CN101052026B - 直流偏量消除***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种直流偏量消除***包括数字/模拟转换模块、加法电路、同相向量(I)/正交向量(Q)调变器、频谱分析模块及直流偏量消除模块。数字/模拟转换模块用于将数字直流偏量调整参数转换为模拟直流偏量调整参数。加法电路用于将所述模拟直流偏量调整参数分别与基带信号对应的分量相加。同相向量/正交向量调变器接收相加后的基带信号，并将其转换为射频信号。频谱分析模块用于根据射频信号所存在的直流偏量输出能量变化值。直流偏量消除模块用于调整数字/模拟转换模块输出的直流偏量调整参数，并使能量变化值最小。本发明利用直流偏量消除模块将***中直流偏量调整到最小，使得在后续通讯过程中，可以有效节约电源能量损耗。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种直流偏量消除***及方法，尤其涉及一种无线通讯***中的直流偏量消除***及方法。
【背景技术】
在无线通讯***中，基带信号会经过调变器转换为射频信号，并耦合至天线发射出去。然，在调变器将基带信号转换为射频信号的过程中会产生直流偏量(DCOffset)。由于直流偏量的存在，调变器输出的射频信号经由天线发射出去时，一部分能量被消耗。即直流偏量占用一部分电源能量，这样，造成电源能量的严重损耗。例如：在移动电话中，直流偏量所引起的电源损耗使得移动电话所使用的电池寿命减小，导致待机时间缩短。
【发明内容】
有鉴于此，需提供一种直流偏量消除***及方法，用于消除通讯***中所产生的直流偏量，以节约电源能量。
一种直流偏量消除***，包括数字/模拟转换模块、加法电路、同相向量(I)/正交向量(Q)调变器、频谱分析模块及直流偏量消除模块。数字/模拟转换模块用于将数字直流偏量调整参数转换为模拟直流偏量调整参数。加法电路用于将所述模拟直流偏量调整参数分别与外部基带信号对应的分量相加。同相向量/正交向量调变器接收相加后的基带信号，并将其转换为射频信号。频谱分析模块用于根据射频信号所存在的直流偏量输出能量变化值。直流偏量消除模块用于调整数字/模拟转换模块输出的模拟直流偏量调整参数，并使能量变化值最小。其中，所述频谱分析模块连接于所述同相向量/正交向量调变器与所述直流偏量消除模块之间。
一种直流偏量消除方法，包括以下步骤：初始化模拟直流偏量调整参数；当有能量发生变化时，读取初始化能量变化值；固定第一组模拟直流偏量调整参数，调整第二组模拟直流偏量调整参数，使得能量变化值最小，其中，所述第一组模拟直流偏量调整参数与第二组模拟直流偏量调整参数分别包括两个模拟直流偏量调整参数，包括读取第一能量变化值；判断第一能量变化值是否为最小值；当第一能量变化值为最小值时，固定第一组模拟直流偏量调整参数为初始化值，且固定调整后的第二组模拟直流偏量调整参数中的一个参数，调整调整后的第二组模拟直流偏量调整参数中的另一个参数；读取第二能量变化值；判断第二能量变化值是否为最小值；当第二能量变化值为最小值时，固定第二组模拟直流偏量调整参数，调整第一组模拟直流偏量调整参数，使得能量值最小；读取第三能量变化值；判断第三能量变化值是否为最小值；当第三能量变化值为最小值时，固定第二组模拟直流偏量调整参数与调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的一个参数，调整调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的另一个参数；读取第四能量变化值；判断第四能量变化值是否为最小值；以及当第四能量变化值并非为最小值时，固定第二组模拟直流偏量调整参数与调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的一个参数，调整调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的另一个参数。
本发明利用直流偏量消除模块将***中直流偏量调整到最小，使得在后续通讯过程中，可以有效节约电源能量损耗。
【附图说明】
图1为本发明直流偏量消除***的模块图。
图2为本发明直流偏量消除模块的内部模块图。
图3为本发明一实施方式直流偏量消除方法的流程图。
图4为本发明另一实施方式直流偏量消除方法的流程图。
【具体实施方式】
图1所示为本发明直流偏量消除***，该直流偏量消除***包括差动放大模块10、多路转换器20、数字/模拟转换模块30、加法电路40、同相向量/正交向量(inphase/quadrature，I/Q)调变器50、频谱分析模块60、直流偏量消除模块70以及转换控制电路80。
差动放大模块10用于将接收的外部基带信号转换为差动基带信号，其可包括差动放大器D1与D2。通常，基带信号包括向量I与向量Q。在本实施方式中，差动放大器D1与D2分别接收向量I与向量Q，并将向量I与向量Q转换为差动向量I+、I-与Q+、Q-。
数字/模拟转换模块30包括数字/模拟转换器21、22、23与24，其分别用于将接收到的数字直流偏量调整参数转换成为模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA与QB。本实施方式中，模拟直流偏量调整参数IA与IB定义为第一组模拟直流偏量调整参数，模拟直流偏量调整参数QA与QB定义为第二组模拟直流偏量调整参数。
加法电路40包括加法器S1、S2、S3与S4，所述加法器S1、S2、S3与S4分别对应将模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA、QB与外部差动基带信号I+、I-、Q+、Q-相加后，输出至I/Q调变器50的对应接脚I+、I-、Q+、Q-。详言之，第一加法器S1将差动向量I+与模拟直流偏量调整参数IA相加，并输出至I/Q调变器50的接脚I+。第二加法器S2将差动向量I-与模拟直流偏量调整参数IB相加，并输出至I/Q调变器50的接脚I-。第三加法器S3将差动向量Q+与模拟直流偏量调整参数QA相加，并输出至I/Q调变器50的接脚Q+。第四加法器S4将差动向量Q-与模拟直流偏量调整参数QB相加，并输出至I/Q调变器50的接脚Q-。
I/Q调变器50将接收到的相加后的差动基带信号转换为射频(RF)信号。本实施方式中，I/Q调变器50为差动调变器，则其输入信号需为差动信号。故，输入的基带信号需通过差动放大模块10转换为差动信号，再输出至I/Q调变器50。
在本发明其它实施方式中，若I/Q调变器50为非差动调变器，则输入的基带信号无需转换为差动信号，即可直接输入至调变器。因此，在该种情况下，上述差动放大模块10可以被省略。
频谱分析模块60连接于I/Q调变器50与直流偏量消除模块70之间，用于根据接收到的射频信号中所存在的直流偏量大小输出能量变化值。影响频谱分析模块60输出能量值变化的因素诸多，例如：直流偏量、热噪声等。然，在本实施方式中，消除直流偏量在较佳环境中进行，即直流偏量以外的因素所引起的能量变化的均值为接近零的高斯曲线分布。因此，频谱分析模块60所分析得到的能量变化值仅与直流偏量有关，且随着直流偏量的增大而增大。
直流偏量消除模块70读取直流偏量所引起的能量变化值，并通过转换控制电路80与多路转换器20调整数字/模拟转换模块30输出的模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA与QB的大小，从而改变直流偏量的大小，使得***中直流偏量值达到最小，进而使得频谱分析模块60分析的能量变化值最小。
由于直流偏量消除模块70输出的信号为数字射频信号，而数字/模拟转换模块30所接收的信号为基带信号。故，连接于直流偏量消除模块70与多路转换器20之间的转换控制电路80将直流偏量消除模块70输出的射频信号转换为基带信号，且通过连接于转换控制电路80与数字/模拟转换模块30之间的多路转换器20输出至数字/模拟转换模块30中相应数字/模拟转换器。本实施方式中，转换控制电路80可以是I/Q解调器。
在本发明其它实施方式中，转换控制电路80可以为其它类型的转换电路。
为了使得电源能量不在通讯过程中被损耗，本实施方式中，直流偏量消除***需在通讯前消除I/Q调变器50所产生的直流偏量。因此，在调整直流偏量值时，先关断基带信号输入，即在***无任何信号输入的条件下调整直流偏量值。
同时参阅图2，所示为本发明直流偏量消除模块70的内部模块图，直流偏量消除模块70包括初始化模块701、读取模块702、调整模块703以及判断模块704。
在调整直流偏量时，首先，初始化模块701用以初始化模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA、QB，并使模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA、QB的数值相等。I/Q调变器50根据模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA、QB的初始化值输出初始射频信号，若此时频谱分析模块60在已固定的能量基础上无任何变化，则表明***中无直流偏量存在；若此时频谱分析模块60分析的能量在已固定的能量基础上有变化，则表明***中存在直流偏量。
当频谱分析模块60有能量变化时，读取模块702读取频谱分析模块60所分析的初始能量变化值，其与初始射频信号中存在的直流偏量相对应。
调整模块703通过转换控制电路80与多路转换器20将第一组模拟直流偏量调整参数IA与IB固定为初始化值，同时调整第二组模拟直流偏量调整参数QA与QB，即在第二组模拟直流偏量调整参数QA与QB同时加或减变量x。因此，模拟直流偏量调整参数变换为IA、IB、[QA+x1]、[QB+x1]，本实施方式中，变量x1可以为正值，亦可以为负值。此时，I/Q调变器50输出第一射频信号，则频谱分析模块60便分析得到第一能量变化值，其与第一射频信号中存在的直流偏量相对应。
判断模块704判断第一能量变化值是否为最小值，即第一能量变化值是否在模拟直流偏量调整参数为IA、IB、[QA+x1]、[QB+x1]时最小。若第一能量变化值并非为最小值时，则继续调整第二组模拟直流偏量调整参数[QA+x1]、[QB+x1]，即调整变量x1的大小，使得第一能量变化值为最小。本实施方式中，最小值定义为根据某一特定的模拟直流偏量调整参数所得到的变化能量值相较于其它模拟直流偏量调整参数所得的变化能量值为最小。
当第一能量变化值被调整为最小值时，调整模块703不仅固定第一组模拟直流偏量调整参数IA与IB为初始化值，且固定获得最小的第一能量变化值的第二组模拟直流偏量调整参数中任一个参数，例如：[QA+x1]，同时调整调整后的第二组模拟直流偏量调整参数中的另一参数，例如：[QB+x1]，并将[QB+x1]调整为[QB+x1+y1]。其中，y1亦为变量，且其可以为正值或负值。此时，I/Q调变器50输出第二射频信号，则频谱分析模块60分析第二能量变化值，第二能量变化值与第二射频信号中存在的直流偏量相对应。
判断模块704再次判断第二能量变化值是否为最小值，即判断该第二能量变化值是否在模拟直流偏量调整参数为IA、IB、[QA+x1]、[QB+x1+y1]时最小。若第二能量变化值并非为最小值时，继续调整第二组模拟直流偏量调整参数中的[QB+x1+y1]，即调整变量y1的大小，使得第二能量变化值为最小。本实施方式中，第二能量变化值小于第一能量变化值。
当第二能量变化值为最小时，调整模块703固定调整后的第二组模拟直流偏量调整参数[QA+x1]为[QB+x1+y1]不变，所述参数对应最小第二能量变化值，调整第一组模拟直流偏量调整参数IA与IB为[IA+x2]为[IB+x2]。其中，x2为变量，且其可以是正值，也可以为负值。此时，I/Q调变器50输出第三射频信号，则频谱分析模块60分析出第三能量变化值，第三能量变化值与第三射频信号中存在的直流偏量相对应。同样，调整模块703调整变量x2的大小，使得第三能量变化值为最小，即第三能量变化值是否在模拟直流偏量调整参数为[IA+x2]、[IB+x2]、[QA+x1]、[QB+x1+y1]时最小。本实施方式中，第三能量变化值小于第二能量变化值。
当第三能量变化值被调整为最小值时，调整模块703不仅固定第二组模拟直流偏量调整参数为[QA+x1]为[QB+x1+y1]，还固定第一组模拟直流偏量调整参数中任一参数，例如：[IA+x2]，同时调整第一组模拟直流偏量调整参数中另一参数，例如：[IB+x2]，并将其转换为[IB+x2+y2]。其中，y2为变量，且其可以是正值也可以是负值。此时，I/Q调变模块50输出第四射频信号，则频谱分析模块60分析出第四能量变化值，第四能量变化值与第四射频信号中存在的直流偏量相对应。同样，调变模块704调整变量y2的大小，使得第四能量变化值为最小，即第四能量变化值是否在模拟直流偏量调整参数为[IA+x2]、[IB+x2+y2]、[QA+x1]、[QB+x1+y1]时最小。本实施方式中，第四能量变化值小于第三能量变化值。
综上可知，整个直流偏量调节过程中，第四能量变化值对应***最小直流偏量值，且获得***最小直流偏量值的模拟直流偏量调整参数[IA+x2]、[IB+x2+y2]、[QA+x1]、[QB+x1+y1]为最佳模拟直流偏量调整参数。本实施方式中，直流偏量消除***将第四能量变化值调节至最小。
当***直流偏量调整为最小值时，模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA、QB被固定为最佳模拟直流偏量调整参数，从而基带信号叠加在所述最佳模拟直流偏量调整参数上进行信号转换，从而使得基带信号在转换过程中直流偏量值最小，节约电源能量。
本发明其它实施方式中，调整模块703亦可先固定第二组模拟直流偏量调整参数，调整第一组模拟直流偏量调整参数，使得***直流偏量值达到最小。且，在本发明中，读取并调节能量变化值不局限于本实施方式中所述的次数，其可依据实际情况而变化。
图3为本发明直流偏量消除方法的流程图。在步骤S210，初始化模块701初始化模拟直流偏量调整参数IA、IB、QA、QB，并将所述参数设定为相同数值。在步骤S220，读取模块702从频谱分析模块60中读取初始能量变化值，其与初始射频信号中存在的直流偏量值相对应。在步骤S230，调整模块703固定第一组模拟直流偏量调整参数为初始化值，调整第二组模拟直流偏量调整参数，使得频谱模块60所得的能量变化值在第一组模拟直流偏量调整参数为初始化值时最小。在步骤S240，调整模块704固定调整后的第二组模拟直流偏量调整参数，调整第一组模拟直流偏量调整参数，使得在第二组模拟直流偏量调整参数为调整后的值时，频谱分析模块60得到的能量变化值最小。
本发明其它实施方式中，调整模块703亦可先固定第二组模拟直流偏量调整参数为初始化值，调整第一组模拟直流偏量调整参数，使得频谱分析模块60输出的能量变化值最小。然后，固定调整好的第一组模拟直流偏量调整参数，调整第二组模拟直流偏量调整参数，使得频谱分析模块60输出之能量变化值最小。
图4为本发明图3中步骤S230与S240的具有流程图。步骤S231，调整模块703固定第一组模拟直流偏量调整参数IA与IB为初始化值，调整第二组模拟直流偏量调整参数QA与QB为[QA+x1]与[QB+x1]，其中，x1为变量，其可以是正值也可以负值。步骤S232，读取模块702读取第一能量变化值。步骤S233，判断模块703判断第一能量变化值是否为最小。若第一能量变化值不为最小时，重新执行步骤S231。
若第一能量变化值为最小时，执行步骤S234，调整模块703固定第一组模拟直流偏量调整参数为初始化值，且固定调整后的第二能量调整参数中任一参数，例如：[QA+x1]，同时调整第二能量调整参数中另一参数，例如：[QB+x1]，将其调整为[QB+x1+y1]。其中，y1为变量，且其可以为正值也可以为负值。步骤S235，读取模块702读取第二能量变化值。步骤S236，判断模块703判断第二能量变化值是否为最小。若第二能量变化值不为最小，重新执行步骤S234。
若第二能量变化值为最小时，执行步骤S241，调整模块703固定第二组模拟直流偏量调整参数为[QA+x1]与[QB+x1+y1]，调整第一能量调整参数IA与IB为[IA+x2]与[IB+x2]。其中，x2为变量，且其可以是正值也可以是负值。步骤S242，读取模块702读取第三能量变化值。步骤S243，判断模块703判断第三能量变化值是否为最小。若第三能量变化值不为最小时，重新执行步骤S241。
若第三能量变化值为最小时，执行步骤S244，调整模块703固定第二组模拟直流偏量调整参数为[QA+x1]与[QB+x1+y1]，且固定调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中任一参数，例如：[IA+x2]，同时调整第一能量调整参数中另一参数，例如：[IB+x2]，将其调整为[IB+x2+y2]。其中，y2为变量，且其可以为正值也可以为负值。步骤S245，读取模块702读取第四能量变化值。步骤S246，判断模块703判断第四能量变化值是否为最小。若第四能量变化值不为最小，重新执行步骤S244。若第四能量变化值为最小时，整个***流程结束。
本发明利用直流偏量消除模块70将***中直流偏量调整到最小，使得在后续通讯过程中，可以有效节约电源能量损耗。
Claims (9)
1.一种直流偏量消除***，用于消除无线通讯***中的直流偏量，其特征在于所述直流偏量消除***包括：
数字/模拟转换模块，用于将数字直流偏量调整参数转换为模拟直流偏量调整参数；
加法电路，用于将所述模拟直流偏量调整参数分别与外部基带信号对应的分量相加；
同相向量/正交向量调变器，用于接收相加后的基带信号，并将所述相加后的基带信号转换为射频信号；
频谱分析模块，用于根据射频信号所存在的直流偏量大小输出能量变化值；以及
直流偏量消除模块，用于调整数字/模拟转换模块输出的模拟直流偏量调整参数的大小，并使频谱分析模块输出的能量变化值最小；
其中，所述频谱分析模块连接于所述同相向量/正交向量调变器与所述直流偏量消除模块之间。
2.如权利要求1所述的直流偏量消除***，其特征在于所述直流偏量消除模块包括：
初始化模块，用于初始化所述模拟直流偏量调整参数；
读取模块，用于读取频谱分析模块输出的能量变化值；
调整模块，当所述能量变化值并非最小值时，调整所述模拟直流偏量调整参数；以及
判断模块，用于判断所述能量变化值是否为最小值。
3.如权利要求1所述的直流偏量消除***，其特征在于还包括转换控制电路及多路转换器，转换控制电路连接于直流偏量消除模块与多路转换器之间以将直流偏量消除模块输出的射频信号转换为基带信号。
4.如权利要求3所述的直流偏量消除***，其特征在于多路转换器连接于转换控制电路与数字/模拟转换模块之间以将转换控制电路输出的基带信号输出至数字/模拟转换模块中。
5.如权利要求1所述之直流偏量消除***，其特征在于包括差动放大模块，连接于加法电路，用于将基带信号中的向量转换为差动向量，并传至加法电路。
6.一种直流偏量消除方法，用于消除通讯***中的直流偏量，其特征在于所述直流偏量消除方法包括：
初始化模拟直流偏量调整参数；
当有能量发生变化时，读取初始化能量变化值；
固定第一组模拟直流偏量调整参数，调整第二组模拟直流偏量调整参数，使得能量变化值最小，其中，所述第一组模拟直流偏量调整参数与第二组模拟直流偏量调整参数分别包括两个模拟直流偏量调整参数，包括：
读取第一能量变化值；
判断第一能量变化值是否为最小值；
当第一能量变化值为最小值时，固定第一组模拟直流偏量调整参数为初始化值，且固定调整后的第二组模拟直流偏量调整参数中的一个参数，调整调整后的第二组模拟直流偏量调整参数中的另一个参数；
读取第二能量变化值；
判断第二能量变化值是否为最小值；
当第二能量变化值为最小值时，固定调整后的第二组模拟直流偏量调整参数不变，调整第一组模拟直流偏量调整参数，使得能量变化值最小；
读取第三能量变化值；
判断第三能量变化值是否为最小值；
当第三能量变化值为最小值时，固定第二组模拟直流偏量调整参数与调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的一个参数，调整调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的另一个参数；
读取第四能量变化值；
判断第四能量变化值是否为最小值；以及
当第四能量变化值并非为最小值时，固定第二组模拟直流偏量调整参数与调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的一个参数，调整调整后的第一组模拟直流偏量调整参数中的另一个参数。
7.如权利要求6所述的直流偏量消除方法，其特征在于包括当第一能量变化值并非为最小值时，固定第一组模拟直流偏量调整参数，调整第二组模拟直流偏量调整参数的步骤。
8.如权利要求6所述的直流偏量消除方法，其特征在于包括当第二能量变化值并非为最小值时，固定第一组模拟直流偏量调整参数与调整后的第二组模拟直流偏量调整参数中的一个参数，调整调整后的第二组模拟直流偏量调整参数中的另一个参数的步骤。
9.如权利要求6所述的直流偏量消除方法，其特征在于包括当第三能量变化值并非为最小值时，固定第二组模拟直流偏量调整参数，调整第一组模拟直流偏量调整参数的步骤。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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