CN113452636A - 生成针对iq不平衡的校准信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及生成针对IQ不平衡的校准信号的方法和设备。一种用于校正相位不平衡的通信电路设备，该通信电路设备包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计参考信号的非线性分量；基于从参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量减去该非线性分量，估计参考信号的同相分量；以及基于所估计的同相分量生成校准信号。

Description

生成针对IQ不平衡的校准信号的方法和设备
技术领域
各个实施例总体涉及用于生成针对正交幅度调制不平衡的校准信号的方法和设备。
背景技术
同相/正交(IQ)不平衡的校准可以通过使用环回(lookback，LPBK)来完成。IQ不平衡是由混频器中的根据正交幅度调制生成的信号的同相分量和正交分量之间的时序不匹配导致的。在同相/正交发送和接收系统中，校准信号的主要挑战是分离发送和接收损伤。在极化发送和接收系统中，不会发生IQ不平衡。具有极化发送和同相/正交接收的系统不需要分离发送和接收损伤，因为只有接收可能具有IQ不平衡。然而，存在如下挑战，即极化发送遭受相位非线性损伤。IQ不平衡和相位非线性这两个损伤都表示作为相位的函数的误差。因此，现有的IQ校准算法在存在发送相位非线性误差的情况下不起作用。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种用于校正相位不平衡的通信电路，所述通信电路包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计所述参考信号的非线性分量；基于所估计的非线性分量与对所述参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量之间的差，估计所述参考信号的同相分量；以及基于所估计的同相分量生成校准信号。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于校正相位不平衡的方法，所述方法包括：基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计所述参考信号的非线性分量；基于所估计的非线性分量与对所述参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量之间的差，估计所述参考信号的同相分量；以及基于所估计的同相分量生成校准信号。
附图说明
在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在图示本发明的原理上。在下面描述中，参考以下附图描述本发明的各种实施例，其中：
图1示出了根据一些方面的示例性无线电通信网络；
图2示出了根据一些方面的终端设备的示例性内部配置；
图3示出了根据一些方面的用于根据极化调制发送信号并根据正交幅度调制接收信号的示例性系统；
图4示出了对在信号的不同谐波处的音调的示例性测量；
图5示出了根据一些方面的设备的示例性内部配置；
图6示出了根据一些方面的用于生成校准信号的示例性流程图。
具体实施方式
下面的详细描述参考了附图，该附图通过图示的方式示出了可以实践本公开的实施例的具体细节和方面。
词语“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。在说明书和权利要求书中的词语“多个”和“多种”是指大于一个的数量。术语“组”、“集合”、“序列”等是指等于或大于一个的数量。没有以复数形式表达的未明确陈述“多个”或“多种”的任何术语类似地是指等于或大于一个的数量。术语“精简子集”是指集合中的子集，其包含的元素少于集合中的所有元素。本文使用的任何向量和/或矩阵符号本质上是示例性的，并且被采用用于解释目的。使用向量和/或矩阵符号描述的本公开的各方面不限于使用向量和/或矩阵来实现，并且相关联的过程和计算可以以数据或其他信息的集合或序列的等同方式执行。
如本文所使用的，“存储器”被理解为其中可以存储数据或信息以供检索的非暂态计算机可读介质。因此，本文中包括的对“存储器”的引用可以理解为涉及易失性或非易失性存储器，包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、固态存储装置、磁带、硬盘驱动器、光盘驱动器等、或其任何组合。寄存器、移位寄存器、处理器寄存器、数据缓冲器等也包含在本文的术语存储器中。术语“软件”是指任何类型的可执行指令，包括固件。
本文使用的术语“终端设备”是指可以经由无线电接入网络连接到核心网络和/或外部数据网络的用户侧设备(便携式的设备和固定的设备两者)。“终端设备”可以包括任何移动或固定无线通信设备，包括用户设备(UE)、移动站(MS)、站(STA)、蜂窝电话、平板电脑、笔记本电脑、个人计算机、可穿戴设备、多媒体播放器以及其他手持式或身体安装电子设备、消费者/家庭/办公室/商业电器、车辆以及任何其他能够进行用户侧无线通信的电子设备。
如本文所使用的，术语“网络接入节点”是指提供无线电接入网络的网络侧设备，利用该无线电接入网络，终端设备可以通过网络接入节点与核心网络和/或外部数据网络连接并交换信息。“网络接入节点”可以包括任何类型的基站或接入点，包括宏基站、微基站、NodeB、演进型NodeB(eNB)、gNodeB、家庭基站、远程无线头(RRH)、中继点、Wi-Fi/WLAN接入点(AP)、蓝牙主设备、DSRC RSU、充当网络接入节点的终端设备以及任何能够进行网络侧无线通信的其他电子设备，包括固定设备和移动设备(例如，车载网络接入节点、移动小区和其他移动网络接入节点)。如本文中所使用的，电信的上下文中的“小区”可以被理解为由网络接入节点服务的扇区。相应地，小区可以是与网络接入节点的特定扇区相对应的一组地理位置相同的天线。因此，网络接入节点可以服务一个或多个小区(或扇区)，其中这些小区的特征在于不同的通信信道。
本公开的各个方面可以利用无线电通信技术或与无线电通信技术有关。尽管一些示例可以参考特定的无线电通信技术，但是本文提供的示例可以类似地应用于现有的和尚未制定的各种其他无线电通信技术，特别是在此类无线电通信技术共享如关于以下示例所公开的相似特征的情况下。为了本公开，无线电通信技术可以被归类为短程无线电通信技术或蜂窝广域无线电通信技术中的一种。短程无线电通信技术可以包括蓝牙、WLAN(例如，根据任何IEEE 802.11标准)以及其他类似的无线电通信技术。蜂窝广域无线电通信技术可以包括全球移动通信系统(GSM)、码分多址2000(CDMA2000)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、通用分组无线业务(GPRS)、演进数据优化(EV-DO)、用于GSM演进的增强数据速率(EDGE)、高速分组接入(HSPA；包括高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、HSDPA Plus(HSDPA+)和HSUPA Plus(HSUPA+))、例如，全球微波接入互操作性(WiMax)、5G新空口(NR)以及其他类似的无线电通信技术。蜂窝广域无线电通信技术还包括此类技术的“小小区”，诸如微小区、毫微微小区和微微小区。蜂窝广域无线电通信技术在本文中通常被称为“蜂窝”通信技术。
除非明确指定，否则术语“发送”涵盖直接(点对点)和间接发送(经由一个或多个中间点)。类似地，术语“接收”涵盖直接和间接接收。此外，术语“发送”、“接收”、“通信”和其他类似术语包括物理传输(例如，无线电信号的无线传输)和逻辑传输(例如，通过逻辑软件级连接的数字数据的传输)。例如，处理器(或控制器或物理层)可以通过软件级连接以无线电信号的形式与另一个处理器(或控制器或物理层)发送或接收数据，其中物理发送和接收由无线电层组件(诸如RF收发器和天线)处理，并且通过软件级连接的逻辑发送和接收由处理器执行。
许多无线通信技术使用波束成形来增加发射器和接收器之间的链路强度。第三代合作伙伴计划(3GPP)的第五代(5G)新空口(NR)标准例如包括在发送方向和接收方向两者上进行波束成形的机制。聚焦在终端侧，终端设备(例如，UE)可以识别给定的网络接入节点(例如，gNodeB)的接收天线波束和发射天线波束。然后，在接收方向上，终端设备可以通过使用接收天线波束从网络接入节点接收信号来增加链路强度。类似地，在发送方向上，终端设备可以通过使用发射天线波束将信号发送到网络接入节点来增加链路强度。
一些终端设备制造商最初假设终端可以使用波束对应(beam correspondence)来选择发射天线波束(例如，对于毫米波(mmWave)频带)。即，一旦终端设备执行波束扫描以识别接收天线波束，则其可以使用在空间上与接收天线波束重叠的发射天线波束，换句话说，与接收天线波束相对应的发射天线波束。假设上行链路和下行链路信道互易性，终端设备将不需要执行专用的发射波束扫描过程来确定发射天线波束；替代地，它可以直接从已经获取的接收天线波束中得出发射天线波束。因为发射波束扫描(beamsweeping)需要额外的无线电资源(用于波束扫描和用于网络接入节点发送反馈)，所以波束对应能够避免在网络侧的额外无线电资源分配。
然而，尽管其具有优点，但是波束对应在实践中可能具有缺点。在实际使用情况中，终端设备的发送和接收电路将不是理想的。这意味着，发射天线波束可以与接收天线波束不同地操作，即使它们在相同方向上被操纵。例如，终端设备的发送移相器可以与接收移相器不同地实现，或者其内部设计可能具有其他缺陷，从而导致发送路径和接收路径之间的差异。因此，对于厂商而言，设计一种能够支持全波束对应的理想终端设备既具有挑战又昂贵的，特别是在如5G mmWave的高频带。
因此，当实际的终端设备操作时，它们的发射天线波束可能不会与通过波束扫描获得的最佳接收天线波束完美重叠，即使发射天线波束和接收天线波束在理论上是相同的。此外，当终端设备使用发射天线波束进行发送时，等效全向辐射功率(EIRP)可能无法最佳地集中在所需方向上，从而导致次优上行链路性能。
尽管迄今为止的3GPP讨论都试图解决这些潜在问题，但是所提出的方案仍然不是理想的。例如，3GPP讨论提出了终端设备能够选择支持全波束对应还是部分波束对应。当操作时，终端设备能够向网络指示其能力。如果终端设备支持全波束对应，则假定它能够在发送方向上重新使用相同的接收天线波束。如上所述的，制造满足该标准的设备可能非常复杂且昂贵。
另一方面，仅支持部分波束对应的终端设备可以使用发射波束扫描来满足波束对应精度要求。尽管这些设备可能不太复杂和昂贵，但它们可能会使用额外的网络资源并消耗更多的功率。具体地，网络将调度用于终端设备的特定参考信号资源(例如，用于5G NR的波束管理(BM)探测参考信号(SRS)资源)。终端设备使用针对不同参考信号资源的不同发射天线波束按调度来发送这些参考信号资源。然后，服务网络接入节点测量参考信号资源，并将该参考信号资源报告回终端设备。基于该反馈，终端设备可以识别哪个发射天线波束产生了最强的无线电链路，然后选择该发射天线波束以向网络接入节点进行发送。
尽管有效，但是发射波束扫描需要用于参考信号的额外无线电资源并增加了设备功耗。此外，如在3GPP NR中，终端设备可能无法动态触发发射波束扫描。也就是说，网络可以完全自由裁定触发针对终端设备的发射波束扫描，并且可以仅周期性地向终端设备分配参考信号资源(例如，用于NR的BM SRS)。因此，即使终端设备知道它应该更新其发射天线波束，它也可能无法自行触发发射波束扫描。例如，终端设备可以使用接收波束扫描来更新其接收天线波束，这很可能意味着它也应该更新其发射天线波束。然而，由于网络将不知道终端设备的接收天线波束何时改变，所以网络可能不会立即触发发射波束扫描。因此，终端设备可能无法使用波束扫描来改进其发射天线波束，并且可能会陷入不良的发射波束成形性能，直到网络接入节点最终触发发射波束扫描为止。
认识到这些缺点，本公开针对一种波束扫描技术，其使用有效载荷数据和接收器反馈来选择用于发射器的发射天线波束。例如，终端设备可以使用不同的发射天线波束向网络接入节点发送多块有效载荷数据。网络接入节点可以接收有效载荷数据并以有效载荷数据反馈(诸如重传信息)进行响应并发送功率调整请求。终端设备然后可以基于有效载荷数据反馈来评估不同的发射天线波束，诸如通过评估哪些发射天线波束具有低重传率或哪些具有较少的发射功率增加请求。然后，使用此信息，终端设备能够选择发射天线波束之一，并使用该发射天线波束来发送到网络接入节点。
由于终端设备测试关于有效载荷数据的发射天线波束，所以终端设备可能不需要用于参考信号的专用无线电资源。这节省了无线电资源，并允许终端设备更新其发射波束，而无需等待网络分配专用无线电资源。类似地，由于终端设备将现有的控制资源用于反馈(例如，ACK/NACK和发射功率控制(TPC))，所以网络接入节点可能不需要分配额外的资源来发送单独的波束扫描反馈。而且，终端设备能够避免执行独立的发射波束扫描过程的功率损失。
本公开将首先讨论网络、终端设备和波束成形的一般配置，并且在此之后将描述使用有效载荷数据的波束扫描技术。图1和图2描绘了用于无线通信的一般网络和设备架构。图1示出了根据一些方面的示例性无线电通信网络100，其可以包括终端设备102和104以及网络接入节点110和120。无线电通信网络100可以在无线电接入网络上经由网络接入节点110和120与终端设备102和104通信。尽管本文所述的某些示例可以指特定的无线电接入网络环境(例如，LTE、UMTS、GSM、其他第三代合作伙伴计划(3GPP)网络、WLAN/WiFi、蓝牙、5G NR、mmWave、WiGig等)，但是这些示例是说明性的，并且可以容易地应用于任何其他类型或配置的无线电接入网络。无线电通信网络100中的网络接入节点和终端设备的数量是示例性的，并且可扩展至任何数量。
在示例性蜂窝上下文中，网络接入节点110和120可以是基站(例如，eNodeB、NodeB、基地收发器站(BTS)、gNodeB或任何其他类型的基站)，而终端设备102和104可以是蜂窝终端设备(例如，移动站(MS)、用户设备(UE)或任何类型的蜂窝终端设备)。网络接入节点110和120因此可以(例如，经由回程接口)与蜂窝核心网络接口连接，蜂窝核心网络诸如是演进分组核心(EPC，用于LTE)、核心网络(CN，用于UMTS)或其他蜂窝核心网络，其也可以被认为是无线电通信网络100的一部分。蜂窝核心网可以与一个或多个外部数据网接口连接。在示例性短程上下文中，网络接入节点110和120可以是接入点(AP，例如，WLAN或WiFiAP)，而终端设备102和104可以是短程终端设备(例如，(一个或多个)站(STA))。网络接入节点110和120可以(例如，经由内部或外部路由器)与一个或多个外部数据网络接口连接。
网络接入节点110和120(以及可选地，图1中未明确示出的无线电通信网络100的其他网络接入节点)可以相应地向终端设备102和104(以及可选地，图1中未明确示出的无线电通信网络100的其他终端设备)提供无线电接入网络。在示例性蜂窝环境中，由网络接入节点110和120提供的无线电接入网络可以使能终端设备102和104经由无线电通信来无线地接入核心网络。核心网络可以提供针对与终端设备102和104有关的流量数据的交换、路由和传输，并且可以进一步访问各种内部数据网络(例如，在无线电通信网络100上的其他终端设备之间传输信息的控制节点、路由节点等)和外部数据网络(例如，提供语音、文本、多媒体(音频、视频、图像)以及其他因特网和应用数据的数据网络)。在示例性短程上下文中，由网络接入节点110和120提供的无线电接入网络可以访问内部数据网络(例如，用于在连接到无线电通信网络100的终端设备之间传输数据)和外部数据网络(例如，提供语音、文本、多媒体(音频、视频、图像)以及其他因特网和应用数据的数据网络)。
无线电通信网络100的无线电接入网络和核心网络可以由通信协议支配，该通信协议可以根据无线电通信网络100的具体情况而变化。此通信协议可以定义通过无线电通信网络100对用户和控制数据流量两者的调度、格式化和路由，其包括通过无线电通信网络100的无线接入和核心网络域两者对此类数据的发送和接收。因此，终端设备102和104以及网络接入节点110和120可以遵循定义的通信协议以在无线电通信网络100的无线电接入网络域上发送和接收数据，而核心网络可以遵循定义的通信协议在核心网络之内和之外路由数据。示例性通信协议包括LTE、UMTS、GSM、WiMAX、蓝牙、WiFi、mmWave、5G NR等，其任何一个都可以适用于无线电通信网络100。
图2示出了根据一些方面的终端设备102的示例性内部配置，其可以包括天线系统202、射频(RF)收发器204、基带调制解调器206(包括数字信号处理器208和协议控制器210)、应用处理器212以及存储器214。尽管在图2中未明确示出，但是在一些方面，终端设备102可以包括一个或多个附加硬件和/或软件组件，诸如处理器/微处理器、控制器/微控制器、其他专用或通用硬件/处理器/电路、(一个或多个)外围设备、存储器、电源、(一个或多个)外部设备接口、(一个或多个)用户识别模块(SIM)、用户输入/输出设备((一个或多个)显示器、(一个或多个)小键盘、(一个或多个)触摸屏、(一个或多个)扬声器、(一个或多个)外部按钮、(一个或多个)相机、(一个或多个)麦克风等)或其他相关组件。
终端设备102可以在一个或多个无线电接入网络上发送和接收无线电信号。基带调制解调器206可以根据与每个无线电接入网络相关联的通信协议来指导终端设备102的此通信功能，并且可以根据由每个通信协议所定义的格式化和调度参数在天线系统202和RF收发器204上执行控制以发送和接收无线电信号。尽管各种实际设计可以包括用于每种支持的无线电通信技术的单独的通信组件(例如，单独的天线、RF收发器、数字信号处理器和控制器)，但是为了简洁起见，图2中所示的终端设备102的配置仅描绘了此类组件的单个实例。
终端设备102可以与天线系统202发送和接收无线信号。天线系统202可以是单个天线，或者可以包括一个或多个天线阵列，每个天线阵列包括多个天线元件。例如，天线系统202可以包括在终端设备102的顶部的天线阵列和在终端设备102的底部的第二天线阵列。在一些方面，天线系统202可以另外包括模拟天线组合和/或波束形成电路。在接收(RX)路径中，RF收发器204可以从天线系统202接收模拟射频信号，并对模拟射频信号执行模拟和数字RF前端处理，以生成数字基带样本(例如，同相/正交(IQ)样本)来提供给基带调制解调器206。RF收发器204可以包括模拟和数字接收组件，包括放大器(例如，低噪声放大器(LNA))、滤波器、RF解调器(例如，RF IQ解调器))和模数转换器(ADC)，RF收发器204可以利用其将接收到的射频信号转换为数字基带样本。在发送(TX)路径中，RF收发器204可以从基带调制解调器206接收数字基带样本，并对数字基带样本执行模拟和数字RF前端处理，以生成模拟射频信号来提供给天线系统202用于进行无线发送。RF收发器204因此可以包括模拟和数字发送组件，包括放大器(例如，功率放大器(PA))、滤波器、RF调制器(例如，RF IQ调制器)和数模转换器(DAC)，RF收发器204可以利用其混合从基带调制解调器206接收的数字基带样本，并生成模拟射频信号以通过天线系统202进行无线发送。在一些方面，基带调制解调器206可以控制RF收发器204的无线电发送和接收，包括指定用于RF收发器204的操作的发送和接收射频。
如图2所示，基带调制解调器206可以包括数字信号处理器208，其可以执行物理层(PHY，层1)发送和接收处理，以在发送路径中准备协议控制器210提供的传出发送数据，用于通过RF收发器204进行发送，并且在接收路径中，准备由RF收发器204提供的传入接收数据，用于由协议控制器210进行处理。数字信号处理器208可以被配置为执行以下项中的一项或多项：检错、前向纠错编码/解码、信道编码和交织、信道调制/解调、物理信道映射、无线电测量和搜索、频率和时间同步、天线分集处理、功率控制和加权、速率匹配/解匹配、重传处理、干扰消除以及任何其他物理层处理功能。数字信号处理器208可以在结构上实现为硬件组件(例如，作为一个或多个数字配置的硬件电路或FPGA)、软件定义的组件(例如，被配置为执行存储在非暂态计算机可读存储介质中的定义算术、控制和I/O指令(例如，软件和/或固件)的程序代码的一个或多个处理器)、或作为硬件和软件组件的组合。在一些方面，数字信号处理器208可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为检索并执行定义控制和处理逻辑的程序代码以进行物理层处理操作。在一些方面，数字信号处理器208可以经由执行可执行指令来使用软件执行处理功能。在一些方面，数字信号处理器208可以包括一个或多个专用硬件电路(例如，ASIC、FPGA和其他硬件)，其被数字地配置为特定地执行处理功能，其中数字信号处理器208的一个或多个处理器可以将某些处理任务卸载到这些专用硬件电路，这些专用硬件电路被称为硬件加速器。示例性硬件加速器可以包括快速傅里叶变换(FFT)电路和编码器/解码器电路。在一些方面，数字信号处理器208的处理器和硬件加速器组件可以被实现为耦合集成电路。
终端设备102可以被配置为根据一种或多种无线电通信技术操作。数字信号处理器208可以负责无线电通信技术的下层处理功能(例如，层1/PHY)，而协议控制器210可以负责上层协议堆栈的功能(例如，数据链路层/层2和/或网络层/层3)。协议控制器210因此可以负责根据每种支持的无线电通信技术的通信协议来控制终端设备102(天线系统202、RF收发器204和数字信号处理器208)的无线电通信组件，并且因此可以表示每种支持的无线电通信技术的接入层和非接入层(NAS)(也包括层2和层3)。协议控制器210可以在结构上实施为协议处理器，该协议处理器被配置为执行协议栈软件(从控制器存储器中检索的)，并随后根据在协议软件中定义的相应的协议栈控制逻辑来控制终端设备102的无线电通信组件发送和接收通信信号。协议控制器210可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为检索并执行程序代码，该程序代码定义用于一种或多种无线电通信技术的上层协议栈逻辑，其可以包括数据链路层/层2和网络层/层3功能。协议控制器210可以被配置为执行用户平面功能和控制平面功能，以促进根据支持的无线电通信技术的特定协议向无线电终端设备102传输应用层数据和从无线电终端设备102传输应用层数据。用户平面功能可以包括报头压缩和封装、安全性、误差校验和纠正、信道复用、调度和优先级，而控制平面功能可以包括无线电承载的设置和维护。协议控制器210检索并执行的程序代码可以包括定义此功能的逻辑的可执行指令。
终端设备102还可以包括应用处理器212和存储器214。应用处理器212可以是CPU，并且可以被配置为处理协议栈之上的层，包括传输层和应用层。应用处理器212可以被配置为在终端设备102的应用层执行终端设备102的各种应用和/或程序，诸如操作系统(OS)、用于支持用户与终端设备102交互的用户界面(UI)、和/或各种用户应用。应用处理器可以与基带调制解调器206接口连接，并充当用户数据(诸如语音数据、音频/视频/图像数据、消息传递数据、应用数据、基本因特网/网页访问数据等)的源(在发送路径中)和宿(在接收路径中)。因此，在发送路径中，协议控制器210可以根据协议栈的特定层的功能接收和处理由应用处理器212提供的传出数据，并将结果数据提供给数字信号处理器208。数字信号处理器208然后可以对接收到的数据执行物理层处理以生成数字基带样本，数字信号处理器可以将其提供给RF收发器204。RF收发器204然后可以处理数字基带样本以将数字基带样本转换成模拟RF信号，射频收发器204可以经由天线系统202无线地发送该模拟RF信号。在接收路径中，RF收发器204可以从天线系统202接收模拟RF信号，并且处理模拟RF信号以获得数字基带样本。RF收发器204可以将数字基带样本提供给数字信号处理器208，数字信号处理器208可以对数字基带样本执行物理层处理。然后，数字信号处理器208可以将结果数据提供给协议控制器210，协议控制器210可以根据协议栈的特定层的功能来处理结果数据，并且将结果传入数据提供给应用处理器212。应用处理器212然后可以在应用层处理传入数据，其可以包括使用数据执行一个或多个应用程序和/或通过用户界面将数据呈现给用户。
存储器214可以是终端设备102的存储电路或存储元件，诸如硬驱动器或另一此种永久性存储设备。尽管在图2中没有明确描绘，但是图2中所示的终端设备102的各种其他组件可以均额外地包括集成的永久性和非永久性存储组件，诸如用于存储软件程序代码、缓冲数据等。
根据一些无线电通信网络，终端设备102和104可以执行移动性过程以连接到无线电通信网络100的无线电接入网络的可用网络接入节点，从其断开连接以及在它们之间切换。因为无线电通信网络100的每个网络接入网络可以具有特定的覆盖区域，所以终端设备102和104可以被配置为选择和重新选择可用的网络接入节点，以便维持与无线电通信网络100的无线电接入网络的牢固的无线电接入连接。例如，终端设备102可以与网络接入节点110建立无线电接入连接，而终端设备104可以与网络接入节点112建立无线电接入连接。如果当前的无线电接入连接降级，则终端设备102或104可以寻求与无线电通信网络100的另一个网络接入节点的新无线电接入连接；例如，终端设备104可以从网络接入节点112的覆盖区域移到网络接入节点110的覆盖区域。因此，与网络接入节点112的无线电接入连接可能会降级，终端设备104可以通过诸如网络接入节点112的信号强度或信号质量测量的无线测量对其进行检测。根据在无线电通信网络100的适当网络协议中定义的移动性过程，终端设备104可以寻求新的无线电接入连接(例如，其可以是在终端设备104处触发或由无线电接入网触发)，诸如通过对相邻网络接入节点执行无线电测量以确定是否某一相邻网络接入节点能够提供合适的无线电接入连接。由于终端设备104可能已移入网络接入节点110的覆盖区域，因此终端设备104可以识别网络接入节点110(其可以由终端设备104选择或由无线电接入网络选择)并转移到与网络接入节点110的新无线电接入连接。在各种网络协议中建立了此种移动性过程，包括无线电测量、小区选择/重选和切换，并且该移动性过程可以由终端设备和无线电接入网络采用，以便跨任意多个不同的无线电接入网络场景，维持每个终端设备和无线接入网之间的牢固无线电接入连接。
本公开提供了用于在极化发送和同相/正交接收的系统中生成校准信号的设备的各个方面。在具有极化发送和同相/正交接收的异构环境中，可能需要生成用于IQ不平衡的校准信号，并在存在极化发送的相位非线性损伤的情况下将该校准信号用于校准同相/正交接收。给定这些限制，本公开的设备和方法可以利用环回来有效地估计和生成校准信号。
使用环回，极化发送可以用于生成在同相/正交接收中的IQ不平衡的校准信号。在一个示例中，系统可以根据极化调制来发送单个音调或载波(CW)。音调是跨音调的若干谐波(包括在负频率或镜像中)来测量的。通过测量负频率的音调，有可能分离相位非线性损伤与负频率的音调上的IQ不平衡。这可以通过考虑根据极化调制发送的信号的相位非线性性能来完成。
设备可以经由环回将根据极化调制的发送连接到根据正交幅度调制的接收。为了估计IQ不平衡，设备可以发送测试信号。
设备可以使用载波(CW)信号来估计IQ不平衡。在CW的频域中可以看到使用CW的优点。IQ不平衡集中在负频率中的单个音调上。该设备可以测量负频率中的音调，其中可以根据测量来分离所测得的音调的大多数噪声部分。这避免了其他频率相关损伤。例如，在三次谐波和五次谐波中发生的损伤。
设备根据极化调制发送CW作为具有相位非线性(INL)的测试信号。选择发送具有INL的测试信号在信号的不同谐波处产生杂散(spur)。可以使用在负频率处测得的音调减去在正频率处测得的INL杂散来估算IQ不平衡。
设备测量负频率中的音调，并减去正频率处测量的INL杂散。例如，设备可以测量三次谐波处的音调来估计INL杂散。此外，设备可以测量负一次谐波处的音调。负一次谐波处的测量值是负一次谐波的给定频率下的IQ镜像和INL杂散之和。设备可以从负一次谐波处的测量的音调中减去INL杂散，来确定IQ镜像。然后，IQ镜像被用于估计IQ不平衡并生成校准信号。
为了分离INL杂散与负一次谐波处的镜像测量音调，设备可以在另外两个谐波处测量另外两个音调。例如，在一次谐波(基本频率)和三次谐波处测量音调。
测量可以是计算所有三个谐波处的离散傅里叶变换(DFT)。例如，在一次谐波、负一次谐波和三次谐波处的音调的DFT可以分别被表示为fcw、-fcw和3fcw。
可以根据下面等式(1)计算在负一次谐波处的INL分量的估计：
Figure BDA0002809273520000141
可以根据下面等式(2)计算在负一次谐波处的IQ镜像分量的估计：
Figure BDA0002809273520000142
图3示出了根据一些方面的用于生成IQ校准信号的系统300的示例性架构。系统300可以被配置为生成如本公开中所描述的IQ校准信号。在图3所示的配置中，系统300可以包括经由环回306连接的极化相位发射器302和同相/正交相位接收器304。环回306可以包括锁相环314。测试信号可以通过发射器302经由环回306发送到同相/正交接收器304并反馈回发射器302。发射器302可以包括数字时钟(DTC)324和数字功率放大器(DPA)326。可以在DTC 324和DPA 326之间引入相位非线性损伤310。发射器302可以向天线340发送极化信号。接收器304可以包括混频器334和模数(A2D)转换器332。接收器304可以经由天线342接收信号。在接收器304内，混频器334可能会在从天线342接收信号和将信号发送到A2D转换器332之间引入IQ不平衡312。
极化信号可以源自发送基带调制解调器320。调制解调器320可以连接到判决反馈均衡器(DFE)322。源自调制解调器320的信号可以在被发送到发射器302之前经过DFE 322。
从天线342接收的信号可以在被发送到基带调制解调器330之前被发送到同相/正交接收器304。
图4示出了根据一些方面的跨若干谐波的测试信号402的频率的示例性频谱400，包括负频率中的镜像。例如，根据图3的架构，测试信号402在一次谐波处发送。由于以相位非线性发送测试信号402，所以在测试信号402的谐波处发送相位非线性误差404。音调404在三次谐波406处被测量并被用于估计INL分量。在镜像410中测量负一次谐波处的音调408。通过测量其他谐波(例如，三次谐波406)处的音调来估计关于所测量的镜像音调408的相位非线性效应。可以从镜像音调408中减去三次谐波406处测量的音调404以估计IQ不平衡分量412。
可以通过下面等式(3)示出关于所测量的镜像音调408的相位非线性效应的估计：
Figure BDA0002809273520000151
可以通过下面等式序列来证明等式(3)。
没有相位非线性和IQ不平衡的一般载波信号可以由下面等式(4)表示：
Figure BDA0002809273520000152
其中：
Figure BDA0002809273520000153
是(未知)初始相位；
Figure BDA0002809273520000154
以及
Fs是采样率。
根据具有相位非线性的极化调制生成的载波可以由下面等式(5)表示：
Figure BDA0002809273520000155
根据具有相位非线性的极化调制生成的载波的离散傅里叶变换可以由下面等式(6)表示：
Figure BDA0002809273520000161
等式(5)的载波的负一次谐波处的音调的离散傅里叶变换(DFT)可以由下面等式(7)表示：
Figure BDA0002809273520000162
其中等式(7)可以被简化为：
Figure BDA0002809273520000163
假设INL足够小，例如|ε[·]|＜＜1，则可以使用下面的近似进行计算：
Figure BDA0002809273520000164
基于该近似，公式(7)可以进一步被简化为：
Figure BDA0002809273520000165
假设DFT是在整数个周期内完成的；
例如
Figure BDA0002809273520000166
则下面求和：
Figure BDA0002809273520000167
最终，公式(7)可以被简化为：
Figure BDA0002809273520000168
类似地，等式(5)的载波的三次谐波处的音调的DFT可以由下面等式(8)表示：
Figure BDA0002809273520000171
三次谐波
Figure BDA0002809273520000172
处的音调的DFT可以用于估计
Figure BDA0002809273520000173
在频谱中，
Figure BDA0002809273520000174
被IQ镜像掩盖，而
Figure BDA0002809273520000175
则是“干净”的。如下面等式(9)所示，三次谐波处的音调的DFT可以被简化为：
Figure BDA0002809273520000176
最右边的项可以用
Figure BDA0002809273520000177
代替，以将等式(9)简化为：
Figure BDA0002809273520000178
当求解
Figure BDA0002809273520000179
时，公式(9)可以重写为：
Figure BDA00028092735200001710
初始相位
Figure BDA00028092735200001711
可以使用公式(10)根据
Figure BDA00028092735200001712
估计：
Figure BDA00028092735200001713
INL分量的DC值被定义为零。否则，它将是一个恒定的时间偏移，并将被视为初始随机相位的一部分。将INL项，
Figure BDA00028092735200001714
替换为零，我们可以将等式(10)重写为：
Figure BDA00028092735200001715
求解初始相位，方程(10)可重写为：
Figure BDA00028092735200001716
将等式(10)中确定的初始相位替换到等式(9)，我们可以证明等式(3)：
Figure BDA00028092735200001717
图5示出了根据一些方面的设备500的示例性内部配置。如图5所示，设备500可以包括处理器502和存储器504。处理器502可以是单个处理器或多个处理器，并且可以被配置为检索并执行程序代码以执行如本文所述的发送和接收、信道资源分配以及集群管理。处理器502可以通过软件级连接来发送和接收数据，其由射频设备作为无线电信号物理地发送。存储器504可以是存储用于音调测量子例程504a、DFT计算子例程504b、非线性分量估计子例程504c和/或IQ不平衡估计子例程504d中的一个或多个的指令的非暂态计算机可读介质。
音调测量子例程504a、DFT计算子例程504b、非线性分量估计子例程504c和/或IQ不平衡估计子例程504d各自可以是包括可执行指令的指令集，当可执行指令由处理器502检索并执行时，执行本文描述的设备的功能和方法，例如关于图6中和/或本公开的其他部分描述的方法。例如，音调测量子例程504b可以包括如下指令，该指令用于存储基于对参考信号的多个谐波的一次谐波处的音调的测量来估计参考信号的非线性分量所收集的数据。
图6示出了根据一些方面的详细地示出了用于生成用于校准IQ不平衡的校准信号的方法的示例性流程图600。
该方法可以包括：基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计参考信号的非线性分量602；基于从参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量中减去非线性分量来估计参考信号的同相分量604；以及基于同相分量的估计生成校准信号606。该方法还可以包括发送所选择的参考信号。
在下面，将示出本公开的各个方面：
在示例1中，一种用于校正相位不平衡的通信电路，所述通信电路设备包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计所述参考信号的非线性分量；基于所估计的非线性分量与对所述参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量之间的差，估计所述参考信号的同相分量；以及基于所估计的同相分量生成校准信号。
在示例2中，示例1的主题还包括根据极化调制发送所述参考信号。
在示例3中，示例2的主题还包括所述参考信号是载波。
在示例4中，示例1-3的主题还包括所述参考信号包括相位非线性。
在示例5中，示例1-4的主题还包括所述多个谐波中的所述一次谐波是所述参考信号在正频率中的谐波。
在示例6中，示例5的主题还包括所述多个谐波中的所述一次谐波是所述参考信号的三次正谐波。
在示例7中，示例1-6的主题还包括所述多个谐波中的所述二次谐波是所述参考信号在负频率中的谐波。
在示例8中，示例7的主题还包括所述多个谐波中的所述二次谐波是所述参考信号的一次负谐波。
在示例9中，示例1-8的主题还包括发射器，其中所述发射器被配置为根据极化调制发送信号。
在示例10中，示例1-9的主题还包括接收器，其中所述接收器被配置为根据正交幅度调制接收信号。
在示例11中，示例1-10的主题还包括所述发射器和所述接收器经由环回连接。
在示例12中，示例1-11的主题还包括所述环回包括锁相环。
在示例13中，示例1-12的主题还包括所述参考信号经由所述环回从所述发射器发送到所述接收器，其中，所述环回包括从所述接收器到所述发射器的反馈。
在示例14中，示例1-13的主题还包括对音调的所述测量是对音调的离散傅里叶变换。
在示例15中，示例1-14的主题还包括所述校准信号被配置为校准正交幅度调制信号。
在示例16中，示例1-15的主题还包括所述校准信号被配置为校准所述正交幅度调制信号的IQ不平衡。
在示例17中，一种用于校正相位不平衡的方法，所述方法包括：基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计所述参考信号的非线性分量；基于所估计的非线性分量与对所述参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量之间的差，估计所述参考信号的同相分量；以及基于所估计的同相分量生成校准信号。
在示例18中，示例17的主题还包括根据极化调制发送所述参考信号。
在示例19中，示例18的主题还包括所述参考信号是载波。
在示例20中，示例17-19的主题还包括其中所述参考信号包括相位非线性。
在示例21中，示例17-20的主题还包括所述多个谐波中的所述一次谐波是所述参考信号在正频率中的谐波。
在示例22中，示例21的主题还包括所述多个谐波中的所述一次谐波是所述参考信号的三次正谐波。
在示例23中，示例17-22的主题还包括所述多个谐波中的所述二次谐波是所述参考信号在负频率中的谐波。
在示例24中，示例23的主题还包括所述多个谐波中的所述二次谐波是所述参考信号的一次负谐波。
在示例25中，示例17-24的主题还包括根据极化调制发送信号。
在示例26中，示例17-25的主题还包括根据正交幅度调制接收信号。
在示例27中，示例17-26的主题还包括所述发射器和所述接收器经由环回连接。
在示例28中，示例17-27的主题还包括所述环回包括锁相环。
在示例29中，示例17-28的主题还包括所述参考信号经由所述环回从所述发射器发送到所述接收器，其中，所述环回包括从所述接收器到所述发射器的反馈。
在示例30中，示例17-29的主题还包括对音调的所述测量是对音调的离散傅里叶变换。
在示例31中，示例17-30的主题还包括所述校准信号被配置为校准正交幅度调制信号。
在示例32中，示例17-31的主题还包括所述校准信号被配置为校准所述正交幅度调制信号的IQ不平衡。
在示例33中，一种系统包括根据示例1-16中任一项所述的一个或多个设备，所述系统被配置为实现根据示例17-32中任一项所述的方法。
在示例34中，一种装置用于实现权利要求17-32中的任一项。
在示例35中，一种或多种非暂态计算机可读介质，其上包括可编程指令，所述可编程指令在由设备的一个或多个处理器执行时使所述设备执行权利要求17-32中的任一项所述的方法。
尽管以上说明书和附图可以将电子设备组件描绘为单独的元件，但是技术人员将理解将离散元件组合或集成到单个元件的各种可能性。这可以包括组合两个或更多个电路以形成单个电路，将两个或更多个电路安装到公共芯片或机架上以形成集成元件，在公共处理器核上执行离散软件组件等。相反，技术人员将认识到将单个元件拆分为两个或多个离散元件的可能性，诸如将单个电路拆分为两个或更多个单独电路，将芯片或机架分离为原始提供在其上的离散元件，将软件组件拆分到两个或更多扇区，并在单独的处理器核上执行每个扇区等。
应当理解，本文详细描述的方法的实现方式本质上是说明性的，因此被理解为能够在相应的设备中实现。同样，应当理解，本文详细描述的设备的实现方式应理解为能够被实施为相应的方法。因此，应理解，与本文详细描述的方法相对应的设备可以包括被配置为执行相关方法的每个方面的一个或多个组件。
在以上说明书中定义的所有首字母缩写均另外适用于本文包括的所有权利要求。

Claims (25)

1.一种用于校正相位不平衡的通信电路，所述通信电路包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计所述参考信号的非线性分量；
基于所估计的非线性分量与对所述参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量之间的差，估计所述参考信号的同相分量；以及
基于所估计的同相分量生成校准信号。
2.根据权利要求1所述的通信电路，还被配置为：根据极化调制发送所述参考信号。
3.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述参考信号是载波。
4.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述参考信号包括相位非线性。
5.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述多个谐波中的所述一次谐波是所述参考信号在正频率中的谐波。
6.根据权利要求5所述的通信电路，其中，所述多个谐波中的所述一次谐波是所述参考信号的三次正谐波。
7.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述多个谐波中的所述二次谐波是所述参考信号在负频率中的谐波。
8.根据权利要求7所述的通信电路，其中，所述多个谐波中的所述二次谐波是所述参考信号的一次负谐波。
9.根据权利要求1或2所述的通信电路，还包括发射器，其中所述发射器被配置为根据极化调制发送信号。
10.根据权利要求1或2所述的通信电路，还包括接收器，其中所述接收器被配置为根据正交幅度调制接收信号。
11.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述发射器和所述接收器经由环回连接。
12.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述环回包括锁相环。
13.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述参考信号经由所述环回从所述发射器发送到所述接收器，其中，所述环回包括从所述接收器到所述发射器的反馈。
14.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，对音调的所述测量是对音调的离散傅里叶变换。
15.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述校准信号被配置为校准正交幅度调制信号。
16.根据权利要求1或2所述的通信电路，其中，所述校准信号被配置为校准所述正交幅度调制信号的IQ不平衡。
17.一种用于校正相位不平衡的方法，所述方法包括：
基于对参考信号的多个谐波中的一次谐波处的音调的测量，估计所述参考信号的非线性分量；
基于所估计的非线性分量与对所述参考信号的多个谐波中的二次谐波处的音调的测量之间的差，估计所述参考信号的同相分量；以及
基于所估计的同相分量生成校准信号。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：根据极化调制发送所述参考信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述参考信号是载波。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述参考信号包括相位非线性。
21.根据权利要求17或18所述的方法，还包括：根据正交幅度调制接收信号。
22.根据权利要求17或18所述的方法，还包括：校准正交幅度调制信号。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括：校准所述正交幅度调制信号的IQ不平衡。
24.根据权利要求21所述的方法，还包括：测量所述一次谐波处的音调。
25.根据权利要求21所述的方法，还包括：测量所述二次谐波处的音调。
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