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TWI819181B - 傳收器和傳收器校正方法 - Google Patents

傳收器和傳收器校正方法 Download PDF

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TWI819181B
TWI819181B TW109100339A TW109100339A TWI819181B TW I819181 B TWI819181 B TW I819181B TW 109100339 A TW109100339 A TW 109100339A TW 109100339 A TW109100339 A TW 109100339A TW I819181 B TWI819181 B TW I819181B
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transmission
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analog
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張元碩
高子銘
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瑞昱半導體股份有限公司
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Abstract

本申請揭露一種傳收器和傳收器校正方法，該傳收器包括：校正信號產生單元，在增益校正模式下，產生第一測試信號和第二測試信號至傳送單元；該傳送單元，用來依據該第一測試信號、該第二測試信號和傳送增益值來產生組合信號；自混合器，用來對該組合信號進行自混合並產生自混合信號；接收單元，用來依據該自混合信號產生接收信號；第一傅利葉轉換器，用來計算該接收信號在特定頻率的功率；以及增益校正單元，用來在該增益校正模式下依據該特定頻率的功率來調整該傳送增益值。

Description

傳收器和傳收器校正方法
本申請內容係關於傳收器，尤指一種能夠自我校正的傳收器和相關傳收器校正方法。
通訊系統可能存在IQ不平衡的問題，因此需要針對傳送器的同相路徑和正交路徑進行相位和振幅的不匹配校正，一般來說，進行IQ校正時，傳送器和接收器的增益都會被設定在預設值，然而可能因為製程、電壓和溫度等的改變而導致傳送器和接收器的增益產生變化，影響線性度及/或信噪比，進而導致IQ校正結果受影響，因此需要一種增益的校正方式來解決上述問題。
本申請提供一種傳收器，包括：校正信號產生單元，在增益校正模式下，產生第一測試信號和第二測試信號至傳送單元；該傳送單元，用來依據該第一測試信號、該第二測試信號和傳送增益值來產生組合信號；自混合器，用來對該組合信號進行自混合並產生自混合信號；接收單元，用來依據該自混合信號產生接收信號；第一傅利葉轉換器，用來計算該接收信號在特定頻率的功率；以及增益校正單元，用來在該增益校正模式下依據該特定頻率的功率來調整該傳送增益值。
本申請提供一種傳收器校正方法，包括：在增益校正模式下，產生第一測試信號和第二測試信號；依據該第一測試信號、該第二測試信號和傳送增益值來產生組合信號；對該組合信號進行自混合並產生自混合信號；依據該自混合信號產生接收信號；計算該接收信號在特定頻率的功率；以及在該增益校正模式下依據該特定頻率的功率來調整該傳送增益值。
本申請的傳收器和傳收器校正方法能夠校正增益，在不影響線性度的情況下提高信噪比。
100:傳收器
101:校正信號產生單元
1021、1022:數位類比轉換器
1041、1042:傳送增益單元
105:傳送單元
1061、1062:升頻器
108:組合器
110:放大器
112:天線
114:混合器
115:接收單元
116:天線
1181、1182:降頻器
1201、1202:接收增益單元
1221、1222:類比數位轉換器
1241、1242:傅利葉轉換器
126:增益校正單元
s1、s2:測試信號
sa1、sa2:類比信號
sg1、sg2:增益後信號
sc1、sc2:升頻信號
sm:組合信號
ss:自混合信號
ssg:增益後自混合信號
sr:接收信號
TG:傳送增益值
RG:接收增益值
202~214:步驟
在閱讀了下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本揭露的多種態樣。應注意到，根據本領域的標準作業習慣，圖中的各種特徵並未依比例繪製。事實上，為了能夠清楚地進行描述，可能會刻意地放大或縮小某些特徵的尺寸。
圖1為本申請的傳收器的實施例的示意圖。
圖2為本申請的傳收器操作在校正模式下的實施例的示意圖。
圖3為本申請的傳收器操作在一般模式下的實施例的示意圖。
圖4為校正模式下組合信號的頻譜分析圖。
圖5為校正模式下自混合信號的頻譜分析圖。
圖6為本申請的校正方法的實施例的流程圖。
圖1為本申請的傳收器的實施例的示意圖。傳收器100能夠在增益校正模式下，調整傳送單元105的傳送增益值TG和接收單元115的接收增益值RG，並在IQ校正模式下，基於校正過的傳送增益值TG和接收增益值 RG來進行IQ不平衡校正，再進入一般模式。應注意的是，在該增益校正模式下，僅會使用部分的傳送單元105和接收單元115，如圖2所示，使用到的元件以深色表示，淺色的元件則不被使用，例如可以關閉淺色的元件，或不關閉淺色的元件但以選擇器(未繪示於圖中)切換信號的來源；而圖3則繪示在該一般模式下傳收器100的操作情況，同樣地，使用到的元件以深色表示，淺色的元件則不被使用。以下將針對傳收器100的校正進行說明。
校正信號產生單元101用來在該校正模式下，產生測試信號s1、s2至傳送單元105，而在該IQ校正模式和該一般模式下，則會利用其他的信號產生單元(未繪示於圖中)來產生同相信號和正交信號，其中該同相信號和該正交信號具有相同的頻率且彼此之間的相位差為90度。傳送單元105中，數位類比轉換器1021、傳送增益單元1041和升頻器1061屬同相信號傳送路徑；數位類比轉換器1022、傳送增益單元1042和升頻器1062屬正交信號傳送路徑。接收單元115中，降頻器1181、接收增益單元1201、類比數位轉換器1221和傅利葉轉換器1241屬同相信號接收路徑；降頻器1182、接收增益單元1202、類比數位轉換器1222和傅利葉轉換器1242屬正交信號接收路徑。
數位類比轉換器1021和1022分別對輸入的數位信號進行數位類比轉換為類比信號sa1和sa2(以下簡稱信號sa1和sa2)，例如在該校正模式下，該數位信號為測試信號s1和s2(標示於圖2)；在該IQ校正模式和該一般模式下，該數位信號為同相信號和正交信號(未標示於圖3)。傳送增益單元1041和1042依據傳送增益值TG分別對信號sa1和sa2提供增益以產生增益後信號sg1和sg2(以下簡稱信號sg1和sg2)。升頻器1061和 1062依據載波角頻率ωc分別將信號sg1和sg2升頻為升頻信號sc1和sc2(以下簡稱信號sc1和sc2)，而組合器108將信號sc1和sc2合併為組合信號sm。
在該一般模式下，放大器110放大組合信號sm並由天線112轉為發射信號，例如無線射頻信號，接收單元115的天線116則接收來自對端傳收器的發射信號，並經由降頻器1181和1182將該發射信號從載波角頻率ωc卸載，並送至同相信號接收路徑和正交信號接收路徑，如圖3所示。
在該增益校正模式下，如圖2所示，自混合器114對組合信號sm進行自混合並產生自混合信號ss，並另外借用接收單元115的同相信號接收路徑或正交信號接收路徑的部分來形成內部迴路返回。舉例來說，接收增益單元1201依據接收增益值RG對自混合信號ss提供增益以產生增益後自混合信號ssg，再經由類比數位轉換器1221對增益後自混合信號ssg進行類比數位轉換為接收信號sr，傅利葉轉換器1241便可計算接收信號sr在特定頻率的功率，而增益校正單元126在該增益校正模式下會依據該特定頻率的功率來調整傳送增益單元1041和1042的傳送增益值TG以及接收增益單元1201的接收增益值RG。
校正信號產生單元101產生的測試信號s1、s2能使組合信號sm具有雙調(two-tone)主信號S，如圖4所示，載波角頻率ωc的兩旁為雙調主信號S，其角頻率分別為ωc+ωbb和ωc-ωbb，功率為PS。若傳送增益單元1041和1042的傳送增益值TG太大，造成信號sg1和sg2線性度失真，則會使組合信號sm生成互調變失真(IMD)信號，IMD信號中功率最大的為雙調三階IMD(IMD3)信號，其角頻率分別為ωc+3ωbb和ωc-3ωbb，功率為PIMD3；IMD信號中功率次大的為雙調五階IMD(IMD5)信號，其角 頻率分別為ωc+5ωbb和ωc-5ωbb，依此類推。圖2中雖以角頻率為單位，但亦可和頻率互為轉換。本申請對於測試信號s1、s2的內容不多做限制，只要能產生雙調主信號S即可，例如可以將測試信號s1、s2其中一個設為同相信號cos(ωbb．t)或正交信號sin(ωbb．t)，以即將測試信號s1、s2其中另一個設為0。
圖5為該校正模式下自混合信號ss的頻譜分析圖，可以看到在角頻率為兩倍的載波角頻率ωbb(即2ωbb)處有第一參考信號SR1，其功率P1約為PS 2+2PSPIMD3；在六倍的載波頻率ωbb(即6ωbb)處有第二參考信號SR2，其功率P2為PIMD3 2(請注意，以上針對功率P1和P2的表示，僅簡要地列出IMD信號中功率最大的IMD3信號的功率以方便說明)。當調高傳送增益單元1041和1042的增益TG時，雙調主信號S的功率PS會上升，使第一參考信號SR1的功率PS 2+2PSPIMD3明顯地上升，但若增益TG過高造成傳送增益單元1041和1042的線性度變差時，IMD信號的功率會上升，使第二參考信號SR2的功率PIMD3 2明顯地上升。因此本申請利用第一參考信號SR1和第二參考信號SR2來當作增益校正的指標，具體而言，增益校正單元126的目的在提高第一參考信號SR1的功率，同時又不能使第二參考信號SR2的功率太大。
以下將針對增益校正單元126控制傳送增益單元1041和1042以及接收增益單元1201的方式進行詳細的說明。圖6為本申請的校正方法的實施例的流程圖。首先，步驟202中，將傳送增益值TG設為第一預設增益、將接收增益值RG設為第二預設增益。在步驟204中，校正信號產生單元101產生測試信號s1和s2，數位類比轉換器1021和1022分別對信號s1和s2進行數位類比轉換為信號sa1和sa2，傳送增益單元1041和1042依據傳送增益 值TG分別對信號sa1和sa2提供增益以產生信號sg1和sg2，升頻器1061和1062依據載波角頻率ωc分別將信號sg1和sg2升頻為信號sc1和sc2，組合器108將信號sc1和sc2合併為組合信號sm。接著，自混合器114對組合信號sm進行自混合並產生自混合信號ss，接收增益單元1201依據接收增益值RG對自混合信號ss提供增益以產生增益後自混合信號ssg，再經由類比數位轉換器1221對增益後自混合信號ssg進行類比數位轉換為接收信號sr。
在步驟206中，傅利葉轉換器1241計算接收信號sr中，兩倍的載波角頻率ωbb處的第一參考信號SR1的功率P1以及六倍的載波角頻率ωbb處的第二參考信號SR2的功率P2。若功率P1不大於預設的特定下限LB，則表示雙調主信號S功率不夠，此時進入步驟208以提高傳送增益單元1041和1042的傳送增益值TG，之後再重複步驟204~206；若功率P1大於特定下限LB，且若功率P1不小於預設的特定上限UB，則表示雙調主信號S功率過大，此時進入步驟210以降低傳送增益單元1041和1042的傳送增益值TG，之後再重複步驟204~206；若功率P1大於特定下限LB、功率P1小於特定上限UB，且功率P2不小於特定臨界值TH，則表示雙調主信號S功率適當但線性度不佳，此時進入步驟212以提高接收增益單元1201的接收增益值RG，之後再重複步驟204~206，由於接收增益值RG已被提高，因此在重複步驟204~206之後，傳送增益值TG便可相對應地降低，以改善因傳送增益值TG過大造成傳送增益單元1041和1042線性度不佳的問題。若功率P1大於特定下限LB、功率P1小於特定上限UB、且功率P2小於特定臨界值TH，則該增益校正模式的增益校正完成。
接下來，傳收器100可進入該IQ校正模式，例如在步驟214中，基於 增益校正完成後的傳送增益值TG和接收增益值RG進行IQ不平衡校正，以校正同相信號傳送路徑和正交信號傳送路徑之間及/或同相信號接收路徑和正交信號接收路徑之間的相位及/或振幅的不匹配，之後，傳收器100便可進入該一般模式。由於在該IQ校正模式之前先進行了該增益校正模式，可以使傳收器100的線性度及信噪比都在預設的範圍之內，因此可提升IQ不平衡校正的效果。
上文的敘述簡要地提出了本申請某些實施例之特徵，而使得本申請所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本申請內容的多種態樣。本申請所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本申請內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處該之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本申請所屬技術領域具有通常知識者應當明白，這些均等的實施方式仍屬於本申請內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本申請內容之精神與範圍。
100:傳收器
101:校正信號產生單元
1021、1022:數位類比轉換器
1041、1042:傳送增益單元
105:傳送單元
1061、1062:升頻器
108:組合器
110:放大器
112:天線
114:混合器
115:接收單元
116:天線
1181、1182:降頻器
1201、1202:接收增益單元
1221、1222:類比數位轉換器
1241、1242:傅利葉轉換器
126:增益校正單元
s1、s2:測試信號
sa1、sa2:類比信號
sg1、sg2:增益後信號
sc1、sc2:升頻信號
sm:組合信號
ss:自混合信號
ssg:增益後自混合信號
sr:接收信號
TG:傳送增益值
RG:接收增益值

Claims (6)

  1. 一種傳收器，包括：校正信號產生單元，在增益校正模式下，產生第一測試信號和第二測試信號至傳送單元；該傳送單元，用來依據該第一測試信號、該第二測試信號和傳送增益值來產生組合信號，其中該傳送單元包括：第一數位類比轉換器，用來對該第一測試信號進行數位類比轉換為第一類比信號；第二數位類比轉換器，用來對該第二測試信號進行數位類比轉換為第二類比信號；第一傳送增益單元，用來依據該傳送增益值對該第一類比信號提供增益以產生第一增益後信號；第二傳送增益單元，用來依據該傳送增益值對該第二類比信號提供增益以產生第二增益後信號；第一升頻器，用來依據載波頻率將該第一增益後信號升頻為第一升頻信號；第二升頻器，用來依據該載波頻率將該第二增益後信號升頻為第二升頻信號；以及組合器，用來將該第一升頻信號和該第二升頻信號合併為組合信號；自混合器，用來對該組合信號進行自混合並產生自混合信號；接收單元，用來依據該自混合信號產生接收信號，其中該接收單元 包括：第一接收增益單元，用來依據接收增益值對該自混合信號提供增益以產生增益後自混合信號；以及第一類比數位轉換器，用來對該增益後自混合信號進行類比數位轉換為接收信號；第一傅利葉轉換器，用來計算該接收信號在特定頻率的功率；以及增益校正單元，用來在該增益校正模式下依據該特定頻率的功率來調整該傳送增益值；其中在該增益校正模式下，該第一測試信號和該第二測試信號使該組合信號具有雙調主信號，且該特定頻率包括六倍的該載波頻率，且若該六倍的該載波頻率的功率不小於特定臨界值，該增益校正單元另將該接收增益值調高。
  2. 如請求項1的傳收器，其中該特定頻率另包括兩倍的該載波頻率。
  3. 如請求項2的傳收器，其中若該兩倍的該載波頻率的功率不大於特定下限，該增益校正單元將該傳送增益值調高。
  4. 如請求項3的傳收器，其中若該兩倍的該載波頻率的功率不小於特定上限，該增益校正單元另將該傳送增益值調低。
  5. 如請求項1的傳收器，其中該傳送單元另包括：第一放大器，耦接至該組合器；以及 第一天線，耦接至該第一放大器，並產生發射信號；以及該接收單元另包括：第二天線，用來在一般模式下，接收該發射信號；第一降頻器，耦接至該第二天線，其中該第一接收增益單元在一般模式下接收來自該第一降頻器的信號；第二降頻器，耦接至該第二天線；第二接收增益單元，耦接至該第二降頻器；第二類比數位轉換器，耦接至該第二接收增益單元；以及第二傅利葉轉換器，耦接至該第二類比數位轉換器。
  6. 一種傳收器校正方法，包括：在增益校正模式下，產生第一測試信號和第二測試信號；依據該第一測試信號、該第二測試信號和傳送增益值來產生組合信號，包括：對該第一測試信號進行數位類比轉換為第一類比信號；對該第二測試信號進行數位類比轉換為第二類比信號；依據該傳送增益值對該第一類比信號提供增益以產生第一增益後信號；依據該傳送增益值對該第二類比信號提供增益以產生第二增益後信號；依據載波頻率將該第一增益後信號升頻為第一升頻信號；依據該載波頻率將該第二增益後信號升頻為第二升頻信號；以及將該第一升頻信號和該第二升頻信號合併為組合信號； 對該組合信號進行自混合並產生自混合信號；依據該自混合信號產生接收信號，包括：依據接收增益值對該自混合信號提供增益以產生增益後自混合信號；以及對該增益後自混合信號進行類比數位轉換為接收信號；計算該接收信號在特定頻率的功率；以及在該增益校正模式下依據該特定頻率的功率來調整該傳送增益值，其中在該增益校正模式下，該第一測試信號和該第二測試信號使該組合信號具有雙調主信號，且該特定頻率包括六倍的該載波頻率，且若該六倍的該載波頻率的功率不小於特定臨界值，該增益校正單元另將該接收增益值調高。
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