用來自非活躍接收機(jī)的lo信號(hào)來進(jìn)行接收機(jī)校準(zhǔn)的制作方法
【專利說明】用來自非活躍接收機(jī)的LO信號(hào)來進(jìn)行接收機(jī)校準(zhǔn)
[0001]根據(jù)35U.S.C.§ 119的優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本專利申請(qǐng)要求于2012年12月17日提交的題為“RECEIVER CALIBRAT1N WITHLO SIGNAL FROM INACTIVE RECEIVER(用來自非活躍接收機(jī)的LO信號(hào)來進(jìn)行接收機(jī)校準(zhǔn))”美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/738，258的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)受讓人并通過引用明確納入于此。
[0003]背景
[0004]領(lǐng)域
[0005]本公開一般涉及電子元件，尤其涉及用于生成用于接收機(jī)校準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0006]無線通信系統(tǒng)中的無線設(shè)備(例如，蜂窩電話或智能電話)可以發(fā)射和接收數(shù)據(jù)以供雙向通信。無線設(shè)備可包括用于數(shù)據(jù)發(fā)送的發(fā)射機(jī)以及用于數(shù)據(jù)接收的接收機(jī)。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)射機(jī)可用數(shù)據(jù)來調(diào)制發(fā)射本地振蕩器(LO)信號(hào)以獲得經(jīng)調(diào)制信號(hào)，放大該經(jīng)調(diào)制信號(hào)以獲得具有合適的輸出功率電平的輸出射頻(RF)信號(hào)，并經(jīng)由天線將該輸出RF信號(hào)發(fā)送到基站。對(duì)于數(shù)據(jù)接收，接收機(jī)可經(jīng)由天線獲得收到RF信號(hào)，放大該收到RF信號(hào)并用接收LO信號(hào)對(duì)該收到RF信號(hào)進(jìn)行下變頻，并處理該經(jīng)下變頻信號(hào)以恢復(fù)由基站發(fā)送的數(shù)據(jù)。LO信號(hào)是處于目標(biāo)頻率的周期性信號(hào)，并且可被用于下變頻。
[0007]無線設(shè)備可包括多個(gè)接收機(jī)，且每個(gè)接收機(jī)可包括各種電路。每個(gè)接收機(jī)中的電路可被設(shè)計(jì)成滿足規(guī)范，但可具有可能因制造、溫度、電源電壓中的變化等而導(dǎo)致寬泛變化的性能。可能期望測(cè)試/校準(zhǔn)這些電路以便甚至在存在這些變化的情況下確保良好的性會(huì)K。
[0008]附圖簡(jiǎn)述
[0009]圖1示出了無線設(shè)備與不同的無線系統(tǒng)通信。
[0010]圖2示出了各種載波聚集場(chǎng)景。
[0011]圖3示出了圖1中的無線設(shè)備的框圖。
[0012]圖4A示出了四個(gè)載波上的信號(hào)的下變頻。
[0013]圖4B到4D示出了針對(duì)不同操作場(chǎng)景的接收機(jī)處的收到功率對(duì)總噪聲。
[0014]圖5示出了兩個(gè)接收機(jī)的框圖。
[0015]圖6A到6C示出了圖5中的處于接收(RX)模式和校準(zhǔn)模式的兩個(gè)接收機(jī)的操作。
[0016]圖7A到7C示出了具有不同類型的LNA的接收機(jī)模塊的三種示例性設(shè)計(jì)的框圖。
[0017]圖8示出了收發(fā)機(jī)的框圖。
[0018]圖9示出了 LNA、下變頻器和低通濾波器的示例性設(shè)計(jì)的示意圖。
[0019]圖1OA到1C示出了接口電路的三種示例性設(shè)計(jì)。
[0020]圖11示出了 LO發(fā)生器的示例性設(shè)計(jì)。
[0021]圖12示出了生成具有振幅調(diào)制的測(cè)試信號(hào)。
[0022]圖13示出了用來自另一接收機(jī)的測(cè)試信號(hào)來校準(zhǔn)一個(gè)接收機(jī)。
[0023]圖14A到14C示出了生成用于校準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)的三種方式。
[0024]圖15示出了用于執(zhí)行校準(zhǔn)的過程。
[0025]圖16和17示出了用于確定接收路徑增益的過程。
[0026]詳細(xì)描述
[0027]以下闡述的詳細(xì)描述旨在作為本公開的示例性設(shè)計(jì)的描述，而無意表示可在其中實(shí)踐本公開的僅有設(shè)計(jì)。術(shù)語“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實(shí)例或解說”。本文中描述為“示例性”的任何設(shè)計(jì)不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他設(shè)計(jì)。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本公開的示例性設(shè)計(jì)的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本文描述的示例性設(shè)計(jì)。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性設(shè)計(jì)的新穎性。
[0028]本文公開了用于用來自另一接收機(jī)或另一信號(hào)源的LO信號(hào)來校準(zhǔn)接收機(jī)的技術(shù)。這些技術(shù)可用于各種電子設(shè)備，諸如無線通信設(shè)備(例如，蜂窩電話、智能電話等)、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手持式設(shè)備、無線調(diào)制解調(diào)器、膝上型計(jì)算機(jī)、智能本、上網(wǎng)本、無繩電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、藍(lán)牙設(shè)備、消費(fèi)者電子設(shè)備、等等。為了清楚起見，以下描述了將這些技術(shù)用于無線通信設(shè)備。
[0029]圖1示出了與無線通信系統(tǒng)120和122通信的無線設(shè)備110。每個(gè)無線系統(tǒng)可以是長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)、碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、全球移動(dòng)通信(GSM)系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)或其他某個(gè)無線系統(tǒng)。CDMA系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)寬帶CDMA(WCDMA)、CDMA IX、演進(jìn)數(shù)據(jù)最優(yōu)化(EVDO)、時(shí)分同步CDMA (TD-SCDMA)、或其他某個(gè)版本的CDMA。為簡(jiǎn)化起見，圖1示出了包括兩個(gè)基站130和132以及一個(gè)系統(tǒng)控制器140的無線系統(tǒng)120以及包括一個(gè)基站134的無線系統(tǒng)122。一般而言，無線系統(tǒng)可包括任何數(shù)目的基站以及任何網(wǎng)絡(luò)實(shí)體集合。基站還可被稱為B節(jié)點(diǎn)、演進(jìn)型B節(jié)點(diǎn)(eNB)、接入點(diǎn)等。
[0030]無線設(shè)備110還可以指用戶裝備(UE)、移動(dòng)站、終端、接入終端、訂戶單元、站等。無線設(shè)備110可以是蜂窩電話、智能電話、平板、無線調(diào)制解調(diào)器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手持式設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)、智能本、上網(wǎng)本、無繩電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、藍(lán)牙設(shè)備、等等。無線設(shè)備110可與無線系統(tǒng)120和/或122通信。無線設(shè)備110還可接收來自廣播站的信號(hào)、來自一個(gè)或多個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中的衛(wèi)星(例如，衛(wèi)星150)的信號(hào)等。無線設(shè)備110可支持用于無線通信的一種或多種無線電技術(shù)，諸如LTE、WCDMA, CDMA IX、EVD0、TD-SCDMA、GSM、802.11 等。
[0031]無線設(shè)備110可以能夠在覆蓋低于1000兆赫茲(MHz)的頻率的低頻帶(LB)、覆蓋從1000MHz到2300MHz的頻率的中頻帶(MB)和/或覆蓋高于2300MHz的頻率的高頻帶(HB)中操作。例如，低頻帶可以覆蓋698到980MHz，中頻帶可以覆蓋1475到2170MHz，并且高頻帶可以覆蓋2300到2690MHz和3400到3800MHz。低頻帶、中頻帶和高頻帶是指三個(gè)頻帶群(或頻帶群)，其中每個(gè)頻帶群包括數(shù)個(gè)頻率帶(或簡(jiǎn)稱為“頻帶”)。每個(gè)頻帶可以覆蓋至多達(dá)200MHz。LTE版本11支持35個(gè)頻帶，這些頻帶被稱為L(zhǎng)TE/UMTS頻帶并且在公眾可獲取的3GPP TS 36.101中列出。一般而言，可以定義任何數(shù)目個(gè)頻帶群。每個(gè)頻帶群可覆蓋任何頻率范圍，這些頻率范圍可以與以上給出的頻率范圍中的任何一個(gè)相匹配或不相匹配。每個(gè)頻帶群可包括任何數(shù)目個(gè)頻帶。
[0032]無線設(shè)備110可以支持載波聚集，其是多個(gè)載波上的操作。載波聚集也可被稱為多載波操作。載波可指被用于通信的頻率范圍并且可與某些特性相關(guān)聯(lián)。例如，載波可與描述該載波上的操作的系統(tǒng)信息和/或控制信息相關(guān)聯(lián)。載波也可被稱為分量載波(CC)、頻率信道、蜂窩小區(qū)等。頻帶可包括一個(gè)或多個(gè)載波。在LTE中每個(gè)載波可以覆蓋至多達(dá)20MHzο在LTE版本11中，無線設(shè)備110可以配置成具有在一個(gè)或兩個(gè)頻帶中的至多達(dá)5個(gè)載波。
[0033]一般而言，載波聚集(CA)可以被分類為兩種類型一帶內(nèi)CA和帶間CA。帶內(nèi)CA是指同一頻帶內(nèi)的多個(gè)載波上的操作。帶間CA是指不同頻帶中的多個(gè)載波上的操作。
[0034]圖2示出了無線設(shè)備110可以支持的各種CA場(chǎng)景。為了簡(jiǎn)單起見，圖2示出了無線設(shè)備I1配置有一頻帶中僅一個(gè)載波用于帶間CA。一般而言，無線設(shè)備110可配置有給定頻帶內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)載波。
[0035]場(chǎng)景210覆蓋了其中低頻帶中的頻帶X中的一個(gè)載波Cl和中頻帶中的頻帶Y中的一個(gè)載波C2被配置成用于無線設(shè)備110的帶間CA。場(chǎng)景220覆蓋了其中中頻帶中的頻帶X中的一個(gè)載波Cl和高頻帶中的頻帶Y中的一個(gè)載波C2被配置成用于無線設(shè)備110的帶間CA。場(chǎng)景230覆蓋了其中低頻帶中的頻帶X中的一個(gè)載波Cl和高頻帶中的頻帶Y中的一個(gè)載波C2被配置成用于無線設(shè)備110的帶間CA。
[0036]場(chǎng)景240覆蓋了其中低頻帶中的頻帶X中的一個(gè)載波Cl和也在低頻帶中的頻帶Y中的一個(gè)載波C2被配置成用于無線設(shè)備110的帶間CA。場(chǎng)景250覆蓋了其中中頻帶中的頻帶X中的一個(gè)載波Cl和也在中頻帶中的頻帶Y中的一個(gè)載波C2被配置成用于無線設(shè)備110的帶間CA。場(chǎng)景260覆蓋了其中高頻帶中的頻帶X中的一個(gè)載波Cl和也在高頻帶中的頻帶Y中的一個(gè)載波C2被配置成用于無線設(shè)備110的帶間CA。
[0037]場(chǎng)景270覆蓋了其中低頻帶、或中頻帶、或高頻帶中的頻帶X中的兩個(gè)毗鄰載波Cl和C2被配置成用于無線設(shè)備110的毗連帶內(nèi)CA。場(chǎng)景280覆蓋了其中低頻帶、或中頻帶、或高頻帶中的頻帶X中的兩個(gè)非毗鄰載波Cl和C2被配置成用于無線設(shè)備110的非毗連帶內(nèi)CA。
[0038]圖2示出了載波聚集的一些示例。對(duì)于頻帶和頻帶群的其他組合也可支持載波聚集。
[0039]無線設(shè)備110可以并發(fā)地在不同的頻率接收多個(gè)所傳送的信號(hào)。這些多個(gè)所傳送的信號(hào)可以由一個(gè)或多個(gè)基站以不同頻率在多個(gè)載波上發(fā)送以供載波聚集。這些多個(gè)所傳送的信號(hào)還可由不同的基站來發(fā)送以進(jìn)行協(xié)調(diào)式多點(diǎn)(CoMP)傳輸、切換等。這些多個(gè)所傳送的信號(hào)還可由不同無線系統(tǒng)中的基站來發(fā)送以用于并發(fā)服務(wù)，諸如語音/數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)或語音/語音等。例如，無線設(shè)備110可支持雙SM/雙待(DSDS)和/或雙SM/雙通(DSDA)，并且能夠并發(fā)地與多個(gè)無線系統(tǒng)(諸如TD-SCDMA和GSM系統(tǒng)、或LTE和GSM系統(tǒng)、或CDMA和GSM系統(tǒng)等)進(jìn)行通信。
[0040]圖3示出了圖1中的無線設(shè)備110的示例性設(shè)計(jì)的框圖。在這一示例性設(shè)計(jì)中，無線設(shè)備I1包括耦合至主天線310的收發(fā)機(jī)320、耦合至副天線312的收發(fā)機(jī)322、以及數(shù)據(jù)處理器/控制器390。收發(fā)機(jī)320包括多個(gè)(K個(gè))接收機(jī)330a至330k以及多個(gè)(K個(gè))發(fā)射機(jī)360a至360k以支持多個(gè)頻帶、多種無線電技術(shù)、載波聚集等。收發(fā)機(jī)322包括多個(gè)(L個(gè))接收機(jī)332a至3321以及多個(gè)(L個(gè))發(fā)射機(jī)362a至3621以支持多個(gè)頻帶、多種無線電技術(shù)、載波聚集、接收分集、從多個(gè)發(fā)射天線到多個(gè)接收天線的多輸入多輸出(MIMO)傳輸?shù)取?br>[0041]在圖3所示的示例性設(shè)計(jì)中，每個(gè)接收機(jī)330包括LNA 340和接收電路350。對(duì)于數(shù)據(jù)接收，天線310接收來自基站和/或其他發(fā)射機(jī)站的信號(hào)并且提供收到RF信號(hào)。前端電路324從天線310接收收到RF信號(hào)，并將一個(gè)或多個(gè)輸入RF信號(hào)(例如，用于一個(gè)或多個(gè)頻帶)提供給一個(gè)或多個(gè)所選接收機(jī)。前端電路324可包括開關(guān)、雙工器、共用器、發(fā)射濾波器、接收濾波器、匹配電路等。本說明書以下假定向作為所選接收機(jī)的接收機(jī)330a提供一個(gè)輸入RF信號(hào)。在接收機(jī)330a內(nèi)，LNA 340a放大輸入RF信號(hào)并提供經(jīng)放大RF信號(hào)。接收電路350a將經(jīng)放大RF信號(hào)從RF下變頻到基帶，對(duì)經(jīng)下變頻信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并且將輸入基帶信號(hào)提供給數(shù)據(jù)處理器390。接收電路350a可包括混頻器、濾波器、放大器、匹配電路、振蕩器、本地振蕩器(LO)發(fā)生器、鎖相環(huán)(PLL)等。其余接收機(jī)330和332中的每個(gè)接收機(jī)都可以按與接收機(jī)330a類似的方式來操作。
[0042]在圖3中示出的示例性設(shè)計(jì)中，每個(gè)發(fā)射機(jī)360包括發(fā)射電路370和功率放大器(PA)380。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理器390處理(例如，編碼和調(diào)制)要傳送的數(shù)據(jù)并將一個(gè)或多個(gè)輸出基帶信號(hào)(例如，供在一個(gè)或多個(gè)頻帶上傳送)提供給一個(gè)或多個(gè)所選發(fā)射機(jī)。本說明書以下假定向作為所選發(fā)射機(jī)的發(fā)射機(jī)360a提供一個(gè)輸出基帶信號(hào)。在發(fā)射機(jī)360a內(nèi)，發(fā)射電路370a對(duì)模擬輸出信號(hào)進(jìn)行放大、濾波并將其從基帶上變頻到RF，并且提供經(jīng)調(diào)制RF信號(hào)。發(fā)射電路370a可包括放大器、濾波器、混頻器、匹配電路、振蕩器、LO發(fā)生器、PLL等等。PA 380a接收并且放大經(jīng)調(diào)制RF信號(hào)，并且提供具有恰當(dāng)輸出功率電平的發(fā)射RF信號(hào)。該發(fā)射RF信號(hào)被路由通過前端電路324并經(jīng)由天線310來發(fā)射。其余發(fā)射機(jī)360和362中的每一個(gè)都可以按與發(fā)射機(jī)360a類似的方式操作。
[0043]圖3示出了接收機(jī)330和接收機(jī)332以及發(fā)射機(jī)360和362的示例性設(shè)計(jì)。接收機(jī)和發(fā)射機(jī)還可包括圖3中未示出的其他電路，諸如濾波器、匹配電路等。收發(fā)機(jī)320和322的全部或部分可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)模擬集成電路(IC)、RFIC(RFIC)、混合信號(hào)IC等上。例如，收發(fā)機(jī)320和322內(nèi)的LNA 340和342與接收電路350和352可以在一個(gè)或多個(gè)RFIC上實(shí)現(xiàn)。收發(fā)機(jī)320和322中的這些電路也可按其他方式來實(shí)現(xiàn)。
[0044]數(shù)據(jù)處理器/控制器390可為無線設(shè)備110執(zhí)行各種功能。例如，數(shù)據(jù)處理器390可對(duì)經(jīng)由接收機(jī)330和332接收到的數(shù)據(jù)以及經(jīng)由發(fā)射機(jī)360和362傳送的數(shù)據(jù)執(zhí)行處理?？刂破?90可以控制收發(fā)機(jī)320和322內(nèi)的各種電路的操作。存儲(chǔ)器392可存儲(chǔ)供數(shù)據(jù)處理器/控制器390使用的程序代碼和數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器/控制器390可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)和/或其他IC上。
[0045]一般而言，無線設(shè)備可以包括任意數(shù)目的接收機(jī)和任意數(shù)目的發(fā)射機(jī)。接收機(jī)和發(fā)射機(jī)可被設(shè)計(jì)成滿足規(guī)范，但可具有可能由于IC工藝、溫度、電源電壓中的變化等而寬泛地變化的性能。例如，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)可以用可因IC工藝差異而變化并且可影響接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的性能的閾值電壓、跨導(dǎo)和/或其他特性的晶體管來實(shí)現(xiàn)。
[0046]接收機(jī)可能需要滿足關(guān)于殘余邊帶(RSB)的規(guī)范。RSB是對(duì)接收機(jī)中的同相(I)信號(hào)路徑和正交(Q)信號(hào)路徑之間的增益不平衡和/或相位不平衡的度量。在理想的接收機(jī)中，I信號(hào)路徑應(yīng)當(dāng)相對(duì)于Q信號(hào)路徑呈正交(或者90°異相)，并且這兩條信號(hào)路徑應(yīng)當(dāng)跨頻率具有相等的增益。然而，I/Q不平衡通常存在于I和Q信號(hào)路徑之間并且可能包括增益不平衡和/或相位誤差。I/Q不平衡導(dǎo)致RSB，該RSB是落在近旁頻率上的失真。
[0047]圖4A示出了三個(gè)載波Cl、C2和C4上的期望信號(hào)的下變頻以及載波C3上的大擾亂。期望信號(hào)是將由無線設(shè)備接收和解碼的所傳送的信號(hào)。擾亂是具有比期望信號(hào)的振幅大得多的振幅并且在頻率上接近期望信號(hào)的非期望/干擾信號(hào)。提供給接收機(jī)的收到RF信號(hào)可包括載波Cl、C2和C4上的期望信號(hào)以及載波C3上的擾亂。載波Cl、C2和C4上的期望信號(hào)可具有類似的收到功率電平，并且擾亂可具有比期望信號(hào)的收到功率電平高得多的收到功率電平。用處于作為四個(gè)載波Cl至C4的中心頻率的頻率f。的LO信號(hào)來對(duì)收到RF信號(hào)進(jìn)行下變頻。
[0048]如圖4A所示，接收機(jī)中的I/Q不平衡可導(dǎo)致載波C3上的擾亂，從而導(dǎo)致出現(xiàn)在載波C2上的RSB。來自擾亂的RSB擔(dān)當(dāng)對(duì)載波C2上的期望信號(hào)的噪聲/干擾，這可以不利地影響在載波C2上解碼期望信號(hào)的能力。RSB的振幅取決于(i)擾亂的收到功率電平以及Qi)接收機(jī)中的I/Q不平衡的量。接收機(jī)具有可通過該接收機(jī)中的熱噪聲以及電路噪聲來確定的噪聲本底。RSB可能高于接收機(jī)處的噪聲本底。在這一情形中，載波C2上的期望信號(hào)的載波噪聲比(C/N)可由于載波C3上的擾亂而導(dǎo)致受到RSB的限制。
[0049]圖4B示出了平坦信道中的接收機(jī)處的收到功率對(duì)總噪聲。載波的頻率響應(yīng)在靜態(tài)信道中可以是平坦的。C/N可由期望信號(hào)的收到功率與總噪聲功率之比來確定。
[0050]圖4C示出了衰弱信道中的接收機(jī)處的收到功率對(duì)總噪聲。載波的頻率響應(yīng)可以跨衰弱信道中的頻率變化。C/N也可跨頻率變化并且