CN101507153A - 校准通信系统中的增益和/或相位失衡和/或直流偏移的装置和方法 - Google Patents

校准通信系统中的增益和/或相位失衡和/或直流偏移的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于离线发射和接收校准信号的无线电频率收发器包括：被配置为在发射校准模式期间接收发射校准信号、在发射通信操作模式期间接收发射通信信号、接收一个或更多个发射校准调整信号的发射预失真模块；发射通道变频器；以及被配置为为发射预失真模块提供一个或更多个发射校准调整信号和发射校准信号的发射校准模块。其还可包括接收通道变频器、接收预失真模块、接收校准模块；其中该接收预失真模块被配置为在接收校准模式期间接收一接收校准信号，在接收通信操作模式期间接收一接收通信信号，和接收一个或更多个接收校准调整信号；接收校准模块被配置为为接收预失真模块提供一个或更多个接收校准调整信号和为发射预失真模块提供接收校准信号。

Description

校准通信系统中的增益和/或相位失衡和/或直流偏移的装置和方法
相关申请的交叉参考
【0001】本申请要求根据美国法典第35条119节的2006年6月23日提交的序列号为No.60/816,240，标题为“Calibration or Correction ofQuadrature Errors and/or DC Offset Errors in a Transmitter and/orReceiver”的美国临时申请所享有的优先权，该申请为了所有目的通过参考全部合并于此。
技术领域
【0002】本发明一般涉及差错校正，具体涉及一种用于在通信系统中离线校准增益、相位失衡和直流偏移的装置和方法。
背景技术
【0003】电信标准，诸如宽带无线接入(BWA)的IEEE802.16标准，已经对通信系统中的无线电部分约束了明确的而且具有挑战性的要求。最新的修订通过为物理层(PHY)的正交频分复用(OFDM)方案(version)可扩展地加入子载波来增加通道带宽。带宽的这个增加基本未缓对收发器保真度的要求。将移动性引入标准集后，要求系统具有更高的电源控制精度。所有这些并未减缓对发射和接收器的鲁棒性的世界范围规范要求。
【0004】对这些标准的变化的相反的是是无休止的市场对更多功能和更低成本的要求。成本压力驱使许多片上射频集成电路(RFIC)系统(SOC)制造商转向具有更多空间和成本效益的架构，诸如直接转换架构。这种架构具有内在的性能缺陷，该性能缺陷需要通过各种在线和离线策略来缓解。
【0005】此策略的一类涉及收发器校准。为了满足诸如IEEE802.16标准的电信标准中限定的系统规范，射频(RF)系统需要校准增益和相位失衡。这对具有高信号品质要求的通信系统至关重要，诸如应用30dB误差矢量幅度(EVM)规格的发射机。EVM是评估数字调制通信信号质量的方法。EVM性能的主要影响在于具有以最大输出功率工作的功率放大器的发射机。在这种情况下，需要使EVM的增益和相位失衡的效应最小化以使其效应非常小。
发明内容
【0006】本发明提供一种高效低成本的装置和方法，该装置和方法使用根据本发明的一个实施例的与通信信号分离的校准信号来离线校准通信系统中的增益、相位失衡和直流偏移。
【0007】根据本发明的一个实施例，用于具有发送通道和接收通道的通信的收发器通信系统包括：发射预失真模块；该发射预失真模块包括第一发射输入，该第一发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第一发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间接收第一发射通信信号，该发射预失真模块进一步包括第二发射输入，该第二发射输入被配置为在发射校准模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整第一发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整第一发射通信信号，该发射预失真模块进一步包括第一发射输出，该第一发射输出被配置为在发射校准模式期间提供第二发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间提供第二发射通信信号。
【0008】收发器系统还包括发射通道变频器，该发射通道变频器耦合在发射预失真模块上，该发射通道变频器包括第三发射输入，该第三发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第三发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间接收第三发射通信信号；该发射通道变频器进一步包括第四发射输入，该第四发射输入被配置为接收发射参考信号；该发射通道变频器进一步包括第二发射输出，该第二发射输出被配置为在发射模式期间提供第四发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间提供第四发射通信信号；该第四发射校准信号包括第三发射校准信号的频率转换型式，该第四发射通信信号包括第三发射通信信号的频率转换型式。
【0009】收发器系统还包括发射校准模块和发射预失真模块，其中发射校准模块耦合在发射通道变频器上；该发射校准模块包括第五发射输入，该第五发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第五发射校准信号；该发射校准模块进一步包括第三发射输出，该第三发射输出被配置为：为第一发射校准信号提供一个或多于一个发射校准调整信号，为第一发射通信信号提供一个或多于一个发射校准调整信号；该发射校准模块进一步包括第四发射输出，该第四发射输出被配置为在发射校准模式期间提供第六发射校准信号。
【0010】收发系统还包括接收通道变频器，该接收通道变频器包括第一接收输入，该第一接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第一接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收第一接收通信信号；该接收通道变频器进一步包括第二接收输入，该第二接收输入被配置为接收一个接收参考信号；该接收通道变频器进一步包括第一接收输出，该第一接收输出被配置为在接收校准模式期间提供第二接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间提供第二接收通信信号；该第二接收校准信号包括第一接收校准信号的频率转换型式，该第二发射通信信号包括第一接收通信信号的频率转换形式。
【0011】收发器系统还包括耦合在接收通道变频器上的接收预失真模块；该接收预失真模块包括第三接收输入，该第三接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第三接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收第三接收通信信号；该接收预失真模块进一步包括第四接收输入，该第四接收输入被配置为在接收校准模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整第三接收通信信号；该接收预失真模块进一步包括第二接收输出，该第二接收输出被配置为在接收校准模式期间提供第四接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间提供第四接收通信信号。
【0012】收发器系统进一步包括耦合在接收预失真模块上的接收校准模块；该接收校准模块包括第五接收输入，该第五接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第五接收校准信号；该接收校准模块进一步包括第三接收输出，该第三接收输出被配置为：为第三接收校准信号提供一个或多于一个接收校准调整信号，为第三接收通信信号提供一个或多于一个接收校准调整信号；该接收校准模块进一步包括第四接收输出，该第四接收输出被配置为在接收校准模式期间提供第六接收校准信号。
【0013】根据本发明的一个方面，发射校准模块包括校准信号产生器。
【0014】根据本发明的另一个方面，发射校准模块包括多个滤波器，这些滤波器被配置为分离和提供与发射校准信号相关的第一校准误差信号和与发射校准信号相关的第二校准误差信号，其中第一校准误差信号和第二校准误差信号不基于任何发射通信信号。
【0015】根据本发明的另一个方面，第一校准误差信号对应于增益和相位失衡产生的误差，第二校准误差信号对应于直流偏移产生的误差。
【0016】根据本发明的另一个方面，收发器系统进一步包括耦合在接收通道变频器上的多路复用器，该多路复用器被配置为选择第一接收校准信号或第一接收通信信号。
【0017】根据本发明的另一个方面，第一发射输入、第二发射输入、第三发射输入、第三接收输入、第四接收输入、第五接收输入中的每一个包括多个输入，其中第一发射输出、第三发射输出、第四发射输出、第一接收输出、第二接收输出、第三接收输出、第四接收输出中的每一个包括多个输出。
【0018】根据本发明的另一个方面，第一发射输入、第三发射输入、第三接收输入和第五接收输入中的每一个被配置为接收同相位和正交相位信号，其中第一发射输出、第四发射输出、第一接收输出、第二接收输出和第四接收输出中的每一个被配置为提供同相位和正交相位信号，其中第二发射输入和第四接收输入中的每一个被配置为接收同相位和正交相位校准值和直流偏移校准值，其中第三发射输出和第三接收输出中的每一个被配置为提供同相位和正交相位直流偏移校准值、增益和相位校准值。
【0019】根据本发明的另一个方面，发射校准模块被配置为不接收任何发射通信信号，接收校准模块被配置为不接收任何接收通信信号。
【0020】根据本发明的另一个方面，收发器系统包括耦合在接收通道变频器和发射通道变频器上的选择器，其中接收校准模块被耦合在发射预失真模块上；其中在接收校准模式期间，收发器系统被配置为为发射预失真模块提供第六接收校准信号，发射预失真模块的第一发射输入被配置为接收第六接收校准信号，发射预失真模块的第一发射输出被配置为提供基于第六接收校准信号的第七接收校准信号；发射通道变频器的第三发射输入被配置为接收基于第七接收校准信号的第八接收校准信号，发射通道变频器的第二发射输出被配置为提供基于第八接收校准信号的第九接收校准信号；其中该选择器被配置为接收第九接收校准信号和为接收通道变频器提供第一接收校准信号。
【0021】根据本发明的另一个方面，发射预失真模块是接收预失真模块，以便第一发射输入—也是第三接收输入，被配置为在发射校准模式期间接收第一发射校准信号，被配置为在发射通信操作模式期间接收第一发射通信信号，被配置为在接收校准模式期间接收第三接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收第三接收通信信号；第二发射输入—也是第四接收输入，被配置为在发射校准模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整第一发射校准信号，在发射通信操作模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整第一发射通信信号，被配置为在接收校准模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整第三接收校准信号，在被配置为接收通信操作模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整第三接收通信信号；第一发射输出—也是第二接收输出，被配置为在发射校准模式期间提供第二发射校准信号，被配置为在发射通信操作模式期间提供第二发射通信信号，被配置为在接收校准模式期间提供第四接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间提供第四接收通信信号。
【0022】根据本发明的另一个方面，发射校准模块包括检波器、校准接收器、校准处理器和微处理器。
【0023】根据本发明的另一个方面，接收校准模块包括相同的校准处理器和相同的微处理器。
【0024】根据本发明的另一个方面，收发器系统包括选择器，其中发射校准模块包括检波器，该选择器被耦合在检波器和接收通道变频器上。
【0025】根据本发明的另一个方面，第三发射校准信号是第二发射校准信号，第三发射通信信号是第二发射通信信号，第五发射校准信号是第四发射校准信号，第六发射校准信号是第一发射校准信号，其中第三接收校准信号是第二接收校准信号，第三接收通信信号是第二接收通信信号，第五接收校准信号是第四接收校准信号，而且第一接收校准信号通常基于第六接收校准信号产生的。
【0026】根据本发明的一个实施例，用来提供发射校准模式，发射通信操作模式，接收校准模式和接收通信操作模式的收发器系统包括发射子系统，该发射子系统包括：发射通道变频器，该发射通道变频器被配置为用以耦合或被耦合在校准信号产生器上，该校准信号产生器用以产生一个或多于一个校准信号，该发射通道变频器包括第一发射输入，该第一发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第一发射校准信号，该第一发射输入被配置为在接收校准模式期间接收第一接收校准信号，该第一发射输入被配置为在发射通信操作模式期间接收第一发射通信信号；该发射通道变频器进一步包括第二发射输入，该第二发射输入被配置为接收发射参考信号；该发射通道变频器进一步包括第一发射输出，该第一发射输出被配置为在发射校准模式期间提供第二发射校准信号，该第一发射输出被配置为在接收校准模式期间提供第二接收校准信号，并且该第一发射输出被配置为在发射通信操作模式期间提供第二发射通信信号；第二发射校准信号包括第一发射校准信号的频率转换型式，第二接收校准信号包括第一接收校准信号的频率转换型式，第二发射通信信号包括第一发射通信信号的频率转换型式。
【0027】收发器系统还包括耦合在发射通道变频器上的信号检波器，该信号检波器被配置为在发射校准模式期间接收发射校准信号。
【0028】收发器系统还包括接收子系统，其耦合在发射子系统上，该接收子系统包括耦合在发射通道变频器上的选择器，该选择器包括输入和输出，该选择器的输入被配置为在接收校准模式期间接收第三接收校准信号，该选择器的输入被配置为在接收通信模式期间接收第一接收通信信号。
【0029】收发器系统还包括接收通道变频器，其耦合在选择器上，该接收通道变频器包括耦合在选择器的输出上的第一接收输入，该第一接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第四接收校准信号，该第一接收输入被配置为在接收通信操作模式期间接收第二接收通信信号；接收通道变频器进一步包括第二接收输入，该第二接收输入被配置为接收接收参考信号；接收通道变频器进一步包括第一接收输出，该第一接收输出被配置为在接收校准模式期间提供第五接收校准信号，该第一接收输出被配置为在接收通信操作模式期间提供第三接收通信信号，该第五接收校准信号包括第四接收校准信号的频率转换型式，第三接收通信信号包括第二接收通信信号的频率转换型式。
【0030】根据本发明的一个方面，发射子系统包括耦合在发射通道变频器上的发射基带模块，该发射基带模块包括一个或多于一个滤波器，该发射基带模块包括输入，该输入被配置为在发射校准模式期间接收第三发射校准信号，发射基带模块的该输入被配置为在接收校准模式期间接收第六接收校准信号，发射基带模块的该输入被配置为在发射通信操作模式期间接收第三发射通信信号；发射基带模块进一步包括输出，该输出被配置为在发射校准模式期间提供第四发射校准信号，发射基带模块的该输出被配置为在接收校准模式期间提供第七接收校准信号，发射基带模块的该输出被配置为在发射通信操作模式期间提供第四发射通信信号。
【0031】根据本发明的另一个方面，接收子系统包括耦合在接收通道变频器上的接收基带模块，该接收基带模块包括一个或多于一个滤波器，该接收基带模块包括输入，该输入被配置为在接收校准模式期间接收第八接收校准信号，接收基带模块的该输入被配置为在接收通信操作模式期间接收第四接收通信信号；接收基带模块进一步包括输出，该输出被配置为在接收校准模式期间提供第九校准信号，接收基带模块的该输出被配置为在接收通信操作模式期间提供第五接收通信信号。
【0032】根据本发明的另一个方面，接收子系统包括被耦合在信号检波器和接收基带模块上的选择器。
【0033】根据本发明另一个方面，发射通道变频器被配置为用以耦合发射预失真模块和发射校准模块，其中接收通道变频器被配置为用以耦合接收预失真模块和接收校准模块。
【0034】根据本发明的一个实施例，用以通信的射频(RF)发射器系统包括发射预失真模块，该发射预失真模块包括第一发射输入，该第一发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第一发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间接收第一发射通信信号；发射预失真模块进一步包括第二发射输入，该第二发射输入被配置为在发射校准模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整第一发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整第一发射通信信号；发射预失真模块进一步包括第一发射输出，该第一发射输出被配置为在发射校准模式期间提供第二发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间提供第二发射通信信号。
【0035】发射器系统还包括耦合在发射预失真模块上的发射通道变频器，该发射通道变频器包括第三发射输入，该第三发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第三发射校准信号，并被配置为在在发射通信操作模式期间接收第三发射通信信号；发射通道变频器进一步包括第四发射输入，该第四发射输入被配置为接收一个发射参考信号，该发射通道变频器进一步包括第二发射输出，该第二发射输出被配置为在发射校准模式期间提供第四发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间提供第四发射通信信号，第四发射校准信号包括第三发射校准信号的频率转换型式，第四发射通信信号包括第三发射通信信号的频率转换型式。
【0036】发射器系统还包括发射校准模块，其被耦合在发射通道变频器和发射预失真模块上，该发射预失真模块包括用以产生校准信号的校准信号产生器，该发射校准模块进一步包括第五发射输入，该第五发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第五发射校准信号；该发射校准模块进一步包括第三发射输出，该第三发射输出被配置为为第一发射校准信号提供一个或多于一个发射校准调整信号和为第一发射通信信号提供一个或多于一个发射校准调整信号；发射校准模块进一步包括第四发射输出，该第四发射输出被配置为在发射校准模式期间提供来自校准信号产生器的第六发射校准信号，其中在发射校准模式期间为第一发射校准信号确定一个或多于一个发射校准调整信号的值，在发射校准模式期间为第一发射通信信号确定一个或多于一个发射校准调整信号的值。
【0037】根据本发明的一个方面，发射校准模块包括多个滤波器，这些滤波器被配置为分离和提供与发射校准信号相关的第一校准误差信号和与发射校准信号相关的第二校准误差信号，其中第一和第二校准误差信号不基于任何发射通信信号。
【0038】根据本发明的另一个方面，第一校准误差信号对应于增益和相位失衡产生的误差，第二校准误差信号对应于直流偏移产生的误差。
【0039】根据本发明的另一个方面，发射校准模块包括检波器、校准接收器、校准处理器和微处理器。
【0040】根据本发明的另一个方面，校准接收器包括一个或多于一个模拟数字转换器、多个带通滤波器和多个检波器。
【0041】根据本发明的另一个方面，校准处理器包括一个或多于一个存储器、校准控制器、查询表和校准信号产生器。
【0042】根据本发明的另一个方面，发射预失真模块包括多个乘法器和多个加法器。
【0043】根据本发明的另一个方面，发射预失真模块的第一发射输入被耦合在发射校准模块的校准信号产生器上，其中来自校准信号产生器的第六发射校准信号是第一发射校准信号。
【0044】根据本发明的另一个方面，第一发射输入和第三发射输入中的每一个包括同相位输入和正交相位输入，其中第一发射输出和第四发射输出中的每一个包括同相位输出和正交相位输出。
【0045】根据本发明的一个实施例，用以通信的射频(RF)接收器系统包括接收通道变频器，该接收通道变频器包括第一接收输入，该第一接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第一接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收第一接收通信信号；接收通道变频器进一步包括第二接收输入，该第二接收输入被配置为接收一个接收参考信号；接收通道变频器进一步包括第一接收输出，该第一接收输出被配置为在接收校准模式期间提供第二接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间提供第二接收通信信号；第二接收校准信号包括第一接收校准信号的频率转换型式，第二接收通信信号包括第一接收通信信号的频率转换型式。
【0046】接收器系统还包括接收预失真模块，其被耦合在接收通道变频器，该接收预失真模块包括第三接收输入，该第三接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第三接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收第三接收通信信号；接收预失真模块进一步包括第四接收输入，该第四接收输入被配置为在接收校准模式期间接收一个或多于一个校准调整信号以调整第三接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整第三接收通信信号；接收预失真模块进一步包括第二接收输出，该第二接收输出被配置为在接收校准模式期间提供第四接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间提供第四接收通信信号。
【0047】接收器系统进一步包括接收校准模块，其耦合在接收预失真模块上，该接收校准模块包括用以产生校准信号的校准信号产生器，该接收校准模块进一步包括第五接收输入，该第五接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第五接收校准信号；该接收校准模块进一步包括第三接收输出，该第三接收输出被配置为为第三接收校准信号提供一个或多于一个接收校准调整信号和为第三接收通信信号提供一个或多于一个接收校准调整信号；该接收校准模块进一步包括第四接收输出，该第四接收输出被配置为在接收校准模式期间提供第六接收校准信号，其中在接收校准模式期间为第三接收校准信号确定一个或多于一个接收校准调整信号的值，在接收校准模式期间为第三接收通信信号确定一个或多于一个接收校准调整信号的值。
【0048】根据本发明的一个方面，接收校准模块包括多个滤波器，这些滤波器被配置为分离和提供与接收校准信号相关的第一校准误差信号和与接收校准信号相关的第二校准误差信号，其中第一和第二校准误差信号不基于任何接收通信信号。
【0049】根据本发明的另一个方面，第一校准误差信号对应于增益和相位失衡产生的误差，第二校准误差信号对应于直流偏移产生的误差。
【0050】根据本发明的另一个方面，接收器系统包括多路复用器，其耦合在接收通道变频器上，该多路复用器被配置为选择第一接收校准信号或第一接收通信信号。
【0051】根据本发明的另一个方面，校准信号产生器被配置为产生第六接收校准信号，而且第一接收校准信号是基于第六接收校准信号。
【0052】根据本发明的另一个方面，接收预失真模块包括多个乘法器和多个加法器，其中多个乘法器用于接收同相位和正交相位信号和相位调整参数，多个加法器用于接收同相位和正交相位直流偏移参数。
【0053】根据本发明的另一个方面，接收校准模块包括校准接收器、校准处理器和微处理器。
【0054】根据本发明的另一个方面，校准接收器包括多个带通滤波器、多个平方律组块(square-law blcok)和多个加法器，其中多个带通滤波器被配置为分离和提供与第五接收校准信号同相位的第一校准误差信号和与第五接收校准信号相位正交的第二校准误差信号。
【0055】根据本发明的一个实施例，一种离线校准射频(RF)通信系统的方法的步骤包括：启用射频(RF)通信系统的离线校准模式；产生离线校准信号；将与产生的离线校准信号相应的第一离线校准信号应用于变频器；将第一离线校准信号转化为第二离线校准信号，其中第二离线校准信号包括第一离线校准信号的频率转换型式；检测与第二离线校准信号相应的校准信号；评估与校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号以减少通信系统中的误差；存储一个或多于一个校准调整信号；禁用离线校准模式；应用一个通信信号；基于存储的一个或多于一个校准调整信号调整该通信信号。
【0056】根据本发明的一个方面，检测校准信号的步骤包括产生第一信号，该第一信号频率大约是离线校准信号频率的两倍。
【0057】根据本发明的另一个方面，检测步骤进一步包括产生第二信号，该第二信号的频率大约等于离线校准信号的频率。
【0058】根据本发明的另一个方面，第一信号是表示增益和/或相位失衡产生的误差的正弦信号，其中第二信号是表示直流偏移产生的误差的正弦信号。
【0059】根据本发明的另一个方面，评估一个或多于一个校准调整信号的步骤包括反复地并且独立地调整该一个或多于一个校准调整信号。
【0060】根据本发明的另一个方面，评估一个或多于一个校准调整信号的步骤包括：反复地并且独立地调整与同相位(I)直流偏移相关的第一参数；反复地并且独立地调整与正交相位(Q)直流偏移相关的第二参数；反复地并且独立地调整与增益失衡相关的第三参数；反复地并且独立地调整与相位失衡相关的第四参数，其中第一参数的调整不依赖于第二、第三和第四参数，第二参数的调整不依赖于第一、第三和第四参数，第三参数的调整不依赖于第一、第二和第四参数，第四参数的调整不依赖于第一、第二和第三参数。
【0061】根据本发明的另一个方面，方法的步骤包括基于校准信号分离和产生(i)与直流偏移相关的第一校准信号和(ii)与增益和/或相位失衡相关的第二校准信号，其中评估一个或多于一个校准调整信号的步骤包括将第一校准信号和第二校准信号中的每一个与其相关阈值进行比较。
【0062】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：过滤来自校准信号的与直流偏移相关的第一校准信号；以及过滤来自校准信号的与增益和/或相位失衡相关的第二校准信号。
【0063】根据本发明的另一个方面，在离线校准模式期间不需要评估通信信号的情况下，执行评估一个或多于一个校准调整信号的步骤，其中在离线校准模式期间停止通信信号的发射。
【0064】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：产生具有第二频率的下一个离线校准信号，其中离线校准信号具有第一频率；将与产生的下一个离线校准信号相应的第一下一个离线校准信号应用于变频器；将第一下一个离线校准信号转化为第二下一个离线校准信号，其中第二下一个离线校准信号包括第一下一个离线校准信号的频率转换型式；检测与第二下一个离线校准信号相应的下一个校准信号；以及评估与下一个校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号以减少通信系统中的误差。
【0065】根据本发明的另一个方面，离线校准信号是离线发射校准信号或离线接收校准信号，通信信号是发射通信信号或接收通信信号，以及检测校准信号的步骤包括检测发射校准信号或接收接收校准信号。
【0066】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：启用射频(RF)通信系统的离线接收校准模式；产生离线接收校准信号；将与产生的离线接收校准信号相应的第一离线接收校准信号应用于接收通道变频器；将第一离线接收校准信号转化为第二离线接收校准信号，其中第二离线接收校准信号包括第一离线接收校准信号的频率转换型式；接收与第二离线接收校准信号相应的接收校准信号；评估与接收校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号以减少通信系统中的误差；存储一个或多于一个接收校准调整信号；以及禁用离线接收校准模式，其中离线校准模式是离线发射校准模式，离线校准信号是离线发射校准信号，通信信号是发射通信信号。
【0067】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：应用接收通信信号；以及基于存储的一个或多于一个接收校准调整信号调整该接收通信信号。
【0068】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：在应用于接收通道变频器步骤之前，将与产生的离线接收校准信号相应的第三离线接收校准信号应用于变频器；将第三离线接收校准信号转化为第四离线接收校准信号，其中第四离线接收校准信号包括第三离线接收校准信号的频率转换型式，其中第一离线接收校准信号基于第四离线接收校准信号。
【0069】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：在应用于接收通道变频器步骤之前，选择第一离线接收校准信号。
【0070】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：基于频率过滤来自接收校准信号的与直流偏移相关的第一校准信号，该第一校准信号具有第一频率；基于频率过滤来自接收校准信号的与增益和/或相位失衡相关的第二校准信号，该第二校准信号具有第二频率。
【0071】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：产生第一信号，该第一信号的频率大约是离线接收校准信号频率的两倍。
【0072】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：产生第二信号，该第二信号的频率大约等于离线校准信号的频率。
【0073】根据本发明的另一个方面，第一信号是表示增益和/或相位失衡产生的误差的正弦信号，其中第二信号是表示直流偏移产生的误差的正弦信号。
【0074】根据本发明的另一个方面，评估与接收校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号的步骤包括反复地并且独立地调整该一个或多于一个校准调整信号。
【0075】根据本发明的另一个方面，评估与接收校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号的步骤包括：反复地并且独立地调整与同相位(I)直流偏移相关的第一参数；反复地并且独立地调整与正交相位(Q)直流偏移相关的第二参数；反复地并且独立地调整与增益失衡相关的第三参数；以及反复地并且独立地调整与相位失衡相关的第四参数，其中第一参数的调整不依赖于第二、第三和第四参数，第二参数的调整不依赖于第一、第三和第四参数，第三参数的调整不依赖于第一、第二和第四参数，第四参数的调整不依赖于第一、第二和第三参数。
【0076】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：基于接收校准信号分离和产生与直流偏移相关的第一接收校准信号(i)和与增益和/或相位失衡相关的第二接收校准信号(ii)，其中评估与接收校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号的步骤包括将第一接收校准信号和第二接收校准信号中的每一个与其相关阈值进行比较。
【0077】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：过滤来自接收校准信号的与直流偏移相关的第一校准信号；以及过滤来自接收校准信号的与增益和/或相位失衡相关的第二校准信号。
【0078】根据本发明的另一个方面，在离线接收校准模式期间不需要评估接收通信信号的情况下，执行评估与接收校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号的步骤，并且其中在离线接收校准模式期间停止接收通信信号的发射。
【0079】根据本发明的另一个方面，方法包括下述步骤：产生具有第二频率的下一个离线接收校准信号，其中离线接收校准信号具有第一频率；将与产生的下一个离线接收校准信号相应的第一下一个离线接收校准信号应用于接收变频器；将该第一下一个离线接收校准信号转化为第二下一个离线接收校准信号，其中该第二下一个离线接收校准信号包括第一下一个离线接收校准信号的频率转换型式；接收与第二下一个离线接收校准信号相应的下一个接收校准信号；以及评估与下一个接收校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号以减少通信系统中的误差。
【0080】本发明的其他特征和优点将在下面描述中进行陈述，部分的特征和优点在下面描述中是显而易见的，或可以通过实施本发明而获悉。本发明的主题和其他优点可以通过文字说明、权利要求以及附图具体指出的结构实现和获得。
【0081】应该理解上述的一般说明和下面的详细说明是示例性和解释性的，目的是进一步解释所提出的本发明。
附图说明
【0082】所包括的附图可以进一步理解本发明，所包括的附图被合并在此说明书中并且构成此说明书的一部分，其可以图示说明本发明的实施例，并且可以与说明书一起解释本发明的原理。
【0083】图1是根据本发明一个实施例的射频(RF)收发器系统的框图。
【0084】图2图示说明显示理想输出信号和实际输出信号的示例图。
【0085】图3a图示说明根据本发明一个实施例的示例性RF输出频谱。
【0086】图3b图示说明根据本发明一个实施例的包络检波器的示例性输出。
【0087】图4a图示说明根据本发明一个实施例的另一个示例性RF输出频谱。
【0088】图4b图示说明根据本发明一个实施例的包络检波器的另一个示例性输出。
【0089】图5是根据本发明一个实施例的收发器系统的框图。
【0090】图6是根据本发明一个实施例的发射校准接收器的框图。
【0091】图7是根据本发明一个实施例的发射校准处理器的框图。
【0092】图8是根据本发明一个实施例的发射预失真模块的框图。
【0093】图9是根据本发明一个实施例的收发器系统的框图。
【0094】图10是根据本发明一个实施例的接收校准接收器的框图。
【0095】图11是根据本发明一个实施例的发射基带模块的框图。
【0096】图12是根据本发明一个实施例的接收基带模块的框图。
具体实施方式
【0097】在下面详细说明中，陈述多个具体细节以全面理解本发明。然而，对于本领域的一个普通技术人员，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。另外，未详细显示熟知的结构和技术以避免使本发明不分明。
【0098】简介
【0099】根据本发明的一个实施例描述收发器系统和用于收发器系统的离线校准过程(procedure)。根据一个实施例，这些过程涉及基带子系统或装置的参与。应用全部的校准策略和技术可能需要运行射频(RF)子系统和基带系统。此处描述的过程尽可能少地对基带装置进行假设以便适应各种此类装置。对于任何给定的基带装置，其可能具有未在此处假设的具体校准特征，可能存在其他具有另外优点的校准策略。为了满足限定的系统规格，例如，802.16标准中的规格，需要校准RF系统的增益和/或相位失衡和/或直流偏移。
【00100】根据本发明的一个方面，离线校准过程弥补下面失衡或误差：
—发射(TX)正交失衡或误差(有时被当作是TX增益和相位失衡或误差)；
—TX直流偏移(有时被当作是TX载波馈穿(feedthrough)或TX本振(LO)馈穿)；
—接收(RX)正交失衡或误差(有时被当作是RX增益和相位失衡或误差)；及
—RX直流偏移(有时被当作是RX载波馈穿或RX本振(LO)馈穿)。
【00101】校准策略
【00102】有许多校准收发器系统的可能方法。根据本发明的一个方面，一些选择策略的依据是：
—与用户终端(SS)自身(即基站)的外部系统部分相互作用最小。如果用户终端可以不依靠系统其他部分自身进行校准，则系统其他部分的变化或较差的信号接收条件不会影响校准的质量；
—由校准技术自身导致的校准误差源最小；
—校准所需要的RF子系统和基带(BB)子系统的硬件的简单性，以及该两个子系统之间需要相互作用的简单性；及
—对使用者和软件的较高层可见的正常操作的最小影响。
【00103】考虑这些因素，下面描述根据本发明一个方面的示例性策略：
—移动站(MS)在上电时执行一次自身校准；
—相对于在时间和温度的校准过的性能，RF子系统在可接受的耐受频带内保持运行；及
—过程被设计成使校准时间最小以便对使用者影响最小。
【00104】根据本发明的另一个方面，应该注意到除了在上电时，在其他时候也可以执行校准过程。
【00105】此外，根据本发明的一个方面(除了正常宽带无线接入(BWA)时分双工(TDD)操作所需要的额定性能外)，基带子系统的要求包括：
—能够将至少一个单一正交连续波(CW)音(tone)应用于收发器的发射器基带输入；
—能够过滤和测量CW音的电平(the level)和与应用的校准音同步的第二谐波；
—能够在普通操作中将补偿变换应用于同相位(I)和正交相位(Q)数据；及
—为了使校准时间最小，使用校准音产生和测量的信号处理功能同步地控制串行外围接口(SPI)的读和写。
【00106】发射器平衡校准
【00107】根据本发明的一个实施例，本发明涉及用于矫正发射器和接收器中I-Q信号(正交—调制信号)误差的装置和方法。根据本发明的一个方面，发射器平衡校准测量增益、相位失衡和直流偏移。然后基带装置可以使用这些测量来补偿收发器中的失衡。
【00108】参考图1，根据本发明的一个实施例，图示说明射频(RF)收发器系统的简化框图。收发器系统1010包括发射(TX)模块或发射器1002和接收(RX)模块1004。收发器系统1010还包括天线1015、1115和1215。
【00109】根据本发明的一个实施例，TX模块102和RX模块1004是RF半导体集成电路芯片。收发器系统1010还包括基带子系统(后面将详细描述)，该基带子系统被耦合到TX模块1002和RX模块1004(如基带装置被耦合到RX_AI、RX_AQ、RX_BI和RX_BQ)。基带子系统是半导体集成电路芯片，其包括各种基带电路组件。在另一个实施例中，收发器系统包括用于TX模块1002、RX模块1004和基带子系统的一个单一芯片。在另一个实施例中，收发器系统包括用于TX模块1002的一个或多于一个芯片、用于RX模块1004的一个或多于一个芯片和用于基带子系统的一个或多于一个芯片。在另一个实施例中，分立元件被用于收发器系统的一些或全部组件中。
【00110】在图1中，TX模块1002包括TX前端1020、可变增益放大器(VGA)1030、TX通道变频器1040(如频率上转换器)、TX基带模块1050和包络检波器1370。TX通道变频器1040包括LO 1045、混频器1041和1043、及加法器1044。根据一个方面，通信信号的发射通道是从TX I和TX Q到TX基带模块1050、TX通道变频器1040、VGA 1030、TX前端1020和天线1015的通道。TX前端1020可包括一个或多于一个天线、放大器和滤波器。
【00111】RX模块1004包括两个接收器。第一接收器包括RX前端1120、低噪声放大器(LNA)1130、多路复用器(MUX)1160、RX通道变频器(如频率下转换器)1140、RX基带模块1150、MUX 1380和SPI 1390。RX通道变频器1140包括LO 1145、混频器1141和1143、及加法器1144。第二接收器包括RX前端1220、LNA 1230、MUX 1260、RX通道变频器1240和RX基带模块1250。RX通道变频器1240包括LO 1245、混频器1241和1243、及加法器1244。RX前端1120和RX前端1220中的每一个可包括一个或多于一个天线、放大器和过滤器。
【00112】根据本发明的一个方面，通信信号的第一接收通道是从天线1115到RX前端1120、LNA 1130、MUX 1160、RX通道变频器1140、RX基带模块1150到达RX_AI和RX_AQ(通过MUX 1380)的通道。通信信号的第二接收通道是从天线1215到RX前端1220、LNA 1230、MUX 1260、RX通道变频器1240、RX基带模块1250并且到达RXBI和RX_B Q的通道。
【00113】基带子系统(未在图1中显示，后面将参考其他图进行描述)被耦合在TX模块1002和RX模块1004上。基带子系统通过将单一频率校准音应用到发射器输入TX I和TX Q并且监控位于TX模块1002的输出上的包络检波器1370的输出，从而校准TX模块1002的发射器部分(例如，TX通道变频器1040和TX基带模块1050)。包络检波器1370、MUX 1380以及从TX通道变频器1040到RX_AI或RX_AQ输出中的一个的反馈通道可以在RF芯片上实现。基于包络检波器1370输出的监控和测量，基带装置在校准模式期间计算增益、相位失衡和直流偏移中的误差。然后基带装置可以在普通通信操作期间补偿RF增益和相位失衡。
【00114】根据本发明的一个实施例，接收器校准利用校准发射器部分(例如TX通道变频器1040和TX基带模块1050)，其通过RF芯片上从发射器输出到接收器输入(即从输出1032到输入1132和1232)的反馈通道。基带装置将相同的校准音应用于发射器部分(例如TX通道变频器1040和TX基带模块1050)并且观察接收器输出(例如RX_AI、RX_A Q、RX_B I和RX_B Q)。基于此测量，基带芯片计算在校准模式期间的增益、相位失衡和直流偏移所需的补偿，并且将其应用于普通通信操作中。
【00115】虽图1显示一个发射器和两个接收器，收发器可以具有一个或多于一个发射器和一个或多于一个接收器(即收发器包括一个发射器和一个接收器、收发器包括多个发射器和一个接收器、或收发器包括多个发射器和多个接收器)。
【00116】图2图示说明显示理想输出信号和实际输出信号的示例图。在此I-Q图中，RF输出1032的理想输出信号以信号2010a、2010b、2010c和2010d显示。根据本发明，实际输出信号可以是在未执行校准或矫正的情况下的信号2020a、2020b、2020c和2020d。本发明提供矫正直流偏移、增益(或增幅)和相位失衡的装置和方法。根据一个实施例，本发明利用图1中所示的，其中包括，一个或多于一个基带装置(诸如基带处理器)、包络检波器1370、TX通道变频器1040、TX基带模块1050、RX通道变频器1140和1240、RX基带模块1150和1250、和反馈通道(如步进衰减器1310、MUX 1160和1260)。
【00117】发射器正交平衡校准
【00118】参考图1，根据本发明一个实施例描述增益和相位失衡的校准。在此描述中，首先假设无直流偏移(或无LO泄漏)。稍后将会陈述直流偏移。根据一个方面，TX通道变频器1040(或发射器I/Q上转换器)可以被看作是具有零中间频率(IF)的单一边带混频器。
【00119】如果在TX基带模块输入TX I和TX Q应用正交音(例如同相位(I)正弦音和正交相位(Q)正弦音)，并且假设在TX基带模块1050和TX通道变频器1040完全正交，则在RF输出1032会出现单一边带音。通过在基带装置产生的正交音在TX基带模块1050的I输入(TX I)上是正弦波，在TX基带模块1050的Q输入(TX Q)上是余弦波。因此，如果FRF是LO频率(即LO 1045的频率)并且FBB是校准正交音的校准音频率，则RF输出1032出现的单一边带音的频率是FRF+FBB。
【00120】如果在基带通道中有增益失衡，或者在LO 1045或混频器1041和1045中存在相位失衡，则1032处的RF输出将包括一个不需要的边带或一个不理想的边带，其频率是FRF-FBB。通过失衡的量确定此边带相对于理想边带的程度。对于微小失衡，此相对量或图像抑制大致近似为：
【00121】 IR = Δ G 2 + Δ φ 2 4 - - - ( 1 )
【00122】其中IR是图像抑制功率比。
【00123】ΔG是增益失衡比。
【00124】Δφ是相位失衡比。
【00125】图3(a)示出根据本发明的一个方面的RF输出1032的频谱。理想边带3010a(校准信号或校准信号上转换后的理想部分)的频率示出为FRF+FBB，所示不理想边带3030a(校准信号或校准信号上转换后的不理想部分)的频率是FRF-FBB。图像抑制(IR)3020是理想边带3010a和不理想边带3030a之间的量级差异。
【00126】图3(b)示出根据本发明的一个方面的包络检波器1370的输出1372的频谱。直流中(或者零频率中的)的理想边带3010b(校准信号或校准信号的理想部分)表示通过包络检波器1370被转换成基带信号后的理想边带3010a，并且此理想边带3010b在输出1372产生。频率为2FBB的不理想边带3030b(校准信号或校准信号的不理想部分)表示通过包络检波器1370被转换成基带信号的不理想边带3030a，并且此不理想边带3030b在输出1372产生。
【00127】通过使包络检波器1370的输出1372出现的频率为2FBB的不理想边带3030b的程度最小，可以优化正交平衡(或增益和相位平衡)。基带装置(稍后将详细描述)使此信号数字化，并且使用标准基带快速傅立叶变换(FFT)处理器处理此信号以确定其程度。根据本发明的一个方面，不需要使用直流中(或者零频率处)出现的理想边带3010b来测量这个不理想边带3030b(校准信号或校准信号的不理想部分)的相对量，或使用校准系统误差中的相对量。理想边带3010b可以包括RF输出1372出现的任何谐波或LO泄漏的贡献。
【00128】为了使频率为2FBB的不理想边带3030b最小，基带装置引入多个已知的增益失衡并且观察不理想边带3030bd程度的相关变化。该过程对引入相位失衡时重复使用。基于对由方程(1)定义的误差曲面的理解并且假设包络检波器1070满足平方律，基带装置根据这个误差曲面梯度的单一测量计算增益和相位失衡。如果包络检波器1370与RF电压在某些或大多数值域内成比例，则基带装置可以通过使用最小均方误差(LMS)方法、牛顿拉弗逊方法或一些其他适应算法，来独立调整增益和相位失衡查找最小值，以搜索最小误差。
【00129】发射器直流偏移
【00130】参考图1，尽管有其他机制，但是根据本发明的一个方面，由于混频器1041和1045输入的直流偏移，在RF输出1372可以产生直流偏移(或LO泄漏)。这个直流偏移可以包括来自基带数字模拟转换器(DAC)、基带放大器、以及混频器1041和1045自身的各个贡献。通过使发射器输入基带(即在TX I和TX Q)的直流偏移归零，可以使此泄漏最小。
【00131】根据本发明的一个方面，图4(a)和图4(b)中示出具有直流偏移、增益和/或相位失衡的示例性RF和包络检波器频谱。图4(a)示出根据本发明的一个方面的RF输出1032的频谱。所示理想边带4010a(校准信号或校准信号上转换后的理想部分)的频率是FRF+FBB，所示不理想边带4030a(校准信号或校准信号上转换后的不理想部分)的频率是FRF-FBB。图像抑制(IR)4020是理想边带4010a和不理想边带4030a之间的量级差异。由于直流偏移或LO泄漏的另一个不理想信号4040a(校准信号或校准信号上转换后的另一个不理想部分)的频率是FRF。
【00132】图4(b)示出根据本发明的一个方面的包络检波器1370的输出1372的频谱。直流中的(或零频率的)理想边带4010b(校准信号或校准信号的理想部分)表示通过包络检波器1370被转换成基带信号的理想边带4010a，并且此理想边带4010b在输出1372产生。频率为2FBB的不理想边带4030b(校准信号或校准信号的不理想部分)表示通过包络检波器1370被转换成基带信号的不理想边带4030a，并且此不理想边带3030b在输出1372产生。频率为FBB的不理想边带4040b表示通过包络检波器1370被转换成基带信号的不理想边带4040a，并且此不理想边带4040b在输出1372产生。
【00133】当直流偏移、增益和/或相位失衡存在时，频率为FBB(由于直流偏移)的不理想边带4040b增进(contribute)频率为2FBB(由于增益和/或相位失衡)的不理想边带4030b。因为不理想边带4040b可很大程度上关联于不理想边带4030b，所以需要首先使不理想边带4040b归零。基带装置可以使用FFT辨别这些边带。在优选实施例中，通过调节到发射器1002(即图1中的TX I和TX Q)的I和Q输入处的直流偏移以使由于直流偏移产生的不理想边带4040b最小，来开始校准发射器。然后，处理补偿增益和相位失衡以使不理想边带4030b最小。在另一个实施例中，首先最小化增益和相位失衡，然后最小化直流偏移。在另一个实施例中，增益、相位失衡和直流偏移可以同时被最小化。
【00134】接收器正交平衡校准
【00135】参考图1，根据本发明的一个实施例，一旦发射器1002被校准，则使用发射器1002作为源来校准接收器1004。RF收发器芯片1010包括从发射器输出1032到接收器输入1132和1232的回送(或反馈)通道。此通道包括可变增益(或LNA 1130和1230)以便接收器通道(即RX通道变频器1140、RX基带1150和被耦合在RX基带1150右边的其他基带装置(稍后将详细描述)以及RX通道变频器1240、RX基带1250和被耦合在RX基带1250右边的其他基带装置(稍后将详细描述))可以在不同接收器增益设置下被校准以达到增益平衡。需要具有至少四个点穿过额定30dB的校准的增益范围。回送通道具有四个增益设置，其可以在接收器混频器的输入1141、1143、1241和1243上将发射混频器的输出衰减到从大约-30dB到大约-60dB的四个电平。
【00136】对于每个校准点，在普通自动增益控制(AGC)操作期间，接收器的I和Q输出(例如，图1中的RX_AI、RX_AQ、RXB I和RXB Q)的信号电平被设置成其额定电平。如果在所提供的四个点之间需要多个校准点，则通过允许I和Q信号电平降到额定点之下，可以使用具有更多动态范围的模拟数字转换器(ADC)。
【00137】在RX校准模式期间，回送通道外的RF电路部分(例如，TX前端1020、RX前端1120和RX前端1220)被禁用以使校准信号与任何可能引起其向环境辐射的东西隔离。在发射边1002，RF收发器系统1010上的VGA 1030和驱动器被禁用，并且外部电源放大器(PA)(未显示)被设置成高衰减模式。RX前端1120和1220上的外部低噪声放大器(LAN)被禁用。
【00138】除了多个增益设置处的校准外，根据本发明的一个实施例，接收器正交平衡优化处理基本上与发射器平衡校准处理相同。接收器模块1004的最终补偿系数通过基带装置被存储以便在不同增益中应用。
【00139】接收器直流偏移
【00140】仍然参考图1，根据本发明的一个实施例，校准处理的此部分补偿接收器混频器和基带电路中的直流偏移。收发器系统1010能够将I和Q输出(即RX_AI、RX_AQ、RX_BI和RX_BQ)处的直流偏移减少到小于30mV。大多数直流偏移是由进入混频器(例如，混频器1141、1143、1241和1243)的RF端口的LO泄露产生的，然后其与LO信号自身混频到直流。因为此泄漏随着频率变化，所以偏移电平也随着频率变化。需要在每个频带中的至少一个频率执行此校准。
【00141】根据本发明的一个方面，为了执行直流偏移校准，收发器系统1010中的片上接收LNA 1130和1230被设置成最大衰减或最小增益，并且禁用外部的LNA。接收器基带电路被设置成最大增益。然后基带装置调谐接收器到在其上执行校准的每一个频率，并且在I和Q输出(即RX_AI、RX_AQ、RX_BI和RX_BQ)处测量直流电平。通过编程通过SPI总线的零直流偏移数字模拟转换器(DAC)来补偿直流偏移。通过基带部分的预期增益可以评估所需的初始偏移补偿。
【00142】基带滤波器调整
【00143】参考图1、11和12，根据本发明的一个实施例，调整TX和RX模块1050、1150和1250中的基带滤波器(诸如图11中的滤波器192a、192b和图12中的滤波器592a、592b)以确保可以提供所需的衰减量以抑制带外信号或发射器寄生信号。RF收发器系统1010可以以大约12％的步长调整这些基带滤波器。执行此校准不必要对滤波额定带宽进行测量。有一个片上环形振荡器，其频率可以通过与基带滤波器中使用的相同类型的电容器和电阻器确定。RF收发器系统1010具有滤波校准模式，其计算此环形振荡器的频率并且将结果存储在SPI寄存器中。基带装置可以读出此寄存器，然后决定如何设置滤波器带宽。
【00144】根据一个方面，使用相同的SPI寄存器将滤波器带宽设置成相同。提供16步来覆盖1.23MHz-6.5MHz的范围。基于测量的环形振荡器频率，基带装置可以决定16个设置中的哪一个与所需的滤波带宽相对应。根据本发明的一个方面，下面的表1列出与4位滤波带宽设置相对应的额定滤波带宽。
 
设置 滤波器带宽(MHz) 设置 滤波器带宽(MHz)
0 1.23 8 3.03
1 1.37 9 3.40
2 1.54 10 3.80
3 1.72 11 4.26
 
4 1.93 12 4.77
5 2.16 13 5.35
6 2.42 14 5.99
7 2.71 15 6.71
表1
【00145】参考表1，作为一个示例，如果频率计算没有误差，则频率为1.75MHz、2.5MHz、3.5MHz和5MHz的标准带宽使用额定设置4、7、10和13。如果频率计算升高10％，则使用设置3、6、9和12。应该选出设置以给出可能的最低截止频率，其等于通道带宽或比通道带宽大。此图表为抑制频带中的最大抑制提供最灵活的滤波器带宽优化。
【00146】一般校准过程
【00147】根据本发明的一个方面，以特定顺序校准图1中的RF收发器系统1010。RF收发器系统1010包括一个TX通道(例如，从TX I和TX Q到TX通道变频器1040的通道)和两个RX通道(例如，从MUX 1160到RX_A I和RX_A Q的通道、和从MUX 1260到RX_B I和RX_B Q的通道)。该两个RX通道可以同时被校准或相继被校准。
【00148】根据本发明的一个方面，使用下面一般校准顺序：
—基带模块(例如，模块1050、1150和1250)滤波器校准；
—TX直流偏移；
—TX增益和/或相位平衡(有时被当作正交平衡或IQ平衡)；
—RX直流偏移；及
—RX增益和/或相位平衡(有时被当作正交平衡或IQ平衡)。
【00149】描述发射校准的收发器系统
【00150】图5是根据本发明一个实施例的收发器系统的框图。具有发射通道和接收通道的用于通信的RF收发器系统101包括TX预失真模块140、数字模拟转换器(DAC)145、TX基带模块190、TX通道变频器150、可变增益放大器(VGA)160和TX前端165。天线170被耦合在RF收发器系统101上。RF收发器系统101进一步包括包络检波器110、TX校准接收器120、TX校准处理器130、TX微处理器180和基带处理器195。基带处理器195可以包括位/数据映射器(mapper)。
【00151】RF区域117包括在RF频率(如，100MHz-100GHz、1GHz-10GHz、10GHz-100GHz、2.3-2.7GHz、3.3-3.8GHz)中操作的装置。RF频率不局限于这些示例的频率，并且RF频率可以包括其他范围。例如，RF区域117包括TX通道变频器150、VGA 160、TX前端165、天线170和包络检波器110。
【00152】基带区域115包括可以在RF频率(如，0-100MHz、0-50MHz、0-10MHz、0-5MHz)中操作的装置。基带频率不局限于这些示例的频率，并且基带频率可以包括其他范围。例如，基带区域115包括TX预失真模块140、DAC 145、TX基带模块190、TX校准接收器120、TX校准处理器130、TX微处理器180和基带处理器195。
【00153】在TX校准模式(离线模式而不是普通通信操作模式)期间，耦合在TX通道变频器150上的包络检波器110检测从TX通道变频器150(例如，图4(a)中所示频谱表示的校准信号)发射的RF信号VT的包络，并且产生一个电压，该电压与发射RF信号Ve 111的振幅(例如，图4(b)中所示频谱表示的校准信号)成比例。
【00154】在TX校准模式期间，耦合在包络检波器110上的TX校准接收器120从包络检波器110的输出Ve 111取样，通过滤波来分离从包络检波器110(例如，图4(b)中所示的由直流偏移引起的不理想边带4040b和由正交误差引起的不理想边带4030b)接收到的信号，并且在TX校准接收器120的输出中产生由直流偏移引起的校准误差信号VD_ofs 121(其可以被当作另一个校准信号，或基于校准信号和由直流偏移产生的误差引起的信号)和由正交误差引起的校准误差信号VD_quad 122(其可以被当作另一个校准信号，或基于校准信号和由正交误差引起的信号)。
【00155】在TX校准模式期间，在监视来自TX校准接收器120的直流偏移和正交误差信号(VD_ofs 121和VD_quad 122)的同时，耦合在TX校准接收器120上的TX校准处理器130改变单个TX校准调整信号，诸如误差参数I_ofs 131、Q_ofs 132、α 133和sin(θ)134和cos(θ)135的θ136，以将这些值(VD_ofs 121和VD_quad 122)最小化。
【00156】成对选择误差参数I_ofs 131、Q_ofs 132、α 133和sin(θ)134和cos(θ)135的θ136。例如，在监视VD_ofs 121的同时首先改变I_ofs131和Q_ofs 132参数对以最小化VD_ofs 121，。然后在监视VD_quad122的同时改变α133和θ136以最小化VD_quad 122。
【00157】基于接收器的特性、具体设计和具体实施确定如何改变I_ofs131和Q_ofs 132(或如何挑选I_ofs 131和Q_ofs 132的值)。在普通操作模式期间，其不基于发射和接收的通信信号中的误差的实际值。扫描(sweep)I_ofs 131和Q_ofs 132的值的范围仅取决于具体实施中全部的增益和损失。它们也不依赖于系统(即，IR 3020，其是在图3(a)所示的理想边带3010a和不理想边带3030a之间存在量级差异)产生的误差的相关电平。可以使用梯度估算法或牛顿拉弗逊法来查找I_ofs131和Q_ofs 132的最小误差。
【00158】可以对α133和θ136可以利用上述技术。可以分别确定误差参数α 33和θ 136和I_ofs 131和Q_ofs 132(例如，在用于I_ofs 131和Q_ofs 132的过程之前或之后确定α133和θ136)。基本上，可以一次完成用于I_ofs 131和Q_ofs 132的过程和用于α133和θ136的过程，因为它们是独立的。此外，可以对α133和θ136使用梯度估算法或牛顿拉弗逊法。
【00159】在确定α133和θ136过程中，改变α133和θ136以使VD_quad122最小。在θ136被提供给图7中的查询表340后，查询表340产生sin(θ)134和cos(θ)135。α133和θ136成对变化以使正交误差最小化(即最小的VD_quad 122)。I_ofs 131和Q_ofs 132可以作为最小直流偏移(即最小的VD_ofs 121)的对而变化。
【00160】当α133和θ136作为一对同时变化、I_ofs 131和Q_ofs 132作为另一对同时变化时，I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和θ136中的每一个可以单独独立地变化。I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和θ136的全部也可以同时变化，或它们中的每一个相继地变化。不管I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和θ136是相继变化还是同时变化，它们中的每一个相互之间可以单独独立地变化。尽管首选优选校准直流偏移，然后校准增益和/或相位失衡，但是可以在校准直流偏移之前校准增益和/或相位失衡。
【00161】在校准模式期间，耦合在TX校准处理器130上的TX预失真模块140反复地将I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和θ136的值应用于从I101和Q102输入上的TX校准处理器130接收的I和Q校准信号，以补偿直流偏移误差和正交误差(VD_ofs 121和VD_quad 122)。一旦找到直流偏移误差和正交误差(VD_ofs 121和VD_quad 122)中的每一个的最小值，当这些值的误差最小时，则使I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和θ136的最终值(或优化值)保持不变。
【00162】当在普通通信操作模式期间，这些最终误差参数值(I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和θ136)被应用到耦合在基带处理器195上的TX预失真模块140时，其中在校准模式期间这些最终误差参数值已经被反复地评估和定妥(finalize)，这些值可以修改来自TX预失真模块140的I101和Q102的I、Q通信信号。这些I、Q通信信号通过基带处理器195(不是TX校准处理器130)提供。TX预失真模块140可以在TX预失真模块140的输出中产生Ic141和Qc142，以便TX通道变频器150的输出可以提供具有最小直流偏移和正交误差的通信信号。
【00163】根据本发明的一个方面，TX基带模块190(其耦合在TX预失真模块140、DAC 145和TX通道变频器150上)表示图1中的TX基带模块1050，并且是直接变频发射器的一部分。如图11所示，TX基带模块190包含位于I、Q通道上的可变增益放大器(VGA)191a和191b、低通滤波器192a和192b。TX基带模块190过滤不想要发射的界外信号并且为所需的发射电平设置合适的增益。
【00164】根据本发明的一个方面，TX通道变频器150表示图1中的TX通道变频器1040，并且其包括混频器151和153、本机振荡器(LO)155、0-90度LO分离器152和合成器154。TX通道变频器150接收TX基带模块190输出的I、Q信号，将它们与来自LO 155的LO信号混频以在节点1032产生所需发射频率的合成RF信号。
【00165】耦合在TX校准处理器130上的TX微处理器180可以控制校准过程。通过指示TX校准处理器130开始按顺序运算以找出最小值，来启动校准模式，并且当校准完成时，TX微处理器180发出校准过程已经完成的信号以便收发器系统101可以退出校准模式。TX微处理器180可以使用启动校准信号(cal signal)181来开始校准。
【00166】根据本发明的一个实施例，参考图1所述基带装置可以包括任一个或多于一个或全部的基带装置，诸如基带处理器195、TX预失真模块140、DAC 145、TX校准接收器120、TX校准处理器130和TX微处理器180。基带装置可以包括其他附加装置、组块和/或模块。
【00167】发射校准接收器
【00168】图6是根据本发明一个实施例的发射校准接收器的框图。TX校准接收器120包括模拟数字转换器(ADC)210和220、数字带通滤波器230和240、检波器250和260。在另一个实施例中，两个ADC 210和220可以用一个ADC代替。
【00169】耦合在图1中包络检波器110上的ADC 210和220将来自于校准信号的模拟信号Ve 111转换为数字信号。耦合在ADC 210和220上的数字带通滤波器230和240从Ve 111分离或过滤由直流偏移(VD_ofs 121)产生的Ve 111组份和由正交误差(VD_quad 122)产生的Ve 111组份。
【00170】耦合在数字带通滤波器230和240上的检波器250和260检测由直流偏移(VD_ofs121)产生的Ve 111组份和由正交误差(VD_quad122)产生的Ve 111组份的振幅，并且可以产生VD_ofs 121和VD_quad122作为输出。
【00171】发射校准处理器
【00172】图7是根据本发明一个实施例的发射校准处理器的框图。TX校准处理器130包括存储器310、耦合在存储器310上的校准控制器320、耦合在校准控制器320上的校准纯音产生器330、和耦合在校准控制器320上查询表340。
【00173】存储器310存储VD_ofs 121和VD_quad 122的值。随着误差参数I偏移(I_ofs 131)、Q偏移(Q_ofs 132)、α133和θ136的重复变化，可以找出最小的VD_ofs 121和VD_quad 122。一旦确定最小的VD_ofs 121和VD_quad 122，则存储产生最小的VD_ofs 121和VD_quad 122的I偏移(I_ofs 131)、Q偏移(Q_ofs 132)、α133和θ136的最终值，以便在普通通信操作模式期间可以使用这些值。可以将确定最小VD_ofs 121和VD_quad 122重复过程中出现的中间值存储在存储器310中，但也可以不必存储这些中间值。可以使用算法计算这些中间值。至于sin(θ)134和cos(θ)135，它们可以从查询表340获得，该查询表340存有θ136的值。查询表340基于θ136计算sin(θ)134和cos(θ)135。至于I_ofs 131、Q_ofs 132，它们可以存储在存储器中或使用算法被计算。
【00174】校准控制器320(连同查询表340)产生和扫描误差参数I_ofs131、Q_ofs 132、α133和θ136的值。对于为误差参数I_ofs 131、Q_ofs132、α133和θ136产生的每个值，其存储VD_ofs 121和VD_quad 122的值。校准控制器320可以搜索比VD_ofs 121和VD_quad 122各自阈值小的值，该值可以认为是最小值。为这些阈值提供标号350。只要在存储器310中找到这些值，则认为VD_ofs 121和VD_quad 122已经被最小化，并且存储器310存储与最小VD_ofs 121和VD_quad 122相对应的误差参数I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和θ136的值。一旦完成校准，则这些与最小VD_ofs 121和VD_quad 122相对应的误差参数I_ofs131、Q_ofs 132、α133和θ136的值可以用于普通操作中。
【00175】校准控制器310可以向存储器310提供读控制信号321和写控制信号322，并且向校准纯音产生器330提供校准纯音控制信号(tonecontrol signal)323。TX校准控制器310还向TX微处理器180提供校准完成信号182。
【00176】在TX校准模式期间，校准纯音产生器330可以产生校准信号，诸如应用于TX预失真模块140的I、Q正弦校准信号136和137。
【00177】发射预失真模块
【00178】图8是根据本发明一个实施例的发射预失真模块的框图。TX预失真模块140包括乘法器410、4250、430、440和加法器450、460、470、480和增益组块490。
【00179】乘法器410、4250、430、440和加法器450、460一起形成复数乘法。I101和Q102定义的复数乘以sin(θ)134和cos(θ)135定义的另一个复数。所以乘法器410、420、430、440和加法器450、460可以形成复数域中的一个乘法器。输出是Ic141和Qc142定义的另一个复数。
【00180】增益模块490可能产生增益偏移或增益失衡。α是可变参数，其可以改变I、Q信号之间增益失衡。如果α变大，则Q通道中的增益比I通道中的增益大。如果α是负数，则从Q通道中将增益减去，如果α是正数，将增益加在Q通道上以补偿系统中的增益失衡。
【00181】加法器470向I通道加入I(I_ofs 131)的直流偏移校准调整信号，加法器480向Q通道加入Q(Q_ofs 132)的直流偏移校准调整信号，以补偿I、Q通道中系统的直流偏移。
【00182】描述接收校准的发射器系统
【00183】图9是根据本发明一个实施例的收发器系统的框图。收发器系统501包括TX模块159、RX模块502、VGA 160和TX前端165。TX模块159包括TX预失真模块140、DAC 145、TX基带模块190和图5中的TX通道变频器150。
【00184】RX模块502包括RX通道变频器550、RX基带模块590、ADC 595、RX预失真模块520、RX校准接收器530、RX校准处理器540、RX微处理器580、基带处理器195；其中RX通道变频器550耦合在TX模块159的TX通道变频器150上，RX基带模块590耦合在RX通道变频器550上，ADC 595耦合在RX基带模块590上，RX预失真模块520耦合在ADC 595上，RX校准接收器530耦合在RX预失真模块520上，RX校准处理器540耦合在RX校准接收器530和RX预失真模块520上，RX微处理器580耦合在RX校准处理器540上，基带处理器195耦合在RX预失真模块520上。
【00185】RF区域508包括可以在RF频率中操作的装置。例如，RF区域508包括RX通道变频器550。基带区域509包括可以在基带频率中操作的装置。例如，基带区域509包括RX基带模块590、ADC 595、RX预失真模块520、RX校准接收器530、RX校准处理器540、RX微处理器580和基带处理器195。
【00186】RX通道变频器550是直接转换接收器的下变频器。RX通道变频器550包括两个混频器551和553、LO 555、0-90度LO分离器552和功率分配器554。
【00187】RX基带模块590是直接转换接收器的一部分。如图12所示，RX基带模块590包括I、Q通道的VGA 591a和591b和I、Q通道中的低通滤波器592a和592b以过滤带外干扰信号。ADC 595将模拟信号转换为数字信号。
【00188】如图8所示，RX预失真模块520包括组件和连接。当图8中的组件被应用为RX预失真模块520的组件时，则图8中的节点101和102相当于图9中的节点591和592，图8中的节点141和142相当于图9中的节点521和522，图8中的I_ofs 131、Q_ofs 132、sin(θ)134和cos(θ)135的θ相当于如9中I_ofs 541、Q_ofs 542、sin(θ)544和cos(θ)545的θ。
【00189】除了接收方向外，RX预失真模块520与图5中TX预失真模块140的功能相同。在离线校准模式期间，RX预失真模块520接收由来自ADC 595的I、Q组成的校准信号，并且重复地接收来自RX校准处理器540的误差参数I_ofs 541、Q_ofs 542、α543、sin(θ)544和cos(θ)545的θ，直到确定最终的误差参数。在普通通信操作模式期间，RX预失真模块520接收来自ADC 595的通信信号和最终误差参数(或优化的误差参数)I_ofs 541、Q_ofs 542、α543、sin(θ)544和cos(θ)545的θ，以调整直流偏移和/或增益和/或相位失衡的通信信号，其中最终误差参数在离线校准模式期间已经被确定。
【00190】RX校准接收器530的执行与TX校准接收器120基本相同的功能。所不同的是I、Q信号需要作为复数来进行处理。
【00191】RX校准处理器540执行的功能和包括的元件与TX校准处理器130基本相同。除了标号136、137、131、132、133、134、135、136、121、122、181和182用标号536、537、541、542、543、544、545、546、531、532、581和582代替外，图7所示的组件和结构可以作为RX校准处理器540的组件和结构。
【00192】TX微处理器580执行的功能和包括的元件与TX微处理器180基本相同。
【00193】接收校准接收器
【00194】图10是根据本发明一个实施例的接收校准接收器的框图。RX校准接收器530包括带通滤波器620a、620b、620c和620d、平方律组块630a、630b、630c和630d以及加法器640a和640b。
【00195】除了带通滤波器620a、620b、620c和620d是用于接收器部分并且因为信号是I、Q复数信号而不是发射器部分的单一实信号，I、Q通道的每一个有两个滤波器以外，带通滤波器620a、620b、620c和620d执行的功能与图6中用于发射器部分的两个带通滤波器230和240的功能基本相同。I、Q的每一个都需要分别被带通滤波。
【00196】带通滤波器620a、620b、620c和620d中的每一个的输出分别穿过平方律组块630a、630b、630c和630d。平方律组块的输出在加法器640a和640b中求和形成I方波信号和Q方波信号以产生VD_ofs532和VD_quad 531。带通滤波器对620a和620c被调谐和被集中到一频率以过滤VD_ofs 532的误差信号，并且带通滤波器对620b和620d被调谐到另一个表示正交误差的频率以产生VD_quad 531。
【00197】图1中的基带子系统或装置可以包括任一个或多于一个或全部的ADC 595、RX预失真模块520、RX校准接收器530、RX校准处理器540、RX微处理器580和图9中的基带处理器195。基带装置可以包括其他附加单位(item)。在一个实施例中，RX校准接收器530位于基带处理器195中。在另一个实施例中，基带处理器195可以包括任一个或多于一个或全部的RX预失真模块520、ADC 595、RX校准接收器530、RX校准处理器540和RX微处理器580。
【00198】根据本发明的一个实施例，图9中的RX基带模块590相当于图1中的RX基带模块1150或1250。RX通道变频器550相当于图1中的RX通道变频器1140或1240。诸如RX通道变频器550和RX基带模块590的装置可能被耦合在RX通道(的组件上例如，图1中的MUX 1160、LNA 1130、RX前端1120和天线1115)，并且RX通道变频器550和RX基带模块590的另一个副本可能被耦合在第二RX通道的组件上(例如，图1中的MUX 1260、LNA 1230、RX前端1220和天线1215)。
【00199】离线TX和RX校准模式和普通通信模式
【00200】根据一个方面，本发明涉及离线校准直接转换接收器中的直流偏移和正交失衡的装置和方法。在离线校准模式期间通过调整校准调整参数执行校准以使校准信号中产生的误差最小。参考图1、4(b)、5、7和9，根据本发明的一个方面，在下面描述TX和RX校准模式和普通TX和RX通信模式。
【00201】离线TX校准模式
【00202】根据本发明的一个方面，启用离线TX校准模式和禁用TX通信操作模式来启动TX校准过程。参考图5，在离线TX校准模式期间，使用TX预失真模块140、DAC　145、TX基带模块190、TX通道变频器150、包络检波器110、TX校准接收器、TX校准处理器130和TX微处理器180。
【00203】参考图4(b)、5和7，在TX校准模式期间，图7中的校准纯音产生器330产生校准信号(例如，正弦波和余弦波形式的纯音)。将此校准信号被应用到收发器系统101的I、Q输入101和102中。包络检波器110的输出结果Ve 111包含两个不同频率(例如，图4(b)所示的2FBB和FBB)的正弦波。高频正弦波(例如，频率为2FBB的不理想边带4030b)的振幅与增益和/或相位失衡(或正交误差)成比例。低频正弦波(例如，频率为FBB的不理想边带4040b)的振幅与直流偏移成比例，而且其是由包含在Ic和/或Qc、或VT的直流偏移产生。
【00204】在TX校准模式期间，独立地改变发射器的增益和相位失衡(例如，包括TX预失真模块140、DAC 145、TX基带190和TX通道变频器150中的增益和相位失衡)以使包络检波器110输出的高频正弦波的振幅最小。因为增益和相位失衡对正弦波(例如，频率为2FBB的不理想边带4030b)的振幅的影响相互独立，所以可以通过分别的改变这些参数中的每一个来搜索最小值。
【00205】I输入的直流偏移或Q输入的直流偏移或二者输入的直流偏移都可以产生直流偏移。I和Q直流偏移可以独立影响包络检波器110输出处的低频正弦波(例如，频率为FBB的不理想边带4040b)的振幅。如同增益和相位失衡，可以分别调整I和Q直流偏移中的每一个以使低频正弦波的振幅最小。当包络检波器输出的两个正弦波组件被最小化时，发射器中的正交和直流偏移误差也被最小化。
【00206】为了校准发射器，微处理器180将发射器置于校准模式，在此模式下，普通发射被停止，来自图7的校准纯音产生器330的校准信号、Ical、Qcal被应用到TX预失真模块140的I、Q输入101和102中。DAC 145将I、Q校准信号从数字形式转换为模拟形式。TX基带模块190过滤出I、Q校准信号中的界外信号，并且将被过滤的校准信号应用到TX通道变频器150中。TX通道变频器150的输出VT(被上转换的I、Q校准信号)被耦合在包络检波器110的输入中。如果在I、Q校准信号中存在正交误差，则包络检波器110的输出Ve 111将包含一个正弦波，该正弦波的频率是校准信号频率的两倍(例如，2FBB)。如果存在直流偏移误差，则Ve 111将包含一个正弦波，该正弦波的频率等于校准信号频率(例如，FBB)。
【00207】Ve 111被应用到TX校准接收器120的输入中，该输入能够分离Ve中的两个正弦波。TX校准接收器120的输出包括两个信号，即VD_ofs 121和VD_quad 122。这两个信号是直流电压或直流电压的数字表示，其分别与直流偏移和正交误差成比例。这些信号被传送到TX校准处理器130。随着校准处理器130改变馈送给TX预失真模块140的相关参数，校准处理器130存储VD_ofs 121和VD_quad 122的值。TX校准处理器130通过调整sin(θ)134和cos(θ)135输出的θ136改变相位失衡。通过调整α133输出可以独立地改变增益失衡。
【00208】通过调整I_ofs 131和Q_ofs 132输出I、Q直流偏移被改变。随着这些参数中每一个的变化，TX校准处理器130将相关的校准误差信号、VD_quad 121或VD_ofs 122的电平与由图7中的标号350提供的其各自的阈值进行比较。I_ofs 131和Q_ofs 132与VD_ofs 122有关。α133和θ(或sin(θ)134和cos(θ)135)与VD_quad 121有关。标号350提供的阈值代表可接受的误差最小值。当VD_quad 121和VD_ofs 122的误差信号振幅的每一个小于由标号350提供的其各自阈值时，发射器被认为已经被校准，并且通过校准完成信号182通知TX微处理器180校准已经完成。
【00209】TX通信操作模式
【00210】参考图5，在普通TX通信操作模式期间，根据本发明的一个方面，可以使用基带处理器195、TX预失真模块140、DAC 145、TX基带模块190、TX通道变频器150、VGA 160、TX前端165和天线170，全部这些组件一起形成一个TX通道。使用TX校准处理器130将最终的或优化的误差参数(即I_ofs 131、Q_ofs 132、α133、sin(θ)134和cos(θ)135)应用到TX预失真模块140中，其中最终的或优化的误差参数是在TX校准模式期间确定的。
【00211】参考图5中的框图，根据本发明的一个方面，在普通TX通信操作期间，来自基带处理器195或其他源(例如，组块199)的I、Q基带通信信号被应用到发射器的I、Q输入101和102中。这些通信信号通过TX预失真模块140，该TX预失真模块140使用在离线TX校准模式期间确定的最终的或优化的误差参数(I_ofs 131、Q_ofs 132、α133、sin(θ)134和cos(θ)135的θ136)调整任一增益和相位失衡、任一I和Q直流偏移的信号。
【00212】TX预失真模块140的输出是校准后的修正的I、Q信号141和142。这些信号被耦合在TX通道变频器(正交上变换)150的I、Q输入中，该变频器将修正的的I、Q基带通信信号上转换并且将其合并。混频器151和153的输出是RF发射信号，该RF发射信号被功率放大器(PA)放大并且从天线170向外辐射。
【00213】尽管在普通TX通信操作模式期间，使用最终的或优化的误差参数补偿系统中的误差，但是在TX通信操作期间可以不必计算、评估或确定误差参数。误差参数是在TX校准模式期间确定的。
【00214】离线RX校准模式
【00215】根据本发明的一个方面，启用离线RX校准模式和禁用RX通信操作模式来启动RX校准程序。参考图9，在离线RX校准模式期间，根据本发明的一个方面，使用TX模块159、RX通道变频器550、RX基带模块590、ADC 595、RX预失真模块520、RX校准接收器530、RX校准处理器540和RX微处理器580。TX模块159被作为RX校准的源而使用。
【00216】参考图7和图9，在RX校准模式期间，在RX校准处理器540中使用的校准纯音产生器(诸如图7中的产生器330)产生校准信号(例如，正弦波和余弦波形式的纯音)。将来自RX校准处理器540的校准信号应用到TX模块159的I、Q输入101和102中。TX模块159的输出是被修正的上转换校准信号。该信号被应用到RX通道变频器550的输入中。
【00217】因为在上述TX校准模式期间，已经校准TX模块159，所以当来自RX校准处理器530的校准信号被应用到TX模块159时，通过最终的或优化的误差参数(I_ofs 131、Q_ofs 132、α133、sin(θ)134和cos(θ)135的θ136)调整校准信号，并且认为来自TX模块159的、被应用到RX通道变频器550中的校准信号没有误差。
【00218】在RX校准模式期间，接收器的增益和相位失衡(例如，包括RX通道变频器550、RX基带模块590、ADC 595、RX预失真模块520的增益和相位失衡)被独立地改变以使VD_quad 531的振幅最小。因为每个增益和相位失衡(即α543和θ546)对VD_quad 531的振幅的影响相互独立，所以可以通过分别地改变这些误差参数(例如，α543和θ546)中的每一个来搜索最小值。
【00219】I输入的直流偏移或Q输入的直流偏移都产生直流偏移。I和Q直流偏移(例如，I_ofs 541和Q_ofs 542)可以独立地影响VD_ofs532的振幅。如同增益和相位失衡，可以分别调整I和Q直流偏移中的每一个以使VD_ofs 532的振幅最小化。当VD_quad 531和VD_ofs 532被最小化时，接收器中的正交和直流偏移误差也被最小化。
【00220】为了校准接收器，RX微处理器580将接收器置于校准模式，在此模式下，普通发射被停止，来自RX校准处理器540的校准纯音产生器(诸如图7中的产生器330)的校准信号、Ical、Qcal被应用到TX模块159的I、Q输入101和102中。TX模块159产生一个上转换校准信号，该信号基本没有误差。
【00221】来自TX模块159的上转换校准信号被应用到RX通道变频器550中，该通道变频器550可以下转换修正后的信号并且将其分成I、Q校准信号。RX基带模块590可以过滤出I、Q校准信号中的界外信号，并且将被过滤的校准信号应用到ADC 595中，该ADC 595可以将模拟校准信号转换为数字校准信号。数字的I、Q校准信号被应用到RX预失真模块520中。
【00222】来自RX预失真模块520的I、Q校准信号被应用到RX校准接收器530中，该RX校准接收器530分离(或过滤)出I、Q校准信号中的VD_ofs 532和VD_quad 531。这两个信号是直流电压或直流电压的数字表示，其分别与直流偏移和正交误差成比例。使这些信号被传送到RX校准处理器540。随着处理器540改变馈送给RX预失真模块520的相关参数，校准处理器540存储VD_ofs 532和VD_quad 531的值。RX校准处理器540通过调整θ546或sin(θ)544和cos(θ)545的输出改变相位失衡。通过调整α543输出可以独立地改变增益失衡。
【00223】通过调整I_ofs 541和Q_ofs 542输出改变I、Q直流偏移。随着这些参数中每一个的变化，RX校准处理器540将相关的校准误差信号、VD_quad 531或VD_ofs 532的电平和与其相应的阈值(诸如由图7中的Ref 350提供的阈值)进行比较。I_ofs 541和Q_ofs 542与VD_ofs 532有关。α542和θ546(或sin(θ)544和cos(θ)545)与VD_quad531有关。标号350提供的阈值代表可接受的误差最小值。当VD_quad531和VD_ofs 532的每个误差信号振幅小于由标号350提供的其各自阈值时，可以认为接收器已经被校准，并且通过校准完成信号582通知RX微处理器580校准已经完成。
【00224】尽管优选首先校准直流偏移，然后校准增益和/或相位失衡，但是也可以在校准直流偏移之前校准增益和/或相位失衡。
【00225】RX通信操作模式
【00226】参考图1和图9，在普通RX通信操作模式期间，第一和第二RX通道中的任一个或两个通道都可以被使用。例如，对于第一RX通道，根据本发明的一个方面，可以使用天线1115、RX前端1120、LNA 1130、MUX 1160、RX通道变频器550的一个实施例、RX基带模块590、ADC 595、RX预失真模块520和基带处理器195，全部这些组件一起形成一个RX通道。
【00227】使用RX校准处理器540为RX预失真模块520提供最终的或优化的误差参数(例如，I_ofs 541、Q_ofs 542、α543、sin(θ)544和cos(θ)545)，其中最终的或优化的误差参数是在RX校准模式期间确定的。
【00228】参考图1和图9中的框图，根据本发明的一个方面，在普通RX通信操作期间，从天线1115接收到的RF通信信号被应用到RF前端1120中，然后被应用到LNA 1130中，其中LNA 1130放大此信号。当MUX 1160选择LNA 1130时，此通信信号被应用到RX通道变频器550中，该通道变频器550下变换该通信信号并且将I、Q基带通信信号提供给RX基带模块590，该RX基带模块590可以过滤出通信信号中的界外信号。ADC 595接收被过滤的I、Q基带通信信号并且将其从模拟形式转换为数字形式。
【00229】RX预失真模块520接收来自ADC 595的被数字化的I、Q基带通信信号，并且使用在离线RX校准模式期间确定的最终的或优化的误差参数(I_ofs 541、Q_ofs 542、α543、sin(θ)544和cos(θ)545的θ546)调整任一增益和相位失衡、任一I和Q直流偏移的通信信号。RX预失真模块520为基带处理器195提供被修正的I、Q基带通信信号以便进一步处理。
【00230】根据本发明的另一个方面，还可以使用第二通道，该第二通道包括天线1215、RX前端1220、LNA 1230、MUX 1260、RX通道变频器550的另一个实施例、RX基带模块590、ADC 595、RX预失真模块520和基带处理器195。
【00231】尽管在普通RX通信操作模式期间使用最终的或优化的误差参数补偿通信信号中的误差，但是在RX通信操作期间误差参数不被计算、评估或确定。在RX校准模式期间确定这些误差参数。
【00232】示例性特征
【00233】根据一个实施例，本发明提供下面特征：
【00234】—在离线TX和RX校准模式期间执行校准过程，并且在发射器或接收器的普通操作(即，普通TX或RX通信操作模式)期间不执行校准程序。
【00235】—为了执行校准应用特定校准信号(代替通信信号)。
【00236】—不测量通信信号中的实际误差。误差项没有从包络检波器的输出监控中被测量。可以从检波器输出中确定的是由一个或多于一个误差机制(例如，增益、相位失衡或直流偏移)产生的误差。误差机制的影响可以在检波器输出中被观测并且可以独立地被最小化。
【00237】—I和Q信号与包络检波器的输出之间无特定时序要求。其采样率和采样时间可以完全不同。
【00238】—系统误差未损害校准准确度。当误差信号振幅(例如，VD_ofs和VD_quad)被最小化时，误差也被最小化。包络检波器的动态范围可能限制校准准确度。
【00239】—本发明通过离线校准减少处理开销。与执行在线校准的系统相比，本发明的收发器、发射器和接收器功率消耗低、所需电路少并且成本低。
【00240】示例性校准过程
【00241】参考图1、4(b)、5、6和9，下面表2根据本发明的一个方面图示说明示例性校准过程。
 
索引 操作 设置(RF SPI) 结果
启用TX基带滤波测量
 
读取滤波测量结果
1 启用TX校准模式 例如RX基带(BB)MUX 1380设置为选择包络检波器1370LO 1045置于TX模式RXRF(例如，禁用RX前端1120、1220)被禁用TX前端1020被禁用            准备进行TX校准
2 将校准纯音应用到图5中TX预失真模块输入101和102 将基带芯片(包括，例如，下面的一个或多于一个：图5中所示的TX校准接收器120、TX校准处理器130、TX微处理器180、基带处理器195、TX预失真模块140、DAC 145和图9中基带区域509的其他装置)设置为产生基带纯音                        
3 通过图6中的ADC 210和220取样图1包络检波器1370在RX_AQ输出上的输出              
4 重复地调整图5中I/Q直流偏移系数I_ofs 131、Q_of s132以使直流偏移最小(如与图4(b)中频率为FBB不理想边带4040b相关的图5中的VD_ofs 121)              
5 重复调整正交误差参数α133和sin(θ)134和cos(θ)135的θ136以使正交误差最小(如与频率为2FBB不理想边带4030b相关的VD_quad 122)                  
6 存储TX校准数据(如使直流偏移和正交误差I_ofs 131、Q_ofs 132、α133和sin(θ)134和cos(θ)135的θ136最小化的最终的误差参数)                           
7 禁用TX校准模式 例如
 
将RX BB、MUX 1380设置为选择RX基带模块1150将LO 1045置于TX模式禁用RX RF(即禁用RX前端1120、1220)禁用TX前端1020          
8 启用RX校准模式 将RX、RF、MUX 1160和1260设置为TX-RX回路(来选择输出1032)将LO 1045置于TX和RX模式(LO驱动全部混频器1041、1043、1141、1143、1241和1243)禁用RXRF(即禁用RX前端1120、1220)禁用TX前端1020将TX_RX回路(如LNA 1130和1230)设置为增益最小将RX基带模块1150和1250的增益设置为最小                准备RX校准
9 将校准纯音应用到图5中TX预失真模块输入101和102(其是图9TX模块159的输入101和102) 将基带芯片(包括，例如，下面的一个或多于一个：图5中的ADC 595、RX预失真模块520、RX校准接收器530、RX校准处理器540、RX微处理器580、基带处理器195、和基带区域115的其他装置)设置为产生基带纯音                         
10 取样图1中RX_AI和RX_AQ(或通过图9中的ADC595取样RX基带模块590的输出)         
11 调整理想ADC操作点的RF基带增益                      将基带芯片设置为通过SPI的RX基带增益                   
12 重复调整图9中I/Q直流偏移系数I_ofs 541、Q_ofs 542以使直流偏移 将基带芯片置于RX校准模式
 
最小(如与不理想边带相关的图9中的VD_ofs 532)              
13 重复调整正交误差参数α543和sin(θ)544和cos(θ)545的θ546以使正交误差最小(如与不理想边带相关的VD_quad 532)          
14 存储RX校准数据(如使直流偏移和正交误差I_ofs 541、Q_ofs 542、α543和sin(θ)544和cos(θ)545的θ546最小化的最终的误差参数)                           
15 将TX-RX回路增益改为下一个设定值(如调整图1中LNA 1130和1230的增益)              
16 重复步骤10-15直到完成全部4个RX点的校准                  
17 禁用RX校准模式 例如将RX、RF、MUX 1160和1260设置为RX-RF(即设置为选择LNA 1130和1230输出)将LO 1141、1143、1241、1243置于RX模式启用RXRF(即启用RX前端1120、1220)禁用TX前端1020将TX_RX回路(如LNA 1130和1230)设置为增益最小        
表2
【00242】前面图中所示的组块、模块和装置可以被合并或分离，或其他项可能被添加到上述装置中。例如，根据本发明的一个实施例，尽管图1中的RF收发器系统1010、图5中RF收发器系统101、图9中的RF收发器系统501可以被认为是某些组块、模块和/或装置，但是根据另一个实施例，这些项中的一些可以与其他组块、模块和/或装置合并，或根据本另一个实施例，这些项可以进一步被分离为其他组块、模块和/或装置。组块可以指模块或装置，模块可以指组块或装置，装置可以指组块或模块。
【00243】此外，图1、5-12中所示的一些项可被移除，并且其他项可被添加。例如，在图5中，TX基带模块190可在TX通道变频器150中实施，DAC 145可在TX预失真模块140中实施。基带处理器195可合并这些装置和/或结合一些或全部TX预失真模块140、DAC 145、TX基带模块190、TX校准接收器120、TX校准处理器130和TX微处理器180的功能。不同的实施例可以被看作是相同或等效的实施例。
【00244】在图9中，RX基带模块590可在RX通道变频器550中实施，ADC 595可以在RX预失真模块520或RX基带模块590中实施。基带处理器195可以合并这些装置和/或结合一些或全部RX预失真模块520、ADC 595、RX基带模块590、RX校准接收器530、RX校准处理器540和RX微处理器580的功能。收发器系统1010、101和501中的每一个可在单个或多个集成电路芯片中实施。收发器系统可整体形成在一个或多于一个集成电路芯片上，其使用双极互补金属氧化物半导体(Bi-CMOS)硅锗(SiGe)处理技术。这些不同实施例可以被看作是相同或等效的实施例。
【00245】参考图9，根据本发明的一个实施例，可以在不使用TX模块159的情况下校准RX模块502，其通过为RX通道变频器550提供来自不是TX模块159的源(如组块559)的校准信号进行校准。如果在RX校准模式期间未使用TX模块159，则RX校准可以独立于TX校准执行。TX校准和RX校准可以以任何次序相继执行(如首先进行TX校准或首先进行RX校准)或可以同步执行。在另一个实施例中，校准信号可以来自不是RX校准处理器540的源(如组块549)。如果RX校准使用分离的发射器部分来为RX通道变频器550提供校准信号，则发射器部分被校准以便其不产生误差。
【00246】在本发明的另一个实施例中，收发器系统、发射器或接收器可以利用复数校准信号产生器代替校准纯音产生器330，该复数校准信号产生器可以产生复数信号(如宽带信号)而不是纯音(如具有单一频率的正弦信号)。可在图5的TX校准处理器130或图9的RX校准处理器540中使用此校准信号产生器。此校准信号的不理想边带可能比图4(b)中所示的信号边带更复杂。
【00247】根据本发明的一个方面，在TX校准模式期间，TX校准处理器130可能产生不只一个校准信号，其中每个校准信号具有一个不同的频率。对于每个TX校准信号可以重复上述确定TX误差参数(I_ofs、Q_ofs、α和θ)的过程，以便每个误差参数的设置与其相应的校准信号或其频率相关。
【00248】根据本发明的一个方面，在RX校准模式期间，RX校准处理器540可能产生不只一个校准信号，其中每个校准信号具有一个不同的频率。对于每个RX校准信号可以重复上述确定RX误差参数(I_ofs、Q_ofs、α和θ)的过程，以便每个误差参数的设置与其相应的校准信号或其频率相关。
【00249】在本发明的另一个实施例中，TX预失真模块140可能代替RX预失真模块520以便TX校准和RX校准都可以使用TX预失真模块140。此外，TX校准处理器130可能代替RX校准处理器540以便TX校准和RX校准都可以使用TX校准处理器130。TX微处理器180可能代替RX微处理器580以便TX校准和RX校准都可以使用TX微处理器180。此外，TX基带模块190可以代替RX基带模块590以便TX校准和RX校准都可以使用TX基带模块190。
【00250】此外，根据本发明的一个实施例，一个LO可以用于图1、5和9中一些或全部使用LO的装置中。例如，在图1中LO 1045、1145和1245可以是相同的LO。在图5和9中，LO 155和555可能是相同的LO。
【00251】根据本发明的一个方面，发射、发射器等术语，包括其组件和以这种术语命名的项目，可以用于发射以及接收信号，以及接收、接收器等术语，包括其组件和以这种术语命名的项目，可以用于接收以及发射信号。
【00252】参考图1，根据本发明的一个实施例，MUX 1380、MUX 1160和MUX 1260中的每一个可以是另一种类型的选择器。选择器可以是一种装置或仅仅是一个节点连接(或有线或无线)。
【00253】前面提供的描述可以使任何一个本领域的技术人员实践此处描述的各个实施例。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员也是显而易见的，此处定义的一般原理可以应用于其他实施例。在不偏离本发明思想和范围的情况下，一个本领域的技术人员可以对本发明进行很多改变和修改。
【00254】本发明并不局限于此处所示和所述的实施例，其范围是与所述发明相一致的全部范围，其中除非特别声明，否则所提到的单数形式的元件不是指“一个和只有一个”，而是指“一个或多于一个”。
【00255】例如，尽管上述描述提到一“信号”，但是一信号可以是一个或多于一个信号。例如，通信信号可以指包括I和Q通信信号的一个信号。通信信号不局限于I、Q通信信号，其可以是其他类型的信号。此外，术语“输入”可指单个输入或多个输入，术语“输出”可以指单个输出或多个输出。
【00256】本领域的普通技术人员已知的或稍后将会知道的的全部与与通过本公开所述的各种实施例的元件结构和功能上的等效物清楚地通过参考合并于此，并且被本发明所包含。此外，无论这些披露是否被前文所明确地引用，本文中的公开不能被认为用于公共领域。此外，为方便起见而插入的标题和副标题不限制本发明的范围。

Claims (51)

1.一种用于通信的收发器系统，其具有发射通道和接收通道，所述收发器系统包括：
发射预失真模块，其包括第一发射输入，所述第一发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第一发射校准信号，并被配置为在发射通信操作模式期间接收第一发射通信信号，所述发射预失真模块进一步包括第二发射输入，所述第二发射输入被配置为在所述发射校准模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整所述第一发射校准信号，并被配置为在所述发射通信操作模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整所述第一发射通信信号，所述发射预失真模块进一步包括第一发射输出，所述第一发射输出被配置为在所述发射校准模式期间提供第二发射校准信号，并被配置为在所述发射通信操作期间提供第二发射通信信号；
发射通道变频器，其耦合到所述发射预失真模块，所述发射通道变频器包括第三发射输入，所述第三发射输入被配置为在所述发射校准模式期间接收第三发射校准信号，并被配置为在所述发射通信操作模式期间接收第三发射通信信号，所述发射通道变频器进一步包括第四发射输入，所述第四发射输入被配置为接收发射参考信号，所述发射通道变频器进一步包括第二发射输出，所述第二发射输出被配置为在所述发射校准模式期间提供第四发射校准信号，并被配置为在所述发射通信操作模式期间提供第四发射通信信号，所述第四发射校准信号包括所述第三发射校准信号的频率转换型式，所述第四发射通信信号包括所述第三发射通信信号的频率转换型式；
发射校准模块，其耦合到所述发射通道变频器和所述发射预失真模块，所述发射校准模块包括第五发射输入，所述第五发射输入被配置为在所述发射校准模式期间接收第五发射校准信号，所述发射校准模块进一步包括第三发射输出，所述第三发射输出被配置为为所述第一发射校准信号提供所述一个或多于一个发射校准调整信号，并为所述第一发射通信信号提供所述一个或多于一个发射校准调整信号，所述发射校准模块进一步包括第四发射输出，所述第四发射输出被配置为在所述发射校准模式期间提供第六发射校准信号；
接收通道变频器，其包括第一接收输入，所述第一接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第一接收校准信号，并被配置为在接收通信操作模式期间接收第一接收通信信号，所述接收通道变频器进一步包括第二接收输入，所述第二接收输入被配置为接收一接收参考信号，所述接收通道变频器进一步包括第一接收输出，所述第一接收输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第二接收校准信号，并被配置为在所述接收通信操作模式期间提供第二接收通信信号，所述第二接收校准信号包括所述第一接收校准信号的频率转换型式，所述第二接收通信信号包括所述第一接收通信信号的频率转换型式；
接收预失真模块，其耦合到所述接收通道变频器，所述接收预失真模块包括第三接收输入，所述第三接收输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第三接收校准信号，并被配置为在所述接收通信操作模式期间接收第三接收通信信号，所述接收预失真模块进一步包括第四接收输入，所述第四接收输入被配置为在所述接收校准模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整所述第三接收校准信号，并被配置为在所述接收通信操作模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整所述第三接收通信信号，所述接收预失真模块进一步包括第二接收输出，所述第二接收输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第四接收校准信号，并被配置为在所述接收通信操作期间提供第四接收通信信号；以及
接收校准模块，其耦合到所述接收预失真模块，所述接收校准模块包括第五接收输入，所述第五接收输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第五接收校准信号，所述接收校准模块进一步包括第三接收输出，所述第三接收输出被配置为为所述第三接收校准信号提供所述一个或多于一个接收校准调整信号，并为所述第三接收通信信号提供所述一个或多于一个接收校准调整信号，所述接收校准模块进一步包括第四接收输出，所述第四接收输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第六接收校准信号。
2.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述发射校准模块包括校准信号产生器。
3.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述发射校准模块包括多个滤波器，所述多个滤波器被配置为分离和提供与发射校准信号相关的第一校准误差信号和与所述发射校准信号相关的第二校准误差信号，其中所述第一和第二校准误差信号不基于任何发射通信信号。
4.根据权利要求3所述的收发器系统，其中所述第一校准误差信号相当于由增益和/或相位失衡产生的误差，并且所述第二校准误差信号相当于由直流偏移产生的误差。
5.根据权利要求1所述的收发器系统，进一步包括多路复用器，其耦合到所述接收通道变频器，所述多路复用器被配置为选择所述第一接收校准信号或所述第一接收通信信号。
6.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述第一发射输入、所述第二发射输入、所述第三发射输入、所述第三接收输入、所述第四接收输入和所述第五接收输入中的每一个都包括多个输入；
其中所述第一发射输出、所述第三发射输出、所述第四发射输出、所述第一接收输出、所述第二接收输出、所述第三接收输出和所述第四接收输出中的每一个都包括多个输出。
7.根据权利要求6所述的收发器系统，其中所述第一发射输入、所述第三发射输入、所述第三接收输入和所述第五接收输入中的每一个都被配置为接收同相位和正交相位的信号；
其中所述第一发射输出、所述第四发射输出、所述第一接收输出、所述第二接收输出和所述第四接收输出中的每一个都被配置为提供同相位和正交相位的信号；
其中所述第二发射输入和所述第四接收输入中的每一个被配置为接收同相位和正交相位的校准值和直流偏移校准值；以及
其中所述第三发射输出和所述第三接收输出中的每一个被配置为提供同相位和正交相位的直流偏移校准值和增益、相位校准值。
8.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述发射校准模块被配置为不接收任何发射通信信号，并且所述接收校准模块被配置为不接收任何接收通信信号。
9.根据权利要求1所述的收发器系统，进一步包括选择器，其耦合到所述接收通道变频器和所述发射通道变频器上，
其中所述接收校准模块被耦合到所述发射预失真模块，
其中在所述接收校准模式期间，所述收发器系统被配置为为所述发射预失真模块提供所述第六接收校准信号，所述发射预失真模块的所述第一发射输入被配置为接收所述第六接收校准信号，所述发射预失真模块的所述第一发射输出被配置为基于所述第六接收校准信号提供第七接收校准信号，所述发射通道变频器的所述第三发射输入被配置为接收基于所述第七接收校准信号的第八接收校准信号，所述发射通道变频器的所述第二发射输出被配置为提供基于所述第八接收校准信号的第九接收校准信号，以及所述选择器被配置为接收所述第九接收校准信号和为所述接收通道变频器提供所述第一接收校准信号。
10.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述发射预失真模块是所述接收预失真模块以便：所述第一发射输入，也是所述第三接收输入，被配置为在所述发射校准模式期间接收所述第一发射校准信号，被配置为在所述发射通信操作模式期间接收所述第一发射通信信号，被配置为在所述接收校准模式期间接收所述第三接收校准信号，并被配置为在所述接收通信操作模式期间接收所述第三接收通信信号；所述第二发射输入，也是所述第四接收输入，被配置为在所述发射校准模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整所述第一发射校准信号，被配置为在所述发射通信操作模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整所述第一发射通信信号，被配置为在所述接收校准模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整所述第三接收校准信号，并被配置为在所述接收通信操作模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整所述第三接收通信信号；所述第一发射输出，也是所述第二接收输出，被配置为在所述发射校准模式期间提供所述第二发射校准信号，被配置为在所述发射通信操作模式期间接收所述第二发射通信信号，被配置为在所述接收校准模式期间提供所述第四接收校准信号，并被配置为在所述接收通信操作模式期间提供所述第四接收通信信号。
11.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述发射校准模块包括检波器、校准接收器、校准处理器和微处理器。
12.根据权利要求11所述的收发器系统，其中所述接收校准模块包括相同的校准处理器和相同的微处理器。
13.根据权利要求1所述的收发器系统，进一步包括选择器，其中所述发射校准模块包括检波器，所述选择器被耦合到所述检波器和所述接收通道变频器上。
14.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述第三发射校准信号是所述第二发射校准信号，所述第三发射通信信号是所述第二发射通信信号，所述第五发射校准信号是所述第四发射校准信号，所述第六发射校准信号是所述第一发射校准信号，
其中所述第三接收校准信号是所述第二接收校准信号，所述第三接收通信信号是所述第二接收通信信号，所述第五接收校准信号是所述第四接收校准信号，所述第一接收校准信号是基于所述第六接收校准信号产生的。
15.一种收发器系统，其提供发射校准模式、发射通信操作模式、接收校准模式和接收通信操作模式，所述收发器系统包括：
发射子系统，其包括：
发射通道变频器，其被配置为用以耦合或被耦合到校准信号产生器，所述校准信号产生器用以产生一个或多于一个校准信号，所述发射通道变频器包括第一发射输入，所述第一发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第一发射校准信号，所述第一发射输入被配置为在接收校准模式期间接收第一接收校准信号，所述第一发射输入被配置为在发射通信操作模式期间接收第一发射通信信号；所述发射通道变频器进一步包括第二发射输入，所述第二发射输入被配置为接收发射参考信号；所述发射通道变频器进一步包括第一发射输出，所述第一发射输出被配置为在所述发射校准模式期间提供第二发射校准信号，所述第一发射输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第二接收校准信号，并且所述第一发射输出被配置为在所述发射通信操作模式期间提供第二发射通信信号；所述第二发射校准信号包括所述第一发射校准信号的频率转换型式，所述第二接收校准信号包括所述第一接收校准信号的频率转换型式，所述第二发射通信信号包括所述第一发射通信信号的频率转换型式；及
信号检波器，其耦合到所述发射通道变频器，所述信号检波器被配置为在所述发射校准模式期间接收发射校准信号，以及接收子系统，其耦合在所述发射子系统上，所述接收子系统包括：
选择器，其耦合到所述发射通道变频器，所述选择器包括输入和输出，所述选择器的所述输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第三接收校准信号，所述选择器的所述输入被配置为在所述接收通信模式期间接收第一接收通信信号；及
接收通道变频器，其耦合到所述选择器，所述接收通道变频器包括第一接收输入，所述第一接收输入耦合到所述选择器的所述输出，所述第一接收输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第四接收校准信号，所述第一接收输入被配置为在所述接收通信操作模式期间接收第二接收通信信号；所述接收通道变频器进一步包括第二接收输入，所述第二接收输入被配置为接收一个接收参考信号；所述接收通道变频器进一步包括第一接收输出，所述第一接收输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第五接收校准信号，所述第一接收输出被配置为在所述接收通信操作模式期间提供第三接收通信信号；所述第五接收校准信号包括所述第四接收校准信号的频率转换型式，所述第三接收通信信号包括所述第二接收通信信号的频率转换型式。
16.根据权利要求15所述的收发器系统，其中所述发射子系统进一步包括发射基带模块，所述发射基带模块被耦合到所述发射通道变频器，所述发射基带模块包括一个或多于一个滤波器，所述发射基带模块包括一输入，所述输入被配置为在所述发射校准模式期间接收第三发射校准信号，所述发射基带模块的所述输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第六接收校准信号，所述发射基带模块的所述输入被配置为在所述发射通信操作模式期间接收第三发射通信信号；所述发射基带模块进一步包括一输出，所述输出被配置为在所述发射校准模式期间提供第四发射校准信号，所述发射基带模块的所述输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第七接收校准信号，所述发射基带模块的所述输出被配置为在所述发射通信操作模式期间提供第四发射通信信号；及
其中所述接收子系统进一步包括接收基带模块，所述接收基带模块被耦合到所述接收通道变频器，所述接收基带模块包括一个或多于一个滤波器，所述接收基带模块包括一输入，所述输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第八接收校准信号，所述接收基带模块的所述输入被配置为在所述接收通信操作模式期间接收第四接收通信信号；所述接收基带模块进一步包括一输出，所述输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第九校准信号，所述接收基带模块的所述输出被配置为在所述接收通信操作模式期间提供第五接收通信信号。
17.根据权利要求16所述的收发器系统，其中所述接收子系统进一步包括选择器，所述选择器被耦合到所述信号检波器和所述接收基带模块。
18.根据权利要求15所述的收发器系统，其中所述发射通道变频器被配置为用以耦合到发射预失真模块和发射校准模块，
其中所述接收通道变频器被配置为用以耦合到接收预失真模块和接收校准模块。
19.一种通信射频RF发射器系统，包括：
发射预失真模块，其包括第一发射输入，所述第一发射输入被配置为在发射校准模式期间接收第一发射校准信号，所述第一发射输入还被配置为在发射通信操作模式期间接收第一发射通信信号，所述发射预失真模块进一步包括第二发射输入，所述第二发射输入被配置为在所述发射校准模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整所述第一发射校准信号，所述第二发射输入还被配置为在所述发射通信操作模式期间接收一个或多于一个发射校准调整信号以调整所述第一发射通信信号，所述发射预失真模块进一步包括第一发射输出，所述第一发射输出被配置为在所述发射校准模式期间提供第二发射校准信号，所述第一发射输出还被配置为在所述发射通信操作模式期间提供第二通信信号；
发射通道变频器，其耦合到所述发射预失真模块，所述发射通道变频器包括第三发射输入，所述第三发射输入被配置为在所述发射校准模式期间接收第三发射校准信号，所述第三发射输入还被配置为在所述发射通信操作模式期间接收第三发射通信信号，所述发射通道变频器进一步包括第四发射输入，所述第四发射输入被配置为接收发射参考信号，所述发射通道变频器进一步包括第二发射输出，所述第二发射输出被配置为在所述发射校准模式期间提供第四发射校准信号，所述第二发射输出还被配置为在所述发射通信操作模式期间提供第四发射通信信号，所述第四发射校准信号包括所述第三发射校准信号的频率转换型式，所述第四发射通信信号包括所述第三发射通信信号的频率转换型式；及
发射校准模块，其耦合到所述发射通道变频器和所述发射预失真模块，所述发射校准模块包括校准信号产生器用以产生校准信号，所述发射校准模块进一步包括第五发射输入，所述第五发射输入被配置为在所述发射校准模式期间接收第五发射校准信号，所述发射校准模块进一步包括第三发射输出，所述第三发射输出被配置为为所述第一发射校准信号提供所述一个或多于一个发射校准调整信号以及为所述第一发射通信信号提供所述一个或多于一个发射校准调整信号，所述发射校准模块进一步包括第四发射输出，所述第四发射输出被配置为在所述发射校准模式期间提供来自所述校准信号产生器的第六发射校准信号，其中在所述发射校准模式期间为所述第一发射校准信号确定所述一个或多于一个发射校准调整信号的值，并且在所述发射校准模式期间为所述第一发射通信信号确定所述一个或多于一个发射校准调整信号的值。
20.根据权利要求19所述的RF发射器系统，其中所述发射校准模块包括多个滤波器，所述多个滤波器被配置为分离和提供与发射校准信号相关的第一校准误差信号和与所述发射校准信号相关的第二校准误差信号，其中所述第一和第二校准误差信号不基于任何发射通信信号。
21.根据权利要求20所述的RF发射器系统，其中所述第一校准误差信号相当于由增益和/或相位失衡产生的误差，并且所述第二校准误差信号相当于由直流偏移产生的误差。
22.根据权利要求19所述的RF发射器系统，其中所述发射校准模块包括检波器、校准接收器、校准处理器和微处理器。
23.根据权利要求22所述的RF发射器系统，其中所述校准接收器包括一个或多于一个模拟数字转换器、多个带通滤波器和多个检波器。
24.根据权利要求22所述的RF发射器系统，其中所述校准处理器包括一个或多于一个存储器、校准控制器、查询表和校准信号产生器。
25.根据权利要求19所述的RF发射器系统，其中所述发射预失真模块包括多个乘法器和多个加法器。
26.根据权利要求19所述的RF发射器系统，其中所述发射预失真模块的所述第一发射输入被耦合到所述发射校准模块的所述校准信号产生器，其中来自所述校准信号产生器的所述第六发射校准信号是所述第一发射校准信号。
27.根据权利要求19所述的RF发射器系统，其中所述第一发射输入和所述第三发射输入中的每一个都包括同相位输入和正交相位输入，
其中所述第一发射输出和所述第四发射输出中的每一个都包括同相位输出和正交相位输出。
28.一种通信射频RF接收器系统，其包括：
接收通道变频器，其包括第一接收输入，所述第一接收输入被配置为在接收校准模式期间接收第一接收校准信号，所述第一接收输入还被配置为在接收通信操作模式期间接收第一接收通信信号，所述接收通道变频器进一步包括第二接收输入，所述第二接收输入被配置为接收一个接收参考信号，所述接收通道变频器进一步包括第一接收输出，所述第一接收输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第二接收校准信号，所述第一接收输出还被配置为在所述接收通信操作模式期间提供第二接收通信信号，所述第二接收校准信号包括所述第一接收校准信号的频率转换型式，所述第二接收通信信号包括所述第一接收通信信号的频率转换型式；
接收预失真模块，其耦合到所述接收通道变频器，所述接收预失真模块包括第三接收输入，所述第三接收输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第三接收校准信号，所述第三接收输入还被配置为在所述接收通信操作模式期间接收第三接收通信信号，所述接收预失真模块进一步包括第四接收输入，所述第四接收输入被配置为在所述接收校准模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整所述第三接收校准信号，所述第四接收输入还被配置为在所述接收通信操作模式期间接收一个或多于一个接收校准调整信号以调整所述第三接收通信信号，所述接收预失真模块进一步包括第二接收输出，所述第二接收输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第四接收校准信号，所述第二接收输出还被配置为在所述接收通信操作期间提供第四接收通信信号；及
接收校准模块，其耦合到所述接收预失真模块，所述接收校准模块包括校准信号产生器用以产生校准信号，所述接收校准模块进一步包括第五接收输入，所述第五接收输入被配置为在所述接收校准模式期间接收第五接收校准信号，所述接收校准模块进一步包括第三接收输出，所述第三接收输出被配置为为所述第三接收校准信号提供所述一个或多于一个接收校准调整信号以及为所述第三接收通信信号提供所述一个或多于一个接收校准调整信号，所述接收校准模块进一步包括第四接收输出，所述第四接收输出被配置为在所述接收校准模式期间提供第六接收校准信号，其中，在所述接收校准模式期间为所述第三接收校准信号确定所述一个或多于一个接收校准调整信号的值，并且在所述接收校准模式期间为所述第三接收通信信号确定所述一个或多于一个接收校准调整信号的值。
29.根据权利要求28所述的RF接收器系统，其中所述接收校准模块包括多个滤波器，所述多个滤波器被配置为分离和提供与接收校准信号相关的第一校准误差信号和与所述接收校准信号相关的第二校准误差信号，其中所述第一和第二校准误差信号不基于任何接收通信信号。
30.根据权利要求29所述的RF接收器系统，其中所述第一校准误差信号相当于由增益和/或相位失衡产生的误差，所述第二校准误差信号相当于由直流偏移产生的误差。
31.根据权利要求28所述的RF接收器系统，进一步包括多路复用器，其耦合到所述接收通道变频器，所述多路复用器被配置为选择所述第一接收校准信号或所述第一接收通信信号。
32.根据权利要求28所述的RF接收器系统，其中所述校准信号产生器被配置为产生所述第六接收校准信号，所述第一接收校准信号是基于所述第六接收校准信号的。
33.根据权利要求28所述的RF接收器系统，其中所述接收预失真模块包括多个乘法器和多个加法器；其中所述多个乘法器用以接收同相位、正交相位信号和相位调整参数，所述多个加法器用以接收同相位和正交相位直流偏移调整参数。
34.根据权利要求28所述的RF接收器系统，其中所述接收校准模块包括校准接收器、校准处理器和微处理器。
35.根据权利要求34所述的RF接收器系统，其中所述校准接收器包括多个带通滤波器、多个平方定律组块和多个加法器，
其中所述多个带通滤波器被配置为分离和提供与所述第五接收校准信号相位相同关联的第一校准误差信号和与所述第五接收校准信号相位正交关联的第二校准误差信号。
36.一种离线校准射频RF通信系统的方法，该方法包括：
启用射频RF通信系统的离线校准模式；
产生离线校准信号；
将与所述产生的离线校准信号相应的第一离线校准信号应用于变频器；
将所述第一离线校准信号转化为第二离线校准信号，其中所述第二离线校准信号包括所述第一离线校准信号的频率转换型式；
检测与所述第二离线校准信号相应的校准信号；
评估与所述校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号以减少所述通信系统中的误差；
存储一个或多于一个校准调整信号；
禁用所述离线校准模式；
应用一个通信信号；及
基于所述存储的一个或多于一个校准调整信号调整所述通信信号。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述检测校准信号的步骤包括：
产生第一信号，所述第一信号的频率大约是所述离线校准信号频率的两倍。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述检测校准信号的步骤进一步包括：
产生第二信号，所述第二信号的频率大约等于所述离线校准信号频率。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述第一信号是正弦信号，该第一信号表示由增益和/或相位失衡产生的误差，
其中所述第二信号是正弦信号，该第二信号表示由直流偏移产生的误差。
40.根据权利要求36所述的方法，其中所述评估一个或多于一个校准调整信号的步骤包括：
反复地并且独立地调整所述一个或多于一个校准调整信号。
41.根据权利要求36所述的方法，其中所述评估一个或多于一个校准调整信号的步骤包括：
反复地并且独立地调整与同相位(I)直流偏移相关的第一参数；
反复地并且独立地调整与正交相位(Q)直流偏移相关的第二参数；
反复地并且独立地调整与增益失衡相关的第三参数；以及
反复地并且独立地调整与相位失衡相关的第四参数，
其中所述第一参数的调整不依赖于所述第二、第三和第四参数，所述第二参数的调整不依赖于所述第一、第三和第四参数，所述第三参数的调整不依赖于所述第一、第二和第四参数，以及所述第四参数的调整不依赖于所述第一、第二和第三参数。
42.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括下述步骤：
基于所述校准信号分离和产生与直流偏移相关的第一校准信号(i)和与增益和/或相位失衡相关的第二校准信号(ii)，
其中所述评估一个或多于一个校准调整信号的步骤包括将所述第一校准信号和所述第二校准信号中的每一个与其相关阈值进行比较。
43.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括下述步骤：
从所述校准信号滤波与直流偏移相关的第一校准信号；
从所述校准信号滤波与增益和/或相位失衡相关的第二校准信号。
44.根据权利要求36所述的方法，其中所述评估一个或多于一个校准调整信号的步骤在所述离线校准模式期间执行，并且不需要评估所述通信信号，其中在所述离线校准模式期间停止所述通信信号的发射。
45.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括下述步骤：
产生具有第二频率的下一个离线校准信号，其中所述离线校准信号具有第一频率；
将与所述产生的下一个离线校准信号相应的第一下一个离线校准信号应用于所述变频器；
将所述第一下一个离线校准信号转化为第二下一个离线校准信号，其中所述第二下一个离线校准信号包括所述第一下一个离线校准信号的频率转换型式；
检测与所述第二下一个离线校准信号相应的下一个校准信号；以及
评估与所述下一个校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号以减少所述通信系统中的误差。
46.根据权利要求36所述的方法，其中所述离线校准信号是离线发射校准信号或离线接收校准信号，所述通信信号是发射通信信号或接收通信信号，并且所述检测校准信号的步骤包括检测一发射校准信号或接收一接收校准信号。
47.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括下述步骤：
启用所述RF通信系统的离线接收校准模式；
产生离线接收校准信号；
将与所述产生的离线接收校准信号相应的第一离线接收校准信号应用于接收通道变频器；
将所述第一离线接收校准信号转化为第二离线接收校准信号，其中所述第二离线接收校准信号包括所述第一离线接收校准信号的频率转换型式；
接收与所述第二离线接收校准信号相应的接收校准信号；
评估与所述接收校准信号相关的一个或多于一个校准调整信号以减少所述通信系统中的误差；
存储一个或多于一个接收校准调整信号；及
禁用所述离线接收校准模式，
其中所述离线校准模式是离线发射校准模式，所述离线校准信号是离线发射校准信号，所述通信信号是发射通信信号。
48.根据权利要求47所述的方法，其进一步包括下述步骤：
应用接收通信信号；以及
基于所述存储的一个或多于一个接收校准调整信号调整所述接收通信信号。
49.根据权利要求47所述的方法，其进一步包括下述步骤：
在所述应用于接收通道变频器步骤之前，将与所述产生的离线接收校准信号相应的第三离线接收校准信号应用于所述变频器；及
将所述第三离线接收校准信号转化为第四离线接收校准信号，其中所述第四离线接收校准信号包括所述第三离线接收校准信号的频率转换型式，
其中所述第一离线接收校准信号是基于所述第四离线接收校准信号的。
50.根据权利要求47所述的方法，其进一步包括下述步骤：
在所述应用于接收通道变频器步骤之前，选择所述第一离线接收校准信号。
51.根据权利要求47所述的方法，其进一步包括下述步骤：
基于频率从所述接收校准信号中滤波与直流偏移相关的第一校准信号，所述第一校准信号具有第一频率；及
基于频率从所述接收校准信号中滤波与增益和/或相位失衡相关的第二校准信号，所述第二校准信号具有第二频率。
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