CN104348494B - 用于宽带正交误差检测以及校正的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及宽带正交误差检测以及校正。一种传输模块，其包括发射器、接收器回送以及QEC控制器。该QEC控制器至少根据在回送接收器的输出的数据信号与在发射器的输入的数据信号的比较而识别在发射器中的正交失衡。基于所述比较，QEC控制器可以调整发射器的一个或多个特性来校正在发送器中的正交误差。

Description

用于宽带正交误差检测以及校正的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请请求于2013年7月25日提交的美国临时申请No.61/858534的优先权，并涉及于2013年7月25日提交的美国申请No.13/951341；于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/786,393；于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/786,469；以及于2013年5月20日提交的美国申请13/897,719，其中的每一个通过引用并入其本文。

技术领域

本公开的实施例涉及电子设备，并且更具体地，在一个或多个实施例中涉及无线发射器。

背景技术

用于无线基础设施(例如，蜂窝基站)的发射器传统上一直采用超外差或复杂的中频(IF)架构来实现。使用，使用直接转换架构而不是超外差架构实施无线发射器(TX)可以通过集成并使用更少的部件而减少整个系统的成本和尺寸。然而，使用直接转换无线发射器可出现一些问题。

直接转换发射器(TX)包括同相(I)和正交相位(Q)基带路径，每个驱动也由本地振荡器(LO)信号驱动的混频器，所述本地振荡器信号具有约等于期望的射频(RF)中心频率的频率。I路径混频器LO信号和Q路径混频器LO信号是异相(正弦和余弦)的90度，以及混频器的输出在RF相加。在I或Q路径(振幅误差)的任何不匹配，或者两个路径的相位差与90度(相位误差)的任何偏差被统称为正交误差或正交失衡。正交误差可导致不期望的边带(USB)，其中，在偏离载波的某些频率的期望信号将在偏移频率的负值具有不希望的图像。该图像被认为是不希望的发射，以及不希望发射的可接受等级通过各种无线标准来确定。

在一些情况下，对于多载波(MC)的基站应用，直接转换TX需要具有非常低的不想要的边带等级(例如，小于-75dBm/Hz)，这可以通过所谓正交误差校正(QEC)的校准过程来实现。

一些QEC过程观察单独的发射信号(盲算法)，并当不想要的边带已经被去除时假设I和Q TX信号之间的相关性为零。该盲QEC算法基于假设：发射信号满足统计适当性条件。例如，当等式1得到满足时，由整数n索引的传输复基带信号x(n)可以说是正确的：

其中y(n)是所观察到的复基带信号，d是整数时间提前或时间延迟。对于当D＝0的情况，等式1中的表达也可以被称为圆对称状态。对于发射之前否则满足等式1的信号，模拟I/Q失衡可以破坏这种情况。

然而，用于基站中以改善功率放大器(PA)效率的数字预失真(DPD)可创建I和Q TX信号之间的相关性。因此，对于盲QEC过程，DPD有关的相关值可以被错误地检测为正交误差，并限制了最小可实现的不期望的边带。

对于进一步复杂的QEC，发射器中的正交误差可以由于基带滤波器的失配、DAC时钟歪斜等而随着基带频率有所不同。另外，将发射器置于脱机状态以完成校准过程是不希望的，因为它可以导致丢弃呼叫和其他不希望的副作用。

发明内容

本发明的系统、方法和设备每个具有多个方面，没有单个一个只负责其期望的属性。在不限制由下面的权利要求所表示的本发明的范围的情况下，某些功能现在将简要讨论。在考虑该论述之后，尤其是在阅读了题为“具体实施方式”的部分之后，人们将理解本发明的特点如何提供包括数据信号的正交误差校正的优点。

本发明的一个创新方面提供一种装置。该装置包括发射器。该装置进一步包括回送接收器。该装置进一步包括配置成从所述回传接收机接收第一数据信号的控制器。所述控制器进一步被配置为：至少基于从所述回送接收器接收的第一数据信号与对应于由发射器作为输入接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别所述发射器中的同相/正交相位的失衡。所述控制器进一步被配置为：至少部分地基于从所述回送接收器接收的第一数据信号和缓冲数据信号的所述比较而校正存在于发射器中的同相/正交相位的失衡。

在一些实施例中，所述控制器进一步经配置以：基于从回送接收器接收的第一数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差识别同相/正交相位。在各种实施例中，控制器可以配置为使用奇异值分解来估计低秩信号。

在各种实施例中，控制器可以进一步被配置为：生成经配置以用于校正I/Q失衡的预编码矩阵。在各种实施例中，所述控制器被配置成：基于从回送接收器接收的数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差而产生预编码矩阵。

在各种实施例中，控制器可以进一步被配置为产生增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。在各种实施例中，控制器可以被配置成基于最小均方误差(MMSE)信道估计增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。在各种实施例中，控制器可以被配置为基于参数线性变换而产生增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

另一个方面提供了正交误差校正的电子实现方法。该方法包括：从回送接收器接收第一数据信号。该方法进一步包括：基于从回送接收器接收的第一数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别发射器中的同相/正交相位失衡。该方法进一步包括：至少部分地基于从回送接收器接收的第一数据信号和缓冲数据信号的比较而校正存在于发射器中的同相/正交相位失衡。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：基于从回送接收器接收的第一数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差而识别同相/正交相位。在各种实施例中，控制器可以进一步配置为使用奇异值分解来估计低秩信号。

在各种实施例中，该方法可以进一步被配置为：生成经配置以用于校正I/Q失衡的预编码矩阵。在各种实施例中，所述方法可以进一步包括：基于从回送接收器接收的数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差而产生预编码矩阵。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：产生增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。在各种实施例中，控制器可以被配置成基于最小均方误差(MMSE)信道估计增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。在各种实施例中，控制器可以被配置为基于参数线性变换而产生增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

另一个方面提供了另一种装置。该装置包括发射器。该装置还包括回送接收器。该装置进一步包括用于正交误差校正的装置。用于正交误差校正的装置包括：从回送接收器接收第一数据信号，其对应于由发射器产生作为输出的第二数据信号。用于正交误差校正的装置进一步包括：装置，用于至少基于从回送接收器接收的第一数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别发射器中的同相/正交相位失衡。用于正交误差校正的装置进一步包括：装置，用于至少部分地基于从回送接收器接收的第一数据信号和缓冲数据信号的比较而校正存在于发射器中的同相/正交相位失衡。

另一方面提供一种非临时性计算机可读介质。该介质包括代码，当执行时，使装置从回送接收器接收第一数据信号。该介质进一步包括代码，当执行时，使得装置至少基于从回送接收器接收的第一个数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别发射器中的同相/正交相位失衡。该介质进一步包括代码，当执行时，使该装置至少部分地基于从环回接收器接收到的第一个数据信号和缓冲数据信号的比较而校正存在于发射器中的同相/正交相位失衡信号。

附图说明

图1是传输模块的实施例的框图。

图2是可存在于发射器和/或回送接收机的不同类型的相位误差的曲线图。

图3是示出了发送器、回送接收器、校准模块和开关模块中的一个或多个部件的传输模块的实施例的框图。

图4是示出用于发射器和/或回送接收机的同相路径的本地振荡器延迟调谐器的实施例的框图。

图5A和5B是例示了包括DAC和基带滤波器的发射器的一部分的实施例的框图，具有调谐电路用于校正由于过滤器的正交失衡。

图6是说明用于校正在发射器中的正交误差的例程的流程图。

图7是图1中的传输模块的一部分的示例性模型。

图8A是图1中的传输模块的一部分的示例性模型。

图8B是是图1中的传输模块的一部分的另一示例性模型。

图9示出可用于图1的传输模块内的正交误差校正的示例性方法的流程图。

具体实施方式

某些实施例的以下详细描述提出了本发明的特定实施例的各种描述。然而，本发明的其它实施例可以多种不同方式实现，如权利要求所定义和涵盖的。在本说明书中，参考附图，其中类似的附图标记指示相似的元件。

如本文所述，提供传输模块，其包括发射器、回送接收器、校准模块、开关模块和QEC控制器。开关模块可以位于在发射器的输出、校准模块的输出以及回送接收器的输入之间。在校准模式中，开关模块提供在校准模块和回送接收器之间的通信通路。回送接收器处理从自校准模块接收的数据信号并将处理后的数据信号输出到QEC控制器。使用从回送接收器接收的经处理的数据信号，该QEC控制器校准所述回送接收器以除去在回送接收器中的正交失衡，如在美国临时申请61/786393、61/786469以及13/897719更详细地描述。

在正交误差已减小或从回送接收器中删除之后，传输模块可以进入QEC模式。在QEC模式下，开关模块提供了在发射器的输出和回送接收器的输入端的通信通路。回送接收处理从发射器接收的数据信号并将处理后的数据信号输出到QEC控制器。该QEC控制器通过比较在回送接收器的输出的信号与在发射器的输入的信号以识别并消除发射器中的正交误差。

图1是被配置以使用窄带观察校正在直接转换无线发射器中的宽带正交误差的传输模块100的实施例的框图。在图示的实施例中，传输模块100包括传送器102、回送接收器104、QEC控制器110、校准模块106和开关模块108。图1进一步包括射频(RF)滤波器112(例如，平衡失衡转换器)，和与传输模块100通信的天线114。在一些实施例中，RF滤波器112和天线114形成传输模块100的一部分。在某些实施例中，所述RF滤波器112和天线114没有形成传输模块100的一部分。

传输模块100的各种部件可直接或间接地通信地连接在一起。例如，在一些实施例中，QEC控制器110的第一输入可通信地耦合到发射器102的输入。此外，QEC控制器110的第二输入可通信地耦合到所述回送接收器104的输出。QEC控制器110的输出可通信地耦合到发射器102和回送接收器104的输入。

发射器102的输出可通信地耦合到所述RF滤波器112的输入，以及所述RF滤波器112的输出可通信地耦合到天线114。开关模块108的输入可通信地耦到发射器102的输出和校准模块106的输出。开关模块的输出可通信地耦合到回送接收器104的输入。

发射器102可以被配置为接收和处理数据信号用于无线传输。在一些实施例中，所述数据信号包括同相数据信号和正交数据信号。在处理该数据信号之后，发射器102发送该处理的数据信号到RF滤波器112和天线114，用于无线传输。在QEC模式中，来自发射器102的所处理的数据信号也可以被发送到回送接收器104。

发射器102可以包括各种组件，这将在下面参考图3更详细地描述，以处理数据信号。该组件可以包括(但不限于)过滤器(例如，数字滤波器、模拟滤波器、复数滤波器(单抽头、双抽头等))、内插器、数字到模拟转换器(DAC)、混频器、本地振荡器(LO)、LO延迟调谐器、运算放大器、电容器、电阻器、晶体管等。如将在下面更详细地描述，发射器102由于将正交误差引入数据信号的发射器102的各种组件可以表现出正交失衡。

回送接收器104可以被配置为接收和处理从发射器102或校准模块106接收的数据信号，如将在下面参照开关模块108更详细地描述。在处理该数据信号后，回送接收器104将处理后的数据信号发送到QEC控制器110。

在一些实施例中，回送接收器104可以起到类似于从天线114接收无线传输的接收器的作用，并包括类似的组件，例如回送接收器可包括(但不限于)过滤器(例如，数字滤波器、模拟滤波器、复数滤波器)、抽取器、模拟到数字转换器(ADC)、混频器、本地振荡器(LO)的运算放大器、电容器、电阻器、晶体管等，这将在下面参照图3更详细的描述。在一些实施例中，当在QEC模式时并当正交失衡已经从回送接收器104和发射器102除去时，在回送接收器104的输出的数据信号匹配于在发射器102的输入的数据信号。

校准模块106可以输出由回送接收器104在校准模式中所使用并实现为相位锁定环(PLL)、辅助发射器等的数据信号。在一个实施例中，所述数据信号具有包括已知特性的模式。例如，校准模块106可以输出训练信号，在一些实施例中，其可以是单边带信号(例如，在图像频率不存在信号)或双边带信号。在一些实施例中，校准模块106的数据信号的频率可以在发射器102的发射频带被移步。QEC控制器110可以使用在不同频率接收到的数据信号以识别和纠正所述回送接收器104在不同频率的正交失衡。例如，知道了训练信号的特性之后，QEC控制器110可确定在校准模式中通过QEC控制器计算的正交误差是由于回送接收器104，并纠正它们。

该开关模块108可使用一个或多个缓冲器、开关(例如，晶体管)和/或一个或多个过滤器实现，并且可用于确定哪些数据信号由回送接收器104接收。缓冲器可包括启用/禁用输入。当缓冲区被禁用时，其输出可以是高阻抗。当缓冲器被启用时，它们可以在他们的输入输出信号的缓冲版本。

在图示的实施例中，开关模块108可以从发射器102和校准模块106接收数据信号。因此，开关模块可根据其状态或模式输出来自不同的源108的数据。在第一状态下，或在校准模式中，开关模块108可生成从校正模块106接收到的数据信号作为输出。在第二状态下，或在QEC模式中，开关模块108可以生成从发射器102接收到的数据信号作为输出。因此，当所述开关模块108是在校准模式中，回送接收器104处理从校准模块106接收到的数据信号，并且当所述开关模块108处于QEC模式时，回送接收器104处理从发射器102接收到的数据信号。

QEC控制器110可使用一个或多个处理器、微控制器、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等来实现，并且可以被配置以接收来自所述回送接收器处理的数据信号104并比较处理后的信号和其它的数据信号。基于所述比较，QEC控制器110可调节或校准回送接收器104和/或发射器102的特征。

从回送接收器104接收到的处理后的数据信号可以根据传输模块100的模式与不同的信号进行比较。例如，在校准模式下，从回送接收器104的处理过的数据信号可以与从校正模块106接收到的信号进行比较。在一个实施例中，来自校正模块106的信号具有已知的特性。在QEC模式下，来自回送接收器104的处理的数据信号可与由发射器102接收的数据信号进行比较。

在校准模式下，在一些实施例中，QEC控制器110可以比较来自接收器环路104的处理后的数据信号与已知或由QEC控制器110存储的数据信号。在某些情况下，已知信号表示回送接收器104的期望输出。例如，回送接收器具有相对较小或者没有正交失衡(即，引入很少或没有正交误差到从校正模块106接收的数据信号)时，期望信号可以是由回送接收器104输出的信号。

基于该比较，该QEC控制器110可识别在回送接收器104中的正交误差并调整回送接收器104的一个或多个特性以校正所述正交误差。例如，QEC控制器110可在回送接收器104的同相或正交相位路径调节一个或多个过滤器，同相或正交相位LO路径中的一个或多个LO延迟等，如下文更详细地讨论。如前面提到地，通过回送接收器104从校正模块106接收到的数据信号可以在整个传输频带的不同频率呈阶梯状。因此，回送接收器104的正交失衡可以在传输频带进行校正。

在QEC模式期间，在一些实施例中，QEC控制器110可以比较来自从回送接收器104接收的处理后的数据信号与由发射器102所接收的数据信号。在一些实施例中，QEC控制器110用于比较的由发射器102接收到的数据信号对应于已由发射器102处理和/或无线地通过天线114发送的数据信号。因此这些数据信号可以通过QEC控制器110缓冲，直到它们与回送接收器104的输出进行比较。

在某些实施例中，在QEC控制器后110已校准回送接收器104之后进入QEC模式。因此，QEC控制器110可确定在从回送接收器104接收的数据信号和从发射器的输入接收的数据信号之间的差异是由于发射器102中的正交失衡。基于发射器102中所确定的正交失衡，QEC控制器110可以调节发射器102的一个或多个特性来校正所述正交失衡。例如，QEC控制器110可调整在发射器102的同相和/或正交相位路径中的一个或多个滤波器(例如，数字和/或模拟滤波器)，在同相或正交相位LO路径中的一个或多个LO延迟，等等。

图2是可存在于发射器102和/或回送接收器104的不同类型的相位误差的图200。图的x轴202表示轴线以载体为中心的信号的频率、或LO、频率。图200的y轴204表示相位误差的量。在一些实施例中，相位误差可以由LO相位误差、基带群延迟的不匹配和/或DAC的时钟偏差造成。如示于图2中，由于LO相位误差206的相位误差通常在整个频谱相对恒定，而由于基带群延迟的不匹配和/或DAC时钟歪斜208的相位误差可以在频域的频谱有所不同。在图示的实施例中，基带群延迟的不匹配和/或DAC时钟歪斜引起的相位误差的斜率是相对恒定的。然而，应当理解的是，在一些情况下，由于基带群延迟的不匹配和/或DAC时钟歪斜引起的相位误差的斜率可以变化(例如，可以是第二级)。总的相位误差210表示由于LO相位误差206的相位误差、由于基带群延迟的不匹配和/或DAC时钟歪斜208的相位误差之和。

图3是示出发射器102、回送接收器104、校准模块106和开关模块108的一个或多个部件的传输模块100的实施例的框图。另外，图3示出可用于调整回送接收器104和发射器102的特性的QEC控制器110的各种输出。此外，图3示出了可用于结合RF滤波器112和天线114用于无线地发送数据信号的功率放大器301。

校准模块106可以输出可用于校准回送接收器104的预定信号或者训练信号。在一些实施例中，预定信号可以是单边带或双边带信号。在图示的实施例中，校准模块106包括产生预定信号的校准相位锁定回路(PLL)320。校准PLL320可以改变该预定信号在整个发送频带的频率，以允许QEC控制器110以校正回送接收器104在整个发送频带的正交失衡。

在一些实施例中，校准模块106可以包括辅助发射器来产生训练信号。在一些实施例中，辅助发射器可以被实现为单边带发射器。在输出所述训练信号之前，辅助发射器可以被校准以消除正交误差。在某些实施例中，辅助发射器通过数字控制振荡器(NCO)进行校准。例如，该NCO可输出正弦波的频率(Ftest)。辅助发射器输出的输出可以被平方。使用辅助发射器单路径的单抽头复合滤波器，辅助发射器的正交误差可通过调零在2*Ftest测出的平方的信号进行校准。在某些实施例中，辅助发射器可以使用双边带发射器来实现。

在图示的实施例中，开关模块108包括开关322和回送滤波器324。但可以理解的是可以使用开关模块108的其他实施例。例如，在一些实施例中，开关模块108可包括开关322，但不包括回送过滤器324，或反之亦然。开关322可以使用一个或多个缓冲液和/或晶体管来实现。

在一些实施例中，回送过滤器324可用于结合复合数字过滤器302，以校正发射器102中的基带频率无关的正交失衡。例如，回送过滤器324可用于过滤发射器102的输出信号中否则将被回送接收器104检测的不需要的高次谐波，并且可以破坏发射器102的输出信号的LO频率周围的正交误差的测量。在某些实施例中，发射器102包括混频器310用于上转换，以及发射器102的输出信号包括围绕LO频率的信号，以及LO频率的高次谐波。发射器102的输出信号的更高LO谐波的信号由回送接收器104中的混频器312进行下变频，并可以破坏发射器102的输出信号中LO频率周围的正交误差的测定。回送滤波器324可以用来过滤否则由回送接收器104检测的发射器102的输出信号中的高次谐波，在这种方式中，传输模块100可避免破坏由于较高阶谐波的基本输出信号。在某些实施例中，位于芯片外的滤波器可以用来过滤不想要的谐波。一旦该回送滤波器324消除了高次谐波，该复合数字滤波器302可以调整以校正相位误差。

在一些实施例中，如将在下面更详细地描述地，LO延迟调谐器328、329可用于降低LO频率周围的的正交误差的测量破坏。通过校正发射器102和接收器104的LO相位延迟，发射器102和接收器104的LO相位误差可在LO频率的所有谐波进行校正。在这种方式中，传输模块100可避免由于较高次谐波而破坏基本输出信号。

在图示的实施例中，回送接收器104包括混频器312、基带滤波器314、模数转换器316、数字滤波器、复合数字滤波器318和本地振荡器的延迟调谐器328。此外，图3示出回送接收器104中的同相路径334和正交相位路径336。

为了处理该数据信号，回送接收器104拆分接收到的数据信号转换成同相信号和正交信号。同相数据信号遵循同相路径334，而正交数据信号遵循正交相位路径336。一旦分割，回送接收器104分别使用具有混频器312的各自的本地振荡器326、327解调同相信号和正交信号。此外，该回送接收器104使用模数转换器316将模拟数据信号转换为数字数据信号，并在将它们发送到QEC控制器110之前过滤所述数字数据信号。

正如前面提到的，回送接收器104的各种组件可以引入正交误差成数据信号。为了消除或补偿在回送接收器104的部件中的正交失衡，传输模块100可使用校准模式。在校准模式下，回送接收器104处理从校正模块106接收到的数据信号。QEC控制器110比较回送接收器104的输出与预期的输出，以识别正交失衡和引起正交失衡的组件。在已识别失衡的来源之后，QEC控制器110调整LO延迟调谐器328和/或数字滤波器和抽选器318来校正正交失衡。

在图示的实施例中，发射器102包括复合数字过滤器302、数字滤波器和内插器304、数模转换器306、基带滤波器308和混频器310。此外，图3示出发射器102中的同相路径330和正交相位路径332。将被理解的是，虽然同相路径330和正交相位路径332被示为单个线，该路径可以包括用于差分信号的多个线。例如，沿着DAC 306的路径可以是差分模拟信号。同相数据信号遵循相位路径330，而正交相位数据信号遵循正交相位路径332。为了处理数据信号，发射器102使用复合数字滤波器302和数字滤波器以及内插器304过滤数字同相和正交相位信号302。此外，该发射器使用DAC 306将数字数据信号转换成模拟数据信号。在同相和正交相位数据信号被转换成模拟数据信号并利用基带滤波器308滤波之后，他们使用混频器310调制本地振荡器的相位326、327，并然后结合进行传输。在一些实施例中，发射器102中的混频器310和/或回送接收器104中的混频器312可以被实现为拒绝上述的不希望的谐波信号的谐波抑制混频器。在这样的实施例中，传输模块100可以不使用回送滤波器324来实现。

如前所述，同相路径LO和正交相位路径LO信号被配置成90度的相位差，这使得同相数据信号和正交数据信号组合，而不干扰彼此。然而，本地振荡器326、327、过滤器302、304、308和/或DAC中的正交失衡可以引入以振幅误差形式的正交误差(例如，同相路径和正交路径之间的错配振幅)，和同相路径和正交相位路径之间的相位误差(例如，与同相路径和正交路径之间的预先确定的相位差的偏离)。

一旦该回送接收器104被校准(在校准模式)，传输模块100可以使用QEC模式来识别和纠正发射器102的组件中的正交失衡。根据所识别的正交失衡的类型，该QEC控制器110可通过调整发射器102的各种部件的特性而校正正交失衡。例如，在一些实施例中，如果QEC控制器110确定正交误差相对于载波频率或LO频率与频率无关，该QEC控制器110可以使用本地振荡器延迟调谐器329调整本地振荡器326、327的特征，这将在下面参考图4更详细地描述。在某些实施例中，如果QEC控制器110确定正交误差相对于载波频率或LO频率与频率无关，则QEC控制器110可调节复合数字滤波器302的特性。例如，复合数字过滤器302可以结合同相路径信号的各部分与正交相位路径信号的各部分以校正相位误差。在一些实施例中，如果QEC控制器110识别正交误差相对于载波频率或LO频率是频率相关的，则QEC控制器110可以调整基带滤波器308和/或复合数字滤波器302的特性，如在下面参照图5A和5B更详细地说明。

图4是示意了一个差分信号本地振荡器的延迟调谐器400或本地振荡器电路的实施例的框图，用于发射器102和/或回送接收器104的同相或正交相位LO路径。该本地振荡器的延迟调谐器400可以用来改变本地振荡器326、327相对于彼此的延迟。例如，当QEC控制器110确定正交误差是由于本地振荡器的相位误差，该QEC控制器110可以使用本地振荡器延迟调谐器400调整本地振荡器相对于彼此的延迟。在一些实施例中，该QEC控制器通过调整一个或多个可变电容器的电容而调节本地振荡器的延迟。然而，应当理解的是，其他的配置可以用于改变本机振荡器的延迟，诸如通过使用可变电阻器、具有可变的偏置电流的电流饥饿反相器和/或使用具有可变电容器或可变电阻器的电阻-电容(RC)的低通滤波器。此外，尽管示出为使用差分信号，将理解的是，本地振荡器的延迟调谐器400也可实现用于单端信号。

在图示的实施例中，本地振荡器的延迟调谐器400包括反相器402和可变电容器404。反相器402可以使用晶体管或其它电子元件来实现。例如，在图示的实施例中，NMOS和PMOS晶体管用于实现所述晶体管。然而，应当理解的是，反相器可使用各种构造和电子元件来实现。此外，尽管术语“金属”和“氧化”是存在于MOS器件的名称，但可以理解的是这些晶体管可具有由金属以外的材料制成的门，诸如多晶硅等，并且可以具有由硅二氧化物以外的电介质制成的电介质“氧化物”区域，诸如由氮化硅或高k电介质。

所述可变电容器404可以使用各种配置来实施。例如，可变电容器404可以使用电压控制可变电抗器、可变电流源、可变电压源、数字控制电容DAC实施，其中包括可切换入和出电路的并联电容器。在图示的实施例中，该可变电容器404使用可变电流源406、晶体管408、410、电阻412和电容器414来实现。

可变电流源406的输出可以耦合于晶体管的源极和漏极、电阻器412的一端以及电容器414的一端。以这种方式，改变所述可变电流源的电流406可以改变可变电容器404的电容。如前所述，改变可变电容器404的电容可以改变本地振荡器的延迟调谐器328、329的延迟量并校正基带频率无关的相位误差。在一些实施例中，增加可变电容器404的电容值增加本机振荡器的延迟调谐器328、329的延迟。在某些实施例中，减小所述可变电容器404的电容量减小本机振荡器的延迟调谐器328、329的延迟。

在一些实施方式中，为了校正相位误差，QEC控制器110调整LO延迟调谐器在同相LO路径中的可变电容器404，而不调整LO延迟调谐器在正交相位路径中的可变电容器404，反之亦然。在某些实施例中，QEC控制器110调节同相LO路径和正交相位LO路径中的可变电容器404以纠正相位误差。例如，如果QEC控制器110确定正交相位路径被延迟，它可以提高可变电容器404在同相LO路径中的电容和/或降低相应的可变电容器404在正交相路径中的电容。在实施例中，其中QEC控制器110调节在同相LO路径和正交相位LO路径中的可变电容器404，它可以不同地调节在不同路径中的可变电容器404。例如，如果QEC控制器110增加可变电容器404在同相LO路径中的电容，则它可以减小相应的可变电容器404在正交相位路径的电容，反之亦然。

图5A和5B是例示了发射器102的一部分的实施例的框图，其中包括数模转换器306和基带滤波器308，具有调谐电路用于校正由于基带滤波器308的正交失衡。在图示的实施例中，同相路径330和正交相位路径332的部分被示出。此外，也显示差分模拟路径502、504的同相和正交相位路径330、332。

在图示的实施例中，每个基带滤波器308包括一个或多个运算放大器、电阻(R2、R3、R4)和电容(C1、C2)，用于过滤从数模转换器306接收到的模拟信号。在一些实施例中，调谐电路可用来纠正基带频率相关的相位误差。调谐电路可以使用各种配置来实施。例如，调谐电路可以使用压控可变电抗器、数字控制电容DAC、其中包括可切换进出电路的多个并联电容器、可变电容器和/或可变电阻等。在一些实施例中，部件的调谐电路可以被配置为与电容器C1和/或C2并联连接。

在图5A的所示实施例中，调谐电路使用和在同相路径330中的电容器C1并联的两个可变电容器(Cgd_tune)以及和在正交相位路径332中的电容器C1并联的两个可变电容器Cgd_tune实施。但可以理解，在一些实施例中，调谐电路可以只包括在同相路径330中的一个或多个可变电容器Cgd_tune以及在正交相位路径332中没有(或反之亦然)，或在同相路径330和正交相位路径332中的一个或多个可变电容器Cgd_tune。

在图5B所示的实施例中，调谐电路利用可变电容器Cgd_tune1实施，对应于参照图5B描述的可变电容器Cgd_tune，和可变电容器Cgd_tune2实施。在所示的图5B的实施例中，调谐电路包括与在同相路径330中的电容器C2并联的两个可变电容器Cgd_tune2和与在正交相位路径332中的电容器C2并联的两个可变电容器Cgd_tune2。但是，如参照图5A中的可变电容器Cgd_tune所描述地，在一些实施例中，调谐电路可以只包括在同相路径330中的一个或多个可变电容器Cgd_tune2以及在正交相位路径332中的没有(或反之亦然)，或在同相路径330和正交相位路径332中的一个或多个可变电容器Cgd_tune2。此外，在一些实施例中，调谐电路可以利用可变电容器Cgd_tune2实施，而不利用可变电容器Cgd_tune1。

调谐电路中的可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)可以用来纠正相位误差。例如，在一些实施例中，可变电容器Cgd_tune和Cgd_tune1可用于纠正一阶基带频率相关的相位误差。在某些实施例中，可变电容器Cgd_tune2可以用来纠正二阶基带频率相关的相位误差。

通过改变可变电容器的电容，QEC控制器110可以调整基带滤波器的群延迟。在一些实施方案中，增加可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)的电容增加了基带滤波器308的延迟。在某些实施例中，降低可变电容器(Cgd_tune，Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)的电容减小基带滤波器308的延迟。因此，当QEC控制器110检测到基带频率相关的相位误差时，可以调整可变电容器(Cgd_tune，Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)的电容来校正相位误差。

在一些实施例中，QEC控制器110调节同相路径330中的可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)，而不调节在正交相位路径332中的可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)，或反之亦然。在某些实施例中，QEC控制器110调整在同相路径330和正交相位路径332中的可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)以校正相位误差。例如，如果QEC控制器110确定正交相位路径被延迟，它可以提高在同相路径330中的可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)的电容和/或减小在正交相位路径332中电容(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)。在实施例中，其中QEC控制器110调节在同相路径330和正交相位路径332中的可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)，它可以不同地调节不同路径中的可变电容(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)。例如，如果QEC控制器110增加在同相路径330中的可变电容器(Cgd_tune、Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)的电容，则它可以减少在正交相位路径332中的相应可变电容器(Cgd_tune，Cgd_tune1和/或Cgd_tune2)的电容，并且反之亦然。

图6是示出例程600用于校正在发射器102中的正交误差的流程图。尽管如下提供的示例例程600的特定步骤由传输模块100的特定组件实施，例程600的步骤一般可以在其它实施例中通过其他组件实施，诸如QEC控制器110、发射器102和/或回送接收器104的任何一个或任何组合，并且可以通过硬件、通过软件/固件或者通过硬件和软件/固件的组合来实现。在一个实施例中，该例程600的指令被存储在有形的非临时性计算机可读介质中并由处理器执行。

在块602，QEC控制器110校准回送接收器104。正如以上详细讨论地，为了校准回送接收器104，回送接收器104可以接收并处理来自校正模块106的数据信号。QEC控制器110可以比较由回送接收器104输出的处理后的数据信号与预期输出。基于所述比较，QEC控制器110可以调节回送接收器104的一个或多个特性。例如，在QEC控制器110可以调整本地振荡器的延迟和/或滤波器延迟。QEC控制器110可以继续调整回送接收器104的特性，直到回送接收器104的输出匹配预期的输出和/或回送接收器104的输出是在预期输出的阈值方差之内。换句话说，QEC控制器110可以继续调整回送接收器的特性，直到回送接收器的正交失衡进行校正。

在块604，QEC控制器110至少基于从从所述回送接收器接收的数据信号和在发射器的输入接收的数据信号的比较而识别在发射器中的正交失衡。在回送接收器104的校准之后，开关换模块108可以指示从发射器102的输出接收的数据信号到回送接收器104。回送接收器104可以处理数据信号，并把它们发送到QEC控制器110。QEC控制器110可以比较从回送接收器102接收的数据信号与在发射器102的输入接收的数据信号。在一些实施例中，在发射器102的输入接收的数据信号被缓冲，使得从回送接收器104接收到的信号对应于在发射器102的输入接收的数据信号，如果信号匹配，则QEC控制器110可确定在发射器102中有很少或没有正交失衡，但是，在许多情况下，这些信号由于在发射器102中的正交失衡而不相匹配。

在块606，QEC控制器110可基于比较调节发射器102的特性。如前面提到地，发射器102的组件可以引入正交误差到数据信号中，其可以根据不同的正交失衡的来源有所不同。例如，如果失衡源是基带滤波器308，正交误差可以是基带频率相关的相位误差。如果失衡源是本地振荡器，正交误差可以是基带频率无关的相位误差。因此，QEC控制器110可以识别正交误差(例如，基带频率相关的相位误差或基带频率无关的相位误差)的类型并基于错误调节发射器102的特性。在一些实施例中，为了校正基带频率相关的相位误差，QEC控制器110可调节基带滤波器308的基带群延迟。在某些实施例中，为了校正基带频率无关的相位误差，QEC控制器调整本机振荡器的延迟。

更少、更多或不同的块或者它们的任意组合可以用来实现例程600，例如，在一些实施例中，例程600可包括用于回送接收器校准过程的各个部分的单个块。

系统模型

在各种实施例中，为了识别和/或校正发射器中同相和正交相位信号之间的失衡，TX信道(例如，在发射器102的输入接收的数据信号330和332)和观察信道的组合(例如，在QEC控制器110从回送接收器104接收的回送信号)可以被建模为多输入多输出(MIMO)系统，其中每个“分支”是例如具有N实系数的信道。

图7是图1中的传输模块100的一部分的示例性模型700。如图7所示，模型700包括卷积矩阵H，该卷积矩阵包括分支H₁₁、H₁₂、H₂₁和H₂₂。该模型700接收的I相TX输入Re{X(n)}和Q相TX输入Im{X(n)}并输出I相观察输出Re{Y(N)}和Q相观测输出Im{Y(N)}。在各种实施例中，所述I-相TX输入Re{x(n)}和Q-相TX输入Im{X(N)}可以包括例如在发射器102的输入端接收的数据信号330和332。I-相观察输出Re{Y(n)}和Q相观察输出Im{Y(N)}可以包括例如在QEC控制器110从回送接收器104接收的回送信号。虽然各部分相对于图7的模型700进行描述，本领域的普通技术人员将会理解，各个部分可以被添加、省略和/或重新排列。

在图示的实施例中，分支H₁₁是N×N的种卷积矩阵，它表示从Re{x(n)}到Re{y(n)}的有效频率选择性信道。矩阵H₁₂和H₂₁模型I-和Q-相之间的串扰。在各种实施例中，串扰可由于各种原因发生。例如，其中观察路径频率锁定到TX路径的实施例导致I-和Q-相之间的串扰。然而，在本文描述的某些实施例中，观察路径中的混频器不锁相到TX路径。因此，接收样本可以有相位旋转，这可以等效于I-和Q-相之间的串扰。作为另一个例子，混频器的相位失配也可导致I-和Q-相之间的串扰。在图示的实施例中，分支H₁₂和H₂₁也建模为N×N的卷积矩阵。

在各种实施例中，图7的2N×2N信道矩阵H可以表示为如等式2所示的卷积形式，如下：

所示的模型700还包括相互独立同分布(IID)的白高斯过程零均值和方差σ2的样品z_i(n)和z_q(n)。样品z_i(n)和z_q(n)表示从观察路径看到的有效热噪声。在各种实施例中，噪声方法也依赖于x(n)。因此，该系统模型可以表示为等式3所示：

其中粗体字向量表示基于时间索引的N×1列，例如如等式4所示：

z(n)＝|z_i(n)…z_i(n-N+1)|^T (4)

信道估计

在本文描述的各种实施例中，所述输入矢量Φ_xx的自协方差矩阵定义为方程(5)，以及输出与输入矢量Φ_yx的互协方差矩阵被定义为等式6所示：

因此，H的最小均方误差(MMSE)估计可以由等式7中所示的维纳Hopf方程来表示：

在各种实施例中，Φ_xx并不总是可逆的。换言之，在各种实施例中，TX光谱可以是“疏散”、“低等级”、“秩亏”、“病态”、随时间变化等。这对于基站信号更是如此，并非所有用户可以同时处于活动状态。而且，即使当Φ_xx是可逆的(例如，表现出“满秩”)时，TX频谱可以高度形，因为在相邻通道中的预失真“裙”可以是低于主要信号电平例如30至40分贝然后尾部显著下降。因此，在某些实施例中，传统的线性估计算法是不稳定的。例如，最小均方(LMS)和递归最小二乘(RLS)算法可以成为数值不稳定，因为它们隐式地执行等式7中所示的矩阵求逆。

在一些实施方案中，QEC控制器110可以至少部分地基于输入信号的特征部分选择信号处理方法。例如，QEC控制器110可确定输入信号是否是满秩或低等级(例如，通过比较稀疏性度量与阈值)，当输入信号是满秩时执行进行监督QEC，并当输入信号是低秩时执行低级别信号处理。

在各种实施例中，QEC控制器110(图1)可以被配置为执行低等级的信号处理，它也可以被称为降级信号处理，或子空间跟踪。例如，在一个实施例中，QEC控制器110可使用奇异值分解来求解以上的方程(5)。如本文中所描述地，输入矢量Φ_xx的自协方差矩阵是对称的、半正定的以及真实的。因此，奇异值分解Φ_xx相当于其特征值分解，并可以表示为等式8所示，其中U是正交的特征向量的矩阵，Λ是对角，以及Φxx的特征值沿着主对角线：

Φ_xx＝U·Λ·U^T (8)

因为Φ_xx是对称并正定义的，一套完整的唯一的正交特征向量保证存在，而所有的特征值将是真实的。在一个实施例中，QEC控制器可以构造如等式9所示的矩阵代替对角项以0接近单数。

伪逆Φ_xx可表示为等式10所示，以及H的低级估计可以表示为等式11所示：

在各种实施例中，由于U是正交的，估计可以是数值稳定的，而不论Φ_xx的条件数。虽然本文中相对于奇异值分解(SVD)进行描述，QEC控制器110可以被配置为根据其他方法跟踪低级信道，其在一些实施例中可以更简单和/或适应性的。

数字均衡OEC

在各种实施例中，QEC控制器110可以从中的估计信道系数构造一个或多个均衡器。在一些实施例中，例如，QEC控制器110可以直接计算在其它实施例中，QEC控制器110可以被配置为取消所确定的I/Q失衡，而不是均衡整个RF信道。在一个该实施例中，QEC控制器110可以构造如等式12所示的预编码矩阵：

因此，在观察路径的输出的有效信道如等式13所示：

在一个实施例中，H和的所有子矩阵是卷积矩阵以及可交换的任何两个子矩阵的乘积。在一些实施例中，所述MMSE估计量为H的高斯噪声一致和无偏估计(其中，式(7)可以被计算)。因此，随着观测数量的增加，接近H。因此，x(n)和y(n)之间的平均有效信道可以表示为如等式14。

在等式14中，主对角项是相同的。因此，平均而言，Re{x(n)}和Im{x(n)}通过相同的信道。在感兴趣的区域中，信号可以由补偿器稍微地成形。此外，等式14的非对角线矩阵是0，因此，Re{x(n)}和Im{x(n)}之间的I/Q失衡被有效地取消。

在实施例中，其中TX输入信号是频谱稀疏，低秩估计不是H的无偏估计。在这样的情况下，I/Q失衡仅在信道可以被估计的频谱区补偿。因此，QEC控制器110可以被配置成在相匹配的TX信号统计的相干时间的时间间隔更新和/或自适应地跟踪

混合数字-模拟QEC

在一些实施例中，QEC控制器110(图1)可以被配置以基于所述估计值H估计一个或多个校正项用于增益失配、混频器的相位失配和/或群延迟不匹配(上面关于标题“信道估计”和等式2-11所描述地)。在各种实施方式中，QEC控制器110可以使用增益校正项调整在发射器102中的增益。例如，发射器102可以包括数字或模拟可调放大器。

QEC控制器110可以使用混频器相位校正项调整在一个或多个本地振荡器326和327的混合相位。例如，QEC控制器110可以调整本地振荡器的延迟调谐器328，329的一个或多个来修正本地振荡器326和/或327的延迟，如上面对于图3和4所描述地。在一个实施例中，本机振荡器的延迟调谐器328和329可以是模拟调节。该QEC控制器110可使用群延迟修正项调整在发射器102的群延迟。例如，QEC控制器110可以调整基带滤波器308以纠正在发送器102的群延迟。在一个实施例中，基带滤波器308可以是模拟可调。

在一个实施例中，QEC控制器110基于所述估计值确定每个校正项。特别地，本QEC控制器110可以根据等式15和16计算矩阵R，其中矩阵Q是表示由于LO相位偏移的相位旋转的旋转矩阵：

在各种实施例中，QEC控制器110可确定增益校正项C_G≈R₂₂/R₁₁。该QEC控制器110可确定相位校正项CP≈R₂₂/R₁₁。如本文所用，“≈”符号可以表示实质等同，例如完全一样的值、在阈值差内或多个的值、足够相似以达到相同目标的值，等等。

在各种实施例中，QEC控制器110可基于和之间的时间移位确定群延迟校正项C_D。特别地，QEC控制器110可以计算或估计群延迟失配为知之间的时间移位。例如，QEC控制器110可以计算I和Q分支之间的互相关值，并确定真正的相关峰值(例如通过内插)。时间移位的真实相关峰代表真正的群延迟失配。该QEC控制器110可以选择群延迟校正项C_D，从而抵消知之间的时移。在各种实施例中，QEC控制器110可以通过时域处理(诸如，例如上述的SVC处理)计算群延迟。

在各种实施例中，值、矩阵、修正项等在本文中被描述为计算和/或确定。在一些实施例中，校正项可进行估计。例如，QEC控制器110可以被配置成根据此处所描述的一个或多个等式来估计修正项，所得到的校正项足以至少部分正确纠正一个或多个失配，或校正阈值量内的一个或多个失配。因此，校正项不需要精确计算。

数字参数QEC

在各种实施例中，图1的传输模块100可以被建模为参数化的线性变换。例如，在一些实施例中，TX和RX基带滤波器(例如，相对于图3描述的基带滤波器308和314)可以在执行QEC的频带内具有大致平坦的频率响应。在一些实施例中，传输模式例如由于本文所讨论的校准技术假定很小或为零的初始群延迟误差。在一些实施例中，传输模型可以假定信道H₁₁、H₁₂、H₂₁、H₂₂(图7)是标量，而不是有限脉冲响应(FIR)滤波器。因此，修正项可以不使用SVD、LU或QR分解来确定。此外，消除了信道估计的自由度H₁₁、H₁₂、H₂₁和H₂₂可以解决相关性稀疏或“低等级”的信息的问题。图8A-8B示出根据本文所讨论的实施例的示例性模型。

图8A是图1中的传输模块100的一部分的示例性模型800A。如图8A所示，模型800A包括数模转换器306(图3)、传输基带滤波器308(图3)、接收基带滤波器314(图3)、模数转换器316(图3)和旋转块。该模型800A可以接收同相和正交相位TX输入信号X_I和X_Q，并且输出同相和正交相位输出观察的输出信号Y_I和Y_o。在各种实施例中，同相和正交相输入TX信号X_I和X_Q可包括例如I-相TX Re{X(N)}，Q相TX输入Im{X(n)}，和/或在发射器102的输入端接收的数据信号330和332。同相和正交相位观测输出信号Y_I和Y_Q可以包括例如I-相观察输出Re{Y(n)}、Q相观察输出Im{Y(N)}，和/或在从回送接收器104的QEC控制器110接收到的回送信号。虽然各个部分在本文中相对于图8A中的模型800A描述，具有本领域的普通技术人员将会理解，各个部分可以被添加、省略和/或重新排列。

在图示的实施例中，发射基带的输出滤波308不同地组合，再乘以增益G、P和G，并通过相位偏移θ进行旋转。增益g表示在发送基带滤波器308的增益的差异。增益P表示由不精确的TX LO正交相位引起的增益差。该增益G表示回路增益。相位偏移θ表示由于TX和RXLO之间的相位偏移的信号旋转。

特别地，正交相位TX输入路径被乘以增益g，加入到乘以增益p的同相TX输入路径，它的总和乘以环路增益G，其输出由相位偏移θ旋转。同相TX输入路径由回路增益G相乘，由相位偏移θ旋转。在各种实施例中，该模型800A可以进一步建模，如下面参考图8B讨论地。

图8B是图1中的传输模块100的一部分的另一示例性模型800B。如图8B所示，该模型800B包括模型800A的线性变换，由变量A-D参数化。模型800B包括数模转换器306(图3)、传输基带滤波器308(图3)、接收基带滤波器314(图3)、模数转换器316(图3)。该模型800B可以接收TX输入信号u(t)和v(t)并可输出信号z(t)和y(t)。在各种实施例中，TX输入信号u(t)和v(t)可以包括例如同相和正交相输入TX信号X_I和X_Q、I相TX输入Re{x(n)}、Q相TX输入Im{X(N)}和/或在发射器102的输入接收的数据信号330和332。输出信号Z(t)和Y(t)可以包括例如同相和正交相位观测输出信号Y_I和Y_Q、I相观察输出Re{Y(N)}、Q相观察输出Im{Y(N)}和/或从回送接收器104的QEC控制器110接收的回送信号。噪声可包括例如从具有零均值和方差σ2的相互独立同分布(IID)的白色高斯过程的样本z_i(n)和z_q(n)。尽管各部分是相对于图8B中的模型800B所述，本领域的普通技术人员将会理解，各个部分可以被添加、省略和/或重新排列。

在一个实施例中，QEC控制器110(图1)可以基于例如模型800B的输入与输出关系估算参数a-d。如图8B所示，每一个自相关或互相关被减少到从相关时间滞后的线性组合形成的单一标量。在一些实施例中，线性组合的权重可以表示具有通带选择感兴趣的频带QEC的FIR滤波器。该QEC控制器110可基于这些产生的标量值Cuu(0)、Cuv(0)等确定等式17和18所示的参数矩阵：

如图方程17和18中，参数a-d可被确定为每个通道的最小二乘估计。在各种实施例中，当噪声是具有零均值和方差σ2的相互独立同分布(IID)白色高斯过程时，这是最大似然估计。在一个实施例中，QEC控制器110可以从所有相关性消除DC。

QEC控制器110可确定G＝sqrt(a²+b)；θ＝atan(b/a)；g＝(ad-bc)/(a²+b²)；以及p＝(ac+bd)/(a²+b²)。该QEC控制器110可基于所确定的参数p和q确定一个或多个增益失配校正项在发射器102的控制增益，例如参考图7和标题“混合数字-模拟QEC”所述。在各种实施例中，一个或多个增益校正项可只影响同相和正交相位的信号路径之一的增益，例如，仅对正交相位信号路径。在一个实施例中，由增益校正项的增益调整可以是数字的。

QEC控制器110可基于所确定的参数p和q而确定一个或多个混频器相位校正项，并使用混合器相位校正项控制在一个或多个本地振荡器326和327的混频器相位，例如参考图7和标题为“混合数字-模拟QEC”所述。在实施例中，相位调节项可以是模拟的。

在各种实施例中，当模拟衰减器设置在传输器上改变时，TX相位和增益正交误差可显著变化。为了跟踪这些变化，QEC控制器110可以缓存修正值，可以保持在查找表中，并在衰减步骤期间通过中断访问。在一些实施例中，QEC跟踪可以作为在多任务处理器上的后台任务运行，并且可以更新该表。相关性可以按批次定期计算。在一些实施例中，批次可以累积，只要衰减器设置在批次期间是恒定的。

在各种实施例中，相位和/或增益的修正可以从积累的相关性来计算。校正估计值的方差也可以根据累积的总相关功率计算。当方差低于某一阈值时，查找表可以被更新，例如，因为该修正预计是准确的。在一个实施例中，虽然增益校正被完全更新，则相位偏移校正仅更新50％，例如由于模拟校正电路的变化。在一些实施例中，局部校正通过多个迭代收敛到精确值。

在一个实施例中，群延迟不被跟踪。在一些实施例中，相位和增益跟踪将实质上补偿TX信号频带周围的群延迟失配的影响。在一些实施例中，诸如用于宽带信号，群延迟跟踪可以提高IRR性能。

在一个实施例中，基带滤波器308和314可以从图中所示的模型800B可以省略，以及对I和Q路径添加群延时：xe^-iωτ。在一个实施例中，群延迟可以对应于在频域上的每个路径中的不同相位值。12-角交叉相关的快速傅立叶变换(FFT)可用来估计在不同频率区间的每个路径的相位响应。拟合测得的相位差ω×(τ_I-τ_Q))的最小二乘法线性可以被用来估计群延迟误差(τ_I-τ_Q))。

在另一个实施例中，直接转换架构可包括LO泄露。在一个实施例中，LO泄露可以在QEC过程被去除。例如，TX LO泄漏可以被建模为添加到TX基带信号的恒定的DC项T_I+jT_Q。返回参考图8A，QEC控制器110可以通过平均(μX_I，μX_Q and μY_I，μY_Q)测量输入和输出DC值。然后，QEC控制器110可反转回送路径开关并再次测量直流输出(μY_2I，μY_2Q)。两个测量值的减法取消RX LO泄露项。

在一个实施例中，数字预施加TX LO泄露的校正项C_I+j C_Q取消TXLO泄露。该QEC控制器110可以计算出校正项，如等式19：

在各种实施方式中，本文描述的方法可以被重复用于感兴趣的不同频带(例如，子带)，以及分离QEC校正相位/增益参数可用于每个频带。这种重复可以提供随频率非线性变化的正交误差的校正。此外，当RX和TX基带滤波器不是在整个频带完全平时，重复可以增加本文描述的方法的有效性。重复也可以通过相位校正而校正群延迟，所述相位校正在不同的子带上有所变化。因此，在一些实施例中，QEC控制器110可避免跟踪群延迟。

图9示出可用于图1的传输模块100内的正交误差校正的示例性方法的流程图900。该方法可全部或部分地由本文所述的设备，诸如发射模块100、QEC控制器110、发射器102等来实现。尽管所示的方法将参照以上相关于图1的传输模块100描述，本领域的普通技术人员将会理解，示出的方法可以通过本文所述的另一装置或任何其它合适的设备来实现。尽管所示的方法将参照特定的顺序描述，在各种实施方式中，本发明的块可以以不同的顺序执行，或者被省略，并且额外的块可以被添加。

首先，在块902，QEC控制器110从回送接收器接收第一数据信号。在一个实施例中，第一数据信号对应于由发送器发送的第二数据信号。例如，QEC控制器110可接收来自回送接收器104的I-相观察输出Re{y(n)}和Q-相观察输出Im{y(n)}信号，如上面关于图7所讨论。I相观察输出Re{y(n)}和Q相观察输出Im{y(n)}可以对应于I相TX输入Re{x(n)}和Q相TX输入Im{x(n)}。

接下来，在块904，QEC控制器110至少基于从回送接收器接收到的第一数据信号与对应于由发射器作为输入接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别在发射器中的同相/正交相位失衡。例如，QEC控制器110可以如上面参考图7和名为“信道估计”的标题和/或图8A-8B和标题为“数字参数QEC”地执行信道估计。

在一个实施例中，QEC控制器110可以基于从回送接收器接收到的第一数据信号和对应于由接收到的数据信号中的缓冲数据信号的互协方差而识别发射器中的同相/正交相位。例如，QEC控制器110可以根据输入矢量的自协方差矩阵和输出与输入矢量的互协方差矩阵计算MMSE估计值

在一个实施例中，QEC控制器110可使用奇异值分解估计低级信号。例如，QEC控制器110可以参考图7和标题为“信道估计”的部分进行奇异值分解。

然后，在块906中，QEC控制器110至少部分地基于从回送接收器接收到的第一数据信号和缓冲数据信号的比较而校正存在于发射器的同相/正交相位失衡。例如，QEC控制器产生一个或多个校正参数并传送它们到例如QEC均衡器中的发射器102、一个或多个数字或模拟增益模块、一个或多个延迟和/或相位调整块等。

在一个实施例中，QEC控制器110生成用于校正的I/Q失衡的预编码矩阵。该QEC控制器110可发送一个或多个系数或适应系数到QEC均衡器，该QEC均衡器经配置以在发射器102内或进入发送器102之前均衡所述输入信号。在一个实施例中，QEC控制器110可以基于从回送接收器接收到的第一数据信号和对应于由发送器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差而生成预编码矩阵。例如，QEC控制器110可以生成预编码矩阵，如在标题为“数字均衡QEC”的部分所讨论地。

在一个实施例中，QEC控制器110生成增益校正、相位校正和群时延校正参数中的一个或多个。例如，QEC控制器110可以生成一个或多个校正参数，如在题为“数字参数QEC”和“混合型数字-模拟QEC”的部分所讨论地。例如，QEC控制器110可以生成任意的增益校正项、相位校正项和/或群延迟校正项。

在一个实施例中，QEC控制器110可以基于最小均方误差(MMSE)信道估计生成增益校正、相位校正和群时延校正参数中的一个或多个。例如，QEC控制器110可以基于所述估计值(以上关于标题为“信道估计”和等式2-11所讨论地)生成一个或多个校正参数。

在一个实施例中，QEC控制器110可以生成基于参数线性变换产生增益校正、相位校正和群时延校正参数中的一个或多个。例如，QEC控制器110可以生成一个或多个校正参数，如在标题为“数字参数QEC”的部分所讨论地。

在一个实施例中，图9所示的方法可实施在设备中，它可以包括QEC电路，其可以包括接收电路、识别电路和校正电路。本领域技术人员将会理解，设备可以具有比这里所描述的简化无线设备更多的组件。本文所描述的设备仅包括用于描述在权利要求的范围内实施的一些突出特性的这些组件。

QEC电路可以被配置为：从回接收器接收所述第一数据信号，对应于由所述发射器发射的数据信号，至少基于从回送接收器接收到的第一数据信号和对应于由发射器接收的第一数据信号的缓冲数据信号的比较而识别在发射器内的同相/正交相位失衡，和/或至少部分基于从校准的回送接收器接收的第一数据信号和缓冲数据信号的比较而校准存在于所述发射器中的同相/正交相位失衡。在一个实施例中，QEC电路可以被配置成实现流程图900的块902-906(图9)。该QEC电路可以包括QEC控制器110单独或组合使用任何其他处理器、DSP、FPGA、存储器等。在一些实施例中，QEC电路可包括接收电路、识别电路和/或本文所述的校正电路。在一些实现中，用于QEC的装置可以包括接收电路。

接收电路可以被配置为从对应于由所述发射器发射的数据信号的回送接收器接收所述第一数据信号。在一个实施例中，接收电路可以被配置为执行流程图900(图9)的块902。接收电路可以包括QEC控制器110单独或结合使用任何其他处理器、DSP、FPGA、存储器等。在一些实施方式中，用于接收的装置可以包括接收电路。

该识别电路可以被配置为：至少基于从回送接收器接收的第一数据信号和对应于由发射器接收的第一数据信号的缓冲数据信号的比较而识别在发射器中的同相/正交相位失衡。。在一个实施例中，识别电路可以被配置为执行流程图900(图9)的块904。该识别电路可以包括QEC控制器110单独或组合使用任何其他处理器、DSP、FPGA、存储器等。在一些实施方式中，用于识别的装置可以包括识别电路。

校正电路可以被配置为：至少部分地基于来自所述回送校准接收机接收的第一数据信号与所缓冲数据信号的比较而校正存在于发射器中的同相/正交相位失衡。在一个实施例中，校正电路可以被配置为执行流程图900(图9)的块906。校正电路可以包括QEC控制器110单独或结合使用任何其他处理器、DSP、FPGA，存储器等。在一些实施方式中，用于校正的装置可包括校正电路。

除非特别声明或以其他方式在上下文中所理解地，条件语言，诸如“可以”、“能够”、“可能”或“可”一般是为了传达某些实施例包括某些特征、元件和/或步骤，而其它实施例不包括。因此，这样的条件语言一般不打算暗示特征、元件和/或步骤是一个或多个实施例以任何方式需要地或一个或多个实施例一定包括逻辑，用于判定是否这些特征、元件和/或步骤是否包括或将要在任何特定的实施例中执行，有或没有用户输入或提示。

根据本实施例，本文所述的任何算法的某些操作、事件或功能可以不同的顺序来执行，可添加、合并或完全省略(例如，不是所有描述的操作或事件都是实施算法必要的)。此外，在某些实施例中，操作或事件可以同时执行，例如通过多线程处理、中断处理或多个处理器或处理器核心或其他并行架构，而不是顺序。

本领域技术人员将理解，本实施例的结构和原理可以适用于任何电子系统。采用上述结构的电路可以被实现为各种电子器件或集成电路。电子设备的示例可以包括(但不限于)消费电子产品、消费者电子产品、电子测试设备等。此外，电子装置可包括未完成的产品。此外，上述的各种拓扑结构、配置和实施例可被离散地在不脱离本说明书的精神和范围下实施或集成在一个芯片上。

前面的描述和权利要求书可以指元件或特征“连接”或“耦合”在一起。如本文所用，除非明确声明，否则“连接”的意思是一个元件/特征被直接或间接地连接到另一个元件/特征，而不一定是机械地。同样地，除非明确声明，否则“耦合”的意思是一个元件/特征直接或间接地耦合到另一个元件/要素，而不一定是机械地。因此，尽管在图中所示的各种图解描绘元件和部件的示例布置，附加中间元件、设备、特征或组件可以存在于实际的实施例中(假设所描述的电路的功能不会受到影响)。

上面参照流程图说明和/或方法的框图和装置(系统)描述了实施例。该流程图图示和/或框图的每一块，以及在流程图图示和/或框图中的块的组合可以通过存储在有形的非临时性计算机可读介质上的计算机程序指令来实现。这样的指令可以被提供给通用计算机、专用计算机，或其他可编程数据处理设备以产生机器的处理器，使得该指令通过计算机的处理器或其它可编程数据处理装置执行时，产生用于实现流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的行为的装置。

这些计算机程序指令也可存储在计算机可读存储器中，可以指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式进行操作，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生的制品制造包括指令装置，它实现流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的操作。该计算机程序指令也可以被加载到计算机或其他可编程数据处理设备上以引起一系列的操作在计算机或其他可编程装置上执行，以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的操作的步骤。

虽然本公开已经在某些实施例中描述，其它实施例对于本领域技术人员是显而易见的，包括那些不提供本文所阐述的所有特征和优点的实施例，也在本公开的范围内。此外，上述各种实施例可被组合以提供进一步的实施例。另外，在一个实施例中的上下文中示出的某些特征也可并入其它实施例中。因此，本发明的范围仅通过参考所附权利要求书限定。

Claims (18)

1.一种用于正交误差检测以及校正的装置，包括：

发射器；

回送接收器；

控制器，配置成：

从所述回送接收器接收第一数据信号；

至少基于从所述回送接收器接收的第一数据信号与对应于由发射器作为输入接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别所述发射器中的同相/正交相位的失衡；

至少部分基于从所述回送接收器接收的第一数据信号和缓冲数据信号的比较而校正存在于所述发射器的同相/正交相位的失衡；以及

开关，配置成至少在发射器的输出和校准信号之间选择回送接收器的输入。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置为：至少基于从所述回送接收器接收的第一数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差而识别同相/正交相位。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：所述控制器被配置成使用奇异值分解来估计低秩信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器还被配置为生成被配置为用于校正I/Q失衡的预编码矩阵。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制器还被配置为：基于从回送接收器接收的数据信号和对应于由发送器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差生成预编码矩阵。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器还被配置成生成增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器被配置为基于最小均方误差(MMSE)信道估计生成增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器被配置为基于参数线性变换生成增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

9.一种正交误差校正的电子方式实现方法，包括：

从回送接收器接收第一数据信号；

至少基于从所述回送接收器接收的第一数据信号与对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别所述发射器中的同相/正交相位的失衡，

至少部分基于从所述回送接收器接收的第一数据信号和缓冲数据信号的比较而校正存在于所述发射器的同相/正交相位失衡，以及

至少在发射器的输出和校准信号之间选择回送接收器的输入。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：根据从所述回送接收器接收的第一数据信号和对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差而识别同相/正交相位。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：使用奇异值分解估计低秩信号。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：生成用于校正的I/Q失衡的预编码矩阵。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：基于从回送接收器接收到的数据信号和对应于由发送器接收的数据信号的缓冲数据信号的互协方差而生成预编码矩阵。

14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：产生增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：基于最小均方误差(MMSE)信道估计产生增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：基于参数线性变换生成增益校正、相位校正或群延迟校正参数中的至少一个。

17.一种用于正交误差检测以及校正的装置，包括：

发射器；

回送接收器；和

用于正交误差校正的装置，包括：

装置，用于从所述回送接收器接收第一数据信号，其对应于由发射器产生的第二数据信号，其中该第二数据信号作为该发射器的输出；

装置，用于至少基于从所述回送接收器接收的第一数据信号与对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别在所述发射器中的同相/正交相位失衡；

装置，用于至少部分基于从所述回送接收器接收的第一数据信号与缓冲数据信号的比较而校正存在于所述发射器中的同相/正交相位失衡，

装置，用于至少在发射器的输出和校准信号之间选择回送接收器的输入。

18.一种用于正交误差探测和校正的设备，包括：

用于从回送接收器接收第一数据信号的装置；

用于至少基于从所述回送接收器接收的第一数据信号与对应于由发射器接收的数据信号的缓冲数据信号的比较而识别在所述发射器中的同相/正交相位失衡的装置；

用于至少部分基于从所述回送接收器接收的第一数据信号与缓冲数据信号的比较而校正存在于所述发射器中的同相/正交相位失衡的装置；以及

用于至少在发射器的输出和校准信号之间选择回送接收器的输入的装置。