CN102035561B - 通过回送相移来校准正交失衡 - Google Patents

Abstract

本文公开了对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的装置、***和方法。收发机控制器可以进行自校准来解决正交失衡。控制器可以将发射机和接收机与任一天线隔离开，将发射机的射频(RF)部分通过回送路径耦合到接收机的RF部分，以及将校准信号射入发射机中。在回送路径中，控制器可以使用两个不同的相位角对传播通过发射机的信号进行相移，以生成两个不同的信号，其传播进入接收机中。通过测量退出接收机的两个不同的信号，控制器能够计算校正系数或参数，其可以用于调整用于解决或校正发射机和接收机的正交失衡的单元。

Description

通过回送相移来校准正交失衡

技术领域

本申请的实施例涉及通信领域。具体而言，实施例涉及对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的方法、装置和***。

附图说明

通过阅读下面的详细说明并参考附图，实施例的各个方面将变得明显，其中附图中相似的参考标记表示相似的单元：

图1描述了直接转换收发机；

图2示出了在一个实施例中直接转换收发机如何对正交失衡进行校准；

图3描述了可在另外的实施例中使用的校正模块；

图4描述了可以对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的装置的一个实施例；以及

图5示出了对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的方法。

具体实施方式

下面是对结合附图所描述实施例的详细说明。说明书中的细节是为了清楚地表达实施例。然而，所提供的细节的要旨并不是要限制实施例所可以预期的变化。而是，其目的是要包括与所附权利要求定义的实施例的精神或范围一致的所有修改物、等同物和替换物。

无线通信***通常使用同相(I)和正交(Q)格式来发送数据。IQ信号中I信道和Q信道彼此之间相对相移90度，其称为正交关系。IQ格式通常用于数据传输，因为IQ信号能够在通常单个数据流所需的频率带宽中携带两个数据流。换言之，IQ格式允许在给定的频率带宽上发送两倍的数据。

IQ无线电收发机针对I信道和Q信道通常包括单独的路径，其中在发射机和接收机中都是。例如，在单个天线中接收到信号以后，将信号分成两个单独的信道，其中I信道接收机路径可以包括第一组混频器、放大器、滤波器等，用于对I信道数据进行降频转换和处理。同样，Q信道接收机路径可以包括第二组混频器、放大器、滤波器等，用于对Q信道数据进行降频转换和处理。

无线电接收机或发射机中的正交失衡会削弱对无线信号携带的高速数据进行成功接收或发送的能力。当I信道增益与Q信道增益不同或者当两个信道之间的相位关系不是正好90度时，会产生正交失衡。换言之，正交失衡是由IQ收发机的I信道和Q信道中高频部分(component)的增益和/或相位失配所造成的。例如，I信道中的接收机部分可能具有与Q信道中的接收机部分略微不同的幅度和/或相位特征，从而导致在I基带和Q基带信号中产生失衡或失配误差。虽然差异通常很小，但是这些增益和相位失衡减少了IQ接收机的有效信噪比，并且对于给定数据速率增加了比特差错的数量。

代表目前发展水平的低成本、低功率无线收发机是直接转换架构。直接转换架构也受正交失衡的影响。由于物理上分离的两个基带分支(baseband branch)的使用和高频正交信号(0°和90°)的产生，使得所发送信号的准确性和准确进行接收的能力受到正交失衡度的限制。正交失衡限制了收发机的误差向量幅度(EVM)，而这对于多输入多输出(MIMO)***是特别重要的。

通常在硅中使用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺来制造大规模生产的射频集成电路(RFIC)***。CMOS制作工艺的变化是造成正交失衡问题的主要原因。收发机可以利用校准来抵消或者最小化正交失衡的影响。

诸如个人计算机、手机和个人数字助理(PDA)的电子设备可以利用直接转换接收机来与无线个域网(WPAN)和无线局域网(WLAN)进行通信。另外，诸如无线接入点(WAP)和网络路由器的网络设备还可以利用直接转换接收机和直接转换发射机来与网络中的其它设备进行通信。本申请中的实施例可以用于解决各种直接转换收发机中的正交失衡问题，所述收发机包括前面所述电子设备中的收发机。

一般而言，可以预想到对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的方法、装置和***。示例性***的实施例可以位于具有无线通信功能的移动计算设备内，例如集成的无线网卡。移动计算设备的卡可以具有直接转换收发机，所述收发机被配置成与各种无线联网设备进行通信。

在无线网卡的开启(power-on)过程中，例如当将网卡***移动计算设备中时，网卡可以进行自校准来解决正交失衡。网卡可以将网卡的发射机和接收机与任何天线隔离开，将发射机的射频(RF)部分(section)通过回送路径耦合到接收机的RF部分，并将校准信号射入发射机。在回送路径中，网卡可以使用两个不同的相位角对经过发射机传播的信号的相位进行偏移，以产生离开接收机的RF部分的两个不同的信号。通过测量离开接收机的两个不同的信号，网卡能够计算校正系数或参数，其可以用于对解决或校正发射机和接收机的正交失衡的单元进行调整。

方法实施例可以涉及无线连网站点或利用直接转换收发机并进行校准来校正正交失衡的其它通讯设备。通信设备开始可以通过将单频信号射入收发机的发射机中来生成发射机的RF部分中的发射机信号。由通过发射机传播的校准信号产生的发射机信号可能由于发射机中的单元的失配而具有正交失衡。

通信设备可以继续以下操作，通过发射机信号来生成第一相移信号并将第一相移信号耦合到收发机的接收机的RF部分，例如，通信设备可以接收离开发射机的RF部分的发射机信号，并通过回送路径中的电路将信号偏移第一相位角。通信设备可以继续以下操作，对由第一相移信号所生成的第一接收机信号的第一组参数进行存储。通信设备然后可以利用第二相位角从发射机信号生成第二相移信号。换言之，第一相移信号和第二相移信号的相位角可以不同，例如一个相移角是+45°，而另一个相移角是-45°。

通信设备可以存储由第二相移信号生成的第二接收机信号的第二组参数。使用第一组参数和第二组参数，通信设备可以计算针对正交失衡的校正参数。

装置实施例包括信号发生器，其用于生成单频信号来对直接转换收发机中的正交失衡进行校准。例如，单频信号可以从收发机的发射机的RF部分生成发射机信号。装置还包括相移模块，用于接收发射机信号并生成从发射机信号得出的第一相移信号和第二相移信号。相移模块可以被配置成将第一相移信号和第二相移信号耦合到收发机的接收机的RF部分。

装置实施例包括计算模块，其用于通过第一组参数和第二组参数来计算用于对正交失衡进行校正的校正参数。第一组参数包括第一接收机信号的测量值，第二组参数包括第二接收机信号的测量值。第一接收机信号的生成是通过第一相移信号进行的，第二接收机信号的生成是通过第二相移信号进行的。

可选的***实施例可以包括蜂窝电话或使用耦合到天线的直接转换收发机的其它通信设备。收发机包括直接转换发射机和直接转换接收机。***的相移模块可以从发射机的RF部分接收发射机信号，并基于该发射机信号来生成第一相移信号和第二相移信号。在***实施例中，通过将单频信号射入发射机中来生成发射机信号。

***还包括耦合到接收机的计算模块。计算模块被配置成计算用于对收发机中的正交失衡进行校正的校正参数。计算模块可以通过从接收机信号的测量值得出的第一组参数和第二组参数来计算校正参数。接收机信号包括基于第一相移信号的第一接收机信号和基于第二相移信号的第二接收机信号。

本申请公开的各个实施例可以在各种应用中使用。一些实施例可以结合各种设备和***来使用，例如，发射机、接收机、收发机、发射机-接收机、无线通信站、无线通信设备、无线接入点(AP)、调制解调器、无线调制解调器、个人计算机(PC)、台式计算机、移动计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机、服务器计算机、手持计算机、手持设备、个人数字助理(PDA)设备、手持PDA设备、网络、无线网络、局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、城域网(MAN)、无线MAN(WMAN)、广域网(WAN)、无线WAN(WWAN)、根据现有IEEE 802.16e、802.20、3GPP长期演进(LTE)等和/或上述标准的将来版本和/或派生物和/或其长期演进(LTE)进行操作的设备和/或网络、个域网(PAN)、无线PAN(WPAN)、作为上述WLAN和/或PAN和/或WPAN网络一部分的单元和/或设备、单向和/或双向无线电通信***、蜂窝无线电-电话通信***、蜂窝电话、无线电话、个人通信***(PCS)设备、集成了无线通信设备的PDA设备、多输入多输出(MIMO)收发机或设备、单输入多输出(SIMO)收发机或设备、多输入单输出(MISO)收发机或设备、多接收机链(MRC)收发机或设备、具有“智能天线”技术或多种天线技术的收发机或设备等等。

一些实施例可以结合一种或多种无线通信信号和/或***来使用，例如，射频(RF)、红外(IR)、频分复用(FDM)、正交FDM(OFDM)、正交频分多址(OFDMA)、时分复用(TDM)、时分多址(TDMA)、扩展TDMA(E-TDMA)、码分多址(CDMA)、多载波调制(MDM)、离散多音调(DMT)、蓝牙(RTM)、紫蜂(TM)等等。实施例可以在各种其它装置、设备、***和/或网络中使用。

下面参照附图，图1描述了直接转换收发机100，其具有发射机122和接收机128。接收机128是具有放大器126的直接转换接收机。混频器130、低通滤波器142和模数转换器(ADC)144组成I信道路径，而混频器132、低通滤波器138和ADC 140组成Q信道路径。本领域普通技术人员将会理解的是，为了简洁起见并便于理解，图1中略去了收发机100的多个单元。例如，在混频器阶段处的本机振荡器、多路复用器以及耦合到ADC和数模转换器(DAC)的数字信号处理(DSP)单元是图1中未示出的一些单元。

接收机128通过诸如耦合到输入端的天线在放大器126的输入处接收IQ信号。换言之，天线通过空中接收IQ信号并在接收机128操作期间将信号传输给放大器126。接收机128然后直接将IQ信号降频变换到基带，从而在ADC 144的输出端产生I信道数据，在ADC 140的输出端产生Q信道数据。

IQ信号在单个数据流通常所需的同一频率带宽中携带I信道数据和Q信道数据。I信道数据和Q信道数据可以是两个不同的数据流，或者，I信道和Q信道可以进行交织以生成仅占据一半通常带宽的单个数据流。由天线接收到的IQ信号可以加载在RF载波或者适于在空中传输的一些其它高频载波上。例如，IQ信号可以是陆地或***(TV)信号或者一些其它类型的通信信号，包括数据通信信号。在某些情况下，放大器126的输入可以耦合到有线电缆而不是天线，例如在有线TV***中使用的电缆。

接收机128的I信道部分对IQ信号的一部分进行降频变换和数字化，从而生成I基带信号。类似地，接收机128的Q信道部分对IQ信号的一部分进行降频变换和数字化，从而生成Q基带信号。DSP(未示出)接收来自于ADC的I基带和Q基带信号，并对I基带和Q基带信号进行解调以处理并获取基带信息。通过对接收机128的操作的观察，可以发现的是，接收机128具有模拟部分134和数字部分136。

发射机122可以以类似的方式进行操作，但以相反的方式来发送数据。发射机122是具有I信道路径和Q信道路径的直接转换发射机。发射机122的I信道路径包括DAC 102、低通滤波器106和混频器114。Q信道路径包括DAC110、低通滤波器112和混频器116。同样和接收机128类似的是，发射机122具有模拟部分108和数字部分104。

发射机122的I信道部分采用I基带信号，将信号从数字转换成模拟，并且对IQ信号的I部分进行升频变换。类似地，发射机122的Q信道部分采用Q基带信号，将信号从数字转换成模拟，并且对IQ信号的Q部分进行升频变换。发射机122然后对两个信号进行混频和组合，通过放大器120对IQ信号进行放大，并通过诸如耦合到放大器120的输出端的天线来发送放大后的信号。

I路径和Q路径之间的任何增益或相位失配都会造成正交失衡。发射机122或接收机128中的正交失衡会影响收发机100的性能。例如，接收机128中的正交失衡会使总的信噪比降低到可接受水平以下，并增加比特差错率。在更为具体的实例中，混频器130与混频器132相比可以具有不同的幅度和/或相位特征。混频器之间的差异在解调过程中会增加产生的I基带和Q基带信号中的比特差错率。类似的性能影响可能是由于其它部分的失配，例如滤波器142和138之间或者ADC 144和140之间的增益和/或相位失配。

图1还示出了校准方法，也即可以用于减轻收发机100中正交失衡的问题的方法。收发机100在增加的路径(称为回送路径)中具有相移模块124。回送路径将发送的信号从混频器114和116的输出引入接收机128的模拟部分134中。收发机100的增加的回送路径包括对任意相位的固定相移，这里为45°。其它收发机可以包括其它固定的相移值。例如，其它收发机可以使用不同的任意相移，其中该相移不等于90°的倍数。

正交失衡可以当作复平面的操作来处理，其可以以矩阵形式表示为：

$\left[\begin{array}{c}{I}^{\′}\\ Q^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& \mathrm{\β}\\ 0& 1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}I\\ Q\end{array}\right];$ α～1；|β|＜＜1

在矩阵表示中，α是增益失衡因数，β是相位失衡因数。对于使用具有相移的RF回送的收发机而言，该回送等价于依次乘以三个矩阵：

在上述矩阵中，α_RX和α_TX分别是接收机128和发射机122的增益失衡因数。β_RX和β_TX分别是接收机128和发射机122的相位失衡因数。

是回送相移。

收发机100可以利用一种方法来测量矩阵系数。例如，收发机100可以使用数字域中的相关性来确定I’和Q’。此外，收发机100知道所发送信号I和Q的矩阵系数，并且知道回送相移的量(在图1的例子中)。收发机100可以使用四个方程来求解出四个变量。使用四个方程来求解四个未知变量可以对方程组进行解析求解。即，收发机100具有足够的信息来求解α_RX、α_TX、β_RX和β_TX。

各个实施例可以对上述方法进行扩展以求解α_RX、α_TX、β_RX和β_TX。在不需要准确了解相移的情况下，实施例还能够求解α_RX、α_TX、β_RX和β_TX。由于许多收发机***可以包括实际中大规模生产的收发机电路，其由于元件的容差而具有各种伴随的电路变化，对相移的准确了解通常会是严重的挑战。

图2根据一个实施例示出了直接转换收发机200如何进行校准以减少正交失衡。收发机200可以进行校准以减少正交失衡，而不需要确切地知道在校准过程中使用的相移角。通过观察，可以注意到，图2中的收发机200与图1中的收发机100在许多方面类似。

收发机200还包括直接转换发射机222和直接转换接收机228。混频器230和232、低通滤波器242和238以及ADC 244和240分别组成接收机228的I信道路径和Q信道路径，如图1讨论中所描述的。类似地，发射机222具有I信道路径和Q信道路径。发射机222的I信道路径包括DAC 202、低通滤波器206和混频器214。发射机222的Q信道路径包括DAC 210、低通滤波器212和混频器216。接收机228具有数字部分236和模拟部分234，而发射机222具有模拟部分208和数字部分204。与收发机100同样，接收机228和发射机222的I信道和Q信道路径中的部分可能是正交失衡的来源。

另外，收发机200在数字部分中具有正交校准控制器250，在RF部分中具有一个不同的相移模块224。校准控制器250可以指导或控制校准过程，从而操纵相移模块224将具有不同相移角的信号射入接收机228中。

收发机200包括信号发生器252，用于生成无杂质的(clean)单频校准信号。对于图1中示出的实施例，信号发生器252包括内部数字频率源。在替换的实施例中，信号发生器可以包括模拟源。例如，在一个替换的实施例中，模拟信号发生器模块可以将校准信号射入DAC(202和210)和低通滤波器(206和212)之间的I信道和Q信道路径。换言之，替换的实施例可以忽略与DAC 202和DAC 210相关联的任何增益和/或相位失配，而仅校正与I信道和Q信道路径中剩余部分相关联的正交失衡的影响。

如所示的，收发机200在回送路径中还包括相移模块224，其在校准过程中将收发机222的模拟部分208耦合到接收机228的模拟部分234。即，在正常操作过程中，相移模块224可以与模拟部分208和234隔离开。然而，在校准过程中，校准控制器250可以通过闭合固态开关、在复用器输入之间进行切换或者启用其它切换设备将相移模块224耦合到模拟部分208和234。

在发射机222和接收机228的校准过程中，校准控制器250可以启用信号发生器252并使信号发生器252将单频信号射入DAC 202和DAC 210中。在退出数字部分204之后，校准信号可以传播通过低通滤波器206和212，以及混频器214和216。在传播通过DAC、滤波器和混频器的过程中，部件的失配可以对校准信号引起正交失衡，从而在节点218处产生改变的信号。节点218处的改变的信号可以称为发射机信号。

校准控制器250可以使相移模块224基于发射机信号来生成第一相移信号。换言之，发射机信号可以从节点218传播进入相移模块224。相移模块224可以将发射机信号的相位偏移第一相移角(Φ₁)以生成第一相移信号。第一相移信号可以在混频器230和232的输入处通过回送路径进入接收机228的RF部分。第一相移信号可以传播通过接收机228的I信道和Q信道单元，从而在ADC 244和ADC 240的输出端生成第一接收机信号。

随着第一接收机信号退出ADC从模拟部分234进入数字部分236，校准控制器250可以通过测量模块260来测量第一组参数。测量模块260可以对ADC 244和ADC 240生成的数字值进行多次采样。根据多个采样，计算模块256能够确定第一接收机信号的幅值。换言之，计算模块256能够确定第一接收机信号的I′和Q′。校准控制器250可以将第一接收机信号的第一组参数存储到存储器模块258中。

此外，测量模块260还可以在校准过程中对信号发生器252生成的数字值进行多次采样。换言之，计算模块256能够确定第一接收机信号的I′和Q′，以及具有对在生成和测量I′和Q′参数过程中使用的I和Q参数的了解。值得注意的是，替换的实施例不一定要使用测量模块260来获得I和Q参数。例如，如果校准信号是固定的且不会变化，就可能不必对数值进行测量。该I和Q参数可以包括存储器模块258或计算模块256中固定的、存储的参数。

校准控制器250然后可以使相移模块224基于发射机信号来生成第二相移信号。即，相移模块224可以切换到第二操作模式并将发射机信号的相位偏移第二相移角(Φ₂)，从而生成第二相移信号。校准控制器250可以在测量模块260处测量与第二相移信号有关的第二组参数。根据多个采样，计算模块256能够确定第二接收机信号的幅值。换言之，计算模块256能够确定第二接收机信号的I′和Q′。校准控制器250可以将第二接收机信号的第二组参数存储到存储器模块258中。

校准控制器250然后可以使用存储器模块258中存储的第一组和第二组参数来计算校正参数。所计算的校正参数可以使校准控制器250能够通过第一组参数和第二组参数针对正交失衡来校准发射机222和接收机228。例如，校准控制器250可以包括校正模块254中的内部数字单元，其支持对发射机222和接收机228中的正交误差进行校正。在另外的实施例中，收发机可以以不同的方式来校准发射机和/或接收机。例如，与仅利用数字部分中的数字单元不同的是，校准控制器250还可以使用所计算的校正参数来调整模拟部分中的单元，例如相位补偿部分和增益补偿部分。

图2描述的实施例利用数字校正来进行相位失衡和增益失衡校正。一旦针对发射机222计算了校正参数，校正模块254就可以采取原本要传输给DAC 202或210而不进行校正的一个或多个数字值，基于校正参数来调整数字值，并将调整的数字值传输给DAC 202和/或210。校正模块254可以以类似的方式操作但以相反的方式从ADC 244和240接收数字信号。

图3中描述了校正模块300的可替换的实施例。与在收发机的数字部分中所采用的不同，校正模块300可以校正模拟部分208或234中的增益失衡和相位失衡误差。例如，校正模块300包括相位补偿模块310和增益补偿模块320。可以将校正模块300***在低通滤波器(206、212；242、238)和DAC或ADC单元(202、210；244、240)之间。基于计算的校正参数，校正模块300可以调整传输给低通滤波器或者DAC/ADC单元的信号的相位或增益。

图2及其相关的讨论示出了校准控制器250和相移模块224如何一起操作来生成新的待解的方程组：

以及

其中

在不失一般性的情况下，允许两个相移状态(一个状态基于

另一个状态基于

)具有不同的增益水平，可以看出，要使用8个测量值来解8个方程。使用8个测量值(针对两个状态的两个I’参数、两个Q’参数、两个I参数以及两个Q参数)来进行求解的8个方程是两个增益失衡参数(α_RX和α_TX)、两个相位失衡参数(β_RX和β_TX)、两个回送相位(

和

)以及两个总增益(A₁和A₂)。针对两个状态的方程进行分析求解，并且不需要知道回送相位或增益来求解方程和确定α_RX、α_TX、β_RX和β_TX的值。

在许多实施例中，相位可切换单元、相移模块224可以使用多相滤波器(PPF)来实现。PPF可以提供相互之间相位偏移量为90°的两个不同的输出。PPF的每个阶段可以将滤波器的总的相移增加45°。因此，通过选择一个差分输出或另一个(对于奇数个阶段)或者选择增加或减去两个输出信号(对于偶数个阶段)，可以使用大部分无源元件来可靠地生成两个相位。由于相移模块224可以在RF部分中进行切换，因此切换一般不影响发射机或接收机的正交失衡。

图4描述了装置400的一个实施例，其可以校准直接转换收发机480中的发射机和/或接收机。例如，装置400可以包括无线网络通信设备(例如无线接入点设备)或者至少构成其一部分。参考图2，控制器410可以对应于校准控制器250，而相移模块470可以对应于相移模块224。装置400的一个或多个单元可以采用硬件、软件或者硬件和软件的组合的形式。例如，在图4中示出的实施例中，计算模块440的一个或多个部分可以包括存储在一个或多个存储器设备中采用指令编码的模块。例如，模块可以包括DSP中的应用的软件或固件指令，其利用微处理器来进行复杂的计算。

在替换的实施例中，装置400的一个或多个模块可以包括仅有硬件的模块。例如，信号发生器420、测量模块430、计算模块440、接收机校正模块450、发射机校正模块460和相移模块470每个都可以包括集成电路芯片的一部分。在这样的实施例中，一个或多个模块可以包括硬件单元，如电阻器、电容器、电感器、二极管、CMOS晶体管，模拟晶体管、逻辑门的组合以及状态机。

在进一步替换的实施例中，装置400的一个或多个模块可以包括硬件和软件模块的组合。例如，控制器410可以包括由固件编码的指令，当处理器与指导整个校准过程并控制各种单元的状态机一同工作并在测量已由测量模块430存储的一组参数之后进行计算以确定校正参数的值时，所述指令由处理器来执行。

信号发生器420可以生成要射入接收机中的校准信号。如前面所指出的，信号发生器420在一些实施例中可以是数字信号发生器，或者，在其它实施例中可以是模拟信号发生器。在许多实施例中，信号发生器420可以包括固定的信号发生器。然而，在其它实施例中，信号发生器420包括可变的信号发生器，其中，控制器410能够选择特定的校准信号频率或校准信号幅度。

在许多实施例中，测量模块430可以包括缓冲器或者一系列存储器单元，其耦合到与ADC相关联的状态寄存器。当被控制器410触发时，测量模块430可以被配置为存储在接收到的信号周期内从状态寄存器获取的一系列数值并将数值存储在存储器单元中，以便以后获取用于后续计算。在许多实施例中，测量模块430可以包括动态随机接入存储器(DRAM)，用于存储测得的参数组。在一些实施例中，测量模块430可以利用另一种存储器来存储测得的参数组，例如静态RAM或闪存。

如所描述的，计算模块440可以获取第一组参数和第二组参数并使用它们来确定校正参数的数值。在许多实施例中，计算模块440可以包括状态机。在另外的实施例中，计算模块440可以包括专用处理器，例如耦合到控制器410的专用集成电路(ASIC)的微控制器。

在图4的实施例中，装置400包括控制器410，其使用两个校正模块450和460。接收机校正模块450可以专用于基于计算的校准参数来校准收发机480的接收机。类似地，发射机校正模块460可以专用于基于计算的校准参数来校准校正模块480的发射机。如前面所述，在不同的实施例中校正模块可以采用数字方式或者模拟方式来实现。

装置400的实施例中模块的数量可以变化。一些实施例具有的模块的数量可以比图4中所示的模块要少。例如，一个实施例可以将接收机校正模块450和发射机校正模块460集成到单个模块中。另外的实施例包括的模块或单元的数量可以比图4中所示的模块要多。例如，可替换的实施例可以包括两个或更多个测量模块，例如每个信道应用一个测量的实施例。其它实施例可以包括更多的其它模块。

图5描述了流程图500，其说明了对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的方法。流程图500起始于将单频校准信号射入直接转换收发机的发射机中(单元510)。例如，图2的信号发生器252可以生成数字单频校准信号，其包括I分量值和Q分量值。在校准过程中，校准控制器250可以将信号发生器252的输出耦合到发射机222的数字部分204，从而使信号发生器252能够将I分量值和Q分量值传输给DAC 202和DAC 210。

根据流程图500的方法还包括将收发机RF部分耦合在一起(单元520)，其使校准信号能够传播通过发射机并返回接收机。再参照图2，校准控制器250可以切换多个晶体管的状态，以使得在模拟部分208和234之间创建回送路径。在将收发机模拟部分耦合在一起之后(单元520)，根据流程图500的实施例包括根据发射机信号来生成相移信号(单元530)。继续前面的例子，校准控制器250可以操纵相移模块224，使相移模块224对退出混频器214和216的发射机信号的相位进行偏移。相移模块224可以先对发射机信号的相位偏移第一相位角45°。在校准过程的后续步骤中，校准控制器250可以操纵相移模块224并使相移模块224将发射机信号的相位偏移第二相移角-45°。45°和-45°的相移角仅仅是针对一个实施例的。其它实施例可以使用其它两个角度。

根据流程图500的方法还包括基于相移信号来测量接收机信号的参数(单元540)。再继续上述例子，当第一相移信号反向传播通过接收机228时，接收机228的部分会改变信号并生成具有略微改变的相位和增益值的第一接收机信号。校准控制器250可以操作测量模块260对第一接收机信号的数字波形值的数字化采样值进行采样和存储，其中所述第一接收机信号由ADC 244和ADC 240传输给校准控制器250。

在校准控制器250操作或操纵相移模块224将发射机信号的相位偏移第二角度-45°之后，校准控制器250可以再次操作测量模块260对第二接收机信号的数字波形值的数字采样值进行采样和存储，其中所述第二接收机信号由ADC 244和ADC 240传输给校准控制器250。此外，同时或者基本上同时，校准控制器250可以操作测量模块260对来自信号发生器252的校准信号的数字采样值进行采样和存储。

根据流程图500的方法还包括基于测得的第一组和第二组参数或采样值来计算校正参数(单元550)。继续我们的例子，计算模块256可以使用8个测量值来求解8个方程。计算模块256可以求解两个增益失衡参数(α_RX和α_TX)、两个相位失衡参数(β_RX和β_TX)、两个回送相位(

和

)以及两个总增益(A₁和A₂)。

通过使用对两个状态(一个状态相移为45°，另一状态相移为-45°)的两个I’参数、两个Q’参数、两个I参数和两个Q参数进行采样而获得的8个测量值，计算模块256求解8个方程。计算模块256可以在不知道回送相位或增益的情况下，分析性地求解针对两个状态的方程，并且确定α_RX、α_TX、β_RX和β_TX的值。

根据流程图500的方法还包括对发射机和接收机中的正交失衡执行校准(单元560)。例如参考图4，控制器410可以包括接收机校正模块450和发射机校正模块460中的内部数字单元，其用以对收发机480的发射机和接收机中的正交误差进行校正。

如前面所述，一些实施例的一个或多个部分可以实现为程序产品，其存储在有形的介质中，用于在过程中使用以执行过程的操作，例如结合图4中所示的装置400所描述的过程。程序产品的程序定义了实施例的功能(包括本申请描述的方法)，并可以包含在各种数据承载介质中。示例性的数据承载介质包括但不限于：(i)永久存储在非可写存储介质(例如，站点内的只读存储器设备)上的信息；以及(ii)存储在可写存储介质(例如，闪存)上的可修改的信息。当携带指导设备或***功能的计算机可读指令时，该数据承载介质表示本发明一些实施例的单元。

一般地，被执行来实现实施例的例程可以是操作***或特定应用、组件、程序、模块、对象或指令序列的一部分。实施例的计算机程序可以由多个指令组成，所述指令可由计算机转换成机器可读格式从而转换成可执行指令。另外，程序可以由位于程序本地或者在存储器或存储设备上所发现的变量和数据结构组成。另外，本申请后面描述的各种程序可以基于在本发明的特定实施例中它们在其中实现的应用来识别。然而，应当理解的是，后面任何特定的程序术语仅仅是为了方便而使用，因此特定的实施例不应该限于仅在该术语所识别和/或隐含的特定应用中进行使用。

对于受益于本公开的本领域技术人员很明显的是，本申请的实施例公开了采用变化的帧间空间(IFS)时间通过无线网络来发送对所发送数据帧的响应的***、装置和方法。可以理解的是，在详细说明和附图中所示出和描述的实施例的形式仅仅是作为例子。下面的权利要求其目的是要宽泛地解释为包含所公开实施例的所有变化。

虽然针对一些实施例详细描述了某些方面，但应当理解的是，在不脱离所附权利要求所定义的实施例的精神和范围的情况下，可以对本申请进行各种变化、替换和修改。虽然一个实施例可以实现多个目标，但并非落入所附权利要求范围内的每个实施例都会实现每一个目标。此外，本申请的范围并不是要限于说明书中描述的过程、机器、制品、物质组合、模块、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员中的一员，可以容易理解的是，可以根据本申请实施例来利用现有的或今后开发的、与本申请描述实施例相对应的执行本质上相同功能或者获得本质上相同结果的所公开的实施例、过程、机器、制品、物质组合、模块、方法或步骤。相应地，所附权利要求意图包括在诸如该过程、机器、制品、物质组合、模块、方法或步骤的范围内。

Claims (20)

1.一种对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的方法，包括：

将单频信号射入所述直接转换收发机的发射机中以在所述发射机的射频（RF）部分中生成发射机信号；

通过所述发射机信号生成第一相移信号；

通过回送路径将所述第一相移信号耦合到所述直接转换收发机的接收机的RF部分；

存储通过所述第一相移信号生成的来自所述接收机的第一接收机信号的第一组参数，

根据所述发射机信号生成第二相移信号，其中，所述第一相移信号和第二相移信号的相位角不同；

存储通过所述第二相移信号生成的来自所述接收机的第二接收机信号的第二组参数；以及

通过所述第一组参数和第二组参数来计算针对正交失衡的校正参数。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

基于所述校正参数来调整多个数字单元以校准所述发射机和所述接收机。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，生成所述第一相移信号包括将第一相移添加到所述发射机信号，生成所述第二相移信号包括将第二相移添加到所述发射机信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，生成所述第一相移信号和第二相移信号包括将多相滤波器切换到第一状态以生成所述第一相移信号以及将所述多相滤波器切换到第二状态以生成所述第二相移信号。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

将所述回送路径从所述发射机和所述接收机解耦合，并采用经过调整的多个数字单元来操作所述收发机。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

存储与所述第一相移信号对应的针对所述发射机信号的第三组参数，以及存储与所述第二相移信号对应的针对所述发射机信号的第四组参数，其中，计算所述校正参数包括通过所述第一、第二、第三和第四组参数来计算所述第一接收机信号和第二接收机信号与所述发射机接收机信号之间的相关性。

7.一种对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的装置，包括：

信号发生器，用于生成单频信号以对所述直接转换收发机中的正交失衡进行校准，其中，所述单频信号从所述收发机的发射机的射频（RF）部分生成发射机信号；

回送模块，用于接收所述发射机信号并基于所述发射机信号来生成第一相移信号和第二相移信号，其中，所述回送模块被配置成将所述第一相移信号和第二相移信号耦合到所述收发机的接收机的RF部分；以及

计算模块，用于通过第一组参数和第二组参数来计算用于对所述正交失衡进行校正的校正参数，其中，所述第一组参数包括第一接收机信号的测量值，所述第二组参数包括第二接收机信号的测量值，其中，进一步的，所述第一接收机信号的生成是通过所述第一相移信号来进行的，而所述第二接收机信号的生成是通过所述第二相移信号来进行的。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括：

直接耦合到所述计算模块的数字信号处理器DSP，所述DSP用于在正交校准期间控制所述计算模块。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括：

耦合到所述计算模块的测量模块，所述测量模块被配置成测量所述第一组参数和第二组参数。

10.根据权利要求9所述的装置，还包括：

接收机校正模块和发射机校正模块，其中，所述DSP被配置成基于所述校正参数来调整所述接收机校正模块和所述发射机校正模块的操作参数。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述回送模块包括具有至少两个差分输出的多相滤波器，其中，进一步的，第一差分输出被配置成生成所述第一相移信号，第二差分输出被配置成生成所述第二相移信号。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述计算模块包括动态随机接入存储器（DRAM）和静态RAM（SRAM）中的至少一个，用于存储所述测量模块的所述第一组参数和第二组参数。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述信号发生器是数字信号发生器，其耦合到所述发射机的数模转换器的输入。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述测量模块是数字采样模块，其耦合到所述接收机的模数转换器的输出，其中，进一步的，所述测量模块被配置成对所述第一接收机信号进行多次采样以获取所述第一组参数。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述测量模块被配置成在所述第二接收机信号的单个周期内获取所述第二组参数。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述计算模块被配置成在所述测量模块获取了所述第二组参数之后在所述第二接收机信号的单个周期内计算所述校正参数。

17.一种对直接转换收发机中的正交失衡进行校准的***，包括：

收发机，其耦合到天线，其中，所述收发机包括直接转换发射机和直接转换接收机；

相移模块，用于从所述发射机的射频（RF）部分接收发射机信号以及基于所述发射机信号来生成第一相移信号和第二相移信号，其中，所述发射机信号的生成是通过将单频信号射入所述发射机中来进行的；以及

计算模块，其耦合到所述接收机，用于计算用于对所述收发机中的正交失衡进行校正的校正参数，其中，所述计算模块被配置成通过第一组参数和第二组参数来计算所述校正参数，其中，进一步的，所述第一组参数来自于基于所述第一相移信号的第一接收机信号的测量值和基于所述第二相移信号的第二接收机信号的测量值。

18.根据权利要求17所述的***，其中，所述收发机包括媒体访问控制（MAC）模块，其被配置成与802.11g无线网络进行通信。

19.根据权利要求17所述的***，其中，所述天线包括蜂窝手机天线。

20.根据权利要求17所述的***，其中，所述收发机包括耦合到所述发射机的第一组多个天线和耦合到所述接收机的第二组多个天线，其中，所述第一组多个天线和第二组多个天线包括多输入多输出（MIMO）***的单元。

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