CN1316807C - 模拟积分调制器误差补偿的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种使用返回的I/Q数字信号计算误差补偿信号对AQM的误差进行测量并对误差进行补偿的装置和方法。这个过程包括：通过对返回的I/Q数字信号采样值进行平均对DC偏移信号进行测量；使用经过DC偏移补偿后的I/Q数字信号在一个周期内的最大值对增益补偿信号进行测量；以增益补偿后的I数字信号和Q数字信号之间差值的绝对值之和为基础，对I/Q数字信号的相位补偿值进行测量，并对输入的数字信号依次消除相位误差，增益误差和DC偏移，以对AQM误差进行补偿。

Description

模拟积分调制器误差补偿的装置和方法

发明领域

本发明涉及一种模拟积分调制器(AQM)，更具体地说，涉及一种用于对AQM进行误差补偿的装置和方法。

发明背景

功率放大器被用于放大高频信号，理想地功率放大器只会线性地放大信号的强度，不会引起信号失真。但是，功率放大器包括许多具有非线性特性的有源元件。因此，被放大的信号可能失真，整个系统的功能受到严重影响。

为了改善功率放大器的非线性特性，已经提出了多种纠正的方法。这些方法包括前向反馈法，包迹反馈法，预矫正法，偏差补偿法。预矫正法由于相对其功能价格低廉，而且可以在较宽的带宽内工作而被经常使用。

通过将输入信号预矫正成一种具有与功率放大器的非线性失真特性相反特性的信号，预矫正法能改善系统的线性。预矫正法可以在上实现基带，因此整个系统的物理尺寸可以被小型化，并且效率得以改善。

为了实现一种更广泛的预矫正系统，整个系统使用AQM而不是使用数字积分调制DQM实施。但是，AQM系统使用模拟部件构建而成，包含诸如DC偏移和幅度/相位失调这样的误差件。这些是使预矫正电路功能下降的主要元件。因此，为了得到预矫正电路的优化功能，AQM的误差应当被补偿。

图1显示了现有技术的AQM误差补偿装置。如图1所示，从预矫正电路110到定向耦合器105的路径是信号传输的主路径。从定向耦合器105到控制器107的路径是用于测量AQM中产生的误差的反馈路径。由于DC偏移或者幅度/相位失调，造成在AQM中有误差产生。

现有技术AQM误差补偿装置的包括用于将信号预矫正成一种一种具有与功率放大器的非线性失真特性相反特性的信号的预矫正电路110，用于对从预矫正电路110输出的I/Q数字信号补偿与误差补偿信号同等量的误差补偿单元120。装置还包括第一和第二数模转换器102和103，用于将从补偿单元120输出的I/Q数字信号分别转换成I/Q模拟信号，用于将从第一和第二数模转换器102和103输出的信号进行频率调制的调制器130。然后，功率放大器104用于大调制器130输出的信号并将信号送至定向耦合器105。装置还包括一个降频变换器用于将一个定向耦合器105返回的信号进行降频转换，一个模数转换器106用于将降频转换器140的输出信号转换成数字信号，一个控制器107，用于通过比较模数转换器106的输出信号(Vfb)和预矫正电路110输入的I/Q数字信号(Vref)，对误差补偿值进行测量并根据误差测量值将误差补偿信号应用到误差补偿单元。

误差补偿单元120是调制器130的一个等价电路，它包括一个第一放大器121，用于控制根据控制器107传输来的第一增益补偿信号(α)预矫正后的I-数字信号的增益。第二放大器122用于控制根据控制器107传输来的第二增益补偿信号(β)预矫正后的Q-数字信号的增益。补偿单元还包括一个第三放大器123，用于根据第一相位补偿信号(sinφ)控制第二放大输出信号的相位，一个第四放大器123，用于根据第二相位补偿信号(cosφ)控制第二放大输出信号的相位。另外它还包括一个第一加法器124，用于将第一放大器123和第三放大器123输出的信号相加，一个第二加法器126，用于将第一加法器124输出的信号和第一DC偏移信号(C1)相加，一个第三加法器127，用于将第四放大器125的输出信号和第二DC偏移信号(C2)相加。

调制器130包括一个第一乘法器131，用于将从第一数模转换器102输出的I-模拟信号与本机振荡器输出的本机振荡频率相乘，一个第二乘法器132，用于将从第三数模转换器103输出的Q-模拟信号与本机振荡器输出的并且相位转换90°的本机振荡器信号相乘，一个合并器133用于将第一和第二乘法器131和132输出的信号合并，以及输出高频信号。

控制器107使用从预矫正电路110输入的基准信号(Vref)和从定向耦合器105返回的信号(Vfb)计算AQM误差，然后补偿各自的误差。

现有技术AQM误差补偿装置的操作描述如下：

首先，预矫正电路110控制输入的数字信号的电平，在将数字信号预矫正成预矫正成一种具有与功率放大器的非线性失真特性相反特性的I/Q数字信号后将它输入到误差补偿单元120。

误差补偿单元120对从预补偿器110输出的I/Q数字信号进行误差补偿，并将信号送到第一和第二数模转换器102和103。第一和第二数模转换器102和103在将输入的I/Q数字信号转换为I/Q模拟信号后将其输出。

调制器130接收从第一和第二数模转换器102和103输出的I/Q模拟信号，AQM对信号进行调制。也就是说，从第一数模转换器102输出的I模拟信号，通过将信号与本机振荡器输出的本机振荡器信号相乘，调制器130的第一乘法器131完成对I模拟信号的增频变频，从第二数模转换器103输出的Q模拟信号，通过将信号乘以与本机振荡器信号相位相差π/2的信号，第三乘法器132完成对Q模拟信号的增频变频。各个增频变频信号在合并器中合并起来形成高频信号，并送到功率放大器104。

降频转换器140将通过功率放大器104后从定向耦合器105分支并返回的信号的频率进行降频转换，并将信号送到模数转换器106。模数转换器106将降频转换器140的输出信号转换成数字信号并将它输出到控制器107。

通过对从预矫正电路110输入的I/Q数字信号(Vref)和从模数转换器106接收的I/Q数字信号(Vfb)执行预先确定的计算，控制器对误差值进行测量。然后误差补偿信号被加到误差补偿单元120，用于补偿误差值。误差补偿单元120根据误差补偿信号对I/Q数字信号误差进行补偿，然后输出经过补偿后的信号。

控制器确定误差补偿信号的过程将在下面详细描述。

控制器107从返回的I/Q数字信号测量各个DC偏移(C1和C2)，并将DC偏移从返回的I/Q数字信号中去掉，通过对去掉了DC偏移的I/Q数字信号和从预矫正电路110输入的基准I/Q数字信号进行比较，对增益补偿信号(α和β)进行计算。增益由此得到补偿。

通过使用增益补偿后的I-数字信号和由预矫正电路110输入的基准I数字信号测量延时值。之后，控制器107对增益补偿后的I/Q数字信号进行延时补偿。另外，通过使用补偿延时后的Q数字信号和由110输入的基准Q数字信号，测量相位补偿值(φ)。

接受通过上述过程测量的误差补偿信号的误差补偿单元120，通过第一和第二放大器121和122，对I/Q数字信号进行增益补偿。它也通过第三和第四放大器123和125，对I/Q数字信号进行相位误差补偿，通过第二和第三加法器126和127，对I/Q数字信号的DC偏移进行补偿。最后输出数字信号。

如上所述，的现有技术AQM误差补偿装置存在各种问题。例如，AQM误差补偿装置通过比较从预矫正电路110输入的基准数字信号和返回的数字信号来测量误差补偿信号。因此，需要内存用于存放各个的数字信号。另外在计算AQM误差值前，延时必须被精确地补偿。也就是说，延时中地误差影响增益和相位误差值。因此，延时应当被精确地补偿。但是，实现精确延时补偿非常困难。

另外，在现有技术的AQM补偿装置中，为了测量精确的相位补偿值，需要很多次插值。但是，由于控制器内存的限制，实现多次插值很困难。

而且，现有技术中误差补偿单元先于相位补偿对输入的数字信号进行增益补偿。因此在增益和相位间的独立函数不能被执行，补偿函数的精度降低。

上述内容在此引用作为参考，以用于另外或其它的细节、特征的适当原理和/或技术背景。

发明内容

本发明的目标是至少能解决上述问题和/或缺点并至少提供下面所述的优点。

本发明的另一目标是提供一种方法和装置，对能用返回的I/Q数字信号检测误差并补偿误差的模拟积分调制器(AQM)进行误差补偿。

本发明的另一目标是提供一种用于对能使用返回的I/Q数字信号的误差进行测量和补偿的AQM进行误差补偿的装置和方法。

本发明的另一目标是提供一种对AQM进行误差补偿的装置和方法，AQM能够通过在增益补偿前执行一个相位补偿，在增益和相位之间赋予独立的函数，从而精确地补偿AQM误差。

为了至少达到全部或者部分这些目标，提供一个AQM误差补偿装置，它包括：一个预矫正电路，用于将输入信号预矫正成一种具有与功率放大器的非线性失真特性相反特性的信号；一个误差补偿单元，用于根据误差补偿信号，补偿从预矫正电路输出的I/Q数字信号；一个数模转换器，用于将误差补偿单元的I/Q数字信号分别转换成I/Q模拟信号；一个功率放大器，用于将调制器输出的信号放大并将它送至定向耦合器；一个降频转换器，用于对定向耦合器返回的信号的频率进行降频转换；一个模数转换器，用于将降频转换器输出的信号进行数字转换；一个解调器，用于将被分成I/Q数字信号的模数转换器的数字信号输出；一个数字信号处理器，用于施加误差补偿信号到误差补偿单元，该信号通过计算从解调器输出的I/Q数字信号检测到，其中计算误差补偿信号包括：计算返回的I/Q数字信号的DC偏移信号；计算对I/Q数字信号进行增益补偿的增益补偿信号；计算对I/Q数字信号进行相位补偿的相位补偿值，而计算DC偏移信号包括：以一个预定义的速率对各个返回的I/Q数字信号采样，以获得预定数量的样本；计算各个采样值的平均值；确定平均值的负数作为DC偏移信号。

另外，为了达到至少全部或者部分这些目标，提供一种AQM误差补偿方法，包括将返回的数字信号分割成I/Q数字信号，并将该信号输出；通过对I/Q数字信号执行预定的计算，得到误差补偿信号；通过使用计算出的误差补偿信号对输入信号的误差进行补偿，其中计算误差补偿信号包括：计算返回的I/Q数字信号的DC偏移信号；计算对I/Q数字信号进行增益补偿的增益补偿信号；计算对I/Q数字信号进行相位补偿的相位补偿值，而计算DC偏移信号包括：以一个预定义的速率对各个返回的I/Q数字信号采样，以获得预定数量的样本；计算各个采样值的平均值；确定平均值的负数作为DC偏移信号。

另外，为了达到至少全部或者部分这些目标，提供一种AQM误差补偿方法，包括通过对返回I/Q数字信号采样值计算平均值测量DC偏移信号；使用DC偏移补偿后的I/Q数字信号周期中的最大值，测量增益补偿信号。在计算增益补偿的I数字信号与Q数字信号差值的绝对值之和的基础上，测量I/Q数字信号的相位补偿值；通过在对所输入的数字信号进行相位误差补偿后消除增益误差和DC偏移，对AQM误差进行补偿。

本发明的其他优点，目标和特性，部分将在后面的描述中提出，另外一部分，对于本领域的专业人士来说是很明显的，或者可以从本发明的实践中得出。如它们在所附的权利要求中特别指明的那样，本发明的目标和优点可以被实现和获得。

附图简述

本发明将引用下面的图进行详细描述，图中的引用数字指的是其中相类似的元件：

图1的框图显示了现有技术AQM误差补偿装置。

图2的框图显示了根据本发明的优选实施例的AQM误差补偿装置。

图3的流程图显示了根据本发明的优选实施例测量DC偏移信号的方法。

图4的流程图显示了根据本发明的优选实施例测量增益补偿信号的方法。

图5的流程图显示了根据本发明的优选实施例测量相位补偿值的方法。

图6a和6b的图表分别显示了现有技术和本发明优选实施例的误差补偿单元的模拟结果。

优选实施例

现在将详细地给出本发明的优选实施例的参考，其实例在所附的图中描述。

图2的框图显示了根据本发明的优选实施例的AQM误差补偿装置。如图2所示，优选实施例的误差补偿装置优选包括：一个预矫正电路210，用于将输入信号预矫正成一种具有与功率放大器的非线性失真特性相反特性的信号；一个误差补偿单元220，用于接受从预矫正电路210输出的I/Q数字信号并根据误差补偿信号对信号进行补偿；和第一和第二数模转换器202和203，分别用于将误差补偿单元220的I/Q数字信号转换成I/Q模拟信号。该装置优选地还包括一个调制器230，用于将第一和第二数模转换器202和203输出的模拟信号频率进行调制；一个功率放大器204，用于将调制器230输出的信号放大，并将信号提供给定向耦合器205；一个降频转换器240，用于对从定向耦合器205分支并返回的信号的频率进行降频转换。该装置还包括一个模数转换器206，用于将降频转换器240的输出信号转换成数字信号；一个解调器207，用于将模数转换器206的数字信号进行解调并通过将信号分成I-数字信号和Q-数字信号将信号输出；一个数字信号处理器DSP208，用于通过解调器207的I/Q数字信号(V_fb_I，V_fb_Q)计算AQM误差补偿信号。DSP将误差补偿信号提供给误差补偿单元220。

误差补偿单元220优选包括一个第一放大器221，通过将来自DSP208的误差补偿值作为第一相位补偿信号(SINΦ)，对Q数字信号相位进行控制；一个第三放大器222，通过将来自DSP208的相位补偿值作为第二相位补偿信号(COSΦ)，对Q数字信号相位进行控制。误差补偿单元220还包括一个第一加法器223，用于将预矫正的I数字信号和第一放大的输出信号相加；一个第三放大器224，用于根据第一增益补偿信号(α)，对第一加法器223地输出信号进行增益补偿；一个第四放大器225，用于根据第二增益补偿信号(β)，对第二放大器222输出信号进行增益补偿。它优选地还包括一个第二加法器226，用于通过将从第三放大器224输出的I数字信号和第一DC偏移信号(C1)相加，对DC偏移进行补偿；一个第三加法器227，用于通过将从第四放大器225输出的Q数字信号和第二DC偏移信号(C2)相加，对DC偏移进行补偿。

调制器230优选包括第一放大器231，用于将从第一数模转换器202输出的I-模拟信号与从本机振荡器LO输出的本机振荡器频率信号相乘；第二乘法器232用于将从第二数模转换器203输出的Q-模拟信号与从本机振荡器LO输出的本机振荡频率器信号相乘；一个合并器233，用于将第一和第二乘法器231和232的输出信号合并，输出高频信号。

根据本优选实施例所构造的AQM误差补偿装置的操作描述如下。首先，预矫正电路210将一个调制解调器输入的I/Q数字信号预矫正成具有与功率放大器的非线性失真特性相反特性预矫正I/Q数字信号，并将预矫正信号输入到误差补偿单元220中。

误差补偿单元220对从预矫正电路210输出的I/Q数字信号进行误差补偿并将信号施加到第一和第二数模转换器202和203。第一和第二数模转换器202和203将输入的I/Q数字信号以I/Q模拟信号输出。

调制器230接收从第一和第二数模转换器202和203输出的信号，然后AQM对它们进行调制。也就是说，调制器230的第一乘法器231通过本机振荡器LO将从第一数模转换器202输出的I模拟信号与从本机振荡器输出的频率信号相乘变换I模拟信号的频率；第二乘法器232通过将从第二数模转换器203输出的Q模拟信号乘以与从本机振荡器频率信号相差π/2的信号变换Q模拟信号的频率。在合并器233中，已经被转换频率的各个信号被合并成高频信号，并施加到功率放大器204上。

降频转换器240，接受通过功率放大器204从定向耦合器205返回的信号频率并完成降频转换，并将降频转换后的信号送到模数转换器206，模数转换器206将降频转换器240的输出信号转换成数字信号后并将转换后的信号输出到解调器207。

解调器207对从模数转换器206接受到的数字信号进行解调，并将信号输出为I/Q数字信号(V_fb_I，V_fb_Q)。数字信号处理器208接受这些信号，并通过对解调器207的I/Q数字信号执行预先确定的计算，从中提取误差值。然后DSP208将用于补偿误差值的误差补偿信号施加到误差补偿单元220上。另外，误差补偿单元220根据误差补偿信号对I/Q数字信号的误差进行补偿并将信号输出。

此时，误差补偿信号包括第一和第二DC偏移信号(C1和C1)，用于对I/Q数字信号的DC偏移进行补偿；第一和第二增益补偿信号(α和β)用于补偿I/Q数字信号的增益误差；以及相位补偿值(Φ)用于补偿I/Q数字信号的误差相位。

图3的流程图显示了在根据本发明的优选实施例的AQM误差补偿法中测量DC偏移信号的过程。

AQM误差补偿方法优选地包括通过对返回的I/Q数字信号采样值取平均值对DC偏移进行测量，使用在返回的I/Q数字信号周期中的最大值对增益补偿信号进行测量，通过在返回的I数字信号和返回的Q数字信号之间存在π/2的相位差测量相位补偿值。

参看图3，数字信号处理器208分别对返回的I数字信号V_fb_I和Q数字信号V_fb_Q采样预定的次数，对采样值分别取平均值(S11和S13)，并检测这些值作为第一和第二DC偏移信号(C1和C2)(S12和S14)。此时，大量的采样是基于各个信号的一个周期。

也就是说，对于理想的I/Q数字信号，每个周期的各个采样平均值应当为0。但是，如果I/Q数字信号中分别包含一个误差分量，那么返回的I/Q数字信号中的采样均值中存在误差。一个负的误差值被用于DC偏移的补偿值。

图4的流程图显示了根据本发明的优选实施例的AQM误差补偿法中计算增益补偿信号的过程。

如图中所示，已经去掉DC偏移的I数字信号和Q数字信号的最大值被首先测量。通过使用最大值执行一个预定义的计算，第一和第二增益补偿信号(α和β)被计算出来，然后使用第一和第二增益补偿信号(α和β)，增益得到补偿。

更详细一点，首先在一个周期内对返回的I数字信号和Q数字信号的最大值进行测量(S21到S26)。然后，根据公式1，使用一个I数字信号的最大值和Q数字信号的最大值之比对增益误差(∈)进行计算(S27)。下一步，根据公式2(S28和S29)，使用增益误差(∈)计算第一增益补偿信号(α)和第二增益补偿信号(β)。在理想的没有误差的状态下，I数字信号的最大值和Q数字信号最大值之比为1，因此增益误差为0

$\mathrm{\ϵ}=\frac{V_{\mathrm{fb}}-I_{\max }}{V_{\mathrm{fb}}-Q_{\max }}-1$ (公式1)

$\frac{1}{\mathrm{\α}}=(1+\mathrm{\ϵ})\sqrt{\frac{2}{2+2\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\ϵ}}^2}}$ (公式2)

$\frac{1}{\mathrm{\β}}=\sqrt{\frac{2}{2+2\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\ϵ}}^2}}$

如上所示，公式1用于计算增益误差，公式2用于计算第一增益补偿信号和第二增益补偿信号。其中∈代表增益误差。

通过公式1和公式2计算的第一和第二增益补偿信号(α和β)优选地被施加到误差补偿单元220(图2)对I/Q数字信号增益进行补偿。

图5的流程图显示了在根据本发明的优选实施例的AQM误差补偿法中计算相位补偿值的过程。

如图5所示，首先对补偿过增益补偿信号的I数字信号和Q数字信号之间的差值的绝对值之和进行计算。然后基于该和对返回的I/Q数字信号的相位补偿值(Φ)进行计算。

理想情况下，I数字信号和Q数字信号分别绘出的余弦和正弦曲线，表明存在π/2的相位差。因此，当Q数字信号平移 后，两个信号应当重叠。但是，如果在I数字信号和Q数字信号之间发生了相位误差时，两个信号将不会很好地重叠，误差分量就产生了。

因此，如图5所示，根据公式3，通过将差值的绝对值相加，对在I数字信号和Q数字信号之间的差值进行计算。该值被作为基准和S用作基准(S31)。

$S_{\mathrm{ref}}=\underset{t=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4})|$ (公式3)

公式3确定基准和，K代表一个周期中地采样数。

另外，如果在I/Q数字信号之间相位差比基准和的相位差小，那么根据公式4，对I数字信号和Q数字信号的差值绝对值进行计算。绝对值之和被作为第一基本和(S32)。

$S_1=\underset{t=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}-1)|$ (公式4)

公式4计算了第一基本和，对在正向移动一个采样间隔的Q数字信号和I数字信号之间的差值绝对值进行计算，绝对值之和也被计算。

然后，需要确定基准和是否大于或者等于第一基本和(S33)。如果是，根据公式5(S34和S35)计算第一比较和Sc1。第一比较和Sc1是在被正向移位一个采样间隔后的Q数字信号和I数字信号之间差值的绝对值之和。此时，在I数字信号和Q数字信号之间生成小于π/2的相位差。

通过比较第一基本和与第一比较和(S36和S37)，计算采样间隔，在此间隔，信号间的差值最小。使用第一基本和与第二比较和，根据公式6对相位补偿值进行计算(S38)。

$S_{c1}=\underset{t=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{f\; b}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}-1-s)|$ (公式5)

$\mathrm{\φ}=+[\frac{360}{k}(s-1)+\frac{360}{k}\left(\frac{S_1}{S_1+S_{c1}}\right)]$ (公式6)

公式5和公式6用于计算另一个比较和与相位补偿值，其中k代表在一个周期中采样次数，s代表采样间隔。

如果步骤S33中，第一个基本和比基准和大，那么使用公式7计算第二基本和S20，通过将反向移动一个采样间隔后的Q数字信号和I数字信号之间的差值绝对值相加而获得第二个基本和S₂。此时，在I数字信号和Q数字信号之间产生大于π/2的相位差。

$S_2=\underset{t=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}+1)|$ (公式7)

公式7用于计算第二基本和S₂，其中k代表在一个周期中采样次数。

在计算第二基本和S2之后，根据公式8(S40和S41)通过计算反向移位一个采样间隔后的Q数字信号和I数字信号之间差值的绝对值之和，从而获得第二比较和S_c2。然后决定第二比较和S_c2是否大于或者等于第二个基本和，其中第二比较和是当第二比较和小于第二基本和时将采样间隔逐一正向移动而计算出的(S42和S43)。通过比较第二基本和S₂和第二比较和S_c2，计算两信号间差值最小时的采样间隔以及第二基本和与第二比较和。根据公式9(S44)，使用S₂和S_c2的值，计算相位补偿值。

$S_{c2}=\underset{t=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}+1+s)|$ (公式8)

$\mathrm{\φ}=-[\frac{360}{k}(s-1)+\frac{360}{k}\left(\frac{S_1}{S_1+S_{c2}}\right)]$ (公式9)

因此，使用公式8和公式9计算第二比较和和相位补偿值，其中k代表一个周期中得采样次数，s代表采样间隔。

DC偏移信号(C1和C2)，增益补偿信号(α和β)和相位补偿值(φ)被加到误差补偿单元220(图2)，用于补偿输入信号的相位误差。之后，增益误差得到补偿，DC偏移被去掉。AQM误差按照上述次序得到补偿。

图6a和6b的图表分别显示了现有技术和本发明优选实施例的误差补偿单元的模拟结果。

公式10和11分别描述了在误差补偿方法的现有技术和本优选实施例中所补偿的信号的计算。

I-signal＝Iα+Qβsinφ+C₁    (公式10)

Q-signal＝Qβcosφ+C₂

I-signal＝Iα+Qαsinφ+C₁    (公式11)

Q-signal＝Qβcosφ+C₂

比较公式10和11，I信号存在QβsinΦ和QαsinΦ的区别。现有技术I信号使用β，也就是Q信号分量，因此不可能获得精确补偿。换言之，α是一个用于补偿I信号增益误差而计算出来的值，Q信号分量β加到I信号中。因此不能精确地确定误差补偿值。

根据本发明的AQM误差补偿装置有多种优点。例如，首先对相位误差进行补偿，然后对增益误差进行补偿。因而优选实施例可以改善I信号和Q信号之间的分离度。因此，如图6b，可以将误差改善多达7dB。

另外，根据优选实施例，用于补偿AQM误差的方法和装置仅使用反馈I/Q数字数据来测量AQM误差，因此，不需要额外的内存就可以对误差进行测量和补偿。

根据优选实施例中的用于AQM误差补偿的装置和方法，在增益补偿前，相位得到补偿。在增益和相位之间的独立函数可以被执行。因而做到精确的误差补偿。

前述的实施例和优点仅仅用于举例说明，并不是为限制本发明而构建。本发明原理可以被应用于其他类型的装置中。本发明的叙述是描述性的，并非为了限制权利要求的范围。对于本领域的专业人士来说，很明显，本发明存在许多调整，修改和变种。在权利要求中，方法加功能条款用于覆盖这里所述的执行上述功能的结构，不仅是结构的等价而且是等价的结构。

Claims (31)

1.一种用于模拟积分调制器的误差补偿装置，包括：

一个误差补偿单元，用于根据误差补偿信号补偿预矫正的I/Q数字信号；

一个模数转换器，用于将从误差补偿单元输出的I/Q数字信号转换为I/Q模拟信号；

一个调制器，用于将数模转换器的输出的I/Q模拟信号进行频率调制；

一个功率放大器，用于将调制器的输出信号放大；

一个降频转换器，用于将从功率放大器耦合的信号频率进行降频；

一个模数转换器，用于将降频转换器的模拟输出信号转换为数字信号；

一个解调器，用于将从模数转换器接受的数字信号分成I/Q数字信号；

一个数字信号处理器，用于通过处理从解调器输出的I/Q数字信号，计算误差补偿信号，并将误差补偿信号提供给误差补偿单元，

其中计算误差补偿信号包括：

计算返回的I/Q数字信号的DC偏移信号；

计算对I/Q数字信号进行增益补偿的增益补偿信号；

计算对I/Q数字信号进行相位补偿的相位补偿值，

而计算DC偏移信号包括：

以一个预定义的速率对各个返回的I/Q数字信号采样，以获得预定数量的样本；

计算各个采样值的平均值；

确定平均值的负数作为DC偏移信号。

2.如权利要求1中的装置，还包括一个预矫正电路，用于接收数字I/Q输入信号并将具有非线性失真特性的数字I/Q输入信号矫正，生成预矫正的数字I/Q信号。

3.如权利要求1中的装置，其特征在于误差补偿信号包括：

用于补偿预矫正I/Q数字信号相位的相位补偿值；

用于补偿I/Q数字信号增益的第一和第二增益补偿信号；

用于补偿预矫正I/Q数字信号的DC偏移的第一和第二DC偏移信号。

4.如权利要求1中的装置，其特征在于误差补偿单元包括：

一个第一和一个第二放大器，用于根据相位补偿值对预矫正的Q数字信号进行补偿；

一个第一加法器，用于将预矫正的I数字信号与第一放大器的输出信号相加；

一个第三放大器，用于根据第一增益补偿信号，对第一加法器的输出信号进行补偿；

一个第四放大器，用于根据第二增益补偿信号，对第二放大器的输出信号进行补偿；

一个第二加法器，用于将第三放大器的输出信号与第一DC偏移信号相加；

一个第三加法器，用于将第四放大器的输出信号与第二DC偏移信号相加。

5.如权利要求4中的装置，其特征在于相位补偿值，第一和第二增益补偿信号，和第一和第二DC偏移信号组成误差补偿信号。

6.如权利要求4中的装置，其特征在于通过输入到第一和第二放大器，相位补偿值被转换成一个正弦值和一个余弦值。

7.如权利要求1中的装置，其中数字信号处理器使用返回的I/Q数字信号计算误差补偿信号。

8.一种模拟积分调制器的误差补偿方法，包括：

将返回的数字信号分成I/Q数字信号，并将I/Q数字信号输出；

通过对I/Q数字信号执行一个预定义的计算，对误差补偿信号进行计算；

通过使用计算出的误差补偿信号对输入信号的误差进行补偿，

其中计算误差补偿信号包括：

计算返回的I/Q数字信号的DC偏移信号；

计算对I/Q数字信号进行增益补偿的增益补偿信号；

计算对I/Q数字信号进行相位补偿的相位补偿值，

而计算DC偏移信号包括：

以一个预定义的速率对各个返回的I/Q数字信号采样，以获得预定数量的样本；

计算各个采样值的平均值；

确定平均值的负数作为DC偏移信号。

9.如权利要求8中的方法，其特征在于误差补偿信号被用于预矫正的I/Q数字信号。

10.如权利要求9中的方法，其特征在于预矫正信号具有与功率放大器失真特性相反的失真特性。

11.如权利要求8中的方法，其特征在于误差补偿信号包括：

一个用于补偿I/Q数字信号相位的相位补偿值；

用于对I/Q数字信号增益进行补偿的第一和第二增益补偿信号；

用于对I/Q数字信号DC偏移进行补偿的第一和第二DC偏移信号。

12.如权利要求8中的方法，其特征在于应用误差补偿信号包括：

对从预矫正电路输入的各个I/Q数字信号的相位进行补偿；

对经过相位补偿的I/Q数字信号进行增益补偿；

对经过增益补偿的I/Q数字信号进行DC偏移补偿。

13.如权利要求8中的方法，其特征在于计算增益补偿信号包括：

测量一个周期内I数字信号和Q数字信号的最大值；

使用各个最大值之间的一个比率计算增益误差；

通过使用预定义的方式计算增益误差而确定增益补偿信号。

14.如权利要求13中的方法，其特征在于通过对 $\frac{1}{\mathrm{\α}}=(1+\mathrm{\ϵ})\sqrt{\frac{2}{2+2\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\ϵ}}^2}}$ 取倒数计算第一增益补偿信号，通过对 $\frac{1}{\mathrm{\α}}=(1+\mathrm{\ϵ})\sqrt{\frac{2}{2+2\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\ϵ}}^2}}$ 取倒数计算第二增益补偿信号，其中∈是增益误差。

15.如权利要求8中的方法，其特征在于计算相位补偿值包括：

计算在I数字信号和移位 的Q数字信号之间差值的第一绝对值，并将第一绝对值之和作为基准和；

计算在I数字信号和移位一个采样间隔后的Q数字信号之间差值的第二绝对值，并将第二绝对值之和作为基本和；

计算在I数字信号和移位两个或多个采样间隔后的Q数字信号之间差值的第三绝对值，并将第三绝对值之和作为比较和；

当比较和大于等于基本和时，使用采样间隔提取相位补偿值。

16.如权利要求15中的方法，其特征在于如果基准和大于基本和，那么I数字信号和Q数字信号之间的相位差小于π/2。

17.如权利要求15中的方法，其特征在于如果基准和小于基本和，那么I数字信号和Q数字信号之间的相位差大于π/2。

18.一种模拟积分调制器的误差补偿方法，包括：

通过对返回的采样值进行平均，测量DC偏移信号；

通过使用在一个DC偏移补偿后的I/Q数字信号周期内的最大值，测量增益补偿信号；

基于在增益补偿后的I数字信号和Q数字信号之间差值的绝对值之和，测量I/Q数字信号之间的相位补偿值；

通过在对输入的数字信号进行相位误差补偿之后，去掉增益误差和DC偏移，对模拟积分调制器误差进行补偿。

19.如权利要求18中的方法，其特征在于测量DC偏移信号包括：

对返回的I/Q数字信号进行预定次数的采样；

计算各个采样值的平均值；

确定平均值的负值作为DC偏移信号。

20.如权利要求18中的方法，其特征在于计算增益补偿信号包括：

测量一个周期内I数字信号和Q数字信号的最大值；

使用各个最大值之间的比率计算增益误差；

以预定义的方法计算增益误差，从而确定第一增益补偿信号和第二增益补偿信号。

21.如权利要求20中的方法，其特征在于通过公式 $\mathrm{\ϵ}=\frac{V_{\mathrm{fb}}-I_{\max }}{V_{\mathrm{fb}}-Q_{\max }}-1$ 计算增益误差，其中∈是增益误差。

22.如权利要求20中的方法，其特征在于第一增益补偿信号和第二增益补偿信号通过下面的公式计算：

$\frac{1}{\mathrm{\α}}=(1+\mathrm{\ϵ})\sqrt{\frac{2}{2+2\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\ϵ}}^2}}$     $\frac{1}{\mathrm{\β}}=\sqrt{\frac{2}{2+2\mathrm{\ϵ}+{\mathrm{\ϵ}}^2}}.$

其中，α和β分别代表第一和第二增益补偿信号，∈代表增益误差。

23.如权利要求18中的方法，其特征在于相位补偿值的测量包括：计算在I数字信号和移位 的Q数字信号之间差值的第一绝对值，并将计算出的绝对值之和作为基准和；

计算在I数字信号和移位一个采样间隔后的Q数字信号之间差值的第二绝对值，并将计算出的绝对值之和作为第一基本和；

将基准和与第一基本和进行比较；

如果基准和大于或等于第一基本和，计算第一比较和，并且如果第一比较和大于或者等于第一基本和，使用预先确定的采样间隔提取相位补偿值，相位对第一基本和与第一比较和进行补偿；

如果基准和小于第一基本和，计算在I数字信号和移位一个采样间隔后的Q数字信号之间差值的绝对值，将绝对值之和作为第二基本和；

如果第二比较和大于或等于第二基本和，通过将Q数字信号的采样间隔移动来计算第二比较和，并使用采样间隔提取相位补偿值，基于第二基本和和第二比较和对相位补偿值进行计算。

24.如权利要求23中的方法，其特征在于第一基本和与第二基本和中的Q数字信号相互以相反的方向移位。

25.如权利要求23中的方法，其特征在于基准和通过如下公式计算：

$S_{\mathrm{ref}}=\underset{t=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4})|$ ，其中S_ref是基准和。

26.如权利要求23中的方法，其特征在于第一基本和通过如下公式计算：

$S_1=\underset{t=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}-1)|$ ，其中S₁是第一基本和。

27.如权利要求23中的方法，其特征在于第二基本和通过如下公式计算：

$S_2=\underset{t=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}+1)|$ ，其中S₂是第二基本和，k是一个周期内的采样数量。

28.如权利要求23中的方法，其特征在于第一比较和通过如下公式计算：

$S_{c1}=\underset{t=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)\text{-}{V}_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}-1-s)|$ ，其中S_c1是第一比较和，k是一个周期内的采样数量，s是采样间隔。

29.如权利要求23中的方法，其特征在于第二比较和通过如下公式计算：

$S_{c2}=\underset{t=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}|V_{\mathrm{fb}}-I\left(t\right)-V_{\mathrm{fb}}-Q(t+\frac{k}{4}+1+s)|$ ，其中S_c2是第二比较和，k是一个周期内的采样数量，s是采样间隔。

30.如权利要求23中的方法，其特征在于使用第一基本和和第一比较和提取相位补偿值φ通过如下公式计算：

$\mathrm{\φ}=+[\frac{360}{k}(s-1)+\frac{360}{k}\left(\frac{S_1}{S_1+S_{c1}}\right)]$ ，其中k是一个周期内的采样数量，s是采样间隔，S₁是第一基本和，S_c1是第一比较和。

31.如权利要求23中的方法，其特征在于使用第二基本和和第二比较和提取相位补偿值φ通过如下公式计算：

$\mathrm{\φ}=-[\frac{360}{k}(s-1)+\frac{360}{k}\left(\frac{S_{\text{2}}}{S_2\text{+}{S}_{c2}}\right)]$ ，其特征在于k是一个周期内的采样数量，s是采样间隔，S₂是第二基本和，S_c2是第二比较和。

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