一種iq不平衡補償裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種IQ不平衡補償裝置和方法。
【背景技術】
[0002]采用直接變頻(Direct Convert1n)技術的射頻接收機，將射頻信號直接降頻轉換為基帶模擬信號并分離成同相信號I和正交信號Q，再將此兩路模擬信號經(jīng)放大器放大后通過模數(shù)轉換器(ADC)轉換為數(shù)字IQ信號進行后續(xù)處理。此降頻過程是由接收機集成的本地振蕩器(LO)產(chǎn)生增益相同且相位完全正交的正弦和余弦波達成。但是由于生產(chǎn)工藝偏差和電路設計參數(shù)的不匹配會導致用于降頻轉換的正弦波和余弦波相互之間產(chǎn)生增益誤差以及相位誤差，另外IQ各自通路上的放大器和ADC之間也存在增益誤差和相位誤差，這些誤差將會導致轉換后的I路數(shù)字信號和Q路數(shù)字信號之間的增益不完全相等，相位不完全正交，即IQ不平衡。IQ不平衡會對接收機的性能產(chǎn)生嚴重影響，可以看到IQ不平衡包括增益誤差和相位誤差，一般增益誤差為I?5%，相位誤差為I?5°左右，而且隨芯片個體不盡相同。當此誤差存在且比較大時，會嚴重惡化接收機的鏡像抑制，解調EVM等性能指標，因此惡化接收機性能，同時降低芯片量產(chǎn)良率。因此需要對接收機的IQ不平衡進行補償或校準。
[0003]現(xiàn)有技術中大多在基帶數(shù)字處理芯片中采用數(shù)據(jù)輔助等相關算法對射頻接收機所固有的IQ不平衡進行補償，但是由于需要大量樣本數(shù)據(jù)，且需要多次運算迭代，這種方法存在處理時間長，運算量大，實現(xiàn)復雜等缺點，而且會占用大量基帶芯片硬件或軟件資源。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種能減少處理時間和運算量，且不影響正常接收解調的一種IQ不平衡補償裝置和方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術方案是:
一種IQ不平衡補償裝置，包括增益相位補償模塊、補償分量產(chǎn)生模塊、第一負反饋環(huán)路開關和第二負反饋環(huán)路開關，所述補償分量產(chǎn)生模塊的第一輸入端接入I路信號，所述增益相位補償模塊的輸出端輸出Q路補償信號至補償分量產(chǎn)生模塊的第二輸入端，所述增益相位補償模塊的第一輸入端接入I路信號，所述增益相位補償模塊的第二輸入端接入Q路信號，所述補償分量產(chǎn)生模塊的第一輸出端輸出的增益補償分量通過第一負反饋環(huán)路開關輸出至增益補償模塊的第三輸入端，所述補償分量產(chǎn)生模塊的第二輸出端輸出的相位補償分量通過第二負反饋環(huán)路開關輸出至增益補償模塊的第四輸入端。
[0006]作為所述的一種IQ不平衡補償裝置的進一步改進，還包括有補償分量存儲模塊，所述增益相位補償模塊與補充分量存儲模塊連接。
[0007]作為所述的一種IQ不平衡補償裝置的進一步改進，所述增益相位補償模塊包括第一乘法運算模塊、第二乘法運算模塊、第一加法運算模塊和第二加法運算模塊，所述第一乘法運算模塊的第一輸入端接入I路信號，所述第一乘法運算模塊的第二輸入端接入相位補償分量，所述第一乘法運算模塊的輸出端連接至第一加法運算模塊的第一輸入端，所述第一加法運算模塊的第二輸入端接入Q路信號，所述第一加法運算模塊的輸出端分別與第二乘法運算模塊的第一輸入端和第二加法運算模塊的第一輸入端連接，所述第二乘法運算模塊的第二輸入端接入增益補償分量，所述第二乘法運算模塊的輸出端連接至第二加法運算模塊的第二輸入端，所述第二加法運算模塊的輸出端輸出Q路補償信號至補償分量產(chǎn)生模塊的第二輸入端。
[0008]作為所述的一種IQ不平衡補償裝置的進一步改進，所述補償分量產(chǎn)生模塊包括第一平方運算單元、第二平方運算單元、減法運算單元、乘法運算單元、增益補償環(huán)路低通濾波器、相位補償環(huán)路低通濾波器、第一積分運算單元、第二積分運算單元、第一取反單元和第二取反單元，所述第一平方運算單元的輸入端接入I路信號，所述第一平方運算單元的輸出端連接至減法運算單元的第一輸入端，所述第二平方運算單元的輸入端接入Q路補償信號，所述第二平方運算單元的輸出端連接至減法運算單元的第二輸入端，所述減法運算單元的輸出端依次通過增益補償環(huán)路低通濾波器和第一積分運算單元進而連接至第一取反單元的輸入端，所述第一取反單元的輸出端輸出的增益補償分量通過第一負反饋環(huán)路開關輸出至增益補償模塊的第三輸入端，所述乘法運算單元的第一輸入端接入I路信號，所述乘法運算單元的第二輸入端接入Q路補償信號，所述乘法運算單元的輸出端依次通過相位補償環(huán)路低通濾波器和第二積分運算單元進而連接至第二取反單元的輸入端，所述第一取反單元的輸出端輸出的相位補償分量通過第二負反饋環(huán)路開關輸出至增益補償模塊的第四輸入端。
[0009]本發(fā)明所采用的另一技術方案是:
一種IQ不平衡補償方法，包括以下步驟:
A、將增益相位補償模塊和補償分量產(chǎn)生模塊共同形成閉環(huán)負反饋環(huán)路，所述補償分量產(chǎn)生模塊根據(jù)I路信號和增益相位補償模塊輸出的Q路補償信號計算生成增益補償分量和相位補償分量并將其反饋至增益相位補償模塊，所述增益相位補償模塊根據(jù)I路信號、Q路信號、增益補償分量和相位補償分量計算生成Q路補償信號并將其輸出至補償分量產(chǎn)生模塊，所述閉環(huán)負反饋環(huán)路持續(xù)工作直至環(huán)路穩(wěn)定，即增益補償分量和相位補償分量均分別趨于常量；
B、所述閉環(huán)負反饋環(huán)路穩(wěn)定后，將此時的增益補償分量和相位補償分量存儲至補償分量存儲模塊；
C、將所述閉環(huán)負反饋環(huán)路斷開。
[0010]作為所述的一種IQ不平衡補償方法的進一步改進，還包括:每次進入接收時，增益相位補償模塊載入補償分量存儲模塊中存儲的增益補償分量和相位補償分量，進行Q路信號的補償。
[0011]作為所述的一種IQ不平衡補償方法的進一步改進，所述步驟A中的所述補償分量產(chǎn)生模塊根據(jù)I路信號和增益相位補償模塊輸出的Q路補償信號計算生成增益補償分量，其具體包括:
All、將I路信號和Q路補償信號分別進行平方運算，得到I路信號的平方運算結果和Q路補償信號的平方運算結果； A12、將I路信號的平方運算結果和Q路補償信號的平方運算結果進行減法運算后得出的減法運算結果依次進行低通濾波、積分運算和取反運算，最后得出增益補償分量。
[0012]作為所述的一種IQ不平衡補償方法的進一步改進，所述步驟A中的所述補償分量產(chǎn)生模塊根據(jù)I路信號和增益相位補償模塊輸出的Q路補償信號計算生成相位補償分量，其具體為:
將I路信號和Q路補償信號進行乘法運算后得出的乘法運算結果依次進行低通濾波、積分運算和取反運算，最后得出相位補償分量。
[0013]作為所述的一種IQ不平衡補償方法的進一步改進，所述步驟A中的所述增益相位補償模塊根據(jù)I路信號、Q路信號、增益補償分量和相位補償分量計算生成Q路補償信號，其具體計算公式為:
Q，=(φ*?+ Q)*(l+a )；
其中，Q’表不Q路補償信號，I表不I路信號，Q表不Q路信號，Φ表不相位補償分量，a表示增益補償分量。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種IQ不平衡補償裝置和方法通過在數(shù)字IQ信號進入基帶數(shù)字處理芯片之前已經(jīng)在射頻接收機將IQ之間的增益誤差和相位誤差補償?shù)簦苡行Ч?jié)省了基帶的硬件、軟件資源和處理時間。而且本發(fā)明通過補償分量存儲模塊可在接收機非正常接收的時候，獲得引起IQ不平衡的增益相位補償分量并存儲下來，并在正常接收時自動載入增益相位補償分量對IQ之間的增益相位誤差加以補償，從而達到在補償?shù)耐瑫r不影響正常接收和解調的效果。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
圖1是本發(fā)明一種IQ不平衡補償裝置的原理方框圖；
圖2是本發(fā)明一種IQ不平衡補償裝置中增益相位補償模塊的原理方框圖；
圖3是本發(fā)明一種IQ不平衡補償裝置中補償分量產(chǎn)生模塊的原理方框圖；
圖4是本發(fā)明一種IQ不平衡補償方法的步驟流程圖；
圖5是本發(fā)明一種IQ不平衡補償裝置的應用實例圖；
圖6是本發(fā)明一種IQ不平衡補償裝置和方法中閉環(huán)反饋環(huán)路的動態(tài)穩(wěn)定過程圖。
【具體實施方式】
[0016]參考圖1，本發(fā)明一種IQ不平衡補償裝置，包括增益相位補償模塊、補償分量產(chǎn)生模塊、第一負反饋環(huán)路開關Kl和第二負反饋環(huán)路開關K2，所述補償分量產(chǎn)生模塊的第一輸入端接入I路信號，所述增益相位補償模塊的輸出端輸出Q路補償信號至補償分量產(chǎn)生模塊的第二輸入端，所述增益相位補償模塊的第一輸入端接入I路信號，所述增益相位補償模塊的第二輸入端接入Q路信號，所述補償分量產(chǎn)生模塊的第一輸出端輸出的增益補償分量通過第一負反饋環(huán)路開關Kl輸出至增益補償模塊的第三輸入端，所述補償分量產(chǎn)生模塊的第二輸出端輸出的相位補償分量通過第二負反饋環(huán)路開關K2輸出至增益補償模塊的第四輸入端。
[0017]作為所述的一種IQ不平衡補償裝置的進一步改進，還包括有補償分量存儲模塊，所述增益相位補償模塊與補充分量存儲模塊連接。
[0018]其中，所述增益相位補償模塊的作用有兩個，一是與補償分量產(chǎn)生模塊共同形成一個閉環(huán)負反饋環(huán)路，用以獲得增益相位補償分量，其工作過程是一個動態(tài)并逐漸趨于穩(wěn)定的過程；二是將補償分量存儲模塊中存儲的增益補償分量和相位補償分量連同I路信號作用于Q路信號，使得Q路信號的增益相位得到直接補償，從而和I路信號達到