專利名稱：多載波無線發(fā)射機中的功率控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多載波無線發(fā)射機和一種在多載波無線發(fā)射機中的功率控制的方法。本發(fā)明尤其適用于蜂窩無線網的基站中的功率控制。
在蜂窩無線網中，地理區(qū)域被劃分為各個小區(qū)。每個小區(qū)都有一個基站，用于與位于其小區(qū)中的移動終端等進行通信。每個基站都有一個用于接收來自移動終端的信號的接收機和一個用于將信號發(fā)送給移動終端的發(fā)射機。發(fā)射機通過調制載波與移動終端通信。在時分多址(TDMA)中，發(fā)射機發(fā)送一連串TDMA幀，其中每幀包括一系列時隙，而每一時隙與各自的通信信道有關。作為GMS中的一個例子，每幀的時隙數為8。移動終端被分配以一個特定通信信道，而基站通過發(fā)送占用所分配時隙的信號脈沖串，向該移動終端發(fā)送連續(xù)幀。
各移動終端處在不同的環(huán)境中，并且與基站的距離也不同。因此，來自基站的占用TDMA幀中時隙的信號脈沖串的功率電平可能要求隨時隙(即隨移動終端)而變化或隨幀(即隨移動臺環(huán)境的變化)而變化。每一信號脈沖串都將以一般因時隙而異的預定發(fā)射功率電平發(fā)送。此外，在信號脈沖串之間，發(fā)射機還關閉一段預定時間(保護期)以分隔各個通信信道。因此，在脈沖串開始時，發(fā)射功率必須從一個低值斜坡升至其通信信道的預定發(fā)射電平。再者，在脈沖串結束時，功率電平必將從預定發(fā)射電平斜坡降到一個低值。根據GSM標準，保護期約為30μs，時隙為577μs，而將信號脈沖串斜坡升至其預定電平或將它從其預定電平斜坡降下來的時間約為10μs。斜坡升和斜坡降時段包含在保護期內，而保護期的其余時間是恒定低功率電平期。
為了提高小區(qū)中的信道數量，可在基站中使用若干個單載波窄帶發(fā)射機，其中，每個發(fā)射機都以特殊的載頻工作。將不同的載頻分配給不同的信道被稱為頻分多址(FDMA)。在每一這種窄帶的單載波發(fā)射機中，一般通過將輸出功率的抽樣與參考信號進行比較，來實現功率控制，這樣，可以根據這一比較來調節(jié)輸出功率。US5,334,979、US5,337,006、US5,128,629、US5,603,106、US5,303,268、US5,126,688、US5,182,527和EP0369135描述了通過利用可控衰減或可變增益放大器來改變RF頻率上的單載波信號的方法調節(jié)輸出功率。WO9302505和US5,193,223執(zhí)行中頻上的單載波信號的調節(jié)。US5,293,407描述了功率電平的數字調節(jié)。
一種用于提高小區(qū)中的信道數量的優(yōu)選方法是，利用多載波寬帶發(fā)射機來實現并行多址聯接。

圖1示出一種發(fā)射機，其中第一、第二和第三數字信號2、4和6分別輸入到第一、第二和第三調制器10、12、14，以調制頻率為F1、F2和F3的載波并產生各自的第一、第二和第三數字調制信號16、18和20。第一、第二和第三數字信號2、4和6均是所要發(fā)送的數據比特流。每一數據比特流都控制一個調制器，以產生本身由數字字流構成的數字調制信號。
每一數字調制信號16、18和20是分別由第一、第二和第三數字信號2、4和6所調制的頻率分別為F1、F2和F3的模擬載波的數字表示。調制信號16、18和20輸入到加法器22，加法器將這些信號合成以形成數字多載波信號24。數字多載波信號24輸入到第一中頻(IF)塊26，該塊包括串聯的數-模轉換器28、帶通或低通濾波器30和放大器32，以產生多載波模擬信號--第一IF信號34。與在時間和幅度上是離散的數字多載波信號相比，這一信號在時間和幅度上是連續(xù)的。
這一信號傳送到第二IF塊36，該塊包括串聯的混頻器38、帶通濾波器42和放大器44以及一個本地振蕩器40，以產生第二中頻(IF)信號45。第二IF信號45輸入到射頻塊46，該塊包括串聯的混頻器48和帶通濾波器52以及一個本地振蕩器50。射頻塊46的輸出——射頻信號53連續(xù)地通過線性功率放大器和帶通濾波器56，以產生功率放大射頻信號57，然后該信號57由天線58發(fā)送出去。作為一個例子，射頻信號具有頻率范圍為925-960MHz的載波。多重信號以數字格式合成后，才轉換為模擬信號。在TDMA系統(tǒng)中，使不同載波的時隙和幀同步。
因此，多載波發(fā)射機以并行方式工作，并且對各載波而言沒有單獨的發(fā)射機組件，這樣可以使寬帶多載波收發(fā)信機的造價和尺寸都減小。
現有技術的單載波窄帶發(fā)射機的功率控制的方法不適用于寬帶多載波發(fā)射機，這是因為，現有技術的功率檢測不能分辨出各載波對多載波信號所作的貢獻。
本發(fā)明優(yōu)選實施方式的目的在于，提供多載波無線發(fā)射機的功率控制。
根據本發(fā)明的一個方面，提供一種多載波無線發(fā)射機，它包括合成裝置，用于接收和合成包括以第一信道傳輸的第一調制載波和以第二信道傳輸的第二調制載波的多個載波，以形成一個多載波信號；和功率控制裝置，用于在所述合成之前分別改變多個載波中每一載波的功率。
根據本發(fā)明的另一個方面，提供一種在多載波無線發(fā)射機中的功率補償的方法，在該發(fā)射機中，多個載波被合成以形成一個多載波信號，所述多個載波包括以第一信道傳輸的第一調制載波和以第二信道傳輸的第二調制載波，該方法包括a)確定各載波中所要求的發(fā)射功率電平；b)將各載波的功率電平改變?yōu)樗_定的電平；和c)合成這些載波，以形成多載波信號。
在實現TDMA的蜂窩網中，功率控制尤其重要。小區(qū)的尺寸由該小區(qū)中的基站的最大發(fā)射功率決定。因此，必須對小區(qū)中所有發(fā)射機的最大發(fā)射功率進行限制，以控制鄰近小區(qū)的交疊和由此引起的干擾。以下，這種功率控制將稱為靜態(tài)功率控制。當網絡重新規(guī)劃時，可能改變靜態(tài)功率電平。在TDMA中，還需要功率控制來控制傳輸脈沖串開始和結束時脈沖串信號的斜坡特性(ramping)。這稱為功率斜坡特性。此外，基站與移動終端之間的通信信道中的衰減也可能會在短時間內有明顯的變化，例如由于移動終端移動到障礙物后面時。因此，在載波和時隙所確定的各通信信道中，對每一時隙而言都能改變基站向移動終端發(fā)送的功率電平是很重要的。以下，這種功率控制將稱為動態(tài)功率控制。動態(tài)功率控制不影響脈沖串期間(連續(xù)脈沖串之間除外)的輸出功率。脈沖串之間的差值可能高達30dB。動態(tài)功率控制和功率斜坡特性一起構成以下討論中所謂的快功率控制。最后，因溫度變化和老化的影響，發(fā)射機的輸出功率可能隨時間而變，因此必須對這一變化進行補償，以下，這將稱為慢功率控制。慢功率控制所要求的響應度主要由功率放大器中的溫度變化的影響所決定。這可能要求每幾秒或幾分鐘就補償一次。
本發(fā)明的實施方式最好具有單獨的快和慢功率控制?？炜刂谱詈迷谝粋€將各調制載波與數字控制信號進行數字相乘的開環(huán)中實現。各載波的數字控制信號可以控制傳輸信號中的快變化。在TDMA系統(tǒng)中，數字控制信號可以隨載波和隨幀中的時隙而不同。通過將動態(tài)功率控制限制在所指定的靜態(tài)功率控制電平的限值或通過其他方法，可以簡化靜態(tài)功率控制。慢功率控制在一個閉環(huán)中實現，并且包括測量多載波信號。
根據本發(fā)明的第一實施方式，控制器最好產生一個參考信號，而所述功率控制環(huán)中的功率耦合器與所述模擬多載波信號耦合以產生檢測信號?？勺兎糯笱b置可以根據檢測信號相對于參考信號的變化來改變所述模擬多載波信號的放大倍數?？勺兎糯笱b置可包括一個與多載波信號的通路中的可變衰減器或放大器連接的比較器。
根據本發(fā)明的另一實施方式，功率控制環(huán)最好包括該控制器和一個模/數轉換裝置，其中，所述功率耦合器與所述模擬多載波信號耦合以產生模擬檢測信號，該模擬檢測信號被所述模/數轉換裝置轉換為數字檢測信號并輸入到所述控制器，所述控制器根據其中的關系來控制所述模擬多載波信號的補償。
功率控制環(huán)可以根據所述模擬多載波信號中所有載波的綜合變化來實現模擬多載波信號的功率補償。本例中，可以這樣來實現所述模擬多載波信號的功率補償在調制載波被合成以形成多載波數字信號之前先改變調制載波，或在形成多載波數字信號之后再改變多載波數字信號。
或者，功率控制環(huán)可以這樣來實現模擬多載波信號的功率補償在所述載波被合成之前，根據所述模擬多載波信號中載波的各自變化對各所述載波進行補償。
功率控制裝置可以包括一個實現快功率變化的開環(huán)和一個實現慢功率變化的閉環(huán)。功率控制裝置可以接收所述多個輸入控制信號，并在進行所述合成以形成所述多載波信號之前，根據各所述多個輸入控制信號產生功率控制信號，分別用于改變多個載波中各載波的功率。合成裝置可以是數字合成裝置，它接收和合成數字信號以形成數字多載波信號。所述第一和第二載波的調制最好由第一和第二數字信號控制。各所述功率控制信號最好都是數字信號。
可以提供多個第二合成裝置，每個都可用來將所述調制載波之一與功率控制信號之一合成。數/模轉換裝置可用來將多載波信號轉換為模擬信號以便傳輸。所述多個輸入控制信號每個都可涉及一個信道，并且其變化可表示出所述信道中功率衰減的變化。功率控制裝置可用于根據所述輸入控制信號來補償各信道中的功率衰減。功率控制裝置還可以包括一個閉式功率控制環(huán)，它具有用于檢測所要發(fā)送的所述多載波信號的檢測裝置，和響應檢測裝置的裝置，用于根據所述檢測多載波信號來改變所述多載波信號的功率。所述閉式功率控制環(huán)最好補償所述多載波信號的功率中的慢變化或漂移。
檢測裝置可以檢測所要發(fā)送的多載波信號的平均功率或幅度。檢測裝置可以包括一個二極管檢測器。閉式功率控制環(huán)可以根據所述多載波信號中所有載波的綜合變化來實現多載波信號的功率補償。功率控制裝置可以產生一個參考信號(它可以模擬的)，而所述閉式功率控制環(huán)中的檢測裝置可以與所述多載波信號耦合以產生檢測信號，所述功率控制裝置根據檢測信號相對于參考信號的變化來改變所述多載波信號的功率。該參考信號可以由所述輸入控制信號控制。
閉式功率控制環(huán)可以包括一個比較器，用以控制所述多載波信號的通路中的可變放大器，所述比較器接收所述檢測信號和所述參考信號作為其輸入。閉式功率控制環(huán)可以包括一個控制器，其中，所述檢測裝置與所述多載波信號耦合以產生檢測信號，檢測信號輸入到所述控制器，控制器便控制所述多載波信號的功率的改變。檢測信號可以被模/數轉換。閉式功率控制環(huán)可以包括所述多載波信號的通路中的放大裝置，其中，所述控制器向放大裝置提供一個補償信號以補償所述多載波信號。該補償信號可以響應所述輸入控制信號。
閉式功率控制環(huán)可以包括用于放大所述模擬多載波信號的定標裝置，和一個第二數/模轉換裝置，其中，所述控制裝置的功率控制環(huán)通過所述第二數/模轉換裝置向所述定標裝置提供一個補償信號，以補償所述模擬多載波信號。該定標裝置可以是數字的。該補償信號可用于控制數/模轉換裝置，用以產生所述模擬多載波信號。該補償信號可用于控制所述模擬多載波信號的通路中的放大器。放大器可以放大變頻為中頻后的模擬多載波信號，或者可變放大器可以在射頻放大模擬多載波信號。
功率控制環(huán)可以用來在所述多個載波被合成以形成多載波信號之前先逐一補償所述多個載波。控制裝置可用來分別補償所述功率控制信號?？刂破骺梢赃@樣來實現多載波信號的功率補償在所述載波被合成之前，根據所述多載波信號中載波的各自變化對各所述載波進行補償。功率控制裝置可以包括一個信道化器，用于向所述控制器提供針對各信道的數字檢測信號。
各所述多個載波最好具有不同的頻率，并且在連續(xù)的預定時間段，最好將載波發(fā)送給不同的接收機。控制裝置在多個載波被合成之前可以這樣來改變多個載波中每一載波的功率在每一連續(xù)的預定時間段開始時，將各調制載波斜坡升至各自的預定幅度，而在每一預定時間段結束時，使各調制載波斜坡下降。功率控制裝置可以根據載波的頻率反射各載波各自的功率變化。靜態(tài)功率可以由所述閉式功率控制環(huán)控制。靜態(tài)功率可以由所述功率控制信號控制。
本發(fā)明的實施方式適用于包括上述多載波無線發(fā)射機和一個接收機的收發(fā)信機，其中，所述輸入控制信號響應所述接收機中接收到的信號。
實現本發(fā)明的方法最好還包括以下步驟d)利用閉式功率控制環(huán)通過這樣的方法來補償所述多載波信號的功率電平的變化檢測所述多載波信號；并根據所述檢測，調整所述多載波信號的功率。在步驟d)中，檢測多載波信號的處理過程可以包括檢測所述多載波信號中載波的綜合功率電平。在步驟d)中，檢測多載波信號的處理過程可以包括單獨檢測多載波信號中各載波的功率電平。
在步驟d)中，可以在多個載波合成之后實施調整多載波信號的處理過程。在步驟d)中，可以通過在多個載波合成之前分別改變所述多個載波中每一載波的功率電平來實施調整多載波信號的處理過程。該方法還可以包括將多載波信號從數字信號轉換為模擬信號的步驟，多載波的所述調整在所述轉換步驟之前進行。該方法還可以包括將多載波信號從數字信號轉換為模擬信號的步驟，多載波信號的所述調整在所述轉換步驟期間或之后進行。
檢測所述多載波信號的功率電平的步驟可以包括在多載波信號從數字轉換為模擬之后與該多載波信號耦合。該方法還可以包括將所述模擬多載波信號上變頻為中頻的步驟，多載波信號的所述調整在所述上變頻步驟之后進行。該方法還可以包括將所述模擬多載波信號上變頻為射頻的步驟，多載波信號的所述調整在所述上變頻步驟之后進行。
步驟b)可以包括將步驟a)中所產生的多個功率控制信號中的各信號與所述多個調制載波信號中的各信號一一合成?？梢酝ㄟ^改變各所述多個所述功率控制信號來實施調整多載波信號的處理過程。在步驟b)中，各載波的功率電平的改變可以取決于載波的頻率。在步驟c)中，可以在載波為數字信號時進行載波的合成。
本發(fā)明的實施方式尤其適用于根據GSM標準工作的蜂窩無線通信網。
為了更好地理解本發(fā)明并為了說明本發(fā)明如何實現，下面將只參照附圖來舉例說明，其中圖1示出了無功率控制的多載波寬帶發(fā)射機；圖2a示出了根據本發(fā)明的第一實施方式的多載波寬帶發(fā)射機；圖2b、2c、2d和2e是適用于圖2a中的電路的可選擇微處理器的示意圖；圖3a示出了根據本發(fā)明的第二實施方式的寬帶多載波發(fā)射機；圖3b示出了根據本發(fā)明的第三實施方式的寬帶多載波發(fā)射機；圖3c示出了根據本發(fā)明的第四實施方式的寬帶多載波發(fā)射機；圖3d、3e、3f和3g是適用于圖3a、3b和3c中所示的電路的可選擇微處理器的示意圖；圖4a示出了根據本發(fā)明的第五實施方式的寬帶多載波收發(fā)信機；圖4b和4c是適用于圖4a中的電路的可選擇微處理器的示意圖；圖5a示出了根據本發(fā)明的第六實施方式的寬帶多載波收發(fā)信機；和圖5b和5c是適用于圖5a中的電路的可選擇微處理器的示意圖。
下面，將描述本發(fā)明的六種不同的實施方式。為了使這些描述具體化，將針對根據GSM標準并采用TDMA進行工作的發(fā)射機來描述這些實施方式。不過，應當理解，本發(fā)明可應用于描述這些實施方式的特定情況之外，尤其可應用于并行地(例如以頻分多址或碼分多址(CDMA)的某些實現方式)利用兩個載頻進行傳輸的情況。
在整個描述中，同樣的標號表示同樣的東西。
在下述實施方式中，快功率控制用一個開環(huán)來實現，慢功率控制用一個閉環(huán)來實現，而靜態(tài)功率控制則通過將動態(tài)功率控制限制在特定限值來實現或單獨地實現。這里，快功率控制涉及在秒級或更短的時間段內出現的發(fā)送信號的功率的變化，并包括功率斜坡特性和動態(tài)功率控制。在圖2a、3a、3b、3c、4a和5a中，開式功率控制環(huán)均包括一個通常是ASIC的控制器110，和一個具有第一、第二和第三乘法器102、104和106的數字合成器100。各乘法器按比例改變數字調制載波信號16、18和20之一?？刂菩盘?12、114和116是一些影響構成數字調制載波信號16、18和20的數字字流的大小的數字字。在第一乘法器102中，將第一調制信號16的數字字乘以第一功率控制信號112的數字字，并將乘法器輸出的數字字輸入到加法器22。同樣，在第二乘法器104中，將第二調制信號18乘以第二功率控制信號114，并將第二乘法器的輸出輸入到加法器22。同樣，在第三加法器106中，將第三調制信號20乘以第三功率控制信號116，并且乘法器的輸出輸入到加法器22。加法器22將這些輸入合成，產生數字多載波信號24。
第一、第二和第三輸入控制信號113、115和117分別改變與第一、第二和第三數字信號2、4和6有關的載波的功率。通過將與頻率有關的校正參數經輸入控制信號113、115和117加到功率控制信號112、114和116中，便可以在功率控制信號112、114和116中考慮到發(fā)射機的頻率響應中的已知的波動。第一、第二和第三輸入控制信號113、115和117每個都可以隨TDMA幀中的時隙而變。因此，在所描述的實施方式中，針對各載波，先在數字域中實施包括斜坡特性的動態(tài)功率控制，然后再將這些載波合成，以產生數字多載波信號24。
輸入控制信號113、115和117由接收機根據來自蜂窩交換機、基站控制器或類似實體的指令而產生。每個輸入控制信號都表示出由該控制信號所控制的發(fā)生在傳輸信道中的衰減?？刂菩盘柨梢岳缤ㄟ^將接收機從移動終端接收到的信號功率與預期功率電平進行比較而得出。當通信信道中的衰減變化時，與該信道有關的輸入控制信號也隨之而變。
靜態(tài)功率控制是通過將動態(tài)功率控制限制在特定限值來實現或單獨地實現。
慢功率控制用反饋環(huán)130實現。慢功率控制環(huán)補償發(fā)射機的輸出信號的功率電平中的漂移或慢變化。這里，慢變化通常發(fā)生在分鐘級或更長的時間段內。慢功率控制以下述各實施方式中的不同方法來實現。慢功率控制補償例如因發(fā)射機的輸出通路中的組件(如第一IF塊26、第二IF塊36和射頻塊46)的溫度或老化所引起的變化。這一過程包括多載波信號的功率檢測。在傳輸通路中，這種檢測最好但未必盡可能晚(即在RF頻率處)才進行。
第一實施方式圖2a示出了第一實施方式。慢功率控制用閉式功率控制環(huán)130實現。微處理110產生數字參考信號132，該信號通過數-模轉換器134和低通濾波器136作為第一輸入被輸入到比較器138。功率耦合器120對射頻多載波信號53進行抽樣，并將抽樣信號經功率檢測器122再輸入到平均器126，于是平均器產生檢測功率信號124。平均器126消除因不同頻率上的調相載波的矢量加所引起的多載波信號中的波動。GSM中合適的平均周期可以是50μs。檢測功率信號124用多載波信號53的發(fā)射功率來定標，并作為第二輸入被輸入到比較器138。比較器138將控制信號142輸入到射頻信號53的通路中(不過是在功率耦合器120的上游)的可變衰減器144。可變衰減器144由比較器138控制，以保持檢測功率信號124基本上等于從數字參考信號132中得到的模擬參考信號。
盡管示出的是可變衰減器144，然而，它可以用一種可變增益放大器來取代。可變衰減器或可變增益放大器的位置還可以被調整。雖然它應當在二極管檢測器120的上游，但它可以置于第一IF多載波信號34的通路中或者在第二IF多載波信號45的通路中。
微處理器110還可以產生定時控制信號140，如圖2a中的虛線所示。這一定時控制信號140在被激活時，可使比較器138失能。
根據第一實現方式，不使用定時控制信號140，則慢控制環(huán)一直有效。因此，數字參考信號132必須考慮到多載波信號的輸出功率的時變性。具體地說，在載波的保護期間，載波貢獻給多載波信號的輸出功率應接近于零，接著，在時隙開始時該功率應斜坡上升，在時隙期間被保持，然后在時隙結束時斜坡下降。數字參考信號132隨時間而變，以考慮到多載波信號的載波分量的時變性。
根據第二實現方式，閉式控制環(huán)只有當被合成以形成多載波信號的那些載波每個都斜坡升至時隙期間其預定發(fā)射電平時才起作用。在保護期間，信號140選通比較器138，從而使其失能。本例中，對于每一時隙，數字參考信號都將有一個固定的值。定時控制信號140可使比較器138在保護期間失能，同時多載波信號24將斜坡上升和下降。還有一個優(yōu)點在于，在保護期間，將平均器置零，以便消除上一時隙的能量。
根據第三實現方式，閉式控制環(huán)只有在時隙結束時才起作用。本例中，數字參考信號132將在保護期的中間被設置為一個固定的值。在這一實現方式中，可以采用一種步進衰減器來取代連續(xù)可變的衰減器。
根據第四實現方式，平均器126用一種峰值保持電路代替，該電路在保護期間被復位。參考信號132代表所需要的峰值功率。實際峰值功率與參考峰值功率的比較在時隙結束時進行，而下一時隙的輸出功率由比較器在保護期的中間設定。
圖2b示出了適用于第一實現方式的微處理器110。微處理器110具有控制電路150，該控制電路包括第一、第二和第三鋸齒波發(fā)生器152、154和156，平均器158和加法器164。第一、第二和第三輸入控制信號113、115、117分別輸入到第一、第二和第三鋸齒波發(fā)生器152、154和156，從而產生第一、第二和第三功率控制信號112、114和116，這些信號同時從微處理器110輸出并輸入到加法器164。功率控制信號112、114和116由加法器164合成后輸出給平均器158，平均器將加法器164的輸出平均后產生數字參考信號132。在這一實現方式中，功率平均在部分或整個時隙上完成，因此，數字參考信號132考慮到了第一、第二和第三功率控制信號112、114和116中的斜坡特性分量。
平均器158所實現的平均可以可選擇地由三個平均器來執(zhí)行。平均器與鋸齒波發(fā)生器的輸出端一一相連，這樣各鋸齒波發(fā)生器158、160和162被平均后再被加法器164加在一起。平均功能還可以合并到比較器138中。在GSM系統(tǒng)中，通?？梢栽?0μs的周期內進行平均。輸入到比較器138的輸入中的平均時間和延時應相等。
圖2c示出了適用于實現第二、第三和第四實現方式的微處理器110，其中，數字參考信號132不考慮載波信號的斜坡特性，而只考慮發(fā)送載波信號所用的預定功率電平。微處理器110具有控制電路170，該控制電路包括第一、第二和第三寄存器172、174和176，第一、第二和第三斜坡控制器178、180和182，加法器184和定時控制器186。第一、第二和第三寄存器分別接收第一、第二和第三輸入控制信號。在第四實現方式中，加法器184用于輸出峰值功率。
第一、第二和第三斜坡控制器178、180和182分別控制第一、第二和第三數字調制信號16、18和20斜坡升至其預定功率電平和從其預定功率電平斜坡下降。第一輸入控制信號113相繼通過第一寄存器172和第一斜坡控制器178，產生第一功率控制信號112。同樣，第二和第三輸入控制信號115和117通過它們各自的第二和第三寄存器174、176和斜坡控制器180、182，產生第二和第三功率控制信號114和116。第一、第二和第三寄存器的輸出在加法器184中被合成，以產生數據參考信號132。加法器184用于引入一個預定延時，以便使閉環(huán)130的檢測信號和參考信號同步。必要的話，數據參考信號132可以被延時，以考慮到環(huán)130中的延時。
定時控制器186產生定時控制信號140。在包括斜坡上升期和斜坡下降期的保護期間，這一信號可使比較器138失能。
下面將描述微處理器110的數字處理要求。
參照圖2d，根據上述第一實現方式的變形，不是將動態(tài)功率控制限定在固定限值之間來實現靜態(tài)功率控制。參照圖2d，靜態(tài)功率控制器166將一個數字信號提供給乘法器168，乘法器接收加法器164的輸出，從而產生數字參考信號132。因此，靜態(tài)功率控制器166通過數字參考信號132控制靜態(tài)功率。
根據第二、第三和第四實現方式的變形，不是將動態(tài)功率控制在限定在一定限值之間來實現靜態(tài)功率控制，而是單獨地實現。參照圖2e，靜態(tài)功率控制器166將一個信號提供給乘法器168。乘法器168還接收加法器184的輸出，從而產生數字參考信號132。因此，靜態(tài)控制器166通過數字參考信號132控制發(fā)射機的靜態(tài)功率。在第四實現方式中，加法器184用于輸出峰值功率。
第二、第三和第四實施方式圖3a示出了第二實施方式。在這一實施方式中，慢控制環(huán)包括實現數字多載波信號的補償的微處理器110。功率耦合器120、功率檢測器122和平均器126產生的檢測功率信號124通過低通濾波器204和模-數轉換器206后，產生一個數字檢測信號208，輸入到微處理器110。微處理器110通過向數字多載波信號24的通路中的乘法器212提供一個數字補償信號210來實現功率控制環(huán)。乘法器212利用數字補償信號210來定標數字多載波信號24，以產生補償數字多載波信號，該信號輸入第一IF塊26，然后如前面那樣被處理。從而，無需可變射頻或中頻衰減器或放大器。
圖3b示出了第三實施方式，這一實施方式與第二實施方式的不同之處在于，無需乘法器212，而由數-模轉換器214將微處理器110所產生的數字補償信號210轉換成模擬補償信號216，再將該信號輸入到第一IF塊26。模擬補償信號216控制第一IF塊26中的數-模轉換器28的參考電壓。在這一實施方式中，微處理器110通過在多載波信號從數字到模擬的轉換中改變該多載波信號來實現慢功率控制。
圖3c示出了第四實施方式，這一實施方式與第三實施方式的不同之處在于，將模擬補償信號216提供給射頻多載波信號53的通路中的可變衰減器144?？勺兯p器144可以用可變放大器來取代?？勺兯p器或可變放大器可以置于模擬多載波信號34在第一或第二中頻或射頻的通路中。
圖3d示出了適用于根據第一實現方式的圖3a、3b或3c中的電路的微處理器110。對于各時隙和對于各時隙的整個期間，都產生一個單獨的數字補償信號210。數字補償信號210考慮到了被合成以形成多載波信號24的那些載波的斜坡上升和斜坡下降。微處理器110具有如圖2b中所述的電路150和一個減法器218?？刂齐娐?50產生第一、第二和第三功率控制信號112、114和116。控制電路150中的平均器158的輸出被輸入到減法器218，該減法器將平均器158的輸出減去數字檢測信號208，從而產生數字補償信號210。
圖3e示出了適用于根據第二實現方式的圖3a、3b或3c中的電路的微處理器110。數字補償信號210不考慮被合成以形成多載波信號24的那些載波的斜坡上升和斜坡下降。微處理器110具有如圖2c中所述的控制電路170和一個加法器184。控制電路170產生第一、第二和第三功率控制信號112、114和116?？刂齐娐?70中的加法器184的輸出被輸入到減法器220，該減法器還接收數字檢測信號208。減法器220將加法器184的輸出減去數字檢測信號208，從而產生數字補償信號210。在保護期間，定時控制器186利用信號140使減法器220失能，從而使功率環(huán)130失能，以免保護期間的功率控制。
第三和第四實現方式與第一實施方式中所描述的第三和第四實現方式類似，可以利用圖3e中所示的配置來實現。應當理解，第二實施方式中的加法器184與第一實施方式中所描述的加法器類似。
根據以上參照圖3d所述的第一實現方式的變形，不是將動態(tài)功率控制限定在固定限值之間來實現靜態(tài)功率控制。參照圖3f，在這一變形中，靜態(tài)功率控制器166將一個數字信號提供給乘法器168，乘法器接收加法器164的輸出作為其輸入，并將其輸出輸入到減法器218。因此，靜態(tài)功率控制器166通過數字補償信號210控制靜態(tài)功率。
根據以上參照圖3e所述的第二、第三和第四實現方式的變形，不是將動態(tài)功率控制在限定在固定限值之間來實現靜態(tài)功率控制。參照圖3g，在這一變形中，靜態(tài)功率控制器166將一個數字信號提供給乘法器168，乘法器接收加法器184的輸出作為其輸入，并將其輸出輸入到減法器220。因此，靜態(tài)功率控制器166通過數字補償信號210控制靜態(tài)功率。
第五實施方式圖4a示出了第五實施方式，其中，慢控制環(huán)包括微處理器110，該微處理器這樣來實現多載波信號53的補償在載波被合成以形成數字多載波信號24之前，先逐一控制這些載波的功率電平。如前面圖3a、3b和3c中所述那樣，產生數字檢測信號208并將它輸入到微處理器110。因此，通過由微處理器110輸入到數字合成器100的第一、第二和第三功率控制信號112、114和116來實現功率控制環(huán)。
圖4b示出了適用于圖4a中的電路的微處理器110。微處理器110具有如圖3d中所述那樣進行連接的控制電路150和一個減法器218。此外，該微處理器還包括第一、第二和第三加法器220、224和226，它們將控制電路150中的第一、第二和第三鋸齒波發(fā)生器152、154和156的輸出與加法器218所產生的數字補償信號210進行合成，分別產生第一、第二和第三功率控制信號112、114和116。微處理器110適用于這樣的情況數字補償信號210在各時隙的部分或整個期間產生，并考慮到了合成后形成多載波信號24的那些載波的斜坡上升和斜坡下降。
圖4c示出了適用于圖4a中的電路的微處理器110。微處理器110具有如前面圖3e中所述那樣進行連接的電路150和一個減法器220。此外，該微處理器還具有第一、第二和第三加法器228、230和232，它們將第一、第二和第三鋸齒波發(fā)生器178、180和182的輸出與減法器220所產生的數字補償信號210進行合成，分別產生第一、第二和第三功率控制信號112、114和116。這一微處理器110中所產生的數字補償信號210不考慮合成后形成多載波信號24的那些載波的斜坡上升和斜坡下降。在保護期間，微處理器不進行功率控制。來自定時控制器186的信號140使減法器220在保護期間失能。
從而，無需可變射頻或中頻衰減器或放大器。
第五實施方式可具有如前面實施方式中所描述的四種不同的實現方式。相應地，加法器184將以類似于如前面實施方式中所描述的方式進行工作。
第六實施方式圖5a示出了第六實施方式。慢功率控制用閉式功率控制環(huán)130實現。功率耦合器120對射頻多載波信號53進行抽樣，以產生檢測信號240，將檢測信號輸入到與本地振蕩器244相連的混頻器242?；祛l器242的輸出通過帶通或低通濾波器246，再由模-數轉換器248轉換為數字檢測信號250。數字檢測信號250輸入到信道化器單元252，該單元產生第一、第二和第三輸出信號254、256和258，這些信號輸入到微處理器110。信道化器單元252確定F1載波、F2載波和F3載波對數字檢測信號250的貢獻。第一、第二和第三輸出信號254、256和258分別與F1、F2和F3載波所作出的貢獻成比例。具有頻率值F1、F2和F3的信道化器單元通過利用快速傅里葉變換(技術上眾所周知的一種方法)或通過某種別的方法可以產生第一、第二和第三輸出信號。因此，由微處理器110通過將第一、第二和第三功率控制信號112、114和116輸入到數字合成器100來實現慢控制環(huán)。
圖5b示出了適用于圖5a中的電路的微處理器110。微處理器110包括第一、第二和第三平均器152、154和156；第一、第二和第三鋸齒波發(fā)生器158、160和162；和第一、第二和第三加法器222、224和226，它們都如前面圖4b和2b中所述那樣。此外，微處理器110還包括第一、第二和第三延時260、262和264；第一、第二和第三減法器272、274和276；和第三、第四和第五平均器266、268和270。
第一鋸齒波發(fā)生器152將其輸出輸入到第一加法器222，還經第一延時電路260輸入到第一平均器158。來自信道化器252的第一輸出信號254輸入到第四平均器266。第一和第四平均器的輸出輸入到第一減法器272，該減法器將第一平均器158的輸出減去第四平均器266的輸出，并將其輸出輸入到第一加法器222。第一加法器222將其兩個輸入相加，從而產生第一功率控制信號112。
第二鋸齒波發(fā)生器154、延時電路262、平均器160、加法器224、減法器274和第五平均器268可以以類似的方式協(xié)同操作，從而產生第二功率控制信號。同樣，第三鋸齒波發(fā)生器156、延時電路264、平均器162、減法器276、加法器226和第六平均器270也可以以類似的方式協(xié)同操作，從而產生第三功率控制信號116。第一、第二和第三延時電路260、262和264補償由包括信道化器252的反饋通路而引入到第一、第二和第三輸出信號254、256和258中的延時。在該微處理器110中，延時電路260、262和264補償耦合器120與輸入254、256和258之間的延時。這之間包括混頻(下變頻)、處理、濾波、A/D轉換和信道分離。根據反饋通路上的延時和傳輸通路的延時，電路260、262和264是可選的，平均器158、160、162、266、268和270在各時隙的部分或整個期間進行平均。因此，慢控制環(huán)所實現的補償考慮到了這些載波的上升和下降斜坡特性。對于輸入到加法器272、274和276的輸入而言，平均時間段都必須相等。
圖5c示出了最適用于圖5a中的電路的微處理器110。微處理器110包括第一、第二和第三寄存器172、174和176；第一、第二和第三鋸齒波發(fā)生器178、180和182；第一、第二和第三加法器228、230和232(如前面圖4c中所描述)；第一、第二和第三延時電路260、262和264；第一、第二和第三減法器272、274和276；和第四、第五和第六平均器266、268和270(如前面圖5b中所描述)。
第一、第二和第三鋸齒波發(fā)生器178、180和182的輸出分別輸入到第一、第二和第三加法器228、230和232。第一、第二和第三寄存器172、174和176的輸出分別通過第一、第二和第三延時電路260、262和264分別輸入到第一、第二和第三減法器272、274和276。來自信道化器252的第一、第二和第三輸出信號作為輸入分別通過第四、第五和第六平均器266、268和270輸入到第一、第二和第三減法器272、274和276，從而將輸入到各個減法器的其他輸入分別減去這些輸入。
第一、第二和第三減法器272、274和276的輸出分別輸入到第一、第二和第三加法器228、230和232，從而分別產生第一、第二和第三功率控制信號112、114和116。這一微處理器110在利用功率控制環(huán)130實現其慢功率控制時，沒有考慮這些載波的斜坡特性。第四、第五和第六平均器266、268和270只在這樣一些期間內平均信道化器的第一、第二和第三輸出信號，這期間，被合成以形成多載波信號的那些載波每個都保持其由第一、第二和第三控制器172、174和176所控制的預定電平。在保護期間，利用環(huán)130的功率檢測被選通，以免信號的斜坡特性對功率控制的不利影響。定時控制器186(未示出)可使加法器272、274和276在保護期間失能。
在這種實施方式中，無需可變射頻或中頻衰減器或放大器。此外，每個載波的反饋控制可用來自動補償發(fā)射機的頻率響應中的波動。
本發(fā)明的實施方式可以綜合應用于蜂窩網的基站或移動終端中或者任何其他合適的發(fā)射機中。
權利要求
1．一種多載波無線發(fā)射機，它包括合成裝置，用于接收和合成包括以第一信道傳輸的第一調制載波和以第二信道傳輸的第二調制載波的多個載波，以形成一個多載波信號；和功率控制裝置，用于在所述合成之前分別改變多個載波中每一載波的功率。
2．如權利要求1所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述合成裝置是數字合成裝置，它接收和合成數字信號，以形成一個數字多載波信號。
3．如任一上述權利要求所述的多載波無線發(fā)射機，用于接收多個輸入控制信號，其中，所述功率控制裝置接收所述多個輸入控制信號，并在所述合成以形成所述多載波信號之前，根據各所述多個輸入控制信號產生功率控制信號，分別用于改變多個載波中各載波的功率。
4．如權利要求3所述的多載波無線發(fā)射機，具有多個修改裝置，各修改裝置可以用功率控制信號之一來修改所述調制載波之一。
5．如權利要求4所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述多個輸入控制信號每個都涉及一個信道，并且其變化可表示出所述信道中功率衰減的變化。
6．如任一上述權利要求所述的多載波無線發(fā)射機，其中所述功率控制裝置包括一個實現快功率變化的開環(huán)和一個實現慢功率變化的閉環(huán)。
7．如任一上述權利要求所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述功率控制裝置還包括一個閉式功率控制環(huán)，它具有用于檢測所要發(fā)送的所述多載波信號的檢測裝置，和響應檢測裝置的裝置，用于根據所述檢測多載波信號來改變所述多載波信號的功率。
8．如權利要求7所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述檢測裝置檢測所要發(fā)送的多載波信號的平均功率、幅度或峰值功率。
9．如權利要求7或8所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述閉式功率控制環(huán)根據所述多載波信號中所有載波的綜合變化來實現多載波信號的功率補償。
10．如權利要求7、8或9所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述功率控制裝置產生一個參考信號，而所述閉式功率控制環(huán)中的檢測裝置與所述多載波信號耦合以產生檢測信號，所述功率控制裝置根據檢測信號相對于參考信號的變化來改變所述多載波信號的功率。
11．如權利要求10所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述閉式功率控制環(huán)包括一個比較器，用以控制所述多載波信號的通路中的可變放大器，所述比較器接收所述檢測信號和所述參考信號作為其輸入。
12．如權利要求7-9任一所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述閉式功率控制環(huán)還包括一個控制器，其中，所述檢測裝置與所述多載波信號耦合以產生檢測信號，檢測信號輸入到所述控制器，控制器便控制所述多載波信號的功率的改變。
13．如權利要求12所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述閉式功率控制環(huán)還包括所述多載波信號的通路中的定標裝置，其中，所述控制器向定標裝置提供一個補償信號，以補償所述多載波信號。
14．如權利要求13所述的多載波無線發(fā)射機，其中，分別對各載波進行所述定標。
15．如權利要求13所述的多載波無線發(fā)射機，其中，對合成的多載波信號進行所述定標。
16．如權利要求13、14或15所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述閉式功率控制環(huán)包括用于放大所述模擬多載波信號放大裝置，和一個第二數/模轉換裝置，其中，所述控制裝置的功率控制環(huán)通過所述第二數/模轉換裝置向所述放大裝置提供一個補償信號，以補償所述模擬多載波信號。
17．如權利要求16所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述補償信號用于控制數/模轉換裝置，用以產生所述模擬多載波信號。
18．如權利要求16所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述補償信號用于控制所述模擬多載波信號的通路中的放大器。
19．如權利要求7或8任一或與此有關的任一權利要求所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述功率控制裝置包括用于向所述控制器提供針對各信道的數字檢測信號的裝置，從而該功率控制裝置可用來分別補償功率控制信號。
20．如任一上述權利要求所述的多載波無線發(fā)射機，其中，各所述多個載波具有不同的頻率，并且在連續(xù)的預定時間段，將載波發(fā)送給不同的接收機。
21．如權利要求20所述的多載波無線發(fā)射機，其中，所述控制裝置在多個載波被合成之前可以這樣來改變多個載波中每一載波的功率在每一連續(xù)的預定時間段開始時，將各調制載波斜坡升至各自的預定幅度，而在每一預定時間段結束時，使各調制載波斜坡下降。
22．一種包括任一上述權利要求所述的多載波無線發(fā)射機和一個接收機的收發(fā)信機，其中，所述功率控制裝置響應所述接收機中接收到的信號。
23．一種在多載波無線發(fā)射機中的功率補償的方法，在該發(fā)射機中，多個載波被合成以形成一個多載波信號，所述多個載波包括以第一信道傳輸的第一調制載波和以第二信道傳輸的第二調制載波，該方法包括a)確定各載波中所要求的發(fā)射功率電平；b)將各載波的功率電平改變?yōu)樗_定的電平；和c)合成這些載波，以形成多載波信號。
24．如權利要求23所述的方法，還包括以下步驟d)利用閉式功率控制環(huán)通過這樣的方法來補償所述多載波信號的功率電平的變化檢測所述多載波信號；并根據所述檢測，調整所述多載波信號的功率。
25．如權利要求24所述的方法，其中，在步驟d)中，檢測多載波信號的處理過程包括檢測所述多載波信號中載波的綜合功率電平。
26．如權利要求23所述的方法，其中，在步驟d)中，檢測提供了多載波信號的平均或峰值功率。
27．如權利要求24所述的方法，其中，在步驟d)中，檢測多載波信號的處理過程包括單獨檢測多載波信號中各載波的功率電平。
28．如權利要求24-27任一所述的方法，其中，在步驟d)中，在多個載波合成之后實施調整多載波信號的處理過程。
29．如權利要求24-27任一所述的方法，其中，在步驟d)中，通過在多個載波合成之前分別改變所述多個載波中每一載波的功率電平來實施調整多載波信號的處理過程。
30．如權利要求23-30任一所述的方法，其中，在步驟b)中，各載波的功率電平的改變取決于載波的頻率。
31．如權利要求23-30任一所述的方法，其中，在步驟c)中，在載波為數字信號時進行載波的合成。
全文摘要
一種多載波無線發(fā)射機具有合成裝置,用于接收和合成包括以第一信道傳輸的第一調制載波和以第二信道傳輸的第二調制載波的多個載波,以形成一個多載波信號。功率控制裝置用來在合成之前分別改變多個載波中每一載波的功率。
文檔編號H04B7/005GK1303543SQ98814191
公開日2001年7月11日 申請日期1998年6月29日 優(yōu)先權日1998年6月29日
發(fā)明者哈里·波斯蒂, 朱哈·瑪塔, 安德烈·德克爾 申請人:諾基亞網絡有限公司