CN104052507A - 使用回送电路的发射器lo泄漏校准方案 - Google Patents

Abstract

提供了利用回送路径来估计和补偿TX LO泄漏的方法和装置，所述回送路径将发射器和接收器连接。通过测量接收器上的DC信号，测量接收到的LO信号与接收器LO信号之间的相位差，以及对由于使用非线性混频器而产生的LO谐波进行滤波，可以估计TX LO泄漏。通过打开和关闭回送路径，或者改变回送路径的增益，或者将回送的TX信号的相位翻转，可以测量接收器上的DC信号。该方法可用于初始化或跟踪校准方案。

Description

使用回送电路的发射器LO泄漏校准方案

技术领域

本发明涉及收发器，更具体地，本发明涉及在使用直接转换的发射器的校正中TX LO（发射器本地振荡器）泄漏的估计。

背景技术

诸如蜂窝电话网络、BLUETOOTH、GPS和无线局域网（LAN）的无线通信系统使能通过使用无线电波在系统中的装置之间传送数据。从无线系统中的源到目的地发射的数据通常必须编码成适合于以期望频率发射的方式。诸如图1A中所示的发射器的发射器通过以期望频率带调制载波来将输入信号（还称为基带信号）格式化。调制可通过载波的幅值、频率或相变异来实现。幅值与相位调制信号可通过同相分量和正交分量来表示，其中正交分量与同相分量成90度异相。被调谐成与发射器相同的载波频率的诸如图1B中所示的接收器的接收器通过解调从调制载波中提取基带信号，解调是调制的相反过程。无线装置可具有离散的发射器和接收器，或者其可以具有收发器，收发器将发射器和接收器集成为单个封装件。

调制提出了大的实现难题。在直接转换发射器中，本地振荡器（LO）用于将经调制的模拟基带信号升频到期望的射频。例如，在图1A中，由同相I(t)分量和正交Q(t)分量构成的TX（发射）信号首先通过基带滤波器110滤波。本地振荡器121、122产生处于载波频率的信号，利用混频器120（也称为升频器）将I(t)和Q(t)转换成载波频率。然后，I(t)和Q(t)由求和器130组合，由功率放大器140放大，并且作为RF信号发射。

LO泄漏通常将在混频器120将基带信号升频为载波频率时发生。LO泄漏由于TX基带电路中的DC偏移以及TX LO121、122与TX输出的直接耦合而产生。LO泄漏使得发射信号品质下降并且形成了带内寄生发射。因此，应当测量并去除LO泄漏以提高信号品质并且符合FCC和其它管理主体建立的标准。

TX LO泄漏信号表现为使用同一LO频率的接收器中的DC信号。因此，TX LO泄漏可通过测量接收器中的DC偏移来检测到且通过施加与TX基带中的LO泄漏水平对应的DC偏移来消除。然而，测量到的接收器中的DC偏移会被破坏，从而不能精确地反映TX LO泄漏。测量由于连续运行的TX而进一步复杂化，其中校准必须在不使TX离线的情况下发生。一些破坏RX（接收器）DC偏移测量的因素是：测量电路本身的LO泄漏，RX的基带中的DC偏移，接收信号与接收器自身的LO信号之间的相位差，以及由于使用诸如切换混频器的非线性混频器而产生的LO谐波。

当接收器中的降频器使用同一LO信号作为TX时，测量电路本身的LO泄漏会破坏TX LO泄漏测量。测量电路中的任何部件的LO泄漏将降频到DC。因此，测量到的DC将不是纯粹地由于TX LO泄漏，二十还包括来自于测量电路的任何DC偏移。

当信号被破坏且在其组分同相分量和正交分量中发射时，接收到的LO信号与接收器产生的LO信号之间的相位差会破坏TX LO泄漏测量。这是因为相位差引起了LO泄漏信号的同相分量与正交分量之间的耦合。另外，相位会由于温度且随时间而变化，并且TX信号发送频率同样也会变化。

如果用于TX和RX的混频器是诸如切换混频器的非线性混频器，会破坏TX LO泄漏测量。当切换混频器用于升频时，TX输出将具有与待测量和去除的TX LO泄漏信号对应的处于LO基础频率的信号，以及处于LO频率的奇次谐波的附加信号。由于在LO泄漏信号的所有奇次谐波处的转换增益，通过接收器处的切换混频器来将这些位于TX输出处的LO谐波降频，从而破坏TX LO泄漏的测量。

因此，本领域中需要精确地测量接收器中与TX LO泄漏对应的DC信号，减少或去除回送电路中的误差源，估计接收到的载波信号与接收器LO信号之间的相位差，以及减少或去除当使用切换混频器时的LO谐波。

附图说明

图1A示出了常规的直接转换式发射器体系结构。

图1B示出了常规的直接转换式接收器体系结构。

图2是根据本发明的实施方案的系统的框图。

图3是根据本发明的实施方案的具有用于TX LO泄漏估计与校正的滤波器的收发器的简化电路图。

图4是根据本发明的实施方案的通过DAC施加DC偏移的具有TX LO泄漏估计与校准的收发器的简化电路图。

图5是根据本发明的实施方案的具有TX LO泄漏估计与校正算法的系统的框图。

图6是根据本发明的实施方案的图示出用于估计和校正TX LO泄漏的方法的流程图，以及用于收发器的初始化校准程序。

图7是根据本发明的实施方案的图示出用于估计与校正TX LO泄漏的方法的流程图，以及用于收发器的跟踪校准程序。

发明概述

本发明的实施方案提供了利用将发射器与接收器连接的回送路径上的电路（还称为“回送电路”）在校准方案中估计与校正TX LO泄漏的方法和系统。该方法可以包括：测量回送路径中的RX DC信号。在一种方法中，回送路径可以打开/关闭，并且观察DC信号。在另一方法中，可以通过改变回送路径的增益来测量DC信号。在第三方法中，可以通过翻转TX相位来测量DC信号。该方法还可以包括滤除LO谐波。这些方法可用于在启动时、在电路运行期间的任意时间或者在连续地检测、跟踪和消除TX LO泄漏时运行的校准方案。方法可通过在回送路径中使用滤波器、缓冲器和/或开关来实现，开关可以断开回送路径且可以使回送路径短路。

发明详述

本发明提供了具有滤波器和/或缓冲器的回送路径，以及对回送的TX信号（“回送的TX信号”还称为“RX信号”）进行采样以检测和消除TXLO泄漏的TX LO泄漏估计与校正算法。本发明通过检测和校正相位差以及去除LO信号的谐波来估计TX LO泄漏。

图2是根据本发明的实施方案的用于估计和校正TX LO泄漏的RF收发器系统200的功能框图。系统200可以包括发射器210、接收器250、TX LO泄漏估计与校正单元230以及耦合单元220，这些可设置在共同的集成电路中。发射器210可以对基带信号TX(t)进行调制以将其转换成处于期望频率的RF信号。接收器250可以将RF信号进行解调以提取RX(t)。TX(t)理想地等同于RX(t)，但是RX(t)会被TX LO泄漏和其它错误破坏。本发明对TX LO泄漏进行估计并且基本上消除了TX LO泄漏。

发射器210和接收器250可以通过回送路径的第一段221连接，耦合单元220可以打开或关闭回送路径。耦合单元220可以通过将接收器250与发射器210隔离来辅助对于TX LO泄漏的估计测量。TX LO泄漏估计与校正单元230可以通过经由回送路径的第二段222和耦合单元220（也显示为“滤波器”）测量接收器中的DC信号来估计TX LO泄漏，并且通过修正如双箭头231所示的TX(t)来消除TX LO泄漏。耦合单元220和TXLO泄漏估计与校正单元230可分别实现为离散的或者实现为发射器210或接收器250的部分。耦合单元220和TX LO泄漏估计与校正单元230可经由路径232彼此通信。

在实施方案中，发射器210可以包括基带滤波器215、升频器214和放大器211。接收器250可以包括基带滤波器255和降频器254。基带信号TX(t)可由基带滤波器215滤波。混频器214可以利用如图所示的LO将条件基带信号升频为期望频率。在工作期间，耦合单元220可以通过将回送路径断开和短路或改变回送路径的增益或者将回送TX信号的极性翻转来估计TX LO泄漏。也可以使除了基础信号之外的基本上所有的LO谐波衰减。在实施方案中，耦合单元220充当TX反相开关和滤波器。TX LO估计与校正单元230还可以通过对例如节点N1处的RX信号进行采样，检测TX LO与RX LO之间的相位差，计算消除TX LO泄漏的补偿信号，以及经由路径231注入补偿信号来估计TX LO泄漏。基带滤波器255可以进一步对解调信号进行滤波以去除噪声。一旦精确地测量到TX LO泄漏，就能够基本上去除TX LO泄漏。虽然未示出，信号可具有同相（也称为“I”）和正交（也称为“Q”）分量，如图1所示。

图3是根据本发明的实施方案的估计和校正TX LO泄漏的收发器300的简化电路图。收发器300可以包括发射器360和回送电路310。发射器360可以显示为TX数字数据350的基带信号进行调制，以将其转换成处于期望频率的RF信号。回送电路310使能通过经由段361、362将回送路径断开和短路，或者改变回送路径的增益，或者翻转回送TX信号的极性或者滤除任何LO谐波来进行TX LO泄漏的估计。回送电路310可以在芯片外实施，或者可再使用片上接收器的电路。

发射器360可以包括求和器326,327、数字模拟转换器（DAC）333,334、基带滤波器328,329以及升频器337,338。求和器326,327可以将TX LO泄漏估计与校正单元340计算出的补偿信号与经由路径365,366发射的基带信号组合以消除TX LO泄漏。DAC333,334可以将数字基带信号转换成模拟信号。这些单元具有与上文针对图2所描述的单元相同的功能和特性，除非在本文其它段落进行说明。

示例性的回送电路310可以包括TX LO泄漏估计与校正单元340、模拟数字转换器（ADC）331,332、基带滤波器319,321、降频器317,318，耦合单元320，耦合单元可以包括LO谐波滤波器315,316和缓冲器311-314。这些单元具有与上文针对图2所描述的单元相同的功能和特性，除非在本文其它段落进行说明。

在根据本发明的实施方案的用于检测TX LO泄漏的方法中，例如通过滤波器、缓冲器和/或开关来打开和光比回送路径（例如，段361、362）。在图3所示的实施方案中，未使用缓冲器312和313（以虚线示出）。例如，缓冲器可能关断或者仅不包含在电路中。由于用于测量的回送路径的形成，会对TX造成干扰。缓冲器311和315可以恒定地使能以减少或基本上防止由于路径367对TX造成的任何干扰。

可以顺序地执行两种操作模式来检测收发器300中的TX LO泄漏的水平。在第一操作模式中，LO谐波滤波器315和316被禁止，从而测量回送电路310的DC偏移（DCa），包括降频器317和318的LO泄漏。在第二种操作模式中，使能LO谐波滤波器315和316，从而使得TX信号经由路径段361和362回送到回送电路310并且测量新的DC偏移（DCb）。

理论上，DCa与DCb之间的差，即DCb-DCa，应当是由于TX LO泄漏引起的DC偏移。然而，校准误差会由于在两种操作模式之间变换时的阻抗失配引起，因此DCb-DCa也将说明由于回送LO泄漏（也称为“RX LO泄漏”）变化引起的DC偏移的原因。LO谐波滤波器315和316的最后一级可恒定地使能以保持降频器317和318的基本恒定的阻抗。

禁止和使能LO谐波滤波器的功能可通过其它方式来实施。例如，LO谐波滤波器的增益可以在第一操作模式和第二操作模式之间改变，而不是完全地禁止和使能LO谐波滤波器315和316。

在根据本发明的实施方案的用于检测TX LO泄漏的第三种方法中，翻转并测量回送发射信号的极性。使用所有四个缓冲器311-314。可以顺序地执行两种操作模式来检测收发器300中的TX LO泄漏的水平。在第一种操作模式中，使能缓冲器311和314并且禁止缓冲器312和313，并且测量DC偏移（DC1）。DC1包括由于TX LO泄漏引起的任何DC偏移，以及由于回送电路310引起的任何DC偏移。在第二种操作模式中，使能缓冲器312和313并且禁止缓冲器311和314，并且测量另一DC偏移（DC2）。DC2包括由于与DC相比为相反极性的TX LO泄漏引起的任何DC偏移，以及由于回送电路210引起的任何DC偏移。

DC1与DC2之差，即，DC2-DC1，适当地是由于TX LO泄漏引起的DC偏移的水平的两倍。换言之，DC1与DC2之差仅是由于TX LO泄漏引起，可以对TX LO泄漏进行精确测量。另外，该测量有效地将用于回送TX信号的回送路径增益加倍，而回送TX噪声仅高3dB。因此，回送TX的信噪比高3dB。为了使得TX LO泄漏最小化，可以使DC1与DC2之差最小化。当四个缓冲器311-314放置在回送电路310之前时，可以通过相对于TX信号放缓两种操作模式之间的变换来使得对TX的干扰最小化。然而，四个缓冲器还可以放置在滤波器315、316之内，或滤波器315、316之后（参见图9），以使得对TX的干扰最小化，而不会放缓两种操作模式之间的变换。可以使用任何数量的缓冲器，只要将回送TX信号的极性翻转即可。可选地，所有上述缓冲器可替换成开关或其它电路，只要能将回送TX信号的极性翻转即可。当使用开关时，等同于使能的缓冲器的功能是关闭的开关，并且等同于禁止的缓冲器的功能是打开的开关。类似于缓冲器，开关可放置在滤波器之前、滤波器之内或滤波器之后。

LO谐波滤波器315、316可以滤除LO信号的谐波。当诸如切换混频器的非线性混频器用于调制和解调信号时，LO谐波会出现。换言之，LO谐波处的TX输出由下式表示：

TXout_lo(t)＝(A₁+B₁)cos(ω_lot)+(k₃A₁+B₃)cos(3ω_1ot)+(k₅A₁+B₅)cos(5ω_lot)+...

其中(A₁+B₁)cos(ω_1ot)是待检测和去除的基础TX LO泄漏，ω_1o是LO的角频率，t是时间，A₁是由于TX基带中的DC偏移引起的基础TX LO泄漏的幅值，B₁是由于LO与TX输出的直接耦合引起的基础TX LO泄漏的幅值。其余项表示更高阶的LO泄漏频率项，其中当使用非线性混频器用于升频时得到k₃A₁和K₅A₁，并且B₃和B₅是当TX LO不使用正弦波时的直接耦合项。

回送接收器DC项理想地等于检测到的TX LO泄漏，如下式所表示：

RXout_DConly＝α₁(A₁+B₁）

其中α₁是从TX输出到基础TX LO处的回送接收器输出的增益。然而，在回收接收器处的实际的DC项更密切地接近下式：

RXout_DConly＝α₁(A₁+B₁)+α₃(k₃A₁+B₃)+α₅(k₅A_l+B₅)+...

其中α₃是第三谐波的增益，α₅是第五谐波的增益。谐波项α₃(k₃A₁+B₃)和α₅(k₅A₁+B₅)降低了TX LO泄漏估计的精度，并且应当去除。LO谐波滤波器315、316可以基本上衰减更高阶项α₃(k₃A₁+B₃)和α₅(k₅A₁+B₅)，得到更接近α₁(A₁+B₁)的信号，对应于回送电路310的后续测量的TX LO泄漏。

回送信号与接收器的LO之间的相位差也破坏TX LO估计并且可解释如本文所述的TX LO泄漏的估计的原因。可以通过经由路径363、364注入与估计的TX LO泄漏水平对应的补偿信号来消除TX LO泄漏。例如，具有同相分量L_IC和正交分量L_QC的数字补偿信号可由TX LO估计与校正单元340来计算，并且经由求和器326、327注入TX基带。图4示出了用于将补偿信号注入TX基带的另一种方法。

图4是根据本发明的实施方案的通过DAC施加DC偏移的具有TX LO泄漏估计与校准的收发器400的简化电路图。收发器400可以具有与如上文针对图2和图3所描述的部件相同的功能和特性，除非在本文其它处进行说明。另外，收发器400可以具有用于在TX基带施加DC偏移的DC偏移DAC471、472。与图3的收发器300对比，收发器400通过在DAC433、434将信号已经转换成模拟形式之后对TX基带信号进行修正来补偿TXLO泄漏。DC偏移DAC471、472将由TX LO泄漏估计与校正单元440计算出的数字补偿信号L_IC、L_QC转换成模式形式并且在通过升频器437、438进行调制之前将补偿信号与模拟形式的TX信号组合。

在本发明的可选实施方案中，还可以利用回送电路中的谐波拒斥混频器或者利用回送接收器中具有正弦波LO的诸如线性多路复用器的线性混频器通过将LO谐波滤波器放置在降频之前（诸如在缓冲器411-414之前）来拒斥或避免谐波。缓冲器可嵌入到LO谐波滤波器中。缓冲器还可以由任何隔离电路来实施，诸如CMOS源极跟随器。上文所述的滤波器可以由放大器来实施。虽然没有如此显示，LO谐波滤波器可以具有多个级。还可以通过切换回送混频器的LO信号的极性来有效地翻转TX信号的极性。在这种方法中，不使用缓冲器412和413（以虚线显示）。

图5是根据本发明的实施方案的用于估计和校正TX LO泄漏的RF收发器系统500的框图。系统500可以包括发射器510、接收器550、TX LO泄漏估计与校正单元530和耦合单元520，这些可设置在共同的集成电路中。这些单元具有与上文针对图2至图4所描述的部件相同的功能和特性，除非在本文其它处进行说明。在本发明的该实施方案中，TX和RX信号以其组分I分量和Q分量显示出。

示例性的发射器510可以包括：数字滤波器512.1、512.2以及DAC513、514；升频器516.1、516.2；求和器519；以及放大器517。如果TX采样率与DAC（表示为513、514）的采样率不匹配，则发射器510还可以包括低通滤波器515.1、515.2。数字滤波器512.1、512.2可以增强或减弱信号特征以用于后续处理。升频器516.1、516.2可以借助于具有泄漏分量L_IT和L_QT的本地振荡器将信号转换成指定的载波频率。低通滤波器515.1、515.2可以是衰减发射信号中的处于采样频率倍数的图像的图像拒斥滤波器。低通滤波器515.1、515.2可以将数据率与DAC采样率进行匹配，并且可以允许DAC513、514以更高采样率工作来放宽图像拒斥要求。在实施方案中，在功率放大器517的输出处对TX信号进行采样。在另一实施方案中，在求和器519的输出处对TX信号进行采样。

在操作中，具有分量I(t)和Q(t)的数字信号可在由DAC513、514转换成模拟信号之前通过数字滤波器512.1、512.2进行滤波。低通滤波器515.1、515.2可以在升频器515.1、516.2进行调制之前进一步调节模拟信号。求和器519随后可以组合I(t)和Q(t)分量并且输出单个信号。然后，信号可由功率放大器517放大且作为RF信号发射。为了消除TX LO泄漏，TX信号可在如图所示进行滤波和调制之前由TX IQ和LO泄漏补偿网络（QEC）518处理。

示例性的接收器550可以包括：降频器555.1、555.2；去假频滤波器551.1、551.2；ADC552、553;以及数字滤波器554.1、554.2。这些单元具有与上文针对图2至图4所描述的部件相同的功能和特性，除非在本文其它处进行说明。降频器555.1、555.2可以借助于本地振荡器将信号从载波频率转换成LO I和LO Q。去假频滤波器551.1、551.2可以确保后续ADC具有足够的采样率来防止混叠。

在操作中，RF信号可由降频器555.1、555.2解调以提取具有分量I和Q的原基带信号。模拟信号可以在由ADC552、553转换成数字信号之前通过去假频滤波器551.1、551.2进行滤波。可通过数字滤波器554.1、554.2对数字信号进行进一步处理。所接收到的信号（也称为“观察信号”）可具有泄漏分量L_IR和L_QR。

回送路径的段521可以通过在例如放大器517进行放大之前经由滤波器520的发射器的输出与接收器550的输入连接而形成。TX LO泄漏校正信号可在已经测量TX LO泄漏之后经由段522注入发射路径。下文所描述的附加的电路可以利用回送路径对信号进行采样以检测和补偿TX LO泄漏。

重采样器534可以延迟计算机531确定的重采样相位在节点N5和N6处对接收器550的输出进行采样。通过LO泄漏估计过程（诸如图6所示的过程600）来控制的DC偏移估计器537估计接收到的信号上的DC信号。LO泄漏估计过程确保了估计持续时间足以得到DC信号的良好估计。估计器537可以在路径中（如图所示），或者在节点N3和N4处对接收信号进行采样，而不使用求和器556.1和556.2来施加任何校正。在LO泄漏估计过程中，重采样器534可以将采样的RX信号输出到信道相关器533。信道相关器533将FIFO缓冲器532所提供的在节点N1和N2处从发射路径采样的样本对于其自身以及由重采样器534提供的样本进行相关。也就是说，信道相关器533用于确定下面的量：

$E\left[\begin{array}{cc}{s}_i\left(n\right)s_i\left(n\right)& s_i\left(n\right)s_q\left(n\right)\\ s_i\left(n\right)s_q\left(n\right)& s_q\left(n\right)s_q\left(n\right)\end{array}\right]\mathrm{and}E\left[\begin{array}{c}{s}_i\left(n\right)r\left(n\right)\\ s_q\left(n\right)r\left(n\right)\end{array}\right]$

值用于基于公知的技术来估计发射-接收信道h。信道h可用于确定所接收到的载波相位和在时点“n”处接收器产生的LO之间的相位差β(n)（也称为“TX与RX之间的相位差”），和/或跟踪相位差随时间的变化。如果信道h用于跟踪相位随时间的变化，则可以通过将强的同相dc信号注入发射器的同相分量，以及测量在同相和正交dc信号中接收到的合成信号，来初始地确定TX与RX之间的相位差的精确估计β。在估计β时，可使用迭代程序（诸如在下面的方法700中提供的一个）来根据下面给出的消旋器更新泄漏补偿值L_IC和L_QC。该程序可重复，使用前次迭代中的L_IC和L_QC的值来细化β的初始估计。其它的初始化技术也可用于测量β。例如，复合DC信号可被注入且接收到的复合DC信号被消旋，使得发射的和接收的DC信号具有相同的相位。

让和表示两个不同时间实例情况下的信道估计，相对信道变化h_rel由下式给出

并且在时点n的消旋器分量根据下式进行修正：

exp(-jβ(n)＝exp(-jφ(h_rel))exp(-jβ(n-1))

发射信号可用于确定信道h。发射信号可以包括单个窄带和宽带信号或窄带信号和宽带信号的组合。发射信号相对于LO的位置可以在发射器的频率宽度内的任意位置。此外，发射信号能够随时间变化。也就是说，可以增加或去除附加的信道，或者信道的发射频率可随时间变化。因此，观察信号和测量信道可以包含信号发送相关分量。结果，测量信道也可以包括会随时间变化的信号发送相关分量。则接收信号可以是相对于发射信号相等的相位。结果，当对信道进行估计时，发射信号及其特性不会影响TX和RX之间的相位差。

TX和RX之间的相位差β，产生了TX LO信号的I分量与Q分量之间的耦合。可通过借助下式表示的消旋器对相位差进行估计和补偿来消除耦合（其中k是常数）：

$\left[\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{ic}}\left(n\right)\\ L_{\mathrm{qc}}\left(n\right)\end{array}\right]=k\·\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\\ -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{ir}}\left(n\right)\\ L_{\mathrm{qr}}\left(n\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{L}_{\mathrm{ic}}(n-1)\\ L_{\mathrm{qc}}(n-1)\end{array}\right]$

QEC518网络可通过将具有相等幅值的分量L_IC和L_QC以及相反极性的TX LO泄漏分量L_IT和L_QT的补偿信号注入发射器510来基本上消除或最小化TX LO泄漏。β的值可通过初始地估计TX LO泄漏L_IT和L_QT来精确地确定。其次，强的同相dc信号注入发射器的同相分量中，以及测量合成的接收同相和正交dc信号，这些随后可通过初始估计的L_IT和L_QT来补偿。在估计β时，通过在将补偿信号施加到发射网络之前，将当前测量的残余LO泄漏与之前的值组合，迭代程序（诸如在下面的方法700中提供的方法）可用于依照上文给出的消旋器等式来更新泄漏补偿值L_IC和L_QC。

DC偏移估计器537可以对接收信号进行采样或者通过将观察到的样本平均来估计接收到的数字信号的DC偏移。在实施方案中，DC偏移估计器537可对接收到的信号进行采样，而不施加任何校正，即，不使用求和器556.1和556.2来施加任何校正，而是仅对节点N3和N4处的接收信号进行采样。在另一实施方案中，DC偏移估计器537可通过使用样本的连续平均值来估计DC偏移。例如，，DC偏移估计器537可以获得并存储样本N。后续的样本N+1可以在节点N3和N4处获得，并且通过求和器556.1、556.2与之前的N-1样本平均以计算样本的连续平均值。在实施方案中，DC偏移估计器537可使用该方法或其它已知的方法来估计接收信号的DC偏移并且将该估计输出到LO泄漏估计器535。

LO泄漏估计器535可以估计LO泄漏的水平并且经由QEC518来施加对于TX信号的I分量的校正因数L_IC以及对于TX信号的Q分量的校正因数L_QC。LO泄漏估计器535可以借助DC偏移估计器537、延迟计算机531以及信道相关器533来估计TX LO泄漏分量L_IT和L_QT以计算TX LO泄漏。LO泄漏估计器535可以控制滤波器520和滤波器511。LO泄漏估计器535可以使用诸如本文所描述的方法700的算法。

QEC518可以用具有分量L_IC和L_QC的补偿信号来修正具有I(t)和Q(t)分量的信号。I(t)和Q(t)可以在QEC518中进行处理之前由滤波器进行预处理，并且QEC518的输出可连接到在通过发射器中的数字滤波进行滤波之前的任何级。L_IC和L_QC可通过LO泄漏估计器（诸如图5中的估计器535）来计算。

图6示出了用于估计和补偿TX LO泄漏的初始化校准方法600。方法600可以是存储在控制单元（诸如图5中的TX估计与校正块630）中的软件算法并且可通过收发器（诸如图2的系统200）的硬件和软件部件来执行。方法600通过初始地测量闭合的环路系统的环路增益和TX与RX之间的相位差来估计TX LO泄漏。环路增益和相位差的值迭代地用于估计L_IT和L_QT，并且对其进行补偿。

方法600可以将变量和计数器初始化，诸如要执行的传递次数、要进行的LO泄漏测量的次数以及诸如β的相位测量变量和回送增益（块610）。方法600可以访问和修正系统存储器（未示出），系统存储器可以存储、跟踪和更新变量和计数器。在步骤620中，基于变量，方法700将开关复位（诸如与上述使用开关或缓冲器的方式）并且将RX DC偏移测量初始化。在步骤630（以及步骤642和652）中，方法600等待以允许硬件专用块（诸如图5的DC偏移估计器537和LO泄漏估计器535）的处理时间稳定到最终值。

如果在步骤640中判定出期望LO泄漏测量，则方法将开关和/或相位翻转（诸如以上述使用开关或缓冲器的方式），并且在步骤641中将RX DC偏移测量初始化并且在步骤642中等待对应的硬件（诸如图5中的DC偏移估计器537）稳定到其最终值。如果在步骤643中判定出RX DC偏移测量完成，则方法600可以在步骤644中计算和应用LO泄漏补偿因数L_IC和L_QC（例如，经由图5的QEC518）。在步骤660中，方法600基于变量和计数器来询问是否有未完成的LO泄漏测量。如果有未完成的LO泄漏测量，则方法返回到步骤620以测量RX DC偏移。方法600可以重复，直到所有的LOC泄漏测量完成。如果在步骤660中判定出的所有的LO泄漏测量完成，则方法进行到步骤670。在步骤670中，方法基于变量和计数器来询问是否有任何未完成的传递。如果存在未完成的传递，则方法返回到步骤610。方法600可重复，直到所有期望的传递完成。还可以使用方法600来基于用户进行多次传递的期望来跟踪校准。如果在步骤670中所有的传递完成，则初始化完成且处理600结束。

初始化方法600可在单次传递或多次传递中执行。在方法600的第一次传递中，发生了β的估计，而无补偿值L_IC和L_QC，并且并且回送路径测量中有一定程度的TX LO泄漏DC耦合。TX LO泄漏可以被补偿以使得当回送路径打开时，接收器上的观察到的DC测量与TX LO泄漏中的DC测量解耦。在后续传递中，通过补偿值L_IC和L_QC来进行β的估计。如果初始化方法600在单次传递中执行，则可仅执行第一次传递。如果初始化方法600在多次传递中执行，则算法如上所述重迭代。

如果在步骤650中判定出期望相位测量，则方法在步骤651中将β和环路增益测量初始化并且在步骤652中等待对应的硬件稳定到其最终值。在步骤653中，如果判定出相位测量完成，则方法可以在步骤680中基于测量来计算β和环路增益。环路增益测量可用于将RX LO泄漏与TX LO泄漏匹配。在初始化校准结束时，可以使能数据路径，并且可以估计信道。信道固件可在诸如本文所述的方法700的跟踪校准方法中用作确定信道随时间变化的基准。在步骤680完成之后，方法600在步骤660中询问是否有任何剩余的LO泄漏测量。可通过跟踪校准方法700来执行初始化校准方法600。

图7示出了根据本发明的实施方案的用于估计和校正TX LO泄漏以及用于收发器的跟踪校准的跟踪方法。方法700的步骤与如图6所述的对应步骤相同，除非在本文其它地方进行说明。例如，可通过信道估计来测量β。

方法700可以将变量和计数器初始化，诸如要进行的LO泄漏测量的次数以及诸如β的相位测量变量和回送增益（块710）。方法700可以访问和修正系统存储器（未示出），系统存储器可以存储、跟踪和更新变量和计数器。如果在步骤720中判定出信道测量期望，则方法800在步骤721中将信道测量估计初始化并且在步骤722中等待对应的硬件（诸如图5的信道相关器533）稳定到其最终值。如果在步骤723中判定出信道测量完成，则方法700可以根据上文给出的用于修正时点n的消旋器分量的等式来更新β。跟踪方法700可在电路工作期间使用来跟踪信道条件的变化以依照上文给出的消旋等式来测量和补偿系统中随时间的残余LO泄漏。

如果在步骤720中判定出不期望进行信道测量，则方法700在步骤730中将粗略的载波功率估计初始化。在步骤730中初始化粗功率测量之后，方法700在步骤731中等待对应的硬件稳定到其最终值。在步骤732中，方法700询问粗功率测量是否完成。如果粗功率测量未完成，则继续等待。否则，继续到步骤733，其中设定估计参数。在步骤740中，方法700将开关或相位复位且初始化RX DC偏移测量。方法700在步骤731中等待对应的硬件稳定到其最终值。一旦在步骤742中DC测量完成，则方法将开关或相位翻转并且在步骤743中初始化另一RX DC偏移测量。方法700在步骤744中等待对应的硬件稳定到其最终值。

在步骤745中，方法700询问RX DC偏移测量是否完成。如果完成，则方法700继续到步骤746，在该步骤中计算和应用LO泄漏补偿因数。然后，方法700在步骤760中检查是否有要完成的剩余的LO泄漏测量。如果有未完成的LO泄漏测量，则方法700进行到步骤740，在该步骤中将开关或相位复位，并且进行另一次RX DC偏移测量。然后，方法700继续如是所述的步骤。然而，如果所有的LO泄漏测量完成，则方法700进行到步骤720，在该步骤中询问是否要测量信道并继续进行如上所述的后续步骤。

可以单独地执行跟踪校准方法700以估计和消除TX LO泄漏，或者可以在诸如方法600的初始化校准方法之后执行。两种方法可以实现为控制单元中的两种操作模式，或者可以单独地实施在分散的电路上。

上文的实施方案的说明和图示应当视为示例性的而非限制性的。例如，虽然图3中显示为差动电路，但是电路300以单端方式实现有如本文所描述的滤波、连接/分离以及增益改变功能。修改、变型和改进可根据上述教导和下面的权利要求得出，并且希望在本发明的精神和范围之内。

Claims (20)

1.用于检测和校正具有发射器和接收器的系统中的发射器LO泄漏的电路，其中所述发射器具有升频器并且所述接收器具有降频器，所述电路包括：

耦合单元，其与所述发射器的输出和所述接收器的输入耦合；以及

估计与校正单元，其与所述发射器的输入和所述接收器的输出耦合。

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述耦合单元能够将所述发射器和所述接收器彼此电连接和电分离，用于校正所述发射器LO泄漏。

3.根据权利要求1所述的电路，其中所述耦合单元的增益是可选择和可改变的。

4.根据权利要求1所述的电路，其中所述耦合单元能够将信号反相。

5.根据权利要求1所述的电路，其中所述耦合单元包括：

第一缓冲器和第一开关中的至少一个，其与所述发射器的所述输出和所述接收器的所述输入耦合；以及

第二缓冲器和第二开关中的至少一个，其与所述发射器的所述输出和所述接收器的所述输入耦合。

6.根据权利要求1所述的电路，其中所述耦合单元包括：

第一滤波器，其具有与所述发射器的第一差动输出耦合的输入以及与所述接收器的第一差动输入耦合的输出；

第二滤波器，其具有与所述发射器的所述第一差动输出耦合的输入以及与所述接收器的第二差动输入耦合的输出；

第三滤波器，其具有与所述发射器的第二差动输出耦合的输入以及与所述接收器的所述第一差动输入耦合的输出；以及

第四滤波器，其具有与所述发射器的所述第二差动输出耦合的输入以及与所述接收器的所述第二差动输入耦合的输出；

其中所述第一滤波器、所述第二滤波器、所述第三滤波器和所述第四滤波器中的每一个都包括缓冲区和开关中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的电路，还包括：

第一LO谐波滤波器，其具有与所述第一滤波器的所述输出和所述第三滤波器的所述输出耦合的输入，以及与所述接收器的所述第一差动输入耦合的输出；以及

第二LO谐波滤波器，其具有与所述第二滤波器的所述输出和所述第四滤波器的所述输出耦合的输入，以及与所述接收器的所述第二差动输入耦合的输出。

8.根据权利要求6所述的电路，还包括：

第一LO谐波滤波器，其具有与所述发射器的所述第一差动输出耦合的输入，以及与所述第一滤波器的所述输入和所述第二滤波器的所述输入耦合的输出；以及

第二LO谐波滤波器，其具有与所述发射器的所述第二差动输出耦合的输入，以及与所述第三滤波器的所述输入和所述第四滤波器的所述输入耦合的输出。

9.根据权利要求1所述的电路，其中所述发射器发射信号，并且所述估计与校正单元的所述输出在所述信号的发射器输出之前与所述发射器的所述信号组合。

10.根据权利要求9所述的电路，其中所述估计与校正单元的所述输出在与所述发射器的所述信号组合之前转换成模式形式。

11.根据权利要求1所述的电路，其中所述估计与校正单元包括：

DC偏移估计器，其与所述接收器的第一差动输出和第二差动输出耦合；

重采样器，其在所述DC偏移估计器之后与所述接收器的所述第一差动输出和所述第二差动输出耦合；

延迟计算机，其与所述重采样器耦合；

信道相关器，其与所述重采样器耦合；

至少一个先入先出缓冲器，其具有与所述发射器的第一差动输入和第二差动输入耦合的输入，以及与所述信道相关器耦合的输出；

LO泄漏补偿网络，其在所述至少一个先入先出缓冲器之后与所述发射器的所述输入耦合；以及

LO泄漏估计器，其与所述DC偏移估计器、所述延迟计算机、所述信道相关器、所述LO泄漏补偿网络和所述耦合单元耦合。

12.用于使用回送路径上的电路来判定发射器LO泄漏的方法，所述电路与所述发射器的第一差动输出和第二差动输出以及接收器的第一差动输入和第二差动输入耦合，所述方法包括：

利用所述回送路径上的所述电路来打开所述回送路径；

测量第一DC偏移；

关闭所述回送路径；

测量第二DC偏移；以及

根据所述第一DC偏移与所述第二DC偏移之间的差来判定所述发射器LO泄漏。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述回送路径：

通过禁止与所述接收器的所述第一差动输入耦合的第一滤波器和与所述接收器的所述第二差动输入耦合的第二滤波器而被打开；以及

通过使能所述第一滤波器和所述第二滤波器而被关闭；

其中所述第一滤波器和所述第二滤波器各自包括如下至少一个：LO谐波滤波器、缓冲器以及开关。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一滤波器和所述第二滤波器按如下至少之一进行设置：（a）与所述发射器的所述第一差动输出和所述第二差动输出隔离，以及（b）各自具有恒定使能的第一级。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括将补偿信号注入所述发射器的路径，所述补偿信号对应于所判定的发射器LO泄漏。

16.利用回送路径上的电路来测量发射器LO泄漏的方法，所述电路与所述发射器的第一差动输出和第二差动输出以及接收器的第一差动输入和第二差动输入耦合，所述方法包括：

测量第一DC偏移；

利用所述回送路径上的所述电路将发射信号的极性反相；

测量第二DC偏移；以及

根据所述第一DC偏移与所述第二DC偏移之间的差来判定所述发射器LO泄漏。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

通过使能与所述发射器的所述第一差动输出和所述接收器的所述第一差动输入耦合的第一滤波器并且使能与所述发射器的所述第二差动输出和所述接收器的所述第二差动输入耦合的第二滤波器来测量所述第一DC偏移；

所述发射信号的所述极性翻转，并且通过禁止所述第一滤波器和所述第二滤波器，以及使能与所述发射器的所述第一差动输出和所述接收器的所述第二差动输入耦合的第三滤波器，以及使能与所述发射器的所述第二差动输出和所述接收器的所述第一差动输入耦合的第四滤波器来测量所述第二DC偏移；以及

所述第一滤波器、所述第二滤波器、所述第三滤波器和所述第四滤波器中的每一个都包括缓冲器和开关中的至少一个。

18.利用回送路径上的耦合单元来判定发射器LO泄漏的方法，所述耦合单元与所述发射器的输出和接收器的输入耦合，所述方法包括：

设定所述耦合单元的增益；

测量第一DC偏移；

改变所述耦合单元的所述增益；

测量第二DC偏移；以及

根据所述第一DC偏移和所述第二DC偏移之间的差来判定所述发射器LO泄漏。

19.用于初始化和校准发射器LO泄漏测量的方法，包括：

初始化至少一个变量；

将开关和相位中的至少一个复位，以及开始第一DC测量；

等待硬件部件稳定到最终值；

响应于期望相位测量的判定：

初始化发射与接收相位差测量和环路增益测量；

等待硬件部件稳定到最终值；

响应于相位测量完成的判定，基于所述发射与接收失配测量和所述环路增益测量来计算发射与接收失配和环路增益；

响应于期望发射器LO泄漏测量的判定：

进行关闭所述开关和使所述相位反相中的至少一项；

开始DC测量；

等待硬件部件稳定到最终值；以及

响应于所述第二DC测量完成的判定，计算和应用发射器LO泄漏补偿因数；

响应于发射器LO泄漏测量未完成的判定，返回到使开关和相位中的至少一项复位，以及开始DC测量；以及

响应于至少一次传递未完成的判定，返回到初始化变量。

20.通过更新发射与接收相位测量来跟踪发射器LO泄漏测量的校准的方法，所述方法包括：

初始化变量；

响应于期望信道测量的判定：

开始信道测量估计；

等待硬件部件稳定到最终值；以及

响应于所述信道测量完成的判定，计算发射与接收相位且更新所述发射与接收相位测量；

响应于不期望信道测量的判定：

开始粗功率测量；

等待硬件部件稳定到最终值；

响应于所述粗功率测量完成的判定：

设定估计参数；

将开关和相位中的至少一项复位，以及开始第一DC测量；

等待硬件部件稳定到最终值；

响应于所述第一DC测量完成的判定：

进行关闭所述开关和使所述相位反相中的至少一项；

开始第二DC测量；

等待硬件部件稳定到最终值；以及

响应于所述第二DC测量完成的判定，计算和应用发射器LO泄漏补偿因数；

响应于至少一个发射器LO泄漏测量保持的判定，返回到使开关和相位中的至少一项复位，以及开始第一DC测量。