专利名称：用于产生放大信号或其版本的系统和方法
技术领域：
本发明涉及放大一个信号，更特别地涉及一个能有效地线性放大一个信号的系统和方法。
一个理想的功率放大器放大一个输入信号而波形不变。所以理想的功率放大器的特征是它有一个线性的无传递函数不连续性的传递函数(输入信号与输出信号的关系)。然而，实际上，一个功率放大器有一个有诸非线性和“线性”区域的传递函数。功率放大器工作在一个线性区域还是工作在一个非线性区域决定于输入信号的振幅。为了使功率放大器实现尽可能地接近线性的工作，我们设计功率放大器使它对于给定的可能的诸信号振幅的范围工作在它的线性区域内。如果输入信号有一个使功率放大器工作在线性区域外的振幅，则功率放大器在信号中引入诸非线性分量或畸变。当输入信号具有许多使放大器压缩，饱和(随着输入振幅的增加输出振幅没有显著增加)或关闭(随着输入振幅的减小输出振幅没有显著减小)的峰值振幅时，放大器正在被过度激励，并以非线性方式使输出信号受到限幅或畸变。一般地说，一个放大器的特征是有一个限幅阈值，振幅超出限幅阈值的诸输入信号在放大器的输出端被限幅。除了使信号畸变外，输入信号的限幅或非线性畸变产生频谱的再增长或与一个相邻频率发生干扰的相邻信道功率(ACP)。
在无线电通信系统中，通常为了进行传输，信号的高功率放大会遇到非常大的峰值功率与平均功率之比(PAR)。例如，在一个时分多址(TDMA)系统，如用于移动通信的全球系统(GSM)或北美TDMA系统中，当将多个载波信号组合起来以便用一个功率放大器对它进行放大时，对于大量的载波得到的PAR约为9-10dB。在一个码分多址(CDMA)系统中，单个负载的1.25MHz宽的载波典型地能有一个11.3dB的PAR。对于正交频分多路复用(OFDM)，诸多载波信号能有一个高到20dB的PAR。为了避免产生ACP，这些信号必须被相当好的线性地放大。
遗憾的是，基站放大器的效率是与它的线性逆向相关的。为了实现一个高度的线性，在诸放大器上加上偏压，使它们工作在A类或“轻度”AB类(这意味着与接近B类比较更接近于A类的AB类工作)。对于A类工作能够达到的最大的AC比DC的效率(交流比直流的效率)是50％，而一个AB类放大器的最大的AC比DC的效率是在50％和78.5％之间(后者表示一个B类放大器的最大效率)。具体的AB类工作越接近A类，最大效率就越低。对于采用场效应晶体管的放大器，根据所加的门电压设置工作的类别，门电压控制静态(空闲)漏极电流。对于A类工作，使空闲漏极电流近似地在截止和饱和之间的范围的中间那样地设置门电压。在B类放大器上加上接近截止的偏压，导致一个被整流的漏极电流波形。在AB类放大器上加上在A类和B类的偏压点之间的偏压。
典型地，在现代无线电通信系统中严格的线性要求决定需要用相当无效的A类或轻度AB类模式。结果，放大器消耗很大的DC功率，从而产生很大的热量，为了避免降低放大器的性能和可靠性必须对这些热量加以控制。所以，使用精心设计的散热装置和风扇成为高线性系统的一个必需的副产品。自然，这些措施增加了基站设备的成本，尺寸和重量。因为无线电通信用户的数量在不断地增加，所以基站的数量在不断地增加，使基站小，轻和廉价的要求在不断地增加。于是，大量的研究工作已经集中到改善在这些和诸其它系统中的放大器效率的需求上。
用诸不同的线性化方法使我们能够用价格较便宜，功率效率较高的放大器而同时将线性保持在一个可以接受的水平上。为了改善有诸不同输入方式的主放大器的线性我们照例地在现代放大器中部署前馈校正装置。前馈校正装置的实质是隔断主放大器在一条前馈路径上产生的畸变。在前馈路径上会将畸变提供给一个校正放大器，而校正放大器又放大了这个畸变。将在前馈路径上的畸变与在主信号路径上的畸变组合起来，抵消在主信号路径上的畸变。诸预畸变技术考虑到放大器的诸传递函数特性使输入信号在放大前先发生畸变。这样，从预畸变输入信号实现了希望的放大信号。这些技术有助于在保持线性的前提下改善放大器的效率，但是为了能够处理一个信号的诸大的峰值，仍然使放大器工作在低效率的状态中。也可以用其它的一些线性化技术。例如，诸基带处理技术，如峰值限幅，使信号的峰值功率与平均功率之比(PAR)降低，但是这倾向于降低信号的质量。PAR降低的量受到允许的质量下降的量的限制。另一种技术用输入信号包络动态地调整放大器的偏压，使得只当遇到一个大的峰值时才加上一个高偏压。
由于可能会遇到高峰值功率，诸CDMA和TDMA基站典型地用工作在AB类模式并加上一个高电流偏压以便能处理这些峰值功率的射频(RF)放大器。这些放大器的效率典型地小于10％。这种低效率导致较高的功率消耗，较低的总体可靠性和较高的工作温度。
因此，需要构造更有效的功率放大器，它能以线性的方式放大可能有诸高峰值功率的诸信号。
本发明涉及将至少一个要被放大信号变换成至少一个被放大的经变换的信号，并且能够用得到的放大的经变换的(诸)信号产生至少一个原始信号的一个(诸)版本。能够通过用至少一个原始信号对至少一个原始信号进行振幅和/或角(相位或频率)调制从至少一个原始信号产生至少一个经变换的信号。在放大至少一个经变换的信号后，对得到的至少一个放大的经变换的信号进行逆变换，去扩展或重构，以便产生至少一个信号的一个(诸)版本。在变换至少一个原始信号，产生至少一个经变换的信号时，将至少一个原始信号变换成一个更加希望的形式，如一个功率效率较高的形式以便进行放大。通过放大至少一个经变换的信号，能够用效率较高和/或价格较低的(诸)放大器以一种线性方式放大至少一个信号。与实施例有关，通过将至少一个原始信号的诸偏移的版本组合起来，产生使至少一个信号的能量在时间中扩展的至少一个经变换的信号和/或产生有一个(诸)降低的峰值功率与平均功率之比(PAR)的至少一个经变换的信号，将至少一个要放大的信号变换成至少一个经变换的信号。通过将诸多重信号组合起来，以便例如产生有一个(诸)降低的峰值功率与平均功率之比((诸)PAR)的至少一个经变换的信号，能够将要被放大的诸多重信号变换成至少一个经变换的信号。在放大至少一个经变换的信号后，能够对得到的(诸)信号进行逆变换，去扩展或重构，以便恢复(诸)原始信号的一个(诸)版本。
在参照诸图读了下面的详细描述后，本发明的诸其它的方面和优点就可以变得很明显了，其中
图1表示一个根据本发明诸原理的放大系统；图2表示一个根据本发明诸原理的放大系统的实施例；图3A-C表示一个信号S(t)和根据本发明诸原理按照一个变换得到的经变换的信号X1(t)和X2(t)；图4表示一个信号S(f)和根据本发明诸原理通过一个变换产生的在频域中得到的经变换的信号X1(f)和X2(f)；图5表示一个双载波信号S(f)和根据本发明诸原理按照一个变换在频域中得到的经变换的信号X1(f)和X2(f)；图6表示一个根据本发明诸原理的放大系统的一个实施例的时间流程图；图7表示一个根据本发明诸原理用一个变换得到的PAR降低与延迟时间之间的关系；图8表示一个根据本发明诸原理用一个变换得到的经变换的信号X1和X2的平均功率与延迟时间之间的关系；图9表示根据本发明诸原理的一个变换的传递函数；图10表示根据本发明诸原理的一个变换的相位响应曲线；
图11表示根据本发明诸原理一个实施变换的FIR(有限脉冲响应)滤波器的一个传递函数的响应曲线(dB)；图12表示根据本发明诸原理一个实施重构的FIR滤波器的一个传递函数的响应曲线(dB)；图13表示根据本发明诸原理对于用一个变换变换了的一个信号脉冲的sin(x)/x振幅响应曲线；图14表示根据本发明诸原理原始信号与一个经变换的信号的诸偏移的版本；图15表示一个根据本发明诸原理的放大系统的实施例；图16表示一个根据本发明诸原理在频域中的经变换的信号；图17表示一个根据本发明诸原理的放大系统的实施例；图18表示一个根据本发明诸原理的放大系统的实施例；图19表示一个根据本发明诸原理的放大系统的多层变换/重构实施例；图20表示一个根据本发明诸原理能将信号分集发射给一个接收机的放大系统；图21表示一个根据本发明诸原理重构诸接收信号的接收机；图22表示一个根据本发明诸原理用一个3π/2耦合器的放大系统的实施例；图23表示一个根据本发明诸原理用一个可变组合器的放大系统的实施例；图24表示一个根据本发明诸原理产生单个经变换的信号的放大系统的实施例；图25表示一个根据本发明诸原理用于一个变换的装置；图26表示一个根据本发明诸原理用于一个前馈畸变降低系统的放大系统的实施例；和图27表示一个根据本发明诸原理用于一个预畸系统的放大系统的实施例。
下面我们描述对于根据本发明诸原理的一个功率放大器方案的诸说明性的实施例，其中将至少一个要被放大信号变换成至少一个经变换的信号，它们有一个较适合于放大的形式，用至少一个信号对至少一个信号进行振幅和/或角(相位和/或频率)调制。在放大至少一个经变换的信号后，能够对至少一个放大的经变换的信号进行逆变换，以便重构至少一个原始信号的一个(诸)版本。图1表示一个放大器构造10的一个一般的方框图，其中一个变换方框12接收一个要被放大信号S(t)(或诸信号Si(t))。变换方框12将信号S(t)(或诸信号Si(t))变换成诸经变换的信号X1…Xn，当与原始信号S(t)(或诸信号Si(t))比较时它们有一个功率效率较高的形式。与实施例有关，变换12能够在相对于(诸)原始信号的(诸)经变换的信号之间和/或在诸经变换的信号之间建立一个关系。这样，(诸)经变换的信号是相关的，能够被组合起来降低重构(诸)原始信号的一个(诸)版本时的损耗。能够用要被放大的(诸)信号对(诸)信号本身进行振幅和/或角(频率和/或相位)调制，以一个更加希望的形式，如一个功率效率较高的形式，产生(诸)经变换的信号。例如，能够通过将有一个相对偏移，例如一个相对的时间和/或相位移动的(诸)原始信号的诸版本组合起来，通过将(诸)原始信号的振幅信息变换成在(诸)经变换的信号中的角信息，或通过将诸不同的原始信号组合起来，例如以便产生有一个降低了的(诸)PAR的(诸)经变换的信号，形成(诸)经变换的信号。
通过(诸)原始信号和(诸)经变换的信号之间和/或在诸经变换的信号之间建立起一个关系或相关性，能够对(诸)经变换的信号进行放大，和能够以相当低的损耗从放大后的(诸)经变换的信号重构原始信号的一个版本。然而，在某些实施例中，变换12是一个对(诸)原始信号执行的可逆的功能，变换或操作。这样，给出得到的(诸)信号，能够恢复(诸)原始信号。在用放大器14(AMP1)和16(AMPn)对诸经变换的信号进行放大后，得到的(诸)信号受到一个逆的变换，功能或操作18，以便重构(诸)原始信号的一个(诸)版本。在一个发射机和/或一个接收机上在放大后能够实施逆变换18的诸部分。
在一个图1的实施例中，其中n=2，变换方框12能够产生诸经变换的信号X1=cos(ωct+φ+θ1)+cos(ωct+φ+θ2)和X2=cos(ωct+φ-θ1)+cos(ωct+φ-θ2)。在这个例子中，φ包含原始信号S(t)的相位信息，θ1=tan-1[V(t-d)V(t)]+1/2cos-1[V(t)2+V(t-d)22]]]>和θ2=tan-1[V(t-d)V(t)]-1/2cos-1[V(t)2+V(t-d)22-1],]]>其中V(t)是原始信号S(t)的振幅，包含原始信号S(t)的振幅信息，V(t-d)是原始信号S(t-d)的一个延迟或偏移的版本。这样，在经变换的信号X1和X2中保持了原始信号S(t)的相位信息，将原始信号S(t)的振幅信息变换成在经变换的信号X1和X2中的振幅和/或相位信息。因为原始信号是由原始信号的一个版本组合起来的，该版本在时间上有效地扩展了原始信号的能量，而同时将原始信号的振幅和相位信息保持在诸经变换的信号的变换后的振幅和相位信息中，所以这些经变换的信号有一个降低的峰值功率与平均功率之比。
与实施例有关，变换12能产生经变换的信号X1和X2作为诸恒定包络的信号。例如，如果n=2，则变换12能够是X1=cos(ωct+φ+θ)和X2=cos(ωct+φ-θ)，其中θ=cos-1(S(t))。这样，在经变换的X1和X2中保持了原始信号S(t)的相位信息，将原始信号S(t)的振幅信息变换成在经变换和相位调制的信号X1和X2中的相位信息。这些经变换的信号有一个降低的峰值功率与平均功率之比(在这个例子中是一个恒定的包络)，而同时保持原始信号的振幅和相位信息。而且，与实施例有关，变换能够发生在基带，中频(IF)和/或射频(RF)中，而逆变换能够在发射前发生在RF中或发生在一个接收机上。如果逆变换是在接收机上实施的，则能够在发射和在接收机上实施逆处理前，对诸放大的经变换的信号进行处理。
在时域中，原始信号到诸经变换的信号的变换例如通过在时间中组合或平均原始信号的诸偏移的版本产生原始信号的能量在时间中的一个扩展。在频域中，对在时间中(诸)经变换的信号的能量扩展进行的频谱分析表示能够实施原始信号的频谱成形，以便将原始信号变换成一个功率较有效的形式。例如，能够通过降低原始信号的频谱的诸相邻部分，产生诸经变换的信号。考虑到制作，降低价格和功率损耗以及工程设计，可以用使用诸滤波器，诸耦合器，诸组合器的任何组合的诸系统变换一个信号使它适合于放大。为了对(诸)信号(例如，多音，高斯，QPSK(正交相移键控)等信号)进行变换，我们描述用延迟线，延迟滤波器(带通)，梳齿滤波器，数字滤波器(有限脉冲响应(FIR/梳齿))的诸例子。或者在发射前或者在接收机上在放大后应用逆成形，以便重构原始的信息信号。在发射前重构原始信号的一个放大版本的诸实施例中，能够用诸耦合器(例如混合的，定向的，多端口的耦合器，和/或诸循环器)，诸延迟部件和/或诸滤波器(例如，带通，多速率滤波器组)的诸不同的组合降低在信号放大后的高功率中的功率损耗。选择诸部件的组合以便对放大的经变换的信号实施一个逆变换，以便通过改变(诸信号或诸信号的诸部分的)功率的方向重构原始信号，如果不改变功率的方向就会由于变换原始信号所需的频谱成形而损失这部分功率。
图2表示图1的信号放大系统10的一个实施例50，其中将原始信号S(t)变换成经变换的信号X1到Xn。在放大经变换的信号X1到Xn后，将经变换的信号X1到Xn组合起来产生用于发射的原始信号S(t)。在放大系统50中，通过平均或组合原始信号S(t)的诸时间延迟版本，产生分别由放大器AMP1到AMPn放大的有一个降低的PAR的经变换的信号X1到Xn，方框52将原始信号S(t)变换成经变换的信号X1到Xn。变换52提供(诸)经变换的信号Xj=K*Σi=1nV(t-dij)cos(ωct+φ+ψij),]]>其中j=1…n，ψij是一个为了功率的有效组合或精细地调谐变换而引入的相移，能够等于零，并且dij也能够等于零。在一个实施例中，其中n=2，原始信号S(t)=V(t)cos(ωct+φ)，其中ωc是载频，φ是相位，V(t)是包络。变换52将原始信号S(t)变换成X1(t)=1/2[V(t)cos(ωct+φ)+V(t-d)sin(ωct+φ+ψ)]和X2(t)=1/2[V(t)cos(ωct+φ)-V(t-d)sin(ωct+φ+ψ)]。因此，变换52涉及将原始信号S(t)与它的延迟复制品组合起来。X1和X2的PAR与延迟量d以及原始信号S(t)的PAR有关。这样，在经变换的信号X1和X2中保持了原始信号S(t)的相位信息，将原始信号S(t)的振幅信息变换成在经变换的信号X1和X2中的相位信息和振幅信息。因为经变换的信号X1和X2是从原始信号的诸延迟版本产生的，所以经变换的信号X1和X2保持原始信号的振幅和相位信息，并用与原始信号S(t)相同的频谱内容对经变换的信号X1和X2进行放大。在这个实施例中，在RF和高功率上放大后，在方框54对放大的经变换的信号X1和X2进行逆变换以便重构原始信号S(t)的一个复制品。与实施例有关，可以用时间延迟平均，矢量平均，梳齿滤波，频谱成形接着在放大后进行组合来实施原始信号S(t)的诸变换。
在这个实施例中，组合器54接收经变换的信号X1到Xn，一个N×N网络56，如一个90度或180度的混合耦合器，相移和组合诸经变换的信号以便产生诸处理过的信号S1=F1(S(t))sin(ωct+φ)和Sn=Fn(S(t-dn))cos(ωct+φ)，其中F1(S(t))=S(t)和Fn(S(t-dn))=S(t-dn)。用一个延迟装置58对适当处理过的信号S1到Sn进行延迟，使得处理过的信号S1到Sn经历了相同的延迟并通过N×1网络60将它们组合起来以便重构原始信号S(t)的一个版本S′(t-dn)。以一种能称为无损耗组合的方式重构诸放大的经变换的信号以便产生原始信号的版本。例如，与在变换52中被延迟了一个量dn的原始信号S(t)的一部分对应的处理过的信号Sn没有被延迟，而与在变换52中未被延迟的原始信号的一部分对应的处理过的信号S1被有一个延迟dn的延迟装置62延迟。
与实施例有关，处理过的信号S1到Sn有一个(诸)相对的延迟，当接收原始信号时通过诸分开的天线发射这些处理过的信号，以便提供延迟并发射分集。在一个例子中，其中n=2，2×2网络56相移和组合放大的经变换的信号X1和X2，产生原始信号S(t)的一个第一个版本S′(t)和一个第二个延迟版本S′(t-d)，在它们之间对于发射有一个相对的延迟。如上面提到的那样，与实施例有关，能将原始信号变换成多于两个的有附加延迟的经变换的信号，以便为了原始信号S(t)的发射和/或重构产生原始信号的多个延迟版本Si′(t-dn)。通过发射原始信号的一个版本与原始信号的一个(诸)延迟版本，系统50能够提供发射和延迟分集以便改善信号的接收。在接收机方面，能够建造一个检测和接收原始信号的诸不同的版本和利用分集发射的接收机。例如，接收机能够是一个RAKE(分离多径)或多指接收机或任何其它的接收机，它从发射信号的诸延迟版本构造接收信号。能够在诸分开的天线上接收版本S′(t)和S′(t-d)，接收机执行用于将原始信号S(t)变换成经变换的信号X1和X2的逆变换的余下部分。这样，接收机相移和组合第一和第二个版本S′(t)和S′(t-d)，以便重构原始信号的一个版本S′(t-d)。也可以有诸其它的实施例。
图3A表示一个要被放大信号64，它是一个5MHz的高斯信号。对信号64进行变换，产生如图3B所示的经变换的信号X1(65)和如图3C所示的经变换的信号X2(66)。信号64的变换产生经变换的信号X1和X2，当与原始信号比较时它们有降低的峰值功率与平均值功率之比。图3A-3C表示原始信号的能量如何有效地在经变换的信号X1和X2中在时间上扩展。因为诸经变换的信号是从相互对应的原始信号的诸版本产生的，所以在诸经变换的信号和原始信号之间存在一个相关性，可以从经变换的信号X1和X2重构原始信号。在这个实施例中，原始信号的诸版本被延迟或偏移，原始信号的诸版本和/或有一个被选择地成形的频谱的原始信号的诸版本。彼此相对地相移和组合原始信号的诸版本，产生因此是相关的诸经变换的信号。
对于一个n=2的实施例的诸模拟显示PAR约有3dB的降低。在这个例子中，N×N网络56是一个4端网络，例如有一个散射系数矩阵S的一个T形波导支路或环形波导混合耦合器(180度) N×1网络60是一个组合器，它有一个与考虑到延迟装置62的损耗的两个输入之比成正比的耦合因子。在网络56和60中几乎没有损耗。
图5表示一个信号67的功率谱分布(PSD)，信号67有两个载波67A和67B以及经变换的信号X1(68)和X2(69)。如上所述，通过将被一个延迟装置偏移的原始信号的诸版本组合起来产生经变换的信号X1和X2。在频域中，通过降低载波67B的振幅产生经变换的信号X1，和通过降低载波67A的振幅形成经变换的信号X2。在这个实施例中，信号67的PAR是11.7，用一个10nsec的延迟产生PAR分别为10.2和10.6的经变换的信号X1和X2。
图6表示图2的信号放大系统50的一个实施例70的一个时间流程图，其中n=2。在这个实施例中，使信号S(t)分离，以便向一个第一条路径72提供信号S(t)的一个第一个版本1/2]]>*S(t)和向一个第二条路径74提供信号S(t)的一个第二个版本1/2]]>*S(t)。在第二条路径74上，一个延迟装置76使信号S(t)在时间上延迟一个量d，从而，使信号S(t)的包络发生位移。这样，延迟装置76产生信号S(t)的一个时间延迟版本1/2]]>*S(t-d)。延迟装置76能够是一条延迟线(例如，一条低损耗的50nsec的延迟线，损耗小于1dB)，一个有恒定群延迟(例如，对于一个在2.10到2.17GHz之间的频带有一个200nsec的延迟)的带通滤波器。在某些实施例中，滤波器应该有一个线性的相位响应(由滤波器引起的相位变化在一个频率范围上是线性的)以便不引起畸变。与信号S(t)和调制类型，如正交相移键控(QPSK)有关，也可以用诸其它形式的有所希望的特征的延迟部件或滤波器。
一个组合器78将原始信号S(t)的第一个版本和原始信号S(t)的第二个时间延迟版本组合起来，为一个第一条放大器路径80产生一个第一个经变换的信号X1(t)，为一个第二条放大器路径82产生一个第二个经变换的信号X2(t)。在这个实施例中，组合器78将第一个版本1/2]]>S(t)和第二个时间延迟版本1/2]]>S(t-d)组合起来，在到第一条放大器路径80的一个第一个端口(+)上产生一个第一个经变换的信号X1(t)=1/2(S(t)+S(t-d))，在到第二条放大器路径82的一个第二个端口(-)上产生一个第二个经变换的信号X2(t)=1/2(S(t)-S(t-d))。这样，因为诸经变换的信号是原始信号和原始信号的一个时间延迟版本的一个平均，所以当与原始信号S(t)的PAR比较时，第一和第二个经变换的信号X1(t)和X2(t)的PAR降低了。此外，经变换的信号X1(t)和X2(t)保持原始信号S(t)的振幅和相位信息。能够在数字域，中频(IF)或RF中实施变换或变换的诸部分。如果原始信号是在RF上，则可以用一个分离器在第一和第二条路径72和74上提供原始信号S(t)的第一个和第二个版本。如果原始信号是在数字域中，则能够用一个数字梳齿滤波器或有限脉冲响应滤波器从原始信号产生原始信号S(t)的第一个和第二个版本，接着在放大前将它们上变换到RF。
用一个放大器84(AMP1)对在第一条放大器路径80上的经变换的信号X1(t)进行放大，和用一个放大器86(AMP2)对在第二条放大器路径82上的第二个经变换的信号X2(t)进行放大。因为诸经变换的信号有一个比原始信号S(t)小的峰值功率与平均功率之比，所以放大器84和86能够在保持线性性能时有较高的功率有效性和较低的价格。对诸放大的经变换的信号进行逆变换，产生原始信号S的一个放大的版本。在这个实施例中，一个逆组合器88接收放大的经变换的信号X1(t)和X2(t)，逆组合器88以一种在逆组合器88的一个第一个端口(+)上产生原始信号S(t)的一个第一个放大的版本1/2]]>S′(t)和在逆组合器88的一个第二个端口(-)上产生原始信号S(t)的一个放大的延迟版本1/2]]>S′(t-d)的方式，将放大信号X1(t)和X2(t)组合起来。
一个延迟装置90使来自第一个端口(+)的原始信号的第一个放大的版本1/2]]>S′(t)延迟一个与延迟装置76的延迟量相应的延迟量，延迟装置76产生了原始信号的延迟版本1/2]]>S(t-d)。因此，延迟装置90产生原始信号的一个第二个放大的延迟版本1/2]]>S′(t-d)。将原始信号的二个放大的延迟版本组合起来，重构原始信号的一个延迟版本S′(t-d)。
原始信号的诸组合版本在时间上偏移一个延迟量产生诸经变换的信号，这些组合版本在时间中扩展了原始信号的能量。我们能够为了得到用功率放大器的效率(输出功率与消耗的DC功率之比)，线性增益(例如通过测量ACP来度量)，或与(诸)原始信号的PAR比较(诸)经变换的信号的PAR的降低来度量的最佳的总性能那样地确定延迟量。图7表示相对一个5MHz的高斯信号S(91)的PAR经变换的信号X1和X2的诸PAR的降低。图8表示经变换的信号X1和X2的平均功率与时间延迟之间的关系。能够确定和设置，周期地确定和改变，与某些性能阈值有关地确定和改变或动态地确定和改变延迟量。
(诸)经变换的信号的能量扩展的频谱分析显示出原始信号的频谱的选择成形。能够通过成形一个信号的频率特征曲线实施根据本发明的诸原理为变换诸信号的频率(频谱)成形，能够将信号变换成一个功率较有效的形式。或者在发射前或者在接收机上，在放大后应用逆成形，重构原始信息信号。
在这个实施例中，从原始信号S(t)到经变换的信号X1(t)和X2(t)的变换是用一个有两个端口(+)和(-)的梳齿滤波器来完成的。在频域中，用于根据本发明的诸原理对原始信号S(t)进行变换的梳齿滤波器的第一个端口(+)能够有一个传递函数H+(f)=1+cos(2πfd)+jsin(2πfd)；｜H+(f)｜2=4cos2(πfd)；功率谱密度(PSD)=S+(f)=4cos2(πfd)S(f)。
梳齿滤波器的第二个端口(-)能够有一个传递函数H-(f)=1-cos(2πfd)+jsin(2πfd)；｜H-(f)｜2=4sin2(πfd)；
PSD=S-(f)=4sin2(πfd)S(f)。
因此，｜H+(f)｜=2cos(πfd)；H+(f)=2cos(πfd)e-jπfd；｜H-(f)｜=2sin(πfd)；H-(f)=2sin(πfd)e-jπfd。
能够通过在每个分支或端口(+)和(-)上设置平均功率使∫PSD+=∫PSD-确定延迟量d。为了降低PAR能够用H+或H-复盖频谱的诸不同的部分，包括复盖诸频带的诸不同的载波或诸部分。例如，通过改变延迟量复盖频谱的诸不同的部分，和通过增加迭代的次数或放大器的数量，能够得到有诸不同的PAR的诸经变换的信号。
图9表示如何能用梳齿滤波器的第一个和第二个端口(+)和(-)的诸输出将诸经变换的信号如下地表示为一个频率的函数若｜f｜在带宽(BW)内，H+(f)=2cos(πfd)e-jπfd，否则为0，和若｜f｜在带宽(BW)内，H-(f)=2sin(πfd)e-jπfd，否则为0。
这样，图9表示在频域中作为例子的变换的周期的cos/sin振幅特性曲线。图10是一个表示变换的线性相位响应的图。能够用诸其它的有这种正交特性的滤波器，例如进行为了频率分解的多速率滤波。
图11表示用一个有限脉冲响应(FIR)滤波器构成的数字梳齿滤波器的(+)端口的一条曲线92和(-)端口的一条曲线93。滤波器通过在某个(些)频率位置上成为零(特性曲线下凹)将一个信号S(t)变换成经变换的信号X1(t)和X2(t)，以便产生有降低的PAR的一个(诸)经变换的信号。例如，相对于一个载波频带从该载波频带的中心频率fc偏移π/2或-π/2处的诸下凹在PAR中产生一个3dB的降低。能够循环地或平行地加上滤波作用。能用有类似特性的或产生相似效果的诸其它的滤波器(在时间或频率中)，如一条渐变的延迟线，升余弦或正弦滤波器，将原始信号变换到一个功率更有效的格式。
图12表示一个用于从经变换的信号X1和X2重构原始信号S(t)的数字梳齿滤波器的一个逆滤波器响应。逆滤波器是由与图11的数字梳齿滤波器响应曲线的诸下凹对应的诸极点组成的。能够构成用来在低损耗下变换原始信号和/或从诸功率有效的中间信号重构原始信号的诸滤波器的诸例子是延迟线，延迟滤波器(带通)，梳齿滤波器(+/-)，数字滤波器(有限脉冲响应(FIR/梳齿)，诸正弦/余弦滤波器，诸升余弦或正弦滤波器，诸带通滤波器，诸特性曲线下凹的滤波器，诸带阻滤波器，诸正交滤波器，诸子波滤波器，诸渐变的延迟(线)滤波器和/或谐振器。为了降低信号放大后在高功率上的功率损耗，可以用诸其它的部件如诸耦合器(例如，混合的，定向的，多端口的耦合器，和/或诸循环器)，诸延迟部件和/或诸滤波器(例如，带通，多速率的滤波器组)的诸不同的组合。用这些部件重新定向功率(诸信号或诸信号的诸部分)，否则这些功率会由于变换原始信号和重构诸经变换的或中间的信号所需的频谱成形而损失。通过分别调整这些滤波器的频率特性，如，fc，fcutoff和群延迟，可以进行诸变换和诸重构降低PAR。
为了提供希望的PAR，能够与要被变换的信号S(t)，例如多载波，多音或高斯信号，或所用的调制，如QPSK有关地改变或调整变换。例如，图13表示一个要被变换的信号S(t)的一个脉冲的包络94。在这个例子中，信号94是一个如在一个码分多址(CDMA)系统中成形的信号脉冲。一个CDMA信号携带已经通过将信息信号与一个扩展代码序列(“加扰代码序列”)，如一个是一个随机出现的但是能被想要的接收站再生的二进制序列的伪噪声(PN)代码相乘被扩展和/或被加扰的基带数据。我们将加扰的代码序列的单个脉冲称为一块码片。信号脉冲94有一个sin(x)/x的振幅响应曲线。可以将信号脉冲94表征为一个有一个如[sin(x)/x]2那样的功率分布的码分多址(CDMA)信号脉冲，该功率分布有一个等于扩展代码的时钟速率或码片速率的主瓣带宽(BW)和一个等于1/BW的码片时间间隔Tc。
可以用一个滤波器，如一个有一个滤波器脉冲响应在时域为h(t)=[S(t)+/-S(t-Td)]/2，在频域为h+(f)=cos(πfTd)e-jπfTd]]>和 h-(f)=sin(πfTd)e-jπfTd的梳齿滤波器实施信号S(t)的一个变换。图14表示信号脉冲S(t)(94)与信号脉冲94的一个延迟版本95。变换产生一个经变换的信号96，在该信号中在多于一个码片间隔的时间上扩展原始信号S(t)的能量。在这个例子中，经变换的信号等于[S(t)+S(t-Td)]/2。
有同相(I)和正交(Q)分量的信号S(t)，例如一个用QPSK调制的信号的带通表示可以是VIcos(ωct)-VQsin(ωct)和延迟版本S(t-Td)的带通表示可以是VIdcos(ωct+ψi)+VQdsin(ωct+ψi)，其中VI和VQ是I和Q分量的包络，VId和VQd是延迟的I和Q分量的包络，ψi是一个相位，它能够为零，该相位是为了精细调谐变换或提供功率有效的组合。该变换产生经变换的信号X1(t)，X2(t)=[S(t)+/-S(t-Td)1/2。如果已经将信号的同相(I)和正交(Q)分量组合起来，该变换能够产生信号X1(t)=1/2[g(t)+e-jθg(t-Td)]和X2(t)=1/2[g(t)-e- jθg(t-Td)]，其中g(t)是经调制的信号的复包络，等于VI(t)+jVQ(t)和θ=(π/4，π/2，π……)。与实施例有关，能够在基带上对VI(t)和VQ(t)实施变换。在这个例子中，诸经变换的信号的平均功率等于原始信号的平均功率的二分之一，或Pave(X1)=Pave(X2)=12∫Xi2(t)=Pave(S)/2]]>。峰值包络功率(PEP)=︱max[g(t)]︱2/2=[V2Imax+V2Qmax]/2。这样，PEP(X)=PEP(S)/4，如果Td=Tc，则这导致PAR(X)=PAR(S)-3dB的结论。当延迟量小于或大于码片时间间隔时，也可以有诸其它的实施例。在另一个实施例中，能够通过将彼此偏移的，例如彼此偏移一个码片时间间隔的二分之一或更小的诸不同的信号Si(t)组合起来产生(诸)经变换的信号。在某些实施例中，如在用二进制相移键控(BPSK)调制信号时，一个等于π/2的延迟量能给出一个3dB的峰值降低。
图15表示一个实施例100，其中在用两个放大器102和104进行放大前以一种相关方式对一个多音信号S(t)实施变换，和在放大后重构原始信号的一个版本。在这个实施例中，分离器106在一条第一个放大器路径108和一条第二个放大器路径110上提供信号S(t)的诸复制品。在第二个放大器路径110上的信号相对于在第一个放大器路径108上的信号被延迟装置112延迟和被一个移相器114移相。移相器114移动在路径110上的信号的相位一个量，以便保证耦合器将原始信号S(t)在路径108和110上的诸版本以一种希望的关系组合起来，能对在诸不同分量之间的任何失匹进行调整和/或改善性能。一个耦合器116，如一个3dB的混合耦合器，接收在第一条路径108上的信号和在第二条路径110上的经延迟和相移的信号，并将这些信号组合起来产生中间的或经变换的信号X1和X2。在这个实施例中，通过加减原始信号的诸版本，耦合器116产生X1。与实施例有关，信号S(t)能够在基带中，并在基带上，例如在一个数字信号处理机中实施诸部件的诸功能，但是信号S(t)也能够在IF或RF频带中。
能够将信号S(t)有选择地分成中间的或经变换的信号X1和X2以便进行更有效的功率放大。例如，信号S(t)能够包含两个例如分开10MHz的音调，延迟装置112能够对在第二条路径110上的信号产生一个50nsec的延迟。在某些实施例中，在频域中，d秒的延迟能够每隔1/d Hz产生一个零点。这样，能够使经变换的信号X1与第一个载波对应和经变换的信号X2与第二个载波对应那样地选择地分开信号S(t)。例如，X1包含第一个载波的能量和第二个载波的一个降低了的能量，和X2包含第二个载波的能量和第一个载波的一个降低了的能量。被选择地选出或变换的诸信号在PAR中有一个3dB的改善。在一个有8个音调或载波的信号S(t)中，例如被分离成两组4个音调的信号，它们分开10MHz并有一个50nsec的延迟，信号S(t)能被选择地分开成两个中间信号X1和X2，它们每个大致与4个音调对应。例如，X1包含第一组4个音调的能量和第二组4个音调的一个降低了的能量，和X2包含第二组4个音调的能量和第一组4个音调的一个降低了的能量。在这样一个例子中，我们达到在PAR中一个近似2.8dB的降低。
放大器102放大经变换的信号X1，而放大器104放大经变换的信号X2。在这个实施例中，诸经变换的信号到原始信号的逆变换或重构包括一个耦合器120，如一个3dB的混合耦合器，它接收来自放大器102和104的诸放大的经变换的信号。耦合器120相移和组合诸放大的经变换的信号产生原始信号S(t)的一个延迟的放大的版本1/2]]>S′(t-d)和原始信号S(t)的一个放大的版本1/2]]>S′(t)。将放大的延迟的版本1/2]]>S′(t-d)馈送给一个组合器122。用一个延迟装置124使放大的版本1/2]]>S′(t)延迟，例如，一个与延迟装置112对应的量，以便产生一个延迟的放大的版本1/2]]>S′(t-d)。一个移相器126能够移动来自延迟装置124的延迟的放大的版本1/2]]>S′(t-d)的相位，以便调整在诸组合信号之间的相关的相位，除去任何失匹或改善性能。组合器122接收放大的延迟的版本1/2]]>S′(t-d)和来自移相器126的延迟的放大的版本1/2]]>S′(t-d)，并将这些信号组合起来产生原始信号的放大的版本S′(t-d)。
图16表示一个8个音调的信号的一条曲线，通过选择地成形原始信号或组合原始信号的诸偏移版本对该信号进行变换，产生一个经变换的信号X1(128)。在产生经变换的信号X1时，变换选择地成形信号频谱的一部分129，以便降低8个音调中的4个的振幅。在这个实施例中，系统100(图15)产生一个经变换的信号X2(图中未画出)，在信号X2中有选择地成形信号频谱的其它部分，以便降低8个音调的信号中的其它4个音调。这样，能够以一种功率更有效的方式放大经变换的信号X1和X2。对于一个8个音调的信号，在诸经变换的信号中选择地降低其中的4个音调，能够将经变换的信号的PAR从9dB降低到约6dB，在PAR中有一个近似2.8dB的降低。一个2个音调的信号，在经变换的信号中降低其中的1个音调，产生有恒定包络和在PAR中产生一个3dB降低的诸经变换的信号。
图17表示一个用于放大一个信号S的实施例130，它能够用一个滤波器组132通过在频域中有选择地成形信号S(或诸信号Si)的诸不同部分，以便在时域中扩展(诸)原始信号的能量或产生有降低的PAR的(诸)信号，将原始信号S(或诸信号Si)变换成功率较有效的(诸)信号。这样，能够通过降低频谱的n个部分的(诸)振幅，这些振幅例如与某个载波或诸音调频率对应，将一个有诸不同载波或音调的信号选择地分开，以便产生一个或多个要被放大然后被重构的经变换的信号。与实施例有关，滤波器组132能够包含单个滤波器134或136或多个滤波器。在某些实施例中，一个分离器138将信号S(t)的诸复制品分别提供给两个正交滤波器134和136。滤波器134和136对信号S(t)的诸不同的版本的频率内容进行成形以便与原始信号S(t)的功率效率比较改善经变换的信号X1和X2的功率效率。与实施例有关，一个耦合器或附加的变换电路140能够进一步对诸经滤波的信号进行变换和/或使它们相关起来，以便产生经变换的信号X1(t)和X2(t)。在另一些实施例中，通过以一种能重构诸原始信号Si的诸版本的控制方式，成形和/或组合或平均诸不同的信号Si(t)或它们的诸版本，用滤波器组132(和(诸)耦合器，与装置有关)对多重信号Si进行变换。
在一个多载波的系统中，通过将信号S(t)变换为一个大的带宽(例如，在诸相同的，分开的或重叠的频带中变换诸多重信号)和/或选择的分开(在频域中)或成形诸不同的频率带宽，例如滤波器134和136能够在产生每一个都包含一个载波或一组载波的经变换的信号X1(t)和X2(t)中选择地成形频谱的诸不同部分，能改善对于放大信号S(t)的总的功率效率。在时域中，(诸)滤波器134和/或136能够在原始信号S(t)的(诸)版本上加上一个(诸)延迟，耦合器140对得到的原始信号的诸版本进行组合和使它们相关起来，以便产生经变换的信号X1和X2。在用放大器142和144分别放大经变换的信号X1和X2后，一个逆滤波器组146对重新组合起来产生原始信号S(t)的诸放大的经变换的信号实施一个逆变换。例如，放大器142和144放大经变换的信号X1(t)和X2(t)，这些信号能与(诸)载波1和(诸)载波2对应。
与实施例有关，逆滤波器组146能够包括单个滤波器148或150或多个滤波器148和150。(诸)滤波器148和/或150能够在(诸)放大的经变换的信号上加上分别与由滤波器136和/或134加上的延迟对应的一个(诸)延迟。与实施例有关，滤波器148能够与滤波器136对应，和/或滤波器150能够与滤波器134对应。另一方面，滤波器148能够是滤波器134的逆滤波器；和/或滤波器150能够是滤波器136的逆滤波器。在这个实施例中，滤波器148和150对诸放大的经变换的信号实施一个逆变换。将得到的诸信号再次组合起来，产生原始信号S(t)。在这个实施例中，一个组合器152将诸经逆变换的信号组合起来产生原始信号的一个版本S′。如果用一个耦合器或变换电路140，则能够将耦合器或逆变换电路154用作将诸放大的经变换的信号再次组合或逆变换成原始信号S(t)的再次组合或逆变换的一部分。在另一个实施例中，能够将诸原始载波或诸原始载波组在放大前直接提供给变换电路。在这样一个实施例中，使得诸放大的经变换的信号能在放大后同相地组合起来那样地对(诸)载波信号，诸经变换的信号X1(t)和X2(t)进行变换。变换(诸)载波信号，以便在诸载波信号之间建立一个相对的相位关系或相关性。
图18表示一个实施例160，其中一个变换装置162用一个包含一个耦合器164，滤波器168和170，移相器172和174，和耦合器176的一个组合的耦合器-滤波器组装置，将原始信号S变换成诸经变换的信号X1和X2以便进行放大。与实施例有关，能够用诸部件的诸不同的组合和/或用诸附加的耦合器或诸部件或略去某些部件，如滤波器168或170和移相器172和/或174，实施变换。在这个实施例中，耦合器164向一条第一个放大器路径178和一条第二个放大器路径180提供信号S的的诸复制品。用滤波器168对来自耦合器164的原始信号的一个第一个版本进行滤波，和用滤波器170对原始信号的一个第二个版本进行滤波。滤波器168和/或170选择地成形原始信号的第一个和第二个版本以便在频域中降低在诸不同的频率部分中的能量和/或在时域中产生原始信号的诸版本之间的一个相对延迟，以便在时间中扩展原始信号的能量。移相器172和174能够调整在信号S的两个版本之间的相对相位以便由耦合器176提供原始信号的诸版本的希望的组合。例如，移相器172和/或174能够对在滤波器168和170之间的失匹进行调整，以便为了改变诸工作参量进行调整和/或提供诸经变换的信号的希望的组合。与实施例有关，移相器172和/或174能够在反馈的基础上调整相位。例如，耦合器177和/或178能够将信号X1和/或X2的(诸)样品提供给控制电路179，控制电路179向(诸)移相器172和/或174提供诸控制信号以便例如通过改善(诸)信号的功率效率来改善变换。
用放大器180对经变换的信号X1进行放大，和用放大器182对经变换的信号X2进行放大。由一个逆变换装置184接收诸放大的经变换的信号，以便在时间中去扩展诸放大的经变换的信号的能量并再产生原始信号。与实施例或上面实施的变换有关，能够用诸部件的诸不同的组合和/或用诸附加的耦合器或诸部件或略去某些部件，如滤波器188或190和移相器192和/或194实施逆变换。在这个实施例中，耦合器164向一条第一个放大器路径178和一条第二个放大器路径180提供信号S的诸复制品。在这个实施例中，由一个逆耦合器-滤波器组接收诸放大的经变换的信号，逆耦合器-滤波器组包含一个耦合器186它相移和组合诸放大的经变换的信号以便提供处理过的信号S1和S2。将信号S1提供给一个滤波器188，将信号S2提供给一个滤波器190。与实施例有关，滤波器188能够与滤波器170对应，和/或滤波器190能够与滤波器168对应。另一方面，滤波器188能够是滤波器168的逆滤波器，和/或滤波器190能够是滤波器170的逆滤波器。
在任何情形中，滤波器188和/或190对诸处理过的信号实施一个如由滤波器168和/或170实施的变换相同的逆变换。诸移相器192接收诸经过滤波的信号和对诸经过滤波的信号实施一个相对的相位调整，在诸信号之间提供一个希望的相位关系，以便由一个耦合器196提供诸信号的希望的组合，重构或在时间中去扩展信号S的能量。移相器192和/或194能够对在滤波器188和190之间的诸失匹进行调整，对诸工作参数的改变进行调整，和/或提供诸经变换的信号的希望的组合。与实施例有关，移相器192和/或194能够在反馈的基础上调整相位和/或提供一个与移相器170和/或168的相移对应的相移。例如，一个耦合器198能够向控制电路179提供信号S的一个样品，控制电路179向(诸)移相器192和/或194提供诸控制信号以便改善重构。
图19表示一个用一个变换装置201的实施例200，变换装置201用多层变换或一个循环变换，提供用于放大的诸经变换的信号。对要被放大信号S(t)实施一个第一个变换或第一个变换层202。第一个变换装置202将信号S(t)的一个版本与一个延迟的版本(S(t-d1))组合起来，其中选择延迟量d1以便在经变换的信号X1和X2中产生一个降低的PAR。在这个实施例中，第一个变换装置202产生一个第一组或层的经变换的信号X1(t)=1/2[S(t-d1)+S(t)]和X2(t)=1/2[S(t-d1)-S(t)]。将第一组经变换的信号X1(t)和X2(t)提供给一个第二个变换204或第二个变换层，它将经变换的信号X1(t)和X2(t)的(诸)延迟的版本组合起来，以便在时间上扩展经变换的信号X1(t)和X2(t)的能量。
在这个实施例中，将经变换的信号X1(t)提供给一个嵌套变换装置206，它产生一个第二组或层的多个经变换的信号X11(t)=1/2[X1(t-d2)+X1(t)]和X12(t)=1/2[X1(t-d2)-X1(t)]，其中d2是由经变换的信号X1(t)的一个版本经受的延迟量。为了降低经变换的信号X1(t)的PAR，选择延迟量d2。将经变换的信号X2(t)提供给一个变换装置208，它是一个变换的一个第二个或嵌套的层，产生一组经变换的信号X21(t)=1/2[X2(t-d3)+X2(t)]和X22(t)=1/2[X2(t-d3)-X2(t)]，其中d3是经变换的信号X2(t)的一个版本经受的延迟量。为了降低经变换的信号X2(t)的PAR，选择延迟量d3。这样，诸经多层变换的信号有一个通过放大器210，212，214和216的降低的总的PAR。因为在X1和X2中的诸峰值脉冲比在S(t)中的平坦，可能需要d2和d3比d1大。统计地，d2和d3可以有相同的值。在诸经变换的信号的诸较大组的情形中，di能够与S(t)的特性有关地改变。为了进一步降低PAR或在时间中扩展能量能够增加层的数量，随着在诸延迟部件中的诸损耗成为一个制约因素应该增加放大器的数量。
将来自放大器210，212，214和216的诸放大的经变换的信号提供给一个逆变换装置218，它去扩展放大的多个经变换的信号的能量，产生放大的经变换的信号X1和X2。在这个实施例中，将放大的多个经变换的信号X11′(t)和X12′(t)提供给一个耦合器220，它相移和组合放大的多个经变换的信号并提供放大的经变换的信号X1的诸组合的版本。在路径222上的一个第一个版本等于1/2]]>*X1′(t-d2)，在路径224上的一个第二个版本等于1/2]]>*X1′(t)。在路径224上的一个延迟装置226向第二个版本提供一个延迟量d2，以便在路径224上产生放大信号的一个版本1/2]]>*X1′(t-d2)。延迟量d2抵消或除去在变换装置206中引入的延迟量d2，有效地去扩展放大的经变换的信号X11′(t)和X12′(t)的诸版本。这样，延迟装置226产生放大信号的一个版本1/2]]>*X1′(t-d2)。一个组合器228将在路径222上的放大信号的版本1/2]]>*X1′(t-d2)与来自延迟装置226的放大信号的版本1/2]]>*X1′(t-d2)组合起来，产生经变换的信号X1′(t-d2)。
此外，在这个实施例中，将来自放大器214和216的放大的经变换的信号X21′(t)和X22′(t)提供给一个耦合器220，它相移和组合放大的多个经变换的信号并提供放大的经变换的信号的诸版本X2′(t)。在一条路径230上产生一个第一个版本等于1/2]]>*X2′(t-d3)，在一条路径232上产生一个第二个版本等于1/2]]>*X2′(t)。在路径232上的一个延迟装置234向第二个版本提供一个延迟量d3，在路径234上产生放大信号的一个版本1/2]]>*X2′(t-d3)。延迟量d3抵消了在变换装置208中引入的延迟量d3，有效地去扩展放大的经变换的信号X21′(t)和X22′(t)的能量。这样，延迟装置234产生放大信号的一个版本1/2]]>*X2′(t-d3)。一个组合器236将在路径230上的放大信号的版本1/2]]>*X2′(t-d3)与来自延迟装置234的放大信号的版本1/2]]>*X2′(t-d3)组合起来，产生经变换的信号X2′(t-d3)。
将来自逆变换装置218的放大的经变换的信号X1′(t-d2)和X2′(t-d3)提供给一个第二个逆变换装置240或逆变换的第二层，进一步在时间中去扩展诸放大的经变换的信号的能量，重构放大的原始信号。在这个实施例中，一个耦合器242接收第一个放大的经变换的信号X1′(t-d2)和第二个放大的经变换的信号X2′(t-d3)。耦合器242相移和组合放大的经变换的信号X1′(t-d2)和X2′(t-d3)，产生原始信号的一个第一个版本。如果d2=d3，能够在一条路径244上产生原始信号的第一个版本为2]]>*S′(t-d1-d2)，和能够在一条路径246上产生原始信号的第二个版本为2]]>*S′(t-d2)。在路径246上的一个延迟装置248能够延迟原始信号的第二个版本2]]>*S′(t-d2)一个与第一个变换装置202的延迟量d1对应的延迟量d1，产生一个版本2]]>*S′(t-d1-d2)。一个组合器250接收在路径244上的版本2]]>*S′(t-d1-d2)和来自延迟装置248的版本2]]>*S′(t-d1-d2)，并将这些版本组合起来，以便去扩展诸放大的经变换的信号的能量，产生原始信号的一个放大的版本S′(t-d1-d2)。与实施例有关，能够平行地实施变换201以便产生经变换信号X11(t)，X12(t)，X21(t)和X22(t)及重构218以便产生信号S。
图20表示一个信号放大系统270，其中方框272将原始信号S(t)(或诸信号Si(t))变换成诸经变换的信号X1-Xn，以一种功率更有效的方式对它们进行放大，将诸经变换的信号或它们的处理过的版本发射出去，以便为在接收机上进行(诸)原始信号的诸接收版本的重构提供发射分集。在一个n=2和变换方框272接收一个原始信号S(t)的实施例中，变换方框272产生经变换的信号X1=cos(ωct+φ+θ)和X2=cos(ωct+φ-θ)，其中θ=cos-1(S(t))。在这个例子中，φ保持原始信号S(t)的相位信息和θ保持原始信号S(t)的振幅信息。这样，原始信号S(t)的相位信息被保持在经变换的信号X1和X2中，而原始信号的振幅信息被变换成经变换的信号X1和X2中的相位信息。这样，在这个实施例中，每个经变换的信号被相位调制，并有一个恒定的包络，它说明对于诸经变换的信号一个峰值功率与平均功率之比为0dB。也可以有诸其它的实施例根据本发明的诸原理产生诸经变换的信号。例如，能够实施诸信号Si(t)的一个变换，以便例如为了进行放大和在任何进一步的处理后通过多个发射天线进行发射，降低诸经变换的信号的PAR。将得到的诸要被发射的信号发射出去，例如在多个天线上发射诸不同的信号，和例如在多个天线上收到诸信号后在接收机上对诸信号进行重构。
分别用放大器274(AMP1)到放大器276(AMPn)对诸经变换的信号X1到Xn进行放大。在n=2的例子中，因为诸经变换的信号X1和X2有一个恒定的包络，所以放大器AMP1到AMPn能够有较低的价格并能够以一个功率有效的并且线性的方式进行工作。例如，能够用诸不同的用于发射给一个接收机的发射天线将得到的放大的经变换的信号X1和X2发射出去，该接收机对诸信号进行逆变换，以便重构原始信号。另一方面，能够在放大后在发射前对诸放大的经变换的信号实施逆变换。在这个实施例中，将诸放大的经变换的信号提供给一个N×N网络278，如一个包括一个90度混合耦合器和/或一个180度混合耦合器的耦合装置。例如，如果n=2，将放大的经变换的信号X1和X2提供给一个2×2网络。在这个例子中，2×2网络278提供诸处理过的信号S1=F1(S(t))*sin(ωct+φ)和S2=F2(S(t))*cos(ωct+φ)，其中F1(S(t))=S(t)和F2(S(t))=[1-S2(t)]1/2。
能够将处理过的信号S1和S2提供给发射电路和(诸)天线以便进行发射。在这样一个实施例中，能够在接收机上从(诸)接收天线接收诸处理过的信号，并使它们受到重构280的作用以便重构原始信号S的一个版本S′，如图21所示。在这样一个实施例中，由网络278进行的处理能够是逆变换的一部分或一个附加的处理步骤。如果在网络278上实施一个附加的处理，则接收信号S1和S2的到信号S′的重构280能够包括在将处理过的信号S1和S2变换成经变换的信号X1和X2的一个版本的逆变换以外的进一步的处理。在这个实施例中，网络278对经变换的信号X1和X2进行处理作为逆变换的一部分，重构280取处理过的信号S1和S2并实施用于将原始信号S(t)变换成在方框272中的经变换的信号X1和X2的变换的逆的剩余部分284。这样，逆变换装置284相移和组合处理过的信号S1和S2产生原始信号S的一个版本S′。另一方面，能够发射放大的经变换的信号X1和X2而不需附加的处理，并且能够在接收机上实施逆变换，用在接收机上的网络或处理方框278(图20)从发射的放大的经变换的信号X1和X2重构原始信号。另一些实施例也是是可能的，在这些实施例中从发射机和/或接收机加上或删除附加的处理或处理。
图22表示一个放大器系统的一个实施例300，其中在一个变换装置302中组合原始信号S(t)的诸相移版本，产生经变换的信号X1(t)和X2(t)。放大器304和306放大经变换的信号X1(t)和X2(t)，提供放大的经变换的信号X1(t)和X2(t)。在这个实施例中，变换装置302能够产生经变换的信号X1(t)=1/2 cos(ωct+φ+θ)和X2(t)=1/2cos(ωct+φ-θ-π/2)，其中θ=cos-1(S(t))。在这个例子中，φ包含原始信号S(t)的相位信息，θ包含原始信号S(t)的振幅信息和π/2是在变换装置中对经变换的信号X1(t)引入的相移。在放大后，对放大的经变换的信号X1(t)和X2(t)实施一个重构308，产生原始信号S的一个版本S′。在这个实施例中，在发射前在RF上实施放大的经变换的信号X1(t)和X2(t)的重构。为了这样做，重构装置308包括一个3π/2耦合器310，它将有一个3π/2和π/2的相对相位差的诸输入组合起来，以便在路径312上产生V(t)cos(ωct+φ)和在路径314上产生V(t)sin(ωct+φ)。在路径314上，一个移相器316移动在路径314上的信号的相位一个π/2的量，得到一个信号V(t)cos(ωct+φ)。将在路径312上的信号V(t)cos(ωct+φ)和来自移相器316信号V(t)cos(ωct+φ)提供给一个组合器318，它将诸信号组合起来产生原始信号S的一个相移的放大的版本S′。
图23表示一个放大器系统的一个实施例330，其中在一个变换装置332中组合原始信号S(t)的诸相移版本，产生经变换的信号X1(t)和X2(t)。放大器334和336放大经变换的信号X1(t)和X2(t)，提供放大的经变换的信号X1(t)和X2(t)。在这个实施例中，变换装置332能够产生经变换的信号X1(t)=1/2 cos(ωct+φ+θ)和X2(t)=1/2 cos(ωct+φ-θ)，其中θ=cos-1(S(t))。在这个例子中，φ包含原始信号S(t)的相位信息，θ包含原始信号S(t)的振幅信息。在放大后，对放大的经变换的信号X1(t)和X2(t)实施一个重构338或逆变换，产生原始信号S。在这个实施例中，用一个如重构方框338的能够组合有变化的功率比的诸信号的可变组合器，在发射前在RF上实施放大的经变换的信号X1(t)和X2(t)的重构。可变组合器338的一个完成例包括一个180度的混合耦合器340，它接收诸放大的经变换的信号并产生诸信号S1=cosθsinωt和S2=sinθcosωt。一个耦合器341，如一个90度的混合耦合器将S1和S2的诸相移版本组合起来。诸组合的相移信号被移相器342相移一个是θ的函数的量，以便有效地组合来自耦合器341的诸信号，使一个耦合器344以一种能够称为诸放大的经变换的信号的无损耗组合的方式完成逆变换，产生放大信号的一个版本S′。
除了上面描述的实施例外，根据本发明诸原理的放大系统的另一些配置和方法是可能的，它们忽略和/或加上诸部件和/或用所描述的系统的诸变化或诸部分。例如，图24表示一个信号放大系统360，其中原始信号S(t)(或诸信号Si(t))被方框362变换成一个经变换的信号X(t)，它通过当，例如，在时间中扩展(诸)原始信号的能量和/或提供一个有一个比(诸)原始信号低的PAR的经变换的信号时，用(诸)原始信号自己对(诸)原始信号进行振幅和/或角调制，保持原始信号S(t)(或诸信号Si(t))的振幅和相位信息。变换装置362能够是一个滤波器，例如包括一个(诸)特性曲线下凹的滤波器，带阻滤波器和/或带通滤波器，或一个相关的滤波器组，如一个特性曲线下凹的滤波器，带阻滤波器或带通滤波器组。在这个实施例中，变换装置362能够产生经变换的信号X(t)=V(t) cos(ωct+φ)-V(t-d)sin(ωct+φd)或V(t)cos(ωct+φ)+V(t-d)sin(ωct+φd)，其中φd是原始信号的时间延迟版本的相位信息。一个放大器364放大经变换的信号X，在方框366，例如，用一个逆滤波器，如一个单极或极滤波器，或一个逆相关的滤波器组，如一个单极或逆滤波器组，对放大的经变换的信号X进行逆变换，以便恢复原始信号S(t)。在放大后在射频(RF)上进行逆变换366，重构原始信号S(t)。与实施例有关，变换能够发生在基带，中频(IF)和/或射频(RF)上，而逆变换能够发生在RF上或发生在一个接收机上。
图25表示一个变换装置370的一个特殊的完成例，其中一个循环器372接收原始信号S(t)，并且循环器372将信号S(t)提供给一个特性曲线下凹的滤波器374，滤波器374通过降低频谱的一部分对信号S(t)进行变换，产生一个经变换的信号S(t)。频谱的一个反射部分被反射回到循环器370，它产生经变换的信号X2，经变换的信号X2反射被特性曲线下凹的滤波器374通过的频谱部分中的一个降低，而同时保留被特性曲线下凹的滤波器374拒绝的频谱部分。能够实施一个逆变换，重构原始信号的一个版本。
与实施例有关，能够以上面描述的任何一种方式和上面描述的任何一种重构完成诸变换。因此，能够用诸不同的部件或方法变换原始信号，和用诸不同的部件或方法重构诸经变换的信号，这些变换与重构装置不一定与上面一起描述的组合装置，或诸变换和诸重构的诸装置相同。
此外，我们已经描述了放大系统和方法的诸实施例作为一种用于以一个功率有效的和/或线性的方式放大一个信号的方法和系统。该放大系统能够与诸其它的放大器结构或装置一起使用，以便提供改善了线性和/或功率有效性的工作。例如，图26表示如何能将根据本发明诸原理的放大系统的一个实施例用于一个前馈的畸变降低的系统380中。在一条主信号路径382和一条前馈路径384上重现要被放大信号S(t)。在主信号路径382上，一个变换方框386接收信号S(t)，在时间中扩展信号S(t)的能量，以便产生经变换的信号X1和X2。在这个实施例中，变换装置386包括一个分离器388，分离器388在一条第一个放大器路径390和一条第二个放大器路径392上提供信号S(t)的诸复制品。相对于在第一个放大器路径390上的信号，在第二个放大器路径392上的信号被一个滤波器394延迟和被一个移相器396相移。一个耦合器398，如一个3dB的混合耦合器，接收在第一条路径390上的信号和在第二条路径392上的经延迟和相移的信号，将这些信号组合起来产生中间的或经变换的信号X1和X2。
将经变换的信号X1和X2加到增益和相位电路400上。增益和相位电路400根据控制信号402相对于在前馈路径384上的信号S(t)调整经变换的信号X1和X2的相位和增益。一个放大器404放大经变换的信号X1，和一个放大器406放大经变换的信号X2。将放大的经变换的信号X1和X2提供给一个逆变换装置或重构装置408，去扩展诸放大的经变换的信号的能量，以便重构原始信号的一个版本S(t-d)。在这个实施例中，重构装置408包括一个耦合器410，如一个3dB的混合耦合器，耦合器410接收来自放大器404和106的诸放大的经变换的信号。耦合器410相移和组合诸放大的经变换的信号，产生原始信号S(t)的一个延迟的放大版本S′(t-d)和原始信号S(t)的一个放大版本S′(t)。将放大的延迟版本S′(t-d)馈送给一个组合器412。放大版本S′(t)被一个滤波器414延迟或成形，例如被延迟一个与滤波器394对应的量或被实施与滤波器394对应的逆成形，以便产生一个延迟的放大版本S′(t-d)。一个移相器416能够移动来自延迟装置394的延迟的放大版本S′(t-d)的相位，以便调整诸组合信号之间的相对相位。组合器412接收放大的延迟版本S′(t-d)和来自移相器416的延迟的放大版本S′(t-d)，并将诸信号组合起来产生原始信号的放大版本S′(t-d)。
从一个耦合器418得到原始信号的放大版本S′(t-d)的一部分，并在一个组合器420上将它和在前馈路径384上信号S(t)的一个延迟版本组合起来，以便隔离在前馈路径384上的畸变。在前馈路径384上的输入信号被延迟电路422足够地延迟，使得这个信号经受与通过路径424在耦合器420上出现的信号相同的延迟。在这个实施例中，通过控制路径402用诸控制信号对增益和相位电路400进行控制，以便调整诸经变换的信号的增益和/或相位，使得通过路径30在耦合器28上出现的信号S(t)基本上是在耦合器420上的延迟信号S(t)的逆信号(振幅相等但是相位差180°)。换句话说，能够在分离器388前调整信号S(t)的增益和相位。如一位熟练的技术人员所知道的那样，出现在增益和相位电路400的控制路径402上(诸)控制信号是用一个检测电路426从在耦合器420的输出端上的信号导出的。
将在耦合器420的输出端的畸变(它能够包括一个导频信号)馈送给增益和相位电路430，将增益和相位电路430的输出馈送给放大器432，将放大器432的输出加到一个耦合器434上。将由逆变换或重构装置408产生的信号馈送给一个延迟电路436，将延迟电路436的输出馈送给耦合器434。使得来自重构装置408的加到耦合器434上的放大信号S(t-d)经受与来自放大器432的输出端加到耦合器434上的诸信号基本上相同的延迟，以便基本上消除来自放大信号S(t-d)的畸变那样地设计延迟电路436。一般地，检测电路438将从一个耦合器440接收耦合器434的输出的一部分，以便确定畸变(导频信号)被多么好地消除了。在这个实施例中，检测电路438产生在路径442上的诸控制信号使增益和相位电路430改变在前馈路径384上的畸变，使得在耦合器434的输出上的畸变基本上是在耦合器434的前馈路径384上的畸变的逆(振幅相等但是相位差180°)。在耦合器434上对应的畸变(和诸导频信号，如果存在的话)基本上相互抵消了，在系统的输出端留下了放大信号S′(t-d)。在一个前馈装置中能够用诸其它的变换装置和重构装置，产生信号S的诸相同的或不同的放大版本。
此外，图27表示如果能将根据本发明诸原理的放大系统的一个实施例用于一个馈送预畸变的畸变降低系统450中。在数字域中将要被放大信号S(t)表示在基带上，将它输入一个基带装置或处理电路452。处理电路452通过扩展经变换的信号的能量对信号S(t)进行变换，产生经变换的信号X1和X2。与实施例有关，处理电路452能够根据与每个放大器454和456或放大器路径有关的传递函数个别地对诸经变换的信号进行预畸变。能够将传递函数定义为与各个放大器454或456的输入与输出关系有关的函数。这样，给出对下行放大器454和456的传递函数，处理电路452调整诸经变换的信号的各个振幅，以便得到诸线性放大的经变换的信号。
在这个实施例中，将经预畸变和变换的信号X1(t)和X2(t)提供给一个射频装置(RFU)458，该装置将经变换的信号X1(t)和X2(t)从基带(或一个中频如果发生一个预先的变换的话)变换到模拟射频(RF)。将经变换的信号X1(t)和X2(t)在放大前提供给增益和相位调整电路460。增益和相位电路460根据来自控制器464的控制信号462彼此相关地调整经变换的信号X1和X2的相位和增益，以便与放大器454和456中的差别匹配。放大器454放大经变换的信号X1，而放大器456放大经变换的信号X2。
将放大的经变换的信号X1和X2提供给一个逆变换或重构装置468，以便去扩展诸放大的经变换的信号的能量，重构原始信号的一个版本S(t-d)。在这个实施例中，重构装置包括一个耦合器470，如一个3dB的混合耦合器，耦合器470接收来自放大器454和456的诸放大的经变换的信号。耦合器470相移和组合诸放大的经变换的信号，产生原始信号S(t)的一个延迟的放大版本S′(t-d)和原始信号S(t)的一个放大版本S′(t)。将放大的延迟版本S′(t-d)馈送给一个组合器472。放大版本S′(t)被一个滤波器474延迟或成形，例如被延迟一个与在处理电路452中对原始信号S(t)实施的变换对应的量或被实施与在处理电路452中对原始信号S(t)实施的变换对应的逆成形，以便产生原始信号S(t)的一个延迟的放大版本S′(t-d)。一个移相器476能够移动来自延迟装置474的延迟的放大版本S′(t-d)的相位，以便调整诸组合信号之间的相对相位。组合器472接收放大的延迟版本S′(t-d)和来自移相器476的延迟的放大版本S′(t-d)，并将这些信号组合起来产生原始信号的放大版本S′(t-d)。
从一个耦合器478得到原始信号的放大版本S′(t-d)的一部分并将它提供给控制器464。在这个实施例中，通过控制路径462用诸控制信号对增益和相位调整电路460进行控制，以便调整诸经变换的信号的增益和/或相位，使得出现在耦合器478上的信号S(t)有一个降低的畸变量或反映出一个相对线性的传递函数。如一位熟练的技术人员所知道的那样，出现在增益和相位电路400的控制路径402上的(诸)控制信号是用一个检测电路从在耦合器478的输出端的信号导出的。能够将诸其它的变换装置或重构装置用于一个畸变装置中，产生信号S的诸相同或不同的放大版本。于是，我们能够与诸其它的降低畸变或放大器线性化的技术一起使用放大系统，以便在提供一个放大后的信号的过程中提供改善的效率和/或线性性能。
此外，我们已经将放大系统描述为变换和放大一个信号S(t)的系统，但是我们能够用该放大系统放大单个信号，变化的信号，被调制的(例如，用相移键控(PSK)，如QPSK和频移键控(FSK))信号，诸多重组合信号，诸多重信号和诸分立信号。例如，在通过组合原始信号的被偏移的或被频率成形的诸版本，变换一个信号S(t)产生诸经变换的信号的情形中，能够通过组合或平均有或没有延迟，相移或任何其它偏移的诸多重信号，对诸多重信号Si(t)进行变换。我们已经描述了放大系统有某些延迟装置，移相器，耦合器，组合器，处理电路和/或滤波器，但是也可以有诸其它的部件和诸部件的诸装置或有诸不同响应的诸滤波器，它们实施所描述的或诸其它的变换和/或重构。例如，我们已经描述了系统用诸耦合器，但是也能够用诸其它的装置，如诸3dB的分离器和诸其它的耦合，信号分离或取样装置以及诸其它的组合装置，如诸加法器。然而，在这里描述的诸耦合器或诸网络中，能够将诸输入端描述为是与诸输出端的位置对应地放置的，但是，如一位熟练的技术人员所知道的那样，所描述的诸方框工作的方式是变化的并与这里描述的实施例和功能有关。
与应用有关，在所描述的诸实施例中能够将增益和/或相位电路和/或诸移相器放置在诸不同的位置和/或诸路径上。我们已经进一步将放大系统描述为用诸分立部件的诸不同配置的系统，但是我们应该懂得能够用诸部件和诸功能的不同安排实现诸不同的实施例和它们的诸部分，而这些部件和功能都用了诸专用的集成电路，由软件驱动的处理电路，硬件或诸分立的部件的诸其它的安排，如从本专利的揭示受益的一位普通的熟练的技术人员所知道的那样。已经描述的内容只是用于说明本发明诸原理的应用。那些熟练的技术人员将容易地认识到能够对本发明进行这些和各种不同的其它的修改并使用这些和各种不同的其它的安排和方法，而不需严格地遵循这里说明和描述的作为例子的诸应用，并且没有偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1．一个产生至少一个信号((S′(t))的方法，所述的方法的特征是通过在时间中扩展所述的信号(S(t))的能量将至少一个要被放大信号S(t)变换成至少一个经变换的信号((X(t))；和放大所述的至少一个经变换的信号((X(t))。
2．权利要求1的方法，它的特征在于所述的变换和放大进一步将所述的至少一个信号变换成至少一个经变换的信号((X(t))，每个经变换的信号都有一个与所述的信号比较降低的峰值功率与平均功率之比；和将所述的至少一个经变换的信号放大成所述的至少一个放大的经变换的信号。
3．权利要求2的方法，它的特征在于所述的变换进一步包括用所述的至少一个信号(S(t))的一个可逆变换(12)将所述的至少一个信号(S(t))变换成至少一个经变换的信号((X(t))。
4．权利要求2的方法，它的特征在于所述的变换进一步包括将所述的至少一个信号(S(t))变换成相关的诸经变换的信号(X1(t)…Xn(t))。
5．权利要求2的方法，它的特征在于所述的变换进一步包括通过将所述的至少一个信号(S(t))的诸延迟的版本组合起来将所述的至少一个信号(S(t))变换成诸经变换的信号(X1(t)…Xn(t))。
6．权利要求2的方法，它的特征在于所述的变换进一步包括产生所述的至少一个经变换的信号((X(t))作为所述的信号(S(t))的一个可逆的函数(12)。
7．权利要求2的方法，它的特征在于提供所述的至少一个放大的经变换的信号用于发射。
8．权利要求7的方法，它的特征在于在一个接收机上实施所述的至少一个放大的经变换的信号的一个逆变换(18)，产生所述的至少一个信号(S(t))的一个版本(S′(t))。
9．权利要求1的方法，它的特征在于对所述的至少一个放大的经变换的信号实施一个逆变换(18)，产生一个放大信号(S′(t))。
10．权利要求9的方法，它的特征在于提供所述的至少一个放大的经变换的信号用于发射。
11．权利要求9的方法，它的特征在于所述的变换包括在时间中去扩展所述的至少一个放大的经变换的信号的能量。
12．一个从诸接收的信号，它们是从所述的信号(S(t))的一个变换(12)得到的，产生一个信号(S(t))的一个版本(S′(t))，以便产生已被放大的诸经变换的信号(X1(t)…Xn(t))的方法，所述的方法的特征在于用所述的诸接收信号实施所述的信号(S(t))的所述的版本(S′(t))的一个重构(18)。
全文摘要
一个信号放大系统涉及将至少一个要被放大信号变换成至少一个被放大的经变换的信号和能够用得到的(诸)放大的经变换的信号产生至少一个原始信号的一个(诸)版本。能够通过用至少一个原始信号对至少一个原始信号进行振幅和/或角(相位或频率)调制,从至少一个原始信号产生至少一个经变换的信号。在放大至少一个经变换的信号后,解调得到的至少一个放大的经变换的信号,产生至少一个信号的一个(诸)版本。
文档编号H03F1/32GK1298225SQ0012854
公开日2001年6月6日 申请日期2000年11月17日 优先权日1999年11月19日
发明者雷扎·加纳丹, 基里亚基·康斯坦丁诺夫, 诺尔曼·杰拉德·兹耶塞 申请人:朗迅科技公司