專(zhuān)利名稱(chēng)：信號(hào)處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為放大器調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的設(shè)備，具體涉及功率放大器。
背景技術(shù)：
電信發(fā)射器受到相鄰信道功率(ACP)的要求，所述要求規(guī)定，必須以極其線(xiàn)性的方式來(lái)對(duì)要發(fā)送的信號(hào)的功率進(jìn)行放大，即必須將功率放大處理產(chǎn)生的失真保持為最小。通常，與功率放大器一起使用預(yù)矯正電路(predistorter)以保證功率放大器的輸出保持線(xiàn)性，以便滿(mǎn)足ACP要求。
為了提高放大處理的效率，期望抑制發(fā)射器中功率放大器的峰值對(duì)平均功率的比。通常，通過(guò)對(duì)被放大的信號(hào)進(jìn)行限幅而抑制所述峰值功率對(duì)平均功率的比(“峰均比”)。有兩種執(zhí)行限幅的通常方式。第一種方式涉及提供一個(gè)低功率RF限幅電路(如使用二極管對(duì))，它限幅輸入的信號(hào)。第二種方式是使得功率放大器本身飽和，由此限制它的輸出信號(hào)的幅度。這兩種方式都向放大器特性引入了實(shí)質(zhì)的附加非線(xiàn)性，因此降低了平均功率，在這個(gè)平均功率，放大系統(tǒng)可以工作并且同時(shí)滿(mǎn)足ACP要求。繼而，這導(dǎo)致降低了從放大系統(tǒng)可以獲得的功率效率，并導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)給定的平均輸出功率所需的功率放大器的大小的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種更好的放大信號(hào)的方式。
按照一個(gè)方面，本發(fā)明提供了用于調(diào)節(jié)放大器的輸入信號(hào)的設(shè)備，包括信號(hào)處理裝置，用于在數(shù)字域操作輸入信號(hào)，其中信號(hào)處理裝置被安排來(lái)預(yù)矯正輸入信號(hào)，并且還被安排來(lái)對(duì)輸入信號(hào)限幅。
因此，本發(fā)明允許數(shù)字地執(zhí)行限幅，這意味著產(chǎn)生較少的失真。而且，本發(fā)明提供在一種配置中，數(shù)字信號(hào)處理裝置被提供來(lái)預(yù)矯正輸入信號(hào)，然后信號(hào)處理裝置可以附加地執(zhí)行限幅而不需要附加的部件或電路。因?yàn)楸景l(fā)明降低了所產(chǎn)生的失真的量，因此系統(tǒng)的工作的大部分用于放大與不期望的失真部分相對(duì)的所期望的信號(hào)。這意味著放大處理(包括限幅處理)的整個(gè)效率被增強(qiáng)，并且導(dǎo)致降低了用于滿(mǎn)足任何給定的功率要求所需的放大器的大小。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，輸入信號(hào)是射頻(RF)信號(hào)，并且所述設(shè)備還包括用于在信號(hào)處理裝置對(duì)輸入信號(hào)操作之前下變頻輸入信號(hào)的頻率的裝置。有益的是，這降低了信號(hào)處理裝置所需要的時(shí)鐘速率或處理速度?；蛘?，輸入信號(hào)可以在低頻率，例如它可以是基帶信號(hào)，以便信號(hào)處理裝置可以被直接提供輸入信號(hào)，即不需要下變頻輸入信號(hào)。
所述設(shè)備也可以包括用于在信號(hào)處理裝置已經(jīng)對(duì)輸入信號(hào)操作之后上變頻輸入信號(hào)的頻率的裝置。例如，這可以被用于上變頻輸入信號(hào)，向信號(hào)處理裝置提供一個(gè)適合于傳輸?shù)念l率。
在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器。在另一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)處理裝置包括可編程邏輯器件，諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)?；蛘撸盘?hào)處理裝置可以包括一個(gè)專(zhuān)用集成電路(ASIC)。
用于調(diào)節(jié)放大信號(hào)的設(shè)備可以被用于諸如電信基站的發(fā)射器中。


將參照附圖來(lái)僅僅通過(guò)示例而說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中圖1是線(xiàn)性RF功率放大器的方框圖；圖2是數(shù)字線(xiàn)性發(fā)射器的方框圖；圖3是包括限幅處理的線(xiàn)性RF功率放大器的方框圖；圖4是圖3中使用的限幅處理的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2圖解了兩種不同的情況，其中需要線(xiàn)性化射頻功率放大器(RFPA)。
圖1圖解了被提供了RF輸入信號(hào)的RF PA。如圖1所示，RF輸入信號(hào)被下變頻為可以由DSP處理的一個(gè)頻率。下變頻的信號(hào)被轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，并且在DSP內(nèi)被預(yù)矯正。用于放大器的預(yù)矯正的輸入信號(hào)隨后被轉(zhuǎn)換回模擬域，并且被上變頻到所期望的發(fā)送頻率(它可能是或可能不是與原始RF輸入頻率相同的頻率)，并且被提供到RF PA。由DSP實(shí)現(xiàn)的預(yù)矯正處理抵消在RFPA內(nèi)的非線(xiàn)性，以便降低在RF輸出中出現(xiàn)的失真。
圖2的系統(tǒng)的不同在于輸入信號(hào)在基帶或在數(shù)字中頻而不是在RF。輸入信號(hào)可以是例如由移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)發(fā)出的數(shù)字化的語(yǔ)音。因?yàn)檩斎胄盘?hào)在基帶，因此不需要下變頻，并且DSP直接預(yù)矯正數(shù)字基帶輸入信號(hào)。DSP的輸出然后被轉(zhuǎn)換到模擬域，并且在被提供到RF PA之前被上變頻。DSP作用以按照?qǐng)D1所述的相同方式來(lái)抵消在RF PA內(nèi)的非線(xiàn)性。
圖3圖解了一個(gè)限幅處理如何被添加到由數(shù)字信號(hào)處理器執(zhí)行的任務(wù)，所述數(shù)字信號(hào)處理器已經(jīng)被安排來(lái)執(zhí)行數(shù)字預(yù)矯正。圖3圖解了限幅處理如何被并入圖1的方案中，但是對(duì)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，如何能夠以圖2的系統(tǒng)中的類(lèi)似方式實(shí)現(xiàn)限幅處理是顯然的。
如上所述，數(shù)字信號(hào)處理器接收要放大的信號(hào)的低頻數(shù)字版本。這個(gè)信號(hào)進(jìn)行限幅處理(以后將更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明)和隨后進(jìn)行預(yù)矯正處理。被限幅和預(yù)矯正的輸入信號(hào)然后被提供給數(shù)字信號(hào)處理器，并且被轉(zhuǎn)換為期望發(fā)送頻率的模擬信號(hào)和提供給RF PA。RF PA的輸出被采樣以提供反饋信號(hào)，用于控制在數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)進(jìn)行的預(yù)矯正處理。反饋信號(hào)的頻率被下變頻到適合于數(shù)字信號(hào)處理器的數(shù)據(jù)率。
限幅處理的目的是限制可以由輸入信號(hào)獲得的最大幅度。如果輸入信號(hào)幅度小于由限幅處理所設(shè)置的最大可獲得幅度，則輸入信號(hào)的幅度不被限幅處理改變。但是，如果輸入信號(hào)幅度超過(guò)由限幅處理設(shè)置的最大可獲得幅度，則限幅處理操作以將輸入信號(hào)幅度設(shè)置為等于最大可獲得的幅度。限幅處理的操作由下面的偽碼列表總結(jié)如果I2+Q2>]]>限幅電平，則定標(biāo)I和Q信號(hào)，以便 否則，I’＝I和Q’＝Q當(dāng)然，上述的偽碼說(shuō)明假定輸入信號(hào)是笛卡兒格式的，包括同相(I)分量和正交(Q)分量。
圖4的方框圖從不同的角度但是按照上述的偽碼說(shuō)明而說(shuō)明了限幅處理。
對(duì)于RF PA的輸入信號(hào)被提供到在笛卡兒分量中的限幅處理(如果需要的話(huà)，執(zhí)行向這個(gè)格式的轉(zhuǎn)換)，其中每個(gè)笛卡兒分量被乘以定標(biāo)因子(scalingfactor)(在各個(gè)乘法器10和12)，以產(chǎn)生限幅的輸入信號(hào)，其中包括笛卡兒分量I’和Q’。在計(jì)算適當(dāng)?shù)南禂?shù)的同時(shí)存在時(shí)間延遲，因此I和Q分量每個(gè)進(jìn)行時(shí)延(分別為14和16)，以保證在乘法器10和12中I和Q分量與它們各個(gè)的限幅系數(shù)時(shí)間上一致。為了計(jì)算限幅系數(shù)，I和Q輸入分量被分接，并且每個(gè)被提供到相應(yīng)的乘法器(18和20)。每個(gè)乘法器18和20對(duì)它接收的信號(hào)求平方。在22相加被平方的I和Q分量，并且在24計(jì)算這個(gè)和的平方根。所述平方根隨后被提供到比較器26和除法器28。
寄存器30包括限幅處理的限幅電平。這個(gè)限幅電平可以按照需要重寫(xiě)，并且對(duì)應(yīng)于對(duì)于限幅處理所設(shè)置的最大可獲得幅度。在除法器28，所述限幅電平除以由元件24提供的平方根。所述結(jié)果被傳遞到開(kāi)關(guān)32。開(kāi)關(guān)32操作以提供乘法器28的輸出或作為由乘法器10和12使用的限幅系數(shù)的、在寄存器34中存儲(chǔ)的常數(shù)值。開(kāi)關(guān)32的操作被比較器26的輸出控制。比較器126比較來(lái)自元件24的平方根和來(lái)自寄存器30的限幅電平。如果所述平方根超過(guò)限幅電平，則所述開(kāi)關(guān)操作以提供作為限幅系數(shù)的常數(shù)。否則，除法器28的輸出被作為限幅系數(shù)提供。
雖然本實(shí)施例使用數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)執(zhí)行數(shù)字域限幅和預(yù)矯正處理，但是對(duì)于技術(shù)人員顯然的是，可以使用諸如FPGA的其他器件來(lái)充當(dāng)這個(gè)角色。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)到放大器的輸入信號(hào)的設(shè)備，包括信號(hào)處理裝置，用于在數(shù)字域操作輸入信號(hào)，其中所述信號(hào)處理裝置被安排以預(yù)矯正輸入信號(hào)，并且也被安排來(lái)對(duì)所述輸入信號(hào)限幅。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中信號(hào)處理裝置被安排以限幅輸入信號(hào)的功率。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中以笛卡兒格式來(lái)對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行限幅。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中限幅的最大量是可選的。
5.按照在前的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，還包括延遲裝置，用于在由信號(hào)處理裝置計(jì)算限幅量的同時(shí)延遲輸入信號(hào)，以便當(dāng)加入輸入信號(hào)時(shí)所述限幅與輸入信號(hào)在時(shí)間上一致。
6.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中輸入信號(hào)延遲由信號(hào)處理裝置實(shí)現(xiàn)。
7.按照在前的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中輸入信號(hào)是RF信號(hào)，并且所述設(shè)備還包括用于在信號(hào)處理裝置操作輸入信號(hào)之前下變頻輸入信號(hào)的頻率的裝置。
8.按照在前的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括用于在信號(hào)處理裝置已經(jīng)對(duì)輸入信號(hào)操作之后上變頻輸入信號(hào)的頻率的裝置。
9.按照在前的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中信號(hào)處理裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器。
10.按照在前的權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中信號(hào)處理裝置包括可編程邏輯器件，諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。
11.一種電信基站，包括按照在前的權(quán)利要求中的任何一個(gè)的信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)備。
12.用于調(diào)節(jié)到放大器的輸入信號(hào)的設(shè)備，與參照附圖所述的實(shí)質(zhì)相同。
全文摘要
其中DSP被用于在數(shù)字域中預(yù)矯正到射頻功率放大器(RF PA)的輸入，然后DSP也可以用于對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行數(shù)學(xué)限幅操作。這意味著經(jīng)由限幅處理不引入不期望的失真。
文檔編號(hào)H03F1/32GK1524339SQ02809167
公開(kāi)日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月30日
發(fā)明者彼得·肯寧頓, 史蒂文·米德, 約翰·畢曉普, 米德, 彼得 肯寧頓, 畢曉普 申請(qǐng)人:安德魯公司