IQ不平衡补偿装置及方法技术领域
本发明是有关于一种IQ不平衡校正(IQ mismatch calibration)，且特别有关
于一种IQ不平衡侦测及补偿的装置及方法。
背景技术
无线通信系统通常使用无线通信装置提供通信服务，例如语音、
多媒体、数据、广播、以及信息服务。在传统的无线通信装置中，
例如移动电话，数字基频电路区块提供复数(complex)数字基频数据
中的一数据流至一传送器，其中该被传送的基频数据通常承载于一
正交传送器信号之上，该正交传送器信号由实数分量以及虚数
(imaginary)分量或同相(I)以及正交(Q)分量所表示。在该传送器内，
该传送器信号的该实数分量沿着一实数分量电路路径被处理，并且
该虚数分量沿着一虚数分量电路路径被处理，该实数以及该虚数分
量的处理并行。沿着该实数分量以及该虚数分量电路路径该数字以
及模拟的信号被并行地处理，包括多任务处理(multiplexing)、滤波、
功率控制、以及上行取样处理，等等。并行处理的传送器信号进行
调制以产生一模拟的射频（radiofrequency，以下称为RF)信号，该
调制后的RF信号被放大并且藉由一天线传播至空气接口，和该通
信系统的一基站进行通信数据交换。
理想状况下，该实数以及虚数分量沿着该传送器中平行的电路
路径处理，并且沿着一路径的该电路组件和沿着另一平行信道的对
应电路组件相同或匹配(matched)。然而，沿着该实数及虚数电路路
径的对应电路组件通常因为制程变化以及几何布局的差别而互相
具有细微或相对严重的差别，导致沿着该平行路径处理的该实数及
虚数分量间不可忽略的振幅差(“IQ增益不平衡”)以及相位差("IQ
相位不平衡")。该不可忽略的IQ增益以及相位不平衡可导致不被
接受的信号质量的下降。
因此需要一种能够修正IQ不平衡的装置以及方法，藉以提高传
送的信号质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供IQ不平衡补偿装置及方法，以解决前
述问题。
本发明实施例的一种IQ不平衡补偿的装置，包括一传送器模
块以及一回送模块。该传送器模块，用于将一传送器信号进行升频
以产生一RF信号，该回送模块用于将该RF信号进行降频藉以判
定一传送器IQ不平衡参数。以及该传送器模块被安排以根据该传
送器IQ不平衡参数来减低该传送器模块内一传送器路径的IQ不平
衡效应。
本发明实施例的一种IQ不平衡补偿方法，其中一传送器模块
被安排以对一传送器信号进行升频，藉以产生一RF信号，该IQ
不平衡补偿方法包括：将该RF信号进行降频藉以判定一传送器IQ
不平衡参数；；以及根据该传送器IQ不平衡参数来减低该传送器
模块内一传送器路径的IQ不平衡效应。
上述I Q不平衡补偿装置及方法通过回送模块对RF信号进行降
频以判定传送器IQ不平衡参数，进而利用传送器IQ不平衡参数来
减低该传送器模块内传送器路径间的IQ不平衡效应，以便提高传
送的信号质量。
附图说明
图1是显示本发明实施例的无线通信系统1的方块图。
图2是显示本发明实施例的一传送器装置的方块图。
图3是显示本发明实施例图2内在该回送的IQ不平衡补偿后该传
送器模块22及该回送模块24的一简化等效电路3的方块图。
图4是显示本发明实施例的另一种能够补偿IQ不平衡的传送器装
置4。
图5是显示本发明实施例的一IQ相位不平衡补偿电路5的电路图。
图6是显示本发明实施例的一IQ增益不平衡补偿电路6的电路图。
图7是显示本发明实施例的一震荡器相位差补偿电路7的电路图。
图8是显示本发明实施例的一IQ及震荡器相位差侦测和补偿方法
的一流程图。
图9是显示本发明实施例的一震荡器相位差校正方法的一流程图。
图10是显示本发明实施例的一IQ不平衡校正方法10的一流程图。
具体实施方式
图1是显示本发明实施例的无线通信系统1的方块图，包括通
信装置10、基站12、控制节点14以及服务网络16，该通信装置
10以无线方式耦接至该基站12，其更耦接至该控制节点14以及该
服务网络16。
该通信装置10以及该服务网络16之间的无线通信可适用于各
种无线技术，例如行动通信系统全球标准（Global System for
Mobile communications，GSM)技术、通用分组无线服务（General
Packet Radio Service，GPRS）技术、全球增强型数据传输率
（Enhanced data rates for Global Evolution，EDGE)技术、宽带码分
多址（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)技术、
码分多址（Code Division Multiple Access 2000，CDMA2000)技术、
时分同步码分多址（Time Division-Synchronous Code Division
Multiple Access，TD-SCDMA)技术、全球互通微波存取（Worldwide
Interoperability for Microwave Access，WiMAX)技术、长期演进
（Long Term Evolution，LTE)技术、以及其他。
该无线通信系统1可以使用一频分双工（Frequency Division
Duplexing，以下称为FDD)或时分双工（Time Division Duplexing，
以下称为TDD)技术。在该FDD系统内，该通信装置10以及该基
站12透过上行以及下行通信在不同的频率进行通信。在该TDD系
统内，该通信装置10以及该基站12透过上行以及下行通信在不同
的时间进行通信，通常使用不对称的上行以及下行数据率。该行动
通信装置10可以为手持移动电话、配备无线适配器的膝上型计算
机、或任何其他装置。该通信装置10包括用于和该基站12之间执
行无线传输以及接收功能的一传输器模块（未图标）。该传输器模
块可包括一基频单元（未图标）及一模拟单元(未图标)。该基频单
元可以包括用于执行基频信号处理的多个硬件，该基频信号处理包
括数字信号处理、编码/译码等等。模拟单元包括硬件，以执行模
拟数字转换(Analog to Digital Conversion，以下称为ADC)/数字模
拟转换(Digital to Analog Conversion，以下称为DAC)、增益调整、
调制、解调制等等。该服务网络16为一无线存取网络，例如一GSM
网络、一UMTS网络等等。该服务网络16为该通信装置10提供无
线通信服务。该通信装置10以及该基站12间的上行以及下行通信
使用正交RF信号，该正交RF信号包括同相(in-phase，I)及正交
(quadrature，Q)分量，因此需要一种该RF信号的IQ不平衡更正
（correction），以在恶劣的传输环境下提供增强的信号质量。
图2是显示基于本发明一个实施例的示例性传送器装置的方块
图，使用于图1内的该通信装置10内。该通信装置在一FDD或
TDD系统内使用该传送器装置2。该IQ不平衡包括相位以及增益
(振幅)不平衡。该传送器装置2能够进行IQ不平衡侦测以及补偿，
并且其包括一传送器震荡器20、一传送器模块22、一回送模块24、
一震荡器缓冲器26、以及一测试信号产生器28。该传送器震荡器
20是耦接至该震荡器缓冲器26，然后耦接至该传送器模块22及该
回送模块24。该传送器模块22是耦接至该回送模块24。该测试信
号产生器28是耦接至回送模块24并且将测试信号送到该回送模块
24。
该传送器模块22包括一传送器基频模块220及一传送器模拟模
块222。该传送器基频模块220包括一传送器IQ不平衡补偿模块
2200。该传送器模拟模块222包括数字模拟转换器
（Digital-to-Analog Converter，以下称为DAC)22200及22202，
带通滤波器22204以及22206，混频器22208以及22210、可程控
增益放大器(Programmable Gain Amplifier，以下称为PGA)22212、
以及一第一除频器22214。该DAC22200是耦接至该带通滤波器
22204，接着至该混频器22208。该DAC22202是耦接至该带通滤
波器22206，接着至该混频器22210。该混频器22208及22210耦
接在一起，并耦接至该PGA 22212。该第一除频器22214是耦接至
该混频器22208及22210以及该传送器震荡器缓冲器26。
该回送模块24包括一回送基频模块240及一回送模拟模块242。
该回送基频模块240包括一回送IQ不平衡侦测及补偿模块2400，
一传送器IQ不平衡侦测模块2402，以及一震荡器相位差侦测及补
偿模块2404（也可以称为震荡器不平衡侦测及补偿模块）。该回
送模拟模块242包括混频器24200及24202，带通滤波器24206及
24208，模拟数字转换器（Analog-to-Digital Converters，以下称为
ADC s)24212及24210、第二除频器24216、以及一接收器放大器。
该接收器放大器耦接至该混频器24200及24202。该混频器24200
是耦接至该带通滤波器24206，，接着至该ADC24210。该混频器
24202耦接至带通滤波器24208，接着至该ADC24212。该第二除
频器24216是耦接至该混频器24200以及24202来分别提供同相以
及正交震荡器信号。
沿着该DAC22200、该带通滤波器22204、及该混频器22208的
该信号路径被称为该传送器模拟模块222的一I-路径。该I-路径接
收一传送器信号x(t)以产生一RF信号的一同相分量。沿着该
DAC22202、该带通滤波器22206、及该混频器22210的该信号路
径被称为该传送器模拟模块222的一Q-路径。该Q-路径接收该传
送器信号x(t)以产生该RF信号的一正交分量。该传送器模拟模块
222的该I-路径及Q-路径皆被称为传送器路径。类似地，沿着该混
频器24200、该带通滤波器24206、及该ADC24210的信号路径称
为该回送模拟模块242的一I-路径。该I-路径接收该RF信号y(t)
并得到该RF信号降频后信号的一同相分量。沿着该混频器24202、
该带通滤波器24208、及该ADC24212的该信号路径被称为该回送
模拟模块242的一Q-路径。该Q-路径接收该RF信号y(t)并得到该
RF信号降频后信号的一正交分量。该传送器模块回送模拟模块242
的该I-路径和Q-路径两者皆被称为回送路径。该传送器信号x(t)
包括要被传送到无线存取网络内的节点B的上行数据。
该传送器震荡器20产生并且提供一震荡器信号至该传送器模块
20及该回送模块24。该震荡器信号以一震荡器频率ωTLO进行震荡，
该震荡器信号分别送到该传送器模块22及该回送模块24，提供用
于调制以及解调制的一载波信号。该震荡器频率ωTL为WCDMA系
统中的900MHz、1900MHz、或2100MHz、或者LTE系统中的
900MHz、2100MHz、或2.6GHz，或是根据所使用的无线存取技术
(Radio Access Technology，RAT)的其他频率。
该传送器模块22在该DAC22200及该DAC22202将该传送器信
号x(t)由数字转换至模拟，在滤波器22204及22206中将该传送器
信号x(t)内中不想要的信号滤掉，并且使用该震荡器信号对该传送
器信号x(t)进行升频，藉以产生该RF信号y(t)。该传送器信号x(t)
及RF信号y(t)为包括一同相分量及一正交分量的正交信号。该RF
信号y(t)的该同相分量及该正交分量被结合并且传送至该
PGA22212，在从天线(未图标)传送前该PGA22212根据一配置的功
率来放大该RF信号y(t)。
在使用该回送模块24侦测一传送器IQ不平衡参数以及补偿该
传送器路径内的一传送器IQ不平衡之前，该回送模块24需要进行
校正，使得该回送模块24之内不具有回送的IQ不平衡。该回送模
块24从测试信号产生器28接收一测试信号（test tone signal）以
及从该传送器缓冲器26接收震荡器信号，以便判定并且降低该回
送模块内一回送路径的IQ不平衡效应。该回送模块24接着使用该
震荡器信号对该RF信号y(t)进行降频，藉以判定该传送器IQ不平
衡参数，该传送器IQ不平衡参数表示该传送器路径内的该传送器
IQ不平衡。在一些实施例中，该传送器2在一WCDMA通信装置
内被使用，并且该回送模块24侦测该放大的RF信号的该功率准
位，藉此控制该PGA22212的一PGA增益以产生在该配置的功率
准位的该放大的RF信号。
该传送器IQ不平衡补偿模块2200接着在传送降低的该IQ不平
衡传送器信号x(t)至该传送器模拟模块222之前，根据该传送器IQ
不平衡参数，降低一传送器路径对该传送器信号x(t)的传送器IQ
不平衡效应。
图3是显示本发明实施例的图2内在该回送的IQ不平衡补偿后
该传送器模块22及该回送模块24的一简化等效电路3的方块图，
显示该传送器模块22内的该传送器IQ不平衡效应。该等效电路3
包括一传送器模块30及一回送模块31。该传送器模块30包括混
频器300及302，以及加法器304、306、以及308。该混频器300
是耦接至该加法器304，并且接着耦接至该加法器308。该混频器
302是耦接至该加法器306，接着耦接至该加法器308。该回送模
块31包括混频器310、312、及314，以及一加法器316。该混频
器312是耦接至该混频器314，接着耦接至该加法器316。该混频
器310是耦接至该加法器316。
该传送器信号x(t)为包括一同相分量I以及一正交分量Q的一
正交信号，即x(t)=I+jQ。沿着该混频器300以及该加法器304的
信号路径被称为该传送器模块30的一I-路径。该I-路径接收一传
送器信号x(t)藉以产生一RF信号的一同相分量。沿着该混频器302
以及该加法器306的该信号路径被称为该传送器模块30的一Q-路
径。该Q-路径接收该传送器信号x(t)以产生该RF信号的一正交分
量。该传送器模块30的该I-路径以及Q-路径皆被称为传送器路径。
在没有该传送器I Q不平衡时，该RF信号y(t)可由以下算式显
示：
y(t)=Icos(ωTLOt)+Qsin(ωTLOt) 等式(1)
其中ωTLO为一传送器震荡器(未图示)的一震荡器频率，以及
t为时间。
当该传送器IQ不平衡存在时，该I-路径上的一相位不平衡由
θI表示并且该Q-路径的一相位不平衡由θQ表示，该I-路径上的一
增益不平衡由(1+εI)表示并且该Q-路径上的一增益不平衡由(1+εQ)
表示。该RF信号y(t)由以下表示：
y ( t ) = 1 2 ( K 1 · x ( t ) + K 2 * · x * ( t ) ) e j ω TLO t ]]>等式(2)
其中 K 1 = 1 2 ( 1 + ϵ I ) e j θ I + 1 2 ( 1 + ϵ Q ) e - j θ Q , ]]>以及
K 2 = 1 2 ( 1 + ϵ I ) e j θ I - 1 2 ( 1 + ϵ Q ) e - j θ Q , ]]>
因为回送的IQ不平衡补偿已经完成，该相位及增益IQ不平衡
在该回送模块31中不存在。该混频器310使用一震荡器信号的一
同相分量(cosωTLOt)对该RF信号y(t)进行降频，藉以产生该RF信
号降频后信号r(t)的一同相分量。该混频器312使用一震荡器信号
的一正交分量(sinωTLOt)对该RF信号y(t)进行降频，藉以产生该RF
信号降频后信号r(t)的一正交分量。沿着该混频器310的信号路径
被称为该回送模块31的一I-路径。沿着该混频器312及该混频器
314的信号路径被称为该回送模块31的一Q-路径。该回送模块31
的该I-路径及Q-路径被称为回送路径。
该RF信号降频后信号的该同相以及正交分量在加法器316中被
结合。该信号r(t)等于：
r ( t ) = 1 2 ( K 1 · x ( t ) + K 2 * · x * ) ]]>
= 1 j r I r Q = 1 j ( 1 + ϵ I ) cos θ I - ( 1 + ϵ Q ) sin θ Q ( 1 + ϵ I ) sin θ I ( 1 + ϵ Q ) cos θ Q I Q ]]>等式(3)
该信号r(t)是被传送至图2内该回送基频模块240以判定该传送
器IQ不平衡参数。
参考图2，该收发器电路2能够减小该传送器模块22内一正交
信号的该同相以及正交分量间降低的正交性，或一传送器相位或增
益IQ不平衡的影响。该收发器2侦测该传送器IQ不平衡参数所表
示的该传送器IQ不平衡，接着根据该传送器IQ不平衡参数减低或
移除该传送器IQ不平衡。该收发器2侦测该传送器IQ不平衡藉由
判定相对于该传送器模块22的该Q-路径上的0正交分量该传送器
模块22的该I-路径上的一I-路径IQ不平衡，以及藉由相对于该传
送器模块22的该I-路径上的0同相分量判定该传送器模块22的该
Q-路径上的一Q-路径IQ不平衡，并且根据该I-路径IQ不平衡及
Q-路径IQ不平衡，接着判定该I-路径及Q-路径之间的该传送器IQ
不平衡。
在补偿该回送模块24内回送的IQ不平衡后，该收发器2可使
用该回送路径侦测及补偿该传送器IQ不平衡。该传送器基频模块
220将该传送器信号的同相分量及正交分量中的一者设定为零信号
(zero signal)，藉以获得该传送器IQ不平衡参数的一第一不平衡参
数，并且将该传送器信号的同相分量及正交分量中的另一者设定为
零信号，藉以获得该传送器IQ不平衡参数的一第二不平衡参数。
在其中一个实施例中，该传送器基频模块220将该传送器信号的该
同相分量xI(t)设定为一第一非零信号I’并且将该传送器信号的该
正交分量xQ(t)设定为零信号，藉以判定一I-路径不平衡参数(第一
不平衡参数)，以及将该传送器信号的该同相分量xI(t)设定为零信
号并且将该传送器信号的该正交分量xQ(t)设定为一第二非零信号
Q’，藉以判定一Q-路径不平衡参数(第二不平衡参数)。该传送器IQ
不平衡侦测模块2402接着根据该I-路径不平衡参数及该Q-路径不
平衡参数来判定该传送器IQ不平衡参数，使得该传送器IQ不平衡
补偿模块2200能够使用该传送器IQ不平衡参数来减低该传送器
IQ不平衡效应。该第一非零信号I’可以为一DC信号、一正弦波信
号(sinusoidal signal)、或任意其他非0信号或信号组合。例如，该
第一非零信号可以为sin(ωt)。该第二非零信号Q’可以为一DC信
号、一正弦波信号、或任意其他非0信号或信号组合。该第二非零
信号可以为，例如，sin(ωt)。该第一及第二非零信号可以相同或者
不同。相同的第一及第二非零信号可以简化该传送器IQ不平衡参
数的判定。平衡的(matched)该正交信号的同相以及正交分量的特性
是彼此间没有DC差异或DC偏置(DC offset)，一种正交关系或90
度相位差，以及相等振幅或增益为1。在本发明实施例中，该传送
器IQ不平衡可以为一相位不平衡和/或一振幅(增益)不平衡。
在其中一个实施例中，该传送器IQ不平衡参数表示该传送器模
块22的该I-路径及该Q-路径上信号的一相位不平衡。该传送器基
频模块220将该传送器信号的该同相分量xI(t)设定为该第一非零信
号I’及将该传送器信号的该正交分量xQ(t)设定为零信号，以得到
第一RF信号，回送模块对第一RF信号进行降频，以产生该RF信
号降频后的信号r(t)，由以下表示：
r I - Path ( t ) = 1 j r I _ IPATH r Q _ IPATH = 1 j ( 1 + ϵ I ) cos θ I · I ′ 0 ( 1 + ϵ I ) sin θ I · I ′ 0 ]]>等式(4)
该传送器IQ不平衡侦测模块2402根据该RF信号降频后的信号
r(t)的该同相分量及该正交分量，来判定该I-路径不平衡参数θI(此
实施例中为I-路径相位不平衡参数)，其中：
θI≈tanθI=rQ(I’,0)/rI(I’,0) 等式(5)
该传送器基频模块220将该传送器信号的该同相分量xI(t)设定
为零信号并且将该传送器信号的该正交分量xQ(t)设定为该第二非
零信号Q’，以得到第二RF信号，回送模块对第二RF信号进行降
频，获得该RF信号降频后信号r(t)，由以下表示：
r Q - Path ( t ) = 1 j r I _ QPATH r Q _ QPATH = 1 j 0 - ( 1 + ϵ Q ) sin θ Q · Q ′ 0 ( 1 + ϵ Q ) cos θ Q · Q ′ ]]>等式(6)
该传送器IQ不平衡侦测模块2402根据该信号r(t)的该同相分量
rI(0，Q’)及该正交分量rQ(0，Q’)判定该Q-路径不平衡参数θQ(此
实施例中为Q-路径相位不平衡参数)。具体的方式如下：
θQ≈tanθQ=rI(0，Q’)/rQ(0，Q’) 等式(7)
该传送器IQ不平衡侦测模块2402根据该I-路径不平衡参数θI
以及该Q-路径不平衡参数θQ，来判定该传送器IQ不平衡参数θ。
在其中一个实施例中，该传送器IQ不平衡侦测模块2402藉由该I-
路径不平衡参数及该Q-路径不平衡参数的一差值来获得该传送器
IQ不平衡参数θ，即θ=θI-θQ。该传送器IQ不平衡参数θ可以被传
送并且储存在一缓存器内(register)，或该传送器IQ不平衡补偿模
块2200内任何其他内存单元，使得该传送器基频模块220能够在
输出补偿后的传送器信号x(t)至该传送器模拟模块222之前，存取
该内存单元以获得该传送器IQ不平衡参数θ并且补偿该传送器信
号x(t)。该传送器IQ不平衡补偿模块220接着根据该传送器IQ不
平衡参数的一相位补偿数组，减低该传送器模块22内该传送器路
径的该IQ不平衡效应：
M θ = 1 - tan θ - tan θ 1 ]]>等式(8)
该传送器IQ不平衡补偿模块220然后根据该传送器IQ不平衡
参数的相位补偿数组来减低该传送器模块22内该传送器路径的该
IQ不平衡效应。该相位补偿数组Mθ可以被图5标出的电路实现。
在一其他实施例中，该传送器IQ不平衡参数表示该传送器模块
22的一I-路径及一Q-路径间的一增益不平衡。该传送器基频模块
220将该传送器信号的该同相分量xI(t)设为该第一非零信号I’并且
将该传送器信号的该正交分量xQ(t)设定为零信号，藉以获得第一
RF信号，回送模块对第一RF信号进行降频，获得该RF信号降频
后的信号r(t)，由该等式(4)表示。
该传送器IQ不平衡侦测模块2402根据该传送器信号的该同相
分量I’、以及该RF信号降频后信号的同相分量rI(I’，0)及该正交
分量rQ(I’，0)来判定该I-路径不平衡参数(1+εI)，此实施例中即I-
路径增益不平衡参数，由以下表示：
1 + ϵ I = ( r I _ IPATH 2 + r Q _ IPATH 2 ) I ′ ]]>等式(9)
该传送器基频模块220将该传送器信号的该同相分量xI(t)设定
为零信号并且将该传送器信号的该正交分量xQ(t)设定为该第二非
零信号Q’，藉以获得第二RF信号，回送模块对第二RF信号进行
降频，产生该RF信号降频后的信号r(t)，由该等式(6)表示。
该传送器IQ不平衡侦测模块2402根据该传送器信号的该正交
分量Q’以及该RF信号降频后信号的该同相分量rI(0，Q’)及该正交
分量rQ(0，Q’)来判定该Q-路径不平衡参数(1+εQ)，此实施例中即
Q-路径增益不平衡参数，由以下表示：
1 + ϵ Q = ( r I _ QPATH 2 + r Q _ QPATH 2 ) Q ′ ]]>等式(10)
该传送器IQ不平衡侦测模块2402根据该I-路径不平衡参数
(1+εI)以及该Q-路径不平衡参数(1+εQ)来判定该I-路径及该Q-路径
之间的该增益不平衡G。该回送模块24通过以下等式判定该传送
器IQ不平衡参数G：
G = ( 1 + ϵ I ) ( 1 + ϵ Q ) = ( r I _ IPATH 2 + r Q _ IPATH 2 ) ( r I _ QPATH 2 + r Q _ QPATH 2 ) · Q ′ I ′ ]]>
其中：
(1+εI)为该I-路径不平衡参数；
(1+εQ)为该Q-路径不平衡参数；
当该传送器信号的同相分量为该第一非零信号I’并且该传送器
信号的正交分量为一零信号时,以及分别为对第一
RF信号降频所得到的信号的同相和正交分量；
当该传送器信号的同相分量为一零信号并且该传送器信号的正
交分量为该第二非零信号Q’时,以及分别为对第二
RF信号降频所得到的信号的同相和正交分量；以及
I’为该传送器信号的该第一非零同相分量，并且Q’为该传送器
信号的该第二非零正交分量。
该传送器IQ不平衡参数G可以为可以被传送并且储存在一缓存
器内(register)，或该传送器IQ不平衡补偿模块2200内任何其他内
存单元，使得该传送器基频模块220在输出补偿后的传送器信号到
该传送器模拟模块222之前，能够存取该内存单元藉以获得该传送
器IQ不平衡参数G并且补偿该传送器信号x(t)。该传送器基频模
块220接着根据该传送器IQ不平衡参数的一增益补偿数组来减低
该传送器模块22内该传送器路径的该IQ不平衡效应：
M G = 1 0 0 ( 1 + ϵ I ) ( 1 + ϵ Q ) ]]>等式(12)
该相位补偿数组MG可以由图6所示的电路实现。在其中一个实
施例中，该第一非零信号I’等于该第二非零信号Q’，使得该传送
器IQ不平衡侦测模块2402能够只根据RF信号降频后信号(如对第
一RF信号降频所得到的信号)的该同相分量rI(I’，0)及该正交分量
rQ(I’，0)，以及RF信号降频后信号(如对第二RF信号降频所得到
的信号)的该同相分量rI(0，Q’)及该正交分量rQ(0，Q’)来判定该I-
路径及该Q-路径间的该增益不平衡，即.：
G = ( 1 + ϵ I ) ( 1 + ϵ Q ) = ( r I _ IPATH 2 ( t ) + r Q _ IPATH 2 ( t ) ) ( r I _ QPATH 2 ( t ) + r Q _ QPATH 2 ( t ) ) ]]>等式(13)
该传送器IQ不平衡补偿模块220接着根据该传送器IQ不平衡
参数的该增益补偿数组来减低该传送器模块22内一传送器路径的
该IQ不平衡效应。
该第一除频器22214将该震荡器信号的该震荡器频率除以二以
产生该第一震荡器信号，并且利用该第一震荡器信号对该传送器信
号进行升频以获得RF信号，并且该第二除频器24216将该震荡器
信号的该震荡器频率除以二以产生第二震荡器信号，并且利用第二
震荡器信号对RF信号进行降频以产生一基频信号。用于对传送器
信号x(t)进行升频以及对RF信号y(t)进行降频的第一及第二震荡
器信号分别由该第一除频器22214及该第二除频器24216提供，导
致到用于升频的混频器22208，22210以及用于降频的混频器
24200，24202的不同的震荡器信号路径。因为经由不同电路组件
以及路径来产生该第一及第二震荡器信号，所以该第一及第二震荡
器信号间具有一震荡器相位差，使得需要补偿一震荡器相位差φ。
该震荡器相位差φ为该传送器路径及该回送路径上信号的相位差，
由到该传送器模块22中用于升频的混频器及该回送模块24中用于
降频的混频器的不同的震荡器信号路径所产生。
该震荡器相位差φ由该RF信号降频后的信号r(t)导出。该传送
器基频模块220将该传送器信号的该同相以及正交分量设定为零
信号藉以在该震荡器相位差侦测及补偿模块2404判定该RF信号
降频后的信号r(t)作为一第一震荡器相位差参数rLO1(t)。该第一震
荡器相位差参数表示当该传送器信号的该同相以及正交分量为零
时，该第一及第二震荡器信号的一相位差。该传送器基频模块220
将该传送器信号的一同相分量及一正交分量中一者设定为零信号，
以获得传送器IQ不平衡参数的一第一不平衡参数。特定来说，该
传送器基频模块220可以将该传送器信号的该同相分量xI(t)设定为
一非零常数信号并且该传送器信号的该正交分量xQ(t)设定为一零
信号，藉以在该震荡器相位差侦测及补偿模块2404内判定该RF
信号降频后的信号r(t)作为一第二震荡器相位差参数rLO2(t)。当该
传送器信号的该同相分量为一DC电压并且该传送器信号的该正交
分量为0时，该第二震荡器相位差参数表示该第一及第二震荡器信
号的一相位差。
接着该震荡器相位差侦测及补偿模块2404根据该第一及第二震
荡器相位差参数rLO1(t)及rLO2(t)来判定一震荡器相位差参数，并且
根据该震荡器相位差参数(-θI-φ)来减低该第一及第二震荡器信号
间的该震荡器相位差φ。该震荡器相位差侦测及补偿模块2404根
据该第一以及第二震荡器相位差参数的一差值藉以判定该震荡器
相位差参数(-θI-φ)，或是，
(-θI-φ)=rLO1(t)-rLO2(t) 等式(14)
该震荡器相位差侦测及补偿模块2404使用该震荡器相位差参数
(-θI-φ)对RF信号降频后的信号r(t)执行一数字旋转操作(digital
rotation)，以减低或消除该震荡器相位差φ，产生该补偿过震荡器
相位差的信号r(t)内的一剩余相位不平衡-θI。随后由该传送器IQ
不平衡补偿模块2200使用本发明实施例的该传送器IQ不平衡侦测
和补偿方法消除该剩余相位不平衡-θI。因此在该传送器模块减低该
传送器路径的该传送器IQ不平衡前，该震荡器相位差侦测及补偿
模块2404被设定用于减低该震荡器相位差。(-θI-φ)角度的该数字
旋转可以藉由图7所提供的电路来加以实现。
一接收器装置（未图标）可以和该传送器装置2结合以形成图1
内该通信装置10的一收发器装置（未图标）。该接收器装置从该
基站12接收一下行RF信号，藉由接收器混频器(未图示)对该下行
RF信号进行降频，并且藉由接收器ADC转换至数字基频信号，该
数字基频信号在一接收器基频模块(未图标)内被处理。该下行RF
信号也为一正交信号。
本领域技术人员会发现未示出的一些组件可以使用在该传送器
装置2的该I-路径及Q-路径内，例如设计用来消除不想要的信号
组成的各种低通，高通，以及带通滤波器，以及用来增强信号强度
的缓冲器阶段。然而，在收发器1的该I-路径及Q-路径中引入各
种滤波器以及缓冲器组件可能增加相位及振幅的差值或该传送器
装置2内信号的该同相以及正交分量间的不平衡(mismatch)。
虽然该传送器装置2可藉由不同模块执行各种电路功能，但是
这些模块可以为分开的，整合在一起的，或部分整合以执行本发明
实施例内的电路功能，使得该电路功能也可以在不违反本发明原则
的情况而为分开的，整合在一起的，或部分整合。
图4是本发明实施例的另一种能够补偿IQ不平衡的传送器装置
4的方块图。
除了该传送器模块42及该回送模块44使用不同的震荡器信号
Sosc1和Sosc2来源之外，该传送器装置4和图2中的传送器装置2
相同。该震荡器信号Sosc1和Sosc2提供基本相同的震荡器频率并且
该震荡器信号Sosc1和Sosc2由两个分开的震荡器单元产生(未图标)。
该传送器装置4使用与实施例所阐述的传送器装置2相同的传送器
IQ不平衡补偿技术。
图5是基于本发明一实施例的示例性IQ相位不平衡补偿电路5
的电路图，使用在图2内的该传送器IQ不平衡补偿模块2200或图
4内的该传送器IQ不平衡补偿模块4200。该IQ相位不平衡补偿电
路5包括混频器50及52，以及加法器54及56。该混频器50是耦
接至该加法器54。该混频器52是耦接至该加法器56。该混频器
50将该传送器信号的该正交分量的一相位调整(-θ/2)角度，其中
(θ/2)为该增益IQ不平衡。类似地，该混频器52将该传送器信号的
该同相分量的一相位调整(-θ/2)角度，其中(θ/2)为该增益IQ不平
衡。该加法器54将该传送器信号的该同相分量及该传送器信号的
该调整后的正交分量相加以减低该增益IQ不平衡，并且将该传送
器信号补偿后的同相分量提供至图2或图4的该传送器模拟模块。
同样地，该加法器56将该传送器信号该正交分量以及该传送器信
号的该调整后的同相分量相加，藉以减低该相位IQ不平衡，并且
将该传送器信号补偿后的正交分量提供至图2或图4的该传送器模
拟模块。
图6基于本发明一个实施例的一种示例性的IQ增益不平衡补偿
电路6的电路图，使用在图2内的该传送器IQ不平衡补偿模块2200
或图4内的该传送器IQ不平衡补偿模块4200。该IQ增益不平衡
补偿电路6包括一混频器60。该混频器60通过系数(1+εI)/(1+εQ)
来调整该传送器信号的该正交分量的一振幅，使得该传送器信号的
该同相分量的一振幅大约等于该传送器信号的该正交分量的振幅，
藉此提供增益IQ不平衡补偿。
图7是基于本发明一个实施例的一个示例性的震荡器相位差补
偿电路7的电路图，使用在图2内的该震荡器相位差侦测及补偿模
块2404或图4内的该传送器震荡器相位差侦测及补偿模块4404。
该震荡器相位差补偿电路7包括混频器70及72。该混频器70将
RF信号降频后信号的该同相分量的一相位调整(-θI-φ)角度以减低
该震荡器相位差。该混频器72将RF信号降频后信号的该正交分
量的一相位调整(-θI-φ)角度。RF信号降频后信号的调整后的同相以
及正交分量可以被传送至图2或图4内的该传送器IQ不平衡侦测
模块，用于信号处理。
图8是基于本发明一个实施例的一个示例性的IQ及震荡器相位
差侦测和补偿方法的一流程图。该补偿方法8可以结合图2内的该
IQ不平衡补偿电路。该IQ不平衡包括相位及增益不平衡。该方法
可用于一FDD或一TDD系统。
在该IQ及震荡器相位差侦测及补偿方法8一旦开始后，在步骤
S 800中该传送器电路2在上行数据传输前被初始化。
在步骤S806中，该回送模块24接收该测试信号以及该震荡器
信号藉以判定并且减低回送路径的IQ不平衡效应。该回送路径的
IQ不平衡需要在该传送器IQ不平衡补偿前被补偿完成，使得该回
送模块24可以侦测该传送器IQ不平衡，并且该回送路径的本地IQ
不平衡不会影响到传送器IQ不平衡的侦测，藉此得到一判断该传
送器IQ不平衡的高准确性。该测试信号被该测试信号产生器28提
供。
在步骤S808中，该传送器模块22设定该传送器信号x(t)藉以
判定该震荡器相位差参数(-θI-φ)。该传送器震荡器20提供该震荡
器信号至该传送器模块22及该回送模块24藉以分别执行调制及解
调制。因为将该震荡器信号分别提供给该传送器模块22及该回送
模块24，到该传送器模块22及该回送模块24的该不同的震荡器
信号路径产生震荡器相位差φ。该传送器路径及该回送路径间的该
震荡器相位差φ必须要被补偿，使得该传送器IQ不平衡的判定更
准确。图9揭露该震荡器相位差参数的判定的一详细方法。
在步骤S810中，该回送模块24使用该相位不平衡参数(-θI-φ)，
将该RF信号降频后信号r(t)的相位进行一(-θI-φ)角度的数位旋转
来减低该震荡器相位差φ。该数字旋转可以由该图7内的该震荡器
相位差补偿电路7所实现。该RF信号降频后信号r(t)仍包括该数
字旋转后的该剩余相位不平衡(-θI)。藉由步骤S812以及S814能够
减低或消除该剩余相位不平衡(-θI)。因此步骤S810中该震荡器相
位差的减低必须在减低该传送器路径的该传送器IQ不平衡之前执
行。图9揭露该震荡器相位差补偿的该细节方法。
在步骤S812中，该回送模块24使用该震荡器信号对该RF信号
进行降频，以判定该传送器IQ不平衡参数。该传送器IQ不平衡参
数可以代表该传送器模块22的该相位IQ不平衡，该传送器模块
22的该增益IQ不平衡，或两者结合。图10揭露该传送器IQ不平
衡判定的一细节方法。
在步骤S814中，该传送器模块22根据该传送器IQ不平衡参数
来减低该传送器路径的该传送器IQ不平衡效应，藉此提供用于上
行数据传输的该IQ平衡的RF信号并且降低信道间相互干扰
（inter-channel interference）和传送功率(transmit power)使用。图
10提供该传送器IQ不平衡补偿的该细节方法。
在步骤S816中，该不平衡侦测以及补偿方法8完成。
该不平衡侦测以及补偿方法8使用和该传送器模块22共享一通
同震荡器信号来源(该传送器震荡器20)的该回送模块24，藉以侦
测并且补偿该传送器IQ不平衡，导致电路复杂度减低并且制造成
本降低。
图9是基于本发明实施例的一示例性的震荡器相位差校正方法
的一流程图，合并于该方法8的该步骤S808以及S810之内。该震
荡器相位差校正方法9可结合图2的该传送器电路2及该图7的该
震荡器相位差补偿电路7。
一旦初始化后，在步骤S900中该传送器电路2被启动执行该震
荡器相位差校正方法9。该震荡器相位差为该传送器路径及该回送
路径上的信号的相位差，由到该传送器模块22以及该回送模块24
的不同的震荡器信号路径所产生。
在步骤S902中，该传送器模块22将该传送器信号的同相以及
正交分量设定为零信号，藉以判定该第一震荡器相位差参数rLO1。
在步骤S904中，该传送器模块22将该传送器信号的该同相分
量及该正交分量中一个设定为一非零常数信号，并且将该传送器信
号的该同相分量及该正交分量中另一个设定为零信号，藉以判定一
第二震荡器相位差参数。在一个实施例中，该传送器模块22将该
传送器信号的该同相分量设定为该非零常数信号并且将该传送器
信号的该正交分量设定为该零信号以判定第二震荡器相位差参数
rLO2。例如，该非零常数信号可以为1.8V。
在步骤S906中，该回送模块24根据该第一以及第二震荡器相
位差参数的差值来判定震荡器相位差参数(-θI-φ)。
在步骤S908中，该回送模块24藉由该图7的该震荡器相位差
补偿电路7根据该震荡器相位差参数(-θI-φ)减低该第一及第二震荡
器信号间的该震荡器相位差φ。该震荡器相位差补偿电路7将该降
频得到的信号r(t)的相位调整(-θI-φ)角度以补偿该震荡器相位差φ，
产生需要另外被补偿的剩余相位不平衡(-θI)。该剩余相位不平衡
(-θI)的相位补偿能够由图10的该IQ不平衡校正方法10实现，因
此为了基本消除该震荡器相位差，该方法9及10需要一起使用，
并且被顺序使用。
在步骤S910中，该震荡器相位差校正方法9被停止。
图10是基于本法发明一实施例的示例性的IQ不平衡校正方法
10的一流程图，合并于该方法8的该步骤S812以及S814之内，
或者被独立用于校传输器装置中传输路径的IQ不平衡。该震荡器
相位差校正方法10可结合图2的该传送器电路2、该图4的该传
送器电路4、该图5的该IQ相位不平衡补偿电路5、以及该图6的
该IQ增益不平衡补偿电路6。
一旦该方法10开始，在步骤S1000中该传送器电路2被启动以
执行该IQ不平衡校正方法10。接着在步骤S1002中，该传送器模
块22将该传送器信号之同相分量及一正交分量中一者设定为零信
号，以获得该传送器IQ不平衡参数的一第一不平衡参数。在一个
实施例中，该传送器模块22将该传送器信号的该同相分量设定为
第一非零信号并且将该传送器信号的该正交分量设定为零信号，以
判定该I-路径不平衡参数(可为第一不平衡参数)。该第一非零信号
I’可以为一DC信号、一正弦波信号、或任意其他非0信号或信号
组合。例如，该第一非零信号可以为sin(ωt)。该I-路径不平衡参数
代表在该传送器模拟模块222内Q-路径上零信号时，该I-路径上
该同相分量的该相位或增益不平衡。在其中一个实施例中，该I-
路径不平衡参数代表在Q-路径上零信号时，该I-路径上的该信号
的相位不平衡，并且该回送模块24根据RF信号降频后信号
(rI_IPATH，rQ_IPATH)的该同相分量及该正交分量来判定该I-路径不平
衡参数θI，如同等式(5)所表示。在另一个其他实施例中，该I-路
径不平衡参数代表相对于该Q-路径上的零信号，该I-路径上信号
的增益不平衡，并且该回送模块24根据该第一非零信号I’、该RF
信号降频后信号(rI_IPATH，rQ_IPATH)的同相分量及该正交分量来判定
I-路径不平衡参数(1+εI)，如同等式(9)所表示。
在步骤S1004中，该传送器模块22将该传送器信号的该同相分
量以及该正交分量中另一者设定为一零信号藉以获得该传送器IQ
不平衡参数的一第二不平衡参数。在其中一个实施例中，该传送器
模块22将该传送器信号的该同相分量设为零信号并且将该传送器
信号的该正交分量设为第二非零信号，藉以判定该Q-路径不平衡
参数(第二不平衡参数)。该第二非零信号Q’可以为一DC信号、一
正弦波型信号、或任意其他非0信号或信号组合。例如，该第二非
零信号可以为1.8V。该第一以及第二非零信号可以相同也可以不
相同。该Q-路径不平衡参数表示在该传送器模拟模块222内该I-
路径上0信号时，该Q-路径上该Q分量的相位或增益不平衡。在
其中一个实施例中，该Q-路径不平衡参数表示相对于该I-路径上0
信号，该Q-路径上信号的相位不平衡，并且该回送模块24根据
RF信号降频后信号的同相分量及正交分量判定该Q-路径不平衡参
数θQ，如同等式(7)所表示。在其他实施例中，该Q-路径不平衡参
数代表相对于该I-路径上0信号的该Q-路径上信号的增益不平衡，
并且该回送模块24根据该第二非零信号Q’、该RF信号降频后信
号的同相分量以及正交分量(rI_IPATH，rQ_IPATH)而判定该Q-路径不平
衡参数(1+εQ)，如同等式(10)所示。
在步骤S1006中，该回送模块24根据该I-路径不平衡参数及该
Q-路径不平衡参数而判定该传送器IQ不平衡参数。该传送器IQ不
平衡参数表示该传送器模拟模块222内该I-路径及该Q-路径上的
信号分量之间的相位或增益不平衡。在其中一个实施例中，该传送
器IQ不平衡参数表示该Q-路径及该I-路径上信号的相位不平衡，
并且该回送模块24根据该I-路径相位不平衡参数θI以及该Q-路径
相位不平衡参数θQ而判定该传送器IQ不平衡参数。该回送模块
24能藉由该I-路径相位不平衡参数θI以及该Q-路径相位不平衡参
数θQ的差值获得该传送器IQ不平衡参数θ，即θ=θI-θQ。在其他实
施例中，该传送器IQ不平衡参数表示该I-路径及该Q-路径上信号
的增益不平衡G，并且该回送模块24根据该I-路径增益不平衡参
数(1+εQ)以及该Q-路径增益不平衡参数(1+εQ)而判定该传送器IQ
不平衡参数G，如等式(11)内所表示。当该第一非零信号I’等于该
第二非零信号Q’，该回送模块24只根据RF信号降频后信号的该
同相分量以及该正交分量藉以判定该传送器IQ不平衡参数G，如
等式(13)所示。
在步骤S1008中，该传送器模块22根据该传送器IQ不平衡参
数而减低该传送器IQ不平衡。在其中一个实施例中，该传送器模
块22根据该传送器IQ不平衡参数的相位补偿数组Mθ减低该传送
器IQ不平衡效应，如同等式(8)所示。在另一实施例中，该传送器
模块22根据该传送器IQ不平衡参数的增益补偿数组MG而减低该
传送器IQ不平衡效应，如同等式(12)所示。该增益补偿数组MG能
藉由图5的该IQ相位不平衡补偿电路5而实现，并且该增益补偿
数组MG能藉由图6的该IQ增益不平衡补偿电路6而实现。在步
骤S1010中，该IQ不平衡侦测以及补偿方法10完成。
该传送器装置2作为一个示例来解释该方法10的操作步骤，该
传送器装置4也可以结合上述方法10侦测并且更正该传送器IQ不
平衡。本领域技术人员可在不偏离本发明的精神下在一传送器装置
内使用该传送器IQ不平衡校正方法10。
说明书用到的"判定”一词包括计算、估算、处理、取得、调查、
查找(例如在一表格、一数据库、或其他数据构造中查找)、确定、
以及类似意义。"判定”也包括解决、侦测、选择、获得、以及类似
的意义。
本发明描述的各种逻辑区块、模块、以及电路可以使用通用处
理器、数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）、特定
应用集成电路(Application Specific Intergrated Circuits，ASIC)、或
其他可程控逻辑组件、离散式逻辑电路或晶体管逻辑闸、离散式硬
件组件、或用于执行本发明所描述的执行的功能的任意组合。通用
处理器可以为微处理器，或者，该处理器可以为任意商用处理器、
控制器、微处理器、或状态机。
本发明描述的各种逻辑区块、模块、以及电路的操作以及功能
可以利用电路硬件或嵌入式软件码加以实现，该嵌入式软件码可以
由一处理器存取以及执行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明核心思想所做
的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。