CN103581075B - 降低无线通信系统的信号不平衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低无线通信系统的信号不平衡的方法，使用单调信号对无线通信系统进行测试来产生乘法器参数，并另行使用多频信号配合乘法器参数来产生滤波器参数。当使用上述乘法器参数与滤波器参数时，可降低无线通信系统中因为本地振荡器或模拟元件引起的信号不平衡现象，而避免无线通信系统受到噪声影响。

Description

降低无线通信系统的信号不平衡的方法

技术领域

本发明揭示一种降低无线通信系统中信号不平衡的方法，尤指一种使用单调信号(单音信号；Single-tone signal)产生无线通信系统所使用的乘法器系数、并使用多频信号（多音信号；multi-tone signal）得到无线通信系统所使用的滤波器系数，以降低无线通信系统的发送端与接收端中一种称为I/Q不平衡现象的信号不平衡的方法。

背景技术

请参阅图1与图2，其图示一种一般通信系统包含的一发送端110与一接收端120。发送端110包含有数字至模拟转换器112与132、低通滤波器114与134、乘法器116与136、本地振荡器(Local Oscillator)117、加法器138、功率放大器119、以及天线118。接收端120包含有天线115、低噪声放大器(Low Noise Amplifier)149、乘法器122与142、本地震荡器127、低通滤波器124与144、增益控制器126与146、及模拟至数字转换器128与148。天线115用来接收由天线118发射的信号。数字至模拟转换器112与132各自接收一信号包含的正交(Quadrature)部分Q与同相(In-Phase)部分I，其中在理想状况下，正交部份Q与同相部份I之间的相位差是90度，亦即正交部份Q与同相部份I为一对彼此正交(Orthogonal)的信号。

在图1所示的发送端110中，本地振荡器117的信号会混入乘法器116与136中，并成为处理正交部分Q与同相部份I时，正交部分Q与同相部份I两者间信号不平衡的主要来源(亦可称为I/Q不平衡，I/Q Imbalance)。由本地振荡器117的信号引起的I/Q不平衡主要是会造成正交部分Q与同相部份I之间的相位差无法形成理想的90度正交而互相干涉。另，在接收端120中，也会发生本地振荡器127混入乘法器122与124并造成正交部份Q与同相部份I的I/Q不平衡现象，其中此处所述的I/Q不平衡现象与频率无关。

另外一种存在于发送端110与接收端120的I/Q不平衡现象与频率相关，其由发送端110与接收端120本身包含的模拟元件不相互匹配所引起，例如低通滤波器、模拟至数字转换器、或是数字至模拟转换器等。

请参阅图3，其为在图1所示的发送端110与图2所示的接收端120中所产生I/Q不平衡的概略示意图，其中图3是以射频频域来表示。如图3所示，假设发送端110所输出的信号的频率为f_RF1=f_Lo+f_m1与f_RF2=f_Lo+f_m2，其中频率f_Lo为本地振荡器的频率，则除了位于f_RF1与f_RF2的信号部份S_m1与S_m2以外，在发送端110与接收端120中会因为信号中的正交部分与同相部份之间并非为正交(亦即I/Q不平衡现象)而产生出如图3所示位于频率fLo-fm1与f_Lo-f_m2的镜像部份I_m1与I_m2。若可将位于频率f_Lo-f_m1与f_Lo-f_m2的镜像部份I_m1与I_m2去除，亦即使信号中的正交部分与同相部份彼此保持正交而不互相干扰，则可消弭发送端110或接收端120中I/Q不平衡带来的噪声。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中所提及无线通信系统中因为信号中正交部分与同相部份彼此不正交而引起的信号不平衡现象，本发明揭示一种在无线通信系统中接收端降低信号不平衡的方法与一种在无线通信系统中发送端降低信号不平衡的方法。

本发明所揭示降低无线通信系统中接收端的信号不平衡的方法包含输入一第一单调信号及一第二单调信号于该无线通信系统的接收端，该第一单调信号具有一第一频率，该第二单调信号具有一第二频率，该第一频率与一本地端振荡频率的差相等于该本地端振荡频率与该第二频率的差，且该第一频率高于该第二频率；根据该第一单调信号在一第三频率对应产生的一第一信号最小值，决定一第一乘法器参数与一第二乘法器参数，其中该第三频率为该第一频率与该本地端振荡频率之间差值的负值；根据该第二单调信号在一第四频率对应产生的一第二信号最小值，决定一第三乘法器参数与一第四乘法器参数，其中该第四频率为该第三频率的负值；根据该第二乘法器参数与该第四乘法器参数，决定一第五乘法器参数；于该无线通信系统的接收端接收一多频信号(Multi-tone Signal)；及使用该第五乘法器参数与一定值乘法器参数，根据该多频信号实施一频域最小均方演算法(Frequency-domain Least Mean Square Algorithm)，以将一组第一多阶有限脉冲响应时域参数更新为一组第二多阶有限脉冲响应时域参数。

本发明所揭示降低无线通信系统中发送端的信号不平衡的方法包含输入一第一单调信号及一第二单调信号于该无线通信系统的一发送端，该第一单调信号具有一第一频率，该第二单调信号具有一第二频率，该第一频率与第二频率的和为零，且该第一频率高于该第二频率；将该第一单调信号输入于该发送端包含的一自乘法器(Self-mixer)，以产生一第一混合信号，并将该第二单调信号输入于该自乘法器，以产生一第二混合信号；根据该第一混合信号中位于一第三频率的一第一信号最小值，决定对应于该第一信号最小值的一第一乘法器参数与一第二乘法器参数，并根据该第二混合信号中位于一第四频率的一第二信号最小值，决定对应于该第二信号最小值的一第三乘法器参数与一第四乘法器参数，其中该第三频率为该第一频率的二倍，且该第四频率为该第二频率的二倍；再次输入该第一单调信号于该发送端，并在该发送端使用该第一乘法器参数与该第二乘法器参数处理该第一单调信号，以在该无线通信系统的一接收端找出位于一第五频率的一第三信号最小值，并决定对应于该第三信号最小值的一第五乘法器参数与一第六乘法器参数，其中该第五频率的值为该第四频率的一半；该发送端使用一定值乘法器参数与一第七乘法器参数，且该接收端使用该第五乘法器参数与该第六乘法器参数，其中该第七乘法器参数为该第二乘法器参数与该第四乘法器之和的一半；及于该发送端输入一多频信号，并根据该多频信号实施一频域最小均方演算法，以将多个第一多阶有限脉冲时域参数更新为多个第二多阶有限脉冲时域参数。

附图说明

图1与图2图示一般通信系统包含的发送端与接收端；

图3为在图1所示的发送端与图2所示的接收端中所产生I/Q不平衡的概略示意图；

图4为本发明用来实施降低I/Q不平衡的方法的接收端的功能方块示意图；

图5为本发明所揭示在接收端降低I/Q不平衡的方法的简略流程图；

图6、图7为实施图5所示步骤时，图4所示的接收端的状态示意图；

图8为实施图5所示的频域最小均方演算法时，所使用的频域最小均方模块的功能方块示意图；

图9为本发明用来实施降低I/Q不平衡的方法的发送端的功能方块示意图；

图10为本发明所揭示在发送端降低I/Q不平衡的方法的简略流程图；

图11、图12、图13为实施图10所示步骤时，图9所示的接收端或图4所示的接收端的状态示意图；

图14为实施图10所示的频域最小均方演算法时，所使用的频域最小均方模块的功能方块示意图。

其中，附图标记说明如下：

110、210 发送端；

120、220 接收端；

112、132、212、232 数字至模拟转换器；

114、134、124、144、224、244、214、 低通滤波器；

234

116、136、122、142、222、242、216、 乘法器；

236、330_1、330_2、330_N、360_1、

360_2、360_N、262、264、267、268

117、127、227、237 本地振荡器；

115、118、218 天线；

119、219 功率放大器；

126、146、226、246 增益控制器；

138、266、238、239、265、320_1、 加法器；

320_2、320_N、310_1、310_2、310_N

149、249 低噪声放大器；

128、148、228、248、274 模拟至数字转换器；

252、256 多阶有限脉冲响应模块；

254、258 延迟模块；

270、290 乘法器参数决定模块；

280 频域最小均方模块；

272 自乘法器；

310、320、330、340 多点快速傅立叶转换模块；

350 多点反向快速傅立叶转换模块；

360 共轭复数模块；

502、504、506、508、510、512、602、 步骤。

604、606、608、610、612

具体实施方式

为了解决上述称为I/Q不平衡的信号不平衡问题，本发明揭示一种在无线通信系统中在发送端或接收端降低I/Q不平衡的方法，以消弭无线通信系统中的I/Q不平衡。本发明所揭示降低I/Q不平衡的方法，主要是先行输入单调信号至发送端或接收端中作测试，以找出可用来补偿I/Q不平衡的一组乘法器参数；最后再于滤波器中使用该组乘法器参数，并配合另行输入的多频(Multi-tone)信号来进行测试，以产生可用来补偿I/Q不平衡的一组滤波器参数。通过使用该组乘法器参数与该组滤波器参数，可降低无线通信系统正式使用时，其所处理的无线信号中正交部分与同相部份之间的I/Q不平衡，其中该无线信号不限于单调信号或多频信号。

首先先行说明本发明在接收端降低I/Q不平衡的方法。请参阅图4，其为本发明用来实施降低I/Q不平衡的方法的一接收端220的功能方块示意图。如图4所示，接收端220包含一天线218、一低噪声放大器249、乘法器222与242、一本地振荡器227、低通滤波器224与244、增益控制器226与246、模拟至数字转换器228与248、一多阶有限脉冲响应模块(L-order Finite Impulse Response Module)252、一延迟模块254、乘法器262与264、及一加法器266。

请参阅图5，其为本发明所揭示在接收端降低I/Q不平衡的方法的简略流程图。如图5所示，该方法包含步骤如下：

步骤502：输入一第一单调信号及一第二单调信号于接收端220，该第一单调信号具有一第一频率(w_Lo+w_o)，该第二单调信号具有一第二频率(w_Lo-w_o)，其中w_Lo为本地振荡器227的一本地端振荡频率；

步骤504：根据该第一单调信号在频率-w_o对应产生的一第一信号最小值，决定一第一乘法器参数X1与一第二乘法器参数Y1；

步骤506：根据该第二单调信号在频率w_o对应产生的一第二信号最小值，决定一第三乘法器参数X2与一第四乘法器参数Y2；

步骤508：根据第二乘法器参数Y1与第四乘法器参数Y2，决定一第五乘法器参数Y3；

步骤510：于该无线通信系统的接收端接收一多频信号(Multi-tone Signal)；及

步骤512：于乘法器262使用一定值乘法器参数，并于乘法器264使用第五乘法器参数Y3，并根据该多频信号实施一频域最小均方演算法(Frequency-domain Least MeanSquare Algorithm，FLMS Algorithm)，以更新一组多阶有限脉冲响应时域参数。

请参阅图6，其为实施步骤502、504、506时，接收端220的状态示意图，其中多阶有限脉冲响应模块252与延迟模块254的频率响应在实施步骤502、504、506会被旁通(Bypass)而忽略，且在图6中另外使用了一乘法器参数决定模块270，用来决定乘法器262与264之后所使用的乘法器参数。

如图6所示，本地振荡器227信号中的同相部份G_mis*cos(w_Lot+P_mis)在乘法器222与由天线228与低噪声放大器249所引入的第一单调信号混合，其中该第一单调信号的值为cos[(w_Lo+w_o)t]；另外，本地振荡器227信号中的正交部分-sinw_Lot亦在乘法器242与该第一单调信号混合。由乘法器222或242所输出的混合信号经过低通滤波器224与244、增益控制器226与246、模拟至数字转换器228与248的处理后到达乘法器参数决定模块270，使得乘法器参数决定模块270可根据步骤504决定所需的乘法器参数。同理，若输入值为cos[(w_Lo-w_o)t]的第二单调信号至接收端220，则乘法器参数决定模块270亦可根据步骤506来决定所需的乘法器参数。

在步骤504中，乘法器参数决定模块270会将上述对应第一单调信号所产生的混合信号在频率-w_o出现一信号最小值时乘法器262所使用的参数值决定为第一乘法器参数X1，并将当时乘法器264所使用之参数值决定为第二乘法器参数Y1；在本发明的一实施例中，第二乘法器参数Y1的值为该第一单调信号在接收端220所产生的正交部分与同相部份之间的相位不匹配大小P1的正切函数的负值，亦即-tan(P1)；其中该第一单调信号在接收端220所产生的正交部分与同相部份之间原应具有90°的固定相位差，但在发生相位不匹配的情况下，正交部分与同相部份之间的相位差会变成(90°+P1)。考虑频率-w_o出现信号最小值时所使用的滤波参数的原因是混合信号中在频率-w_o出现的信号强度代表造成相对于具有频率w_o的第一单调信号在正交部分与同相部份之间不正交(亦即两者之间的相位差并非90度)的程度，而该信号最小值即为该不正交程度最微小的象征。

同理，在步骤506中，乘法器参数决定模块270会将上述对应第二单调信号所产生的混合信号在频率w_o出现一信号最小值时乘法器262所使用的参数值决定为第三乘法器参数X2，并将当时乘法器264所使用的参数值决定为第四乘法器参数Y2。在本发明的一实施例中，第四乘法器参数Y2的值为该第二单调信号在接收端220所产生的正交部分与同相部份之间的相位不匹配大小P2的正切函数的负值，亦即-tan(P2)；其中该第二单调信号在接收端220所产生的正交部分与同相部份之间原应具有90°的固定相位差，但在发生相位不匹配的情况下，正交部分与同相部份之间的相位差会变成(90°+P2)。

步骤508、510、512主要是使用步骤502-506所决定的乘法器参数配合多频信号来进行测试，以补偿与频率相关及与频率不相关的I/Q不平衡现象，且该测试可以递回方式进行，以使最后得到的时域滤波器参数在被使用后可降低I/Q不平衡现象。请参阅图7，其为实施步骤508、510、512时，接收端220的状态示意图，其中图7另外使用了一频域最小均方模块280，以实施步骤512所述的频域最小均方演算法。

在步骤508中，需先行决定配合多频信号的滤波器参数。在本发明的一实施例中，此时乘法器262会使用一定值乘法器参数(例如1)，且乘法器264会使用第二乘法器参数Y1与第四乘法器参数Y2之和的一半做为所使用的第五乘法器参数Y3。

在步骤510中，如图7所示，本地振荡器227信号中的同相部份G_mis*cos(w_Lot+P_mis)在乘法器222与由天线228与低噪声放大器249所引入的一多频信号(其信号值为cos[w_Lo+w₁+w₂+…+w_m]t，其中w₁、w₂、…、W_m为相异的多个频率)混合；另外，本地振荡器227信号中的正交部分-sinw_Lot亦在乘法器242与该多频信号混合。由乘法器222或242所输出的混合信号经过低通滤波器224与244、增益控制器226与246、模拟至数字转换器228与248、以及多阶有限脉冲响应模块252或延迟模块254的处理后到达乘法器262或乘法器264。

上述混合信号在到达多阶有限脉冲响应模块252或延迟模块254前会形成如图7所示的中间信号ri(位于多阶有限脉冲响应模块252的输入端)与中间信号rq(位于延迟模块254的输入端)，且中间信号ri会在步骤512中作为频域最小均方模块280所参考的参数之一。而当上述混合信号经过使用定值乘法器参数的乘法器262或使用第五乘法器参数Y3的乘法器264处理后，会在加法器266被相加而形成同相时域信号yi，且经过延迟模块254处理过的混合信号会形成正交时域信号yq。

请参阅图8，其为根据本发明的一实施例所揭示图7所示的频域最小均方模块280的功能方块示意图，其用来辅助图5中步骤512的实施。如图8所示，频域最小均方模块280包含多点快速傅立叶转换模块310、320、330、340、一多点反向快速傅立叶转换模块350、一共轭复数模块360、N个乘法器330_1、330_2、…、330_N、N个加法器320_1、320_2、…、320_N、N个乘法器360_1、360_2、…、360_N、以及N个加法器310_1、310_2、…、310_N。其中N为一正整数。

频域最小均方模块280的运作方式在处理了单一多频信号且对每一被输入的信号进行了多次(假设为N次，其中N为一正整数)取样的方式来解释。频域最小均方模块280需要根据一组共N个多阶有限脉冲响应模块252所使用的第一多阶有限脉冲响应参数f(1:N)、N个同相时域信号yi(1:N)、N个正交时域信号yq(1:N)、及N个中间信号ri(1:N)来产生一组共N个的第二多阶有限脉冲响应参数ff(1:N)，并将该组第二多阶有限脉冲响应参数ff(1:N)回传至多阶有限脉冲响应模块252进行更新，以在之后处理其他类型信号时，用来辅助降低该多个信号中夹带的I/Q不平衡现象。其中N个同相时域信号yi(1:N)、N个正交时域信号yq(1:N)、及N个中间信号ri(1:N)即为在接收端220进行N次取样的结果。

N个第一多阶有限脉冲响应时域参数f(1:N)会被多点快速傅立叶转换模块310转换为N个第一多阶有限脉冲响应频域参数F(1)、F(2)、…、F(N)。N个同相时域信号yi(1:N)会被多点快速傅立叶转换模块320转换为N个同相频域信号YI(1)、YI(2)、…、YI(N)。N个正交时域信号yq(1:N)会被多点快速傅立叶转换模块330转换为N个正交频域信号YQ(1)、YQ(2)、…、YQ(N)。N个中间信号ri(1:N)会被多点快速傅立叶转换模块340转换为N个中间频域信号RI(1)、RI(2)、…、RI(N)，且N个中间频域信号RI(1)、RI(2)、…、RI(N)接着会被共轭复数模块360取共轭复数，因而产生N个中间频域共轭复数信号RI^*(1)、RI^*(2)、…、RI^*(N)。

加法器320_1、320_2、…、320_N的输出端会产生N个误差频域信号ERR(1)、ERR(2)、…、ERR(N)，其中产生该N个误差信号的规则如下：

ERR(K)＝YQ(K)·j-YI(k),0≤K＜N/2(1)

ERR(K)＝YQ(K)·(-j)-YI(k),N/2+1≤K＜N-1(2)；

公式(1)与公式(2)中提到的虚数j或(-j)，会由乘法器330_1、330_2、…、330_N输入，其中有一半的乘法器会根据公式(1)被输入虚数j，另外一半的乘法器会根据公式(2)被输入虚数(-j)。

接着，需要根据上述的N个误差频域信号ERR(1)、ERR(2)、…、ERR(N)、N个中间频域共轭复数信号RI^*(1)、RI^*(2)、…、RI^*(N)、以及一步进值b，将N个第一多阶有限脉冲响应频域参数F(1)、F(2)、…、F(N)调整为N个第二多阶有限脉冲响应频域参数FF(1)、FF(2)、…、FF(N)。产生N个第二多阶有限脉冲响应频域参数FF(1)、FF(2)、…、FF(N)的规则如下：

F(K)_t+1＝F(K)_t+b·ERR(K)·RI^*(K)(3)

在公式(3)中，F(K)_t代表该第一多阶有限脉冲响应频域参数，且F(K)_t+1代表对应于该第一多阶有限脉冲响应频域参数的一第二多阶有限脉冲响应频域参数；举例来说，当F(K)_t为第一多阶有限脉冲响应频域参数F(3)时，则F(K)_t+1即为第二多阶有限脉冲响应频域参数FF(3)，依此类推。步进值b会被输入于N个乘法器360_1、360_2、…、360_N中。

最后，多点反向快速傅立叶转换模块350会将N个第二多阶有限脉冲响应频域参数FF(1)、FF(2)、…、FF(N)由频域转换回时域，以产生N个第二多阶有限脉冲响应时域参数ff(1:N)，其中N个第二多阶有限脉冲响应时域参数ff(1:N)之后会被频域最小均方模块280回传至多阶有限脉冲模块252，以替代原先使用的该组第一多阶有限脉冲响应时域参数f(1:N)。多阶有限脉冲模块252使用该组第二多阶有限脉冲响应时域参数ff(1:N)时，可较使用该组第一多阶有限脉冲响应时域参数f(1:N)时更能有效降低所处理信号中夹带的I/Q不平衡现象。

接着在此说明本发明降低发送端信号不平衡的方法。请先参考图9，其为本发明用来实施降低I/Q不平衡的方法的一发送端210的功能方块示意图。如图9所示，发送端210包含加法器238、239、乘法器267、268、数字至模拟转换器212与232、低通滤波器214、234、乘法器216、236、一本地振荡器237、一功率放大器(Power Amplifier)219、一天线218、一多阶有限脉冲响应模块256、及一延迟模块258。

请参阅图10，其为本发明所揭示在发送端降低I/Q不平衡的方法的简略流程图。如图10所示，该方法包含步骤如下：

步骤602：输入一第一单调信号及一第二单调信号于发送端210，该第一单调信号具有一第一频率w_o，该第二单调信号具有一第二频率-w_o；

步骤604：将该第一单调信号输入于该发送端包含的一自乘法器(Self-mixer)，以产生一第一混合信号，并将该第二单调信号输入于该自乘法器，以产生一第二混合信号；

步骤606：根据该第一混合信号中位于一第三频率2w_o的一第一信号最小值，决定对应于该第一信号最小值的一第一乘法器参数TX_X1与一第二乘法器参数TX_Y1，并根据该第二混合信号中位于一第四频率-2w_o的一第二信号最小值，决定对应于该第二信号最小值的一第三乘法器TX_X2与一第四乘法器参数TX_Y2；

步骤608：再次输入该第一单调信号于发送端210，并在发送端210使用第一乘法器参数TX_X1与第二乘法器参数TX_Y1处理该第一单调信号，以在接收端220找出位于一第五频率-w_o的一第三信号最小值，并决定对应于该第三信号最小值的一第五乘法器参数RX_X1与一第六乘法器参数RX_Y1；

步骤610：发送端210使用一定值乘法器参数与一第七乘法器参数(TX_Y1+TX_Y2)/2，且接收端220使用第五乘法器参数RX_X1与第六乘法器参数RX_Y1；

步骤612：于发送端210输入一多频信号，并根据该多频信号实施一频域最小均方演算法，以更新一组多阶有限脉冲响应时域参数。

请参阅图11，其为实施步骤602、604、606时，发送端210的状态示意图，其中多阶有限脉冲响应模块256与延迟模块258的频率响应在实施步骤602、604、606会被旁通而忽略，且在图11中另外使用了一自乘法器272、一模拟至数字转换器274、与一乘法器参数决定模块290。乘法器参数决定模块290用来决定乘法器267与268之后所使用的乘法器参数。

根据步骤602所述以及如图11所示，本地振荡器237信号中的同相部份G_mis*cos(w_Lot+P_mis)在乘法器216与由乘法器267、数字至模拟转换器212、低通滤波器214所引入的第一单调信号包含的同相信号混合，其中该第一单调信号的同相信号值为cos(w_ot)；另外，本地振荡器237信号中的正交部分-sinw_Lot亦通过加法器239、数字至模拟转换器232、与低通滤波器234而在乘法器236与该第一单调信号包含的正交信号混合，其中该第一单调信号的正交信号值为sin(w_ot)。由乘法器216或236所输出的混合信号经过加法器238后，会被导引至自乘法器272与模拟至数字转换器274所形成的一反馈路径而产生一第一混合信号；该第一混合信号到达乘法器参数决定模块290后，乘法器参数决定模块290可根据步骤606决定乘法器267与268下一步使用的乘法器参数。同理，根据步骤604，亦可输入同相信号值为cos(-w_ot)且正交信号值为sin(-w_ot)的一第二单调信号，以在自乘法器272亦产生一第二混合信号，并交由乘法器参数决定模块290根据步骤606决定或更新乘法器267与268下一步使用的乘法器参数。

在步骤606中，乘法器参数决定模块290会将上述对应第一单调信号所产生的混合信号在频率2w_o出现一信号最小值时乘法器267所使用的参数值决定为第一乘法器参数TX_X1，并将当时乘法器268所使用的参数值决定为第二乘法器参数TX_Y1。与前述应用于接收端时的状况类似，考虑频率2w_o出现信号最小值时所使用的乘法器参数的原因是该第一混合信号中在频率2w_o出现的信号强度代表造成相对于具有频率w_o的第一单调信号在正交部分与同相部份之间不正交的程度，而该信号最小值即为该不正交程度最微小的特征。在本发明的一实施例中，第二乘法器参数TX_Y1的值为该第一单调信号在发送端210所产生的正交部分与同相部份之间的相位不匹配大小P1的正切函数的负值，亦即-tan(P1)。

同理，在步骤606中，乘法器参数决定模块290会将上述对应第二单调信号所产生的该第二混合信号在频率-2w_o出现一信号最小值时乘法器267所使用的参数值决定为第三乘法器参数TX_X2，并将当时乘法器268所使用的参数值决定为第四乘法器参数TX_Y2。在本发明的一实施例中，第四乘法器参数TX_Y2的值为该第二单调信号在发送端210所产生的正交部分与同相部份之间的相位不匹配大小P2的正切函数的负值，亦即-tan(P2)。

请参阅图12，其为实施步骤608时，发送端210的状态示意图，其中多阶有限脉冲响应模块256与延迟模块258的信号响应在实施步骤608时仍会被旁通而忽略，且在图12会另外连接收端220的信号响应一并考虑，以在接收端220应用乘法器参数决定模块270决定乘法器262与264下一步使用的乘法器参数；其中此时在接收端220中，多阶有限脉冲响应模块252、延迟模块254、及低通滤波器224与244的信号响应在实施步骤606会被旁通而忽略。

步骤608的主要目的是在接收端220找出可配合上述步骤606中发送端210所决定的各种乘法器参数且对应最弱I/Q不平衡现象的一组乘法器参数。由于在此是再次输入具有频率w_o的该第一单调信号于发送端210，因此位于频率-w_o的信号是否能找到最小值，便成为此阶段是否可将接收端220与频率相关的I/Q不平衡现象压到最小的关键。在找到该第一单调信号在频率-w_o对应产生的信号最小值后，此时乘法器参数决定模块270会将乘法器262所使用的滤波器参数决定为一第五乘法器参数RX_X1，并将此时乘法器264所使用的滤波器参数决定为一第六乘法器参数RX_Y1。在本发明的一实施例中，第六乘法器参数RX_Y1的值为该第一单调信号在接收端220所产生的正交部分与同相部份之间的相位不匹配大小P3的正切函数的负值，亦即-tan(P3)。

步骤610、612主要是使用步骤602-608所决定的乘法器参数配合多频信号来进行测试，以更新一组多阶有限脉冲响应时域参数，并通过使用该组多阶有限脉冲响应时域参数来补偿与频率相关及与频率不相关的I/Q不平衡现象。请参阅图13，其为实施步骤610、612时，接收端220的状态示意图，其中图13另外使用了频域最小均方模块280，以实施步骤612所述的频域最小均方演算法。

在步骤610中，需先行决定配合多频信号的乘法器参数。在本发明的一实施例中，此时乘法器267会使用一定值乘法器参数(例如1)，且乘法器268会使用第二乘法器参数TX_Y1与第四乘法器参数TX_Y2之和的一半做为所使用的第七乘法器参数，亦即(TX_Y1+TX_Y2)/2。另外，此时乘法器262会使用步骤608中所决定的第五乘法器参数RX_X1，且乘法器264此时会使用步骤608中所决定的第六乘法器参数RX_Y1。

在步骤612中，如图13所示，图9所示的本地振荡器237(为清楚标示下列信号故省略图示之)信号中的同相部份G_mis*cos(w_Lot+Pt__mis)在乘法器216与一多频信号包含的同相部份(其信号值为cos(w₁+w₂+…+w_m)t，其中w₁、w₂、…、w_m为相异的多个频率)混合，其中该多频信号包含的同相部份抵达多阶有限脉冲响应模块256的输入端的部份当作一中间信号ti；另外，本地振荡器237信号中的正交部分-sinw_Lot亦在乘法器236与该多频信号包含的正交部分(其信号值为sin(w₁+w₂+…+w_m)t)及该多频信号包含的同相部份经乘法器268处理后产生的信号混合，而在加法器238的输出端产生一中间混合信号。该中间混合信号在到达接收端220后，与图4所示的本地振荡器227(为清楚标示下列信号故省略图示之)信号中的正交部分-sinw_Lot混合并经过增益放大器246及模拟至数字转换器248的处理而在频域最小均方模块280的一输入端产生了正交时域信号yq。另外，该中间混合信号在到与本地振荡器227信号中的同相部分Gr__mis*cos(w_Lot+Pr__mis)混合并经过增益放大器226、模拟至数字转换器228、与乘法器262的处理，再与经过乘法器264处理的正交时域信号yq在加法器265混合，而在频域最小均方模块280的一输入端产生了同相时域信号yi。

请参阅图14，其为根据本发明的一实施例使用图8所示的频域最小均方模块280来实施步骤612所示的频域最小均方演算法的功能方块示意图。如图14所示，频域最小均方模块280在实施步骤612时与实施步骤512的主要相异处是在多点傅立叶转换模块340的输入端改采用上述提及的中间信号ti。请注意，在此所解释频域最小均方模块280对各时域信号所做的处理，亦是在对各时域信号进行N次取样的假设下进行。

在图14中，频域最小均方模块280的运作方式以处理了单一多频信号的方式来解释。频域最小均方模块280需要根据一组共N个多阶有限脉冲响应模块256所使用的第一多阶有限脉冲响应参数f(1:N)、N个同相时域信号yi(1:N)、N个正交时域信号yq(1:N)、及N个中间信号ti(-td:-td+N-1)来产生一组共N个的第二多阶有限脉冲响应参数ff(1:N)，并将该组第二多阶有限脉冲响应参数ff(1:N)回传至多阶有限脉冲响应模块256进行更新，以在之后处理其他类型信号时，用来辅助降低该多个信号中夹带的I/Q不平衡现象。其中td为上述于加法器238的输出端所产生的混合信号由发送端210被发送到接收端220时所产生的时间延迟。其中N个同相时域信号yi(1:N)、N个正交时域信号yq(1:N)、及N个中间信号ti(-td:-td+N-1)即为在发送端210与接收端220进行N次取样的结果。

在图14所示的处理方式中，产生误差频域信号ERR(1)、ERR(2)、…、ERR(N)的方式与图8所示相同，故不再重复赘述。N个中间信号ti(-td:-td+N-1)会被多点快速傅立叶转换模块340转换为N个中间频域信号TI(1)、TI(2)、…、TI(N)，且N个中间频域信号TI(1)、TI(2)、…、TI(N)接着会被共轭复数模块360取共轭复数，因而产生N个中间频域共轭复数信号TI^*(1)、TI^*(2)、…、TI^*(N)。

接着，需要根据上述的N个误差频域信号ERR(1)、ERR(2)、…、ERR(N)、N个中间频域共轭复数信号TI^*(1)、TI^*(2)、…、TI^*(N)、以及步进值b，将N个第一多阶有限脉冲响应频域参数F(1)、F(2)、…、F(N)调整为N个第二多阶有限脉冲响应频域参数FF(1)、FF(2)、…、FF(N)。产生N个第二多阶有限脉冲响应频域参数FF(1)、FF(2)、…、FF(N)的规则如下：

F(K)_t+1＝F(K)_t+b·ERR(K)·TI^*(K)(4)

公式(4)中所定义的变数与公式(3)的定义大致相同，故重复的部份不再赘述。

最后，多点反向快速傅立叶转换模块350会将N个第二多阶有限脉冲响应频域参数FF(1)、FF(2)、…、FF(N)由频域转换回时域，以产生N个第二多阶有限脉冲响应时域参数ff(1:N)。N个第二多阶有限脉冲响应时域参数ff(1:N)之后会被频域最小均方模块280回传至多阶有限脉冲模块256，以替代原先使用的该组第一多阶有限脉冲响应时域参数f(1:N)。多阶有限脉冲模块256使用该组第二多阶有限脉冲响应时域参数ff(1:N)时，可较使用该组第一多阶有限脉冲响应时域参数f(1:N)时更能有效降低所处理信号中夹带的I/Q不平衡现象。

本发明揭示一种用于无线通信系统中发送端与接收端进行补偿，以降低无线信号因为受到无线通信系统中本地振荡器或模拟元件不相互匹配的影响，造成无线信号中正交部份与同相部份不正交而产生的信号不平衡现象(I/Q不平衡现象)所引起的噪声。

以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明申请专利权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求涵盖范围。

Claims (12)

1.一种降低无线通信系统中接收端的信号不平衡的方法，包含：

输入一第一单调信号及一第二单调信号于该无线通信系统的接收端，该第一单调信号具有一第一频率，该第二单调信号具有一第二频率，该第一频率与一本地端振荡频率的差相等于该本地端振荡频率与该第二频率的差，且该第一频率高于该第二频率；

根据该第一单调信号在一第三频率对应产生的一第一信号最小值，决定一第一乘法器参数与一第二乘法器参数，其中该第三频率为该第一频率与该本地端振荡频率之间差值的负值；

根据该第二单调信号在一第四频率对应产生的一第二信号最小值，决定一第三乘法器参数与一第四乘法器参数，其中该第四频率为该第三频率的负值；

根据该第二乘法器参数与该第四乘法器参数，决定一第五乘法器参数；于该无线通信系统的接收端接收一多频信号；及

使用该第五乘法器参数与一定值乘法器参数，根据该多频信号实施一频域最小均方演算法，以将一组第一多阶有限脉冲响应时域参数更新为一组第二多阶有限脉冲响应时域参数。

2.如权利要求1所述的方法，其中该第二乘法器参数为该第一单调信号在该接收端所产生的一第一正交部分与一第一同相部分之间相位不匹配大小的正切函数的负值，且该第四乘法器参数为该第二单调信号在该接收端所产生的一第二正交部分与一第二同相部分之间相位不匹配大小的正切函数的负值。

3.如权利要求1所述的方法，其中根据该第二乘法器参数与该第四乘法器参数，决定该第五乘法器参数包含：

决定该第五乘法器参数为该第二乘法器参数与该第四乘法器参数之和的一半。

4.如权利要求1所述的方法，其中使用该第五乘法器参数与该定值乘法器参数，根据该多频信号实施一频域最小均方演算法，以将一组第一多阶有限脉冲响应时域参数更新为一组第二多阶有限脉冲响应时域参数包含：

将该多频信号所包含的同相部份经过该接收端所包含的一第一低通滤波器、一第一增益控制器与一第一模拟至数字转换器处理，以取样方式产生多个第一中间信号；

将该多频信号所包含的同相部份经过该接收端所包含的一第二低通滤波器、一第二增益控制器、与一第二模拟至数字转换器处理，以取样方式产生多个第二中间信号；

将该多个第一中间信号经过该接收端包含的一多阶有限脉冲响应模块与该定值乘法器参数处理，以取样方式产生多个第三中间信号；

将该多个第二中间信号经过该接收端包含的一延迟响应模块处理，并以取样方式产生多个正交时域信号；

将该多个第三中间信号与该多个正交时域信号经过该第五乘法器参数所处理的结果相加，以产生多个同相时域信号；及

根据该组第一多阶有限脉冲响应时域参数、该多个正交时域信号、该多个同相时域信号以及该多个第一中间信号，实施该频域最小均方演算法，以将该组第一多阶有限脉冲响应时域参数更新为该组第二多阶有限脉冲响应时域参数。

5.如权利要求4所述的方法，其中根据该组第一多阶有限脉冲响应时域参数、该多个正交时域信号、该多个同相时域信号以及该多个第一中间信号，实施该频域最小均方演算法，以将该组第一多阶有限脉冲响应时域参数更新为该组第二多阶有限脉冲响应时域参数包含：

对该组第一多阶有限脉冲响应时域参数进行多点快速傅立叶转换，以产生多个第一多阶有限脉冲响应频域参数；

对该多个同相时域信号进行多点快速傅立叶转换，以产生多个同相频域信号；

对该多个正交时域信号进行多点快速傅立叶转换，以产生多个正交频域信号；

对该多个第一中间信号进行多点快速傅立叶转换，以产生多个中间频域信号；

根据该多个正交频域信号与该多个同相频域信号，产生多个误差频域信号；

根据该多个第一多阶有限脉冲响应频域参数、一步进值、该多个误差频域信号以及该多个中间频域信号，产生多个第二多阶有限脉冲响应频域参数；及

对该多个第二多阶有限脉冲响应频域参数进行反向快速傅立叶转换，以产生该组第二多阶有限脉冲响应时域参数。

6.如权利要求5所述的方法，其中根据该多个第一多阶有限脉冲响应频域参数、一步进值、该多个误差频域信号以及该多个中间频域信号，产生多个第二多阶有限脉冲响应频域参数包含：

根据F(K)_t+1＝F(K)_t+b·ERR(K)·RI^*(K)，产生该多个第二多阶有限脉冲响应频域参数；

其中该多个第一多阶有限脉冲响应频域参数、该多个误差频域信号、该多个中间频域信号、以及该多个第二多阶有限脉冲响应频域参数的个数皆为一正整数N，变数K为代表1至正整数N的变数，ERR(K)代表该多个误差频域信号，RI^*(K)代表该多个中间频域信号的共轭复数，b代表该步进值，F(K)_t代表该第一多阶有限脉冲响应频域参数，且F(K)_t+1代表该第二多阶有限脉冲响应频域参数。

7.一种降低无线通信系统中发送端的信号不平衡的方法，包含：

输入一第一单调信号及一第二单调信号于该无线通信系统的一发送端，该第一单调信号具有一第一频率，该第二单调信号具有一第二频率，该第一频率与第二频率的和为零，且该第一频率高于该第二频率；

将该第一单调信号输入于该发送端包含的一自乘法器，以产生一第一混合信号，并将该第二单调信号输入于该自乘法器，以产生一第二混合信号；

根据该第一混合信号中位于一第三频率的一第一信号最小值，决定对应于该第一信号最小值的一第一乘法器参数与一第二乘法器参数，并根据该第二混合信号中位于一第四频率的一第二信号最小值，决定对应于该第二信号最小值的一第三乘法器参数与一第四乘法器参数，其中该第三频率为该第一频率的二倍，且该第四频率为该第二频率的二倍；

再次输入该第一单调信号于该发送端，并在该发送端使用该第一乘法器参数与该第二乘法器参数处理该第一单调信号，以在该无线通信系统的一接收端找出位于一第五频率的一第三信号最小值，并决定对应于该第三信号最小值的一第五乘法器参数与一第六乘法器参数，其中该第五频率的值为该第四频率的一半；

该发送端使用一定值乘法器参数与一第七乘法器参数，且该接收端使用该第五乘法器参数与该第六乘法器参数，其中该第七乘法器参数为该第二乘法器参数与该第四乘法器的和的一半；及

于该发送端输入一多频信号，并根据该多频信号实施一频域最小均方演算法，以将多个第一多阶有限脉冲时域参数更新为多个第二多阶有限脉冲时域参数。

8.如权利要求7所述的方法，其中该第二乘法器参数为该第一单调信号在该发送端所产生的一第一正交部分与一第一同相部分之间相位不匹配大小的正切函数的负值，该第四乘法器参数为该第二单调信号在该发送端所产生的一第二正交部分与一第二同相部分之间相位不匹配大小的正切函数的负值，该第六乘法器参数为再次输入该第一单调信号时在该接收端所产生的一第三正交部分与一第三同相部分之间相位不匹配大小的正切函数的负值。

9.如权利要求7所述的方法，另包含：

在再次输入该第一单调信号于该发送端，或在该发送端使用该定值乘法器参数与该第七乘法器参数时，旁通该接收端所包含的至少一个低通滤波器。

10.如权利要求7所述的方法，其中于该发送端输入该多频信号，并根据该多频信号实施该频域最小均方演算法，以将该多个第一多阶有限脉冲时域参数更新为该多个第二多阶有限脉冲时域参数包含：

该发送端使用该定值乘法器参数处理该第一多频信号所包含的同相部份并进行取样，以产生多个第一中间信号；

该发送端使用该第七乘法器参数处理该多频信号所包含的同相部份并加上该多频信号所包含的正交部分并进行取样，以产生多个第二中间信号；

该接收端对应该第一中间信号与该第二中间信号并进行取样，而产生多个中间同相信号与多个正交时域信号；

该接收端使用该第五乘法器参数处理该中间同相信号，使用该第六乘法器参数处理该正交时域信号，并将两者处理的结果相加并进行取样，以产生多个同相时域信号；

根据该多个第一多阶有限脉冲时域参数、该多个第一中间信号、该多个同相时域信号以及该多个正交时域信号，实施该频域最小均方演算法，以将该多个第一多阶有限脉冲时域参数更新为该多个第二多阶有限脉冲时域参数。

11.如权利要求10所述的方法，其中根据该多个第一多阶有限脉冲时域参数、该多个第一中间信号、该多个同相时域信号以及该多个正交时域信号，实施该频域最小均方演算法，以将该多个第一多阶有限脉冲时域参数更新为该多个第二多阶有限脉冲时域参数包含：

对该多个第一多阶有限脉冲时域参数进行多点快速傅立叶转换，以产生多个第一多阶有限脉冲频域参数；

对该多个第一中间信号进行多点快速傅立叶转换，以产生多个第一中间频域信号；

对该多个同相时域信号进行多点快速傅立叶转换，以产生多个同相频域信号；

对该多个正交时域信号进行多点快速傅立叶转换，以产生多个正交频域信号；

根据该多个正交频域信号与该多个同相频域信号，产生多个误差频域信号；

根据该多个第一多阶有限脉冲频域参数、一步进值、该多个误差频域信号以及该多个第一中间频域信号，产生多个第二多阶有限脉冲频域参数；及

对该多个第二多阶有限脉冲频域参数进行反向快速傅立叶转换，以产生该多个第二多阶有限脉冲时域参数。

12.如权利要求11所述的方法，其中根据该多个第一多阶有限脉冲频域参数、该步进值、该多个误差频域信号以及该多个第一中间频域信号，产生该多个第二多阶有限脉冲频域参数包含：

根据F(K)_t+1＝F(K)_t+b·ERR(K)·TI^*(K)，产生该多个第二多阶有限脉冲频域参数；

其中该多个第一多阶有限脉冲频域参数、该多个误差频域信号、该多个第一中间频域信号以及该多个第二多阶有限脉冲频域参数的个数皆为一正整数N，变数K为代表1至正整数N的变数，ERR(K)代表该多个误差频域信号，TI^*(K)代表该多个第一中间频域信号的共轭复数，b代表该步进值，F(K)_t代表该第一多阶有限脉冲频域参数或该第二多阶有限脉冲频域参数的一前拍值，且F(K)_t+1代表该第一多阶有限脉冲频域参数或该第二多阶有限脉冲频域参数的一后拍值。