通過收發信機中反饋進行的發射機和接收機增益校準的製作方法

2023-07-23 21:47:16

專利名稱：通過收發信機中反饋進行的發射機和接收機增益校準的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於增益校準以及特別用於在諸如HiperLAN收發信機的收發信單元中進行自動校準的方法和設備。
背景技術：
近年來，人們持續增長地關注於使用無線區域網(Wireless LocalNetworks，WLAN)在不同的通信和計算設備之間進行無線通信。一種該WLAN技術是高性能無線區域網類型2(High Performance RadioLocal Area Network Type 2，HiperLAN2)，其已由歐洲電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute，ETSI)進行了標準化。HiperLAN2能夠在短程以非常高的數據率(高達54Mbps)進行通信。HiperLAN2在5GHz的頻率範圍中運行，使用正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)傳輸技術，並且對於不同的連接支持不同的服務質量(Quality of Service，QoS)。因此HiperLAN2可以支持不同的服務，包括不同的數據服務、語音或者視頻服務。
在HiperLAN2中，移動終端與接入點進行通信，該接入點典型地連接到固定的網絡和/或其他的接入點。在ETSI技術規範(ETSITechnical Specification)TS 101 475中說明了關於HiperLAN2物理層的規範，其說明了，必須執行精確的接收功率測量和精確的傳輸功率控制。具體地，HiperLAN2說明了，移動終端必須控制傳輸功率，使得在接入點處以規定的電平接收傳輸的信號，而不依賴於接入點和移動終端之間的距離。為了實現這一目的，接入點廣播關於其使用的傳輸功率電平的信息，以及關於其期望的規定接收電平的信息。假設從接入點到移動終端(下行鏈路)的路徑損耗近似等於從移動終端到接入點的路徑損耗(上行鏈路)，由移動終端使用該信息計算傳輸功率。因此，移動終端的傳輸功率可以確定為PTransmit，MT＝PReceive，AP+PTransmit，AP-PReceive，MT其中PTransmit，MT是所需的移動終端的傳輸功率，用以在接入點處滿足規定接收電平，PReceive，AP是接入點處的接收電平，PTransmit，AP是接入點的傳輸功率電平，PReceive，MT是從接入點到移動終端的傳輸在移動終端處的接收電平，並且所有的值以dBm為單位進行測量。因此，為了滿足所述規範，移動終端必須能夠準確地測量PReceive，MT並控制PTransmit，MT。
使用通常的半導體技術不能夠製造使傳輸功率電平具有足夠精度的收發信機。具體地，對於HiperLAN，RF輸入信號的範圍是-85dBm～-20dBm。這樣，需要相當大的增益和增益變化通過接收機鏈。該電路必須以±5dB(在該範圍的端點為±8dB)的精度按照1dB的步長測量接收功率，其在沒有校準的情況下是非常難於實現的。同樣地，對於較低的HiperLAN的頻帶，發射機需要覆蓋-15～+23dBm的功率範圍，而對於較高的HiperLAN的頻率，其需要覆蓋-15～+30dBm的功率範圍，其功率步長為3dB且精度範圍為±4dB(高功率的接入點)～±10dB(低功率的移動終端)。而且，由於相對於平均值高的峰值，OFDM需要在寬的動態範圍上的高的線性並且滿足關於發射機的要求，特別地，通過現有技術不能容易地實現功率放大器。
因此，需要接收機和發射機在寬的動態範圍中的高的準確性，為了實現這一點，有必要校準接收機和發射機。通常在製造電子設備時執行校準。然而，這具有許多缺陷，包括●其沒有考慮在製造後發生的變化。由於元件的漂移、老化以及溫度變化，這些變化可能是非常顯著的。
●人工校準可能是非常耗時的，並且因此需要昂貴的特殊的測試步驟和測量電路。
●通過將校準值存儲在非易失存儲器中或者通過設置可調節的元件(諸如變阻器和電位器)，必須在整個產品壽命中維持該校準，由此需要額外的元件。
在US 6 272 322中描述了一個校準系統。在該系統中，接收機對執行環回測試，用以確定關於每個收發信機的傳輸增益和接收增益之間的關係。通過在相反的方向發送信號對，計算第一收發信機和第二收發信機之間的路徑損耗，用以確定一個接收機的傳輸增益和第二接收機的接收增益之間的關係。由該關係計算獨立的傳輸增益和接收增益。所描述的系統是相對複雜的，並且專門需要兩個可操作用於互相通信的收發信機。因此，改進的校準系統將是有利的。

發明內容
因此，本發明意圖提供用於校準收發信機的系統，其減輕了一種或者多種上文提及的現有技術的缺陷。因此，提供了對收發信機進行增益校準的方法，該收發信機具有發射單元和接收單元並且包括從發射單元到接收單元的反饋耦合，該反饋耦合包括測量點；該方法包括步驟響應信號電平測量單元通過信號電平檢測器連接至測量點時測得的信號電平檢測器的測量結果，通過調節發射單元的特性，設置測量點處的反饋信號的參考信號電平；當通過接收單元連接至測量單元時由測量單元測量與參考信號電平相關的測量參考值；按照增益步長改變收發信機的收發信單元的增益參數；以及，當通過接收單元連接至測量單元時由測量單元測量反饋信號的反饋信號電平的至少一個測量結果；響應關於測量參考值的至少一個測量結果，確定增益步長對反饋信號電平的相對作用(effect)；以及，響應增益步長對反饋信號的相對作用，校準增益步長。
由此，本發明提供了用於進行準確校準的系統，該校準基於產生於增益步長對反饋信號的相對作用。這樣，發射機、接收機和測量電路的絕對特性不會影響校準的準確性。而且，使用專用電路設置參考信號，由此可以獲得參考電平的高的準確性。而且，本發明有利地適合於自動校準，並且由此可以有規律地執行收發信機的準確校準而不需要人工幹預。所以，該校準不是耗時的，並且不受製程限制。因此，收發信機可以在其壽命中進行有規律地校準，由此確保了最優化的性能和對漂移、老化等的不敏感。而且，僅在規定的參考信號電平處使用通過信號電平檢測器的測量路徑，甚至對於簡易的和低成本的測量路徑實現方案，也得到了高的準確性。由此本發明提供了使用很少的和廉價的測量元件進行的準確的校準。
根據本發明的一個特徵，相對作用被確定為關於測量參考值的至少一個測量結果的相對變化，並且該相對作用優選地被確定為至少一個測量結果和測量參考值之間的差。這提供了用於確定相對作用的簡單的系統。該系統有利地適合於自動校準，並且優選地用於收發信機的接收單元的校準。由於測量誤差主要產生於信號電平測量單元的測量誤差，因此其進一步地提供了非常準確的校準，其中可以使該測量誤差非常低——特別是在數字域中實現時。
根據本發明的第二特徵，相對作用被確定為所需用於實現至少一個測量結果和測量參考值之間的預定關係的反饋信號電平中的相對變化。優選地，該預定關係是，該至少一個測量結果基本上等於測量參考值，並且更具體地，校準增益步長的步驟優選地包括將增益步長確定為基本上與相對作用相同的值。
這為收發信機的校準提供了非常簡單的系統，其有利地適合於自動校準。而且，由於可以高度準確地實現反饋信號的信號電平控制——特別是在使用數字生成的校準信號時，因此其允許非常準確的校準。其進一步提供了這樣的優點，即信號電平測量單元的測量結果需要具有高準確性的低的動態範圍。而且，其確保了與信號電平測量單元相關的信號電平是相對恆定的，並且特別地，可以優化數模轉換器(Digitalto Analog Converters，ADC)的負載。
根據本發明的第三特徵，發射機包括信號發生器，其通過具有傳輸路徑增益的傳輸路徑連接至反饋耦合，並且進一步包括步驟在信號發生器處設置已知電平；當測量單元通過信號電平檢測器連接到測量點時，調節傳輸路徑增益直至測量單元測量到等於測量參考值的電平；以及，校準傳輸路徑增益的絕對值，該絕對值是已知信號電平和參考信號電平與測量單元的測量值之間的預定關係的函數，其中該測量值是測量單元通過信號電平檢測器連接到測量點時測量到的。
這提供了非常準確的傳輸增益的絕對增益校準，其可以用作將相對增益校準轉換為絕對增益校準的基礎。
根據本發明的第四特徵，接收機包括接收路徑，其具有接收路徑增益，並且進一步包括步驟響應測量參考值和參考信號電平，校準接收路徑增益的絕對值。
這提供了非常準確的接收增益的絕對增益校準，其可以用作將相對增益校準轉換為絕對增益校準的基礎。
根據本發明的第五特徵，收發信單元是具有傳輸路徑的發射單元，該傳輸路徑具有傳輸路徑增益，並且增益步長是傳輸路徑增益的增益步長。這提供了發射單元的準確校準。
根據本發明的第六特徵，發射單元包括數位訊號發生器，用於產生通過傳輸路徑連接到測量點的校準信號，該傳輸路徑是模擬傳輸路徑。這提供了校準的方法，其中由於僅基於數字調節來確定相對值，因此非常準確地校準了相對增益步長。
根據本發明的第七特徵，增益步長與校準信號的信號電平的變化相關，並且增益步長的校準進一步地響應校準信號的信號電平中的變化，由此使反饋信號維持在規定的動態範圍中。因此，可以使反饋信號維持在接收單元的動態範圍中。
根據本發明的第八特徵，收發信單元是具有接收路徑增益的接收單元，並且增益步長是接收路徑增益的增益步長。這提供了接收單元的準確校準。
根據本發明的第九特徵，發射單元包括數位訊號發生器，用於產生通過傳輸路徑連接到測量點的校準信號，並且通過調節數位訊號發生器的輸出電平確定所需用於實現至少一個測量結果和測量參考值之間的預定關係的反饋信號電平中的相對變化。由於數位訊號發生器可以高度精確地和準確地實現，因此這提供了準確的校準。
根據本發明的第十特徵，改變傳輸路徑增益和調節數位訊號發生器的輸出電平的步驟，使得由測量單元測量到測量參考值。由此，通過具有較低動態範圍的信號發生器獲得了大的增益範圍的準確校準，同時維持了信號發生器的準確性。
根據本發明的第十一特徵，反饋信號是具有恆定幅度的校準信號。這提供了這樣的優點，即校準信號不依賴於校準信號的時間變化或者隨機變化，並且允許使用簡單的信號電平檢測器的構造——諸如簡單的峰值檢測器。
根據本發明的第十二特徵，測量單元是數字的，並且從測量點通過信號電平檢測器到測量單元的耦合不包括任何接收單元的模擬信號路徑。這提供了校準的方法，其中由於僅基於數字測量來確定相對值，因此非常準確地校準了相對增益步長。
根據本發明的第十三特徵，重複改變增益參數、測量至少一個測量結果、確定相對作用和校準增益步長的步驟，由此實現了跨越動態增益範圍的校準。這樣，可以在參考信號電平處執行準確的絕對增益校準，並且使用準確的相對增益測量結果可以實現對整個增益範圍的準確的增益校準。優選地，確定相對作用的步驟進一步響應前面重複過程中確定的相對作用。
根據本發明的第十四特徵，信號電平檢測器具有低失真的有限的動態輸入範圍，並且參考信號電平被設置在該動態範圍中。由於僅有小範圍的值需要準確性，因此這允許使用簡單的和廉價的信號電平檢測器的構造。
根據本發明的第二特徵，提供了用於對收發信機進行增益校準的設備，該收發信機具有發射單元和接收單元，並且包括從發射單元到接收單元的反饋耦合，該反饋耦合包括測量點；該設備包括信號電平測量單元，用於測量與測量點處反饋信號相關的信號電平；該信號電平測量單元可操作用以通過接收單元和/或通過信號電平檢測器耦合到測量點；一種這樣的裝置，用於響應信號電平測量單元通過信號電平檢測器耦合至測量點時測得的信號電平檢測器的測量結果，通過調節發射單元的特性，設置測量點處的反饋信號的參考信號電平；一種這樣的裝置，用於在通過接收單元耦合至測量單元時由測量單元測量與參考信號電平相關的測量參考值；一種這樣的裝置，用於按照增益步長改變收發信機的收發信單元的增益參數；和一種這樣的裝置，用於在通過接收單元連接至測量單元時由測量單元測量反饋信號的反饋信號電平的至少一個測量結果；一種這樣的裝置，用於響應關於測量參考值的至少一個測量結果，確定增益步長對反饋信號電平的相對作用；和一種這樣的裝置，用於響應增益步長對反饋信號的相對作用，校準增益步長。
這樣，所描述的方法的顯著的優點在於，測量路徑，並且由此信號電平檢測器，僅用於參考信號電平處的反饋信號。因此，可以使用簡單的低成本的信號電平檢測器，同時仍然實現了跨越大的增益範圍的校準的高度準確性。增益範圍可以比信號發生器的動態範圍大很多，然而仍保留了信號發生器的準確性。


通過參考附圖，僅用於示例，將描述本發明的實施例，其中圖1是根據現有技術的蜂窩通信系統的示圖；和圖2示出了根據本發明的實施例的校準方法的流程圖。
具體實施例方式
為了清楚起見，下面的本發明的優選實施例的描述集中於HiperLAN2收發信機的應用，但是應當認識到，本發明不限於該應用，並且可用於多種需要校準或者得益於校準的收發信機。
圖1是根據本發明的優選實施例的HiperLAN2收發信機的示圖。
發射單元包括數字部分和模擬部分。數字部分包括快速傅立葉逆變換(Inverse Fast Fourier Transform，iFFT)101，用於調製待通信到多個子信道的數據流，如所公知的OFDM發射機。IFFT101是複數的，並且產生同相(I)信號和正交(Q)信號。I和Q信號的每一個在兩個數模轉換器(DAC)103、105中的每一個中轉換為模擬信號。轉換的I和Q信號在低通濾波器(Low Pass Filters，LPF)107、109中進行低通濾波，用以去除由DAC103、105引入的低頻分量。低通濾波的信號在混頻器111、113中由具有I和Q信道之間的90度相移的本地振蕩器進行正交調製。I和Q信號在求和器115中求和，並且結果信號在帶通濾波器117(BPF)中進行濾波，在放大器117中進行放大，並且通過第二混頻器121上變頻至傳輸頻率。上變頻的信號由具有可變增益的第二放大器123進行放大，並且在經過第二帶通放大器125之後由傳輸功率放大器127進行放大。
收發信機的接收單元包括輸入帶通濾波器133(BPF)，用於去除所需頻帶之外的信號分量，特別是與隨後的下變頻相關的鏡頻。帶通濾波器133通過接收開關135連接到天線129。典型地，接收單元和發射單元通過雙工器(未示出)連接至相同的天線129。經濾波的天線信號從帶通濾波器133饋送至低噪聲放大器135(LNA)，其對接收到的信號進行放大。該低噪聲放大器135被設計為具有非常低的噪聲係數，並且將信號放大至這樣的電平，相比於信號電平，在該電平處，在接收過程的後繼階段中引入的噪聲是低的。因此，後繼階段的噪聲不會顯著地影響接收機的性能。來自低噪聲放大器的信號在混頻器139中下變頻至中頻(IF)，並且下變頻的信號在第二帶通濾波器141中進行濾波，該第二帶通濾波器141典型地具有比輸入帶通濾波器133更陡峭的頻率響應。典型地，第二帶通濾波器141確定所需頻帶中及其周圍的接收路徑的頻率響應。具體地，第二帶通濾波器的帶寬可以等於通信信道帶寬，而不是整個頻帶的帶寬。通過控制下變頻的頻率來選擇適當的信道。
帶通濾波的信號在具有可變增益的IF放大器143中進行放大，隨後使用具有90度相移的本地振蕩器信號在混頻器145、147中對信號進行倍增，用以使該信號下變頻至同相(I)信道和正交(Q)信道。I和Q基帶信號的每一個通過ADC開關153、155饋送到模數轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)157，159。數位化的複數基帶信號饋送到快速傅立葉變換和OFDM解調器161，其解調信號以恢復數據，如本領域所公知的。此外，ADC157、159連接到數位訊號電平測量單元，其產生關於所接收信號的信號電平的測量值。在一個實施例中，信號電平測量單元是簡單的功率電平測量單元，其執行操作P=Nin2+qn2]]>其中α是比例常數，in是I信道中的第n個樣本，qn是Q信道中的第n個樣本，而N是用於測量的平均窗口的長度。
可替換地，信號電平測量單元163可以包括任何提供關於所接收信號的信號電平測量值的功能，包括幅度電平測量結果。優選地，由信號電平測量單元163產生的測量值隨信號電平的增加而單調增加。
根據本發明的優選實施例，收發信機包括發射機和接收機之間的反饋耦合。在圖1中，當發射開關131和接收開關135處於下面的開關位置時，由該發射開關131和接收開關135以及衰減器163形成該功能。在圖1中示出的衰減器簡單地包括處於已知分壓配置的兩個電阻器R2和R3。可替換地，反饋耦合可以包括任何適當的衰減器，可以不包括衰減器和/或可以包括任何其他的允許從發射單元到接收單元的反饋耦合存在的電路。該反饋耦合進一步包括測量點165，其在圖1中的具體實施例中是發射開關131和衰減器163之間的點。
發射開關131可操作用於在上面的位置(其中發射單元連接到天線129)和下面的位置(其中發射機連接至反饋耦合和測量點165)之間切換。相似地，接收開關135可操作用於在上面的位置(其中接收單元連接到天線129)和下面的位置(其中接收單元連接至反饋耦合，並且由此通過衰減器163連接至測量點165)之間切換。
在某些實施例中，反饋耦合是永久激活的，並且收發信機不包括天線和反饋耦合之間的用於連接收發信單元的開關。在這些實施例中，可以包括額外的電路用於組合反饋信號和接收信號。在一個具體的實施例中，由具有規定頻率的完整的正弦波執行校準，並且在接收機中通過濾波分離出校準信號。在本發明的考慮範圍內的是，可以使用任何適當的用於形成反饋耦合的方法和電路，以及任何適當的用於將該反饋耦合連接到接收單元和發射單元的方法和電路。
而且，信號電平檢測器167連接到測量點165。在所描述的實施例中，信號檢測器的輸出端連接到電平適配器169，該電平適配器169的輸出端通過ADC開關153、155連接到ADC157、159。這兩個ADC開關均可操作用於在上面的位置(其中I和Q ADC157、159連接到接收路徑的低通濾波器149、151)和下面的位置(其中每個開關的ADC157、159連接到電平適配器169的輸出端)之間進行切換。因此，在該位置，ADC157、159饋送來自信號電平檢測器167的輸出端的由電平適配器190修改的信號。電平適配器是可選的，並且簡單地提供了將信號電平檢測器167的輸出端的信號電平調節到適合於ADC157、159的電平的功能。在優選實施例中，電平適配器169包括標準的運算放大器，其被連接用以提供適當的靜態增益(典型地小於1)。在其他的實施例中，電平適配器可以使信號電平衰減，和/或可以響應信號電平檢測器167的輸出端的信號電平來調節電平適配器。在優選實施例中，電平適配器169的輸出端連接至ADC開關153、155並由此連接至ADC161、163。在其他的實施例中，電平適配器169的輸出端僅連接到一個開關。在某些實施例中，不使用開關，並且來自電平適配器的信號通過其他的適當的裝置連接至信號電平測量單元163，諸如，通過額外的專用的ADC。
信號電平檢測器167優選地是功率檢測器。在優選實施例中，信號電平檢測器167是簡單的幅度峰值檢測器，其包括電阻器R1、二極體C和電容器C，如本領域所公知的。設置電容器C的值，使得其連同電平適配器的169的輸入阻抗一同提供峰值檢測器的動態性能。該動態性能優選地是這樣的，即對信號電平變化進行濾波，同時足夠快地對測量點167的信號電平中的變化進行測量。可替換地，功率檢測器可以包括與電容器並聯的第二電阻器。如果該第二電阻器明顯地小於電平適配器的輸入阻抗，則峰值檢測器的時間常數，以及動態範圍，可以由電容器的值和第二電阻器的電阻確定。
圖2示出了根據本發明的實施例的校準方法的流程圖200。將通過參考圖1的收發信機描述該方法。
在步驟201中，響應信號電平測量單元163通過信號電平檢測器167連接至測量點165時測得的信號電平檢測器的測量結果，通過調節發射單元的特性，設置測量點165處的反饋信號的參考信號電平。
開始，發射開關131和ADC開關157、159切換到下面的開關位置，由此形成了從發射機的輸出端通過發射開關131、測量點165、信號電平檢測器167、電平適配器169、ADC開關153、155和ADC157、159到達信號電平測量單元163的路徑。由此連接信號電平測量單元163，使得其可以測量信號電平，並且在優選實施例中，可以對測量點165的反饋信號的功率電平進行測量。反饋信號是在發射機中產生的，並且在優選實施例中，具有傳輸頻帶中的某一頻率的恆定幅度的正弦波用作專用的校準信號。該校準信號由數字OFDM調製器101產生。可以通過不同的方法調節反饋信號的信號電平，包括調節產生的數字校準信號的幅度和調節發射機中具有可變增益G的第一放大器123的增益。在優選實施例中，調節發射機特性，使得信號電平測量單元163測量到規定的參考信號電平。具體地，將數字校準信號的信號電平設置為適合於DAC103、105的動態範圍的電平，並且調節第一放大器119的增益，使得測量到參考信號電平。在其他的實施例中，可以設置其他的參數，諸如，數字校準信號的信號電平或者DAC的參考電壓。
可以使用任何適當的參考電平，但是優選地將參考電平設置得儘可能大，以便於將噪聲和失真的影響減到最小，同時仍然確保傳輸路徑、接收路徑、測量路徑，數模轉換和模數轉換處於電路的動態範圍之內。在優選實施例中，參考信號電平被設置為18dBm。
而且，通過信號電平檢測器167的信號路徑優選地是預先校準的，使得該路徑中使用的所有元件的具體特性均得到補償。具體地，在收發信機的製造過程中，準確的信號電平計連接到測量點165，並且調節發射機，用以提供在準確的信號電平計上測得的所需的信號電平。然後，得到了由信號測量單元163測得的值並將其存儲起來。在校準過程中，根據本發明的實施例，通過調節發射機直至信號電平測量單元163測量到對應於所存儲的參考值的值，設置參考電平。可替換地，可以調節測量路徑中的增益，使得在準確的信號電平計測量到所需的參考電平時，信號電平測量單元163測量到預定的值。例如，通過人工調節電平適配器的增益，例如，通過調節變阻器，可以實現該調節。通過預先校準測量路徑，可以實現測量點165處的反饋信號的參考信號電平的非常精確的初始設置。由於這形成了隨後校準的基礎，因此可以實現整個校準的高的準確性。
在步驟203中，當通過接收單元連接到測量單元時，由測量單元測量與參考信號電平相關的測量參考值。
在該步驟中，ADC開關153、155從下面的位置切換到上面的位置，並且接收開關設置在下面的位置。因此，信號電平測量單元163通過衰減器163、接收路徑、ADC開關153、155和ADC157、159連接到測量點165。不改變發射機的特性，並且由此信號電平測量單元163現正對測量參考值進行測量，對應於測量通過接收單元的參考信號電平。
在步驟205中，按照增益步長改變收發信機的收發信單元的增益參數。在優選實施例中，改變與發射單元相關的增益，諸如第一放大器123的增益，或者改變與接收單元相關的增益，諸如IF放大器143的增益。增益步長可以具有任何適當的尺寸，並且在一個實施例中，該增益步長是無窮小的，使得按照附加的增益步長進行重複校準對應於在增益範圍上與收發信單元相關的增益的連續變化。
步驟207包括，當通過接收單元連接到測量單元時，由測量單元測量反饋信號的反饋信號電平的至少一個測量結果。
由於增益步長的原因，由信號電平測量單元163測量的信號電平將發生變化。如果增益步長是發射機的增益步長，則反饋信號的信號電平發生變化，並且由於接收路徑和信號電平測量單元163未變化，所以測量結果將發生變化。如果增益步長是接收機的增益步長，則ADC處的信號電平將發生變化，並且由信號電平測量單元163測得的測量結果將發生變化。
在步驟209中，響應關於測量參考值的至少一個測量結果，確定增益步長對反饋信號電平的相對作用。在增益步長是發射單元的增益步長的情況中，反饋信號電平發生變化，並且在優選實施例中，相對作用被確定為反饋信號的信號電平中的差。該差被確定為信號電平測量單元163的測量結果和測量參考值之間的差。這樣，如果測量結果和測量參考值之間的差是，假如2dB，則相對作用被確定為2dB的信號電平變化。
在增益步長是接收單元的增益步長的情況中，信號電平測量單元163的測量結果的變化與反饋信號的信號電平變化相同。在該情況中，在優選實施例中，相對作用被確定為反饋信號的信號電平中所需要的變化，以便於使信號電平測量單元163測得基本上等於測量參考值的值。這樣，在優選實施例中，通過調節發射機直至信號電平測量單元163再次測得與測量參考值相似的值，調節反饋信號的信號電平。優選地，通過改變數字校準信號的幅度來完成該調節。由於該調節是在數字域中實現的，所以其可以高度準確地執行。在優選實施例中，相對作用被確定為數位訊號發生器的信號電平中的變化，以便於測量基本上與參考值相同的值。這樣，如果數字校準信號的信號電平中的變化是，假如2dB，則相對作用被確定為2dB的信號電平變化。
可替換地或者另外地，例如，通過準確測量，改變傳輸路徑中的任何適當的元件的增益，可以實現發射機特性的調節。具體地，該元件可以是模擬元件，諸如優選地是第一放大器。實際上，通過在接收路徑的校準之前對傳輸路徑進行校準，明顯地有助於獲得該增益步長的所需的準確性。
步驟211包括，響應增益步長對反饋信號的相對作用，校準增益步長。在優選實施例中，將增益步長簡單地校準為前文所述的相對作用，即，對於發射機校準，其為信號電平測量單元的測量結果的差，而對於接收機校準，其為信號電平中的差。然而，在其他實施例中，可以使用任何適當的用於使增益步長對反饋信號的相對作用同增益步長的校準值相關聯的功能。例如，可以使用轉換功能，例如，其考慮接收路徑增益或者信號電平測量單元163對絕對輸入信號電平的已知的依賴關係。在其他的實施例中，可以使用進一步包括其他的參數或者測量結果的轉換功能。
在下文中，更加詳細地描述了本發明的優選實施例。首先將描述收發信單元的發射單元的校準，隨後將描述接收單元校準的實施例。在優選實施例中，發射單元和接收單元都根據所描述的實施例進行校準。
在優選實施例中，發射機包括通過傳輸路徑連接至反饋耦合的信號發生器。在圖1中，該信號發生器由OFDM調製器101形成，其可操作用於產生如前文所述的數字校準信號。在優選實施例中，通過在信號發生器處設置已知的電平，確定傳輸路徑增益GT，Ref的絕對值；當測量單元通過功率檢測器連接到測量點時，調節傳輸路徑增益直至測量單元測量到等於測量參考值的電平；並且，校準傳輸路徑增益GT，Ref的絕對值，其是已知信號電平和測量單元在通過功率檢測器連接到測量點時測得的測量值之間的預定關係的函數。
具體地，發射開關131和ADC開關153、155開始被設置在下面的位置，由此建立了如前文所述的信號電平測量單元163通過信號電平檢測器167的測量路徑。
將傳輸路徑的增益設置為最小值，並且具體地，將第一放大器123的增益設置為最小值。然後通過將來自OFDM調製器101的校準信號設置在最大的可能幅度，同時維持針對DAC飽和的合理的餘量，設置信號發生器的已知值。在優選實施例中，通過將恆定的幅度施加到一個子信道，同時將零信號施加到所有其他的子信道，由OFDM調製器101的iFFT產生5MHz的正弦信號。可替換地，可以使用專用的信號發生器。由信號電平測量單元163執行測量，同時逐漸增加第一放大器123的增益直至測量結果等於這樣的值，即其對應於測量點165處的反饋信號的規定的參考信號電平。優選地，在如前文所述的製造過程中，通過預先校準來預先確定測量值。
用於使反饋信號的信號電平等於參考信號的設置用作關於第一放大器123的參考增益設置。測量點處的反饋信號對應於傳輸信號的輸出信號，並且，由於現在已知該信號的信號電平等於信號參考電平，而且已知校準信號的信號電平具有高的準確性，因此，針對該參考增益設置，傳輸路徑增益GT，Ref的絕對值可以準確地確定為GT，Ref＝PRef-PCal其中GT，Ref以dB為單位進行測量，PRef是以dBm為單位進行測量的反饋信號的參考信號電平，而PCal是以dBm為單位進行測量的校準信號的信號電平。
這樣，獲得了傳輸路徑的參考增益的絕對值的準確校準。在第一放大器123的增益步長相當高的系統中，通過設置第一放大器123的增益使得信號電平測量單元163的測量結果接近於所需的值，隨後通過調節校準信號的信號電平對電平進行細微調節，可以獲得參考信號電平的準確設置。因此，具體地，可以增加第一放大器的增益直至信號電平高於參考信號電平，在該點使增益減小一個步長，並且逐漸增加校準信號電平直至達到正確的電平。
在對傳輸路徑增益GT，Ref的絕對值進行準確地校準之後，ADC開關157、159改變到上面的位置，由此使信號電平測量單元163通過接收路徑連接到測量點165。反饋信號的信號電平仍然處於參考信號電平，並且對應於該電平的信號電平測量單元163的測量結果作為測量參考電平而被存儲。
然後，通過按照某一步長調節第一功率放大器的增益，執行傳輸路徑的增益步進。在優選實施例中，第一放大器123的增益由數字控制信號進行控制，並且步長尺寸等於可能的最低步長，即等於針對第一放大器123進行量化的步長。在增益步進之後，並且在允許系統穩定的足夠的時間之後，由信號電平測量單元163執行測量。在優選實施例中，第一放大器123的增益初始減小一個步長，並且因此由信號電平測量單元163測得的信號電平測量結果將小於參考測量值。
反饋信號對信號電平的相對作用被確定為信號電平測量單元163的測量結果中的變化，並且具體地，被確定為新的測量值和測量參考值之間的差。增益步長隨後被校準為測量值之間的差。由此增益步長的經校準的增益被確定為ΔG(-1)＝P(-1)-PMeas，Ref其中ΔG(-1)是以dB為單位的相對值(並且對於增益的減小是負的)，PMeas，Ref是以dBm為單位的測量參考值，而P(-1)是增益步進後的信號電平測量單元的測量值。
這樣，由信號電平測量單元163的準確性和接收路徑的線性和噪聲提供了校準步長的準確性。然而，由於信號電平測量單元163是在數字域中實現的，所以可以獲得高的準確性，而且其對溫度變化、漂移、老化等是不敏感的。而且，為了接收通信信號，接收路徑已被設計為具有非常低的噪聲和非常高的線性。特別地，對於OFDM接收機，線性要求是非常嚴格的，這是因為，對於(相比於平均比)具有非常高的幅度峰值的信號，其必須提供適當的性能。因此，實現了增益步長的非常準確的校準。
新的增益設置G(-1)的絕對值可以簡單地確定為G(-1)＝GT，Ref+ΔG(-1)一旦對第一增益步長進行了校準，則針對下一個增益步長重複校準。這樣，第一放大器123的增益改變為緊接前一增益設置下面的設置，並且確定由信號電平測量單元163測得的新的測量結果P(-2)。通過下式確定關於該步長的相對增益校準ΔG(-2)＝P(-2)-P(-1)然後，通過下式對該增益設置的絕對值進行校準G(-2)＝G(-1)+ΔG(-2)＝GT，Ref+ΔG(-1)+ΔG(-2)＝GT，Ref-PMeas，Ref+P(-2)對於另外的增益步長，重複校準直至覆蓋參考信號電平下面的所需動態範圍。在優選實施例中，針對發射機的輸出端處的信號電平的動態範圍，即18dBm～-15dBm的參考信號電平，重複該過程，由此覆蓋了33dB的動態範圍。
在優選實施例中，發射單元包括具有OFDM調製器形式的數位訊號發生器，用於產生校準信號。該數位訊號發生器通過模擬傳輸路徑連接到測量點。這提供了對校準信號的信號電平的非常準確的控制，並且特別地，其允許獲得非常準確的相對信號電平變化。
在某些實施例中，並且特別是在與優選實施例相似的實施例中，增益步長與校準信號的信號電平的變化相關，並且增益步長的校準進一步響應校準信號的信號電平中的變化。因此，在某些實施例中，某些增益步進或者全部的增益步進之後跟隨有校準信號的信號電平調節。例如，如果第一放大器123的增益減少了一個增益步長，則校準信號的信號電平增加適當的值。由於校準信號的信號發生器是數字的，因此已知該值具有高的精確性。因此，第一增益步長的校準得自ΔG(-1)＝P(-1)-PMeas，Ref+PΔCal其中PΔCal是對應於增益步長的校準信號的信號電平中的變化。可以以相似的方式執行另外的增益步長的校準。優選地，校準信號僅針對一個增益步長或者某些增益步長進行調節，而對剩餘的增益步長不進行調節。
通過調節校準信號的信號電平，反饋信號可以維持在規定的動態範圍中，其明顯地小於待校準的增益的動態範圍。因此，噪聲和非線性的影響可以減到最小，導致更加準確的校準過程。因此，與一個或者多個增益步長相關的校準信號的信號電平中的變化優選地是這樣的，即，使反饋信號維持在規定的動態範圍內。
在優選實施例中，調節校準信號的信號電平的方法用於校準參考增益GT，Ref之上的增益範圍。優選地針對接收路徑和測量路徑的動態範圍的上閾值設置參考信號電平，以便於將噪聲和非線性的影響減到最小。然而，增加發射機的增益將導致反饋信號的信號電平增加到參考信號電平之上，並且由此使接收機和/或測量電路過載。因此，在優選實施例中，將傳輸路徑的增益增加到參考增益之上的至少一個增益步長與校準電平的信號電平的下降相關，由此使參考信號維持在規定的動態範圍內。
具體地，將第一放大器123的增益設置為或者重置為參考增益，並且將校準信號的信號電平設置為默認的值。由於前面的校準，現在反饋信號處於參考信號電平，並且信號電平測量單元163正在測量等於測量參考值的值。信號發生器的信號電平，即OFDM調製器101的校準信號現在減少了已知的值，在該實施例中，該值等於多個增益步長。作為具體的示例，校準信號電平減少了18dB，以便於校準4個約為3dB的增益步長。這將在最高的增益設置處提供某些餘量。信號電平測量單元163現在測得了值，除去測量誤差，該值等於測量參考值減去增益變化，即18dB。該電平用作新的測量參考值。然後第一放大器123的增益增加一個增益步長，由信號電平測量單元163執行新的測量，並且由下式校準增益步長ΔG(+1)＝P(+1)-PMeas，Ref，CalComp其中P(+1)是以dB為單位的信號電平測量單元的測量結果，PMeas，Ref，CalComp是以dB為單位的校準補償的測量參考值。在理想情況中，PMeas，Ref，CalComp等於PMeas，Ref+ΔPCal。因此，該增加的增益設置的絕對增益是G(1)＝GT，Ref+ΔG(1)然後以相同的方式繼續校準直至所需動態範圍的所有增益設置均被覆蓋。
在優選實施例中，發射單元和接收單元都進行校準。當校準接收單元時，如針對發射機校準所描述的，首先設置參考信號電平。然後ADC開關切換到上面的位置，由此使信號電平測量單元163通過接收路徑連接到測量點。反饋信號的信號電平處於參考信號電平，並且信號電平測量單元正在測量對應於測量參考值的值。在優選實施例中，執行接收路徑的絕對增益的校準。優選地，緊隨發射機的絕對增益校準之後，並且在發射單元的整個動態增益範圍的校準之前，執行接收機的絕對增益校準。
接收機的絕對增益校準優選地響應測量參考值和參考信號電平。衰減器163的衰減是已知的，並且因此接收機的輸入電平的信號電平是已知的。測量參考值是ADC處的信號電平的測量值，並且因此接收路徑的增益可計算為輸入信號電平和ADC處的信號電平之間的比。
具體地，通過首先將接收路徑的增益設置為最小值，執行接收機的絕對增益值的校準。針對反饋信號設置參考信號電平，並且信號電平測量單元通過接收路徑連接到測量點。優選地，這樣設置參考信號電平和衰減器的比，使得接收機輸入信號電平對應於接收機的動態範圍的上閾值。接收機的增益向上步進直至ADC過載。接收路徑的增益減小一個步長，由此ADC輸入端的信號返回到範圍內。關於接收機的輸入信號電平現處於最大電平，並且信號電平測量單元指出接近滿標功率。信號電平測量單元163執行信號電平的測量，並且測量值用作測量參考值PMeas，Ref。接收路徑的當前增益設置是被確定為接收機輸入信號和測量參考值之間的差的參考增益設置GR，Ref，即GR,Ref=PMeas,RefPRef-GAtt]]>
其中Pref是參考信號電平，而GAtt是由衰減器進行的衰減，並且所有的值以dB為單位進行測量。
因此，由參考信號電平，如前文所述，其被設置為具有高的準確性——特別是在執行信號電平檢測器的預先校準時；衰減器的衰減，其可被設計為具有高的準確性；和信號電平測量單元的準確性，其是數字的並且由此可被設計為具有高的準確性，確定參考增益設置處的接收路徑的絕對增益。因此，隨之而來的是，實現了參考增益設置處的絕對增益的非常準確的測量。
在優選實施例中，衰減器被設計為提供28dB的衰減，使得對於優選的18dB的參考信號電平，反饋回接收機的信號電平為-20dBm。該電平是在HiperLAN標準中規定的最高的接收信號電平。如果，例如，測量參考值測得為10dBm，則參考增益設置處的增益被確定為30dB。
當開始接收單元的動態範圍的校準時，將反饋信號設置在參考信號電平。在優選實施例中，對於接近最大值的校準信號電平和參考設置處的傳輸增益設置，執行該操作。
然後，通過使接收單元的增益參數改變一個增益步長，執行接收增益的校準。在圖1的實施例中，為了簡潔和清楚起見，示出了，僅在IF放大器143處調節接收路徑的增益。優選地，該IF放大器具有數控增益，並且接收機的增益步長對應於將IF放大器143的增益改變到最近的設置。
通過信號電平測量單元163執行反饋信號的測量，並且增益步長對反饋信號的相對作用被確定為所需用於實現至少一個測量結果和測量參考值之間的預定關係的反饋信號電平中的相對變化。在優選實施例中，預定的關係是，信號電平測量單元的測量結果基本上等於測量參考值。具體地，通過改變發射單元的特性直至信號電平測量單元測得了等於測量參考值的值，確定相對作用。然後，響應該相對作用，確定增益步長的校準，並且在優選實施例中，其被確定為與相對作用基本相同的值。
在該實施例中，根據反饋信號電平中的變化設置增益步長的校準，其導致了信號電平測量單元的測量結果等於測量參考值。反饋信號的信號電平中的變化通過發射機中為實現該目的而發生的變化來確定。在優選實施例中，改變發射機的增益和/或校準信號的信號電平，並且，由於在該實施例中發射機的校準先於接收機的校準，因此這些值已知具有高的準確性，由此導致了接收單元的增益步長的準確校準。
更具體地，在優選實施例中，由於參考增益設置被確定用於最高的所規定的接收機輸入電平，因此接收機增益步長的校準主要具有高於參考增益設置的增益。因此增益步長達到接收單元的較高增益，並且由於參考增益設置被設置為使得ADC信號電平剛好低於飽和，因此ADC將飽和或者過載。因此，通過減少OFDM調製器101包括的數位訊號發射器產生的校準信號的幅度，減少了校準信號的信號電平。減少校準信號電平直至信號電平測量單元163測得了等於測量參考值的值。因此，增益步長被校準為等於校準信號的幅度中的減少量。由於在數字域中執行該減少，因此其可被確定為具有高的準確性，並且由此高度準確地校準了增益步長。
在優選實施例中，重複所描述的步驟(與發射機的校準相似)，由此高度準確地校準了接收單元的增益範圍。數位訊號發生器(OFDM調製器)的動態範圍和/或DAC典型地受到限制，並且因此，優選實施例包括，改變傳輸路徑的增益和調節數位訊號發生器的輸出電平直至由測量單元測得測量參考值。優選地，在改變接收單元的增益之前執行該步驟。這樣，通過改變傳輸路徑的增益，諸如第一放大器的增益，反饋信號電平的動態範圍可以擴展超出數位訊號發生器的動態範圍。由於傳輸路徑的增益變化與校準信號電平的再調節相關，使得信號電平測量單元163再一次測得測量參考值，因此維持了校準的高的準確性——即使是在沒有校準傳輸路徑的增益步長的情況下。
因此，在優選實施例中，具體地，通過在規定的適當的範圍中調節校準信號，校準了多個增益步長。然而，當校準信號電平即將超出該動態範圍時，傳輸路徑的增益的增加領先於接收路徑的增益步長一個或者幾個增益步長。然後，調節校準信號電平直至信號電平測量單元的測量結果與測量參考電平相同。當其發生時，反饋信號的信號電平等於調節傳輸路徑的增益設置之前的電平，但是信號發生器以及校準信號電平返回信號發生器的動態範圍的上閾值。接收機增益隨即增加一個增益步長，並且調節校準電平的信號電平直至信號電平測量單元再一次測得對應於測量參考值的值。然後，再次將增益步長校準為等於由數位訊號發生器產生的校準信號的信號電平中的變化。
這樣，可被校準的接收機增益的動態範圍極大地擴展，超出了數位訊號發生器的動態範圍，同時保留了數位訊號發生器的校準的準確性。
在優選實施例中，校準信號是具有恆定幅度的正弦信號。這提供了這樣的優點，即測量過程不會受到校準信號的信號電平中的變化的影響，並且對於優選實施例中用作信號電平檢測器的簡單的峰值檢測器，可以容易地確定輸出電平和輸入端的信號電平之間的關係。然而，在其他的實施例中，可以使用其他適當的信號。特別地，如果使用比較複雜的信號檢測器，諸如均方根(rms)信號電平檢測器，則可以使用比較複雜的校準信號。這樣，可以使用任何具有時間變化的信號，其中應限制時間變化使之明顯小於測量過程的平均間隔，並且特別地，可以反饋當前的經調製的通信信號並使之用於校準。對於具有相對恆定的幅度的調製格式，這在收發信機中是特別有吸引力的，諸如高斯最小頻移鍵控(Gaussian Minimum Shift Keying，GMSK)，而且在某些實施例中不僅使用正交調幅(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)信號，甚至使用OFDM信號。
在某些實施例中，對於發射單元和接收單元，以時分多路復用的方式使用相同的低通濾波器。在該情況中，在增益校準過程中，在接收路徑中使用簡單的輔助濾波器對或者完全不使用濾波器。由於濾波器具有準確的增益，因此這不會降低校準的精度。
從上文的描述中，應當認識到，絕對校準的準確性依賴於通過信號電平檢測器的測量路徑的精度。信號檢測器典型地具有有限的高準確性的動態範圍，並且在該範圍外準確性降低。因此，信號電平檢測器具有有限的低失真的動態輸入範圍，並且將參考信號電平設置在該動態範圍內。
因此，在優選實施例中，具體地，使用了非常簡單的信號電平檢測器。該檢測器的準確性的關鍵參數是二極體的特性及其中的變化。對於典型的二極體，二極體的導通電壓將在最大值400mV和最小值100mV之間變化。因此，該功率電平檢測器的誤差在300mV的量級，並且因此儘可能選擇高的參考信號電平。對於優選的-018dBm的參考信號電平，正弦信號的峰值是2.5伏特，並且檢測器可能的變化為14％或者1.16dB。然而，通過在製造過程中預先校準信號電平檢測器，可以基本上減小該值。在反饋信號電平的較低的值處，誤差將明顯增加。所述校準方法的顯著的優點在於，測量路徑以及信號電平檢測器僅用於處於參考信號電平的反饋信號，並且因此可以使用簡單的低成本的信號電平檢測器，同時仍然導致跨越大的增益範圍的校準的高度的準確性。
接收機增益的絕對值的準確性進一步依賴於衰減器的準確性。對於圖1中示出的簡單的阻性衰減器，隨著衰減的降低，衰減器的精度增加，並且因此理想的是，具有儘可能低的衰減。然而，低的衰減需要低的參考信號電平，並且因此同關於信號電平檢測器的要求相衝突。因此，必須確定適當的折衷，在優選實施例中，其是處於-18dBm的參考信號電平和38dB的衰減。
為了簡潔和清楚起見，所述實施例僅考慮了具有可變增益的傳輸路徑和/或接收路徑的一個元件。然而，在本發明考慮範圍內的是，可以使用任何數目的可調節元件或者可變元件，並且可以使用任何適當的調節或者改變這些元件的方法。
本發明可以以任何適當的形式實現，包括在硬體中實現，或者在硬體和軟體的任何適當的組合中實現。然而，優選地，所有的數字元件在集成電路中實現或者在適當的數位訊號處理器中實現。該集成電路可以進一步包括ADC、DAC和某些或者全部模擬元件。這樣，可以以任何適當的方式實現所需用於校準的步驟，但是優選地，作為集成電路或者信號處理單元中的軟體或者固件實現。
因此，本發明意圖提供多種優點，其包括下列項中的某些或全部●提供了用於自動校準收發信單元的簡單方法。
●提供了增益校準的準確方法。
●僅在規定的參考信號電平處使用測量路徑，即使對於測量路徑的簡單的和低成本的實現方案，也允許高的準確性。因此本發明提供了使用很少的和廉價的測量元件的準確的校準。
●可以在參考信號電平處執行準確的絕對增益校準，並且使用準確的相對增益測量，可以獲得關於整個增益範圍的準確的增益校準。
●通過具有較低的動態範圍的信號發生器實現了大增益範圍的準確的校準，同時維持了信號發生器的準確性。
●提供了校準的方法，其中非常準確地對相對增益步長進行校準，這是由於相對值是僅基於數字測量和調節確定的。
●所述校準方法的顯著優點在於，測量路徑以及信號電平檢測器僅用於處於參考信號電平的反饋信號，並且因此可以使用簡單的低成本的信號電平檢測器，同時導致跨越大的增益範圍的校準的高度的準確性，其中該增益範圍比信號發生器的動態範圍大很多，該信號發生器仍然維持了其校準的準確性。
權利要求
1.一種用於對收發信機進行增益校準的方法，該收發信機具有發射單元和接收單元並且包括從發射單元到接收單元的反饋耦合，該反饋耦合包括測量點；該方法包括步驟響應信號電平測量單元通過信號電平檢測器連接至測量點時測得的信號電平檢測器的測量結果，通過調節發射單元的特性，設置測量點處的反饋信號的參考信號電平；當通過接收單元連接至測量單元時由測量單元測量與參考信號電平相關的測量參考值；按照增益步長改變收發信機的收發信單元的增益參數；當通過接收單元連接至測量單元時由測量單元測量反饋信號的反饋信號電平的至少一個測量結果；響應相對於測量參考值的至少一個測量結果，確定增益步長對反饋信號電平的相對作用；和響應增益步長對反饋信號的相對作用，校準增益步長。
2.權利要求1的方法，其中相對作用被確定為關於測量參考值的至少一個測量結果的相對變化。
3.權利要求2的方法，其中相對作用被確定為至少一個測量結果和測量參考值之間的差。
4.權利要求1的方法，其中相對作用被確定為所需用於實現至少一個測量結果和測量參考值之間的預定關係的反饋信號電平中的相對變化。
5.權利要求4的方法，其中預定關係是，至少一個測量結果基本上等於測量參考值。
6.權利要求4或5的方法，其中校準增益步長的步驟包括將增益步長確定為基本上與相對作用相同的值。
7.前面任何權利要求的方法，其中發射機包括通過具有傳輸路徑增益的傳輸路徑連接至反饋耦合的信號發生器，並且進一步包括步驟在信號發生器處設置已知電平；當測量單元通過信號電平檢測器連接到測量點時，調節傳輸路徑增益直至測量單元測量到等於測量參考值的電平；和校準傳輸路徑增益的絕對值，該絕對值是已知信號電平和參考信號電平與測量單元的測量值之間的預定關係的函數，其中該測量值是測量單元通過信號電平檢測器連接到測量點時測量到的。
8.前面任何權利要求的方法，其中接收機包括具有接收路徑增益的接收路徑，並且進一步包括步驟響應測量參考值和參考信號電平，校準接收路徑增益的絕對值。
9.前面任何權利要求的方法，其中收發信單元是具有傳輸路徑的發射單元，該傳輸路徑具有傳輸路徑增益，並且增益步長是傳輸路徑增益的增益步長。
10.權利要求9的方法，其中發射單元包括數位訊號發生器，用於產生通過傳輸路徑連接到測量點的校準信號，該傳輸路徑是模擬傳輸路徑。
11.權利要求10的方法，其中增益步長與校準信號的信號電平的變化相關，並且增益步長的校準進一步地響應校準信號的信號電平中的變化，由此使反饋信號維持在規定的動態範圍中。
12.前面任何權利要求的方法，其中收發信單元是具有接收路徑增益的接收單元，並且增益步長是接收路徑增益的增益步長。
13.權利要求12的方法，依賴於權利要求4～6中的任何一個，其中發射單元包括數位訊號發生器，用於產生通過傳輸路徑連接到測量路徑的校準信號，並且通過調節數位訊號發生器的輸出電平確定所需用於實現至少一個測量結果和測量參考值之間的預定關係的反饋信號電平中的相對變化。
14.權利要求13的方法，進一步包括步驟改變傳輸路徑增益和調節數位訊號發生器的輸出電平，使得由測量單元測量到測量參考值。
15.前面任何權利要求的方法，其中反饋信號是具有恆定幅度的校準信號。
16.前面任何權利要求的方法，其中測量單元是數字的，並且從測量點通過信號電平檢測器到測量單元的耦合不包括任何接收單元的模擬信號路徑。
17.前面任何權利要求的方法，其中重複改變增益參數、測量至少一個測量結果、確定相對作用和校準增益步長的步驟，由此實現了跨越動態增益範圍的校準。
18.權利要求17的方法，其中確定相對作用的步驟進一步響應前面重複過程中確定的相對作用。
19.前面任何權利要求的方法，其中信號電平檢測器具有低失真的有限的動態輸入範圍，並且參考信號電平被設置在該動態範圍中。
20.前面任何權利要求的方法，進一步包括步驟當測量通過信號電平檢測器的參考信號電平時，預先校準測量單元的測量結果。
21.一種用於對收發信機進行增益校準的設備，該收發信機具有發射單元和接收單元，並且包括從發射單元到接收單元的反饋耦合，該反饋耦合包括測量點；該設備包括信號電平測量單元，用於測量與測量點處反饋信號相關的信號電平；該信號電平測量單元可操作用以通過接收單元和/或通過信號電平檢測器連接到測量點；一種這樣的裝置，用於響應信號電平測量單元通過信號電平檢測器連接至測量點時測得的信號電平檢測器的測量結果，通過調節發射單元的特性，設置測量點處的反饋信號的參考信號電平；一種這樣的裝置，用於在通過接收單元連接至測量單元時，控制測量單元，用以執行與參考信號電平相關的測量參考值的測量；一種這樣的裝置，用於按照增益步長改變收發信機的收發信單元的增益參數；一種這樣的裝置，用於在通過接收單元連接至測量單元時，控制測量單元，用以執行反饋信號的反饋信號電平的至少一個測量結果的測量；一種這樣的裝置，用於響應關於測量參考值的至少一個測量結果，確定增益步長對反饋信號電平的相對作用；和一種這樣的裝置，用於響應增益步長對反饋信號的相對作用，校準增益步長。
22.權利要求21的設備，其中用於確定相對作用的裝置可操作用於將相對作用確定為關於測量參考值的至少一個測量結果的相對變化。
23.權利要求22的設備，其中用於確定相對作用的裝置可操作用於將相對作用確定為至少一個測量結果和測量參考值之間的差。
24.權利要求21的設備，其中用於確定相對作用的裝置可操作用於將相對作用確定為所需用於實現至少一個測量結果和測量參考值之間的預定關係的反饋信號電平中的相對變化。
25.權利要求24的設備，其中預定關係是，至少一個測量結果基本上等於測量參考值。
26.權利要求24或25的設備，其中用於校準增益步長的裝置可操作用於將增益步長確定為基本上與相對作用相同的值。
27.前面的權利要求21～26的任何一個的設備，進一步包括信號發生器，其通過具有傳輸路徑增益的傳輸路徑連接至反饋耦合；一種這樣的裝置，用於在信號發生器處設置已知電平；一種這樣的裝置，用於在通過信號電平檢測器連接到測量點時，調節傳輸路徑增益直至測量單元測量到等於測量參考值的電平；和一種這樣的裝置，用於校準傳輸路徑增益的絕對值，該絕對值是已知信號電平和參考信號電平與測量單元的測量值之間的預定關係的函數，其中該測量值是測量單元通過信號電平檢測器連接到測量點時測量到的。
28.前面的權利要求21～27的任何一個的設備，其中接收機具有接收路徑，其具有接收路徑增益，並且該設備進一步包括用於響應測量參考值和參考信號電平，校準接收路徑增益的絕對值的裝置。
29.前面的權利要求21～28的任何一個的設備，其中收發信單元是具有傳輸路徑的發射單元，該傳輸路徑具有傳輸路徑增益，並且增益步長是傳輸路徑增益的增益步長。
30.權利要求29的設備，其中進一步包括數位訊號發生器，用於產生通過傳輸路徑連接到測量點的校準信號，該傳輸路徑是模擬傳輸路徑。
31.權利要求30的設備，其中增益步長與校準信號的信號電平的變化相關，並且增益步長的校準進一步地響應校準信號的信號電平中的變化，由此使反饋信號維持在規定的動態範圍中。
32.前面的權利要求21～31的任何一個的設備，其中收發信單元是具有接收路徑增益的接收單元，並且增益步長是接收路徑增益的增益步長。
33.權利要求32的設備，依賴於權利要求24～26的任何一個，進一步包括數位訊號發生器，用於產生校準信號，該數位訊號發生器可操作用於通過傳輸路徑連接到測量路徑，並且其中用於確定相對作用的裝置可操作用於，通過調節數位訊號發生器的輸出電平，確定所需用於實現至少一個測量結果和測量參考值之間的預定關係的反饋信號電平中的相對變化。
34.權利要求33的設備，進一步包括用於改變傳輸路徑增益和調節數位訊號發生器的輸出電平，使得由測量單元測量到測量參考值的裝置。
35.前面的權利要求21～34的任何一個的設備，其中反饋信號是具有恆定幅度的校準信號。
36.前面的權利要求21～35的任何一個的設備，其中測量單元是數字的，並且從測量點通過信號電平檢測器到測量單元的耦合不包括任何接收單元的模擬信號路徑。
37.前面的權利要求21～36的任何一個的設備，可操作用於重複改變增益參數、測量至少一個測量結果、確定相對作用和校準增益步長的步驟，由此實現了跨越動態增益範圍的校準。
38.權利要求37的方法，其中用於確定相對作用的裝置可操作用於，進一步響應前面重複過程中確定的相對作用，確定相對作用。
39.前面的權利要求21～38的任何一個的設備，其中信號電平檢測器具有低失真的有限的動態輸入範圍，並且用於設置參考信號電平的裝置可操作用於將參考信號電平設置在該動態範圍中。
40.前面的權利要求21～39的任何一個的設備，進一步包括用於在測量單元測量通過信號電平檢測器的參考信號電平時，存儲關於測量單元的測量結果的預先校準值的裝置。
41.一種集成電路，包括前面的權利要求21～40中任何一項所述的設備。
42.一種收發信機，包括前面的權利要求21～40中任何一項所述的設備。
全文摘要
本發明涉及收發信單元(100)中的增益校準，該收發信單元(100)具有發射單元和接收單元以及在它們之間的反饋耦合(165)。信號電平測量單元(163)通過接收單元或者通過信號電平檢測器(167)測量反饋信號的信號電平。在通過信號電平檢測器(167)連接時，通過調節發射單元直至信號電平測量單元(163)測量到預定的值，設置反饋信號的參考信號電平。然後校準發射機增益的絕對值。信號電平測量單元(163)通過接收單元連接，並且接收機增益的絕對值被校準。在接收機中或在發射機中改變增益。測量反饋信號的相對信號電平變化，並且使用其校準增益步長。
文檔編號H04B17/00GK1666449SQ03815968
公開日2005年9月7日 申請日期2003年6月25日 優先權日2002年7月5日
發明者安東尼·牛頓, 海因茨·萊寧 申請人:飛思卡爾半導體公司