專利名稱：一種用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的裝置與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信中的智能天線領域，尤其涉及采用多根天線進行波束賦形的 智能天線系統(tǒng)的中頻信號削峰處理。
背景技術：
3G無線通信系統(tǒng)大多數采用了碼分多址(CDMA)方式，同時為了提高數據傳 輸速率而多采用4相相移調制(QPSK)及積分調幅調制(QAM)等高階調制方式。 然而由于CDMA信號以及QPSK及QAM等高階調制方式的非恒包絡特點，導致經 過調制后的CDMA信號具有較高的峰均比(PAR),而且當發(fā)送多個載波的合成信號 時，峰均比就會更高。高峰均比信號經過DA數模變換后送入射頻功率放大器，而 為了保證高峰均比的信號不失真并避免帶外功率泄漏，射頻功率放大器就必須增加 回退余量，使得最大功率會遠遠大于平均功率，導致功率放大器經常工作在較低效 率的區(qū)間，造成射頻單元的浪費；若不增加回退余量，就會導致功率放大器工作在 非線性區(qū)域，輸出信號會產生飽和失真，會引起輸出信號的線性度變差。如果在進 入功率放大器前對輸入信號的峰均比進行必要的降低，則可以降低對射頻功率放大 器動態(tài)范圍的要求而無需采用昂貴的大動態(tài)范圍功率放大器，大大降低功率放大器 單元的成本。
另外若無線通信系統(tǒng)采用了智能天線技術，則對各個天線通道的信號進行相互獨 立的削峰處理就會帶來改變用戶賦形的波束形狀及指向的不良影響。因為智能天線 之所以能夠產生指向特定用戶的波束是依賴于各個天線之間用戶信號的相位差，而 對各個天線通道的信號進行相互獨立的削峰會導致各個天線之間用戶信號的相位差 關系發(fā)生改變，導致波束賦形的效果降低，增加了小區(qū)內的干擾。以往的各種降低 信號峰值功率的方法和裝置都是用于單天線系統(tǒng)的，而沒有考慮到智能天線這種多 天線系統(tǒng)中各天線信號相位的依賴關系以及削峰對波束賦形的影響。
現(xiàn)有的各種降低信號峰均比的技術主要有硬削峰、峰值窗函數、信號疊加、編碼 方式、相位調整等，其中以信號疊加這種方法應用最為廣泛。但這種方法改變了多 用戶多載波合成信號的幅度和相位，而這種改變可以映射為每個載波每個用戶的信
號幅度和相位發(fā)生了改變。而且在智能天線系統(tǒng)中由于各個天線通道的多用戶多載 波合成信號又不相同，所以獨立削峰時對于每個載波每個用戶的信號幅度和相位的 影響也不相同。這樣經過各個天線通道獨立削峰后，各個用戶信號在各個天線上的 相位差關系就會發(fā)生不同程度的改變，從而可能影響到部分或全部用戶的波束形狀 和指向。而且隨著相位差改變的天線數目越多、改變量越大這種影響會越大。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有的降低信號峰值功率技術中對于智能天 線波束賦形影響較大的缺點，將智能天線以及削峰處理聯(lián)合進行考慮，有效減小削 峰對智能天線波束賦形的影響。
為實現(xiàn)本發(fā)明要解決的技術問題，本發(fā)明提供的一種用于智能天線系統(tǒng)降低峰值 功率的裝置，在用K根天線發(fā)射N載波信號時，包括K*N組脈沖成形模塊和數字 上變頻模塊， 一個多天線多載波聯(lián)合削峰模塊，K組D/A轉換模塊和功率放大器； 其中，
每組脈沖成形模塊和數字上變頻模塊對接收到的一個載波一個天線通道的I路 及Q路基帶信號進行根升余弦成形濾波，完成脈沖成形，并進行數字上變頻后，送 給多天線多載波聯(lián)合削峰模塊；
多天線多載波聯(lián)合削峰模塊，對經過數字上變頻后的各個天線各個載波信號進 行聯(lián)合削峰處理，并輸出經過削峰后的數字中頻信號；
每組D/A轉換模塊和功率放大器將從多天線多載波聯(lián)合削峰模塊輸出的一個天 線通道的數字中頻離散信號轉換為連續(xù)的模擬信號，并進行功率放大后輸送給發(fā)射 天線。
上述裝置中的多天線多載波聯(lián)合削峰模塊包括K^N個延時模塊；K個峰值檢 測模塊；2N個相位調整器； 一個判決及控制模塊；K個削峰模塊；2K個加法器； 同一個載波中每一個天線通道的信號分成兩路，其中
一路經過一個延時模塊進行延時處理后，同一個載波的各個天線通道的信號共 同進入一個相位調整器進行相位調整；相位調整器按天線通道輸出信號，各載波的 相同天線通道信號通過一個相加器相加后，再經過一個削峰模塊進行削峰處理，最 后通過天線發(fā)射；
另一路共同經過另一個相位調整器進行相位調整后，相位調整器按天線通道輸 出信號，各載波的相同天線通道信號通過另一個相加器相加，然后經過一個峰值檢 測模塊對其信號瞬時功率是否超過預定的門限進行檢測，檢測結果送到判決及控制 模塊，判決與控制模塊根據峰值檢測的結果調整當前各個相位調整器的相位調整值。
本發(fā)明提供的一種用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的方法，包括以下步驟 第一步、對不同載波的不同天線通道的基帶數據分別進行脈沖成形和數字上變頻 處理；
第二步、將經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號進行多天線多載波聯(lián) 合削峰處理；
第三步、將經過多天線多載波聯(lián)合削峰處理后的按天線通道輸出信號進行D/A 轉換，并送入信號功率放大器放大后送入天線發(fā)射。
上述方法中
所述第一步進一步包括
對不同載波的不同天線通道的基帶數據進行脈沖成形；
將經過脈沖成形后的信號按照由各個載波頻率間隔關系而設定的調頻頻率進行 數字上變頻。
所述第二步進一步包括:將經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號分成 兩路，其中-
一路進行相位調整；將經過相位調整后的信號按照天線通道進行疊加；按照不 同的天線通道分別進行峰值功率檢測，當檢測到某個通道的當前瞬時功率超過某一 門限時，相應通道的檢測模塊送出指示信號；判決及控制模塊根據各個通道的功率 超限指示情況來決定各個載波的相位調整量，并向各個載波相位調整器分別送出的 相位調整控制信號；
另一路經過一定的時延后進行相位調整處理，相位調整角度由判決及控制模塊 決定；經過延時并相位調整后的信號按照天線通道進行疊加，即將不同載波的相同 天線通道的信號進行疊加，然后送入削峰模塊；將分別經過多載波削峰的各天線通 道信號輸出。
所述第三步進一步包括
將經過多天線多載波聯(lián)合削峰處理后的信號進行D/A轉換處理，將其轉換成適 合于功率放大器的模擬信號；
利用功率放大器將各個天線的射頻信號進行功率放大。
采用本發(fā)明所述方法和裝置，與現(xiàn)有技術相比，能夠有效減小削峰對智能天線波 束賦形的影響，且具有實現(xiàn)簡單、對削峰效果影響小的優(yōu)點。
圖1是本發(fā)明中裝置的系統(tǒng)結構框圖2是各載波信號經過上變頻的頻譜圖3是多天線多載波聯(lián)合削峰模塊內部結構示意圖4是同相與異相矢量疊加結果對比圖5是判決及控制模塊工作流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的要點是根據預先估計各載波信號合成后各個天線通道的瞬時峰值情 況，對各個載波的信號分別進行相位旋轉，且同一載波的不同天線通道的相位旋轉 角度相同，以降低其合成信號的峰值功率，并保證用戶信號在不同天線通道之間的 相位差不變，然后再將經過相位旋轉后的各載波信號合并，再對這個己經初步降低 了峰值功率的合成信號按天線通道分別進行進一步的削峰處理。
下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述
如圖1所示，本例以6載波的TD-SCDMA系統(tǒng)為例，即載波數N二6，采用有 8根天線的智能天線進行波束賦形，即天線通道數K二8;
首先在脈沖成形模塊101中對不同載波的不同天線通道的基帶數據分別進行脈 沖成形，本例中采用根升余弦函數進行脈沖成形；
在數字上變頻模塊102中將經過脈沖成形后的信號按照由各個載波頻率間隔關 系而設定的調頻頻率進行數字上變頻，此過程的頻譜示意圖如圖2所示；
將經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號送入多天線多載波聯(lián)合削 峰模塊103中進行處理；
將經過多天線多載波聯(lián)合削峰模塊103處理后的信號送入D/A轉換器104進行 D/A轉換；
將D/A轉換器104輸出的模擬信號送入功率放大器105進行功率放大； 最后將信號通過天線106發(fā)射出去。
上述多天線多載波聯(lián)合削峰模塊103的內部結構和對信號的處理過程如圖3所
示
經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號按照不同載波在相位調整器 301中進行相位調整，將屬于相同載波的不同天線通道信號旋轉相同的相位，但不同 載波之間的相位調整可以相同也可不同；
在加法器302中將經過相位調整后的信號按照天線通道進行疊加，即將不同載 波的相同天線通道的信號進行疊加。將同相信號相位調整后再疊加能夠降低合成信 號功率的原理圖如圖4所示；
在峰值檢測模塊303中按照不同的天線通道分別進行瞬時功率檢測，當檢測到 某個通道的當前瞬時功率超過某一門限P^^。,^時，相應通道的檢測模塊送出指示信 號。這里不同天線通道的峰值功率檢測模塊可采用相同的門限值，也可不相同；
判決及控制模塊304根據各個通道的功率超限指示情況來決定各個載波的相位 調整量，并分別向各個載波相位調整器301及各個載波相位調整器305發(fā)送相位調 整控制信號，其中各個載波相位調整器301及各個載波相位調整器305中相同載波 采用相同的相移角度。例如相位調整器301與相位調整器305的第1載波的相移角 度均為《，即A-e'a。
經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號在延時模塊306中經過一定的 時延(時延可以為一個中頻采樣周期)后按照不同載波在相位調整器305中進行相 位調整處理，相位調整角度由判決及控制模塊304決定。
將經過延時及相位調整后的信號在加法器307中按照天線通道進行疊加，即將 不同載波的相同天線通道的信號進行疊加，然后送入削峰模塊308;
在削峰模塊308中可以采用各種多載波削峰方法，例如采用峰值窗函數法，其 中的功率門限i^^。,(2可以與峰值檢測模塊303中的門限尸 ，^。,(,相同，也可不同。
將經過削峰模塊308處理后的各天線通道信號作為多天線多載波聯(lián)合削峰模塊 103的輸出。
判決及控制模塊304內的處理過程如圖5所示
501:初始化判決及控制模塊304，包括獲取門限^n^。^及^^^。"，獲取多組 相位設置以備切換，并將各個載波相位調整器301及305的相移角度設為初始值(A 組相位調整角)，本例中將各載波相移角度均設為0度，即A組相移系數為
502:判決及控制模塊304根據峰值功率檢測模塊303的檢測結果判斷當前的 N (本例中N-6)路天線通道中有m路的瞬時功率超過門限。
503:判斷m是否大于門限值^^^。"(要求i^《""^。w^W ,本例中 K re^W=4)。若附〈K^a。w，則不改變相移角度。
504:若w ^《"^a。w ，則控制相位調整器301及305采用另一組不同的相移角 (如B組)取代當前的相移角(如A組)。
權利要求
1、一種用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的裝置，其特征在于，用K根天線發(fā)射N載波信號時，包括K*N組脈沖成形模塊和數字上變頻模塊，一個多天線多載波聯(lián)合削峰模塊，K組D/A轉換模塊和功率放大器；其中，每組脈沖成形模塊和數字上變頻模塊對接收到的一個載波一個天線通道的I路及Q路基帶信號進行根升余弦成形濾波，完成脈沖成形，并進行數字上變頻后，送給多天線多載波聯(lián)合削峰模塊；多天線多載波聯(lián)合削峰模塊，對經過數字上變頻后的各個天線各個載波信號進行聯(lián)合削峰處理，并輸出經過削峰后的數字中頻信號；每組D/A轉換模塊和功率放大器將從多天線多載波聯(lián)合削峰模塊輸出的一個天線通道的數字中頻離散信號轉換為連續(xù)的模擬信號，并進行功率放大后輸送給發(fā)射天線。
2、 權利要求1所述的用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的裝置，其特征在于，所述多天線多載波聯(lián)合削峰模塊包括K^N個延時模塊；K個峰值檢測模塊；2N個相 位調整器； 一個判決及控制模塊；K個削峰模塊；2K個加法器； 同一個載波中每一個天線通道的信號分成兩路，其中一路經過一個延時模塊進行延時處理后，同一個載波的各個天線通道的信號共 同進入一個相位調整器進行相位調整；相位調整器按天線通道輸出信號，各載波的 相同天線通道信號通過一個相加器相加后，再經過一個削峰模塊進行削峰處理，最 后通過天線發(fā)射；另一路共同經過另一個相位調整器進行相位調整后，相位調整器按天線通道輸 出信號，各載波的相同天線通道信號通過另一個相加器相加，然后經過一個峰值檢 測模塊對其信號瞬時功率是否超過預定的門限進行檢測，檢測結果送到判決及控制 模塊，判決與控制模塊根據峰值檢測的結果調整當前各個相位調整器的相位調整值。
3、 一種用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的方法，包括以下步驟 第一步、對不同載波的不同天線通道的基帶數據分別進行脈沖成形和數字上變頻處理；第二步、將經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號進行多天線多載波聯(lián)合削峰處理；第三步、將經過多天線多載波聯(lián)合削峰處理后的按天線通道輸出信號進行D/A轉換，并送入功率放大器放大后送入天線發(fā)射。
4、權利要求3所述的用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的方法，其特征在于，所 述第一步進一步包括對不同載波的不同天線通道的基帶數據進行脈沖成形；將經過脈沖成形后的信號按照由各個載波頻率間隔關系而設定的調頻頻率進行 數字上變頻。
5、 權利要求3所述的用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的方法，其特征在于，所 述第二步進一步包括將經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號分成兩路，一路進行相位調整；將經過相位調整后的信號按照天線通道進行疊加；按照不 同的天線通道分別進行峰值功率檢測，當檢測到某個通道的當前瞬時功率超過某一 門限時，相應通道的檢測模塊送出指示信號；判決及控制模塊根據各個通道的功率 超限指示情況來決定各個載波的相位調整量，并向各個載波相位調整器分別送出的 相位調整控制信號；另一路經過一定的時延后進行相位調整處理，相位調整角度由判決及控制模塊 決定；經過延時并相位調整后的信號按照天線通道進行疊加，即將不同載波的相同 天線通道的信號進行疊加，然后送入削峰模塊；將分別經過多載波削峰的各天線通 道信號輸出。
6、 權利要求3所述的用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的方法，其特征在于，所 述第三步進一步包括將經過多天線多載波聯(lián)合削峰處理后的信號進行D/A轉換處理，將其轉換成適 合于功率放大器的模擬信號；利用功率放大器將各個天線的射頻信號進行功率放大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于智能天線系統(tǒng)降低峰值功率的裝置與方法，其中的裝置包括脈沖成形模塊和數字上變頻模塊、多天線多載波聯(lián)合削峰模塊，K組轉換模塊和功率放大器；方法為對不同載波的不同天線通道的基帶數據分別進行脈沖成形和數字上變頻處理；將經過數字上變頻后不同載波不同天線通道的信號進行多天線多載波聯(lián)合削峰處理；將經過多天線多載波聯(lián)合削峰處理后的按天線通道輸出信號進行D/A轉換，并送入信號功率放大器放大后送入天線發(fā)射。采用本發(fā)明所述方法和裝置，與現(xiàn)有技術相比，能夠有效減小削峰對智能天線波束賦形的影響，且具有實現(xiàn)簡單、對削峰效果影響小的優(yōu)點。
文檔編號H04B7/216GK101350646SQ200710075258
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權日2007年7月20日
發(fā)明者昕 郭 申請人:中興通訊股份有限公司