專利名稱：I－q正交調(diào)制發(fā)射機及其i－q路間相位偏置的監(jiān)測裝置和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及I-Q正交調(diào)制發(fā)射機及其I-Q路間相位偏置的監(jiān)測裝置和方法，本方法適合所有由同相路和正交路構(gòu)成的通信系統(tǒng)，如QPSK(四相相移鍵控)、DQPSK(差分四相相移鍵控)、M-PSK(多進制相移鍵控)、DM-PSK(差分多進制相移鍵控)、QAM(正交調(diào)制)等光通信系統(tǒng)以及其他通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光通信系統(tǒng)的容量在過去的幾年中有了很快的增長，但實用化的調(diào)制技術(shù)依然是傳統(tǒng)的非歸零(NRZ)或歸零(RZ)的二進制幅移鍵控(又叫“開-關(guān)”鍵控，on-off key，OOK)。最近，在光通信中應用了許多新的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，如雙二進制(duobinary)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、載波抑制的歸零碼(CSRZ)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、差分相移鍵控(DPSK)調(diào)制解調(diào)技術(shù)等。在DPSK調(diào)制中，信息由相鄰兩個碼元的相位變化表示。在二進制DPSK中，相位變化是0或π。如果相位變化是0、π/2、π、3π/2，就叫做差分四相相移鍵控(DQPSK)。和傳統(tǒng)的OOK相比，相移鍵控有如下優(yōu)點3dB的光信噪比(OSNR)增益，抗非線性能力強。光DQPSK由于傳輸四進制碼元，其頻譜利用率翻番。同時，這又減輕了對電子器件的速度、色散管理和偏振模色散的要求?？傊?，光DQPSK可望在下一代光通信系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。
根據(jù)文獻“Optical Differential Quadrature Phase-Shift Key(oDQPSK)for High Capacity Optical Transmission”R.A.Griffin等，OFC 2002，典型的光DQPSK發(fā)射機包括分路器，將輸入的光信號分成I和Q兩路；I路調(diào)制器(1或-1)和Q路調(diào)制器(1或-1)，Q路上具有相位偏置器；合路器，將調(diào)制后的I路和Q路合成一路信號輸出。為了保證I路和Q路的正交，上述相位偏置器的值必須是π/2，否則會產(chǎn)生額外的光信噪比(OSNR)代價。通常采用反饋控制來實現(xiàn)這一點，監(jiān)測器監(jiān)測相位偏置器的相位誤差，并產(chǎn)生相位調(diào)節(jié)信號來調(diào)節(jié)相位，使相位鎖定在π/2。目前常用的反饋控制技術(shù)是“抖動-測峰”技術(shù)。圖1給出了該方案的典型設置。相位偏置器108的相位以一個固定的頻率f作輕微的擾動，這稱之為抖動。某種監(jiān)測裝置002輸出相位誤差監(jiān)測信號。當相位在目標值π/2時，如005所示，誤差信號達到最值(最大或最小)?？刂七壿?04根據(jù)誤差監(jiān)測信號是否達到峰值來調(diào)節(jié)直流偏置003，從而調(diào)節(jié)相位偏置，使相位偏置器108在最佳點。這種方案有其固有的缺點1、相位的擾動必然導致額外的光信噪比代價。
2、測峰技術(shù)只能判定當前相位是否在目標值上，不能判斷當前相位是大于還是小于目標值。
3、通常測峰得到的信號與相位誤差成平方關(guān)系。這樣在零誤差點附近，測峰信號對真正的相位誤差就很不敏感。這導致相位控制的精度比較低。
4、相位控制的速度受限于抖動的頻率。
綜上所述，目前迫切需要一種新的相位控制技術(shù)來克服上述缺點。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種無抖動相位監(jiān)測裝置和方法，不僅提供相位誤差的幅度，而且提供相位誤差的符號。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機用I-Q路間相位監(jiān)測裝置，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述裝置安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間，用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，包括模平方器件，用于接收來自所述取樣器的信號，并輸出所述信號的模的平方；乘法器，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進行相乘；平均器，用于對所述乘法器的輸出取平均。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機用I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述方法用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，所述方法包括模平方計算步驟，用于接收來自取樣器的信號，并計算所接收的信號的模的平方；相乘步驟，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計算步驟的輸出進行相乘；平均步驟，用于對所述相乘步驟的輸出取平均。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、取樣器、以及安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間、用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其特征在于，所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置包括模平方器件，用于接收來自所述取樣器的信號，并輸出所述信號的模的平方；乘法器，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進行相乘；平均器，用于對所述乘法器的輸出取平均。
進一步，還包括根據(jù)所述監(jiān)測的結(jié)果對所述相位偏置器進行控制的裝置和步驟。
本發(fā)明有如下顯著優(yōu)點1)避免了相位抖動的使用，不再引入額外的光信噪比代價；2)不僅提供了相位誤差的大小，而且提供相位誤差的符號；3)相位誤差控制精度有顯著提高。相位監(jiān)測器輸出的相位誤差信號與真實的相位誤差成正比(即相位誤差信號對相位誤差的導數(shù)恒定)，這個特性保證了相位誤差信號的靈敏度在相位誤差趨于0時依然保持恒定；以及4)相位控制的速度不再受限于抖動速度，從而可以實現(xiàn)快速相位鎖定。
應該注意，雖然上面介紹了本發(fā)明的數(shù)種優(yōu)點和益處，但應當理解，并不要求具體的實現(xiàn)方式同時具有上述的所有優(yōu)點，甚至可能某些具體實施方式
沒有提供上文所介紹的任何一種優(yōu)點，但卻提供上面沒有介紹的其它優(yōu)點或益處。


結(jié)合附圖，從下文的對優(yōu)選實施方式的說明中，可以顯而易見地看到本發(fā)明的以上和其他特征和優(yōu)點。在附圖中圖1示出了DQPSK發(fā)射機的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的“抖動-測峰”方案；圖2示出了本發(fā)明I-Q路間相位監(jiān)測裝置的詳細結(jié)構(gòu)和相應的DQPSK發(fā)射機結(jié)構(gòu)；圖3～圖16示出了14種不同的乘法器結(jié)構(gòu)，該乘法器是本發(fā)明I-Q路間相位監(jiān)測裝置的一部分；圖17～19給出了本發(fā)明的相位控制方法；以及圖20示出了本發(fā)明的I-Q路間相位監(jiān)測方法的流程。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。
圖2示出了含本發(fā)明的I-Q路間相位監(jiān)測裝置的DQPSK發(fā)射機結(jié)構(gòu)。如圖2所示，輸入的未調(diào)制光信號101被分為I路102和Q路103。每路都有一個調(diào)制器106/107。調(diào)制器根據(jù)I/Q路的數(shù)據(jù)104/105對輸入的信號進行0或π的相位調(diào)制。在Q路上還有一個相位偏置器108，其相位必須是π/2，否則就會引入額外的光信噪比(OSNR)代價。調(diào)制后的I/Q路信號合并后成為DQPSK信號109。某些發(fā)射機還加入脈沖成型器111來調(diào)整脈沖形狀。為了保證相位偏置器始終在π/2處，本發(fā)明提供了相位監(jiān)控裝置113，它由相位監(jiān)測器(由模平方器件114、乘法器116、平均器118組成，也稱I-Q路間相位偏置監(jiān)測器)和相位調(diào)整器120組成。取樣器110從主信號中取出一部分信號送到相位監(jiān)控裝置113。取樣器110可以由公開發(fā)售的產(chǎn)品(如JDS Uniphase公司的光1∶10耦合器)來實現(xiàn)。本發(fā)明的關(guān)鍵在于相位監(jiān)控裝置113，其余各部分都是公知的。
根據(jù)DQPSK的調(diào)制理論，調(diào)制后的信號109為DI+DQexp(jθ)
其中，DI和DQ是I和Q路的數(shù)據(jù)104和105，其值分別為1與-1(分別表示邏輯“1”和邏輯“0”)或-1與1。θ是相位偏置器108的相位，其理想值是π/2。假設相位偏置器108具有相位誤差δ，即θ＝π/2+δ，則信號109是DI+jDQexp(jδ)模平方器件114用于接收來自取樣器的信號，得到并輸出其模的平方，即瞬時功率值。該模平方器件114比如由光通信系統(tǒng)中的光電檢測器、光電二極管，電通信系統(tǒng)中的包絡檢波器，模擬電路中用分路器和乘法器實現(xiàn)的平方器、DSP的取模再平方的運算等實現(xiàn)。例如，可以由公開發(fā)售的光電檢測器實現(xiàn)，如由Discovery Semiconductor公司的光電檢測器實現(xiàn)。
模平方器件114計算光信號109的模的平方，其輸出115為|DI+jDQexp(jδ)|2＝|DI|2+|DQ|2+2DIDQcos(π/2+δ)＝2-2DIDQsin(δ)乘法器116用于獲得模平方器件114的輸出115、I路數(shù)據(jù)104、Q路數(shù)據(jù)105的積，其具體實現(xiàn)方案后文敘述。乘法器輸出117為-2DIDQsin(δ)DIDQ+2DIDQ＝-2sin(δ)+2DIDQ平均器118得到輸入信號的平均值，由于DI和DQ在+1、-1間均勻分布，且DI、DQ相互獨立，因而其輸出(相位監(jiān)測信號)119是-2sin(δ)。
平均器118例如可以采用低通濾波器，該低通濾波器濾除輸入信號的高頻成分，保留含有平均值信息的低頻成分，從而實現(xiàn)平均器的功能。另選地，平均器118也可直接用數(shù)字信號處理器DSP進行平均值計算來實現(xiàn)。
由于當δ＜＜1時-sin(δ)≈-δ，所以當相位誤差比較小的時候，平均器118的輸出119可以近似為-2δ。
至此，相位監(jiān)測裝置的輸出119正比于相位誤差-2δ。它不僅給出了相位誤差的大小，而且給出了相位誤差的符號。由此，本發(fā)明的相位監(jiān)控裝置不需要相位抖動，自然也避免了相位抖動方案的種種缺點。此外，相位誤差信號對相位誤差的導數(shù)是常數(shù)，即便相位誤差本身接近0，也是如此。這意味這相位監(jiān)測的靈敏度不會隨相位誤差的減小而減小。
上文的討論局限于光DQPSK發(fā)射機，事實上，本發(fā)明適用于任何的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機。根據(jù)《現(xiàn)代通信原理》(曹志剛、錢亞生著，清華大學出版社1992年8月第一版)，一般的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機的框圖與圖1類似，其中I和Q路的數(shù)據(jù)DI和DQ不再局限于1和-1，而是任意值，并且DI和DQ獨立，0均值。本文所稱一般的I-Q正交調(diào)制系統(tǒng)是指包括以下特征的系統(tǒng)未調(diào)制信號被分為I和Q兩路；每路分別調(diào)制DI和DQ；Q路相位偏置π/2；對調(diào)制后的數(shù)據(jù)進行合并；并且DI和DQ獨立，0均值。本發(fā)明使用于這種一般的I-Q正交調(diào)制系統(tǒng)。在這種一般的I-Q正交調(diào)制系統(tǒng)的條件下，信號115為|DI+jDQexp(jδ)|2＝|DI|2+|DQ|2+2DIDQcos(π/2+δ)信號117為|DI+jDQexp(jδ)|2DIDQ＝|DI|2DIDQ+|DQ|2DIDQ-2|DIDQ|2sin(δ)平均器118的輸出119為E{|DI|2DIDQ+|DQ|2DIDQ-2|DIDQ|2sin(δ)}＝E{|DI|2DIDQ}+E{|DQ|2DIDQ}-2sin(δ)E{|DIDQ|2}由于DI和DQ獨立，所以＝E{|DI|2DI}E{DQ}+E{|DQ|2DQ}E{DI}-2sin(δ)E{|DIDQ|2}由于DI和DQ為0均值，所以，可得E{|DI|2DI}E{DQ}+E{|DQ|2DQ}E{DI}-2sin(δ)E{|DIDQ|2}＝0+0-2sin(δ)E{|DIDQ|2}＝-2ksin(δ)其中k是一個大于零的比例常數(shù)，為信號DIDQ的平均功率。
至此，結(jié)果與光DQPSK的一致。所以，本發(fā)明可以用于一般的I、Q正交調(diào)制系統(tǒng)。
另外，盡管圖中未示出，但本領域技術(shù)人員應該意識到，在取樣器110與模平方器件114之間、模平方器件114與乘法器116之間、乘法器116與平均器118之間、平均器118與相位調(diào)節(jié)器120之間，甚至乘法器的另外兩個輸入路徑上，都可設置適當?shù)姆糯笃?濾波器，放大器/濾波器的設置對本領域人員來說是顯而易見的，因而本文不予贅述。
圖3～圖16給出了14種乘法器116的實現(xiàn)方案。如圖3，4，5所示，本發(fā)明的三輸入乘法器116可以包括兩個串聯(lián)的兩輸入乘法器201、202，兩輸入乘法器可以由公開發(fā)售的器件(如Spectrum Microwave公司的mixer、或DSP)實現(xiàn)。在圖3中，I路數(shù)據(jù)104和Q路數(shù)據(jù)105輸入第一兩輸入乘法器201，模平方器件114的輸出115輸入第二兩輸入乘法器202，該乘法器116的輸出117為第二乘法器202的輸出。圖4中的乘法器與圖3所示的乘法器的不同之處在于，Q路數(shù)據(jù)105和模平方器件114的輸出115輸入第一兩輸入乘法器201，而I路數(shù)據(jù)104輸入第二兩輸入乘法器202。圖5中的乘法器與圖3所示的乘法器的不同之處在于，I路數(shù)據(jù)104和模平方器件114的輸出115輸入第一兩輸入乘法器201，而Q路數(shù)據(jù)105輸入第二兩輸入乘法器202。
在I路數(shù)據(jù)和Q路分別為-1和+1，或分別為+1和-1時，可以使用圖6所示的另一方案的乘法器116。如圖6所示，該乘法器116由異或非門203和兩輸入乘法器204構(gòu)成。異或非門203的輸入為I路數(shù)據(jù)104和Q路數(shù)據(jù)105，乘法器204的輸入為異或非門203的輸出205和模平方器件114的輸出115。異或非門的邏輯表為 按DI，DQ的表示方式，邏輯0對應數(shù)據(jù)-1，邏輯1對應數(shù)據(jù)1。根據(jù)上表，異或非門的輸出205是DIDQ。乘法器的輸出117為-2DIDQsin(δ)DIDQ+2DIDQ＝-2sin(δ)+2DIDQ這與針對圖2所敘述的一致。
圖7所示的方案與圖3類似，但串接了電容210。電容210去除輸入信號115中的直流分量，其輸出211是-2DIDQsin(δ)乘法器116的輸出117是-2DIDQsin(δ)×DIDQ＝-2sin(δ)平均器的輸出119為-2sin(δ)圖8所示方案與圖6類似，但如圖所示串接了電容210。電容210的作用與上文所述類似。
圖9與圖3類似，但電路中串接了的濾波器206、207、208和209。各信號104、105和115在輸入所述各兩輸入乘法器前，先經(jīng)過濾波器，同時在所述的兩個兩輸入乘法器之間也設置了濾波器207。
圖10與圖3類似，但電路中串接了濾波器207和208。信號115在輸入所述第二兩輸入乘法器前，先經(jīng)過濾波器208，同時在所述的兩個兩輸入乘法器之間也設置了濾波器207。
圖11與圖9類似，但在所述的兩個兩輸入乘法器之間未設置濾波器207。
圖12～圖14與圖9～圖11類似，但分別串接了電容210。電容210的作用與上文所述類似。
圖15與圖6類似，但串接了濾波器207，208。
圖16與圖1 5類似，但串接了電容210。
很顯然，本領域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造其他的可在本發(fā)明中應用的三輸入乘法器116。例如，可以在圖4和圖5的基礎上增加電容和/或濾波器來構(gòu)建所述乘法器116。也就是說，無意將本發(fā)明限制在所公開的精確形式中。
另外，在圖2中，取樣器110也可在脈沖成型器111之后。
另外，在乘法器116之前，電路的任何地方都可加入串接電容和/或放大器等。
在相位監(jiān)測器后，相位監(jiān)測信號119被送入相位調(diào)節(jié)器120。當相位調(diào)節(jié)器120的輸入信號大于0時，相位增加；小于0時，相位減少；等于0時，相位不變。這可以通過改變相位偏置器108的直流偏置來實現(xiàn)，如Sumitomo Osaka Cement公司的LiNbO3的DQPSK調(diào)制器所示。
圖17～19給出了本發(fā)明的相位控制方法。
如圖17所示，當相位偏置有一個負的相位誤差時，即相位偏置是π/2+δ，且δ＜0時，相位監(jiān)測信號119是-2δ＞0(步驟S1701，是)，相位調(diào)節(jié)器增加相位偏置(步驟S1703)，相位向目標值π/2移動。另一方面，當相位監(jiān)測信號119不大于0時(步驟S1701，否)，則判斷其是否小于0(步驟S1702)。當相位偏置有一個正的相位誤差，即相位偏置是π/2+δ，且δ＞0時，相位監(jiān)測器的輸出119是-2δ＜0(步驟S1702，是)，相位調(diào)節(jié)器120減少相位偏置器108的相位(步驟S1704)，這樣相位向目標值π/2移動。當相位誤差為0時(步驟S1702，否)，相位監(jiān)測信號為0，相位調(diào)節(jié)器不動作(S1705)，相位依然保持在目標值。
圖18與圖17類似，但0相位誤差的條件被合并到負相位誤差的條件，形成非正相位誤差條件。圖19與圖17類似，但在圖19中，0相位誤差的條件被合并到正相位誤差的條件，形成非負相位誤差條件。如果監(jiān)測信號為0時，相位調(diào)節(jié)的幅度是0，上述合并不影響相位控制。如果相位調(diào)節(jié)有一個固定的步長，則相位偏置會在最佳值附近振蕩，但其幅度等于相位調(diào)節(jié)的步長。如果步長足夠小，這種振蕩是可以接受的。
很顯然，當在平均器118和相位調(diào)節(jié)器120之間設置有反相器時，相位調(diào)節(jié)器120的調(diào)節(jié)方向與平均器118的輸出的相位方向相反。因而，在本文中，適當方向指當平均器118的輸出的相位為正(根據(jù)上下文，有時包括相位為0的情況)時，相位調(diào)節(jié)器120的適當調(diào)節(jié)方向，而將平均器118的輸出的相位為負(根據(jù)上下文，有時包括相位為0的情況)時，相位調(diào)節(jié)器120的適當調(diào)節(jié)方向稱為另一適當方向。
另外，本發(fā)明提供了一種I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，可用于(但不限于)諸如差分四相相移鍵控系統(tǒng)、四相相移鍵控系統(tǒng)、多進制相移鍵控系統(tǒng)、差分多進制相移鍵控系統(tǒng)以及正交調(diào)制系統(tǒng)之類的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機中，圖20示出了這種方法的流程。
如圖20所示，本發(fā)明的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法包括接收采樣的信號，進行模平方計算的步驟，在該步驟中，利用圖2所示的模平方器件114對采樣器所采樣的信號進行模平方計算；相乘的步驟，對所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機的I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)以及所述模平方計算步驟的輸出進行相乘，這可以由圖3-圖16所示的各種乘法器執(zhí)行，也就是說，該步驟可以分解為第一相乘步驟和第二相乘步驟(如圖3-5、圖7以及圖9-圖14所示)，或在I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1/-1和-1/+1時，該步驟還可以分解為異或非步驟以及異或非相乘步驟(如圖6、圖8以及圖15-16所示)，進一步如這些圖所示，該步驟還可以包括濾波的步驟、消除直流的步驟、以及放大的步驟等；平均的步驟，對所述相乘步驟的結(jié)果進行平均。
進一步所述方法還包括相位調(diào)節(jié)的步驟，根據(jù)圖17-19以及上文所述的方法進行相位偏置器的相位調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明提供了一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、取樣器、以及安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間、用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其特征在于，所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置包括模平方器件，用于接收來自所述取樣器的信號，并輸出所述信號的模的平方；乘法器，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進行相乘；平均器，用于對所述乘法器的輸出取平均。
所述乘法器例如可以由圖3-圖16中所示的乘法器實現(xiàn)。
其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、差分多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機中的一種。
進一步，根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的目的還可以由可以使計算機或單片機等執(zhí)行上述操作的計算機程序?qū)崿F(xiàn)。例如，對于包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器的所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，所述計算機程序可以使該發(fā)射機的計算機(CPU)或單片機執(zhí)行以下操作模平方計算操作，用于接收來自取樣器的信號，并計算所接收的信號的模的平方；相乘操作，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計算操作的輸出進行相乘；平均操作，用于對所述相乘操作的輸出取平均。
也就是說，可以認識到，在各個實施例中，可以通過專門的電路或線路(例如，互連以執(zhí)行專門功能的離散邏輯門)、通過由一個或更多個處理器執(zhí)行的程序指令，或者通過兩者的組合來執(zhí)行該各個動作。因此，可以通過多種不同的形式來實施該各個方面，并且所有這些形式都被認為處于所描述內(nèi)容的范圍內(nèi)。對于該各個方面中的每一個，任何這種形式的實施例在此都可以指“被構(gòu)造用來執(zhí)行所述動作的邏輯”，或者另選地，是指“執(zhí)行或者能夠執(zhí)行所述動作的邏輯”。
同樣，可以進一步使所述計算機和單片機實現(xiàn)濾波操作、消除直流操作、以及放大操作等。
進一步，根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的目的還可以由計算機可讀介質(zhì)實現(xiàn)，所述介質(zhì)存儲上述的程序。計算機可讀介質(zhì)可以是能夠包含、存儲、傳達、傳播、或傳送程序，以由指令執(zhí)行系統(tǒng)、設備或裝置使用的或與指令執(zhí)行系統(tǒng)、設備或裝置相結(jié)合的任何裝置。該計算機可讀介質(zhì)例如可以是但不限于電子、磁、光、電磁、紅外或半導體系統(tǒng)、設備、裝置或者傳播介質(zhì)。該計算機可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡列舉)可以包括具有一根或更多根導線的電連接、便攜式計算機磁盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、光纖，以及便攜式光盤只讀存儲器(CDROM)。
本發(fā)明實施例的以上說明只用于例示和說明的目的。前述說明并不旨在將本發(fā)明窮盡在或限制在所公開的精確形式。很明顯，對于本領域的技術(shù)人員來說，許多修改和變型是顯而易見的。所選擇并描述的實施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使本領域其他技術(shù)人員理解本發(fā)明的各種實施例及其各種變型例，以適合于特定的預期使用。應該理解，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機用I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述裝置安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間，用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，包括模平方器件，用于接收來自所述取樣器的信號，并輸出所述信號的模的平方；乘法器，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進行相乘；平均器，用于對所述乘法器的輸出取平均。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，還包括串聯(lián)在所述乘法器和平均器之間、所述乘法器和所述模平方器件之間、所述平均器之后或所述模平方器件之前的一個或多個放大器和/或濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機還包括在所述取樣器之前或之后的脈沖成型器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述相位偏置監(jiān)測裝置的輸出對所述相位偏置器的相位進行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述相位監(jiān)測裝置的輸出對所述相位偏置器的相位進行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、差分多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中所述乘法器為三輸入乘法器，包括串聯(lián)的兩個兩輸入乘法器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1和-1或-1和+1，所述乘法器為三輸入乘法器，包括串聯(lián)的異或非門與兩輸入乘法器，所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)輸入到所述異或非門，所述異或非門的輸出與所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中所述兩個兩輸入乘法器之間和/或各兩輸入乘法器之前串聯(lián)有一個或多個濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中所述兩輸入乘法器之前和/或之后串聯(lián)有濾波器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其中在所述模平方器件的輸出輸入所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
15.一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機用I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述方法用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，所述方法包括模平方計算步驟，用于接收來自取樣器的信號，并計算所接收的信號的模的平方；乘法步驟，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計算步驟的輸出進行相乘；平均步驟，用于對所述相乘步驟的輸出取平均。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，還包括在所述乘法步驟和所述平均步驟之間、所述乘法步驟和所述模平方計算步驟之間、所述平均步驟之后或所述模平方計算步驟之前的一個或多個放大步驟和/或濾波步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述乘法步驟包括對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方計算步驟的輸出這三個輸入中的任意兩個進行相乘的第一相乘步驟；以及將所述第一相乘步驟的結(jié)果與所述三個輸入中剩下的輸入相乘的第二相乘步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1和-1或-1和+1，所述乘法步驟包括對所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)輸入進行異或非的異或非步驟以及將所述異或非步驟的結(jié)果與所述模平方計算步驟的輸出相乘的相乘步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述第一相乘步驟和所述第二相乘步驟之間和/或第一相乘步驟或第二相乘步驟之前還包括一個或多個濾波的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中在所述相乘步驟之前和/或之后還包括濾波的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20任一項所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中在對所述模平方計算步驟的輸出進行相乘之前，還包括對其進行消除直流的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至20任一項所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述平均步驟的輸出對所述相位偏置器的相位進行調(diào)節(jié)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述相位調(diào)節(jié)器在所述平均步驟的輸出為正時，進行適當方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出為負時，進行另一適當方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出為0時，不進行調(diào)節(jié)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述相位調(diào)節(jié)器在所述平均步驟的輸出為正時，進行適當方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出不為正時，進行另一適當方向調(diào)節(jié)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述相位調(diào)節(jié)器在所述平均步驟的輸出為負時，進行另一適當方向調(diào)節(jié)，在所述平均步驟的輸出不為負時，進行適當方向調(diào)節(jié)。
26.根據(jù)權(quán)利要求15至20任一項所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、差分多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機中的一種。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、差分多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機中的一種。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的I-Q路間相位偏置監(jiān)測方法，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、差分多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機中的一種。
29.一種I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、取樣器、以及安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間、用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差的I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置，其特征在于，所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置包括模平方器件，用于接收來自所述取樣器的信號，并輸出所述信號的模的平方；乘法器，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進行相乘；平均器，用于對所述乘法器的輸出取平均。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，還包括串聯(lián)在所述乘法器和平均器之間、所述乘法器和所述模平方器件之間、所述平均器之后、所述模平方器件之前的一個或多個放大器和/或濾波器。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機還包括在所述取樣器之前或之后的脈沖成型器。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中還包括相位調(diào)節(jié)器(120)，用于根據(jù)所述I-Q路間相位偏置監(jiān)測裝置的輸出對所述相位偏置器的相位進行調(diào)節(jié)。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中所述I-Q正交調(diào)制發(fā)射機是差分四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、四相相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機、差分多進制相移鍵控系統(tǒng)發(fā)射機以及正交調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射機中的一種。
34.根據(jù)權(quán)利要求29至33任一項所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中所述乘法器為三輸入乘法器，包括兩個串聯(lián)的兩輸入乘法器。
35.根據(jù)權(quán)利要求29至33任一項所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)分別為+1和-1或-1和+1，所述乘法器為三輸入乘法器，包括串聯(lián)的異或非門與兩輸入乘法器，所述I路數(shù)據(jù)和Q路數(shù)據(jù)輸入到所述異或非門，所述異或非門的輸出與所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中所述兩個兩輸入乘法器之間和/或各兩輸入乘法器之前串聯(lián)有一個或多個濾波器。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中所述兩輸入乘法器之前和/或之后串聯(lián)有濾波器。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的I-Q正交調(diào)制發(fā)射機，其中在所述模平方器件的輸出輸入到所述兩輸入乘法器的路徑上串聯(lián)有電容。
全文摘要
I－Q正交調(diào)制發(fā)射機及其I－Q路間相位偏置的監(jiān)測裝置和方法。所述I－Q正交調(diào)制發(fā)射機包括I路、具有相位偏置器的Q路、以及取樣器，所述I－Q正交調(diào)制發(fā)射機用I－Q路間相位監(jiān)測裝置安裝在所述取樣器和所述相位偏置器之間，用于監(jiān)測所述相位偏置器的相位偏差，其特征在于，包括模平方器件，用于接收來自所述取樣器的信號，并輸出所述信號的模的平方；乘法器，用于對所述I路的數(shù)據(jù)、所述Q路的數(shù)據(jù)以及所述模平方器件的輸出進行相乘；平均器，用于對所述乘法器的輸出取平均。本發(fā)明還根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果對所述I－Q路間相位偏置進行控制。
文檔編號H04B10/155GK101043269SQ20061006545
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者陶振寧, 延斯·C·拉斯穆森 申請人:富士通株式會社