CN102420622A

CN102420622A - Ip2校准方法和技术

Info

Publication number: CN102420622A
Application number: CN2011102987141A
Authority: CN
Inventors: K.杜弗雷尼; H.弗勒利希
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: US9002310B2; CN102420622B; US20120077452A1

Abstract

本发明涉及IP2校准方法和技术。本公开的某些实施例涉及用于在具有两个互补数据路径（例如，i数据路径和q数据路径）的接收机中执行IP2校准的改进技术。在这些技术中，两个数据路径中的一个（例如，i数据路径）用来生成用于另一数据路径（例如，q数据路径）的基准信号和/或反之亦然。然后，另一数据路径使用基准信号来执行校准。与先前的技术相比（其要求用于生成基准信号的单独、专用电路），本发明的技术减少了电路的数量且相应地降低了制造成本和功率消耗。这是因为本发明的技术在校准期间以互补的方式使用现有电路（例如，在校准期间，i数据路径生成用于q数据路径的基准信号，并且反之亦然）。

Description

IP2校准方法和技术

技术领域

本公开涉及无线通信收发机，并且特别地涉及用于在存在强干扰信号的情况下接收高质量信号的线性度改善技术。

背景技术

在各种线性度要求之间，预期接收机将拥有高二阶互调截止点（intercept point，IP2），其表征负责二阶互调失真（IMD2）的生成的二阶非线性度。可以使用补偿或校准技术来改善接收机的IP2特性。虽然校准技术拥有优于补偿技术某些优点，但直到现在，已经难以以成本有效且功率高效的方式提供最佳控制信号（例如调谐代码）。这在很大程度上是因为先前的实施方式已要求单独的专用电路以便生成在校准期间使用的基准信号。因此，本公开提供了IP2校准技术，其与常规技术相比限制电路的数量，从而趋向于降低制造成本和功率要求。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种校准电路，包括：i数据路径；q数据路径；相关元件，其使来自i数据路径的i数据与来自q数据路径的q数据相关以获得相关结果；以及第一ip2调谐电路，其被耦合在所述相关元件与所述i数据路径之间，其中，所述第一ip2调谐电路提供i数据调谐信号，其基于相关结果且帮助补偿i数据路径上的失真。

根据本发明的第二方面，提供了一种接收机，包括：射频（RF）天线，其通过频率通道接收RF信号；被耦合到RF天线的i数据路径和q数据路径，其中，i数据路径通过将RF信号与LO信号混合来提供i数据信号，并且其中，q数据路径通过将RF信号与相移的LO信号混合来提供q数据信号，所述相移的LO信号相对于LO信号被相移90°；第一ip2调谐电路，其在i数据路径上选择性地引入失真，其中，所述失真在第一时间段期间使i数据信号失真，并从而提供第一基准信号；相关元件，其在第一时间段期间使第一基准信号与q数据信号相关以生成第一相关结果；以及第二ip2调谐电路，其根据q数据校准值在第一时间段期间在q数据路径上选择性地引入失真，其中，所述q数据校准值基于第一相关结果。

根据本发明的第三方面，提供了一种校准方法，包括：通过频率通道接收RF信号；将RF信号与LO信号混合以提供i数据信号；将RF信号与相移的LO信号混合以提供q数据信号；在第一时间间隔期间使用第一调幅干扰信号来使i数据信号失真，从而提供第一基准信号，并使q数据信号失真，从而提供第一误差信号；使第一基准信号与第一误差信号相关以生成第一相关结果；以及根据第一校准调谐值在第一时间段期间改变q数据信号，其中，所述第一校准调谐值基于第一相关结果。

附图说明

图1是举例说明依照某些实施例的接收机的框图。

图2举例说明依照另一实施例的包括接收机的通信系统。

图3是依照某些实施例的用于执行NLMS算法的相关块。

图4示出在其期间确定校准值的一对模拟学习曲线。

图5是依照某些实施例的流程图。

具体实施方式

现在参考附图来描述要求保护的主题，其中，相同的附图标记自始至终用来指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定细节以便提供要求保护的主题的透彻理解。然而，可以显而易见的是可以在没有这些特定细节的情况下实施要求保护的主题。

本公开的某些实施例涉及用于在具有两个互补数据路径（例如，i数据路径和q数据路径）的接收机中执行IP2校准的改进技术。在这些技术中，两个数据路径中的一个（例如，i数据路径）用来生成用于另一数据路径（例如，q数据路径）的基准信号。然后，该另一数据路径使用基准信号来执行校准。与先前的技术（其要求用于生成基准信号的单独、专用电路）相比，本发明的技术减少了电路的数量且相应地降低了制造成本和功率消耗。这是因为本发明的技术在校准期间以互补的方式使用现有电路（例如，在校准期间，i数据路径生成用于q数据路径的基准信号，并且反之亦然）。

图1示出依照某些实施例的接收机100。接收机100包括射频（RF）天线102以接收RF信号104。i数据路径106和q数据路径108被耦合到RF天线102，其常常经由开关元件110（例如，诸如波段选择开关元件（通常与前置滤波器合并）或双工器）和低噪声放大器（LNA）109被选择性地耦合到RF天线102。在正常数据接收期间，本地振荡器（LO）块112提供LO信号114，并且相移元件116使LO信号的相位移位以提供相移的LO信号118，其相对于LO信号114被相移90°。在i数据路径106上，第一混合器120通过将RF信号104与LO信号114混合来提供i数据信号122。在q数据路径108上，第二混合器124通过将RF信号104与经过相移的LO信号118混合来提供q数据信号126。i数据和q数据信号122、126被滤波（分别由滤波器128、130）并被数字化（分别由模拟到数字转换器132、134），因此其能够被数字级142适当地处理。数字级142可以包括基带处理器和/或其它逻辑以根据一个或多个函数（例如，去交织、解扰和/或解码）来处理数字化数据，因此，能够经由用户接口（未示出）向用户呈现在接收的RF信号104中编码的数据。

为了限制噪声效应并增加接收机100的有效IP2，接收机100能够通过使用两个IP2调谐电路136、138来执行校准。在校准期间，IP2调谐电路中的一个（例如，第一IP2调谐电路136）选择性地使其数据路径（例如，i数据路径106）上的数据失真，而另一IP2调谐电路（例如，第二IP2调谐电路138）确定其数据路径（例如，q数据路径108）上的相应校准值。针对许多期望频率中的每一个获得用于i数据和q数据路径的校准值，在所述期望频率上，接收机在正常操作期间接收数据。在完成校准之后，随后能够使用校准值来使i数据和q数据路径106、108上的数据预失真以补偿正常数据接收期间频率通道上的预期失真。根据实施方式，可以在对客户的分配之前在制造/组装设施处执行校准和/或可以在客户已使用接收机之后周期性地执行该校准。在某些实施方式中，可以在客户实际上接收数据的同时执行校准，使得接收性能在某个短时间间隔内被故意地劣化，以便遍及客户操作的其余部分用更好的性能的优点来更新校准代码。

例如，在其中第二IP2调谐器138几乎不向q数据路径108上插入失真的第一时间段期间，第一ip2调谐电路136能够显著地使i数据信号122失真，例如通过将某些附加电流或电压插入到i数据信号122上，从而在第一时间段期间在路径122上提供第一基准信号。由低通滤波器（LPF）128对第一基准信号122进行滤波，在此之后，ADC 132将已滤波信号转换成数字化基准信号140。在第一时间段期间，相关元件142使数字化第一基准信号140与数字化q数据信号144相关以生成第一相关结果。第一相关结果经由路径146被提供给第二ip2调谐电路138，促使第二ip2调谐电路138根据第一q数据校准值在第一时间段期间在q数据路径108上引入失真。在某个时间，第一相关结果146稳定下来（settle）（或者经历预定时间），在此之后，存储第一q数据校准值以供稍后使用。在某些实施例中，第一相关结果146是N位调谐代码，其中，N可以大于或等于1。

在相同的方面，在其中在i数据路径106上几乎不插入失真的第二、不同时间段期间，第二ip2调谐电路138选择性地在q数据路径108上引入失真，从而在136上提供第二基准信号。由低通滤波器（LPF）130对第二基准信号136进行滤波，在此之后，ADC 134将已滤波信号转换成第二基准信号144。在第二时间段期间，相关元件142使数字化第二基准信号144与140上的数字化i数据信号相关以生成第二相关结果148。第一ip2调谐电路138根据第一i数据校准值（其基于第二相关结果148）在第二时间段期间选择性地在i数据路径106上引入失真。在某个时间，第二相关结果148稳定下来（或者经历预定时间），在此之后，存储第二q数据校准值以供稍后使用。在某些实施例中，第二相关结果148是N位调谐代码，其中，N可以大于或等于1。

图2示出另一实施例，其中，用相同的附图标记表示相同的元件。除了图1中描述的元件之外，图2示出数字级200的另一实施例。在i数据路径104上，数字级包括ADC 202、滤波器204、DC偏移补偿块206、通道滤波器块208以及IQ不平衡补偿块210。在q数据路径106上，数字级包括ADC 212、滤波器214、DC偏移补偿块216、通道滤波器块218以及IQ不平衡补偿块220。由归一化最小均方（NLMS）算法来实现本实施例中的相关元件222，虽然还可以使用其它算法。图3示出能够实现NLMS算法的一种方式。应认识到通常能够纯粹在专用硬件中、纯粹在软件中或使用硬件和软件的组合来实现NLMS算法。本质上，NLMS算法将从i数据路径接收到的信号与从q数据路径接收到的信号相比较，并输出与期望信号和路径上的实际信号之间的差相对应的相关值。因此，对于给定频率和模式而言，对于在校准期间采取的给定路径的校准值指示该通道上的预期失真。

图4举例说明模拟学习曲线以在第一时间段期间获得用于数据路径的校准值。混合器具有+50dBm的初始IP2。在模拟开始时，误差信号包含互调乘积加噪声。在校准的会聚之后，只有噪声仍留在误差信号中。误差信号对应于IP2调谐代码曲线。在约3500个样本之后，IP2调谐代码会聚至限制失真的最优值（例如，会聚至最小值）。所使用的采样率是6.5 MHz，因此，校准花费约450μs。

下面相对于图5举例说明并描述方法500。虽然下面作为一系列动作或事件来举例说明并描述方法500，但将认识到不应以限制性的意义解释此类动作或事件的所举例说明的排序。例如，除本文所举例说明和/或描述的那些之外，某些动作可以按照不同的顺序发生和/或与其它动作或事件同时地发生。另外，并不要求所有的所举例说明的动作来实现本文中的公开的一个或多个方面或实施例。并且，可以在一个或多个单独动作和/或阶段中执行本文描绘的动作中的一个或多个。

此外，可以将要求保护的主题实现为方法、设备或制品，其使用标准编程和/或工程技术来产生软件、固件、硬件或其任何组合以控制计算机实现所公开的主题（例如，图1－3所示的电路是可以用来实现方法500的电路的非限制性示例）。本文所使用的术语“制品”意图涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。当然，本领域的技术人员将认识到在不脱离要求保护的主题的范围或精神的情况下可以对此配置进行许多修改。

当选择了接收频带和操作模式时，方法500在502处开始。在许多实施例中，从能够被接收机使用的许多频带中的一个中选择接收频带。

在504处，将i数据路径设置为要校准的路径，并且在506中，将q数据路径设置为基准路径。将路径设置为基准路径常常意味着将用于该路径的调谐代码值设置为比用于校准路径的调谐代码更大的某个预定的固定值。在508中，该方法补偿i数据路径和q数据路径上的静态DC偏移。

在510中，该方法向基准路径（例如，q数据路径）和要校准的路径（例如，i数据路径）二者施加干扰。在图5的示例中，所施加的干扰是调幅（AM） RF干扰源（interferer），虽然还可以施加其它类型的干扰源。向两个路径施加干扰以查看生成多少固有失真。在某些实施例中，AM干扰源可以是包括在由接收机的天线接收到的RF信号中的不期望频率分量（并且其随后被滤波器（例如图1的接收机中的LPF 128、130）滤出）。在其它实施例中，可以在接收机中的某个其它点处（诸如在开关元件（例如，图1中的开关元件110）的第三端口上）或在接收机中的某个其它点处将AM干扰源注入到i数据和q数据路径中。无论什么情况，AM干扰源在i数据和q数据路径中的混合器中施加非线性度，使得IP2调谐器能够存储校准值以补偿这些非线性度。

在512中，该方法通过使基准路径与校准路径相关来穿过IP2校准有限状态机（FSM）。

在514中，针对接收频带存储用于已校准路径的IP2调谐器设置，并且然后在516中关闭AM调制的RF干扰源。

在518处，该方法确定两个接收路径是否针对所选接收频率和操作模式被校准。如果不是（在518处‘否’），则该方法在520中将q数据路径设置为校准路径并在522中将i数据路径设置为基准路径。该方法然后再次执行框508－516，但是以q数据路径作为校准路径且i数据路径作为基准路径。

在这一点上，针对所选接收波段和所选操作模式对i数据路径和q数据路径二者进行校准，因此，方法前进至524。如果将表征附加频带和/或操作模式（在524处‘否’），则方法500通过502－522返回，直至针对所有波段和模式确定校准值为止。

虽然已相对于一个或多个实施方式示出并描述了本公开，但本领域的其它技术人员基于本说明书和附图的阅读和理解将想到等价的变更和修改。本公开包括所有此类修改和变更且仅仅由以下权利要求的范围来限制。特别是关于由上述组件（例如，元件和/或资源）执行的各种功能，用来描述此类组件的术语意图对应于（除非另外指明）执行所述组件的指定功能的任何组件（例如，在功能上等效），即使在结构上不等效于执行在本公开的本文所举例说明的示例性实施方式中的功能的公开结构。另外，虽然仅相对于若干个实施方式之一公开了本公开的特定特征，但可以将此类特征与其它实施方式的一个或多个其它特征组合，如对于任何给定或特定应用而言期望和有利的那样。另外，应将如在本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”解释为意指“一个或多个”。

此外，在已在详细的说明书和/或权利要求中使用术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”或其变体的程度上，此类术语意图以与术语“包括”类似的方式是包括性的。

Claims

1.一种校准电路，包括：

i数据路径；

q数据路径；

相关元件，其使来自i数据路径的i数据与来自q数据路径的q数据相关以获得相关结果；以及

第一ip2调谐电路，其被耦合在所述相关元件与所述i数据路径之间，其中，所述第一ip2调谐电路提供i数据调谐信号，所述i数据调谐信号基于相关结果且帮助补偿i数据路径上的失真。

2.权利要求1的校准电路，其中，所述i数据调谐信号是N位数字控制字，其中，N是大于或等于1的整数。

3.权利要求1的校准电路，还包括：

第二ip2调谐电路，其被耦合在所述相关元件与所述q数据路径之间，其中，所述第二ip2调谐电路提供q数据调谐信号，所述q数据调谐信号基于相关结果且帮助补偿q数据路径上的失真。

4.权利要求3的校准电路，其中，所述第一ip2调谐电路被配置为在i数据路径上引入连续失真，而所述第二ip2调谐电路调整q数据调谐信号以找到已校准q值。

5.权利要求4的校准电路，其中，所述第二ip2调谐电路被配置为在q数据路径上引入连续失真，而所述第一ip2调谐电路调整i数据调谐信号以找到已校准i值。

6.权利要求5的校准电路，还包括：

存储器，其存储已校准q值和已校准i值。

7.权利要求5的校准电路，其中，在将校准电路提供给用户之前的校准期间，所述第一ip2调谐电路和所述第二ip2调谐电路分别找到已校准q值和已校准i值。

8.权利要求5的校准电路，其中，在已将校准电路提供给用户之后间断地，所述第一ip2调谐电路和所述第二ip2调谐电路分别找到已校准q值和已校准i值。

9.一种接收机，包括：

射频（RF）天线，其通过频率通道接收RF信号；

被耦合到RF天线的i数据路径和q数据路径，其中，i数据路径通过将RF信号与LO信号混合来提供i数据信号，并且其中，q数据路径通过将RF信号与相移的LO信号混合来提供q数据信号，所述相移的LO信号相对于LO信号被相移90°；

第一ip2调谐电路，其在i数据路径上选择性地引入失真，其中，所述失真在第一时间段期间使i数据信号失真，并从而提供第一基准信号；

相关元件，其在第一时间段期间使第一基准信号与q数据信号相关以生成第一相关结果；以及

第二ip2调谐电路，其根据q数据校准值在第一时间段期间在q数据路径上选择性地引入失真，其中，所述q数据校准值基于第一相关结果。

10.权利要求9的接收机：

其中，所述第二ip2调谐电路在第二时间段期间在q数据路径上选择性地引入失真，并从而提供第二基准信号；

其中，所述相关元件在第二时间段期间使第二基准信号与i数据信号相关以生成第二相关结果；以及

其中，所述第一ip2调谐电路根据i数据校准值在第二时间段期间在i数据路径上选择性地引入失真，其中，所述i数据校准值基于第二相关结果。

11.权利要求10的接收机，还包括：

存储器，其存储i数据校准值和q数据校准值；以及

控制器，其在第三时间段期间的数据接收期间分别向第一ip2调谐电路和第二ip2调谐电路提供i数据校准值和q数据校准值，以补偿第三时间段期间的预期数据失真。

12.权利要求11的接收机，其中，所述RF天线在第四时间通过第二不同的频率通道接收RF信号并确定用于不同频率通道的附加校准调谐值。

13.权利要求9的接收机，其中，所述q数据调谐信号是N位数字控制字，其中，N是大于或等于1的整数。

14.权利要求10的接收机，其中，所述i数据调谐信号是N位数字控制字，其中，N是大于或等于1的整数。

15.一种校准方法，包括：

通过频率通道接收RF信号；

将RF信号与LO信号混合以提供i数据信号；

将RF信号与相移的LO信号混合以提供q数据信号；

在第一时间间隔期间使用第一调幅干扰信号来使i数据信号失真，从而提供第一基准信号，并使q数据信号失真，从而提供第一误差信号；

使第一基准信号与第一误差信号相关以生成第一相关结果；以及

根据第一校准调谐值在第一时间段期间改变q数据信号，其中，所述第一校准调谐值基于第一相关结果。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

在第二时间间隔期间使用第二调幅干扰信号来使q数据信号失真，从而提供第二基准信号，并使i数据信号失真，从而提供第二误差信号；

在第二时间段期间使第二基准信号与第二误差信号相关以生成第二相关结果；以及

根据第二校准调谐值在第二时间段期间改变i数据路径，其中，所述第二校准调谐值基于第二相关结果。

17.权利要求16的方法，还包括：

将第一和第二校准调谐值存储在存储器元件中；以及

在第一和第二时间段之后的并且在其期间通过频率通道来接收数据的第三时间段期间，通过根据分别对应于频率通道的第一和第二校准调谐值使i数据和q数据信号失真来补偿预期失真。

18.权利要求15的方法，其中，在接收机已被分配给客户之后在接收机中执行校准方法。

19.权利要求18的方法，其中，在在线模式期间执行校准方法，在所述在线模式期间客户在接收机上接收数据。

20.权利要求15的方法，其中，在接收机已被分配给客户之前在制造设施中在接收机中执行校准方法。

21.权利要求20的方法，其中，在离线模式期间执行校准模式，在所述离线模式期间不通过天线来接收期望信号。

22.权利要求15的方法，其中，通过使用归一化最小均方算法来执行相关。