專利名稱：確定不同載波增益的方法、無線發(fā)射裝置和無線發(fā)射裝置模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中確定用于不同載波的單獨射頻增益的方法，多載波發(fā)射機包括用調(diào)制信號調(diào)制至少兩個不同載波的裝置、計算用于調(diào)制的裝置輸出的信號總和的裝置，和放大用于發(fā)射的總信號的多載波功率放大器。本發(fā)明還涉及無線發(fā)射裝置、這種無線發(fā)射裝置的模塊和包括這種無線發(fā)射裝置的無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，眾所周知可以利用蜂窩基站發(fā)射機輸出具有不同載波頻率的信號。在這種發(fā)射機中，有一點很重要，即能夠控制射頻增益和從而控制每個載波的輸出功率精確到預(yù)定電平。
在包含用于每個載波的單獨發(fā)射機的傳統(tǒng)基站發(fā)射機中，能夠從其他載波的增益獨立地確定用于每個載波的射頻增益。
為了說明，圖1示出了基于RF(射頻)IQ(同相和正交)調(diào)制器的這種傳統(tǒng)基站發(fā)射機的方框圖?；景l(fā)射機包括N個單載波發(fā)射機，圖中示出了第一個和最后一個。具有標(biāo)引1或N的發(fā)射機數(shù)值或部件的標(biāo)記表示它們被分配給第一或第N個單載波發(fā)射機。
N個單載波發(fā)射機的每一個包括基帶調(diào)制器1，其輸入端連接到提供數(shù)據(jù)符號的通信網(wǎng)絡(luò)元件(未示出)并且其輸出端連接到兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器3、4。數(shù)模轉(zhuǎn)換器3、4連接到RF調(diào)制器5的輸入端。RF調(diào)制器另一個輸入端連接到本地振蕩器(LO)6，同時RF調(diào)制器5的輸出端連接到可變增益RF放大器7的輸入端。RF放大器7的輸出端連接到單載波功率放大器(SCPA)8并且每個單載波發(fā)射機的SCPA8的輸出端通過公共求和裝置10連接到發(fā)射天線11。SCPA8的輸出端還連接到屬于各個單載波發(fā)射機的功率檢測和控制裝置9的輸入端。
同樣地，基帶調(diào)制器1通過基帶功率檢測裝置2連接到功率檢測和控制裝置9的輸入端。功率檢測和控制裝置9的輸出端形成了RF放大器7的增益控制輸入端。實際上，還包括更多的上變頻級和放大器，并且也可能包括濾波器。
N個單載波發(fā)射機的基帶調(diào)制器1從網(wǎng)絡(luò)接收通過發(fā)射天線11經(jīng)空中接口發(fā)射的符號。各個發(fā)射機的基帶調(diào)制器1以IQ格式產(chǎn)生復(fù)合的簡單的數(shù)字化信號軌跡(trajectory)并且將信號轉(zhuǎn)送到兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)3、4。每個數(shù)字IQ信號由兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器3、4之一轉(zhuǎn)換成模擬信號I、Q，然后提供給RF調(diào)制器5。在RF調(diào)制器5中，將信號I和Q調(diào)制到與各個單載波發(fā)射機相關(guān)的本地振蕩器6確定的N個載波之一上。然后，RF放大器7根據(jù)用于各自RF放大器7的增益控制信號GC1、GCN設(shè)置的增益將RF調(diào)制器5的輸出信號放大，并提供給SCPA8。求和裝置10在SCPA8的輸出端將N個單載波發(fā)射機輸出的功率組合用于通過發(fā)射天線11發(fā)射。
在相關(guān)基帶功率檢測裝置2中計算每個基帶調(diào)制器1輸出信號的功率REF1，REFN并且送到各個功率檢測和控制裝置9。同樣地，將每個SCPA8的輸出也提供給各個功率檢測和控制裝置9，在功率檢測和控制裝置9中測量輸出載波功率并且將輸出載波功率與相應(yīng)單載波發(fā)射機的基帶功率檢測裝置2提供的輸出功率比較。這些功率的商構(gòu)成了各個RF路徑的增益G1，GN。如果N個單載波發(fā)射機RF路徑上的測量增益G1、GN偏離了期望值，則為了操縱增益G1、GN到期望增益的方向，負(fù)責(zé)的功率檢測和控制裝置9將改變提供給用于這條路徑的各個RF放大器7的增益控制信號GC1、GCN。
同樣地，不同載波的獨立功率控制可以在圖2所示的傳統(tǒng)基站發(fā)射機另外一個實施例中實現(xiàn)。除了每個基帶調(diào)制器1經(jīng)由數(shù)字上變頻器12和單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器14連接到各個RF放大器7以外，圖2所示基站發(fā)射機都相應(yīng)于圖1中的基站發(fā)射機。數(shù)字上變頻器12的輸入端還連接到數(shù)控振蕩器(NCO)13。相應(yīng)于圖1的單載波發(fā)射機部件，相同附圖標(biāo)記分配給圖2中的單載波發(fā)射機部件。
對照圖1的例子，在此，由相應(yīng)數(shù)字上變頻器12在數(shù)字域內(nèi)執(zhí)行由基帶調(diào)制器1之一輸出的數(shù)字IQ信號向已調(diào)制RF信號的轉(zhuǎn)換，已調(diào)制RF信號的頻率由與數(shù)字上變頻器12相關(guān)的NCO13確定。然后由單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器14將數(shù)字上變頻器12的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號。目前，數(shù)模轉(zhuǎn)換器14在GHz頻率不能產(chǎn)生高質(zhì)量信號。因此，在實際中，圖2的結(jié)構(gòu)具有至少一個額外的模擬上變頻級。但是為了簡化圖中沒有示出。
因為基帶調(diào)制器1的功率輸出和SCPA8的功率輸出相應(yīng)于圖1的基帶調(diào)制器1和SCPA8的輸出并且和圖1實施例一樣將之提供給功率檢測和控制裝置9，所以可以如圖1所述的那樣獨立地確定用于每個載波的RF增益。此外，為了將用于每個載波的增益調(diào)整到預(yù)定值，功率檢測和控制裝置9根據(jù)確定的增益G1、GN提供增益控制信號GC1、GCN并且將它們提供給各個RF放大器7。
基站需要控制用于每個載波的輸出功率精確到預(yù)定值。在最大輸出功率處，GSM(全球移動通信系統(tǒng))和WCDMA(寬帶碼分多址)標(biāo)準(zhǔn)要求每個載波超過+2dB的準(zhǔn)確度。為了可靠地實現(xiàn)這個準(zhǔn)確度，功率測量準(zhǔn)確度實際上甚至要超過±1dB。
如果單個載波功率放大器用于每個載波，這個準(zhǔn)確度可以例如通過圖1和2所述的結(jié)構(gòu)之一實現(xiàn)，因為提供了對每個載波單獨輸出功率的訪問。僅僅在單個載波功率放大器輸出處將載波合并具有幾個缺點。輸出功率被浪費以及在基站付出許多努力改變載波的數(shù)量。因此，未來的基站將在功率放大之前就合并載波或者甚至更早。載波因而是單個多載波功率放大器放大的功率。然而，這將導(dǎo)致功率控制上的問題，因為功率放大的載波的各個功率不能被再次訪問而僅僅是單個多載波功率放大器輸出的多載波信號。因此，各個載波RF增益的準(zhǔn)確估計變得更加復(fù)雜。
在一種公知的方法中，簡單地假定用于所有載波的RF增益都相等。因此，測量總輸出功率并且用基帶調(diào)制器輸出功率的總和除總輸出功率。這個商構(gòu)成總增益。如果測量的增益偏離期望值，那么為了調(diào)整該增益到正確值，用于每個RF放大器的增益控制信號被作同樣的改變。這種方法的缺點是在所有環(huán)境條件下和基站的整個壽命期間無法確保用于不同載波的RF增益真正地都相等并且保持公共增益控制信號的全部數(shù)值都相等。只有在基站的裝配期間和基站投入使用之后通過現(xiàn)場訪問核對增益彼此之間的關(guān)系。
在一種替代的方法中，建議了在單個多載波功率放大器的輸出端使用信道化器以彼此分離各個載波。然后測量被分離載波的功率并且將之與基帶信號的功率比較。通過用于一個載波的各對數(shù)值相除，得到用于各個載波的增益。如果該得到的增益之一偏離了用于這個載波的預(yù)定增益，則通過相應(yīng)的增益控制信號可以單獨地調(diào)整增益。這種方法的缺點是需要信道化器。這種需要的選擇性使得必須在中頻或基帶才能實現(xiàn)。因此，需要一個或兩個下變頻級，這增加了測量的復(fù)雜性和不確定性。實際中，功率測量線路還需要某些自動檢驗回路以便維持精確度。因此，功率控制變得相當(dāng)昂貴并且占空間。而且，如果使用跳頻發(fā)射機，例如類似GSM中，信道化器還不得不適應(yīng)跳頻，這使得構(gòu)造更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供能夠在無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中簡單地確定用于不同載波的單獨射頻增益的方法、無線發(fā)射裝置、用于該無線發(fā)射裝置的模塊和包括這種無線發(fā)射裝置的無線通信網(wǎng)絡(luò)。
在一方面，這個目的可在本發(fā)明第一備選方案的無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中利用確定用于不同載波的單獨射頻增益的方法實現(xiàn)，多載波發(fā)射機包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置，用于計算用于調(diào)制的裝置輸出的已調(diào)制載波總和的裝置和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器，其中確定多載波功率放大器輸出的總載波的功率用于在不同載波上調(diào)制不同組的信號功率，這些組與載波數(shù)目一樣多；并且其中通過算術(shù)地估計用于調(diào)制的信號的功率組和多載波功率放大器輸出的總載波的相應(yīng)功率，確定用于調(diào)制的裝置的信號輸入端和多載波功率放大器輸出端之間的射頻增益以便用于每個載波。
在本發(fā)明第一方案的這種方法的變形中，多載波發(fā)射機包括用于每個載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于在將它們提供給用于計算已調(diào)制載波總和的裝置之前，將數(shù)字已調(diào)制載波轉(zhuǎn)換到模擬已調(diào)制載波。這種轉(zhuǎn)換器也可以包括在用于現(xiàn)有第一方法的多載波中。但是在所述變形中，確定多載波功率放大器輸出的總載波的功率使得輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的不同功率組至少和載波一樣多。然后通過算術(shù)地估計輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率組和多載波功率放大器輸出的總載波的相應(yīng)功率，確定數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端和多載波功率放大器輸出端之間的射頻增益以便用于每個載波。
在另一方面，這個目的可以在本發(fā)明的第一方案中利用用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的帶有多載波發(fā)射機的無線發(fā)射裝置實現(xiàn)，該無線發(fā)射裝置包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置、用于計算用于調(diào)制的裝置輸出的已調(diào)制載波總和的裝置，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器，和利用功率檢測和控制裝置接收作為輸入的至少與用于調(diào)制的裝置提供的載波一樣多的用于調(diào)制載波的信號的功率組，和用于每組的多載波功率放大器輸出的總載波的相應(yīng)功率，功率檢測和控制裝置要適于在用于每個載波的多載波發(fā)射機中從接收的功率算術(shù)地確定射頻增益。
在相應(yīng)于所述方法的變形的無線發(fā)射裝置的變形中，無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機另外還包括用于將每一個數(shù)字已調(diào)制載波轉(zhuǎn)換成模擬已調(diào)制載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、用于計算數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬已調(diào)制載波總和的裝置。在第一改進無線發(fā)射裝置中也包括這種數(shù)模轉(zhuǎn)換器。對照該第一改進無線發(fā)射裝置，在此變形中，功率檢測和控制裝置接收作為輸入的至少與載波一樣多的輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率組，并且用于每組多載波功率放大器輸出的總載波的相應(yīng)功率。如同現(xiàn)有的第一無線發(fā)射裝置，功率檢測和控制裝置適合在用于每個載波的多載波發(fā)射機中從接收的功率算術(shù)地確定射頻增益。
本發(fā)明的目的還可以在具有用于無線通信系統(tǒng)中的無線發(fā)射裝置的模塊的第一方案中實現(xiàn)，包括現(xiàn)有變形之一中的無線發(fā)射裝置的功率檢測和控制裝置。
本發(fā)明第一方案的方法、無線發(fā)射裝置和模塊來自這樣的思想，即多載波功率放大器輸出的總載波的總功率可以用單個載波裝置中作為變量但為已知系數(shù)的預(yù)定信號的功率和作為未知量的用于每個載波的總RF增益算術(shù)地描述。預(yù)定信號可以是輸入到用于調(diào)制不同載波的裝置的信號，或者是輸入到包括在單個載波裝置中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號。單個載波裝置中的信號的功率可以容易地確定并且這些功率中的每個變化導(dǎo)致了總輸出功率中的相應(yīng)變化。將信號的多組不同功率分別輸入到用于調(diào)制的裝置或數(shù)模轉(zhuǎn)換器并且將相應(yīng)的總輸出功率提供給多個可以算術(shù)地求解的方程，假設(shè)提供的組至少與現(xiàn)有的載波一樣多。因此，根據(jù)本發(fā)明第一個方面的改進方法、無線發(fā)射裝置和模塊能夠不使用信道化器而確定各個載波的增益，但仍然準(zhǔn)確。避免使用信道化器使得實施較簡單并且跳頻很少出現(xiàn)問題。
本發(fā)明的目的同樣可以在本發(fā)明的第二方案中通過用于在無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中確定用于不同載波的單獨射頻增益的方法實現(xiàn)，多載波發(fā)射機包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置、用于計算用于調(diào)制的裝置輸出的已調(diào)制載波總和的裝置，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器，其中確定輸入到用于求和的裝置的已調(diào)制載波的功率以便分別地用于每個載波，并且其中為了確定不同載波對用于確定用于不同載波的射頻增益的多載波功率放大器輸出的總載波功率的貢獻，估計輸入到用于求和的裝置的已調(diào)制載波的功率分配。
在本發(fā)明的第二方案中，本發(fā)明的目的還可以通過用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的帶有多載波發(fā)射機的相應(yīng)無線發(fā)射裝置實現(xiàn)，該無線發(fā)射裝置包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置、用于計算用于調(diào)制的裝置輸出的已調(diào)制載波總和的裝置，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器，并且利用增益計算和控制裝置接收作為輸入值的多載波功率放大器輸出的總載波的總功率、由用于調(diào)制的裝置提供給用于求和的裝置的已調(diào)制載波的功率，和用于調(diào)制載波的信號的功率，所述增益計算和控制裝置估計輸入到用于求和裝置的已調(diào)制載波的功率分配，以便確定不同載波對多載波功率放大器輸出的總載波的總功率的貢獻、確定用于不同載波的射頻增益。
在用于本發(fā)明第二方案的無線發(fā)射裝置的變形中，無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機另外包括用于將每一個數(shù)字已調(diào)制載波轉(zhuǎn)換成模擬已調(diào)制載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、用于計算數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬已調(diào)制載波總和的裝置。在現(xiàn)有的第一無線發(fā)射裝置中和用于本發(fā)明第二方案的方法的無線發(fā)射裝置中也包括這種數(shù)模轉(zhuǎn)換器。在此變形中，增益計算和控制裝置接收作為輸入值的多載波功率放大器輸出的總載波的功率、分別地用于每個載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供給用于求和的裝置的已調(diào)制載波的功率，和輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率。增益計算和控制裝置然后就不同載波估計輸入到用于求和裝置的信號的功率分配，以便確定不同載波對多載波功率放大器輸出的總載波的總功率的貢獻、確定用于不同載波的射頻增益。
相應(yīng)于無線發(fā)射裝置的這些變形，可以在基于用于調(diào)制各個載波的信號的功率或基于輸入到各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的最后示出的方法中確定增益。
最后，本發(fā)明的目的可以在本發(fā)明具有用于這種無線發(fā)射裝置的相應(yīng)模塊的第二方案中實現(xiàn)，該模塊包括這種增益計算和控制裝置和/或分別地用于每個載波的、用于檢測提供給用于求和的裝置的已調(diào)制載波的功率的裝置。
根據(jù)本發(fā)明第二方案的方法、無線發(fā)射裝置和模塊是基于這樣的事實，即多載波放大器通過設(shè)計趨向于具有非常準(zhǔn)確的增益。
多載波功率放大器的輸入功率相當(dāng)小，典型地小于10dBm rms(均方根)。如果發(fā)射機在最大功率電平不能發(fā)射，功率甚至可以更小，例如0到-10dBm。在這種低輸入電平操作的RF檢測器不是特別準(zhǔn)確和熱穩(wěn)定。因此在多載波功率放大器的輸入端執(zhí)行準(zhǔn)確的載波功率測量比較困難。原則上，可以為多載波功率放大器產(chǎn)生較高的輸入信號，但是如果例如是WCDMA，這要求來自激勵放大器的最大線性度。這意味著僅僅使用測量的輸入功率給多載波功率放大器是不可取的，測量的輸入功率與用于每個載波的多載波功率放大器中的各個增益相乘用于計算用于每個載波的總輸出功率。
相反，根據(jù)本發(fā)明第二改進方案，在已調(diào)制載波的求和之前將單路載波功率確定為多載波信號，但只相對于彼此使用。盡管不能準(zhǔn)確地確定輸入到多載波功率放大器的已調(diào)制載波的功率，但是可以相互地準(zhǔn)確跟蹤功率。這樣可以在多載波發(fā)射機低功率部分的輸出端比較各個載波功率的相對強度。確定的相對強度然后能夠用來將確定用于總載波的總功率或總增益分配到各個載波。多載波功率放大器中的用于不同載波的增益可以考慮用于這個分配。因此，可以獲得用于每個載波的準(zhǔn)確各個增益值。
本發(fā)明第二改進方案比較第一改進方案具有幾個優(yōu)點。不需要解方程組和可以在簡單測量后直接獲得增益信息，所以不需要等待一系列測量。可能地，甚至在多載波信號的測量中只需較小的準(zhǔn)確性。最后，本發(fā)明第二方案也適用于固定載波功率。相反，第一改進方案的優(yōu)點是只需較少的RF功率檢測器。而且，在第二方案中，除了常量外，MCPA的頻率響應(yīng)能夠可靠地推理獲得。
為了考慮到多載波無線發(fā)射裝置中的不同載波的各個RF增益的簡單和準(zhǔn)確的確定，根據(jù)本發(fā)明的兩個方案都使用了確定功率的數(shù)學(xué)計算。
應(yīng)注意到在兩個方案各個變型中是基于輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率確定增益，措辭“輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器”不一定必須表示直接輸入到這些轉(zhuǎn)換器。相反，輸入到不同單路載波單元的任何元件都構(gòu)成了這個輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，輸入載波提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器雖然已經(jīng)調(diào)制但仍在數(shù)字域。
本發(fā)明的無線發(fā)射裝置特別可以是基站，但是同樣地可以是任何其他使用用于發(fā)射的多載波信號的發(fā)射裝置。
本發(fā)明的目的還可以利用包含本發(fā)明任意一個方案中的無線發(fā)射裝置的無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例可以從下面的權(quán)利要求書變得清楚。
在大部分無線發(fā)射裝置中，為了使發(fā)射的功率能夠適應(yīng)移動需要，可以在時隙內(nèi)改變提供用于RF調(diào)制的信號的功率。更具體地，在TDMA系統(tǒng)中，在時隙內(nèi)可以改變每個載波的功率。相反，在CDMA系統(tǒng)，在用戶具體時隙內(nèi)可以改變用戶代碼的功率，不同用戶的時隙彼此不同步并且每個載波服務(wù)于多個用戶。因此，在CDMA信號的載波功率中，時隙不能再次識別。改變發(fā)射功率的可能性減少了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的和與其他網(wǎng)絡(luò)的干擾。
建議在TDMA系統(tǒng)中使用本發(fā)明第一方案，輸入到用于調(diào)制的裝置或輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率相應(yīng)于一個載波時隙的功率，特別是一個載波時隙的功率平均值。那意味著使用的測量時隙方便地與載波時隙同步。但是在TDMA系統(tǒng)，用于測量的時隙不一定必須與用于功率控制的時隙一致。用于測量時隙的唯一要求是它們必須足夠長以便提供足夠準(zhǔn)確的功率測量和緩和用于輸入到用于調(diào)制的裝置的信號的功率的間隙和用于多載波功率放大器的RF輸出信號的功率的間隙之間可能的、微小的不對準(zhǔn)的影響。
因為在CDMA系統(tǒng)中，可以用任意地方式改變功率，所以在這種系統(tǒng)中沒有同步的需要，盡管測量也最好在時隙內(nèi)執(zhí)行。
在具有兩種系統(tǒng)的第一方案中，幾個測量時隙的功率值可存儲在寄存器中并作為輸入給算術(shù)算法。
在一方面，在功率正常業(yè)務(wù)量期間利用的變形可以使用在第一改進方案中用于形成連續(xù)不斷地功率組和用于確定基于那些連續(xù)功率組的射頻增益。在另一方面，特別是低業(yè)務(wù)量時間期間，可以有意地改變信號的功率。在后面的情形下，RF增益應(yīng)穩(wěn)定以致它們在幾個小時的時間范圍內(nèi)沒有較大地改變。在靜寂時間期間，載波功率能以例如下面的方式操作即在CDMA系統(tǒng)中可以通過增加偽業(yè)務(wù)信道臨時增大載波的功率。在TDMA系統(tǒng)中可用這樣的方式安排業(yè)務(wù)量，即全部載波依次具有空時隙。這樣就產(chǎn)生了零(或最小)功率和典型操作功率之間的變化。在GSM系統(tǒng)中，因為它的全部時隙必須是在相等的功率，所以對BCCH載波造成了問題。然而，如果發(fā)射機具有跳頻能力，則能夠?qū)CCH載波改變方向到達另外的RF路徑。這樣在正常地發(fā)射BCCH的發(fā)射機內(nèi)也可以安排零或最小發(fā)射功率。
原則上，為了能夠確定N個不同載波的增益，在本發(fā)明第一方案中N個線性方程足夠滿足需要，其中每個方程中具有N個增益作為N個未知數(shù)。但是實際上，特別是如果載波功率可以根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的需要任意地改變時，則不能保證方程組可以容易地求解。還有測量的輸出功率可能包含一些錯誤，盡管這些錯誤在計算RF增益中不會導(dǎo)致更大的錯誤。因此，在本發(fā)明第一方案的優(yōu)選實施例中，確定了多于N組的功率組并且使用最大似然方法來獲得最適合方程的增益。
在本發(fā)明的第二方案中，單路載波的功率在求和之前的測量最好用一個或多個專用的有源元件執(zhí)行。如果用其自己的有源元件處理每個載波，則用于不同載波的元件應(yīng)該相匹配。為此，為了在確定的功率關(guān)系中確保良好的準(zhǔn)確性，相應(yīng)元件能夠例如從相同衰耗(die)的相同區(qū)域產(chǎn)生從而它們具有相同的電特性，并且它們具有緊密的熱接觸。至少一個的專用有源元件可以尤其是單個RF集成電路。此外，其他有源元件，例如二極管，也用于實現(xiàn)檢測器。在另外的優(yōu)選實施例中，在單個射頻集成電路中實現(xiàn)用于檢測全部載波的功率的裝置。
在本發(fā)明第二方案中，用于不同載波的增益可以通過根據(jù)輸入到多載波功率放大器彼此的不同載波的功率關(guān)系將多載波功率放大器輸出的總載波的功率分配給不同載波而確定。然后各個增益可以通過用分別地輸入到用于調(diào)制這個載波的裝置或輸入到這個載波裝置的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的各個信號的功率除分配給一個載波的輸出功率的確定部分而確定。應(yīng)清楚在MCPA中的增益可以因為用于不同載波而不同。
在本發(fā)明的兩個方案中，用來確定不同載波的RF增益的算法可以用幾種方式進一步改善。例如，用于檢測多載波功率放大器輸出的功率的RF功率檢測器的輸出信號可以是多載波功率放大器的真實輸出功率的非線性函數(shù)，該非線性函數(shù)構(gòu)成了檢測器特性。為了使方程組再次線性，可以將這個檢測器特性圍繞一些操作點線性化。盡管這個線性化可以在檢測器自身內(nèi)發(fā)生，但是最好在數(shù)值算法中執(zhí)行。
在本發(fā)明兩個方案的優(yōu)選實施例中，基于用來調(diào)制載波的信號確定不同載波的射頻增益，將基帶調(diào)制器提供的基帶信號提供給用于調(diào)制載波的裝置作為這種用于調(diào)制的信號。在這種情形下，可以在基帶調(diào)制器內(nèi)部或通過在基帶調(diào)制器的數(shù)字基帶輸出端上操作的單獨處理器數(shù)值地計算基帶功率。
當(dāng)在本發(fā)明兩個方案的任意一個中，基于輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率確定不同載波的射頻增益時，不一定必須在各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端測量各個功率。在NCO調(diào)制器結(jié)構(gòu)中，如圖2所示的那樣，可以在數(shù)模轉(zhuǎn)換器之前的數(shù)字上變頻器內(nèi)部或在這種數(shù)字上變頻器的輸出端測量輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率。輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號的功率還可以在這種數(shù)字上變頻器的輸出端作為復(fù)合調(diào)制信號的功率乘以一個乘法因子從而計算。
通過RF集成電路能夠在本發(fā)明的兩個方案中執(zhí)行多載波功率放大器輸出功率的測量，但是這樣得不到非常準(zhǔn)確的測量結(jié)果。代替的，最好首先下變頻多載波功率放大器輸出的射頻信號。下變頻的信號然后轉(zhuǎn)換進數(shù)字域，在其中確定了功率。為了監(jiān)測和控制線性化性能，大部分MCPA內(nèi)部已經(jīng)具有了下變頻器和ADC塊。這個塊可以方便地用作向用來檢測多載波功率放大器輸出的信號的功率的MCPA增加數(shù)字rms檢測的基礎(chǔ)。
在本發(fā)明兩個方案的另外的優(yōu)選實施例中，在軟件中實現(xiàn)RF增益估計。此外，在第一方案中，增益控制和測量值的存儲可以在軟件中實現(xiàn)。
在本發(fā)明兩個方案中，最好將確定的RF增益與用于每個載波的預(yù)定增益值比較，以便可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)用于每個載波的增益。
兩個方案的無線發(fā)射裝置能夠以各種基站結(jié)構(gòu)的方式使用。例如，用于調(diào)制的裝置能夠以圖1和2所述用于每個載波的單獨RF IQ調(diào)制或NCO調(diào)制路徑的方式實現(xiàn)，分別地從基帶調(diào)制器的輸出端到RF放大器的輸出端、用于調(diào)制如圖1和2所述基帶調(diào)制器提供的載波的信號。在兩個方案中，附加的元件可以安排在用于調(diào)制、求和的裝置和功率檢測和控制裝置或增益計算和控制裝置之間。
可以將改進方法之一與本發(fā)明背景中提到的方法相結(jié)合，其中總是相等地調(diào)節(jié)增益以用于全部載波。在正常操作期間，功率控制以上述的所述傳統(tǒng)方法工作。如已經(jīng)提到的，這個功率控制具有這樣的缺點，即它依靠不能保證的各個RF增益的相等。因此，在某個時間，最好在低業(yè)務(wù)量時間期間，使用本發(fā)明的方法之一不出錯地確定載波增益。如果用于各個載波的RF增益依然相等，則這些增益用來校核。如果不是這種情形，則對載波的增益作一些自動和個別調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的方法、無線發(fā)射裝置和模塊尤其可以用于GSM和WCDMA，盡管不是專用的。


下面將參照附圖更加詳細地說明本發(fā)明，其中圖1示出了基于RF IQ調(diào)制的傳統(tǒng)基站發(fā)射機的框圖；圖2示出了基于NCO調(diào)制的傳統(tǒng)基站發(fā)射機的框圖；圖3示出了基于本發(fā)明第一方案使用的RF IQ調(diào)制的多載波基站發(fā)射機的框圖；圖4示出了基于本發(fā)明第一方案使用的NCO調(diào)制的多載波基站發(fā)射機的框圖；圖5說明了在圖4或5的基站發(fā)射機中使用的根據(jù)本發(fā)明的第一種方法；圖6示出了基于本發(fā)明第一方案使用的NCO調(diào)制的可替代多載波基站發(fā)射機的一部分的框圖；圖7示出了基于根據(jù)本發(fā)明第二方案的NCO調(diào)制的多載波基站發(fā)射機的框圖；和圖8示意地示出了圖7的基站發(fā)射機的檢測和求和裝置的細節(jié)。
具體實施例方式
已經(jīng)針對本發(fā)明的背景描述了圖1和2。
圖3和4分別示出了能夠方便地實施本發(fā)明第一方案的多載波基站發(fā)射機的不同實施例的框圖。
圖3是基于類似于圖1示出的傳統(tǒng)基站發(fā)射機的RF IQ調(diào)制的多載波基站發(fā)射機。它同樣也包括用于N個載波每一個的通過兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器3、4和RF調(diào)制器5連接到可變增益射頻放大器7的基帶調(diào)制器1。每個基帶調(diào)制器1還連接到基帶功率檢測裝置2并且每個RF調(diào)制器5連接到本地振蕩器(LO)6。然而，對照圖1，每個RF放大器7的輸出端沒有連接到專用的SCPA而是通過求和裝置10連接到唯一的多載波功率放大器(MCPA)15。MCPA15的輸出端連接到發(fā)射天線11和公共的功率檢測和控制裝置16。功率檢測和控制裝置16在其另外的輸入端連接到基帶功率檢測裝置2的輸出端并且其輸出端連接到RF放大器7的增益控制輸入端。
圖4是基于類似于圖2示出的傳統(tǒng)基站發(fā)射機的NCO調(diào)制的多載波基站發(fā)射機。它同樣包括用于N個載波每一個的通過數(shù)字上變頻器12和數(shù)模轉(zhuǎn)換器14連接到RF放大器7的基帶調(diào)制器1。每個基帶調(diào)制器1還連接到基帶功率檢測裝置2并且每個數(shù)字上變頻器12連接到NCO13。對照圖2并且與圖3一樣，每個RF放大器7的輸出端通過求和裝置10連接到公共的MCPA15。MCPA15的輸出端連接到發(fā)射天線11和公共的功率檢測和控制裝置16。功率檢測和控制裝置16另外的輸入端和輸出端如圖3的基站發(fā)射機一樣分別地連接到基帶功率檢測裝置2和RF放大器7。
在圖3和4的多載波基站發(fā)射機中，提供給基帶調(diào)制器1的符號如圖1和2所述的那樣被分別地處理，直到它們離開RF放大器7。在兩個實施例中，然后在求和裝置10中將RF放大器7的輸出信號求和并且將之作為多載波信號提供給MCPA15，MCPA15將接收的信號放大。
設(shè)置在MCPA15輸出端的功率檢測和控制裝置16接收MCPA15輸出的總功率和通過基帶功率檢測裝置2的數(shù)字基帶調(diào)制器1的輸出功率作為輸入。為此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)輸出功率的數(shù)字rms檢測，一方面在功率放大之后將總RF信號轉(zhuǎn)送到用于發(fā)射的發(fā)射天線11并且另一方面將總RF信號下變頻和轉(zhuǎn)換到MCPA15的數(shù)字域內(nèi)部。可替代地，在MCPA15外部可以有RF檢測器或下變頻路徑和數(shù)字化。為了能夠給功率檢測和控制裝置16提供各個基帶調(diào)制器1輸出的功率值，每個基帶功率檢測裝置2形成了在其連接的基帶調(diào)制器1的數(shù)字基帶輸出端上操作的處理器并且在數(shù)值上計算基帶功率。根據(jù)本發(fā)明的第一方法，功率檢測和控制裝置16能夠根據(jù)這個功率信息分別地設(shè)置用于每個載波的增益控制信號GC1到GCN，這一點將在下面參照圖5詳細說明。
圖5說明了根據(jù)如圖3或4所述用于多載波基站發(fā)射機的本發(fā)明第一方法的在功率檢測和控制裝置16中處理的基本原理。
rms功率檢測器20一方面連接到使用的基站發(fā)射機的MCPA15的輸出端和另一方面通過抽樣器21連接到第一寄存器22。同樣地，基站發(fā)射機的每個基帶功率檢測裝置2的輸出端通過專用抽樣器23連接到提供用于多個數(shù)值的存儲室的另外的專用寄存器24。每個寄存器22、24都具有用于每個存儲值的連接到能夠解決矩陣方程的裝置25的單獨輸出端。裝置25具有N個輸出端，每個輸出端通過單獨求和元件26連接到單獨控制器27。每個求和元件27具有另外的給其提供有預(yù)定增益值的輸入端。每個控制器27的輸出端連接到RF放大器7之一的增益控制輸入端。盡管目前是作為硬件框圖，但是大部分的實施可以方便地在功率檢測和控制裝置16的軟件中實現(xiàn)。
將基站發(fā)射機經(jīng)空中接口發(fā)射的符號提供給基帶調(diào)制器1?；鶐д{(diào)制器1的輸出功率，即在基帶功率檢測裝置2中確定并轉(zhuǎn)送到功率檢測和控制裝置16的各個抽樣器23的各個rms功率值REF1和REFN，在幾個測量時隙內(nèi)被改變。每個抽樣器23按一個測量時隙求接收的基帶功率的平均值并且將每個測量時隙的平均功率值轉(zhuǎn)送到連接的基帶寄存器24，直到用于N個測量時隙的數(shù)值均存儲用于各個載波。因此，用于每個測量時隙的一組基帶功率值REF1和REFN被分別存儲在N個基帶寄存器24上。
此外，如上所述，在兩種情形下，依靠RF放大器7、求和裝置10和MCPA15使用的基站發(fā)射機，基帶調(diào)制器1輸出的信號進一步由數(shù)模轉(zhuǎn)換器3、4和RF調(diào)制器5或由數(shù)字上變頻器12和數(shù)模轉(zhuǎn)換器14處理。
通過功率檢測器20檢測MCPA15輸出的信號的功率的rms值并將rms值轉(zhuǎn)送到相關(guān)的抽樣器21。抽樣器21按一個測量時隙求解接收的功率的平均值并將用于每個測量時隙的平均MCPA15輸出功率值存儲在寄存器22內(nèi)，其中一組平均基帶功率值存儲在基帶功率寄存器24內(nèi)。當(dāng)至少N組基帶功率值和相應(yīng)的MCPA15輸出功率值存儲在寄存器24、22內(nèi)時，將寄存器22、24的內(nèi)容提供給能夠處理帶有N個未知數(shù)的N個方程式組成的方程組的裝置25。如果在TDMA系統(tǒng)中使用基站發(fā)射機，測量時隙可以方便地與載波時隙同步。
在給定的測量時隙m期間，MCPA15輸出的RF信號的每個功率 是那個時隙期間的放大的基帶參考功率的和，如下面方程式所示P0<m>=REF1<m>·G1+REF2<m>·G2+···+REFN<m>·GN,]]> 是在基帶調(diào)制器輸出端按照測量時隙m平均的N個載波中第i(i＝1…N)個的功率，并且Gi(i＝1…N)是用于第i個載波的要估計的RF功率增益。假設(shè)N組基帶功率和N個相應(yīng)的MCPA輸出功率存儲在寄存器中，則得到帶有N個未知數(shù)的N個方程式組成的方程組，從中可以計算出用于每個載波的未知RF增益Gi。利用能夠解矩陣方程的裝置25解這個方程組，提供了用于每個載波的射頻路徑的估計的增益作為方程組的解。
專用的求和元件26將估計的增益Gi與用于每個載波的預(yù)定增益比較，在專用的求和元件26中從預(yù)定增益減去估計的增益Gi。連接到各個求和元件26的控制器27因此通過調(diào)節(jié)提供給各個RF放大器7的增益控制輸入端的增益控制信號GCi(i＝1-N)，利用這個結(jié)果差值控制用于各個載波的增益。
在一個優(yōu)選實施例中，為了準(zhǔn)確地設(shè)置用于每個載波的增益，上述的程序也被有規(guī)律地運用。在中間，通過僅僅用輸入功率的總和除以總的輸出功率確定總增益。將該總增益與期望的總增益比較并且利用它們的差值相等地改變?nèi)縍F放大器7的增益，象現(xiàn)有技術(shù)描述的一種可能性一樣。在低業(yè)務(wù)量時刻期間通過改變載波功率系統(tǒng)地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一方法的增益的設(shè)置。如果在增加偽代碼信道期間以一種方式改變載波功率以致矩陣方程容易求解，則能夠在很少出錯的情況下解出各個RF增益，同時數(shù)據(jù)發(fā)射不受影響。
在圖4的實施例的變形中，提供給功率檢測和控制裝置16的不是基帶信號的功率，而是提供到數(shù)模轉(zhuǎn)換器14的輸入端的信號的功率。這些信號的功率已經(jīng)在數(shù)字上變頻器12內(nèi)或在數(shù)字上變頻器12的輸出端確定。不同載波的RF增益的確定相應(yīng)于圖4和5所述的確定。然而，在這種情形下，確定的增益不包括數(shù)字上變頻器12中的增益。
圖6示出了能夠作為GSM多載波基站發(fā)射機使用的這種多載波基站發(fā)射機的另一個變形，同時先前的實施例特別能用于WCDMA。除了在每個單個載波裝置內(nèi)的基帶功率檢測裝置2和數(shù)模轉(zhuǎn)換器14之間的各個部分的改變以外，多載波基站發(fā)射機相應(yīng)于圖4的發(fā)射機。因此，僅僅示出了這部分，并且僅僅是第一載波的這部分。
在描述的單個載波裝置中，在數(shù)字上變頻器12和數(shù)模轉(zhuǎn)換器14之間設(shè)置了兩個乘法器40、41，其中數(shù)字上變頻器12和數(shù)模轉(zhuǎn)換器14在圖4中也存在?；鶐Чβ蕶z測裝置2的輸出端還連接到第三乘法器42的輸入端。此外，功率控制電平信號的共用源連接到第二乘法器41的輸入端和第三乘法器42的輸入端，在圖6中用第二和第三乘法器41、42之間的雙箭頭表示。
在操作中，第一乘法器40將數(shù)字上變頻器12的輸出與斜坡輪廓(ramping profile)信號43相乘。該斜坡輪廓信號用來彼此分隔調(diào)制的載波信號的時隙。然后將結(jié)果信號提供給第二乘法器41的輸入端。功率控制電平信號在時隙內(nèi)是常數(shù)并且在每個各個時隙內(nèi)相應(yīng)于需要的發(fā)射機輸出功率，該功率控制電平信號作為第二輸入信號提供給第二乘法器41。因此，第二乘法器41將從第一乘法器41接收的斜坡(tamped)和已調(diào)制載波信號與接收的功率控制電平相乘并且將結(jié)果轉(zhuǎn)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器14。另一方面，第三乘法器42通過基帶功率檢測裝置2接收作為第一輸入信號的數(shù)字基帶調(diào)制器1的輸出功率和作為第二輸入信號的功率控制電平信號。第三乘法器42將兩個接收的信號相乘并作為結(jié)果輸出參考功率REF1。
假如數(shù)字上變頻器的增益與斜坡輪廓的峰值的乘積是整體，也就是由斜坡輪廓的峰值在相乘中補償數(shù)字上變頻器的增益，則第三乘法器42輸出的功率REF1與輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器14的功率相等。然后將功率REF1和用于其他載波的相應(yīng)功率提供給功率檢測和控制裝置16，從而在功率檢測和控制裝置16如圖3-5所述的那樣利用它們確定用于不同載波的RF增益。
圖7示出了基于根據(jù)本發(fā)明第二方案可以使用的NCO調(diào)制的多載波基站發(fā)射機實施例的框圖。基站發(fā)射機包括與圖4中一樣的用于N個載波每一個的單獨發(fā)射機部分。這些單獨發(fā)射機部分的每一個包括基帶調(diào)制器1、數(shù)字上變頻器12、數(shù)模轉(zhuǎn)換器14和RF放大器7。實際上，結(jié)構(gòu)還將包括更多的上變頻級、放大器、濾波器等。RF放大器7的輸出端通過檢測和求和裝置17和MCPA15連接到發(fā)射天線11。檢測和求和裝置17另外的輸出端連接到增益計算和控制裝置18的輸入端。另外，MCPA15的輸出端通過rms功率檢測器19連接到增益計算和控制裝置18的輸入端。最后，每個基帶調(diào)制器1的數(shù)字輸出端通過基帶功率檢測裝置2連接到增益計算和控制裝置18的輸入端。增益計算和控制裝置18的N個輸出端的每一個連接到N個單獨發(fā)射機部分的RF放大器7之一的增益控制輸入端。
圖8更詳細地示出了圖7的檢測和求和裝置17。檢測和求和裝置17包括單個集成電路中的一組檢測器30。然而，用于檢測器30的單個集成電路的使用僅僅是優(yōu)選的實施。作為替代，也可能使用用于每個檢測器的單獨電路。每個檢測器30的輸入端連接到RF放大器7之一的輸出端。檢測器30的輸出端連接到增益計算和控制裝置18的輸入端。另外，檢測和求和裝置17包括通過其每個RF放大器7的輸出端連接到MCPA15的輸入端的求和元件31。檢測和求和裝置17的檢測器30組可以位于任何地方，但是為了將發(fā)射機中的電纜減少到最少，檢測器位于單路載波信號無論如何都可以集合的地方，也就是在MCPA15的輸入端的求和元件31的附近。
基站發(fā)射機將要發(fā)射的信號在基帶調(diào)制器1、數(shù)字上變頻器12、數(shù)模轉(zhuǎn)換器14和RF放大器7中的處理相應(yīng)于圖4中所述的處理。
然而，對照圖4的結(jié)構(gòu)，在求和元件31將調(diào)制的載波求和之前，在檢測和求和裝置17中分別地檢測各個載波功率。為了能夠根據(jù)其它載波的功率準(zhǔn)確地跟蹤每個載波的功率，用于檢測N個載波之一的功率P1-PN的N個檢測器30最好彼此相匹配。將檢測的功率P1-PN提供給增益計算和控制裝置18并且將總多載波信號轉(zhuǎn)送到用于功率放大的MCPA15。
一方面，將MCPA15輸出的多載波信號轉(zhuǎn)送到用于發(fā)射的發(fā)射天線11。另一方面，通過rms功率檢測器19確定多載波信號的功率P0。檢測的功率P0輸入到增益計算和控制裝置18。
而且，在基帶功率檢測裝置2中確定N個基帶調(diào)制器1輸出的基帶信號的功率REF1-REFN并且將之輸入到增益計算和控制裝置18。
增益計算和控制裝置18包含用于從接收的不同功率值P0、P1-PN、REF1-REFN估計不同載波的各個RF增益的算術(shù)算法。所有的功率都是在被算法使用之前按照同樣的測量時隙求出的平均數(shù)。
因為檢測器30確定的測量功率P1-PN只有每個載波共有的乘法誤差，所以它們的比例沒有誤差。任意地將單載波信號的檢測功率與第一載波的功率P1比較，載波的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率通過下式得到PiP1=REFi·GiREF1·G1,]]>其中Pi(i＝1…N)是各個檢測器30確定的第i個載波的功率，REFi(i＝1…N)是用于第i個載波調(diào)制的第i個基帶調(diào)制器1輸出的信號的功率，和Gi(i＝1…N)是第i個載波在求和之前的RF增益。從上述方程得出，第一載波在求和之前的RF增益G1標(biāo)準(zhǔn)化了的增益是GiG1=REFi·PiREF1·P1]]>而且，在給定的測量時隙內(nèi)的多載波輸出功率是放大的基帶功率的總和并且從下面的方程獲得P0＝REF1·G1·G01+REF2·G2·G02+…+REFN·GN·G0N在這個方程中用于第i個載波的總放大用Gi*G0i(i＝1…N)給出，其中G0i是用于檢測和求和裝置17的求和元件31中和MCPA15中的第i個載波的RF功率增益。除了未知的公因數(shù)以外，假定G0i的值可推理得到。后面的方程可以重寫成G1·G01=P0REF1+REF2·G2G1·G02G01+...+REF2·GNG1·G0NG01]]>如上所述，比例Gi/G1可以容易地從測量的單載波RF功率Pi和基帶功率REFi獲得。假定比例G0i/G01可從MCPA15的頻率響應(yīng)推理得知。因此，可以容易地從上述的方程解得構(gòu)成第一載波使用的第一RF路徑的增益G1*G01。因為增益比例是已知的，所以可以從第一路徑的增益計算出第i個RF路徑的增益Gi*G0i。如果從預(yù)定增益值獲得RF增益，則增益計算和控制裝置18調(diào)節(jié)輸入到RF放大器7的增益控制信號GCi(i＝1…N)以便使估計的增益接近期望增益。
圖7的基站發(fā)射機是基于NCO調(diào)制，還可以根據(jù)圖6將其改變從而用于本發(fā)明的第二方案的這個實施例。根據(jù)本發(fā)明的第二方法同樣地可用于基于圖3中所述RF IQ調(diào)制的基站發(fā)射機。
盡管本發(fā)明的上述實施例全部來自基于RF IQ調(diào)制或基于NCO調(diào)制的傳統(tǒng)基站發(fā)射機，但是本發(fā)明的特征能夠與任何可以了解的基站結(jié)構(gòu)結(jié)合。還有當(dāng)是來自基于RF IQ調(diào)制或基于NCO調(diào)制的基站發(fā)射機時，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種修改。
權(quán)利要求
1.用于在無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中確定用于不同載波的單獨射頻增益的方法，多載波發(fā)射機包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置(3-7；12-14)、用于計算用于調(diào)制的裝置(3-7；12-14)輸出的已調(diào)制載波總和的裝置(10)，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器(15)，其中確定多載波功率放大器(15)輸出的總載波的功率用于在不同載波上調(diào)制的不同組的信號功率(REF1-REFN)，這些組與載波數(shù)目一樣多；并且其中通過算術(shù)地估計用于調(diào)制的信號的功率(REF1-REFN)組和多載波功率放大器(15)輸出的總載波的相應(yīng)功率，確定用于調(diào)制的裝置(3-7；12-14)的信號輸入端和多載波功率放大器(15)輸出端之間的射頻增益以便用于每個載波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為用于算術(shù)地確定每個載波的輸出功率(G1-GN)的基礎(chǔ)、用于每個組的方程P0<m>=Σi=1NREFi<m>·Gi]]>形成，<m>是各個組的數(shù)量，P0是相應(yīng)于所述各個組的多載波功率放大器輸出的總載波的功率，N是載波的總數(shù)量，REFi是用于在各個組中調(diào)制第i個載波的信號的功率，和Gi是確定用于第i個載波的射頻增益。
3.用于在無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中確定用于不同載波的單獨射頻增益的方法，多載波發(fā)射機包括用于在數(shù)字域中調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置(12，13)、用于將每個數(shù)字已調(diào)制載波轉(zhuǎn)換成模擬已調(diào)制載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)、用于計算數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)輸出的模擬已調(diào)制載波總和的裝置(10)，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器(15)，其中確定多載波功率放大器(15)輸出的總載波的功率使得輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號的不同功率組至少與載波一樣多；并且其中通過算術(shù)地估計輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號的功率組和多載波功率放大器(15)輸出的總載波的相應(yīng)功率，確定數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的輸入端和多載波功率放大器(15)的輸出端之間的射頻增益以便用于每個載波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，作為用于算術(shù)地確定每個載波的輸出功率(G1-GN)的基礎(chǔ)、用于每個組的方程P0<m>=Σi=1NREFi<m>·Gi]]>形成，<m>是各個組的數(shù)量，P0是相應(yīng)于所述各個組的多載波功率放大器輸出的總載波的功率，N是載波的總數(shù)量，REFi是輸入到在各個組中用于第i個載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號的功率，和Gi是確定用于第i個載波的射頻增益。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，用于確定載波的射頻增益(G1-GN)的功率相應(yīng)于按照一個測量時隙求平均數(shù)的信號的功率。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，具有根據(jù)發(fā)射需要改變的信號功率的正常業(yè)務(wù)量的信號用來獲得用于確定載波射頻增益(G1-GN)而估計的信號功率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，具有有意改變的功率的專用信號用來獲得用于確定載波射頻增益(G1-GN)而估計的信號功率。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，確定的功率組(REF1-REFN)和總載波的相應(yīng)功率比用于調(diào)制的裝置提供的載波多，其中為了算術(shù)估計，建立用于每組功率(REF1-REFN)和總載波相應(yīng)功率的線性方程，該線性方程具有作為未知數(shù)的增益(G1-GN)，并且其中最大似然方法被用來獲得最適合方程的增益。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，用來確定多載波功率放大器(15)的輸出功率的檢測器(20)的特性圍繞某一工作點線性化。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過下變頻多載波功率放大器(15)輸出的射頻信號并通過將之轉(zhuǎn)換到數(shù)字域從而確定多載波功率放大器(15)的輸出功率，在該數(shù)字域即可確定功率。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，集成在用于監(jiān)測和控制線性化性能的多載波功率放大器(15)中的用于下變頻的裝置和數(shù)模轉(zhuǎn)換塊的裝置被用來檢測多載波功率放大器(15)輸出的信號的功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述方法的用途，用于通過將確定的射頻增益(G1-GN)與用于每個載波的預(yù)定增益相比較，并且通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)用于每個載波的射頻增益，從而控制不同載波的射頻增益。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述方法的用途，用于控制不同載波的射頻增益，其中根據(jù)權(quán)利要求1-11之一偶爾地確定不同載波的增益(G1-GN)并且將之用于不同載波增益的各個調(diào)節(jié)，同時在剩余時間期間內(nèi)，通過用單個功率組的功率總和除多載波功率放大器輸出的總載波的功率確定總增益，其中對于全部載波根據(jù)確定的總增益相等地調(diào)節(jié)載波的增益。
14.用于在無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中確定用于不同載波的單獨射頻增益的方法，多載波發(fā)射機包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置(7，12-14)、用于計算用于調(diào)制的裝置(7，12-14)輸出的已調(diào)制載波總和的裝置(17)，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器(15)，其中分別地確定輸入到用于求和的裝置(17)的已調(diào)制載波的功率(P1-PN)用于每個載波，并且其中為了確定不同載波對用于確定不同載波的射頻增益(G1G01-GNG0N)的多載波功率放大器(15)輸出的總載波的總功率(P0)的貢獻，估計已調(diào)制載波的確定功率(P1-PN)的分配。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，通過將用來調(diào)制各個載波的信號功率除各個載波對總功率的貢獻，確定用于不同載波的射頻增益(G1G01-GNG0N)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，多載波發(fā)射機包括用于在已調(diào)制載波用求和裝置(17)求和之前將它們轉(zhuǎn)換進模擬域的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并且其中通過用輸入到用于各個載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號的功率除各個載波對總功率的貢獻，從而確定用于不同載波的射頻增益(G1G01-GNG0N)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16之一所述的方法，其特征在于，使用于確定多載波功率放大器(15)的輸出功率(P0)的檢測器的特性圍繞某一工作點線性化。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17之一所述的方法，其特征在于，通過下變頻多載波功率放大器(15)輸出的射頻信號并且通過將之轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，從而確定多載波功率放大器(15)的輸出功率(P0)，在數(shù)字域中功率即可確定。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18之一所述的方法，其特征在于，將集成在用于監(jiān)測和控制線性化性能的多載波功率放大器(15)內(nèi)的用于下變頻的裝置和數(shù)模轉(zhuǎn)換塊用于檢測多載波功率放大器(15)輸出的信號的功率(P0)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-19之一所述方法的用途，用于通過將確定的射頻增益(G1-GN)與用于每個載波的預(yù)定增益相比較，并且通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)用于每個載波的射頻增益，從而控制不同載波的射頻增益。
21.根據(jù)權(quán)利要求14-19之一所述方法的用途，用于控制不同載波的射頻增益，其中根據(jù)權(quán)利要求14-19之一偶爾地確定不同載波的增益(G1-GN)并且將之用于不同載波增益的各個調(diào)節(jié)，同時在剩余時間期間內(nèi)，通過用單個功率組的功率總和除多載波功率放大器(15)輸出的總載波的功率確定總增益，其中對于全部載波根據(jù)確定的總增益相等地調(diào)節(jié)載波的增益。
22.用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射裝置，具有多載波發(fā)射機，包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置(3-7；12-14)、用于計算用于調(diào)制的裝置輸出的已調(diào)制載波總和的裝置(10)，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器(15)；還具有功率檢測和控制裝置(16)，接收作為輸入的至少與用于調(diào)制的裝置(3-7；12-14)提供的載波一樣多的用于調(diào)制載波的信號的功率組(REF1-REFN)，并且用于每組多載波功率放大器(15)輸出的總載波的相應(yīng)功率，功率檢測和控制裝置(16)要適于在用于每個載波的多載波發(fā)射機中從接收的功率算術(shù)地確定射頻增益。
23.如權(quán)利要求22所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，功率檢測和控制裝置(16)包含用于存儲用于調(diào)制載波的信號的每組功率(REF1-REFN)的功率和用于確定射頻增益(G1-GN)的多載波功率放大器(15)的相應(yīng)總輸出功率的寄存器(24、22)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，功率檢測和控制裝置(16)包含適于算術(shù)地求解用于確定射頻增益(G1-GN)的矩陣方程的裝置(25)，功率檢測和控制裝置(16)接收作為輸入的用于調(diào)制載波的信號的功率組(REF1-REFN)和多載波功率放大器(15)的總載波輸出的相應(yīng)功率，并且輸出用于每個載波的估計射頻增益(G1-GN)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22-24之一所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，由用于每個載波的輸出相應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)符號的數(shù)字同相和數(shù)字正交分量并且連接到用于基帶功率檢測裝置(2)向功率檢測和控制裝置(16)提供輸出信號的功率(REF1-REFN)的裝置的單獨基帶調(diào)制器(1)提供輸入到用于調(diào)制的裝置的信號，其中，用于調(diào)制的裝置包括用于每個載波的兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3、4)，用于將從用于各個載波的基帶調(diào)制器(1)接收的數(shù)字同相和正交分量轉(zhuǎn)換成模擬同相和正交分量(I、Q)，用于調(diào)制從本地振蕩器(6)接收的具有數(shù)模轉(zhuǎn)換器(3、4)輸出的分量(I、Q)的載波的射頻調(diào)制器(5)，和射頻放大器(7)，其增益通過功率檢測和控制裝置(16)控制以便用于至少一個載波。
26.根據(jù)權(quán)利要求22-24之一所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，由用于每個載波的輸出相應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)符號的數(shù)字同相和數(shù)字正交分量并且連接到用于基帶功率檢測裝置(2)向功率檢測和控制裝置(16)提供輸出信號的功率(REF1-REFN)的裝置的單獨基帶調(diào)制器(1)提供輸入到用于調(diào)制的裝置的信號，其中，用于調(diào)制載波的裝置包括連接到數(shù)字控制振蕩器(13)的用于每個載波的至少一個數(shù)字上變頻器(12)，用于將用于各個載波的基帶調(diào)制器(1)輸出的分量上變頻到數(shù)字控制振蕩器(13)提供的各個載波的頻率，用于將上變頻器(12)的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)，和用于放大數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)輸出的信號的射頻放大器(7)，其增益通過功率檢測和控制裝置(16)控制以便用于至少一個載波。
27.用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射裝置，具有多載波發(fā)射機，包括用于在數(shù)字域中調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置(12，13)、用于將每個數(shù)字已調(diào)制載波轉(zhuǎn)換成模擬已調(diào)制載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)、用于計算數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)輸出的模擬已調(diào)制載波總和的裝置(10)，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器(15)；還具有功率檢測和控制裝置(16)，接收作為輸入的至少與載波一樣多的輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號功率組，并且用于每組多載波功率放大器(15)輸出的總載波的相應(yīng)功率，功率檢測和控制裝置(16)要適于在用于每個載波的多載波發(fā)射機中從接收的功率算術(shù)地確定射頻增益。
28.如權(quán)利要求27所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，功率檢測和控制裝置(16)包含用于存儲輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號的每組功率(REF1-REFN)的功率和用于確定射頻增益(G1-GN)的多載波功率放大器(15)的相應(yīng)總輸出功率的寄存器(24、22)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，功率檢測和控制裝置(16)包含算術(shù)地求解用于確定射頻增益(G1-GN)的矩陣方程的裝置(25)，功率檢測和控制裝置(16)接收作為輸入的輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號的功率組(REF1-REFN)和多載波功率放大器(15)的總載波輸出的相應(yīng)功率，并且輸出用于每個載波的估計射頻增益(G1-GN)。
30.根據(jù)權(quán)利要求22-29之一所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，在軟件中實現(xiàn)測量功率的存儲和射頻增益的估計。
31.根據(jù)權(quán)利要求22-30之一所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，在用于監(jiān)測和控制線性化性能的多載波功率放大器(15)中集成了用于下變頻的裝置和數(shù)模轉(zhuǎn)換塊的裝置，其中所述用于下變頻的裝置和數(shù)模轉(zhuǎn)換塊的裝置用來檢測多載波功率放大器(15)放大的總載波的功率。
32.用于無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的模塊，包括根據(jù)權(quán)利要求22-31之一所述的功率檢測和控制裝置(16)。
33.用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射裝置，具有多載波發(fā)射機，包括用于調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置(7，12-14)、用于計算用于調(diào)制的裝置(7，12-14)輸出的已調(diào)制載波總和的裝置(17)，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器(15)，還具有增益計算和控制裝置(18)，接收作為輸入值的多載波功率放大器(15)輸出的總載波的功率(P0)、分別地用于每個載波的由用于調(diào)制的裝置(7，12-14)提供給用于求和的裝置(17)的已調(diào)制載波的功率(P1-PN)，和用于調(diào)制載波的信號的功率(REF1-REFN)，所述增益計算和控制裝置(18)估計輸入到用于就不同載波求和的裝置(17)的信號功率分配，以便確定不同載波對用于確定不同載波的射頻增益(G1G01-GNG0N)的多載波功率放大器(15)輸出的總載波的功率(P0)的貢獻。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，由用于每個載波的輸出相應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)符號的數(shù)字同相和數(shù)字正交分量并且連接到用于基帶功率檢測裝置向功率檢測和控制裝置提供輸出信號的功率的裝置的單獨基帶調(diào)制器提供輸入到用于調(diào)制的裝置的信號，其中，用于調(diào)制的裝置包括用于每個載波的兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將從用于各個載波的基帶調(diào)制器接收的數(shù)字同相和正交分量轉(zhuǎn)換成模擬同相和正交分量，用于調(diào)制從本地振蕩器接收的具有數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的分量的載波的射頻調(diào)制器，和用于放大已調(diào)制載波的射頻放大器，其增益通過增益計算和控制裝置控制以便用于至少一個載波。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，由用于每個載波的輸出相應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)符號的數(shù)字同相和數(shù)字正交分量并且連接到用于基帶功率檢測裝置(2)向增益計算和控制裝置(18)提供輸出信號的功率(REF1-REFN)的裝置的單獨基帶調(diào)制器(1)提供輸入到用于調(diào)制的裝置的信號，其中，用于調(diào)制載波的裝置包括連接到數(shù)字振蕩器(13)的用于每個載波的至少一個數(shù)字上變頻器(12)，用于將用于各個載波的基帶調(diào)制器(1)輸出的分量上變頻到數(shù)字振蕩器(13)提供的各個載波的頻率，用于將上變頻器(12)的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)，和用于放大數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)輸出的信號的射頻放大器(7)，其增益通過增益計算和控制裝置(18)控制以便用于至少一個載波。
36.用于無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線發(fā)射裝置，具有多載波發(fā)射機，包括用于在數(shù)字域中調(diào)制至少兩個不同的帶有調(diào)制信號的載波的裝置(12，13)、用于將每個數(shù)字已調(diào)制載波轉(zhuǎn)換成模擬已調(diào)制載波的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)、用于計算數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)輸出的模擬已調(diào)制載波總和的裝置(10)，和用于放大用于發(fā)射的總載波的多載波功率放大器(15)；還具有增益計算和控制裝置(18)，接收作為輸入值的多載波功率放大器(15)輸出的總載波的功率(P0)、分別地用于每個載波的由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)提供給用于求和的裝置(17)的已調(diào)制載波的功率(P1-PN)，和輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)的信號的功率，所述增益計算和控制裝置(18)估計輸入到用于就不同載波求和的裝置(17)的信號功率分配，以便確定不同載波對用于確定不同載波的射頻增益(G1G01-GNG0N)的多載波功率放大器(15)輸出的總載波的功率(P0)的貢獻。
37.根據(jù)權(quán)利要求33-36之一所述的無線發(fā)射裝置，包括用于檢測提供給用于求和的裝置(17、31)的已調(diào)制載波的功率(P1-PN)的裝置(17、30)，用于檢測功率(P1-PN)的所述裝置(17、30)作為單個射頻集成電路實現(xiàn)。
38.根據(jù)權(quán)利要求33-36之一所述的無線發(fā)射裝置，包括用于檢測提供給用于求和的裝置(17、31)的已調(diào)制載波的功率(P1-PN)的裝置(17、30)，用于檢測功率(P1-PN)的所述裝置(17、30)包括至少一個用于每個載波的專用射頻有源元件，該有源元件與用于不同載波的相應(yīng)專用有源元件相匹配。
39.根據(jù)權(quán)利要求33-38之一所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，在用于監(jiān)測和控制線性化性能的多載波功率放大器(15)中集成了用于下變頻的裝置和數(shù)模轉(zhuǎn)換塊的裝置，并且其中所述用于下變頻的裝置和所述數(shù)模轉(zhuǎn)換塊的裝置用來檢測多載波功率放大器(15)放大的總載波的功率(P0)。
40.根據(jù)權(quán)利要求33-39之一所述的無線發(fā)射裝置，其特征在于，在軟件中實現(xiàn)射頻增益估計。
41.用于無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的模塊，包括根據(jù)權(quán)利要求33-40之一所述的增益計算和控制裝置(18)。
42.用于無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的模塊，包括根據(jù)權(quán)利要求33-40之一所述的分別地用于每個載波的用于檢測提供給用于求和的裝置(17，31)的已調(diào)制載波的功率的裝置(17，30)。
43.無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括根據(jù)權(quán)利要求22-31或33-40之一的無線發(fā)射裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及在無線通信系統(tǒng)的無線發(fā)射裝置的多載波發(fā)射機中確定用于載波的單獨射頻增益的方法。為了能夠簡單和準(zhǔn)確地估計增益，建議在每個單路載波單元內(nèi)的一些點處從不同組功率(REF
文檔編號H04L5/06GK1436412SQ01811311
公開日2003年8月13日 申請日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者安德烈·德克爾 申請人:諾基亞公司