配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种配置RF模块内至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器的方法及其装置。该方法包含：将输入信号应用至该RF模块的输入端；为该RF模块接收滤波后I路径信号并获得至少一个I路径滤波估计值；为该RF模块接收滤波后Q路径信号并获得至少一个Q路径滤波估计值；以及至少部分地基于所述获得的I路径滤波估计值和Q路径滤波估计值之间的至少一个比率，配置该至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器。本发明专利技术可显著降低计算复杂度。

【技术实现步骤摘要】
配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器的方法及其装置
本专利技术关于配置射频模块内至少一个频率相依（frequencydependent，FD）正交/同相（I/Q）不平衡补偿滤波器（imbalancecompensationfilter）的方法及装置。
技术介绍
本专利技术的主要焦点和应用是能够在无线通信应用中使用的射频（RF）接收器领域。图1为RF接收器体系结构100的范例的简化方框图，可以在无线通信装置中使用，例如第三代合作伙伴计划（3GPPTM）用语中的用户设备。在图示的例子中，RF接收器体系结构100包括一个同相（I）分支和一个正交（Q）分支。每个‘I’和‘Q’分支的输入端可操作地耦接到天线105。在每个‘I’分支或‘Q’分支，经由天线105接收的RF信号被提供给混频器元件110或115，其将接收的RF信号与来自本地振荡器120的正弦波信号混频，将接收的RF信号的所需频率信号下变频至中频或基带频率。被提供至‘I’和‘Q’分支其中之一（在所示的例子中，被提供至‘Q’分支）的来自本地振荡器120的正弦信号相位偏移了90度。在每一个‘I’和‘Q’分支中由各自的混频器110和115输出的下变频后信号接着被分别提供至低通滤波器（lowpassfilter，LPF）(hI(n),hQ(n))130、135（也可以分别表示为I-RXLPF、Q-RXLPF），其滤除掉下变频信号不需要的频率分量。滤波后的信号随后被提供给模拟数字转换器（ADC）140、145，其输出代表滤波后下变频信号的数字信号(zI(n),zQ(n))150、155。在实际的接收器中，同相和正交分支内的模拟元件，特别是各自的低通滤波器130、135，倾向于不完全匹配，因此可以降低接收器的镜像抑制比（imagerejectionratio，IRR），从而导致性能损失。现代无线标准中高阶调制方案的使用，例如在LTE（长期演进）无线标准中使用的64-QAM调制和IEEE802.11ac无线标准中使用的256-QAM调制，规定40至50dB的高镜像抑制比要求。此外，大带宽的使用，例如，LTE中的20MHz和IEEE802.11ac中的160MHz，导致显著的频率相依I/Q不平衡。图2为典型的I/Q不平衡补偿体系结构的范例的简化方框图，例如实现用于图1的RF接收器100。尝试使用模拟设计来减少I/Q不平衡会显著增加RF芯片集的成本。正因如此，I/Q不平衡的补偿优选实现在数字域（例如数字信号处理组件200）中，但必须保持低成本、低面积和/或低功率。I/Q不平衡通常包括两部分：频率相依分量和频率无关（frequencyindependent，FI）分量。在图示例子中，I/Q不平衡补偿的体系结构包括频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210和频率无关I/Q不平衡补偿标量组件(α)220以及加法器组件230。在图示例子中频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210实现在数字域的Q分支内并被设置为过滤数字Q分支信号zQ(n)155，使得由Q分支模拟低通滤波器135和数字频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210执行的联合滤波匹配由I分支模拟低通滤波器130执行的滤波。频率无关I/Q不平衡补偿标量组件(α)220和加法器组件230补偿频率无关I/Q不平衡。或者频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210可以实施在数字域的I分支内并被设置为过滤数字I分支信号zI(n)150，使得由I分支模拟低通滤波器130和数字频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210执行的联合滤波匹配由Q分支模拟低通滤波器135执行的滤波。在图2所示例子中，在补偿前进入的数字信号可表示为：z(n)＝zI(n)+jzQ(n)（等式1）随着频率相依I/Q不平衡补偿，该信号可表示为：u(n)＝uI(n)+juQ(n)（等式2）需注意的是，uI(n)＝zI(n)。同时用于补偿I/Q不平衡的图2所示基本结构通常在RF接收器中实现，已经提出了各种技术来配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210。用于配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的一种方法涉及基于训练的技术。用于配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的这样一种基于训练的技术绘示于图3a，该基于训练的技术包含使用特别设计的训练序列，该特别设计的训练序列经过（through）从RF收发器模块的发射器到接收器的回路以及RF前端。这样的技术是确定性的（非随机的），因此很快。然而，这种技术需要发射器频率从接收器频率偏移至用于配置的特定值，这可能需要对收发器架构做有难度的修改。用于配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的另一种基于训练的方法绘示于图3b，包含使用包络检测器（envelopedetector），由此在第一步骤（开关S1打开，开关S2闭合）RF收发器的发射器被配置为使用包络检测器，以及在第二步骤（开关S1闭合，开关S2打开）RF收发器的接收器被配置为使用包络检测器和来自发射器的回路。再次，这样的技术是确定性的（非随机的），因此很快。然而，该技术对发射器失真（如线性和谐波）很敏感。除了已经提到的缺点，这种基于训练的方法还需要在基带或射频架构中修改，并需要复杂的附加电路，如包络检测器或音调发生器（tone-generator）。此外，这种基于训练的方法不便于“即时地（on-the-fly）”配置。用于配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的另一种方法涉及使用盲（blind）算法。例如，用于配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的一种已知的盲算法技术绘示于图3c，并包含使用非线性方程的迭代估计β(n)，如：（等式3）其中uQ(n)＝β(n)*zQ(n)以及uI(n)＝zI(n)。各种延迟处的zI(n)和zQ(n)的自相关函数（autocorrelation）是通过平均多个输入数据取样来计算的。这种技术的一个好处是，β(n)可以用圆（circularity）属性来解决。然而，这种使用非线性迭代技术的解决方案涉及到使用矩阵求逆，因此对于长度大于3的滤波器，这种解决方案的复杂度是令人望而却步的。用于配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的第二种已知的盲算法技术绘示于图3d，其包含自适应地更新频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的第k个抽头（k-thtap）的估计，使用公式：（等式4）这种方法是之前的盲算法技术的有效粗近似，其具有的优点是复杂度和存储器需求降低。然而这种方法的结果是频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的低配置以及接收器的低性能。用于配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210的再一个已知的盲算法技术包含获取关于图3c所示和上述第一种盲算法技术的zI(n)和zQ(n)的自相关函数。然后计算并除以自相关函数的离散傅里叶变换（DFT）以获得β(n)的幅度。假设一个最小相位β(n)，然后使用希尔伯特变换（Hilberttransform）计算β(n)的相位。接着计算频率响应的离散傅里叶逆变换（IDFT）以获得β(n)的脉冲响应。有利的是，相较于图3c所示和上述第一种盲算法技术，这种技术产生更低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置射频模块内至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器的方法，其特征在于，该方法包含：将输入信号应用至该射频模块的输入端；为该射频模块接收滤波后的I路径信号并获取至少一个I路径滤波估计值；为该射频模块接收滤波后的Q路径信号并获取至少一个Q路径滤波估计值；以及至少部分地基于所述获取的I路径滤波估计值和Q路径滤波估计值之间的至少一个比率，配置该至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/791,081;2014.03.12 US 14/205,3691.一种配置射频模块内至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器的方法，其特征在于，该方法包含：将输入信号应用至该射频模块的输入端；为该射频模块接收滤波后的I路径信号并获取至少一个I路径滤波估计值；为该射频模块接收滤波后的Q路径信号并获取至少一个Q路径滤波估计值；以及至少部分地基于所述获取的I路径滤波估计值和Q路径滤波估计值之间的至少一个比率，配置该至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，被应用至该射频模块的输入端的该输入信号包含圆对称分布。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含使用线性预测来获取该至少一个I路径滤波估计值和该至少一个Q路径滤波估计值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取该至少一个I路径滤波估计值和该至少一个Q路径滤波估计值的步骤包含使用线性预测来分别估计I路径和Q路径逆滤波值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含使用列文逊-德宾递归算法来获取该至少一个I路径滤波估计值和该至少一个Q路径滤波估计值。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器包含长度L的至少一个滤波器组件，以及该方法包含：获取包含至少L个系数估计值的I路径滤波估计值；获取包含至少L个系数估计值的Q路径滤波估计值；以及至少部分地基于所述获取的I路径滤波估计值和Q路径滤波估计值之间的系数比率，为该频率相依I/Q不平衡补偿滤波器的该至少一个滤波器组件配置L个系数值。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含：至少部分地基于所述获取的I路径滤波估计值和Q路径滤波估计值，为该射频模块的I路径和Q路径确定至少一个滤波比率值；以及至少部分地基于所述获取的I路径滤波估计值和Q路径滤波估计值之间该确定的至少一个滤波比率值，来配置该至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器内的至少一个系数值。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器包含该射频模块的该I路径和该Q路径其中之一内的至少一个滤波器组件，以及该方法包含：配置该至少一个滤波器组件的至少一个系数以包含所述获取的I路径滤波估计值和Q路径滤波估计值之间该确定的至少一个滤波比率值。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包含使用横向无线脉冲响应滤波器来为该射频模块的该I路径和该Q路径计算该至少一个滤波比率值。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少一个频率相依I/Q不平衡补偿滤波器包含该射频模块的该I路径内的至少一个第一滤波器组件以及该射频模块的该Q路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝拉昌德纳拉新汉，钱俊男，颜升宏，梁正柏，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG