立地发生于RF发射器的各通信信道中。例如，在基于正交调制的发射器中，DC偏 移会发生于同相（"I")信道和正交相位("Q")信道中的一者或两者。DC偏移会作为出现在 升频器电路的输出处的未经调制的载波信号的一部分而显现出来。在一个实施方案中，系 统通过估计DC偏移且然后减去升频器输入处的估计DC偏移项从而减弱或者至少部分地消 除升频器输出处的DC偏移效应来补偿DC偏移。
[0022] 在一个特定实施方案中，系统通过对RF发射信号进行解调、对经解调的发射信号 进行滤波和处理、基于处理的信号来估计DC偏移并且使用所述DC偏移的估计减去实际的 DC偏移来产生DC偏移的估计。例如，通过将"测试"或"探针"补偿信号添加到I/Q基带信 号，然后将结果进行升频变换以产生RF发射信号，能够产生RF发射信号。在存在用于升频 器的DC偏移的情况下，RF发射信号还应当包含不期望的DC偏移项。RF发射信号能够被解 调到基带，以使DC偏移项作为DC分量出现。在一个实施方案中，能够利用RF接收器电路 的模型对RF发射信号进行解调，RF接收器电路具有用于对RF发射信号进行解调而基本上 不会引入附加 DC偏移源的全校准降频器(还称为解调器或混频器)。然后，系统对经解调的 信号进行预处理以制备用于DC偏移估计的信号。经预处理或滤波的信号被采样两次以上。 样本和补偿信号用于计算RF收发器的变换混频器的DC偏移的估计。
[0023] 在另一具体实施例中，预处理可以包括：使用多个模拟和/或数字滤波器来去除 会不利地影响DC偏移估计的与DC偏移估计无关的信号分量，诸如电子噪声、发射数据以及 其它信号分量。无关信号分量可具有基本在DC之上的频率。利用一个或多个低通滤波器 拒绝基本上在DC之上的频率且使接近DC的频率通过，能够减弱这些无关分量，从而保持信 号的DC偏移相关信息。系统能够在滤波之间对信号进行抽选或下采样。例如，在滤波剪销 中间预处理信号的带宽的情况下，能够使用抽选。抽选信号能够降低与DC偏移估计相关联 的计算成本。
[0024] 在另一具体实施例中，系统能够在校准模式或者在跟踪模式下工作。例如，在校准 模式下工作能够允许系统快速地产生DC偏移的估计。在跟踪模式下工作能够允许系统调 节DC偏移的估计以补偿DC偏移的时间变化，并且改善DC偏移的初始估计。
[0025] 为进一步阐明，图1是图示出依照实施方案的RF发射器的升频器偏移补偿系统 100的示意性框图。升频器偏移补偿系统100能够与外差/超外差RF发射器一起使用，或 者与采用例如正交发射的任何其它RF发射器一起使用，即使该正交操作仅出现在RF接收 器的一个阶段中。
[0026] 升频器偏移补偿系统100具有包括I信道混频器102和I信道局部振荡器("L0"） 104的I路径以对载波信号cos (on)上的基带信号it进行调制。类似地，升频器偏移补偿 系统100具有包括Q信道混频器106和Q信道L0108的Q路径以对载波信号sin (ω t)上 的基带信号qt进行调制。I信道L0104具有相对于Q信道L0108的90度相移。将理解的 是，I信道L0104和Q信道L0108可以是一个L0电路的部分。例如，在一个实施方案中，通 过由另一个的输出信号产生90度相移来实现I信道L0104或Q信道L0108中的一个。I 信道信号和Q信道信号在求和结110处组合以形成RF发射信号st。例如，求和结 110可以将I信道信号s t，和Q信道信号相加在一起以形成RF发射信号st的求和放 大器。求和结的其它可适用类型，包括模拟加法器和数字加法器，将易于由本领域普通技术 人员确定。在通信期间，发射信号s t经由通信信道(例如，有线或无线信道)发射到RF接收 器(未不出）。
[0027] 在工作时，I信道混频器102和Q信道混频器106会产生非期望DC偏移。例如， 图1的模型表示这些DC偏分别经由模型求和结112、114与I信道混频器104和Q信道混 频器106的输入相加，这仅仅是对偏移进行建模而不对应于实际的电路元件。暂时忽略DC 偏移补偿(但是在下文将详细说明)，则RF发射信号能够由以下等式表示：
[0028]
【权利要求】
1. 用于产生用于直流（DC)偏移的估计的电子实现方法，所述方法包括： 接收第一信号的样本； 取回第二信号的值，其中所述第二信号包括第三信号中的分量，其中所述第三信号经 升频、降频和滤波以产生所述第一信号；以及 至少部分地基于所述第一信号的至少两个所选样本和所述第二信号的对应值来产生 由升频器所招致的第一 DC偏移的估计。
2. 如权利要求1所述的方法，所述方法还包括： 取回第四信号的值，其中所述第四信号包括第五信号中的分量，其中所述第三信号和 第五信号经升频、降频和滤波以产生所述第一信号；以及 至少部分地基于所述第一信号的至少两个所选样本和所述第四信号的对应值来产生 由所述升频器所招致的第二DC偏移的估计。
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述接收、所述取回和所述产生是通过射频（RF)发 射器装置来执行的，其中所述第一信号包括具有同相（I)信道和正交（Q)信道的经降频和 滤波的RF发射信号，其中所述第二信号包括I信道补偿信号，其中所述第三信号信道包括 I信道基带信号和所述I信道补偿信号，其中所述第四信号包括Q信道补偿信号，并且其中 所述第五信号包括Q信道基带信号和所述Q信道补偿信号。
4. 如权利要求1所述的方法，还包括：基于所述第一 DC偏移的所产生的估计来更新所 述第二信号，使得将所述第二信号添加到所述升频器的输入减弱由所述升频器招致的所述 第一 DC偏移。
5. 如权利要求1所述的方法，还包括产生所述第一信号，其中所述产生所述第一信号 包括在所述第三信号已经升频之后使用经校准的降频器来将所述第三信号降频，其中所述 降频器接收由所述升频器接收到的载波信号。
6. 如权利要求1所述的方法，其中产生第一DC偏移的估计至少部分地基于两种以上操 作模式中的选定模式，其中所述两种以上操作模式包括校准模式和跟踪模式。
7. 如权利要求6所述的方法，其中接收样本包括： 通过在所述第二信号呈现第一值第一持续时间之后产生所述第一信号的样本来接收 所述第一信号的第一样本；以及 通过在所述第二信号呈现第二值第二持续时间之后产生所述第一信号的样本来接收 所述第一信号的第二样本，其中所述第一值不同于所述第二值， 其中当所述选定模式是所述校准模式时产生估计至少部分地基于所述第一样本和第 二样本的量值平方之间的第一比较并且至少部分地基于所述第二信号的第一值和第二值 之间的第二比较。
8. -种装置，包括： 接口，其配置为接收第一信号的样本和第二信号的值，其中所述第一信号包括已经升 频、降频和滤波的第三信号的变化形式，其中所述第二信号包括所述第三信号中的分量；以 及 偏移估计器，其构造为至少部分地基于所述第一信号的至少两个所选样本和所述第二 信号的对应值来产生由升频器招致的第一 DC偏移的估计。
9. 如权利要求8所述的装置，还包括偏移补偿器，所述偏移补偿器构造为基于所产生 的所述第一 DC偏移的估计来更新所述第二信号，使得将所述第二信号添加到所述升频器 的输入减弱了由所述升频器招致的所述第一 DC偏移。
10. 如权利要求8所述的装置，其中所述偏移估计器构造为通过在所述第二信号呈现 第一值第一持续期间之后产生所述第一样本来接收所述第一信号的第一样本，并且构造为 通过在所述第二信号呈现第二值第二持续期间之后产生所述第一样本来接收所述第一信 号的第二样本，其中所述第一值不同于所述第二值，其中所述偏移估计器构造为至少部分 地基于所述第一和第二样本的量值平方之间的第一比较以及至少部分地基于所述第二信 号的所述第一值和第二值之间的第二比较来产生所述估计。
11. 如权利要求8所述的装置，其中所述偏移估计器构造为选择性地操作跟踪模式，其 中所述偏移估计器构造为通过产生多个调节量来迭代地产生所述第一 DC偏移的估计，其 中所述调节量至少部分地基于所述第一信号的至少两个所选样本和所述第二信号的对应 值。
12. -种装置，包括： 用于产生直流（DC)偏移的估计的以有形非暂态计算机可读介质实施的计算机程序，所 述计算机程序包括： 构造为接收第一信号的电子样本和第二信号的数字值的程序指令，其中第一信号包括 已经升频、降频和滤波的第三信号的数字变化形式，其中所述第二信号包括所述第三信号 中的分量；以及 构造为偏移估计器模块的程序指令，所述偏移估计器模块构造为至少部分地基于所述 第一信号的至少两个所选样本和所述第二信号的对应值来产生由升频器招致的第一 DC偏 移的估计；以及 处理器，其构造为所述计算机程序的程序指令。
13. 如权利要求12所述的装置，其中所述计算机程序还包括如下程序指令：构造为至 少部分地基于所述第一 DC偏移的估计来更新所述第二信号，使得将所述第二信号添加到 所述升频器的输入减弱了由所述升频器招致的所述第一 DC偏移。
14. 如权利要求12所述的装置，其中所述计算机程序还包括如下程序指令：构造为部 分地通过对经降频的第三信号顺序地进行低通滤波和抽选一次或多次来产生所述第一信 号，所述第一信号至少部分地基于所述低通滤波和抽选的结果。
15. 如权利要求12所述的装置，其中所述计算机程序的程序指令构造为在所述第二信 号呈现第一值第一持续期间之后接收所述第一信号的第一样本，并且构造为在所述第二信 号呈现第二值第二持续期间之后接收所述第一信号的第二样本，其中所述第一值不同于所 述第二值，并且其中，所述估计至少部分地基于所述第一样本和第二样本的量值评分之间 的第一比较并且至少部分地基于所述第二信号的所述第一值和第二值之间的第二比较。
【文档编号】H04L25/06GK104052699SQ201410094170
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】H·普里莫, M·J·曼格拉尼, Y·斯坦 申请人:亚德诺半导体技术公司