確定頻率相關正交不平衡的通信單元、方法及集成電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明主要涉及頻率相關（frequency dependent)正交不匹配的確定/校準及其 補償，特別是，涉及發送和/或接收模擬濾波器的頻率相關響應不匹配的正交（I/Q)補償。
【背景技術】
[0002] 本發明的主要重點和應用是無線通信領域。在數字無線通信中，模擬載波信號在 發送器被離散信號進行數字調制，對接收的模擬載波信號模數轉換后在接收器處執行對應 的解調和檢測。數字信號包括同相信號（或"I"，其一個例子是余弦波形）和正交相位信 號（或"Q"，其一個例子是正弦波），該數字信號是以有限數量的振幅/相位進行調制然后 相加的振幅/相位。
[0003] 典型的發送器執行以下功能：將傳入的數據比特分組為碼字，一個碼字用于將被 發送的一個符號；將碼字映射（調制）到，例如"I"和"Q"信號的振幅；對數字信號過采樣和 濾波，之后對" I "和"Q"信號數模轉換（Digital-to-analog converter,以下簡稱為DAC)， 接著利用重建濾波器抑制不必要的圖像。高頻載波波形接著將調制的信號進行頻率轉換為 射頻（RF)信號，用于放大、進一步濾波和從天線輻射。
[0004] 典型接收器執行以下功能：對接收的無線信號進行帶通濾波和自動增益控制，通 過混合RF信號與本地振蕩器信號，將RF信號下變頻為對應的中頻/基帶/數字" I "和"Q" 信號，對下變頻后的信號采樣和模數轉換（Analog-to-digital converter, ADC)，以及對下 變頻后的"I"和"Q"信號的各種信號處理，作為恢復最初被發送碼字的檢測和解調過程的 一部分。
[0005] 參照圖1，例示了已知的收發器架構，其包括接收器100和發送器150,為便于查 看，接收器100和發送器150被顯示為不同的電路。接收器100包括天線102、低噪聲放大 器（Low noise amplifier, LNA) 104、兩個下變頻正交混頻器106和108、兩個相應的低通濾 波器（LPF) 110和112、兩個模數轉換器（ADC) 114和116 (-個ADC用于一個正交路徑）、用 于將兩個數字正交信號相加的合成器117以及基帶（BB)解調器118。
[0006] 天線102接收饋送到LNA 104的射頻（RF)信號。LNA 104放大接收的信號并將 經放大的信號輸出到下變頻混頻器106和108中的每一個。下變頻混頻器106將經放大的 信號與本地振蕩器信號（I) 107混合，并將下變頻正交信號輸出至低通濾波器110。同樣， 下變頻混頻器108將經放大的信號與本地振蕩器信號（Q) 109混合，并將下變頻正交信號 輸出至低通濾波器112。兩個本地振蕩器信號（I) 107和（Q) 109是正交相關的（相位分開 90° )。經低通濾波的信號分別被輸入到ADC 114和116，ADC 114和116以規定的采樣頻 率對模擬的經低通濾波的信號進行采樣。來自ADC 114和116的數字輸出經由合成器117 被饋送至BB解調器118，BB解調器118例如包括用于在數字域處理所接收信號的正交頻分 復用（OFDM)系統的快速傅里葉變換（FFT)器。
[0007] 就發送而言，發送器150包括數字信號處理器（DSP) 152、數模轉換器（DAC) 154和 156、LPF 158和160、上變頻混頻器162和164、功率放大器（PA) 166以及可以與接收器100 中的天線102相同的天線168。
[0008] 就發送而言，DSP 152生成并輸出被輸入至DAC 154和156的數字正交信號對。DAC 154和156基于數字正交信號的操作采樣率來將數字正交信號轉換為模擬正交信號。生成 的模擬正交信號被輸入至將模擬正交信號的寄生成分過濾掉的濾波器158和160。上變頻 混頻器162將經濾波的模擬正交信號與本地振蕩器信號163混合，上變頻混頻器164將經 濾波的模擬正交信號與本地振蕩器信號165混合。生成的兩個混頻信號在被輸入到功率放 大器166之前被組合，在發送之前功率放大器166將組合的信號進行放大。
[0009] 上述收發器的已知問題是相應正交路徑之間的I/Q不匹配效應，這可能會導致兩 個正交信號路徑之間不期望的I/Q不平衡。正交不匹配/不平衡通常由下列中的一種或多 種原因導致：下變頻正交混頻器106和108以及上變頻正交混頻器162和164之間的增益 誤差；本地振蕩器信號107、109、163、165之間的相位誤差；ADC 114和116以及DAC 154和 156之間的任何增益誤差。也已知接收器LPF 110、112以及發送器LPF 158、160的頻率無 關部分也對增益誤差有貢獻。所有這些被統稱為頻率無關I/Q(FIIQ)不匹配，其中主要的 因素通常是由于"I"和"Q"信道的正交混頻器之間的增益和/或相位不匹配。
[0010] 此外，正交不平衡可以由例如LPF 110、112和158、160之間的增益和/或相位不 匹配的頻率響應相關成分所導致，稱為頻率相關I/Q(FDIQ)不匹配。因此，參照接收器100 和發送器150,如果例如接收LPF 110、112和發送LPF 158、160的成分并不完全匹配，那么 非零（例如，它們之間的增益和/或相位不匹配）傳遞函數將導致泄漏的輸出成分。
[0011] 因此，能夠抵消或減少或者最小化發送器或接收器引起的任何FDIQ不匹配是有 利的。
【發明內容】
[0012] 因此，本發明尋求單獨地或者組合地減輕、緩解或消除上述的一個或多個缺點。
[0013] 根據本發明的第一方面，提供了一種用于確定頻率相關正交（FDIQ)不平衡的通 信單元。該通信單元包括正交發送器，該正交發送器包括用于接收第一正交測試信號的正 交發送基帶電路，以及用于對該第一正交測試信號進行濾波的至少一個模擬發送濾波器。 模擬回送路徑，用于經由第一路徑首先選擇性地將濾波后的第一正交測試信號路由到正交 接收器。該正交接收器包括：用于對該濾波后的第一正交測試信號進行進一步濾波的至少 一個模擬接收濾波器；以及正交接收基帶電路，被設置為接收并解碼進一步濾波后的第一 正交測試信號。該正交發送基帶電路被設置為接收第二正交測試信號，并且該模擬回送路 徑選擇性地經由與該第一路徑不同的第二路徑將濾波后的第二正交測試信號路由到該正 交接收器，該正交接收基帶電路被設置為基于經解碼的進一步濾波后的第一正交測試信號 和經解碼的進一步濾波后的第二正交測試信號，確定該發送器或該接收器至少一者中至少 一個組件的頻率相關正交不平衡。
[0014] 在可選的示例中，用于選擇性地路由該濾波后的第一正交測試信號的模擬回送路 徑可以包括交換網絡和多路復用器中的至少一個，以有利于相應的發送I/Q和接收I/Q路 徑之間的切換。
[0015] 在可選的示例中，測試信號可以包括在不同頻率多個順序發送的信號音，從而正 交接收基帶電路被設置為確定，在不同頻率的每個頻率上發送器或接收器至少一者中至少 一個組件的頻率相關正交不平衡。
[0016] 在可選的示例中，該多音測試信號可以包括具有相等頻率間隔的信號音，該信號 音由快速傅里葉變換同時生成，從而該正交接收基帶電路被設置為確定，在不同頻率的每 個頻率上發送器或接收器至少一者中至少一個組件的頻率相關正交不平衡。通過這種方 式，可以采用單個（多音）信號來校準通信單元用于FDIQ確定和補償。
[0017] 在可選的示例中，該通信單元還包括測試信號生成器，該測試信號生成器可操作 地耦接到正交發送器并且被設置為生成該第一正交測試信號。通過這種方式，通信單元可 以被設置為生成其自己的測試信號信號來校準通信單元用于FDIQ確定和補償
[0018] 在可選的示例中，該第一正交測試信號可以與該第二正交測試信號相同。通過這 種方式，可以對兩個路徑/FDIQ確定都采用相同的測試信號，從而造成更準確的結果。
[0019] 在可選的示例中，該正交發送基帶電路被設置為接收并編碼該第一正交測試信 號，并向該至少一個模擬發送濾波器提供編碼后的第一正交測試信號。通過這種方式，正交 發送基帶電路可以被設置為在把測試信號傳遞到頻率相關組件用于后續的FDIQ確定和補 償之前，處理測試信號。
[0020] 在可選的示例中，該第一正交測試信號和該第二正交測試信號可以包括正交數字 基帶信號，該通信單元還可以包括數模轉換電路，被設置為將來自該正交發送基帶電路的 正交數字基帶信號轉換為包括正交成分的模擬中頻信號，以路由到該至少一個模擬發送濾 波器。同樣地，在接收器中，模數轉換電路可以被設置為將包括正交成分的回送的模擬中頻 信號轉換為正交數字基帶信號。通過這種方式，通信單元可以支持數字測試信號生成和用 于提供頻率相關響應的模擬組件的FDIQ確定值的數字處理。
[0021] 在可選的示例中，正交接收基帶電路可操作地耦接到頻率相關正交補償模塊，該 頻率相關正交補償模塊可以被設置為基于所確定的頻率相關正交不平衡，補償該通信單元 中的至少一個組件或電路以降低頻率相關正交不匹配。在一些示例中，可以對多個基帶低 通濾波器之間的單獨FDIQ不匹配執行這種補償。
[0022] 在可選的示例中，該頻率相關正交補償模塊可操作地在頻域或時域補償頻率相關 正交不平衡。
[0023] 在可選的示例中，該模擬回送路徑被設置為耦接如下的至少兩個：