[发明专利]配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器的方法及其装置

说明书

【技术领域】

本发明关于配置射频模块内至少一个频率相依（frequency dependent，FD）正交/同相（I/Q）不平衡补偿滤波器（imbalance compensation filter）的方法及装置。

【背景技术】

本发明的主要焦点和应用是能够在无线通信应用中使用的射频（RF）接收器领域。图1为RF接收器体系结构100的范例的简化方框图，可以在无线通信装置中使用，例如第三代合作伙伴计划（3GPP^TM）用语中的用户设备。在图示的例子中，RF接收器体系结构100包括一个同相（I）分支和一个正交（Q）分支。每个‘I’和‘Q’分支的输入端可操作地耦接到天线105。在每个‘I’分支或‘Q’分支，经由天线105接收的RF信号被提供给混频器元件110或115，其将接收的RF信号与来自本地振荡器120的正弦波信号混频，将接收的RF信号的所需频率信号下变频至中频或基带频率。被提供至‘I’和‘Q’分支其中之一（在所示的例子中，被提供至‘Q’分支）的来自本地振荡器120的正弦信号相位偏移了90度。在每一个‘I’和‘Q’分支中由各自的混频器110和115输出的下变频后信号接着被分别提供至低通滤波器（low pass filter，LPF）(h_I(n),h_Q(n))130、135（也可以分别表示为I-RXLPF、Q-RXLPF），其滤除掉下变频信号不需要的频率分量。滤波后的信号随后被提供给模拟数字转换器（ADC）140、145，其输出代表滤波后下变频信号的数字信号(z_I(n),z_Q(n))150、155。

在实际的接收器中，同相和正交分支内的模拟元件，特别是各自的低通滤波器130、135，倾向于不完全匹配，因此可以降低接收器的镜像抑制比（image rejection ratio，IRR），从而导致性能损失。现代无线标准中高阶调制方案的使用，例如在LTE（长期演进）无线标准中使用的64-QAM调制和IEEE802.11ac无线标准中使用的256-QAM调制，规定40至50dB的高镜像抑制比要求。此外，大带宽的使用，例如，LTE中的20MHz和IEEE802.11ac中的160MHz，导致显著的频率相依I/Q不平衡。

图2为典型的I/Q不平衡补偿体系结构的范例的简化方框图，例如实现用于图1的RF接收器100。尝试使用模拟设计来减少I/Q不平衡会显著增加RF芯片集的成本。正因如此，I/Q不平衡的补偿优选实现在数字域（例如数字信号处理组件200）中，但必须保持低成本、低面积和/或低功率。I/Q不平衡通常包括两部分：频率相依分量和频率无关（frequency independent，FI）分量。在图示例子中，I/Q不平衡补偿的体系结构包括频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210和频率无关I/Q不平衡补偿标量组件(α)220以及加法器组件230。在图示例子中频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210实现在数字域的Q分支内并被设置为过滤数字Q分支信号z_Q(n)155，使得由Q分支模拟低通滤波器135和数字频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210执行的联合滤波匹配由I分支模拟低通滤波器130执行的滤波。频率无关I/Q不平衡补偿标量组件(α)220和加法器组件230补偿频率无关I/Q不平衡。

或者频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210可以实施在数字域的I分支内并被设置为过滤数字I分支信号z_I(n)150，使得由I分支模拟低通滤波器130和数字频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210执行的联合滤波匹配由Q分支模拟低通滤波器135执行的滤波。

在图2所示例子中，在补偿前进入的数字信号可表示为：

z(n)＝z_I(n)+jz_Q(n)（等式1）

随着频率相依I/Q不平衡补偿，该信号可表示为：

u(n)＝u_I(n)+ju_Q(n)（等式2）

需注意的是，u_I(n)＝z_I(n)。同时用于补偿I/Q不平衡的图2所示基本结构通常在RF接收器中实现，已经提出了各种技术来配置频率相依I/Q不平衡补偿滤波器(β(n))210。