專利名稱：功率限制器和使用其的數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，更具體地，涉及一種用于限制對(duì)發(fā)射功率放大單元的輸入的功率限制單元和一種使用該功率限制單元的發(fā)射機(jī)。
背景技術(shù)：
在無線電系統(tǒng)上，從無線電波資源的有效使用的觀點(diǎn)來看，需要使發(fā)射波對(duì)相鄰頻帶的影響最小。尤其是在W-CDMA基站等中，需要盡可能地降低發(fā)射機(jī)失真，因而追求高度線性。在發(fā)射機(jī)中，放大器最為緊密地與線性相關(guān)。放大器通常隨著其越來越靠近其最大輸出而具有越來越飽和的輸出，從而導(dǎo)致了非線性區(qū)域。為了在放大器中獲得高度線性，將操作點(diǎn)設(shè)置在距離非線性區(qū)域足夠遠(yuǎn)的線性區(qū)域中的點(diǎn)上。換句話說，由于要在發(fā)射機(jī)的輸出級(jí)中設(shè)置功率放大單元，使用能夠產(chǎn)生比所需輸出功率(最大輸出)更大的輸出功率的放大器，并以對(duì)飽和輸出功率的顯著后退(backoff)進(jìn)行操作，從而提供線性。即，需要具有比所需額定功率大許多倍的放大能力的功率放大單元。例如，如果需要10dB的后退以獲得所需失真特性，則放大器需要輸出十倍于所需額定功率的功率。這極大地影響了設(shè)備成本，并導(dǎo)致功率消耗的增加，而這并不所需的。因此，需要以最小的后退來操作該系統(tǒng)。
同時(shí)，如果輸入信號(hào)的峰值功率較高，則需要與峰值相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)在低失真狀態(tài)下使用發(fā)射功率放大單元時(shí)，需要取更大的后退，以適合于其在額定功率處進(jìn)行操作的動(dòng)態(tài)范圍。隨著峰值功率的降低，動(dòng)態(tài)范圍相應(yīng)地變窄，從而能夠減少后退。因此，將用于將峰值功率保持得較低的功率限制單元設(shè)置在發(fā)射功率放大單元的前一級(jí)中。已經(jīng)采用了一種將限制器用作功率限制單元來限制峰值功率的方法。但是，此方法使提供給功率放大單元的、由限制器對(duì)其進(jìn)行功率限制的信號(hào)發(fā)生極大的變形。結(jié)果，其缺點(diǎn)是功率放大單元的輸出信號(hào)的邊帶變寬。
在日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 11-88257)中公開了一種無線電通信系統(tǒng)的峰值控制器。在此傳統(tǒng)示例中，計(jì)算發(fā)射正交基帶信號(hào)的功率，并根據(jù)計(jì)算功率值，限制發(fā)射正交基帶信號(hào)的功率。因此，針對(duì)一個(gè)信道傳輸，對(duì)發(fā)射調(diào)制信號(hào)的峰值進(jìn)行限制。
在日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 11-136210)中，為了解決限制器閾值電平固定且其不處理碼復(fù)用信號(hào)中的電平改變的問題，利用與碼復(fù)用信號(hào)的電平改變相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化限制器閾值電平來抑制峰值因子，從而提供穩(wěn)定的發(fā)射質(zhì)量。在此傳統(tǒng)示例中，限制器作用于要發(fā)送的碼復(fù)用信號(hào)，限制器比率計(jì)算部分測(cè)量以限制器閾值電平輸出信號(hào)的時(shí)間比率(限制器比率)，以及限制器閾值電平設(shè)置部分按照使所測(cè)得的限制器比率靠近預(yù)定特定限制器比率的方式來調(diào)整限制器閾值電平，并將其提供給限制器。
在日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 11-274983)中公開了一種CDMA發(fā)射設(shè)備。在此傳統(tǒng)示例中，以QPSK擴(kuò)散調(diào)制器的輸出中的碼片為單位，觀察I軸和Q軸各分量的變化模式，并利用與特定模式相對(duì)應(yīng)的權(quán)重衰減具有特定變化模式的部分的幅度。由此，在保持奈奎斯特傳輸條件的同時(shí)，利用對(duì)波形整形之后包絡(luò)峰值的預(yù)測(cè)，在波形整形之前，對(duì)幅度進(jìn)行限制。
在日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-P2000-106548A)中公開了一種CDMA發(fā)射機(jī)。在此傳統(tǒng)示例中，通過一個(gè)符號(hào)來檢測(cè)發(fā)射數(shù)據(jù)的峰值。如果峰值高于發(fā)射放大器的輸入限制功率，則產(chǎn)生偽符號(hào)，從而取消所檢測(cè)到的峰值，并通過從發(fā)射數(shù)據(jù)中減去偽符號(hào)來降低峰值。此外，計(jì)算功率校正值，以便補(bǔ)償由于減去偽符號(hào)而導(dǎo)致的功率變化量。
在日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-P200-244452A)中公開了一種CDMA無線電基站。在此傳統(tǒng)示例中，減少了在向共用放大器提供具有較大載波數(shù)和重?cái)?shù)的調(diào)制信號(hào)從而使單獨(dú)的發(fā)射功率較高時(shí)所產(chǎn)生的失真。針對(duì)每個(gè)載波，根據(jù)多個(gè)信道的復(fù)用載波信號(hào)的輸入，計(jì)算瞬時(shí)功率和平均功率，并根據(jù)此瞬時(shí)功率和平均功率，設(shè)置限制電平?？刂葡拗破?，從而使每個(gè)載波均在所設(shè)置的限制電平內(nèi)，以校正其幅度。因此，當(dāng)每個(gè)載波中的重?cái)?shù)較高時(shí)，降低了共用放大器中所產(chǎn)生的失真水平，并在重?cái)?shù)較低時(shí)，減小了接收側(cè)的錯(cuò)誤率。
在日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-P2001-86094A)中公開了一種發(fā)射系統(tǒng)。在此傳統(tǒng)示例中，對(duì)放大器的線性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域較小，并獲得了較高的效率和較低的功率消耗。為此，將校正部分設(shè)置在CDMA系統(tǒng)中的ROF部分的前級(jí)處。計(jì)算瞬時(shí)功率，并將計(jì)算值與預(yù)先設(shè)置的上限值進(jìn)行比較。如果計(jì)算值超過上限值，則將計(jì)算值檢測(cè)為瞬時(shí)峰值。只在超過上限值時(shí)，有選擇地執(zhí)行幅度校正。
根據(jù)日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-P2001-285088A)，對(duì)將多個(gè)信號(hào)相加而獲得的信號(hào)進(jìn)行總體調(diào)制。延遲通過將多個(gè)信號(hào)相加而獲得的信號(hào)的輸出，根據(jù)延遲相加信號(hào)預(yù)測(cè)峰值，并根據(jù)預(yù)測(cè)峰值，將延遲信號(hào)的輸出控制為預(yù)定電平。
根據(jù)日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-P2001-298409A)，在包括至少兩個(gè)服務(wù)(如語音通信服務(wù)和數(shù)據(jù)通信服務(wù)等)的蜂窩通信中，針對(duì)每個(gè)服務(wù)，設(shè)置功率電平的最小值和最大值。通過每個(gè)服務(wù)的最小值和最大值來限制功率電平，并單獨(dú)調(diào)整不同服務(wù)的質(zhì)量。
根據(jù)日本未審公開專利申請(qǐng)(JP-P2001-339361A)，在多載波通信中，在防止發(fā)射效率降低的同時(shí)抑制峰值功率。將信息信號(hào)的一個(gè)序列轉(zhuǎn)換為信息信號(hào)的多個(gè)序列，并將信息信號(hào)的多個(gè)序列中的每一個(gè)疊加在序列專用載波上，以產(chǎn)生多載波信號(hào)。檢測(cè)多載波信號(hào)的峰值功率，并將其與閾值進(jìn)行比較。如果峰值功率超過閾值，則通過將用于保持峰值功率較低的信號(hào)疊加到這些載波中特定的一個(gè)(而不是信息信號(hào))上來抑制峰值。因此，重新產(chǎn)生多載波信號(hào)，以抑制峰值。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種功率限制設(shè)備，能夠減少在限制對(duì)功率放大單元的輸入信號(hào)的峰值功率時(shí)所產(chǎn)生的失真。
本發(fā)明的另一目的是提出一種功率限制設(shè)備，其中通過限制峰值功率，使動(dòng)態(tài)范圍較窄，且將后退保持較小。
本發(fā)明的另一目的是提出一種便宜的發(fā)射機(jī)，其中減小了用于確保發(fā)射機(jī)所需的線性的后退，并減少了功率消耗。
在本發(fā)明的一個(gè)方案中，一種功率限制設(shè)備，包括函數(shù)產(chǎn)生部分，用于計(jì)算輸入信號(hào)的功率值，并根據(jù)計(jì)算功率值，產(chǎn)生用于功率限制的加權(quán)函數(shù)；以及延遲計(jì)算部分，用于延遲輸入信號(hào)，并利用由所述函數(shù)產(chǎn)生部分產(chǎn)生的所述加權(quán)函數(shù)執(zhí)行對(duì)所述延遲輸入信號(hào)的功率限制。
這里，所述函數(shù)產(chǎn)生部分針對(duì)通過以超過閾值的所述計(jì)算功率值的峰值位置為中心、將預(yù)定時(shí)間段加在所述峰值位置的前后而獲得的加權(quán)時(shí)間段，產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)。
此外，于所述加權(quán)函數(shù)具有如下確定的衰減系數(shù)，所述功率限制后所述計(jì)算功率值的所述峰值是所述閾值，而且所述加權(quán)時(shí)間段內(nèi)除所述峰值以外的其他計(jì)算功率值是所述閾值或更小。
在這種情況下，所述加權(quán)函數(shù)F(t)表示如下F(t)＝1-A*cos(π*t/T)，如果|t|≤T/2＝1，如果|t|＞T/2其中T是所述加權(quán)時(shí)間段，以及A是所述衰減系數(shù)。
所述函數(shù)產(chǎn)生部分檢測(cè)超過所述閾值的所述計(jì)算功率值的多個(gè)峰，針對(duì)所述多個(gè)峰中的每一個(gè)設(shè)置所述加權(quán)時(shí)間段，產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)F，在所述加權(quán)函數(shù)中，確定所述衰減系數(shù)，從而使所述多個(gè)峰中的每一個(gè)的數(shù)值均為所述閾值，并通過將所述加權(quán)函數(shù)F相乘來產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)。
此時(shí)，所述函數(shù)產(chǎn)生部分包括功率計(jì)算電路，用于計(jì)算所述計(jì)算功率值；窗口產(chǎn)生電路，用于確定所述窗口時(shí)間段；閾值設(shè)置電路，用于任意設(shè)置用于功率限制的所述閾值；最大值檢測(cè)電路，用于在由所述窗口產(chǎn)生電路產(chǎn)生的所述窗口時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)視所述功率計(jì)算電路的輸出，并檢測(cè)從所述功率計(jì)算電路輸出的、超過了由所述閾值設(shè)置電路設(shè)置的所述閾值的所述計(jì)算功率值的所述峰值；以及加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路，用于確定針對(duì)功率限制的所述加權(quán)時(shí)間段和所述衰減系數(shù)，并產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)。所述延遲操作部分包括延遲電路，用于將所述輸入信號(hào)延遲監(jiān)視所述窗口時(shí)間段內(nèi)的所述輸入信號(hào)所需的時(shí)間段；以及乘法電路，用于以由所述加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的所述加權(quán)函數(shù)對(duì)由所述延遲電路延遲的所述輸入信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
所述輸入信號(hào)可以是復(fù)數(shù)基帶信號(hào)，所述輸入信號(hào)也可以是中頻信號(hào)。
一種數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)，包括前述功率限制設(shè)備之一，以及一種包括所述數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)的數(shù)字無線電基站?；蛘撸环N數(shù)字無線電移動(dòng)臺(tái)可以包括所述數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)。
在本發(fā)明的另一方案中，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)了一種輸入信號(hào)的功率限制方法，包括計(jì)算來自所述輸入信號(hào)的功率值；確定用于監(jiān)視所述計(jì)算功率值的窗口時(shí)間段；設(shè)置閾值；在所述窗口時(shí)間段內(nèi)監(jiān)視所述計(jì)算功率值，以檢測(cè)所述計(jì)算功率值超過所述閾值的峰值；確定加權(quán)時(shí)間段和衰減系數(shù)，并產(chǎn)生加權(quán)函數(shù)；將所述輸入信號(hào)延遲所述窗口時(shí)間段；以及將所述加權(quán)函數(shù)與所述延遲輸入信號(hào)相乘。
在產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)時(shí)，確定所述加權(quán)時(shí)間段，使其具有通過以所述計(jì)算功率值的所述峰值位置為中心、將預(yù)定時(shí)間段加在所述峰值位置的前后而獲得的時(shí)間段。此外，在產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)時(shí)，按照如下方式確定所述衰減系數(shù)，功率限制后所述計(jì)算功率值的所述峰值是所述閾值，而且所述加權(quán)時(shí)間段內(nèi)除所述峰值以外的其他計(jì)算功率值是所述閾值或更小。
此外，在產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)時(shí)，產(chǎn)生以下函數(shù)FF(t)＝1-A*cos(π*t/T)，如果|t|≤T/2＝1，如果|t|＞T/2其中T是所述加權(quán)時(shí)間段，以及A是所述衰減系數(shù)。
通過檢測(cè)超過所述閾值的所述計(jì)算功率值的多個(gè)峰來實(shí)現(xiàn)對(duì)最大值的檢測(cè)。通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)所述加權(quán)函數(shù)的產(chǎn)生針對(duì)所述多個(gè)峰中的每一個(gè)設(shè)置所述加權(quán)時(shí)間段；確定所述衰減系數(shù)，從而使所述多個(gè)峰值中的每一個(gè)均為所述閾值；利用所述衰減系數(shù)，確定針對(duì)所述加權(quán)時(shí)間段的所述加權(quán)函數(shù)；以及根據(jù)已確定加權(quán)函數(shù)的乘積來產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的數(shù)字無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是示出了用在圖1所示的發(fā)射機(jī)中的功率限制單元的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3A和3B是示出了功率限制中輸入和輸出功率波形的示例的示意圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)字無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是示出了用在圖4所示的發(fā)射機(jī)中的功率限制單元的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖6A和6B是示出了功率限制中輸入和輸出功率波形的示例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖，詳細(xì)描述使用了本發(fā)明的功率限制單元的發(fā)射機(jī)。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的數(shù)字無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意圖。發(fā)射機(jī)包括發(fā)射波形整形濾波器101、具有函數(shù)產(chǎn)生部分102a和延遲計(jì)算部分102b的功率限制單元102、正交調(diào)制單元103、頻率轉(zhuǎn)換單元104、發(fā)射功率放大單元105和發(fā)射天線106。
輸入發(fā)射信號(hào)100是由同相信號(hào)(通常稱為Ich)和正交信號(hào)(通常稱為Qch)構(gòu)成的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)，并將其提供給發(fā)射波形整形濾波器101。發(fā)射波形整形濾波器101對(duì)復(fù)數(shù)基帶信號(hào)100進(jìn)行波形整形，并將整形后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201輸出給功率限制單元102。在功率限制單元102中，函數(shù)產(chǎn)生部分102a根據(jù)整形后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)的功率計(jì)算值，產(chǎn)生用于功率限制的加權(quán)函數(shù)。延遲計(jì)算部分102b利用加權(quán)函數(shù)對(duì)延遲后的整形復(fù)數(shù)基帶信號(hào)執(zhí)行功率限制操作，并向正交調(diào)制單元103輸出操作結(jié)果。正交調(diào)制單元103對(duì)功率限制后的復(fù)數(shù)信號(hào)中的同相信號(hào)和正交信號(hào)執(zhí)行正交調(diào)制，以形成中頻信號(hào)，并將其發(fā)送給頻率轉(zhuǎn)換單元104。頻率轉(zhuǎn)換單元104對(duì)正交調(diào)制信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，以形成高頻信號(hào)。通過發(fā)射功率放大單元105對(duì)頻率轉(zhuǎn)換后的高頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，然后，從天線106作為無線電波信號(hào)輻射出去。
將參照?qǐng)D2來描述本發(fā)明第一實(shí)施例中的功率限制單元的結(jié)構(gòu)。在功率限制單元102中，函數(shù)產(chǎn)生部分102a包括窗口產(chǎn)生電路204、閾值設(shè)置電路205、功率計(jì)算電路203、最大值檢測(cè)電路206和加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207。延遲計(jì)算部分102b包括延遲電路208和乘法電路209。
將整形后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201提供給延遲電路208和功率計(jì)算電路203。延遲電路208將整形后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201延遲預(yù)定窗口的預(yù)定時(shí)間(Tw)。同時(shí)，功率計(jì)算電路203計(jì)算整形后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201的功率值，作為復(fù)數(shù)信號(hào)的矢量和，并向最大值檢測(cè)電路206輸出計(jì)算功率值。
可以將表示用于確定是否進(jìn)行功率限制的判據(jù)的閾值Pth設(shè)置為任意值。閾值設(shè)置電路205根據(jù)情況保存閾值，并將閾值通知給最大值檢測(cè)電路206和加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207。
最大值檢測(cè)電路206從功率計(jì)算電路203接收計(jì)算功率值，并觀察由窗口產(chǎn)生電路204產(chǎn)生的窗口，以檢測(cè)與超過由閾值設(shè)置電路205所通知的閾值Pth的計(jì)算功率值相對(duì)應(yīng)的最大峰值。向加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207發(fā)送檢測(cè)到的最大值Pp、窗口中與最大峰值相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻tp、以及計(jì)算功率值超過閾值Pth的時(shí)間段(ts到te)。
加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207根據(jù)來自最大值檢測(cè)電路206的最大峰值和由閾值設(shè)置電路205設(shè)置的閾值Pth來計(jì)算衰減系數(shù)A。而且，加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207參照由窗口產(chǎn)生電路204產(chǎn)生的窗口的時(shí)間，根據(jù)與由最大值檢測(cè)電路206發(fā)送過來的最大峰值相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻以及計(jì)算功率值超過閾值的時(shí)間段，設(shè)置加權(quán)時(shí)間段T。此外，加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207產(chǎn)生作為衰減系數(shù)A、加權(quán)時(shí)間段T和最大值時(shí)刻tp的函數(shù)的加權(quán)函數(shù)，并向乘法電路209發(fā)送所述加權(quán)函數(shù)。
另一方面，延遲電路208將整形后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201延遲窗口時(shí)間Tw，然后向乘法電路209輸出延遲信號(hào)201，作為延遲后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)。乘法電路209將延遲后的復(fù)數(shù)基帶信號(hào)與加權(quán)函數(shù)相乘，并輸出功率限制輸出信號(hào)202。
圖3A和3B示出了功率限制單元的輸入和輸出功率波形的示例。將利用這些波形來描述窗口中包括單一最大值時(shí)功率限制單元的操作示例。向圖2的功率限制單元102提供輸入復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201。功率計(jì)算電路203執(zhí)行輸入復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201的功率計(jì)算。同時(shí)，由延遲電路208延遲輸入復(fù)數(shù)基帶信號(hào)201。功率計(jì)算電路203的輸出對(duì)應(yīng)于輸入功率值Pi(t)。
在由窗口產(chǎn)生電路產(chǎn)生的窗口Tw的時(shí)間段內(nèi)，最大值檢測(cè)電路206觀察超過閾值Pth的輸入功率值Pi的最大峰值是否存在。在圖3A中，超過閾值Pth的最大峰值是位于窗口內(nèi)相關(guān)時(shí)刻Tp的最大值Pp。最大值檢測(cè)電路206向加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207發(fā)送時(shí)刻tp、最大峰值Pp和功率值超過閾值Pth的閾值超過時(shí)間段ts到te。
加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207根據(jù)由最大值檢測(cè)電路206檢測(cè)到的窗口內(nèi)的最大值點(diǎn)的相關(guān)時(shí)刻tp、最大值Pp、功率值超過閾值Pth的閾值超過時(shí)間段ts到te、以及由閾值設(shè)置電路設(shè)置的閾值Pth，產(chǎn)生加權(quán)函數(shù)F(t)。衰減系數(shù)A根據(jù)最大值Pp和閾值Pth表示如下A＝1-Pth/Pp以最大值點(diǎn)為中心設(shè)置加權(quán)時(shí)間段T。此外，將加權(quán)時(shí)間段T設(shè)置為至少包含閾值超過時(shí)間段ts到te的時(shí)間段，從而使加權(quán)之后的輸出在加權(quán)時(shí)間段內(nèi)不超過所述閾值。
例如，作為設(shè)置加權(quán)時(shí)間段的一種方法，確定間隔ts和te的端點(diǎn)中距最大值點(diǎn)更遠(yuǎn)的端點(diǎn)tx，并按照平滑功率變化的方式，將兩倍于tx的時(shí)間段設(shè)置為最大值點(diǎn)tp前后的加權(quán)時(shí)間段，即(tp±(tp-tx)×2)。因此，加權(quán)時(shí)間段T表示如下T＝Max(tp-ts，te-tp)×4同時(shí)，作為設(shè)置加權(quán)時(shí)間段的另一方法，除了作為用于限制輸入功率的判據(jù)的閾值以外，預(yù)先確定用于設(shè)置加權(quán)時(shí)間段的閾值(時(shí)間段設(shè)置閾值)，并使用其間計(jì)算功率值超過時(shí)間段設(shè)置閾值的時(shí)間段。例如，假設(shè)其間計(jì)算功率值超過時(shí)間段設(shè)置閾值的時(shí)間段的端點(diǎn)為ts和te。確定時(shí)間段的端點(diǎn)ts和te中距最大值點(diǎn)tp更遠(yuǎn)的端點(diǎn)tx，并將最大值點(diǎn)tp前后具有tx時(shí)間段的時(shí)間段設(shè)置為加權(quán)時(shí)間段。即，假定T＝Max(tp-ts，te-tp)×2將加權(quán)時(shí)間段設(shè)置在tp±(tp-tx)中。當(dāng)已經(jīng)確定衰減系數(shù)A和加權(quán)時(shí)間段T時(shí)，如下確定加權(quán)函數(shù)F(t)F(t)＝1-A*cos(π*(t-tp)/T)，如果|t-tp|≤T/2＝1，如果|t-tp|＞T/2按照這種方式，可以設(shè)置功率限制后的最大值，從而使其變?yōu)榕c閾值Pth相同的數(shù)值。
加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207根據(jù)由窗口產(chǎn)生電路204產(chǎn)生的窗口的定時(shí)，與延遲后的輸入信號(hào)同步地輸出加權(quán)函數(shù)F(t)，作為乘法電路209的另一輸入。乘法電路209將由延遲電路208延遲了窗口時(shí)間(Tw)的復(fù)數(shù)信號(hào)與由加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207產(chǎn)生的加權(quán)函數(shù)相乘，并輸出結(jié)果，作為功率限制復(fù)數(shù)信號(hào)。假設(shè)延遲后的復(fù)數(shù)信號(hào)的計(jì)算功率值為Pi′(t)，則輸出信號(hào)的計(jì)算功率值Po(t)表示如下Po(t)＝Pi′(t)*F(t-tp)如圖3B中的輸出功率Po(t)所示，將最大值Pp′功率限制為與閾值Pth相同的值(Pp′＝Pth)。輸出中的最大值點(diǎn)的時(shí)刻tp是窗口內(nèi)的相關(guān)時(shí)刻，相對(duì)于輸入時(shí)刻、窗口內(nèi)的相關(guān)時(shí)刻tp，將絕對(duì)時(shí)刻延遲了窗口時(shí)間Tw。如上所述，功率限制單元102可以將超過閾值的輸入功率信號(hào)限制為閾值或更小，并將功率限制后的輸入功率信號(hào)輸出到正交調(diào)制單元103。

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)字無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意圖。向與第一實(shí)施例等同或?qū)?yīng)的組件分配相同的參考數(shù)字，以省略對(duì)其的詳細(xì)描述。發(fā)射機(jī)包括發(fā)射波形整形濾波器101、正交調(diào)制單元103、由函數(shù)產(chǎn)生部分402a和延遲計(jì)算部分402b構(gòu)成的功率限制單元402、頻率轉(zhuǎn)換單元104、發(fā)射功率放大單元105和發(fā)射天線106。
在正交調(diào)制單元103中通過發(fā)射波形整形濾波器101將發(fā)射信號(hào)100轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)501，并將其發(fā)送到功率限制單元402。功率限制單元402利用由函數(shù)產(chǎn)生部分402a產(chǎn)生的加權(quán)函數(shù)，通過延遲計(jì)算部分402b執(zhí)行功率限制操作，并將功率限制后的中頻信號(hào)發(fā)送給頻率轉(zhuǎn)換單元104。頻率轉(zhuǎn)換單元104將其轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)，并由發(fā)射功率放大單元105對(duì)該信號(hào)的功率進(jìn)行放大，然后，將放大后的信號(hào)從天線106輻射出去。
圖5示出了本發(fā)明第二實(shí)施例中的功率限制單元的結(jié)構(gòu)。功率限制單元402具有函數(shù)產(chǎn)生部分402a和延遲計(jì)算部分402b。函數(shù)產(chǎn)生部分402a包括窗口產(chǎn)生電路204、閾值設(shè)置電路205、功率計(jì)算電路503、最大值檢測(cè)電路206和加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207。延遲計(jì)算部分402b包括延遲電路508和乘法電路509。在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，將功率限制單元402設(shè)置在正交調(diào)制單元103和頻率轉(zhuǎn)換單元104之間，而且功率限制單元402的輸入信號(hào)是中頻信號(hào)501。
將輸入中頻信號(hào)501提供給延遲電路508和功率計(jì)算電路503。延遲電路508將中頻信號(hào)501延遲預(yù)定窗口的預(yù)定時(shí)間(Tw)，并將其作為延遲后的中頻信號(hào)輸出給乘法電路509。功率計(jì)算電路503計(jì)算輸入中頻信號(hào)501的功率值，并向最大值檢測(cè)電路206輸出計(jì)算功率值。代替嚴(yán)格意義上的功率值，可以使用與如信號(hào)的最大幅度或平均幅度等功率相對(duì)應(yīng)的數(shù)值。在這種情況下，來自將閾值設(shè)置為確定判據(jù)的閾值設(shè)置電路205的輸出值、以及使用功率計(jì)算電路503的輸出和加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207中的功率值的最大值檢測(cè)電路206中的功率值具有相同的測(cè)量結(jié)果。同時(shí)，閾值設(shè)置電路205將閾值Pth確定為用于施加功率限制的判據(jù)，并將閾值Pth發(fā)送給最大值檢測(cè)電路206和加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207。
最大值檢測(cè)電路206從功率計(jì)算電路503接收計(jì)算功率值，并觀察由窗口產(chǎn)生電路204產(chǎn)生的窗口，以檢測(cè)與超過由閾值設(shè)置電路205所設(shè)置的閾值Pth的計(jì)算功率值相對(duì)應(yīng)的最大峰值點(diǎn)。而且，最大值檢測(cè)電路206向加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207發(fā)送檢測(cè)到的最大峰值、最大峰值的時(shí)刻、以及計(jì)算功率值超過閾值的時(shí)間段。加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207基于窗口時(shí)間，根據(jù)從最大值檢測(cè)電路206發(fā)送過來的最大峰值、最大峰值的時(shí)刻以及計(jì)算功率值超過閾值的時(shí)間段、和由閾值設(shè)置電路205設(shè)置的閾值中的每一個(gè)，產(chǎn)生加權(quán)函數(shù)，并向乘法電路509發(fā)送所述加權(quán)函數(shù)。乘法電路509將來自延遲電路508的延遲中頻信號(hào)與加權(quán)函數(shù)相乘，并輸出功率限制輸出信號(hào)。
將利用圖6A和6B所示的輸入和輸出功率波形的示例來描述窗口中包括多個(gè)最大值時(shí)功率限制單元的操作示例。向圖5的功率限制單元402提供輸入中頻信號(hào)501。功率計(jì)算電路503對(duì)中頻信號(hào)501進(jìn)行功率計(jì)算，并由延遲電路508對(duì)其進(jìn)行延遲。功率計(jì)算電路503的輸出對(duì)應(yīng)于圖6A所示的計(jì)算功率值Pi(t)。
最大值檢測(cè)電路206在窗口時(shí)間Tw內(nèi)觀察計(jì)算功率值Pi，以檢測(cè)超過閾值Pth的最大峰值。在圖6A中，存在兩個(gè)最大峰最大峰P0和最大峰P1。最大峰P0具有位于窗口內(nèi)相關(guān)時(shí)刻tp0的最大峰值Pp0，以及最大峰P1具有位于窗口內(nèi)相關(guān)時(shí)刻tp1的最大峰值Pp1。最大值檢測(cè)電路206向加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207發(fā)送最大峰值的數(shù)據(jù)(最大峰P0的時(shí)刻tp0和最大峰值Pp0、最大峰P1的時(shí)刻tp1和最大峰值Pp1)和計(jì)算功率值超過閾值的時(shí)間段的數(shù)據(jù)(最大峰P0的端點(diǎn)時(shí)刻ts0和te0、最大峰P1的端點(diǎn)時(shí)刻ts1和te1)。加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207首先確定針對(duì)窗口中每個(gè)最大峰P0和P1的加權(quán)函數(shù)。對(duì)于最大峰P0，利用最大峰值數(shù)據(jù)(時(shí)刻tp0、最大峰值Pp0)和計(jì)算功率值超過閾值的時(shí)間段數(shù)據(jù)(ts0、te0)，確定加權(quán)函數(shù)F0(t)。衰減系數(shù)A0根據(jù)最大值Pp0和閾值Pth表示如下A0＝1-Pth/Pp0類似于第一實(shí)施例那樣確定以最大峰為中心的加權(quán)時(shí)間段T0，并將加權(quán)后的輸出設(shè)置在該時(shí)間段中，從而使其不超過所述閾值。根據(jù)衰減系數(shù)A0和加權(quán)時(shí)間段T0，如下確定最大峰P0的加權(quán)函數(shù)F0(t)F0(t)＝1-A0*cos(π*(t-tp0)/T0)，如果|t-tp0|≤T0/2＝1，如果|t-tp0|＞T0/2其中A0＝1-Pth/Pp0。功率限制之后最大峰P0的最大峰值Pp0′變?yōu)榕c閾值Pth相同的值(Pp0′＝Pth)。
類似地，如下確定最大峰P1的加權(quán)函數(shù)F1(t)F1(t)＝1-A1*cos(π*(t-tp1)/T1)，如果|t-tp1|≤T1/2＝1，如果|t-tp1|＞T1/2其中A1＝1-Pth/Pp1。功率限制之后最大峰P1的最大峰值Pp1′變?yōu)榕c閾值Pth相同的值(Pp1′＝Pth)。
當(dāng)窗口中包括多個(gè)最大峰時(shí)，最終的加權(quán)函數(shù)為針對(duì)最大峰的加權(quán)函數(shù)的乘積。因此，加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207所產(chǎn)生的最終加權(quán)函數(shù)表示如下F(t)＝F0(t-tp0)*F1(t-tp1)當(dāng)存在更多最大值時(shí)，按照相同的方式確定最終加權(quán)函數(shù)。
將所產(chǎn)生的加權(quán)函數(shù)F(t)根據(jù)由窗口產(chǎn)生電路204產(chǎn)生的窗口的定時(shí)，與延遲后的輸入信號(hào)同步地輸出到加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207。按照這種方式，乘法電路509將由延遲電路508延遲了窗口時(shí)間(Tw)的中頻信號(hào)與由加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路207產(chǎn)生的加權(quán)函數(shù)相乘，并輸出結(jié)果，作為功率限制中頻信號(hào)。假設(shè)延遲后的中頻信號(hào)的計(jì)算功率值為Pi′(t)，則輸出信號(hào)的計(jì)算功率值Po(t)表示如下Po(t)＝Pi′(t)*F(t-tp)＝Pi′(t)*F0(t-tp0)*F1(t-tp1)如圖6B中的輸出功率Po(t)所示，可以由功率限制單元402將每個(gè)最大值功率限制為與閾值Pth相同的值。
圖6A和6B示出了在窗口中存在兩個(gè)最大值的情況。但是，在檢測(cè)到三個(gè)或更多個(gè)最大值的情況下，按照相同的方式，向乘法電路發(fā)送針對(duì)最大值的加權(quán)函數(shù)的乘積，作為由加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的加權(quán)函數(shù)。如果檢測(cè)到n個(gè)最大值，則通過下式表示加權(quán)函數(shù)
F(t)＝F0(t-tp0)*F1(t-tp1)*…*Fi(t-tpi)*…*Fn-1(t-tpn-1)Fi(t)＝1-Ai*cos(π*(t-tpi)/Ti)，如果|t-tpi|≤Ti/2＝1，如果|t-tpi|＞Ti/2其中Ai＝1-Pth/Ppi， i＝0，1，…，n-1。
因此，功率限制單元402將超過閾值且包含多個(gè)最大峰的輸入信號(hào)的功率限制為閾值或更小，并將其輸出到頻率轉(zhuǎn)換單元104。
根據(jù)本發(fā)明，能夠減少在限制對(duì)功率放大單元的輸入信號(hào)的峰值功率時(shí)所發(fā)生的失真。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過限制峰值，使動(dòng)態(tài)范圍變窄，并減小后退。
此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種便宜的數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)，通過確保發(fā)射機(jī)所需的線性的減小后退的操作來降低功率消耗。這種數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)(未示出)可以用在數(shù)字無線電基站(未示出)或數(shù)字無線電移動(dòng)臺(tái)(未示出)處。
權(quán)利要求
1.一種功率限制設(shè)備，包括函數(shù)產(chǎn)生部分，用于計(jì)算輸入信號(hào)的功率值，并根據(jù)所述計(jì)算功率值，產(chǎn)生用于功率限制的加權(quán)函數(shù)；以及延遲計(jì)算部分，用于延遲所述輸入信號(hào)，并利用由所述函數(shù)產(chǎn)生部分產(chǎn)生的所述加權(quán)函數(shù)執(zhí)行對(duì)所述延遲輸入信號(hào)的功率限制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率限制設(shè)備，其特征在于所述函數(shù)產(chǎn)生部分針對(duì)通過將預(yù)定時(shí)間段加在超過閾值的所述計(jì)算功率值的峰值位置的前后作為中心而獲得的加權(quán)時(shí)間段，產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率限制設(shè)備，其特征在于所述加權(quán)函數(shù)具有如下確定的衰減系數(shù)，所述功率限制后所述計(jì)算功率值的所述峰值是所述閾值，而且所述加權(quán)時(shí)間段內(nèi)除所述峰值以外的其他計(jì)算功率值是所述閾值或更小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率限制設(shè)備，其特征在于所述加權(quán)函數(shù)F(t)表示如下F(t)＝1-A*cos(π*t/T)，如果|t|≤T/2＝1，如果|t|＞T/2其中T是所述加權(quán)時(shí)間段，以及A是所述衰減系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率限制設(shè)備，其特征在于所述函數(shù)產(chǎn)生部分檢測(cè)超過所述閾值的所述計(jì)算功率值的多個(gè)峰，針對(duì)所述多個(gè)峰中的每一個(gè)設(shè)置所述加權(quán)時(shí)間段，產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)F，在所述加權(quán)函數(shù)中，確定所述衰減系數(shù)，從而使所述多個(gè)峰中的每一個(gè)的數(shù)值均為所述閾值，并通過所述加權(quán)函數(shù)F的相乘來產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的功率限制設(shè)備，其特征在于所述函數(shù)產(chǎn)生部分包括功率計(jì)算電路，用于計(jì)算所述計(jì)算功率值；窗口產(chǎn)生電路，用于確定所述窗口時(shí)間段；閾值設(shè)置電路，用于任意設(shè)置用于功率限制的所述閾值；最大值檢測(cè)電路，用于在由所述窗口產(chǎn)生電路產(chǎn)生的所述窗口時(shí)間段內(nèi)，監(jiān)視所述功率計(jì)算電路的輸出，并檢測(cè)從所述功率計(jì)算電路輸出的、超過了由所述閾值設(shè)置電路設(shè)置的所述閾值的所述計(jì)算功率值的所述峰值；以及加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路，用于確定針對(duì)功率限制的所述加權(quán)時(shí)間段和所述衰減系數(shù)，并產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)，而且所述延遲操作部分包括延遲電路，用于將所述輸入信號(hào)延遲監(jiān)視所述窗口時(shí)間段內(nèi)的所述輸入信號(hào)所需的時(shí)間段；以及乘法電路，用于以由所述加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的所述加權(quán)函數(shù)對(duì)由所述延遲電路延遲的所述輸入信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的功率限制設(shè)備，其特征在于所述輸入信號(hào)是復(fù)數(shù)基帶信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的功率限制設(shè)備，其特征在于所述輸入信號(hào)是中頻信號(hào)。
9.一種數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的功率限制設(shè)備。
10.一種數(shù)字無線電基站，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)。
11.一種數(shù)字無線電移動(dòng)臺(tái)，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字無線電發(fā)射機(jī)。
12.一種輸入信號(hào)的功率限制方法，包括計(jì)算來自所述輸入信號(hào)的功率值；確定用于監(jiān)視所述計(jì)算功率值的窗口時(shí)間段；設(shè)置閾值；在所述窗口時(shí)間段內(nèi)監(jiān)視所述計(jì)算功率值，以檢測(cè)所述計(jì)算功率值超過所述閾值的峰值；確定加權(quán)時(shí)間段和衰減系數(shù)，并產(chǎn)生加權(quán)函數(shù)；將所述輸入信號(hào)延遲所述窗口時(shí)間段；以及將所述加權(quán)函數(shù)與所述延遲輸入信號(hào)相乘。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率限制方法，其特征在于產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)包括確定通過將預(yù)定時(shí)間段加在所述計(jì)算功率值的峰值位置的前后作為中心而獲得的時(shí)間段，作為所述加權(quán)時(shí)間段。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率限制方法，其特征在于產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)包括如下確定所述衰減系數(shù)，功率限制后的所述計(jì)算功率值的所述峰值是所述閾值，而且所述加權(quán)時(shí)間段內(nèi)除所述峰值以外的其他計(jì)算功率值是所述閾值或更小。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率限制方法，其特征在于產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)包括產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)F，從而使得F(t)＝1-A*cos(π*t/T)，如果|t|≤T/2＝1，如果|t|＞T/2其中T是所述加權(quán)時(shí)間段，以及A是所述衰減系數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率限制方法，其特征在于檢測(cè)所述峰值包括檢測(cè)超過所述閾值的所述計(jì)算功率值的多個(gè)峰；以及產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)包括針對(duì)所述多個(gè)峰中的每一個(gè)設(shè)置所述加權(quán)時(shí)間段；確定所述衰減系數(shù)，從而使所述多個(gè)峰值中的每一個(gè)均為所述閾值；利用所述衰減系數(shù)，確定針對(duì)所述加權(quán)時(shí)間段的所述加權(quán)函數(shù)；以及根據(jù)已確定加權(quán)函數(shù)的乘積來產(chǎn)生所述加權(quán)函數(shù)。
全文摘要
一種功率限制設(shè)備，包括函數(shù)產(chǎn)生部分和延遲計(jì)算部分。所述函數(shù)產(chǎn)生部分計(jì)算輸入信號(hào)的功率值，并根據(jù)所述計(jì)算功率值，產(chǎn)生用于功率限制的加權(quán)函數(shù)。所述延遲計(jì)算部分延遲所述輸入信號(hào)，并利用由所述函數(shù)產(chǎn)生部分產(chǎn)生的所述加權(quán)函數(shù)執(zhí)行對(duì)所述延遲輸入信號(hào)的功率限制。
文檔編號(hào)H03F3/24GK1720668SQ20038010468
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者繩田日出 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社