專利名稱：自適應(yīng)控制放大器線性化裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通訊系統(tǒng)，尤其涉及無線通訊系統(tǒng)中使用的線性化放大裝置。
在多信道應(yīng)用如蜂窩式無線電臺和個人通訊系統(tǒng)(PCS)收發(fā)信機(jī)中使用的放大器一般產(chǎn)生的輸出信號具有由放大器產(chǎn)生的所需信號和不需要的互調(diào)產(chǎn)物。雖然互調(diào)產(chǎn)物相對于所需信號可能是非常低的電平，但互調(diào)產(chǎn)物的電平可能高到足以減弱傳輸或超過某些可接收的門限值或標(biāo)準(zhǔn)。由放大器產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物的電平部分地由放大器的特性確定，它取決于各種參數(shù)，如溫度、電源電壓、信號電平、壽命等等。
為了減少互調(diào)產(chǎn)物(即線性化)的電平，放大器能夠加入到一個具有線性化電路(1inearizer)的電路中?？梢允褂酶鞣N線性化電路以線性化放大器。這樣的線性化電路加入了公知的線性化技術(shù)，如前饋、反饋、預(yù)失真和后失真。線性化一個放大器涉及調(diào)節(jié)線性化電路以匹配或跟蹤被線性化的放大器的特性。
如本領(lǐng)域所公知的，在靜態(tài)條件下，例如恒定溫度、電源電壓、信號電平等等，調(diào)節(jié)線性化電路以匹配或跟蹤放大器的特性是相對簡單的。然而，在非靜態(tài)條件下，調(diào)節(jié)線性化電路以匹配或跟蹤放大器的特性是較復(fù)雜的。每當(dāng)影響放大器特性的一個參數(shù)變化，線性化電路就需要被調(diào)節(jié)來補(bǔ)償。
有兩個根本不同的方法來調(diào)節(jié)線性化電路以補(bǔ)償用于非靜態(tài)條件開環(huán)和閉環(huán)控制或補(bǔ)償。開環(huán)控制涉及測量影響放大器特性的參數(shù)的變化(例如溫度)，并且使用測量的參數(shù)變化來調(diào)節(jié)線性化電路以匹配或跟蹤放大器的特性。開環(huán)控制的效果取決于放大器如何被很好的表征(相對于影響放大器特性的參數(shù))和參數(shù)能夠改變的范圍。對于蜂窩式無線電臺和PCS發(fā)射機(jī)，開環(huán)控制的效果一般是不能滿足要求的，因為放大器特性隨著信道負(fù)載(即載波的數(shù)量)和時間變化。
閉環(huán)控制涉及測量影響放大器特性的參數(shù)變化的結(jié)果，并且使用測量的結(jié)果來自適應(yīng)地調(diào)節(jié)線性化電路以匹配或跟蹤放大器的特性。對于多信道應(yīng)用(例如蜂窩式無線電臺和PCS收發(fā)信機(jī))，互調(diào)產(chǎn)物的信號電平被測量以指示參數(shù)變化的結(jié)果。使用頻譜分析儀可以相對容易地測量互調(diào)產(chǎn)物。然而，在大多數(shù)情況下頻譜分析儀花費(fèi)較高。測量互調(diào)產(chǎn)物的另一種方式涉及使用與線性化電路有關(guān)的較少花費(fèi)的硬件，如導(dǎo)頻音發(fā)生器和接收機(jī)。
使用導(dǎo)頻音發(fā)生器和接收機(jī)測量互調(diào)產(chǎn)物涉及將導(dǎo)頻音(使用導(dǎo)頻音發(fā)生器)注入到電路的不同點(diǎn)(包括線性化電路和放大器)以有效地模擬互調(diào)產(chǎn)物。然后使用導(dǎo)頻音接收機(jī)在電路的輸出端測量導(dǎo)頻音的信號電平。在輸出端的導(dǎo)頻音信號電平將提供互調(diào)產(chǎn)物的電平指示，它被用于自適應(yīng)調(diào)節(jié)線性化電路以匹配或跟蹤放大器的特性。
雖然導(dǎo)頻音放大器和接收機(jī)與頻譜分析儀相比是相對便宜的，但采用導(dǎo)頻音發(fā)生器和接收機(jī)涉及到對于電路的附加成本。另外，導(dǎo)頻音發(fā)生器和接收機(jī)已經(jīng)與性能問題聯(lián)系起來。首先，并不總是明顯在哪注入導(dǎo)頻音。應(yīng)該在導(dǎo)頻音不會干擾所需信號的地方注入導(dǎo)頻音，并且導(dǎo)頻音應(yīng)該在產(chǎn)生表示整個頻帶性能的點(diǎn)上注入。其次，在(電路的)輸出端導(dǎo)頻音應(yīng)該減少到與那些互調(diào)產(chǎn)物相當(dāng)?shù)碾娖健＿@意味著導(dǎo)頻音的電平不能任意地高，并且可能意味著導(dǎo)頻音接收機(jī)將必須相應(yīng)地更加復(fù)雜以消除在輸出端的導(dǎo)頻音。
因此，需要使用最少附加硬件，通過測量線性化放大器輸出端的互調(diào)產(chǎn)物來線性化放大器，而不存在與導(dǎo)頻音有關(guān)的性能問題。
本發(fā)明的方法使用最少附加硬件，通過測量線性化放大器輸出端的互調(diào)產(chǎn)物來線性化放大器，而不存在與導(dǎo)頻音有關(guān)的性能問題。在一個實(shí)施例中，使用性能監(jiān)控?zé)o線電臺自適應(yīng)地線性化放大器。特別地，性能監(jiān)控?zé)o線電臺用于測量未使用通訊信道中的互調(diào)產(chǎn)物的信號電平。這種測量隨后用于自適應(yīng)地線性化放大器和減少互調(diào)產(chǎn)物的電平。這個實(shí)施例有益地(1)提供一種直接方式用于測量互調(diào)產(chǎn)物，因為沒有任何其他信號經(jīng)過未使用通訊信道發(fā)射，以及(2)對于無線通訊系統(tǒng)不涉及任何附加成本，因為性能監(jiān)控?zé)o線電臺在無線通訊系統(tǒng)中一般是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
參照下面的描述、附加權(quán)利要求書和附圖將更好地理解本發(fā)明的特性、方面和優(yōu)點(diǎn)，這里

圖1描述了一個根據(jù)本發(fā)明使用的無線通訊系統(tǒng)；以及圖2描述了一個配備有放大器線性化裝置的一個可能的蜂窩式無線電臺或PCS收發(fā)信機(jī)的示意圖。
圖1示出了一個根據(jù)本發(fā)明使用的無線通訊系統(tǒng)10。無線通訊系統(tǒng)10包括移動交換中心(MSC)12和基站14、16、18?；?4、16、18中每一個經(jīng)過T1線路22、24、26連接到MSC12，MSC12連接到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)28?；?4、16、18提供無線通訊服務(wù)到被稱為小區(qū)34、36、38的地理覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動電話。與基站14、16、18中每一個相關(guān)的是用于到地理覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動電話和來自地理覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動電話的傳送話音和/或數(shù)據(jù)消息的通訊信道組，其中通訊信道具有相關(guān)的頻率。MSC12可操作地經(jīng)過基站14、16、18連接移動電話到PSTN28以及管理基站14、16、18的資源，包括屬于基站14、16、18的分配和未分配的通訊信道。為了分配和未分配通訊信道，MSC12應(yīng)該事前了解或可操作地確定當(dāng)前是否一個通訊信道被分配到一個或多個移動電話或被一個或多個移動電話使用。另一方面，基站14、16、18應(yīng)該可操作地管理它自己的資源。
基站14、1 6、18中每一個配備具有本領(lǐng)域公知的性能監(jiān)控?zé)o線電臺、放大器和線性化電路的蜂窩式無線電臺和/或個人通訊系統(tǒng)(PCS)收發(fā)信機(jī)40、42、44。性能監(jiān)控?zé)o線電臺可操作地接收和解調(diào)信號并且在每個通訊信道上測量信號強(qiáng)度；放大器可操作地放大所需信號；以及線性化電路可操作地線性化放大器。性能監(jiān)控?zé)o線電臺將具有相應(yīng)于使用中標(biāo)準(zhǔn)的信道帶寬，即對于IS-136為30kHz或?qū)τ贗S-95為1.25MHz。如這里描述的，為了跟蹤特性和加強(qiáng)放大器的線性化由本發(fā)明利用性能監(jiān)控?zé)o線電臺來測量互調(diào)產(chǎn)物的信號電平。
當(dāng)信號由基站14、16、18之一發(fā)射時，該信號首先被蜂窩式無線電臺/PCS收發(fā)信機(jī)40、42、44放大。信號的放大可能產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物，它將減弱傳輸或超過某些可接收的門限值或標(biāo)準(zhǔn)。是否出現(xiàn)這種互調(diào)產(chǎn)物取決于信號的頻率。如果這些互調(diào)產(chǎn)物出現(xiàn)，則使用線性化電路和性能監(jiān)控?zé)o線電臺降低互調(diào)產(chǎn)物的電平。特別地，本發(fā)明利用性能監(jiān)控?zé)o線電臺以測量落在未使用的通訊信道上的互調(diào)產(chǎn)物的電平，并且線性化電路自適應(yīng)地降低測量的互調(diào)產(chǎn)物的電平。
性能監(jiān)控?zé)o線電臺用于測量落在未使用的通訊信道(即沒有任何放大信號經(jīng)過該通訊信道被發(fā)射)上的互調(diào)產(chǎn)物的電平。因為經(jīng)過哪個通訊信道發(fā)射信號是已知的，則與這個通訊信道有關(guān)的頻率也是已知的。根據(jù)這些公知的頻率，如本領(lǐng)域公知的，有可能計算互調(diào)產(chǎn)物將落在或產(chǎn)生的頻率。例如，對于兩個信號一個在F1而另一個在F2，三階非線性將在2F1－F2和2F2－F1產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。對于三個信號一個在F1，一個在F2，另一個在F3，互調(diào)產(chǎn)物將落在F1＋F2－F3，F(xiàn)1＋F3－F2等等。因此，如前所述，假定知道信號的頻率和是否一個通訊信道當(dāng)前被分配或被使用，則可能確定1)互調(diào)產(chǎn)物將落在的頻率，以及2)是否這些頻率落在可以直接測量互調(diào)產(chǎn)物的未使用的通訊信道上。這種信息允許性能監(jiān)控?zé)o線電臺被調(diào)諧到互調(diào)產(chǎn)物出現(xiàn)的未使用的通訊信道并且測量相應(yīng)的信號電平。隨后可以使用自適應(yīng)裝置以調(diào)節(jié)線性化電路來降低落在未使用的通訊信道上的互調(diào)產(chǎn)物的電平。
注意落在使用的通訊信道上的互調(diào)產(chǎn)物沒有被測量和用于自適應(yīng)調(diào)節(jié)線性化電路。原因是因為其他信號也出現(xiàn)在這些通訊信道上(例如話音和/或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量在移動電話和基站之間發(fā)射)。因此，落在使用的通訊信道上的互調(diào)產(chǎn)物的信號電平不能由性能監(jiān)控?zé)o線電臺直接測量，相反，因為只有互調(diào)產(chǎn)物會出現(xiàn)在這些通訊信道或頻率上，落在未使用的通訊信道上的互調(diào)產(chǎn)物可以由性能監(jiān)控?zé)o線電臺直接測量。
圖2說明了一個本發(fā)明使用的具有放大器線性化裝置62的一個可能的蜂窩式無線電臺/PCS收發(fā)信機(jī)60的示意圖。如圖2所示，放大器線性化裝置62包括放大器64、性能監(jiān)控?zé)o線電臺66和一個線性化電路，其中線性化電路包括定向耦合器70、74、84，增益和相位調(diào)節(jié)器72、78，延遲75、81，抵消(cancellation)電路76、82，校正放大器80和控制器86。在這個例子中，控制器86接收說明哪個通訊信道被使用或未使用的信息(來自基站或移動交換中心)。根據(jù)這個信息和信號的頻率，控制器86指示性能監(jiān)控?zé)o線電臺66在哪個未使用的通訊信道上測量由信號產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物的信號電平。
性能監(jiān)控?zé)o線電臺66將測量在未使用的通訊信道中這種互調(diào)產(chǎn)物的信號電平并且轉(zhuǎn)發(fā)這些測量到控制器86?？刂破?6將使用來自性能監(jiān)控?zé)o線電臺66的測量(和/或來自取消電路76的輸出信號)來自適應(yīng)控制增益和相位調(diào)節(jié)器72和/或78以減少在前饋放大器62的輸出中的互調(diào)產(chǎn)物的電平。特別地，增益和相位調(diào)節(jié)器72和/或78被調(diào)節(jié)以修改進(jìn)入它們的信號的幅度和相位使得在放大器線性化裝置62的輸出中互調(diào)產(chǎn)物的信號電平減少。
注意當(dāng)調(diào)節(jié)某些類型的線性化電路時，會影響增益以及線性化。這是不希望的，因為目標(biāo)一般是減少互調(diào)產(chǎn)物的電平而不影響信號的信號電平。如果僅僅測量互調(diào)產(chǎn)物電平，自適應(yīng)系統(tǒng)可能使得線性化電路簡單地減少增益并且因此減少系統(tǒng)的輸出信號電平。由于這個原因，在調(diào)節(jié)線性化電路時最好保持系統(tǒng)恒定的輸出功率。通過用性能監(jiān)控?zé)o線電臺測量信號的信號電平以及因此調(diào)節(jié)輸出可以做到這一點(diǎn)。信號功率、互調(diào)功率和它們比率的測量將產(chǎn)生足夠的信息來正確地調(diào)整線性化電路。
無論什么原因，如果得不到性能監(jiān)控?zé)o線電臺，可以將一個簡單的無線電臺加到線性化放大器系統(tǒng)以完成性能監(jiān)控?zé)o線電臺的功能。這當(dāng)然增加了成本，但至少避免了與導(dǎo)頻音有關(guān)的問題。
雖然參照某些實(shí)施例已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但其他的型式也是可能的。因此，本發(fā)明的精神和范圍不應(yīng)該限于包含在這里的實(shí)施例的描述。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)控制放大器線性化裝置的方法，其特征在于步驟測量未使用的通訊信道中互調(diào)產(chǎn)物的信號電平；以及使用測量的互調(diào)產(chǎn)物的信號電平調(diào)節(jié)放大器線性化裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中測量步驟包括步驟使用信號的頻率確定互調(diào)產(chǎn)物的頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中測量步驟包括步驟確定是否互調(diào)產(chǎn)物的頻率與當(dāng)前沒有用于發(fā)射其他信號的通訊信道有關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用性能監(jiān)控?zé)o線電臺測量互調(diào)產(chǎn)物的信號電平。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中測量步驟包括步驟調(diào)諧性能監(jiān)控?zé)o線電臺到未使用的通訊信道。
6.如權(quán)利要求1所述的方法還包括另外的步驟接收指示是否一個通訊信道用于發(fā)射信號的信息。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)放大器線性化裝置的步驟包括步驟使用被測量的互調(diào)產(chǎn)物的信號電平調(diào)節(jié)增益和相位調(diào)節(jié)器。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)放大器線性化裝置直到互調(diào)產(chǎn)物的信號電平在一個門限值電平以下。
全文摘要
本發(fā)明的方法使用最少附加硬件通過測量線性化放大器輸出端的互調(diào)產(chǎn)物用于線性化放大器，而沒有與導(dǎo)頻音有關(guān)的性能問題。在一個實(shí)施例中，使用性能監(jiān)控?zé)o線電臺自適應(yīng)地線性化放大器。特別地，性能監(jiān)控?zé)o線電臺用于測量未使用的通訊信道中的互調(diào)產(chǎn)物的信號電平。這種測量隨后用于自適應(yīng)地線性化放大器和減少互調(diào)產(chǎn)物的電平。
文檔編號H03F1/32GK1239352SQ9910451
公開日1999年12月22日 申請日期1999年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者詹姆斯·魯塞爾·布洛吉特, 邁克爾·W·古德溫, 哈羅德·阿蘭·辛普森, 羅伯特·布賴恩·沃德 申請人:朗迅科技公司