專利名稱：非恒定包絡(luò)調(diào)制的功率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使用非恒定包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的發(fā)射機中的功率控制的技術(shù)，尤其涉及這種構(gòu)成無線通信系統(tǒng)一部分的發(fā)射機，但不限于此。
背景技術(shù)：
例如無線通信系統(tǒng)中提供的功率控制環(huán)通常用于把輸出功率控制和維持在期望的水平上，以及當(dāng)輸出功率上升和下降時控制瞬時響應(yīng)。
在TDMA信令格式中，一個成幀的結(jié)構(gòu)包括許多時隙(或信道)。使用TDMA的無線通信系統(tǒng)，例如GSM系統(tǒng)(全球移動電信系統(tǒng))，通過每個指定的時隙或信道發(fā)送和接收信息。幀中的每個信道被分配給不同的用戶，其中某一個頻段上的發(fā)送(上行鏈路)信息和一個分立頻段上的接收(下行鏈路)信息通過各個信道來傳送。
指定每個信道上升到要求的功率水平以進行脈沖串傳輸，并且在預(yù)定時間量內(nèi)下降到一個要求的功率水平，這稱為脈沖串。這樣，脈沖串具有上升階段或上升周期，工作階段或工作周期，和下降階段或下降周期。GSM規(guī)范也要求脈沖串的開始和結(jié)束時的功率必須在規(guī)定的最小水平上，并且從最小功率水平到最終要求的功率水平的過渡必須在被指定的時間窗口內(nèi)完成。限定上升和下降階段的時幀以便減少瞬時旁瓣的產(chǎn)生以及對鄰近信道的干擾。
典型功率控制環(huán)的操作被分為開環(huán)模式和閉環(huán)模式。在功率放大器的輸出未達到預(yù)定的水平，即切換點之前，功率控制環(huán)在開環(huán)模式下運行。在切換點處，利用所提供的參考信號和對控制環(huán)輸出上的信號進行采樣的檢測器的輸出之間的差異產(chǎn)生誤差信號。使用積分器根據(jù)誤差信號產(chǎn)生控制電壓，該電壓作為一種在功率升降時和傳輸脈沖串期間控制功率水平的手段來控制可變衰減器。
圖1(a)所示的是由傳統(tǒng)功率控制環(huán)控制的功率放大器的功率輸出圖。在上升階段，即A部分，輸出功率上升到一個適當(dāng)?shù)乃?。在發(fā)送或工作期間，即B部分，功率控制環(huán)使得輸出功率保持基本穩(wěn)定。在下降階段，即C部分，輸出功率下降。
圖1(b)示出了傳統(tǒng)功率控制環(huán)的缺點。圖1(b)是發(fā)送非恒定包絡(luò)調(diào)制脈沖串，如AM脈沖串的功率放大器的功率輸出圖。如圖1(a)所示，在上升階段，即A部分，輸出功率升高到一個適當(dāng)?shù)乃?。然而在發(fā)送期間，即B部分，輸出功率根據(jù)被發(fā)送信號的振幅而波動。在下降階段，即C部分，功率輸出下降。由于AM脈沖串，傳統(tǒng)功率控制器往往使功率變化變平。這樣的狀況對于應(yīng)用AM的先進無線傳輸是不能接受的。一個允許傳統(tǒng)功率控制環(huán)應(yīng)用于振幅調(diào)制傳輸?shù)囊阎桨甘窃黾硬蓸雍捅３蛛娐返焦β士刂骗h(huán)中。在升降期間，對功率水平進行采樣，此水平在AM脈沖串期間保持穩(wěn)定。然而，圖1(b)示出了在應(yīng)用到的先進調(diào)制方案時這個方案的被稱作增益偏斜的缺點。在傳輸脈沖串期間可發(fā)生增益偏斜。圖1(b)描述了增益偏斜效應(yīng)，其中示出了在脈沖串結(jié)束處的期望增益水平和由于增益偏斜而實際得到的增益水平。傳統(tǒng)功率控制器的采樣和保持電路在下述假設(shè)下工作，即在脈沖串期間增益不變，并且采樣和保持電路在脈沖串期間不試圖去控制增益偏斜。
因為在功率控制環(huán)中由于非恒定包絡(luò)調(diào)制而產(chǎn)生的問題，在現(xiàn)有技術(shù)下，在工作周期中通常只能在開環(huán)模式下工作，或在工作周期中只能使用很低的控制環(huán)帶寬。后一種解決方案會導(dǎo)致兩種特定的問題。首先，功率控制環(huán)不能校正脈沖串上的增益變化。其次，由于慢平均(slow averaging)，當(dāng)恢復(fù)恰好在下降前的環(huán)帶寬時，某些數(shù)據(jù)模式可在脈沖串結(jié)束處產(chǎn)生瞬時變化。
國際專利申請公開說明書WO 01/03292公開了一項涉及在應(yīng)用非恒定包絡(luò)調(diào)制的系統(tǒng)中改進功率控制的技術(shù)。此功率控制操作基于采樣和保持電路的應(yīng)用。在上升期間，將在放大器輸出端檢測到的功率水平與參考信號相比較以得到一個用來衰減輸出信號的誤差信號。在脈沖串階段，將在放大器輸出端檢測的功率水平與要發(fā)送的調(diào)制RF信號相比較以得到用于衰減輸出信號的誤差信號。這樣，在脈沖串期間，控制環(huán)實際上是在開環(huán)模式下工作，其中針對參考信號，利用定標(biāo)(scaled)包絡(luò)信號產(chǎn)生環(huán)誤差信號。
WO 01/03292中公開的技術(shù)的一個潛在問題是，可能存在與采樣和保持電路相關(guān)的小偏差。這樣，在切換期間，用于衰減輸出信號的控制信號中可能存在小的差異。當(dāng)在上升階段和工作階段之間切換時，這會被轉(zhuǎn)換成輸出信號中的低頻干擾(glitch)。
本發(fā)明的目的是提供一種適用于非恒定包絡(luò)調(diào)制環(huán)境但保留了標(biāo)準(zhǔn)功率控制環(huán)的所有優(yōu)點的改進功率控制環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于控制發(fā)射機功率的技術(shù)，該技術(shù)保持調(diào)制特性，并且因此在用于具有非恒定調(diào)制方案的系統(tǒng)時尤其有利。通過在發(fā)送脈沖串期間將功率水平調(diào)節(jié)信號與調(diào)制RF載波信號的調(diào)制包絡(luò)相組合來實現(xiàn)這種改進。通過在脈沖串期間降低控制系統(tǒng)的帶寬可得到進一步的改進。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，這里提供了一個用于功率控制環(huán)中的控制的方法，包括以下步驟放大非恒定包絡(luò)調(diào)制信號以產(chǎn)生輸出信號；將功率水平控制信號和代表調(diào)制包絡(luò)的信號相組合；將該組合信號與代表輸出信號功率水平的信號相比較，以產(chǎn)生比較信號；依據(jù)上述比較信號來衰減經(jīng)過放大的信號。
此功率控制環(huán)可至少具有上升周期和工作周期。在工作周期期間，功率控制環(huán)的帶寬可被降低。這種方法可在功率控制環(huán)的所有周期中實現(xiàn)。該功率控制環(huán)還可包括下降周期。
在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的技術(shù)不僅可應(yīng)用于脈沖串期間，而且可應(yīng)用于所有階段的操作期間。這樣，這項技術(shù)被應(yīng)用在上升階段期間。這樣，本發(fā)明就克服了上述WO 01/03292的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于功率控制環(huán)中的控制的方法，包括以下步驟在第一周期期間提升輸出信號；在第二周期期間維持基本恒定的輸出信號，其中在所述第一周期和第二周期中，所述方法進一步包括放大非恒定包絡(luò)調(diào)制信號以產(chǎn)生輸出信號；將功率水平控制信號和代表調(diào)制包絡(luò)的信號相組合；將該組合信號與代表輸出信號功率水平的信號相比較，以產(chǎn)生比較信號；依據(jù)上述比較信號來衰減經(jīng)過放大的信號。
在另一方面，本發(fā)明進一步提供了一種功率控制環(huán)，包括用于放大非恒定包絡(luò)調(diào)制信號以產(chǎn)生輸出信號的放大器；用于組合功率水平控制信號和代表調(diào)制包絡(luò)的信號的組合器；用于將該組合信號與代表輸出信號功率水平的信號相比較以產(chǎn)生比較信號的比較器；依據(jù)上述比較信號來衰減要放大的信號的衰減器。


圖1(a)圖解了由傳統(tǒng)功率控制環(huán)控制的功率放大器的功率輸出圖；圖1(b)圖解了發(fā)送非恒定包絡(luò)調(diào)制信號的功率放大器的功率輸出圖；而圖(2)圖解了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的功率控制環(huán)的模塊圖。
具體實施例方式
依照本發(fā)明的功率控制系統(tǒng)的優(yōu)選實施例如圖2所示。該功率控制系統(tǒng)包括可變衰減器500，功率放大器502，包括二極管528的檢測器/線性化器，由電阻器506和526構(gòu)成的比較器，混合器(mixer)504，包括運算放大器510和電阻器508的誤差放大器，包括電阻器512和開關(guān)516的帶寬開關(guān)，包括運算放大器522，電阻器518和電容器520的環(huán)路濾波器，和緩沖器524。
可變衰減器500在線路530上接收要發(fā)送的調(diào)制RF載波信號以作為第一輸入信號。如在下文會更詳細(xì)描述的那樣，可變衰減器在線路540上接收衰減器控制信號以作為第二輸入。通過可變衰減器500的衰減之后，調(diào)制RF載波信號被提供到功率放大器502。接著在線路536上產(chǎn)生經(jīng)過放大的輸出信號。
線路538上檢測器/線性化器的輸入端檢測線路536上輸出信號的樣本，并且在線路542上產(chǎn)生檢測電壓信號Vdet。
混合器504接收線路532上的功率水平控制信號Vc以作為第一輸入，并且接收線路534上調(diào)制RF載波的包絡(luò)信號以作為第二輸入。信號Vc在為發(fā)射機提供所有控制信號的數(shù)字ASIC中產(chǎn)生。在線路534上提供的調(diào)制包絡(luò)也在這樣的數(shù)字ASIC中產(chǎn)生。ASIC最好包括調(diào)制器，這樣就易于直接產(chǎn)生調(diào)制的包絡(luò)信號。
線路532和534上的信號，即Vc和調(diào)制包絡(luò)，最好都是數(shù)字字(digital word)。通過把混合器的輸出傳送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生模擬電壓，可以產(chǎn)生在線路544上的信號Vc(e)。這樣的實現(xiàn)是優(yōu)選的，因為相對易于數(shù)字化地實施混合處理。從原理上說，如果信號Vc和調(diào)制包絡(luò)都是模擬量，那么可以利用混合處理實現(xiàn)Vc(e)的生成。在這樣的情況下，通過檢測在IF或RF上的調(diào)制載波的幅度可以產(chǎn)生調(diào)制包絡(luò)。然而，通過處理數(shù)字量來產(chǎn)生Vc(e)顯然比使用模擬量的效率更高。
混合器504將功率水平控制信號Vc與包絡(luò)信號相乘，從而在線路544上產(chǎn)生復(fù)合水平控制信號Vc(e)。復(fù)合水平控制信號Vc(e)的包絡(luò)跟隨(track)調(diào)制RF載波的包絡(luò)。
在誤差放大器的輸入端將線路544上的復(fù)合水平控制信號Vc(e)與線路542上的檢測電壓水平Vdet相比較。誤差放大器的輸出經(jīng)過放大并通過帶寬開關(guān)，環(huán)路濾波器和緩沖器被提供給可變增益RF衰減器500的控制輸入。這樣，誤差放大器的輸出調(diào)節(jié)了線路536上的發(fā)射機輸出水平。
功率水平控制信號Vc在每個時隙的開始和結(jié)束處被提升和降低(ramp)，并且在脈沖串期間設(shè)置平均RF功率水平。在混合器532的輸入端，Vc的值設(shè)定了平均RF水平。由于在混合器504的輸入端應(yīng)用了調(diào)制包絡(luò)信號，平均功率可以在調(diào)制包絡(luò)沒有失真的情況下得到控制。
由于混合器504的操作，功率水平控制信號的瞬時值跟隨調(diào)制RF信號的包絡(luò)，因此可以在RF調(diào)制包絡(luò)無失真的情況下實現(xiàn)閉環(huán)功率控制。因此本發(fā)明的技術(shù)在使用非恒定調(diào)制技術(shù)的系統(tǒng)，例如EDGE系統(tǒng)中尤其有利。
對于校正操作，在復(fù)合水平控制信號Vc(e)和RF載波的調(diào)制包絡(luò)之間應(yīng)當(dāng)有可忽略的時間差。但是在實際的系統(tǒng)中，時間誤差會使控制環(huán)引起RF載波包絡(luò)的失真。為了確保不會發(fā)生這樣的失真，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，帶寬開關(guān)在脈沖串的活躍部分期間是處于‘?dāng)嚅_’狀態(tài)，因此就降低了控制環(huán)帶寬。在帶寬較低時，定時差對控制環(huán)的影響被減小。
這樣，在優(yōu)選實施例中，在脈沖串的有用部分期間控制環(huán)帶寬被降低，這就限制了控制環(huán)對實際系統(tǒng)中存在的定時差的靈敏度。在圖2所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，帶寬開關(guān)降低了控制環(huán)對定時差的靈敏度。因此，當(dāng)存在定時差時，帶寬開關(guān)的使用實際上提高了控制環(huán)的效率。
跟隨功率水平控制信號的上升和下降(在脈沖串的開始和結(jié)束處)所需的最小控制環(huán)帶寬大約為50kHz。一般說來，由于可變衰減器的工作范圍上的環(huán)帶寬的變化，系統(tǒng)最好被設(shè)計成具有200kHz到300kHz的最大帶寬。
權(quán)利要求
1.一種用于功率控制環(huán)中的控制的方法，包括步驟放大非恒定包絡(luò)調(diào)制信號以產(chǎn)生輸出信號；將功率水平控制信號和代表調(diào)制的包絡(luò)的信號相組合；將該組合信號與代表輸出信號的功率水平的信號相比較，以產(chǎn)生比較信號；以及依據(jù)所述比較信號來衰減經(jīng)過放大的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中功率控制環(huán)至少具有上升周期和工作周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在工作周期期間，功率控制環(huán)的帶寬被降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中在功率控制環(huán)的全部周期期間實施該方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中功率控制環(huán)進一步包括下降周期。
6.一種用于功率控制環(huán)中的控制的方法，包括步驟在第一周期期間提升輸出信號；在第二周期期間維持基本恒定的輸出信號，其中在第一周期和第二周期內(nèi)，所述方法進一步包括放大非恒定包絡(luò)調(diào)制信號以產(chǎn)生輸出信號；將功率水平控制信號和代表調(diào)制的包絡(luò)的信號相組合；將該組合信號與代表輸出信號的功率水平的信號相比較，以產(chǎn)生比較信號；以及依據(jù)所述比較信號來衰減經(jīng)過放大的信號。
7.一種功率控制環(huán)，包括用于放大非恒定包絡(luò)調(diào)制信號以產(chǎn)生輸出信號的放大器；用于將功率水平控制信號和代表調(diào)制的包絡(luò)的信號相組合的組合器；用于將組合信號與代表輸出信號的功率水平的信號相比較以產(chǎn)生比較信號的比較器；和依據(jù)所述比較信號衰減經(jīng)過放大的信號的衰減器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率控制環(huán)，其中在使用中，至少在操作的上升周期和操作的工作周期中控制上述功率控制環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的功率控制環(huán)，進一步包括用于改變功率控制環(huán)的帶寬的裝置。
10.根據(jù)從屬于權(quán)利要求8時的權(quán)利要求9所述的功率控制環(huán)，其中控制用于改變功率控制環(huán)的帶寬的裝置以便降低工作周期中的帶寬。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率控制環(huán)，其中用于改變帶寬的裝置改變比較信號的帶寬。
12.一種無線通信系統(tǒng)，包含根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一權(quán)利要求所述的功率控制環(huán)。
全文摘要
公開了一種用于功率控制環(huán)中的控制的方法和設(shè)備。該方法包括步驟放大非恒定包絡(luò)調(diào)制信號以產(chǎn)生輸出信號；將功率水平控制信號和代表調(diào)制的包絡(luò)的信號相組合；將該組合信號與代表輸出信號的功率水平的信號相比較以產(chǎn)生比較信號；依據(jù)上述比較信號來衰減經(jīng)過放大的信號。
文檔編號H03G3/30GK1524342SQ02812338
公開日2004年8月25日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月20日
發(fā)明者薩拉茨·茂森, 蒂姆·蘭德, 蘭德, 薩拉茨 茂森 申請人:諾基亞公司