專利名稱：零中頻接收機的直流偏移校準方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的零中頻接收機，尤其是涉及零中頻接收機的直流偏移校準方法和裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)接收技術在射頻信號和基帶之間的轉換分為多步進行，首先在射頻和中頻之間轉換，然后在中頻和基帶之間轉換。零中頻接收技術，是指RF信號不需要變換到中頻，而是一次直接變換到模擬基帶I/Q信號，然后再解調(diào)的技術。與超外差技術比較，零中頻接收技術具有不存在鏡像干擾，只需要使用低通濾波器的優(yōu)點。然而零中頻結構最根本的問題在于信號一開始就被搬移到直流頻段，這雖然是設計者所希望的，但是這導致嚴重的直流偏移問題。一個最廣為人知的問題是本振信號的泄漏所引起的直流漂移。由于在電路中總是存在一些寄生的元件，信號與信號之間不可能做到完全隔離，總有一部分信號會發(fā)生泄漏。在一個如圖1所示的射頻零中頻接收機中，本振信號Suj可以漏到混頻器12的射頻信號輸入端IL，進而通過隔離度有限的低噪聲放大器(LNA)IO到達接收天線(圖未示出)。在這條通路上，一部分泄漏的信號會被反射回來而與接收的有用信號混雜在一起，并重新回到混頻器12的輸入端，再經(jīng)過頻譜搬移，出現(xiàn)在直流頻段。這種泄漏后的本振信號與本振信號自身相混頻的現(xiàn)象被稱為“自混頻”?？梢钥吹?，由于零中頻接收機的輸入信號頻率與本振信號頻率相同，在混頻器12的中頻輸出端OM除了所需要的零中頻信號之外，還混雜了一個不需要的直流分量或直流漂移。為了使混頻電路具有一定的增益，本振信號的幅度或功率通常都會選得比較大，即使經(jīng)過了泄漏和反射路徑上的大幅衰減，最后所造成的直流漂移仍然可以輕易地淹沒有用信號。為了解決零中頻接收機的直流偏移問題，目前常見的一個解決辦法是在手機開機時，射頻芯片內(nèi)部會做一個消除直流偏移的校準過程。圖1示出用以實現(xiàn)該過程的等效直流偏移校準單元20。一個實際的方案參照圖2所示，先讓接收機的增益設置在某一檔上， 打開接收鏈路，在信號下變頻到模擬I/Q通道，再經(jīng)過ADC M變換到數(shù)字I/Q信號后，通過芯片22內(nèi)的DSP (數(shù)字信號處理器)計算出直流偏移量，然后芯片22內(nèi)部產(chǎn)生一個和該直流偏移量相反的一個直流量，經(jīng)DAC 26變換后，加到接收模擬I/Q通道上去，從而讓直流偏移量趨于零。在接收機不同增益檔位上重復這一操作，就可以把接收通路上的直流偏移量較好地消除掉。每一增益檔位的直流偏移校準完成后，都會在芯片內(nèi)部存入這一次校準結果，稱之為“種子”，然后再進行下一個增益檔位的校準。手機在正常通話時，就可以取出當前所用增益檔位對應的種子，消除接收通道上存在的直流偏移，避免接收通道出現(xiàn)飽和而使通話受影響。但是，該方法存在的一個較大的問題就是如果在開機初始化校準過程中，手機天線口引入一個很強的干擾，就會導致直流偏移校準出來的種子不準確，甚至完全偏離了真實值。特別是在校準增益處于較大的檔位時，接收機通道上的低噪聲放大器10處在大增益狀態(tài)。此時，外界干擾對種子的精度影響更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種零中頻接收機的直流偏移校準方法和裝置，可以提高直流偏移校準的可靠性。通過對使用被稱為“種子”的直流偏移校準方案進一步考察得知，當干擾頻點和用于直流偏移校準的頻點一致或者很接近時，對種子的精度影響很大；當干擾頻點和用于直流偏移校準的頻點偏離一定頻率時，對種子的影響可以忽略。相應地，如果校準時，校準頻點或附近存在強干擾，那么校準得到的種子是偏離實際值很遠的，即使進行二次校準，得到的種子還是會偏離很遠，并且前后兩次校準得到的種子也會互不相同，隨機波動很大。而當校準時，如果校準頻點或附近不存在干擾，前后兩次校準得到的種子值是很一致的。本發(fā)明利用上述的特性而提出一種直流偏移校準方法，其通過兩次來判定種子的可靠性。具體地說，首先確定要進行直流偏移校準的頻點，然后先進行第一次直流偏移校準，以輸出一第一直流校準值，并獲得該第一直流校準值作為第一種子。然后，進行第二次直流偏移校準，以輸出一第二直流校準值，并獲得該第二直流校準值作為第二種子。最后， 比較該第一種子和第二種子，當該第一種子和第二種子一致時，本次校準結束；當該第一種子和第二種子不一致時，更換頻點，重新進行校準。在本發(fā)明的一實施例中，在確定要進行直流偏移校準的頻點的步驟之前還可包括選擇要進行直流偏移校準的接收機增益檔位。在本發(fā)明的一實施例中，當判定該第一種子和第二種子一致時而本次校準結束后，更換接收機增益檔位進行校準，直到所有接收機增益檔位校準完畢。在本發(fā)明的一實施例中，是對零中頻接收機的I通道和/或Q通道進行直流偏移校準，其中該第一直流偏移值和第二直流偏移值是分別根據(jù)I通道和Q通道的后級信號計算，該第一直流校準值和第二直流校準值是分別反饋到I通道和Q通道的前級信號。本發(fā)明另一種零中頻接收機的直流偏移校準裝置，包括控制單元、直流偏移值計算單元、直流校準值產(chǎn)生單元和比較單元?？刂茊卧靡源_定要進行直流偏移校準的頻點， 并在該頻點先后啟動兩次直流偏移校準。直流偏移值計算單元在每次直流偏移校準中，計算一直流偏移值。直流校準值產(chǎn)生單元在每次直流偏移校準中，根據(jù)直流偏移值產(chǎn)生直流校準值，輸出直流校準值，并將直流校準值作為種子保存。比較單元比較兩次直流偏移校準的種子，并將比較結果反饋給該控制單元。其中，當比較結果為種子一致時，控制單元確定本次校準結束；當比較結果為種子不一致時，控制單元更換頻點重新進行校準。兩次直流偏移校準的種子是由該控制單元從該直流校準值產(chǎn)生單元讀出。在本發(fā)明的一實施例中，控制單元在確定要進行直流偏移校準的頻點之前，先選擇要進行直流偏移校準的接收機增益檔位。在本發(fā)明的一實施例中，控制單元在確定校準結束后，更換接收機增益檔位進行校準，直到所有接收機增益檔位校準完畢。在本發(fā)明的一實施例中，直流偏移值計算單元是基于中頻接收機的I通道或Q通道的后級信號計算直流偏移值，而直流校準值產(chǎn)生單元是將直流校準值反饋到所述I通道
5或Q通道的前級信號。在本發(fā)明的一實施例中，所述直流校準值可為模擬信號或者數(shù)字信號。相比已有直流偏移校準方法要求初始化校準時天線口沒有校準頻點處或附近的干擾信號，本發(fā)明通過兩次校準的方式來確保種子精度，提高了校準的可靠性。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明，其中圖1示出使用直流偏移校準單元的零中頻接收機。圖2示出直流偏移校準單元的一個實例。圖3示出本發(fā)明一實施例的直流偏移校準方法流程圖。圖4示出本發(fā)明另一實施例的直流偏移校準方法流程圖。圖5示出本發(fā)明一實施例的直流偏移校準裝置示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例描述直流偏移校準方法，尤其是對已知的基于稱為“種子”的直流偏移校準方法的改進。圖1示出一種零中頻接收機環(huán)境。本發(fā)明的實施例仍參照這一接收機環(huán)境來描述。但可以理解，本發(fā)明的實施例可以適用于這一環(huán)境的經(jīng)顯而易見的替換和優(yōu)化(例如對低通濾波器、放大器的替換和優(yōu)化)的環(huán)境中。承上述，在該接收機中，射頻信號從左端(以觀察者的角度)進入接收機后，先經(jīng)過低噪聲放大器(LNA) 10的放大，然后進入混頻器12和本振(Local Oscillator,L0)信號 Suj混頻。本振信號^>在本振產(chǎn)生器14中產(chǎn)生?；祛l之后獲得的基帶信號有兩路通道，I 和Q，它們的中心頻率就是零頻，會存在一定的直流偏移電平?；鶐盘朓和Q經(jīng)過一系列的低通濾波和放大，就達到實際需要的幅度。圖1中示意性示出為每一通道配備的低通濾波器15、16以及放大器17、18。接收機可以在最后一級放大器18之后，將I和Q信號引出，進入直流偏移校準單元20。直流偏移校準單元20的原理是通過計算得到精確的直流偏移量，再反饋回混頻器 12之后的I和Q信號上進行抵消，達到消除直流的目的。在圖2所示的環(huán)境中，給出了直流偏移校準單元20的一個實例。直流偏移校準單元20由可編程的芯片22、兩個模數(shù)轉換器(ADC) 24、以及兩個數(shù)模轉換器(DAC) 26組成。為每一通道I或Q配置一組ADC26。在將后級的I和Q信號引出送入兩個ADC 24 之后，就把模擬信號變成了數(shù)字信號。通過芯片22內(nèi)的DSP的處理，就可以迅速計算得到當前的直流偏移量，再通過一定比例關系的換算，用DAC 26產(chǎn)生幅度相同但極性相反的直流信號輸出到I和Q通道的前級，和前級信號進行相加，即可達到消除直流的目的。這是一個反饋電路，經(jīng)過一段時間后會達到穩(wěn)定狀態(tài)，后級輸出的I和Q信號的直流偏移量應該趨于零。此時，就可以從DSP中取出當前送給DAC沈用來消除直流偏移的值(在此為數(shù)字量化值)，作為“種子”保存下來。當接收機實際工作的時候，可以取出來用。雖然在此使用了數(shù)字處理方式來進行直流偏移校準，但可以理解，在其他未圖示的實施例中，可通過計算直流偏移量的模擬值，然后以模擬量的校準值反饋到前級電路中。
一般地，接收機存在多個不同的增益檔位。相應地，可以在接收機不同增益檔位上重復這一操作，以便把接收通路上的直流偏移量較好地消除掉。每一增益檔位的直流偏移校準完成后，都會在芯片M內(nèi)部存入這一次校準結果作為種子，然后再進行下一個增益檔位的校準。當諸如手機的移動設備在通信時，就可以取出當前所用增益檔位對應的種子，消除接收通道上存在的直流偏移，避免接收通道出現(xiàn)飽和而使通話受影響。如前文所描述的，種子的精度受干擾的程度與干擾頻點和用于直流偏移校準的頻點的相對關系有關。具體地說，當干擾頻點和用于直流偏移校準的頻點一致或者很接近時， 對種子的精度影響很大。而當干擾頻點和用于直流偏移校準的頻點偏離一定頻率時，對種子的影響可以忽略。相應地，如果校準時，校準頻點或附近存在強干擾，那么校準得到的種子偏離實際值很遠。進一步，在進行二次校準時，得到的種子還是會偏離很遠，并且前后兩次校準得到的種子也會互不相同，隨機波動很大。而如果校準時，校準頻點或附近不存在干擾，則進行二次校準時，前后兩次校準得到的種子值是很一致的。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因可能在于，當干擾頻點和用于直流校準的頻點一致或者很接近時，干擾信號經(jīng)過直接下變頻就是零頻附近的基帶信號，而該干擾產(chǎn)生的基帶信號是無法被零中頻接收機接收通道上的低通濾波器(LPF)(如圖1中的濾波器15、16)濾除的，最后就會影響DSP計算出的直流偏移量的準確度。而當干擾頻點和用于直流校準的頻點偏離一定頻率時，干擾信號經(jīng)過直接下變頻的基帶信號離零頻較遠，那么而該干擾產(chǎn)生的基帶信號就會被零中頻接收機接收通道上的低通濾波器(LPF)濾除，也就不會影響DSP計算出的直流偏移量的準確度。根據(jù)這種特性，提出如圖3所示一實施例的直流偏移校準方法。在該方法中，首先在步驟Sl中確定一個要校準的頻點。接著于步驟S2，進行第一次直流偏移校準。在此可以參照已有的流程，例如圖1或圖2或其他已知方法所提出的直流偏移校準方案進行校準。 具體地說，在直流校準單元20或芯片M中計算出通道(如I通道或Q通道)后級信號的直流偏移，然后將校準值反饋到通道的前級。作為結果，于步驟S3獲得反映直流校準值的第一種子。然后，于步驟S4，進行第二次直流偏移校準。由此，于步驟S5得到反映直流校準值的第二種子。之后，在步驟S6，比較第一種子和第二種子是否一致。如果一致，那么就判定天線口不存在校準頻點或者附近的干擾信號，校準得到的種子值是可信的，則本次校準結束。如果前后兩次校準得到的種子值不一致，而是存在一定的差異，那么就判定天線口存在校準頻點或者附近的干擾信號，校準得到的種子值是不可信的，流程跳轉到步驟S7更換頻點， 再返回步驟S2進行校準，重復前面的校準流程，直到前后兩次校準得到的種子值是一致的，校準才結束。在本發(fā)明的另一實施例中，對于存在多檔增益的接收機，可以對每一檔增益執(zhí)行校準流程，并保存由此獲得的種子。該實施例如圖4所示，在步驟S0，會先選擇一個增益檔位，然后執(zhí)行與圖3所示實施例相同的步驟S1-S7。當一個增益檔位校準結束后，于步驟S8 判斷是否執(zhí)行完所有校準，如果不是，則于步驟S9更換增益檔位，然后返回步驟Si，再執(zhí)行校準流程。從另一角度看，本發(fā)明的實施例提出了一種直流偏移校準裝置。圖5示出直流偏移校準裝置的示例?？梢岳斫?，該直流偏移校準裝置可以應用于圖1、圖2所示的零中頻接
7收機環(huán)境中，或者其他具有類似結構或性質(zhì)的接收機環(huán)境中。參照圖5所示，直流偏移校準裝置30包括控制單元32、直流偏移量計算單元34、 直流校準值產(chǎn)生單元36、以及比較單元38。控制單元32連接直流偏移量計算單元34、直流校準值產(chǎn)生單元36、以及比較單元38，以控制校準過程。直流偏移量計算單元34從外部接收零中頻接收機的I通道或Q通道的后級信號，經(jīng)過運算后，產(chǎn)生直流偏移量。直流校準值產(chǎn)生單元36連接直流偏移量計算單元34，根據(jù)直流偏移量產(chǎn)生和輸出直流校準值。直流校準值產(chǎn)生單元36保存這一直流校準值。比較單元38負責兩次校準產(chǎn)生的種子之間的比較，并將比較結果反饋給控制單元32。在一實施例中，控制單元32會參照圖3所示流程進行校準。具體地說，控制單元 32先確定頻點，然后啟動直流偏移量計算單元34、直流校準值產(chǎn)生單元36分別進行直流偏移量計算和直流校準值的輸出。在進行一次校準后，控制單元32從直流校準值產(chǎn)生單元36 讀出第一種子。然后，控制單元32進行第二次校準，再從直流校準值產(chǎn)生單元36讀出第二種子，并發(fā)送第一種子和第二種子送到比較單元38進行比較。當比較單元38反饋的比較結果為一致時，控制單元32結束本次校準。否則，控制單元32會更換頻點，啟動直流偏移量計算單元34、直流校準值產(chǎn)生單元36，重新進行校準。作為替換，可以在執(zhí)行兩次校準后，才由控制單元32連續(xù)讀出第一種子和第二種子，并發(fā)送給比較單元38進行比較。在另一實施例中，控制單元32會參照圖4所示流程進行校準。控制單元32會針對各個增益檔位，逐一進行校準。因此在確定要進行直流偏移校準的頻點之前，控制單元32 先選擇要進行直流偏移校準的接收機增益檔位。在每一增益檔位的校準結束后，控制單元 32更換接收機增益檔位進行校準，直到所有接收機增益檔位校準完畢。在一實施例中，直流偏移校準裝置30可以基于模擬信號來計算直流偏移量，并輸出模擬的直流校準值。在另一實施例中，直流偏移校準裝置30可以基于數(shù)字信號來計算直流偏移量，并輸出數(shù)字化的直流校準值。因此，直流偏移校準裝置30可包含如圖2所示的額外的ADC和 DAC。在此描述的直流偏移校準裝置的各種實施例可在例如計算機軟件、硬件或計算機軟件與硬件的組合的計算機可讀取介質(zhì)中加以實施。對于硬件實施而言，可在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理器件(DAPD)、可編程邏輯器件 (PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、用于執(zhí)行上述功能的其它電子裝置或上述裝置的選擇組合來加以實施。在部分情況下，這類實施例可以通過控制器進行實施。對軟件實施而言，可通過諸如程序模塊(procedures)和函數(shù)模塊(functions)等獨立的軟件模塊來加以實施，其中每一個模塊執(zhí)行一個或多個本文中描述的功能和操作。相比已有直流校準方法要求初始化校準時天線口沒有校準頻點處或附近的干擾信號，否則校準得到的種子精度就會受影響的局限，本發(fā)明的實施例所提出的直流偏移校準方法及其裝置，可以通過兩次校準的方式確保種子精度，提高校準的可靠性。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種零中頻接收機的直流偏移校準方法，包括以下步驟 確定要進行直流偏移校準的頻點；進行第一次直流偏移校準，以輸出一第一直流校準值； 獲得該第一直流校準值作為第一種子； 進行第二次直流偏移校準，以輸出一第二直流校準值； 獲得該第二直流校準值作為第二種子；比較該第一種子和第二種子，當該第一種子和第二種子一致時，本次校準結束；當該第一種子和第二種子不一致時，更換頻點，重新進行校準。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的確定要進行直流偏移校準的頻點的步驟之前還包括選擇要進行直流偏移校準的接收機增益檔位。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，當判定該第一種子和第二種子一致時而本次校準結束后，更換接收機增益檔位進行校準，直到所有接收機增益檔位校準完畢。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對零中頻接收機的I通道和/或Q通道進行直流偏移校準，其中該第一直流偏移值和第二直流偏移值是分別根據(jù)I通道和Q通道的后級信號計算，該第一直流校準值和第二直流校準值是分別反饋到I通道和Q通道的前級信號。
5.一種零中頻接收機的直流偏移校準裝置，包括控制單元，用以確定要進行直流偏移校準的頻點，并在該頻點先后啟動兩次直流偏移校準；直流偏移值計算單元，在每次直流偏移校準中，計算一直流偏移值； 直流校準值產(chǎn)生單元，在每次直流偏移校準中，根據(jù)所述直流偏移值產(chǎn)生直流校準值， 輸出所述直流校準值，并將所述直流校準值作為種子保存；比較單元，比較兩次直流偏移校準的種子，并將比較結果反饋給該控制單元； 其中，當比較結果為種子一致時，該控制單元確定本次校準結束；當比較結果為種子不一致時，該控制單元更換頻點重新進行校準；其中兩次直流偏移校準的種子由該控制單元從該直流校準值產(chǎn)生單元讀出。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制單元在確定要進行直流偏移校準的頻點之前，先選擇要進行直流偏移校準的接收機增益檔位。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述控制單元在確定校準結束后，更換接收機增益檔位進行校準，直到所有接收機增益檔位校準完畢。
8.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述直流偏移值計算單元是基于中頻接收機的I通道或Q通道的后級信號計算直流偏移值，所述直流校準值產(chǎn)生單元是將所述直流校準值反饋到所述I通道或Q通道的前級信號。
9.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述直流校準值為模擬信號。
10.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述直流校準值為數(shù)字信號。
11.一種零中頻接收機的直流偏移校準裝置，包括 用以確定要進行直流偏移校準的頻點的裝置；用以進行第一次直流偏移校準，以輸出一第一直流校準值的裝置；用以獲得該第一直流校準值作為第一種子的裝置；用以進行第二次直流偏移校準，以輸出一第二直流校準值的裝置；用以獲得該第二直流校準值作為第二種子的裝置；用以比較該第一種子和第二種子的裝置，其中當該第一種子和第二種子一致時，本次校準結束；當該第一種子和第二種子不一致時，更換頻點，重新進行校準。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種零中頻接收機的直流偏移校準方法和裝置，其利用通過兩次來判定種子的可靠性。具體地說，該方法首先確定要進行直流偏移校準的頻點，然后先進行第一次直流偏移校準，以輸出一第一直流校準值，并獲得該第一直流校準值作為第一種子。然后，進行第二次直流偏移校準，以輸出一第二直流校準值，并獲得該第二直流校準值作為第二種子。最后，比較該第一種子和第二種子，當該第一種子和第二種子一致時，本次校準結束；當該第一種子和第二種子不一致時，更換頻點，重新進行校準。
文檔編號H04L25/06GK102469055SQ201010547180
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權日2010年11月17日
發(fā)明者劉奮飛, 弋朝偉, 樊鋒 申請人:聯(lián)芯科技有限公司