用于窄带信号正交误差校正的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关专利的交叉引用
[0002] 本申请根据美国专利法第35条第119款第（e)项主张于2014年4月7日提交的 美国临时专利号No. 61/976, 393的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明一般涉及电子设备，并特别地，涉及窄带信号正交校正。
【背景技术】
[0004] 电子系统，如接收器可以使用同相（I)和正交相位（?信号处理，因为各种无线通 信协议取决于I/Q信号处理。当在接收器中处理I/Q信号时，由于各种缺陷和不对称正交 误差经常发生。为了给窄带或音频信号校正正交误差，音频校准方法可以被使用。然而，这 种方法不能提供实时解决方案，且可能无法适应环境条件的变化。
【发明内容】
[0005] 本发明的系统、方法和设备每个都具有几个方面，没有单独的一个方面独自负责 它所需的属性。
[0006] 一个实施方案包括用于处理调制信号的装置，该装置包括配置以接收调制信号并 为第一信号通道产生同相信号和为第二信号通道产生正交相位信号的正交解调器，和包括 配置以产生基于来自第一通道的同相信号和来自第二通道的正交相位信号的一个或多个 频域值的离散傅立叶变换模块的信号处理器，配置以确定至少部分基于一个或多个频域值 的同相信号和正交相位信号之间的响应于一个或多个失配特性的多个统计参数的计算模 块，配置以确定基于多个统计参数的一个或多个失配的特性的分析模块，和配置以减少基 于一个或多个失配的特性的正交误差的校正模块。
[0007] 另一个实施方案包括用于处理调制信号的方法，该方法包括接收调制信号并为第 一信号通道产生同相信号和为第二信号通道产生正交相位信号，产生基于来自第一通道的 同相信号和来自第二通道的正交相位信号的一个或多个频域值，确定至少部分基于一个或 多个频域值的同相信号和正交相位信号之间的响应于一个或多个失配特性的多个统计参 数，确定基于多个统计参数的一个或多个失配特性，并校正基于一个或多个失配特性的同 相信号和/或正交相位信号来减少正交误差。
【附图说明】
[0008] 本文这些附图和相关的描述被提供来说明本发明的实施方案，并不旨在是限制性 的。
[0009] 图1是示出了根据一个实施方案的具有窄带信号正交校正的示例接收器系统的 示意性框图。
[0010] 图2是示出了根据一个实施方案的示例正交误差估算器和校正器的示意性框图。
[0011] 图3A是示出了根据一个实施方案的示例统计模块的示意性框图。
[0012] 图3B是示出了根据一个实施方案的示例校正模块的示意性框图。
[0013] 图4A是示出了示例模拟信道幅度误差的曲线图。
[0014] 图4B是示出了示例模拟信道相位误差校正的曲线图。
[0015] 图5A是示出了误差校正之前的示例信号频谱的曲线图。
[0016] 图5B是示出了根据一个实施方案的正交误差校正之后的示例信号频谱的曲线 图。
[0017] 图6是示出了根据一个实施方案的正交误差校正前后之间的示例图像抑制比的 曲线图。
【具体实施方式】
[0018] 在下文中参照附图，新颖的系统、装置和方法的各方面被更充分地描述。然而，本 公开可以以许多不同的形式被体现，并且不应被理解为限制本公开中提出的任何特定结构 或功能。而是，提供这些方面以使得本公开将是彻底的和完整的，并且将充分地传达本公开 的范围给本领域那些技术人员。基于本文的教导本领域技术人员应当领会，本公开的范围 旨在涵盖本文公开的新颖的系统、装置，和方法的任何方面，无论其是独立实现的还是结合 任何其它方面。例如，使用本文所阐述的方面的任何数目，装置可以被实现或方法可以被实 施。另外，该范围旨在涵盖使用其它结构、功能，或者结构和功能，除了或不同于本文所阐述 的各种方面被实施的这样的装置或方法。应当理解的是，本文公开的任何方面可以通过权 利要求的一个或多个要素来被体现。
[0019] 尽管具体的方面在本文中被描述，但是这些方面的许多变化和置换落入本公开的 范围之内。尽管优选方面的一些益处和优点被提到，但是本公开的范围并不旨在被限定于 特定的益处、用途或目标。而是，本公开的方面旨在广泛地适用于不同的有线和无线技术、 系统配置、网络，包括光纤网络、硬盘，和传输协议，其中的一些通过示例的方式在附图中和 优选的方面的以下描述中被说明。详细的描述和附图仅仅是本公开的说明性的，而不是限 制性的，本公开的范围通过所附权利要求及其等同物被限定。
[0020] 参照图1，具有窄带信号正交校正的示例接收器系统将在下面被描述。接收器系统 100可包括低噪声放大器（LNA) 102、正交解调器104、同相信号通道106、正交相位信号通道 108、数字块118,和正交误差校正器（QEC) 120。正交解调器104可以进一步包括本地振荡 器（LO) 110、混频器109、111，并且同相信号通道106和正交相位信号通道108的每个可以 包括过滤器112或113、放大器114或115,和模拟到数字转换器（ADC) 116或117。
[0021] 在一个实施方案中，LNA102可放大其输入信号，并产生输出r(t)，这可能是调制 信号。该调制信号可进一步表示为r(t) =2Re[Z(t)ej2nfet] =Z(t)ej2nfet+Z(t)*e_j2nfet，其 中z(t) =Zl(t)+jzQ(t)可以是基带信号且fc为载波频率。调制信号r(t)可以是具有，例 如，25千赫兹（kHz)带宽的窄带信号，或具有单一频率的音频信号。信号带宽的范围可以 从0到50kHz具体取决于IEEE802. 15. 4g。正交解调器104可被配置为直接下变频器。在 替代实施方案中，正交解调器104可跟随单独的下变频器被用在中间频率通道。正交解调 器104可以通过混合调制信号与由L0110产生的信号来产生同相混频器的输出131和正交 相位混频器的输出132。在这个示例中，同相混频器的输出131是通过混合调制信号r(t) 与同相振荡信号cos(2 31fMt)产生的，及正交相位混频器的输出132是通过混合调制信号r(t)与正交相位振荡信号sin(23ifMt+(i))产生的。理想地，L0110产生同相振荡信号和正 交相位振荡信号，两者之间有90度的相位差。例如，第一振荡信号可被产生，并且第二振荡 器信号可以是第一振荡信号的相移版本。同相振荡器信号和由L0110产生的正交相位振荡 信号之间的相对相位误差或失配在正交相位振荡信号sin(2JIfMt+(i))中被建模为巾。理 想地，相对相位误差巾为零。同相振荡器信号和正交相位振荡信号还可以具有相对幅度误 差或失配，并且这种幅度失配可被建模为乘数(未示出）给正交相位振荡信号。建模正 交误差的其他方法将是适用的。
[0022] 同相混频器的输出131可以被进一步处理，通过同相信号通道106中的滤波器 112、放大器114,和ADC116。类似地，正交相位混频器的输出132可以被进一步处理，通过正 交相位信号通道108中的滤波器113、放大器115,和ADC117。在同相和正交相位信号通道 106和108的每个中的过滤器112或113可以是具有200kHz截止频率的低通滤波器或具有 50到150kHz通带的带通滤波器，例如，从RF信号中分离解调基带信号，并防止混叠。带通 滤波器的通带或带宽可以被选择，使得带宽内的信道失配可以是恒定的。示例带宽可以是 100kHz。在同相和正交相位信号通道106和108的每个中的放大器114或者115可以放大 滤波器112或113的输出，并且在同相和正交相位信号通道106和108的每个中的ADC116 或117可将放大器114或115的模拟输出转换为数字信号。在一些实施方案中，放大器114 或115的输出可以是电流，且ADC116、117可以有电流输入。在这个示例中，同相信号通道 106的时域函数被表示为hjt)，且正交相位信号通道108的时域函数被表示为hQ(t)。由于 同相信号通道106和正交相位信号通路108的电气特性在实际接收器中通常是不相同的， 所以除了来自先前描述的正交解调器104的幅度和相位误差，都可在4(〇和比(〇之间有 附加失配。在hjt)和比(〇之间的相对失配可被表示为单一的时域函数hD(t)。来自同相 信号通道106的信号可以是数字块118的同相信号输入，且来自正交相位信号通道108的 信号可以是数字块118的正交相位信号输入。在这个示例中，同相信号的时域函数被表示 为yi(t)且正交相位数字信号的时域函数被表示为yQ(t)。
[0023] 在这个示例中，数字块118的一般输入信号y(t)可在如下时域被建模：
[0027] hn{t)^ha{t)?h,'(〇
[0024]
[0025]
[0026] 〇
[0028] 因此，数字块118的输入Y(f)的频域模型如下：
[0029]Y(f) =z^D+j(cos(<i))ZQ(f)-sin(<i))ZI(f))HD(f)
[0030] =Z(f)G: (f) +Z* (-f)G2 (f)
[0031]
[0032]
[0033] HD(f) =H^D/H^Do
[0034] 如上面所讨论的，调制信号可以是窄带信号或音频信