本申请要求于2016年1月9日提交的申请号为14/991,930、题为“使用自适应滤波器反馈的接收器路径失真缓解”的美国非临时专利申请的优先权和权益，其通过引用并入本文中。本公开通常涉及射频(radiofrequency,rf)通信系统，更具体地，涉及rf通信系统的接收器路径中的信号失真的缓解。
背景技术：
：：频分双工(frequencydivisionduplex,fdd)微波通信系统具有可同时发送和接收双向通信数据的收发器。基于fdd的通信标准的示例是通用移动通信系统频分双工(universalmobiletelecommunicationssystemfrequencydivisionduplex,umts-fdd)、频分双工长期演进(frequencydivisionduplexlongtermevolution,fdd-lte)、码分多址(codedivisionmultipleaccess,cdma)、宽带cdma(widebandcdma,wcdma)和非对称数字用户线路(asymmetricdigitalsubscriberline,adsl)。图1中描绘了通常由附图标记8指定的常规fdd系统。系统8具有共用天线12和共享双工器14。发送器部分包括信道滤波器16、数模转换器18、低通滤波器20、发送器混频器22、本地振荡器24和功率放大器26。接收器部分包括低噪声放大器28、接收器混频器30、本地振荡器32、低通滤波器34、模数转换器36和信道滤波器38。在发送路径上，收发器的发送器部分将数据调制到射频(rf)载波信号上以产生调制信号，然后在功率放大器26中放大调制信号以获得具有足够强度的发送信号。发送信号通过双工器14路由并经由天线12发送。在接收路径上，收发器的接收器部分经由共用天线12和共享双工器14获得接收信号，然后将接收信号放大、滤波和解调以获得基带信号。进一步处理该基带信号以恢复来自接收信号的数据。除了期望的信号，接收信号可包括经由双工器从发送器泄漏到接收器的发送信号的一部分。由于发送信号和期望的信号通常在两个不同的频率，发送泄漏信号通常可以由双工器14滤除掉，并且不会对其自身造成问题。然而，由于接收器的混频器30和低噪声放大器(low-noiseamplifier,lna)28的非线性特性，泄漏的发送器信号可能产生二阶互调(im2)和更高阶互调(im4、im6等)(统称为偶数阶互调)。此互调失真(intermodulationdistortion,imd)的一部分可能落在期望的基带信号的带宽内，从而产生可以使性能退化的噪声。这在通信系统试图支持更高阶调制(例如，8k-qam)时是特别重要的，所述更高阶调制中im应该是，例如，比信号低大约40-50db。因此，本领域需要一种技术来缓解、减少或最小化接收器中的偶数阶互调失真的有害影响。技术实现要素：下面呈现本发明的一些方面或实施例的简要概述以提供对本发明的基本理解。该概述不是本发明的广泛综述。其并不旨在标识本发明的关键或重要元件或描绘本发明的范围。其唯一目的在于以简化形式呈现本发明的一些实施例以作为稍后呈现的更详细描述的序言。本说明书公开了一种用以减少、最小化、减弱或补偿通过双工通信系统的双工器，诸如频分双工微波收发器，其发送器信号泄漏而造成的偶数阶互调失真的系统与方法。自适应滤波模块与互调失真(imd)补偿模块协同作用以基于从发送器部分的本地发送信号获得的参考信号来消除imd。此外，自适应滤波模块可以调节混频器(解调器)的dc偏置。本公开的一个发明方面是双工通信系统，包括：用于发送发送信号并接收接收信号的双工器；与所述双工器连接的用以提供所述发送信号的发送器部分以及与所述双工器连接的接收器部分，其中，所述接收器部分包括用于接收并放大所述接收信号以提供放大的接收信号的放大器，对所述放大的接收信号进行下变频以提供下变频的接收信号的解调器，以及用于计算用以减少所述下变频的接收信号的偶数阶互调失真的校正的偶数阶互调失真(imd)补偿模块；以及与所述发送器部分耦合的自适应滤波模块，其用于获得发送器参考信号，基于所获得的发送器参考信号获得imd信号yimd，以及将所述imd信号yimd提供给用于计算所述校正的所述imd补偿模块，其中，所述自适应滤波模块还配置用于调节。本公开的另一发明方面是最小化或减少具有发送和接收信号的双工器的双工通信系统中的偶数阶互调失真(imd)的方法。所述方法需要使用所述天线和双工器来接收信号，放大接收信号以提供放大的接收信号，使用解调器对所述放大的接收信号进行下变频，以及使用与自适应滤波模块配合的补偿模块补偿偶数阶互调失真(imd)。自适应滤波模块执行以下动作：获得发送器参考信号，基于所述参考信号生成所述imd补偿模块的滤波器系数以及基于所述参考信号调节所述解调器的直流(dc)偏置。本公开的另一发明方面是频分双工微波收发器，包括：用于发送并接收信号的双工器；与所述双工器连接的发送器部分；和与所述双工器连接的接收器部分。所述接收器部分可以包括用于放大接收信号以提供放大的接收信号的放大器；用于将所述放大的接收信号直接下变频到基带的qam解调器，以及用于补偿二阶互调失真(imd2)的二阶互调失真(imd2)补偿模块。所述收发器还可以包括自适应滤波模块，所述自适应滤波模块获得发送器参考信号，基于所述参考信号生成所述imd2补偿模块的滤波器系数并且还调节所述解调器的直流(dc)偏置。附图说明根据参考下面的附图进行的描述，本公开的这些和其它特征将变得更加显而易见。图1描绘了现有技术的fdd微波系统，所述fdd微波系统易受通过双工器的发送器泄漏并由于接收器的低噪声放大器和混频器的非线性而造成的二阶互调失真(imd2)。图2描绘了根据本公开的一个实施例的减少二阶互调失真(imd2)的fdd微波系统。图3描绘了根据本公开的另一个实施例的减少二阶互调失真(imd2)的fdd微波系统。图4描绘了根据一个实施例的自适应滤波器。图5描绘了根据另一个实施例的自适应滤波器。图6是描绘使用自适应滤波器反馈来调谐混频器偏置的方法的流程图。图7是描绘混频器偏置的优化方法的流程图。图8是示出二阶互调(im2)和混频器偏置之间的抛物线关系的曲线图。图9是示出不存在未知dc偏置的qam解调的均方误差(mse)的曲线图。图10是示出当存在未知dc偏置时qam解调的mse的曲线图。图11是示出当存在小的未知dc偏置(0.017+j0.02v)时qam解调的mse的曲线图。具体实施方式出于说明性目的，下面的公开内容包含许多具体实施例、实施方式、示例和细节，以便提供对本公开的透彻理解。然而，显然，所述实施例也可在没有这些特定细节或具有等同布置的情况下实施。在其它实例中，以框图的形式示出一些公知的结构和设备，以避免不必要地使本公开实施例不清楚。描述绝不应当限于以下所示的示例性实施方式、附图和技术，包括本文示出和描述的示例性设计和实施方式，而是可以在所附权利要求的范围以及其等同物的全部范围内进行修改。图2中通过示例方式示出的实施例中，fdd微波通信系统(或收发器)10包括发送器部分和接收器部分。发送器和接收器部分在本文中也被称为发送器和接收器链。发送器和接收器部分共享天线12和双工器14。在发送器部分中，数字根升余弦(root-raisedcosine,rrc)信道滤波器16与用于将待发送的数字数据流转换为模拟信号的数模转换器(digital-to-analogconverter,dac)18连接。低通滤波器(low-passfilter,lpf)20对模拟信号进行滤波。发送器混频器22(调制器)从发送本地振荡器(localoscillator,lo)24接收载波频率，以对滤波的模拟信号进行上变频，然后功率放大器(poweramplifier,pa)26放大该滤波的模拟信号。在接收器部分中，低噪声放大器(low-noiseamplifier,lna)28放大从共享天线12和双工器14接收的模拟信号。接收器混频器30(解调器)和本地振荡器32将模拟信号下变频到基带。低通滤波器(lpf)34对下变频的信号进行滤波。模数转换器(analog-to-digitalconverter,adc)36将模拟信号转换为数字数据流。然后，信道滤波器38，例如，rrc滤波器，对数字数据流进行数字上的滤波。图2中通过示例方式描绘的通信系统基于正交幅度调制(quadratureamplitudemodulation,qam)方案调制和解调信号。这样，在发送路径上，未示出的发送(tx)数据处理器处理待发送的数据，并输出数字同相(i)信号31和数字正交(q)信号33。dac18将i31和q33信号转换为模拟的，并提供模拟i31a和q33a信号给发送器混频器22。发送器混频器22用模拟i31a和q33a信号调制来自发送lo24的信号，以提供调制信号。发送lo信号处于频率ftx，所述频率ftx由所选择信道的传输频率确定。然后，功率放大器26放大调制信号，并提供发送信号a(t)，所述发送信号a(t)通过双工器14路由并经由天线12发送。在接收路径上，天线12接收信号r(t)。双工器14将接收信号r(t)从天线路由到lna28。发送信号a(t)的一部分还经由双工器14泄漏到lna28。因此lna28输入端处的信号包括来自天线12的接收信号r(t)以及来自功率放大器26的发送泄漏信号。lna28放大其输入信号，并提供放大的信号。接收器混频器30用来自接收器lo32的接收lo信号解调放大的信号，从而提供基带i35a和q37a信号。接收lo信号处于频率frx，所述频率frx由所选择信道的接收器频率确定。模拟低通滤波器(lpf)34对基带i35a和q37a模拟信号进行滤波，以去除混频信号的不需要的频率分量，并在输出端提供滤波的模拟i35a和q37a信号。lpf34还可以为后续的数字化过程执行抗混叠滤波。模数转换器(adc)36将滤波的模拟i35a和q37a信号数字化，并输出数字i35和q37信号。数字滤波器，例如，rrc信道滤波器38，对接收的i35和q37信号进行滤波，并输出数字化滤波的i和q信号。rrc信道滤波器38可以使噪声和由数字化过程生成的其它不需要的分量衰减。未示出的接收(rx)数据处理器处理滤波的i和q信号，以提供解码数据。在图2所示的实施例中，系统10包括自适应滤波模块40和imd2补偿模块50。自适应滤波模块40与imd2补偿模块50协作，以减少或最小化(即，缓解或补偿)通过双工器的发送器信号泄漏而造成的不需要的二阶互调失真(imd2)。补偿信号在图2中表示为y[n]。尽管在图2的实施例中，设计补偿模块50使具有最主要分量的imd2最小化，但是应当理解的是，在其它实施例中，可设计补偿模块50补偿偶数阶谐波的更高互调，即im4、im6、im8等。图2中所示的系统10既调节解调器(混频器)30的dc偏置电压，又使用本地发送信号a[n]生成的参考信号来对接收信号r[n]进行imd2消除。可以同时执行dc去除和imd2消除。在另一个实施例中，可以按顺序执行。这两个模块40、50在数字基带中操作。这些模块可以是软件、硬件、固件或其任一合适的组合。可以在不中断信号的发送或接收的情况下执行消除。如下面解释的，可以通过从发送参考信号中数字地减去已经确定的计算出的im2值来执行消除，所述发送参考信号获取自，例如，rrc信道滤波器16和数模转换器18之间的，发送路径的数字部分。为了本说明书的目的，表述“减少”在减少im2(或imd2)的上下文中应被理解为最小化、衰减、减小、缓解或补偿im2(或imd2)的意思。在示出的实施例中，接收器链实施为具有直接到基带架构的零差接收器。在所述直接到基带架构中，也称为零中频(zerointermediatefrequency,zif)收发器，接收信号的频率在一个阶段中从rf直接下变频到基带，如图2中所示。也可用零差或超零差架构或用直接从基带(zif)架构来实施发送器链(如图2所示)。为了清楚起见，以下描述针对接收器链的直接到基带(zif)架构。图2描绘的系统可用于无线设备、基站或者用于具有fdd数据发送和接收能力的其它电子设备。无线设备可以是移动台(mobilestation,ms)或用户设备(userequipment,ue)，即任何用户手持终端、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(personaldigitalassistant,pda)或配备有无线调制解调器的任何其它设备等。图2示出了简化的收发器设计。在其它实施例中，发送和接收路径(即发送器和接收器链)中的信号可由放大器、滤波器、混频器等中的一个或多个阶段调节。电路块也可以以不同于图2所示的配置进行布置。此外，图2中未示出的其它电路块也可用于调节发送和接收路径中的信号。例如，可以在每个混频器22、30之前和/或之后增加滤波器和/或放大器。图3描述了系统10的替代实施例，其中，imd2补偿模块50设置在接收器rrc信道滤波器38或均衡器之后，即在rrc信道滤波器38或均衡器的下游。如图3中通过示例方式进一步示出的，系统10可以包括可选的误差信号处理模块60，所述误差信号处理模块60对补偿信号y[n]执行各种操作，以提供反馈给自适应滤波模块40。例如，误差信号处理模块60可以执行判决引导算法或半径引导均衡方法来更新自适应滤波模块40。图4示出了根据本公开的一个实施例的imd2补偿的自适应滤波技术。如图4中通过示例方式示出的，自适应滤波模块40包括自适应滤波器42，所述自适应滤波器42接收权重更新41和与本地发送信号a[n]的瞬时功率的振幅(绝对值)平方相等的功率值43。从发送器链获取(提取(tapped))该im2参考信号。如图4所示，自适应滤波器42将计算的im2值45提供给im2补偿模块50。im2补偿模块50包括用于计算y[n]的减法模块51、发送器增益乘法模块53和接收器增益乘法模块54。在所示实施例中，自适应滤波模块40基于获得的发送器参考信号获得imd信号yimd，并将imd信号yimd提供给用于计算校正的imd补偿模块50。自适应滤波模块40基于发送器参考信号调节解调器30的直流(dc)偏置。自适应滤波模块40包括自适应滤波器，以如下计算yimd信号：在所示实施例中，根据下式执行im2补偿，在下式中，粗体字符表示向量：y[n]＝r[n]-ktxkrxyimd或者，等同地：其中，wn表示包括自适应滤波器系数(“滤波器系数”)的权重系数向量r[n]表示来自接收器前端的接收信号y[n]表示im2补偿后的补偿信号ktx表示与txrf链(发送器部分)有关的增益krx表示与rxrf链(接收器部分)有关的增益wnh表示权重系数向量wn的共轭转置(厄密共轭)。将an向量计算为：an＝[|a[n]2,|a[n-1]|2,…,|a[n-m+1|2]t在上文中，an是表示最后m个发送样本的向量。使用最小均方lms技术可以将滤波器系数更新为下式：wn+1＝wn+μany*[n]；在上式中，μ表示自适应速率。值得注意的是，对于稳定性，μ<<1，并且对于负(期望的)反馈，μ>＝0。可以使用递归最小二乘(rls)优化技术替代地将滤波器系数更新为下式：wn＝wn-1+y*[n]gn其中：是滤波器系数的递归计算的辅助向量；是在第n个时刻更新滤波器系数的增益向量；rn是输入信号的自相关矩阵；以及是自相关矩阵rn的逆矩阵。图5示出涉及dc偏置去除的自适应滤波技术。dc分量存在于im2参考信号中，使lms性能退化。lo泄漏(或接收信号中的其它因素)造成的未知dc偏置使自适应滤波器抽头偏置。在至少一个实施例中，本文公开的系统和方法通过在进行自适应滤波之前对im2参考信号和输入信号均执行dc去除来提供该问题的解决方案。dc偏置是施加到解调器(混频器)30的电压偏置。在该方法的至少一个实施例中，通过估计信号的dc偏置，并通过将该偏置从信号数字地减去来数字地校正信号的dc偏置。应当指出的是，不直接计算偏置电压，而是改变该电压并通过观察自适应滤波模块40的滤波器抽头中的能量来测量这种改变的影响。改变偏置电压(dc偏置)直到观察到局部最小能量。可以使用一阶无限脉冲响应(infiniteimpulseresponse,iir)滤波器来执行dc偏置去除或减轻。分别使用以下两式来定义dc估计和dc去除，其中，k表示dc自适应速率(其中，为使电路工作，0<k<<1)，s[n]表示dc估计，a[n]表示发送信号，并且表示dc去除：dc估计:s[n]＝k|a[n]|2+(1-k)s[n-1]dc去除:图5描绘了自适应滤波模块40使用dc去除模块44来执行dc减轻或完全去除的实施例。im2补偿模块50也使用dc去除模块52来执行dc去除。这些模块可以以软件、硬件、固件或其任一合适的组合实施。图6是描绘使用自适应滤波器反馈调节混频器偏置的方法的流程图。该方法基于最小滤波器范数对应于优化混频器偏置的标准使用自适应滤波器系数来调节混频器偏置。当自适应滤波器稳定工作时，即当滤波器权重系数已经收敛时，例如，当均方误差(mse)输出度量稳定时，可以触发调谐。在步骤、动作或操作100，所述方法通过初始化映射表或查找表(lookup-table,lut)而开始，所述映射表或查找表包含使混频器偏置与权重范数相关的值。在步骤102，以零偏置启动混频器。在执行混频器ip2调谐110的同时，自适应滤波器在步骤104执行滤波。ip2调谐110需要涉及是否到了检查混频器偏置的时间这一决定的决定框112。如果否，则所述方法循环回到步骤104。如果是，则更新114当前混频器偏置设定m的权重范数um。随后，在决定框116，判断范数um是否是邻近偏置设定中的最小值。如果是，保持118当前混频器偏置。如果否，选择120新的优化混频器偏置。然后，操作循环回到步骤104以执行进一步的自适应滤波。图7是描绘混频器偏置的优化方法的流程图。此方法开始于将接收器混频器30(图2和3)设置为零偏置并执行自适应滤波的步骤、动作或操作200。在步骤202，存储零混频器偏置的权重范数um，其中，m是权重指数。将权重指数m初始地设置为一。在步骤204，将m设置为值m+1。在步骤206中，执行自适应滤波。在步骤208，更新当前混频器偏置设定的权重范数um。在步骤210，做出是否‖um‖<‖um-1‖的决定。如果是，则操作循环回到步骤204。如果否，操作进行到决定212，在决定212中，另一个决定214评估是否‖um-1‖<‖um-2‖。如果是，则在步骤214将最优偏置点选择为m-1和相应的范数um-1。然后，在步骤216将当前混频器偏置更新为m-1。如果决定212产生否定的回答，则在步骤218将m设定为值m-1。在步骤220，m再次递减。在步骤222，执行自适应滤波。在步骤224，更新当前混频器偏置设定的权重范数um。在决定226，所述方法评估是否‖um‖>‖um+1‖。如果否，通过返回到步骤220来使m递减。如果是，则将最优偏置点选择228为m+1和相应的范数um+1。然后，将当前混频器偏置更新230为m+1。图8是示出二阶互调(im2)和混频器偏置之间的抛物线关系的曲线图。抛物线曲线的中央谷表示im2最小的最优偏置目标区域。所述方法试图通过迭代搜索具有最小权重范数的邻域来找到最优混合器偏置。图9-图11是示出所述方法的性能的曲线图。在所有三个附图中，图300表示无补偿，302表示纯粹的dc去除，304表示不具有dc去除的lms优化，306表示具有dc去除的lms优化，308表示具有dc去除的rls优化，并且310表示不具有dc去除的rls优化。图9是示出其中不存在未知dc偏置的qam解调的均方误差(mse)的曲线图。系统进行如下配置：64qam，样本延迟＝10.62，lms的μ＝2^(-16)，rls的λ＝1。由于发送器泄漏造成的imd2水平比接收信号水平低33db。图9示出，当不存在额外的dc偏置时，rls效果最好。所有方法均显著降低了mse。具有dc去除的rls优化在这种情况下是没有帮助的，因为rls优化本身可以去除im2的dc。具有和不具有dc去除的lms优化的平均性能相似。lms滤波相比于纯粹的dc去除操作可以将mse性能提高8db。图10是示出当存在未知dc偏置时qam解调的mse的曲线图。系统配置成与图9类似，除了lms的μ＝2^(-20)，并且dc偏置为0.027-j0.035v。未知dc偏置由lo泄漏和/或a/d偏置造成。由于发送器泄漏造成的imd2水平比接收信号水平低33db。图10示出了具有dc去除的lms和rls可以将mse性能提高7-8db。常规rls和lms优化技术可能没有这么有效。由于dc偏置在自适应滤波器中生成偏置误差信号，所以常规rls和lms优化技术的性能退化。图11是示出当存在小的未知dc偏置(0.017+j0.02v)时qam解调的mse的曲线图。所有系统参数与图10相同，除了dc偏置。由于发送器泄漏造成的imd2水平比接收信号水平低23db。图11展示了具有dc去除的lms和rls技术的功效。值得注意的是，由于该设定的im2越强，纯粹的dc去除越不有效，即im2水平越强(-23db)，未知dc偏置越小。在这种情况下，显然，通过在进行自适应滤波之前执行dc去除来获得更好的性能。本文公开的系统与方法能够使用自适应滤波技术并通过提供反馈以调谐rf前端的混频器来去除发送器引起的二阶互调(im2)失真。不同于需要专用rf电路的常规方法，本文公开的系统与方法完全在数字基带中操作，简化了rf设计并减少了总体产品成本。该系统与方法提供的自适应im2补偿的精度可以支持微波传输中的高阶调制方案(例如，4k-8kqam)。例如，本文公开的自适应im2补偿使用sige射频集成电路(radiofrequencyintegratedcircuit,rfic)或等效物使非常高阶的qam调制方案(4k-qam和8k-qam)成为可能。另一个优点是，不需要额外的系统资源，诸如导频开销或训练时间。因此，在操作时数据接收不中断。可以将本文公开的系统和方法用于补偿im2及其谐波im4、im6、im8等产生的失真。在此，im2、im4、im6、im8等在本文中被称为偶数阶互调。本文描述的imd减少或最小化技术、系统和方法可以在硬件、固件、软件或其组合中实施。对于硬件实施，可以在一个或多个专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit,asic)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor,dsp)、数字信号处理设备(digitalsignalprocessingdevice,dspd)、可编程逻辑设备(programmablelogicdevice,pld)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray,fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、其它设计用以执行本文描述的功能的电子单元、计算机，或其组合内实施用于imd检测和减少(或最小化)的处理单元。对于固件和/或软件实施，可以用执行本文描述的功能的模块(例如，程序、函数等)来实施这些技术。固件和/或软件代码可以存储在存储器中并且由处理器执行。实施本文描述的技术的设备或装置可以是独立的单元或合并在另一设备内。该设备可以是独立的集成电路(integratedcircuit,ic)、一组可以包括用于存储数据和/或指令的存储器ic的ic、诸如移动站调制解调器(mobilestationmodem,msm)的asic、可嵌入其它设备内的模块、蜂窝电话、无线设备、手机或移动单元或基站收发器等。应当理解的是，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另外明确规定。因此，例如，“一个设备”的引用包括一个或多个这种设备的引用，即，存在至少一个设备。术语“包括”、“具有”，“包含”、“需要”和“含有”，或其动词时态变体应被解释为开放式术语(即意味着“包括但不限于，”)，除非另有说明。本文描述的所有方法均可以以任一合适的顺序执行，除非本文另外指出或者与上下文明显矛盾。示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明或描述本发明的实施例，并不意图限制本发明的范围，除非另外要求。虽然本公开中已经提供了一些实施例，但是应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，公开的系统和方法可以以许多其它特定形式呈现。应将本示例认定为是说明性的，而不是限制性的，并且其意图不限于本文所给出的细节。例如，各种元件或组件可以组合或集成在另一系统中，或者某些特征可被省略或不实施。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，各实施例中描述并示出为离散的或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法组合或集成。所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、设备或中间组件的直接耦合或通信连接，可以是电性地、机械地或其它方式。在不脱离本文公开的发明构思的情况下，本领域技术人员可以确定并做出改变、替换和修改的其它示例。当前第1页12当前第1页12