专利名称：：用来补偿信道不平衡的方法与装置的制作方法
技术领域：
：本发明是有关于通讯系统，尤指一种用来补偿IQ不平衡(IQimbalance)的方法与装置。
背景技术：
：在无线通讯领域中，超外差式接收器因为具有选择性强、灵敏度高等优点而被广泛地应用。相较于超外差式接收器，直接转换接收器(directconversionreceiver)的架构具有以较低成本提供更高性能的潜力。然而，由于IQ不平衡是直接转换接收器必须解决的问题，受到硬件方面的限制，其优势却未得以充分地发挥。本发明在于提供一个用来简易估算IQ不平衡的方法，以便解决IQ不平衡的问题。
发明内容本发明的目的之一在于提供用来补偿接收器中IQ不平衡的方法与装置。本发明的目的之一是提供用来补偿接收器中IQ不平衡的方法与装置。其中，该接收器依据1/Q彼此的关联性(correlation)以估算出补偿系数后，再加以补偿。本发明的目的之一是提供用来补偿接收器中IQ不平衡的方法与装置。该接收器无须利用已知的信号(例如pilot或是testtone)来估算其补偿系数。本发明的目的之一是提供用来补偿接收器中IQ不平衡的方法与装置。该接收器可应用于无已知信号的系统。本发明的目的之一是提供用来补偿接收器中IQ不平衡的方法与装置。该接收器估算的补偿系数不受载波频率偏移(carrierfrequencyoffset)的影响。根据本发明的一个方面，提供了一种用于接收器的IQ不平衡的补偿方法，该方法包含计算该接收器的I路径上第一信号的平方值与该接收器的Q路径上第二信号的平方值之间的差值，且依据该差值产生增益补偿参数；计算该第一信号与该第二信号的乘积，且依据该乘积产生第一相位补偿参数以及产生对应该第一相位补偿参数的第二相位补偿参数；以及依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。根据本发明的另一个方面，还提供了一种IQ不平衡补偿装置，位于接收器中，该装置包含补偿参数产生模块，该补偿参数产生模块计算该接收器的I路径上第一信号的平方值与该接收器的Q路径上第二信号的平方值之间的差值，且依据该差值产生增益补偿参数，以及计算该第一信号与该第二信号的乘积，且依据该乘积产生第一相位补偿参数以及产生对应该第一相位补偿参数的第二相位补偿参数；以及补偿模块，耦接至该补偿参数产生模块，用来依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于接收器的IQ不平衡的补偿方法，包含比较该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的功率，以产生增益补偿参数；通过估算sin(6/2)与cos(6/2)来产生第一相位补偿参数及第二相位补偿参数，其中6为该I路径与该Q路径的相位误差；以及依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于接收器的IQ不平衡的补偿装置，包含补偿参数产生器，用来比较该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的功率，以产生增益补偿参数，以及通过估算sin(6/2)与cos(6/2)来产生第一相位补偿参数及第二相位补偿参数，其中6为该I路径与该Q路径的相位误差；以及补偿模块，耦接该补偿参数产生器，用来依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于接收器的IQ不平衡的补偿方法，包含比较该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的功率，以产生增益补偿参数；依据该第一信号与该第二信号的关联性来产生第一相位补偿参数以及第二相位补偿参数；以及依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数以及该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于接收器的IQ不平衡的补偿装置，包含补偿参数产生器，用来依据该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的关联性来产生增益补偿参数以及第一相位补偿参数以及第二相位补偿参数；以及补偿模块，耦接该补偿参数产生器，用来依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数以及该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。图1为使用的I，-Q'坐标来补偿接收器的IQ不平衡的一实施例的示意图2为本发明的补偿模块的一实施例的示意图。图3为本发明的补偿参数产生模块的一实施例的示意图。图4为本发明的补偿参数产生模块的另一实施例的示意图。图5为本发明的补偿模块的另一实施例的示意图。图6为本发明的补偿模块的另一实施例的示意图。[主要元件标号说明]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>A—sin，A_cos相位补偿参数具体实施方式于理想状况下，该接收器所进行的I/Q解调制的结果是分别通过其I路径与Q路径作进一步处理(例如滤波、放大处理)，以分别输出信号I与信号Q,其中信号I与信号Q是互相正交。于实际状况下，接收器所输出的信号I，与信号Q'却不互相正交。图1为使用的I，-Q，坐标来补偿接收器的IQ不平衡的一实施例的示意图。依据图1所示的I，-Q，坐标与I-Q坐标之间的投影关系，信号I、Q、I，、与Q，可分别写成时间t的函<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中￡代表增益误差，而6代表相位误差。上述的方程式为业界所熟知，详细内容可参考毕查德■拉扎维(BehzadRazavi)所著的射频微电子学("RFMicroelectronics",PrenticeHallPRT,pl35)。首先假设I(t)的变异var(I(t))与Q(t)的变异var(Q(t))相等。其次，依据上述的方程式来推导I，(t)的变异var(I，(t))与Q，(t)的变异var(Q，(t)),如以下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>另，定义两增益补偿参数Ke与K,,如下列所示:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(4)如此，本发明可分别估算两信号r与Q，的功率(即，平方值)，并依据上述估算来实时地调整信号r与Q，中至少其中之一的增益，以将i路径与Q路径所分别输出的信号的功率调成一致，以修正增益误差。依据本实施例，经由上述增益调整后，i路径与Q路径上分别产生信号r，与信号Q"，其中信号i'，与q，，可分别写成时间t的函数r，(t)与q，，(t)。r(t)、q，(t)、r，(t)、与Q，，(t)具有如下列所示的关系:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(5);或<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(6)。即，本实施例可以调整信号I，与Q，中至少其中之一的增益来修正增益误差，其中增益补偿参数K。与Kt是分别用来调整信号Q'与I'。此外，关于相位误差的修正，首先计算r(t)与Q，(o的乘积(r(t)Q，(t))的平均值mean(I'(t)Q，(t)),如以下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>已知:sin^=2cos(艺)sin(2)22(8)由于在e很小的情况下，余弦函数cos(e/2)的值趋近于一，于是，上式可改写为sin02sin(^)sin(—)》—sin622(9)将方程式(7)代入方程式(9)，得:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(0)由于(s/2"远小于一，上式可改写为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(10)(11)通过上述推导的结果，可估算得sin(6/2)与cos(6/2),进而通过矩阵运算来修正相位误差。在此定义经由本发明的相位调整后，i路径与Q路径上分别产生信号r，，与信号q，"。承以上所述，i(t)、q(t)、r(t)、q，(t)、r，(t)、q，，(t)、I，，，(t)、与Q，，'(t)具有如下列方程式所示的关系:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>由于上式中最后一个等号的右侧中的两矩阵可依据方程式(3)进行如下的化减<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>所以方程式(12)可被改写如下:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>C=(1+-)(cos2(-)—sin2(-))其中是定义了2八Y、2"对特定的增益误差s与相位误差e而言，C为定值。因此，通过使用本发明的方法所得到的信号r，，与信号Q，，'分别为该理想状况下的信号I与信号Q的还原。本发明通过调整信号Q，的功率(使用增益参数补偿K。)或调整信号I，的功率(使用增益参数补偿K,),即可修正增益误差；另外，通过估算sin(6/2)与cos(6/2)即可以通过矩阵运算来修正相位误差。如此，即可还原出理想状况下的信号I与信号Q。图2为本发明本发明的补偿模块的一实施例的示意图。图3为本发明的补偿参数产生模块的一实施例的示意图。如图2所示，补偿模块110-1包含有增益补偿模块112与相位补偿模块114。增益补偿模块112包含有乘法器，该乘法器依据补偿参数产生模块120-1所产生的增益补偿参数KQ，于Q路径上进行增益补偿。相位补偿模块114包含有多个乘法器与多个算数单元；这些乘法器与算数单元依据补偿参数产生模块120-1所产生的相位补偿参数A-sin与A-cos，于I路径与Q路径上进行相位补偿。依据本实施例，相位补偿模块114中的两算数单元为加法器。如图3所示，补偿参数产生模块120-1包含有两平方运算单元122-1与122-2、两算数单元124与126、两滤波器128-1与128-2(于本实施例中为回路滤波器)、乘法器130、两平均运算单元132-1与132-2、除法运算单元134、以及计算单元138,其中算数单元124与126实质上分别为减法器与加法器，且算数单元124可利用加法器与反相器(Inverter)的组合来实现。依据本实施例，滤波器128-1与128-2可采用简单的低通滤波器或平均运算单元来实现。平方运算单元122-l与122-2分别计算信号I，与信号Q，的平方值。算数单元124计算信号I，与信号Q，的平方值的差值，而滤波器128-1则对该差值进行滤波，以产生增益补偿参数K。。另外，算数单元126将信号I，与信号Q，的平方值的和，而平均运算单元132-1则对该和数进行平均运算，以产生第一平均值。另一方面，乘法器130计算信号I，与信号Q，的乘积，而平均运算单元132-2则对该乘积进行平均运算，以产生第二平均值。于是,将该第一平均值除以该第二平均值以产生商数，而滤波器128-2则对该商数进行滤波，以产生相位补偿参数A_sin。此外，计算单元138接收相位补偿参数A-sin以产生相位补偿参数A—cos。依据图3所示的架构，相位补偿参数A—sin与A_cos是分别对应于方程式(10)与(11)的sin(6/2)与cos(e/2)。于本实施例中，相位补偿参数A—sin是与sin(e/2)成正比，且相位补偿参数A—cos是与cos(6/2)成正比，其中上述两正比关系的比例常数相同。于本实施例的一变化例中，增益补偿模块112中的该乘法器是文设置于I路径上；该乘法器依据增益补偿参数K,,于I路径上进行增益补偿，其中增益补偿参数K,可通过计算1/K。而得知。另外，若将算数单元124的正、负输入端改为分别耦接至平方运算单元122-2与122-1,则此状况下，滤波器128-1对算数单元124所计算的差值进行回路滤波而产生的增益补偿参数即为K,。其余重复之处不再赘述。图4为本发明的补偿参数产生模块的另一实施例的示意图。相较于补偿参数产生模块120-1,补偿参数产生模块120-2省略了算数单元126、平均运算单元132-1与132-2、以及除法运算单元134,而是取代为正负号检测单元136。正负号检测单元136检测乘法器130所计算的该乘积的正负号，以产生正负号检测结果，而滤波器128-2则对该正负号检测结果进行滤波，以产生相位补偿参数A-sin，。此外，计算单元138依据相位补偿参数A—sin，以产生相位补偿参数A-cos'。图5为本发明的补偿模块的另一实施例的示意图，其中本实施例为图2所示的实施例的变化例，而补偿模块110-2可用来代换上述的补偿模块110-1。如此，可省略一个乘法器。图6为本发明的补偿模块的另一实施例的示意图，其中本实施例亦为图2所示的实施例的变化例，而补偿模块110-3可用来代换上述的补偿模块110-1或110-2。在此不再赘述。依据本发明的另一实施例，图3所示的闭回路架构的左侧所输入的信号I，与信号Q，可分别代换为信号I，，，与信号Q，，，，其中滤波器128-1与128-2当中的每一者包含积分器或包含具有至少一极点(pole)的低通滤波器。依据本发明的另一实施例，滤波器128-l与128-2可省略。依据本发明的又一实施例，图4所示的闭回路架构的左侧所输入的信号I'与信号Q'可分别代换为信号I'，，与信号Q'，，，其中滤波器128-1与128-2当中的每一者包含积分器或包含具有至少一极点的低通滤波器。依据其它实施例，增益补偿参数K。与K!可以由分别用来实现方程式(3)与(4)的开回路架构估算得知。另一实施例，相位补偿参数A-sin与A—cos(以及其所对应的sin(6/2)与cos(6/2))可以由分别用来实现方程式(10)与(ll)的开回路架构估算得知。另一实施例，相位补偿参数A-sin与A-cos(以及其所对应的sin(6/2)与cos(6/2))也可以改由信号I，，与Q，，来运算而取得。本发明针对IQ不平衡的补偿同时考虑I路径与Q路径的误差来进行理论推导，作为论述的基础，故本发明确实地提供对于接收器中IQ不平衡的通用解决方案。本发明可广泛应用于各种无线通讯系统，并不限定只能用于正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)的架构；对于非正交频分复用架构的通讯系统，本发明可以一并解决其不同路径之间的不平衡的应用瓶颈。另外,本发明的较佳实施例中是通过估算sin(6/2)与cos(6/2)来产生相位补偿参数A_sin与A_cos,其中6为该I路径与该Q路径的相位误差；此为实施上的较佳选择，并非对本发明的限制。依据本发明的其它实施例，亦可将图1中I，-Q，坐标对I-Q坐标的角度代换成其它角度来进行相位补偿参数A-sin与A_cos的估算，例如将Q，轴与Q轴之间的夹角以及I，轴与I轴之间的夹角分别代换为(26/3)与cos(6/3)，并不妨碍本发明的实施。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。权利要求1.一种用于接收器的IQ不平衡的补偿方法，该方法包含计算该接收器的I路径上第一信号的平方值与该接收器的Q路径上第二信号的平方值之间的差值，且依据该差值产生增益补偿参数；计算该第一信号与该第二信号的乘积，且依据该乘积产生第一相位补偿参数以及产生对应该第一相位补偿参数的第二相位补偿参数；以及依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。2.根据权利要求l的方法，其中产生该增益补偿参数的步骤还包含对该差值进行滤波，以产生该增益补偿参数。3.根据权利要求1的方法，其中产生该第一相位补偿参数的步骤还包含将该第一信号的平方值与该第二信号的平方值相加以产生和数；对该和数进行平均运算，以产生第一平均值；对该乘积进行平均运算，以产生第二平均值；以及依据该第一平均值除以该第二平均值所得的商数以产生该第一相位补偿参数。4.根据权利要求1的方法，其中产生该第一相位补偿参数的步骤还包含检测该乘积的正负号，以产生正负号检测结果；以及依据该正负号检测结果以产生该第一相位补偿参数。5.根据权利要求1的方法，其中产生该第二相位补偿参数的步骤还包含依据该第一相位补偿参数以产生该第二相位补偿参数。6.根据权利要求1的方法，其中于该I路径与该Q路径上进行补偿的步骤还包含依据该增益补偿参数对该I路径与该Q路径的至少其一来进行增益补偿；以及依据该第一相位补偿参数与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行相位补偿。7.根据权利要求1的方法，其中于该I路径与该Q路径上进行补偿的步骤还包含依据该增益补偿参数与该第一相位补偿参数的乘积、该增益补偿参数与该第二相位补偿参数的乘积、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行增益补偿与相位补偿。8.—种IQ不平衡补偿装置，位于接收器中，该装置包含补偿参数产生模块，该补偿参数产生模块计算该接收器的I路径上第一信号的平方值与该接收器的Q路径上第二信号的平方值之间的差值，且依据该差值产生增益补偿参数，以及计算该第一信号与该第二信号的乘积，且依据该乘积产生第一相位补偿参数以及产生对应该第一相位补偿参数的第二相位补偿参数；以及补偿模块，耦接至该补偿参数产生模块，用来依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。9.根据权利要求8的装置，其中该补偿参数产生模块包含平方运算单元，用来计算该第一信号的平方值与该第二信号的平方值；以及第一算数单元，耦接至该平方运算单元，用来计算该第一信号的平方值与该第二信号的平方值之间的该差值；其中，该增益补偿参数是与该差值相对应。10.根据权利要求8的装置，其中该补偿参数产生模块包含乘法器，用来计算该第一信号与该第二信号的该乘积；以及正负号检测单元，耦接至该乘法器，用来检测该乘积的正负号，以产生正负号检测结果；其中，该第一相位补偿参数是与该正负号检测结果相对应。11.根据权利要求8的装置，其中该补偿模块包含增益补偿模块，用来依据该增益补偿参数于该I路径或该Q路径或两者路径上进行增益补偿；以及相位补偿模块，用来依据该第一相位补偿参数与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行相位补偿。12.根据权利要求8的装置，其中该补偿模块包含多个乘法器与多个算数单元，用来依据该增益补偿参数与该第一相位补偿参数的乘积、该增益补偿参数与该第二相位补偿参数的乘积、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行增益补偿与相位补偿。13.—种用于接收器的IQ不平衡的补偿方法，包含比较该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的功率，以产生增益补偿参数；通过估算sin(6/2)与cos(6/2)来产生第一相位补偿参数及第二相位补偿参数，其中6为该I路径与该Q路径的相位误差；以及依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。14.一种用于接收器的IQ不平衡的补偿装置，包含补偿参数产生器，用来比较该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的功率，以产生增益补偿参数，以及通过估算sin(6/2)与cos(e/2)来产生第一相位补偿参数及第二相位补偿参数，其中6为该I路径与该Q路径的相位误差；以及补偿模块，耦接该补偿参数产生器，用来依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。15.—种用于接收器的IQ不平衡的补偿方法，包含比较该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的功率，以产生增益补偿参数；依据该第一信号与该第二信号的关联性来产生第一相位补偿参数以及第二相位补偿参数；以及依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数以及该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。16.根据权利要求15的方法，其中该第一相位补偿参数以及该第二相位补偿参数是通过估算sin(6/2)与cos(6/2)来产生，其中6为该I路径与该Q路径的相位误差。17.—种用于接收器的IQ不平衡的补偿装置，包含补偿参数产生器，用来依据该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号的关联性来产生增益补偿参数以及第一相位补偿参数以及第二相位补偿参数；以及补偿模块，耦接该补偿参数产生器，用来依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数以及该第二相位补偿参数，于该I路径与该Q路径上进行补偿。18.根据权利要求17的装置，其中该第一相位补偿参数以及该第二相位补偿参数是通过估算sin(6/2)与cos(6/2)来产生，其中6为该I路径与该Q路径的相位误差。全文摘要本发明提供一种用来补偿接收器中IQ不平衡的方法，该方法具有依据该接收器的I路径上第一信号与该接收器的Q路径上第二信号以产生增益补偿参数、第一相位补偿参数、及第二相位补偿参数；以及依据该增益补偿参数、该第一相位补偿参数、与该第二相位补偿参数，于该I路径与Q路径上进行补偿。文档编号H04L25/03GK101110806SQ20061010800公开日2008年1月23日申请日期2006年7月21日优先权日2006年7月21日发明者卓俊铭,李亮辉申请人:瑞昱半导体股份有限公司