JP2013207575A - Transmitter, signal generation apparatus, and signal generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送信機、信号生成装置、及び信号生成方法に関する。特に、送信機におけるIQ信号のキャリブレーションの技術に関する。 The present invention relates to a transmitter, a signal generation device, and a signal generation method. In particular, the present invention relates to a technique for IQ signal calibration in a transmitter.
従来の送信機は、送信する信号を、例えばI信号及びQ信号(以下、IQ信号ともいう)を用いて変調し、出力する。I信号とQ信号として、同じデジタル値に設定した場合、I信号とQ信号との位相差が90度となり、かつI信号とQ信号とが等振幅となれば、変調精度が高いといえる。しかし、実際には、送信機にはアナログ回路が含まれる関係上、I信号とQ信号との振幅が異なる、また、位相差が90度からずれることがある。送信機は、IQ信号を所望の状態に近付けるため、デジタル領域においてIQ信号をキャリブレーション(Caribration:補正)する。 A conventional transmitter modulates and outputs a signal to be transmitted using, for example, an I signal and a Q signal (hereinafter also referred to as an IQ signal). When the I signal and the Q signal are set to the same digital value, if the phase difference between the I signal and the Q signal is 90 degrees and the I signal and the Q signal have the same amplitude, it can be said that the modulation accuracy is high. However, in practice, the transmitter includes an analog circuit, so that the amplitudes of the I signal and the Q signal are different, and the phase difference may deviate from 90 degrees. The transmitter calibrates (calibrates) the IQ signal in the digital domain in order to bring the IQ signal closer to a desired state.
従来の送信機として、以下の送信機がある。送信機は、正弦波のシングルサイドバンド信号をテスト信号として用い、包絡線検波した信号を周波数解析し、周波数解析された信号の位相を求める。そして、送信機は、求められた位相から利得誤差及び位相誤差の方向性を求め、キャリブレーションする(例えば、特許文献1参照)。 Conventional transmitters include the following transmitters. The transmitter uses a sinusoidal single sideband signal as a test signal, analyzes the frequency of the envelope-detected signal, and obtains the phase of the frequency-analyzed signal. And a transmitter calculates | requires the directionality of a gain error and a phase error from the calculated | required phase, and calibrates (for example, refer patent document 1).
IQ信号をキャリブレーションするために、信号の包絡線を検波する包絡線検波器が用いられる。包絡線検波器は、例えば検波ダイオードを用いて構成される。送信機において、包絡線検波器の後段には、包絡線検波器の出力を入力とするADコンバータ(Analog to degital convertor)が配置される。 In order to calibrate the IQ signal, an envelope detector that detects the envelope of the signal is used. The envelope detector is configured using, for example, a detection diode. In the transmitter, an AD converter (Analog to Digital Converter) that receives the output of the envelope detector is disposed after the envelope detector.
従来の送信機では、IQ信号のキャリブレーションの精度向上させるためには、基準位相を求めることが望ましいが、どのように求めるのか不明確であった。例えば、0°の基準位相を求めるための簡単なテスト信号例として、利得誤差を極端に大きくしたテスト信号(I=cosωmt,Q=0)が考えられる。テスト信号はダイナミックレンジが大きいため、検出系に大きなダイナミックレンジが求められる。つまり、検波ダイオードに広い検出範囲が求められる、または、ADコンバータに大きなビット数が求められる。 In the conventional transmitter, it is desirable to obtain the reference phase in order to improve the calibration accuracy of the IQ signal, but it is unclear how to obtain it. For example, as a simple test signal example for obtaining a 0 ° reference phase, a test signal (I = cos ω mt , Q = 0) with an extremely large gain error can be considered. Since the test signal has a large dynamic range, a large dynamic range is required for the detection system. That is, a wide detection range is required for the detection diode, or a large number of bits is required for the AD converter.
比較的狭い周波数帯域(例えば1GHz帯)の信号を扱う場合には、ADコンバータの変調周波数を低くでき、ADコンバータの取扱可能なビット数(ダイナミックレンジ,垂直分解能)を大きくできる。ADコンバータでは、入力信号の周波数帯域とビット数とはトレードオフの関係にあるので、周波数帯域が狭いほど取扱可能なビット数を大きくできる。従って、比較的狭い周波数帯域の信号であれば、正確に検出できる可能性が高い。 When a signal in a relatively narrow frequency band (for example, 1 GHz band) is handled, the modulation frequency of the AD converter can be lowered, and the number of bits (dynamic range, vertical resolution) that can be handled by the AD converter can be increased. In the AD converter, since the frequency band of the input signal and the number of bits are in a trade-off relationship, the number of bits that can be handled can be increased as the frequency band is narrower. Therefore, there is a high possibility that a signal having a relatively narrow frequency band can be detected accurately.
一方、比較的広い周波数帯域(例えば60GHz帯)の信号を扱う場合には、ADコンバータの変調周波数を高くする必要があるので、ADコンバータの取扱可能なビット数は小さくなる。従って、ダイナミックレンジが大きいテスト信号については、検出精度が劣化するので、正確な基準位相を求めることが困難であり、IQキャリブレーションの精度も不十分であった。 On the other hand, when a signal in a relatively wide frequency band (for example, 60 GHz band) is handled, it is necessary to increase the modulation frequency of the AD converter. Therefore, since the detection accuracy of the test signal having a large dynamic range is deteriorated, it is difficult to obtain an accurate reference phase, and the accuracy of IQ calibration is insufficient.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、IQキャリブレーションの精度を向上できる送信機、信号生成装置、および信号生成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a transmitter, a signal generation device, and a signal generation method capable of improving the accuracy of IQ calibration.
本発明の送信機は、第1のテスト信号及び第2のテスト信号を生成するテスト信号生成部と、前記テスト信号生成部により生成されたテスト信号のIQインバランスを補正する信号補正部と、前記信号補正部により補正された補正信号を変調する変調部と、前記変調部により変調された変調信号の包絡線を検波する包絡線検波部と、前記包絡線検波部により検波された包絡線に基づいて、前記信号補正部により前記IQインバランスを補正するための補正係数を演算する補正係数処理部と、を備え、前記テスト信号生成部は、前記包絡線検波部の検波可能範囲に基づいて前記第1のテスト信号及び前記第2のテスト信号を生成し、前記補正係数処理部は、第1のテスト信号に基づく第1の包絡線に基づいて、前記テスト信号の基準位相を算出し、第2のテスト信号に基づく第2の包絡線に基づいて、前記テスト信号の測定位相を算出し、前記測定位相および前記基準位相に基づいて前記補正係数を算出する。 The transmitter of the present invention includes a test signal generation unit that generates a first test signal and a second test signal, a signal correction unit that corrects IQ imbalance of the test signal generated by the test signal generation unit, A modulation unit that modulates the correction signal corrected by the signal correction unit, an envelope detection unit that detects an envelope of the modulation signal modulated by the modulation unit, and an envelope detected by the envelope detection unit A correction coefficient processing unit that calculates a correction coefficient for correcting the IQ imbalance by the signal correction unit, and the test signal generation unit is based on a detectable range of the envelope detection unit. The first test signal and the second test signal are generated, and the correction coefficient processing unit calculates a reference phase of the test signal based on a first envelope based on the first test signal , Based on the second envelope curve based on the second test signal, it calculates the measured phase of the test signal, and calculates the correction factor based on the measured phase and the reference phase.
この構成により、包絡線検波部の検波精度が向上し、基準位相を精度良く求められる。従って、IQキャリブレーションの精度を向上できる。 With this configuration, the detection accuracy of the envelope detector is improved, and the reference phase can be obtained with high accuracy. Therefore, the accuracy of IQ calibration can be improved.
また、本発明の信号生成装置は、第1のテスト信号及び第2のテスト信号を生成するテスト信号生成部と、前記テスト信号生成部により生成されたテスト信号のIQインバランスを補正する信号補正部と、前記信号補正部により補正された補正信号が変調された変調信号の包絡線に基づいて、前記信号補正部により前記IQインバランスを補正するための補正係数を演算する補正係数処理部と、を備え、前記テスト信号生成部は、前記包絡線を検波する包絡線検波部の検波可能範囲に基づいて前記第1のテスト信号及び前記第2のテスト信号を生成し、前記補正係数処理部は、第1のテスト信号に基づく第1の包絡線に基づいて、前記テスト信号の基準位相を算出し、第2のテスト信号に基づく第2の包絡線に基づいて、前記テスト信号の測定位相を算出し、前記測定位相および前記基準位相に基づいて前記補正係数を算出する。 In addition, the signal generation device of the present invention includes a test signal generation unit that generates the first test signal and the second test signal, and a signal correction that corrects IQ imbalance of the test signal generated by the test signal generation unit. And a correction coefficient processing unit that calculates a correction coefficient for correcting the IQ imbalance by the signal correction unit based on an envelope of a modulation signal obtained by modulating the correction signal corrected by the signal correction unit. The test signal generation unit generates the first test signal and the second test signal based on a detectable range of an envelope detection unit that detects the envelope, and the correction coefficient processing unit Calculates a reference phase of the test signal based on the first envelope based on the first test signal, and measures the test signal based on the second envelope based on the second test signal. Calculating a phase, and calculates the correction factor based on the measured phase and the reference phase.
この構成により、包絡線検波部の検波精度が向上し、基準位相を精度良く求められる。従って、IQキャリブレーションの精度を向上できる。 With this configuration, the detection accuracy of the envelope detector is improved, and the reference phase can be obtained with high accuracy. Therefore, the accuracy of IQ calibration can be improved.
また、本発明の信号生成方法は、第1のテスト信号及び第2のテスト信号を生成するテスト信号生成ステップと、前記生成されたテスト信号のIQインバランスを補正する補正ステップと、前記補正された補正信号が変調された変調信号の包絡線に基づいて、前記IQインバランスを補正するための補正係数を演算する演算ステップと、を備え、前記テスト信号生成ステップでは、前記包絡線を検波する包絡線検波部の検波可能範囲に基づいて前記第1のテスト信号及び前記第2のテスト信号を生成し、前記演算ステップでは、第1のテスト信号に基づく第1の包絡線に基づいて、前記テスト信号の基準位相を算出し、第2のテスト信号に基づく第2の包絡線に基づいて、前記テスト信号の測定位相を算出し、前記測定位相および前記基準位相に基づいて前記補正係数を算出する。 The signal generation method of the present invention includes a test signal generation step for generating a first test signal and a second test signal, a correction step for correcting IQ imbalance of the generated test signal, and the correction. And a calculation step for calculating a correction coefficient for correcting the IQ imbalance based on an envelope of the modulation signal obtained by modulating the correction signal. In the test signal generation step, the envelope is detected. The first test signal and the second test signal are generated based on a detectable range of an envelope detector, and in the calculation step, based on the first envelope based on the first test signal, A reference phase of the test signal is calculated, a measurement phase of the test signal is calculated based on a second envelope based on the second test signal, and the measurement phase and the reference position are calculated. And calculates the correction coefficient based on.
この方法により、包絡線検波部の検波精度が向上し、基準位相を精度良く求められる。従って、IQキャリブレーションの精度を向上できる。 By this method, the detection accuracy of the envelope detection unit is improved, and the reference phase can be obtained with high accuracy. Therefore, the accuracy of IQ calibration can be improved.
本発明によれば、IQキャリブレーションの精度を向上できる。 According to the present invention, the accuracy of IQ calibration can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態における送信機100の構成例を示すブロック図である。送信機100は、テスト信号生成部101、ベースバンド信号生成部102、MUX(Multiplexer)103、IQインバランス補正部104、変調器105、包絡線検波部106、演算部107、およびメモリ108を含む。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a
テスト信号生成部101は、IQインバランスを測定するためのテスト信号を生成し、MUX103に出力する。テスト信号生成部101は、包絡線検波部106の検波可能範囲に基づいてテスト信号を生成する。テスト信号の生成方法の詳細については後述する。
The test
ベースバンド信号生成部102は、通信に用いるベースバンド信号を生成し、MUX103に出力する。
The baseband
MUX103は、テスト信号又はベースバンド信号のいずれかを選択し、IQインバランス補正部に出力する。MUX103は、キャリブレーションモードでは、つまりIQ信号をキャリブレーションする場合、テスト信号生成部101からの出力を選択する。また、MUX103は、データ送信モードでは、つまりバースバンド信号を送信する場合、ベースバンド信号生成部102からの出力を選択する。
The MUX 103 selects either the test signal or the baseband signal and outputs it to the IQ imbalance correction unit. The MUX 103 selects an output from the test
IQインバランス補正部104は、メモリ108が保持するLUT(Look Up Table)に格納されたパラメータ(補正係数)を用いて、入力されたIQ信号を補正し、補正信号を変調器105に出力する。IQインバランス補正部104による補正では、IQインバランスが補正される。IQインバランスは、振幅誤差及び位相誤差を含む。
The IQ
変調器105は、IQインバランス補正部104からの補正信号を変調し、変調信号(高周波信号)を出力する。
The
包絡線検波部106は、包絡線検波器106Aと、包絡線検波器の後段に直列に接続されたADコンバータ106Bと、を含む。包絡線検波器106Aは、検波ダイオードを用いて構成され、変調器105から出力された高周波信号の包絡線を検波する。ADコンバータ106Bは、包絡線の検波結果としてのアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号(包絡線信号)を演算部107へ出力する。
The
演算部107は、包絡線信号を解析することによって、IQインバランスを検出する。また、演算部107は、IQインバランスを補正するための補正係数を求め、メモリ108が保持するLUTを更新する。つまり、演算部107は、包絡線検波部106により検波された包絡線に基づいて補正係数を演算する補正係数処理部としての機能を有する。
The
演算部107は、図示しないメモリに格納されたプログラムを実行することによって、各機能を実現する。演算部107の動作の詳細については後述する。
The
メモリ108は、LUTを有し、各種データ、各種パラメータを記憶する。各種パラメータには、補正係数を含む行列cが含まれる。
The
なお、テスト信号生成部101、ベースバンド信号生成部102、MUX103、IQインバランス補正部104、演算部107、およびメモリ108が、第1の集積回路において構成され、変調器105及び包絡線検波部106が第2の集積回路において構成されてもよい。また、送信機100における全ての構成部が、1つの集積回路によって構成されてもよい。
Note that the test
次に、IQインバランス補正部104について説明する。
IQインバランス補正に用いる行列cは、値gc及び値θcを用いて、例えば以下の(式1)により記述される。値gcは振幅誤差geの補正に寄与する値であり、値θcは位相誤差θeの補正に寄与する値である。
Next, the IQ
The matrix c used for IQ imbalance correction is described by, for example, the following (Equation 1) using the value g c and the value θ c . The value g c is a contributing value for the correction of the amplitude error g e, the value theta c that contribute value to correct the phase error theta e.
振幅誤差ge及び位相誤差θeが十分小さい場合は、値gc及び値θcも十分小さくなり、行列cは以下の(式2)により近似できる。
図2はIQインバランス補正部104の詳細構成例を示すブロック図である。
IQインバランス補正部104は、例えば、乗算器201,202,203,204、および加算器205,206を含む。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the IQ
The IQ
乗算器201は、MUX103からのI信号(補正前I信号)と、LUTに格納された補正係数c(1,1)とを入力し、乗算する。乗算器202は、MUX103からのI信号(補正前I信号)と、LUTに格納された補正係数c(2,1)とを入力し、乗算する。乗算器203は、MUX103からのQ信号(補正前Q信号)と、LUTに格納された補正係数c(1,2)とを入力し、乗算する。乗算器204は、MUX103からのQ信号(補正前Q信号)と、LUTに格納された補正係数c(2,2)とを入力し、乗算する。
The
加算器205は、乗算器201の出力と乗算器203の出力とを入力して乗算し、補正されたI信号(補正後I信号)を出力する。加算器206は、乗算器202の出力と乗算器204の出力とを入力して乗算し、補正されたQ信号(補正後Q信号)を出力する。
次に、変調器105について説明する。
図3は変調器105の詳細構成例を示すブロック図である。
変調器105は、乗算器301,302、発振器303、および加算器304を含む。
Next, the
FIG. 3 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the
The
乗算器301は、IQインバランス補正部104により補正されたI信号(補正後I信号)と、発振器303の出力とを入力し、乗算する。乗算器302は、IQインバランス補正部104により補正されたQ信号(補正後Q信号)と、発振器303の出力とを入力し、乗算する。
発振器303は、連続波信号を生成し、2つの連続波信号に90°の位相差を付加して、乗算器301および乗算器302に供給する。加算器304は、乗算器301の出力と乗算器302の出力とを入力し、加算する。
The
加算器304の出力が、変調信号となり、送信機100の出力信号となる。なお、送信機100は、変調器105の後段に増幅器を設けてもよい。送信機100の出力信号を、振幅誤差ge、位相誤差θeを用いて、以下の(式3)に示す。
The output of the
次に、テスト信号生成部101について説明する。
テスト信号には、第1のテスト信号S1と第2のテスト信号S2とがある。第1のテスト信号S1は、送信機100が生成する信号の基準位相を測定するための信号である。第2のテスト信号S2は、送信機100が生成する信号の測定位相を測定するための信号である。
Next, the test
The test signal includes a first test signal S1 and a second test signal S2. The first test signal S1 is a signal for measuring the reference phase of the signal generated by the
まず、第1のテスト信号S1について説明する。 First, the first test signal S1 will be described.
テスト信号生成部101は、第1のテスト信号S1として、例えば以下の(式4)によって表される第1のテスト信号S11を出力する。(式4)によって表わされる第1のテスト信号S11は、0°の基準位相を求めるための信号である。
(式4)において、A,αは定数である。ωmは後述する第2のテスト信号(シングルサイドバンド信号)の角周波数である。αは、送信機100の有するIQインバランスの大きさと、IQインバランス補正後に許容される残留IQインバランスと、によって決定される。以下の式においても同様である。
In (Formula 4), A and α are constants. ω m is an angular frequency of a second test signal (single sideband signal) described later. α is determined by the magnitude of the IQ imbalance of the
(式4)によって表わされる第1のテスト信号S11は、IQ平面では、t=0において(I,Q)=(A(1+α),0)(図4(A)の点A)から、I軸の負方向に振幅Aαとして振動を開始する。つまり、原点(0,0)を中心とした単純なテスト信号の振動と比較すると、距離Aがオフセットされている。従って、包絡線検波器106Aに入力される第1のテスト信号S11の振幅A±Aαが、図5に示す検波可能レンジDに収まれば、好適に第1のテスト信号S11を検出できる。
The first test signal S11 represented by (Equation 4) is expressed as (I, Q) = (A (1 + α), 0) (point A in FIG. 4A) at t = 0 on the IQ plane. Vibration is started with an amplitude Aα in the negative direction of the axis. That is, the distance A is offset as compared with simple test signal vibration centered at the origin (0, 0). Therefore, if the amplitude A ± Aα of the first test signal S11 input to the
また、テスト信号生成部101は、第1のテスト信号S1として、例えば以下の(式5)によって表される第1のテスト信号S12を出力してもよい。(式5)によって表わされる第1のテスト信号S12は、90°の基準位相を求めることができる。
第1のテスト信号S12は、IQ平面では、t=0において(I,Q)=(0,A(1+α))(図4(A)の点B)の点から、Q軸の負方向に振幅Aαとして振動を開始する。つまり、原点を中心とした単純なテスト信号の振動と比較すると、Q軸方向に距離Aがオフセットされている。従って、包絡線検波器106Aに入力される第1のテスト信号S12の振幅A±Aαが、図5に示す検波可能レンジDに収まれば、好適に第1のテスト信号S12を検出できる。
On the IQ plane, the first test signal S12 is negative on the Q axis from the point of (I, Q) = (0, A (1 + α)) (point B in FIG. 4A) at t = 0. Vibration is started with an amplitude Aα in the direction. That is, the distance A is offset in the Q-axis direction compared to simple test signal vibration centered on the origin. Therefore, if the amplitude A ± Aα of the first test signal S12 input to the
また、テスト信号生成部101は、第1のテスト信号S1として、例えば以下の(式6)によって表される第1のテスト信号S13を出力する。(式6)によって表される第1のテスト信号S13は、180°の基準位相を求めるための信号である。
(式6)によって表される第1のテスト信号S13は、IQ平面では、t=0において(I,Q)=(A(1-α),0)(図4(A)の点A)の点から、I軸の正方向に振幅Aαとして振動を開始する。つまり、原点(0,0)を中心とした単純なテスト信号の振動と比較すると、I軸方向に距離Aがオフセットされている。従って、包絡線検波器106Aに入力される第1のテスト信号S13の振幅A±Aαが、図5に示す検波可能レンジDに収まれば、好適に第1のテスト信号S13を検出できる。
The first test signal S13 expressed by (Equation 6) is (I, Q) = (A (1-α), 0) (point A in FIG. 4A) at t = 0 on the IQ plane. From this point, vibration is started with an amplitude Aα in the positive direction of the I axis. That is, the distance A is offset in the I-axis direction as compared with the simple test signal vibration centered at the origin (0, 0). Therefore, if the amplitude A ± Aα of the first test signal S13 input to the
(式4)〜(式6)では、第1のテスト信号S11、S12、S13は、例えば振幅変調(AM)信号用のIQ信号である。 In (Expression 4) to (Expression 6), the first test signals S11, S12, and S13 are IQ signals for amplitude modulation (AM) signals, for example.
次に、第2のテスト信号S2について説明する。
テスト信号生成部101は、例えば以下の(式7)によって表される第2のテスト信号S2を出力する。
The test
(式7)では、第2のテスト信号S2は、例えばIQ平面において原点(0,0)を中心として回転するシングルサイドバンド信号用のIQ信号である。また、第2のテスト信号S2の角周波数ωmは、第1のテスト信号S11〜S13の角周波数2ωmの半分である。 In (Expression 7), the second test signal S2 is an IQ signal for a single sideband signal that rotates around the origin (0, 0) on the IQ plane, for example. Further, the angular frequency ω m of the second test signal S2 is half of the angular frequency 2ω m of the first test signals S11 to S13.
ここで、第2のテスト信号S2の角周波数ωmが第1のテスト信号S11〜S13の角周波数2ωmの半分である理由について説明する。 Here, the reason why the angular frequency ω m of the second test signal S2 is half of the angular frequency 2ω m of the first test signals S11 to S13 will be described.
図4(A)は、IQ平面における第1のテスト信号S11及び理想的な第2のテスト信号S2の一例を示す図である。図4(B)は、IQ平面においてI信号が理想状態よりも大きく、Q信号が理想状態よりも小さい第2のテスト信号S2の一例を示す図である。ここでは、第1のテスト信号S1として(式4)によって表わされる第1のテスト信号S11を例示する。 FIG. 4A is a diagram illustrating an example of the first test signal S11 and the ideal second test signal S2 in the IQ plane. FIG. 4B is a diagram illustrating an example of the second test signal S2 in which the I signal is larger than the ideal state and the Q signal is smaller than the ideal state in the IQ plane. Here, the first test signal S11 represented by (Equation 4) is exemplified as the first test signal S1.
図4(A)において、第1のテスト信号S11は、IQ平面において直線的な振動を反復する。第2のテスト信号S2は、IQ平面において円を描くよう回転する。例えば、図4(B)では、歪を第2のテスト信号S2が有する場合、IQ平面上を1回転する一周期の間に振幅が大→小→大→小→大となり、角周波数が2回変化することになる。従って、第2のテスト信号S2の周期の半分の周期において、スプリアスが出現する。 In FIG. 4A, the first test signal S11 repeats linear vibration in the IQ plane. The second test signal S2 rotates to draw a circle in the IQ plane. For example, in FIG. 4B, when the second test signal S2 has a distortion, the amplitude becomes large → small → large → small → large during one cycle on the IQ plane, and the angular frequency is 2 Will change times. Therefore, spurious appears in a half cycle of the second test signal S2.
一方、第1のテスト信号S11に対しては、一周期の間に振幅が大→小→大となり、角周波数が1回変化することになる。従って、包絡線を検波した場合、第1のテスト信号S11の周期と同一の周期において、スプリアスが出現する。 On the other hand, for the first test signal S11, the amplitude changes from large to small to large during one cycle, and the angular frequency changes once. Therefore, when the envelope is detected, spurious appears in the same cycle as that of the first test signal S11.
従って、テスト信号生成部101は、第1のテスト信号S11の角周波数2ωmが、第2のテスト信号S2の角周波数ωmの2倍となるように、テスト信号を生成する。つまり、第1のテスト信号S1の周波数は、第2のテスト信号S2の周波数の2倍である。
Accordingly, the
次に、包絡線検波部106について説明する。
Next, the
図5は包絡線検波器106Aの入出力特性の一例を示す図である。図5の横軸は包絡線検波器106Aの入力の大きさを示しており、縦軸は包絡線検波器106Aの出力つまりADコンバータ106Bの入力の大きさを示している。図5を参照すると、検波可能レンジDにおいて包絡線検波器106Aの出力が急峻に大きくなっていることが理解できる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of input / output characteristics of the
図4(A)では、第1のテスト信号S11は、IQ平面におけるI軸上の原点0点からA点にオフセットされている。従って、IQ平面におけるI軸上の原点0点を通過するテスト信号を使用した場合には、検波可能レンジD内にテスト信号が好適に収まらないが、第1のテスト信号S11は、検波可能レンジD内に好適に収まる。
従って、ADコンバータ106Bのビット数全体を使用でき、包絡線検波器106Aの検出精度が向上する。従って、基準位相を精度良く検出できる。
In FIG. 4A, the first test signal S11 is offset from the zero point on the I axis on the IQ plane to the A point. Therefore, when a test signal that passes through the origin 0 point on the I axis on the IQ plane is used, the test signal does not preferably fit within the detectable range D, but the first test signal S11 is within the detectable range. D fits well.
Therefore, the entire number of bits of the
テスト信号生成部101は、第1のテスト信号S1を示す(式4)〜(式6)における定数Aを調整する。具体的には、テスト信号生成部101は、第1のテスト信号S1の振動の中心A(A,0)(図4(A)参照)が、包絡線検波器106Aの特性に合わせて、包絡線検波器106Aの検波可能レンジDの中心Dmの付近となるように設定する。
The test
また、テスト信号生成部101は、第2のテスト信号S2を示す(式7)における定数Aを調整する。具体的には、テスト信号生成部101は、第2のテスト信号S2の振動の中心が、包絡線検波器106Aの特性に合わせて、包絡線検波器106Aの検波可能レンジDの中心Dmの付近となるように設定する。なお、第2のテスト信号S2における定数Aは、第1のテスト信号S1における定数Aと同じ値を用いてもよい。
Further, the test
包絡線検波器106Aにより検波される信号の大きさは、I信号及びQ信号の合成ベクトルの絶対値に相当する。送信機100がIQインバランスを持たない場合、包絡線検波器106Aにより検波される第2のテスト信号S2の包絡線の大きさは一定である。一方、送信機100がIQインバランスを有する場合、包絡線検波器106Aにより検波される包絡線の大きさは変動する。
The magnitude of the signal detected by the
従って、包絡線検波器106Aは、第1のテスト信号S1及び第2のテスト信号S2のどちらであっても、検波可能レンジDの中心Dm付近を中心に振動する波形を検出する。また、第1のテスト信号S1及び第2のテスト信号S2の包絡線信号の大きさが同程度となるようαを設定することで、振幅も同程度にできる。従って、ダイナミックレンジの狭い包絡線検波器106A又はADコンバータ106Bを用いても、信号を高精度に検出できる。
Accordingly, the
次に、演算部107の動作について説明する。
図6は演算部107の動作例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
FIG. 6 is a flowchart showing an operation example of the
まず、演算部107は、包絡線検波部106から第1のテスト信号S1に対応する包絡線信号(第1の包絡線)を入力する(ステップS101)。
First, the
演算部107は、第1のテスト信号S1を入力すると、例えば高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transformation)によって周波数解析し、ωmの角周波数成分の位相θrefを求める(ステップS102)。位相θrefは第2のテスト信号S2を用いた場合の基準位相となる。
When the first test signal S1 is input, the
続いて、演算部107は、包絡線検波部106から第2のテスト信号S2に対応する包絡線信号(第2の包絡線)を入力する(ステップS103)。
Subsequently, the
続いて、演算部107は、第2のテスト信号S2を入力すると、例えば高速フーリエ変換によって周波数解析し、2ωmの角周波数成分の位相θmeasを求める(ステップS104)。位相θmeasは第2のテスト信号S2の測定位相である。
Subsequently, the
続いて、演算部107は、位相θ=θmeas−θrefを求める(ステップS105)。位相θは、IQインバランスに起因する2ωmの角周波数成分の位相である。送信機100は、主に、MUX103、IQインバランス補正部104、変調器105の遅延により、位相θref分の位相回転を有する。従って、位相θにより、系自体の遅延の影響を取り除き、IQインバランスに起因する位相成分を抽出できる。
Subsequently, the
続いて、演算部107は、位相θの値に基づいて、振幅誤差ge,位相誤差θeの向きを求める(ステップS106)。
Subsequently, the
図7は位相θと、IQインバランスの向きとの関係の一例を示す図である。図7の関係を示す情報は、例えばメモリ108が保持するLUTに格納される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the relationship between the phase θ and the IQ imbalance direction. Information indicating the relationship of FIG. 7 is stored in, for example, an LUT held by the
図7において、−45°≦θ<45°では、演算部107は、振幅誤差geの向きが負であると判別する。つまり、出力VのI信号成分が理想状態よりも大きいことを示している。また、45°≦θ<135°では、演算部107は、位相誤差θeの向きが負であると判別する。また、−135°≦θ<180°又は−180°≦θ<135°では、演算部107は、振幅誤差geの向きが正であると判別する。また、−135°≦θ<−45°では、演算部107は、位相誤差θeの向きが正であると判別する。
7, the -45 ° ≦ θ <45 °, the
続いて、演算部107は、振幅誤差ge,位相誤差θeの向きに基づいて、LUTに格納された行列cの値を更新する(ステップS107)。なお、行列cの初期値は単位行列に設定されている。行列cを更新することで、補正係数の精度を向上できる。
Subsequently, the
例えば、演算部107は、振幅誤差geの向きが負では、行列cの各要素における値gcをΔg減算し、値θcを変更しない。つまり、振幅誤差geの向きが負では、I信号の成分が理想状態より大きいので、演算部107は、I信号の成分が小さくなるように行列cの値を更新する。
For example, the
また、演算部107は、位相誤差θeの向きが負では、行列cの各要素における値θcをΔθ減算し、値gcを変更しない。また、演算部107は、位相誤差θeの向きが正では、行列cの各要素における値θcをΔθ加算し、値gcを変更しない。また、演算部107は、振幅誤差geの向きが正では、行列cの各要素における値gcをΔg減算し、値θcを変更しない。
The
なお、Δg及びΔθは、IQキャリブレーションを実施する場合の振幅誤差ge及び位相誤差θeの調整パラメータであり、収束時間、収束精度の要求から決定される。また、IQインバランス補正部104は、更新された行列cを用いて補正する。
Incidentally, Delta] g and Δθ are the adjustment parameters of the amplitude error g e and phase errors theta e in the case of carrying out the IQ calibration, convergence time is determined from the required convergence accuracy. Further, the IQ
演算部107は、第2のテスト信号S2を用いた上記の処理(ステップS103〜ステップS107)を繰り返す。演算部107は、角周波数成分2ωmの振幅が前回の角周波数成分2ωmの振幅よりも小さくなったかどうかを判別する(ステップS108)。角周波数成分2ωmの振幅が前回の角周波数成分2ωmの振幅よりも小さくなった場合、ステップS103の処理に進む。
The
従って、第2のテスト信号S2を用いたテストを繰り返し実行することで、角周波数成分2ωmの振幅が小さくなっていき、第2のテスト信号S2のIQインバランスが減少する。 Accordingly, by repeatedly executing the test using a second test signal S2, the amplitude of the angular frequency component 2 [omega m is gradually reduced, IQ imbalance of the second test signal S2 is reduced.
一方、角周波数成分2ωmの振幅が前回の角周波数成分2ωmの振幅よりも小さくなかった場合、図6の処理を終了する。すなわち、包絡線検波器106Aにより検波された第2のテスト信号S2の角周波数成分2ωmの振幅が小さくならなくなった時点において、キャリブレーション終了とする。
On the other hand, if the amplitude of the angular frequency component 2 [omega m is not smaller than the amplitude of the previous angular frequency component 2 [omega m, it ends the processing of FIG. That is, at the time when the amplitude of the angular frequency components 2 [omega m of the second test signal S2 detected by the
演算部107は、第1のテスト信号S1に基づく第1の包絡線に基づいて、第2のテスト信号S2の基準位相θrefを算出する。また、演算部107は、第2のテスト信号S2に基づく第2の包絡線に基づいて、第2のテスト信号S2の測定位相θmeasを算出する。また、演算部107は、測定位相θmeas及び基準位相θrefに基づいて、補正係数を算出する。補正係数は、例えば行列cの各要素である。
The
詳細には、演算部107は、測定位相θmeasから基準位相θrefを減算して位相θを求め、位相θに基づいて補正係数を算出することが好ましい。さらに詳細には、演算部107は、位相θに基づいて、IQインバランスに含まれる振幅誤差ge又は位相誤差θeの向きを推定し、振幅誤差ge又は位相誤差θeの向きに基づいて補正係数を算出することが好ましい。
Specifically, it is preferable that the
演算部107の動作によれば、基準位相θrefを用いて、IQインバランスに起因する位相θを精度よく推定できる。従って、IQキャリブレーションの精度を向上できる。
According to the operation of the
また、演算部107は、第2のテスト信号S2から測定位相θmeasを複数回算出し、算出した測定位相θmeasと基準位相θrefに基づく補正係数の算出を複数回繰り返すことが好ましい。これにより、IQインバランスを徐々に低減でき、収束できる。
In addition, it is preferable that the
次に、キャリブレーション終了後の送信機の動作について説明する。 Next, the operation of the transmitter after completion of calibration will be described.
送信機100は、キャリブレーションが終了すると、キャリブレーションモードが終了する。キャリブレーションモードが終了すると、送信機100は、データ送信モードに切り替える。具体的には、図1のMUX103が、ベースバンド信号生成部102の出力を選択する。
When the calibration is completed, the
続いて、IQインバランス補正部104が、演算部107により更新された行列cを含むパラメータが格納されたLUTを参照して、ベースバンド信号生成部102から出力されたIQ信号を補正する。続いて、変調器105は、補正信号を変調し、変調信号を送信する。
Subsequently, the IQ
送信機100によれば、ダイナミックレンジが狭い包絡線検波部106であっても、高精度なIQインバランスキャリブレーションが可能となり、送信信号の歪みを低減できる。なお、IQキャリブレーションは、例えば、送信機100の電源投入時、スリープモードからの起動時、データ送信開始前に実施すればよい。
According to the
次に、送信機100を含む無線機器600について説明する。
図8は無線機器600の構成例を示すブロック図である。無線機器600は、送信機100、受信機602、共用器603、およびアンテナ604を含む。
Next, the
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the
送信機100は、IQインバランスを補正して所望のデータを変調し、変調信号を送信する。受信機602は、他の通信装置からのデータを受信する。共用器603は、送信信号と、受信信号を分離し、アンテナ604を送信時、受信時において共用する。
The
無線機器600により、歪みの少ないデータ送信が可能である。
The
また、図9に示す無線機器700のように、送信用のアンテナ703と受信用のアンテナ704を別に具備する構成であっても構わない。
Further, as in the
本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲において示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であれば、どのようなものであっても適用可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and any configuration can be used as long as it can achieve the functions shown in the claims or the functions of the configuration of the present embodiment. Applicable.
上記実施形態では、本発明をハードウェアによって構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。 In the above embodiment, the case where the present invention is configured by hardware has been described as an example, but the present invention can also be realized by software in cooperation with hardware.
また、上記実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしてもよいし、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称してもよい。 Each functional block used in the description of the above embodiment is typically realized as an LSI that is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. Here, it may be an LSI, or may be referred to as an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。例えば、LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、LSI内部の回路セルの接続、又は、設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. For example, a Field Programmable Gate Array (FPGA) that can be programmed after manufacturing the LSI, connection of circuit cells in the LSI, or a reconfigurable processor whose settings can be reconfigured may be used.
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。 Further, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. Biotechnology can be applied.
本発明は、IQキャリブレーションの精度を向上できる送信機、信号生成装置、および信号生成方法等に有用である。 The present invention is useful for a transmitter, a signal generation apparatus, a signal generation method, and the like that can improve the accuracy of IQ calibration.
100 送信機
101 テスト信号生成部
102 ベースバンド信号生成部
103 MUX
104 IQインバランス補正部
105 変調器
106 包絡線検波器
106A 包絡線検波器
106B ADコンバータ
107 演算部
108 メモリ
201、202、203、204 乗算器
205、206 加算器
301、302 乗算器
303 発振器
304 加算器
600 無線機器
601 送信機
602 受信機
603 共用器
604 アンテナ
700 無線機器
701 送信機
702 受信機
703、704 アンテナ
100
104 IQ
Claims (9)
前記テスト信号生成部により生成されたテスト信号のIQインバランスを補正する信号補正部と、
前記信号補正部により補正された補正信号を変調する変調部と、
前記変調部により変調された変調信号の包絡線を検波する包絡線検波部と、
前記包絡線検波部により検波された包絡線に基づいて、前記信号補正部により前記IQインバランスを補正するための補正係数を演算する補正係数処理部と、
を備え、
前記テスト信号生成部は、前記包絡線検波部の検波可能範囲に基づいて前記第1のテスト信号及び前記第2のテスト信号を生成し、
前記補正係数処理部は、前記第1のテスト信号に基づく第1の包絡線に基づいて、前記テスト信号の基準位相を算出し、前記第2のテスト信号に基づく第2の包絡線に基づいて、前記テスト信号の測定位相を算出し、前記測定位相および前記基準位相に基づいて前記補正係数を算出する送信機。 A test signal generator for generating a first test signal and a second test signal;
A signal correction unit that corrects IQ imbalance of the test signal generated by the test signal generation unit;
A modulation unit that modulates the correction signal corrected by the signal correction unit;
An envelope detector for detecting an envelope of the modulated signal modulated by the modulator;
A correction coefficient processing unit that calculates a correction coefficient for correcting the IQ imbalance by the signal correction unit, based on the envelope detected by the envelope detection unit;
With
The test signal generation unit generates the first test signal and the second test signal based on a detectable range of the envelope detection unit,
The correction coefficient processing unit calculates a reference phase of the test signal based on a first envelope based on the first test signal, and based on a second envelope based on the second test signal A transmitter that calculates a measurement phase of the test signal and calculates the correction coefficient based on the measurement phase and the reference phase.
前記補正係数処理部は、前記測定位相から前記基準位相を減算して前記第2のテスト信号の位相を算出し、前記位相に基づいて前記補正係数を算出する送信機。 The transmitter of claim 1, comprising:
The transmitter, wherein the correction coefficient processing unit calculates the phase of the second test signal by subtracting the reference phase from the measurement phase, and calculates the correction coefficient based on the phase.
前記補正係数処理部は、前記第2のテスト信号の位相に基づいて、IQインバランスに含まれる振幅誤差又は位相誤差の向きを推定し、振幅誤差又は位相誤差の向きに基づいて補正係数を算出する送信機。 The transmitter according to claim 2, wherein
The correction coefficient processing unit estimates an amplitude error or phase error direction included in the IQ imbalance based on the phase of the second test signal, and calculates a correction coefficient based on the amplitude error or phase error direction. Transmitter.
前記第1のテスト信号は、振幅変調信号用のIQ信号であり、
前記第2のテスト信号は、IQ平面において原点を中心として回転するシングルサイドバンド信号用のIQ信号であり、
前記第1のテスト信号の周波数は、前記第2のテスト信号の周波数の2倍である送信機。 The transmitter according to any one of claims 1 to 3,
The first test signal is an IQ signal for an amplitude modulation signal,
The second test signal is an IQ signal for a single sideband signal that rotates about the origin in the IQ plane,
The transmitter wherein the frequency of the first test signal is twice the frequency of the second test signal.
前記補正係数の情報を記憶する記憶部を備え、
前記補正係数処理部は、算出した補正係数により、前記記憶部に記憶された補正係数の情報を更新する送信機。 The transmitter according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
A storage unit for storing the correction coefficient information;
The said correction coefficient process part is a transmitter which updates the information of the correction coefficient memorize | stored in the said memory | storage part with the calculated correction coefficient.
前記補正係数処理部は、前記生成信号の測定位相を複数回算出し、算出した測定位相および前記基準位相に基づく前記補正係数の算出を複数回繰り返す送信機。 The transmitter according to claim 5, wherein
The correction coefficient processing unit is a transmitter that calculates the measurement phase of the generated signal a plurality of times and repeats the calculation of the correction coefficient based on the calculated measurement phase and the reference phase a plurality of times.
ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、
前記変調信号を送信する送信部と、
を備え、
前記信号補正部は、前記補正係数処理部により算出された補正係数に基づいて前記ベースバンド信号を補正し、前記補正信号を生成する送信機。 The transmitter according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
A baseband signal generator for generating a baseband signal;
A transmitter for transmitting the modulated signal;
With
The transmitter, wherein the signal correction unit corrects the baseband signal based on the correction coefficient calculated by the correction coefficient processing unit and generates the correction signal.
前記テスト信号生成部により生成されたテスト信号のIQインバランスを補正する信号補正部と、
前記信号補正部により補正された補正信号が変調された変調信号の包絡線に基づいて、前記信号補正部により前記IQインバランスを補正するための補正係数を演算する補正係数処理部と、
を備え、
前記テスト信号生成部は、前記包絡線を検波する包絡線検波部の検波可能範囲に基づいて前記第1のテスト信号及び前記第2のテスト信号を生成し、
前記補正係数処理部は、第1のテスト信号に基づく第1の包絡線に基づいて、前記テスト信号の基準位相を算出し、第2のテスト信号に基づく第2の包絡線に基づいて、前記テスト信号の測定位相を算出し、前記測定位相および前記基準位相に基づいて前記補正係数を算出する信号生成装置。 A test signal generator for generating a first test signal and a second test signal;
A signal correction unit that corrects IQ imbalance of the test signal generated by the test signal generation unit;
A correction coefficient processing unit that calculates a correction coefficient for correcting the IQ imbalance by the signal correction unit based on an envelope of a modulation signal obtained by modulating the correction signal corrected by the signal correction unit;
With
The test signal generation unit generates the first test signal and the second test signal based on a detectable range of an envelope detection unit that detects the envelope.
The correction coefficient processing unit calculates a reference phase of the test signal based on a first envelope based on a first test signal, and based on a second envelope based on a second test signal, A signal generation device that calculates a measurement phase of a test signal and calculates the correction coefficient based on the measurement phase and the reference phase.
前記生成されたテスト信号のIQインバランスを補正する補正ステップと、
前記補正された補正信号が変調された変調信号の包絡線に基づいて、前記IQインバランスを補正するための補正係数を演算する演算ステップと、
を備え、
前記テスト信号生成ステップでは、前記包絡線を検波する包絡線検波部の検波可能範囲に基づいて前記第1のテスト信号及び前記第2のテスト信号を生成し、
前記演算ステップでは、第1のテスト信号に基づく第1の包絡線に基づいて、前記テスト信号の基準位相を算出し、第2のテスト信号に基づく第2の包絡線に基づいて、前記テスト信号の測定位相を算出し、前記測定位相および前記基準位相に基づいて前記補正係数を算出する信号生成方法。 A test signal generating step for generating a first test signal and a second test signal;
A correction step of correcting IQ imbalance of the generated test signal;
A calculation step of calculating a correction coefficient for correcting the IQ imbalance based on an envelope of a modulation signal obtained by modulating the corrected correction signal;
With
In the test signal generation step, the first test signal and the second test signal are generated based on a detectable range of an envelope detector that detects the envelope.
In the calculation step, a reference phase of the test signal is calculated based on a first envelope based on a first test signal, and the test signal is calculated based on a second envelope based on a second test signal. A signal generation method for calculating the correction coefficient based on the measurement phase and the reference phase.
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