专利名称：通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，特别涉及数字通信系统。
背景技术：
现行的典型数字通信系统通常使用非恒定包络调制方案，例如新的EDGE系统使用3π/8-8PSK调制。这意味着一部分信息位于所传送信号的振幅(包络)中，一部分位于所传送信号的相位中。换句话说，这是振幅调制(AM)和相位调制(PM)的组合。
为了处理振幅调制，无线发射机中的输出功率放大器(PA)必须是线性的，即对所有可能的功率电平，PA的输出功率(Pout，PA)和PA的输入功率(Pin，PA)之间的关系必须是线性的。否则，将导致AM-AM失真，即PA的增益随输入振幅变化。
为了处理相位调制，通过PA的相移(Δφ)必须对所有可能的功率电平都是恒定的。否则，将导致AM-PM失真，即PA的相移随输入振幅变化。
使用具有非恒定增益和/或非恒定相移的PA的后果，将是发射信号中的振幅失真和/或相位失真。这种失真导致频谱变宽，进而导致相邻信道干扰增加。发射机中的振幅/相位失真(向量失真)还影响通信系统的性能。例如，通信系统中增加的BER(误码率)将导致信号质量下降(例如语音应用中劣化的音频质量)。
因此，对于用在非恒定振幅调制数字调制系统中的发射机，线性度是非常重要的。而且，高线性度要求通常导致差的功率效率。为了取得好的线性度和功率效率，通常使用一些线性化方法和/或一些效率增强方法。于是，经常出现的问题就是，“信息参数”(或者“信息分量”，即增益和相位(极形式表示)之间，或者I和Q(笛卡儿表示)之间时间校准不佳的问题。
在非恒定振幅调制数字调制系统中的RF(射频)发射机中取得线性度和/或者功率效率，有几种已知方法，例如●极形式回路反馈●笛卡儿回路反馈●预矫正●自适应基带预矫正●前馈●包络消除和恢复●组合两个功率放大器这些方法可以分成三类1)调制如何生成●笛卡儿调制，即同相(I)和正交(Q)；●极形式调制(例如包络消除和恢复)，即信号分成振幅信息(r)和相位信息(Φ)；2)所述方法是否使用反馈●使用反馈的示例方法为极形式回路反馈，笛卡儿回路反馈，自适应基带预矫正。
●没有使用反馈的示例方法为预矫正，前馈，包络消除和恢复，组合两个非线性信号路径(例如LINC或者CALLUM)。例如，参见DC Cox的“利用非线性部件作线性放大”(IEEE Transactions on Communications，Vol22，No.12，pp 1942-1945，Dec 1974)以及A.Bateman的“组合模拟锁相通用调制器(Callum)”(proceedings of the42nd IEEE Vehicular Technical Conference，May 1992，pp759-764)。
3)反馈信号路径(如果有的话)如何实现●I/Q解调器(I/Q-反馈)，
●只有振幅反馈●只有相位反馈●既有振幅反馈又有相位反馈发明概述本发明的一个实施例可以补偿振幅和相位信息之间的时延。或者，可以获得同相分量(I)和正交分量(Q)之间的时延补偿。时间问题转移到数字基带域中，并可在其中得到解决。这种方法可用于不同的线性配置中，例如“笛卡儿反馈”，“极形式回路反馈”和“利用线性化的包络消除和恢复”。既然时延补偿以及自适应线性化在数字基带域中进行，因此本发明是一种“信息分量自适应时间校准”形式。将会看到，本发明还增加了选择线性化器反馈部分中电路配置的灵活性。
本发明既可用于TDMA(时分多址访问)系统又可用于CDMA(码分多址访问)系统。EDGE(GSM演进的增强数据率)是TDMA类的示例系统。而CDMA类中，我们有例如宽带CDMA或者UMTS。
本报告中给出的发明减少了无线发射机中振幅和相位信息之间，或者I和Q之间的时间校准误差。本发明可以应用到TDMA(时分多址访问)系统或者CDMA(码分多址访问)系统中。EDGE(GSM演进的增强数据率)是TDMA类的一个示例系统，另一个是UMTS。在CDMA类中，我们有W-CDMA作为例子。
附图简要说明
图1说明本发明的第一实施例；图2说明本发明的第二实施例；图3和图4分别说明适于图1和图2所示实施例使用的输出检测单元；图5说明本发明的第三实施例；
图6说明本发明的第四实施例；以及图7说明适于在图5和图6所示实施例中使用的输出检测单元。
最佳实施例描述图1给出了说明本发明第一实施例的框图，该实施例对相位φ和振幅(包络)r之间的时延作补偿。
图1所示的系统包括带射频电路1的射频发射机，射频电路1包括功率放大器，其产生供给天线2的功率放大器输出PAout。RF电路1接收相位和振幅信号(φ2，r2)，输出信号根据这些信号生成。RF电路的工作机制是众所周知的，为简洁起见，将不作进一步描述。
在本发明的实施例中，提供了输出检测单元3，用于监视功率放大器输出信号以及生成检测到的相位和振幅(φ4，r4)信号。提供本机振荡器(LO)5，以便使输出检测单元3能够将RF功率放大器输出信号转换到该电路的数字基带频率。RF信号经向下混频变到数字基带频率。这种操作可由混频器执行，混频器具有一个RF信号输入和另一个来自本机振荡器5的输入。混频器将两个信号相乘，生成一个信号，该信号一个分量的频率等于本机振荡器频率加RF频率，另一分量的频率等于LO频率和RF频率之差。LO+RF频率被过滤掉，剩下基带频率信号。该系统还包括信号发生器7，它接收数字数据D并可用于生成供给RF电路1的相位和振幅信息(φ1，r1)。
在本发明的另一个实施例中，信号发生器7生成的相位信息(φ1)提供给延迟单元81。延迟单元81用于使信号φ1延迟由控制器91控制的一段时间。组合电路101把延迟单元81的输出(即延迟的φ1)，从输出检测单元3中检测到的相位信号(φ4)中减去。延迟控制器91用于改变延迟单元81引入的延迟，以使检测到的相位值(φ4)和经过延迟的生成相位值(φ3)之间的差值幅度最小。这种控制的结果就是，信号d1作为在RF电路1中相位信号φ延迟了多少的一种量度。
为了生成振幅信号r1，提供了相应的电路单元。振幅信号r1由自身受延迟控制器92控制的延迟单元82延迟。组合单元102从检测到的振幅信号r4中减去经过延迟的生成振幅信号r3。延迟控制器92用于使检测到的与经过延迟的生成振幅信号(r4，r3)之间的差值幅度最小。如前所述，振幅电路的延迟控制信号d2作为在RF电路1中振幅信号r延迟了多少的一种量度。
本发明的另一个实施例包括延迟计算单元12，它接收来自延迟控制单元91和92的输出(信号d1和d2)。延迟计算单元12确定这两个输入信号之间的差值，并生成控制输出dφ控制和dr控制。来自计算单元12的控制输出dφ、dr分别用作相位控制器14和振幅控制器16的输入。相位控制器14用于调整生成的相位信号φ1，以得到供给RF功率放大电路的(φ2)，振幅控制器16用于调整生成的振幅信号r1，以得到供给功率放大电路的r2。相位和振幅控制器14和16用于补偿由输出检测单元3检测的相位和振幅之间实际检测到的时延。
图2描述本发明的另一实施例。图1和图2之间的差异在于，后者显示RF电路1的输入信号为同相(I)和正交(Q)信号的系统。因此需要极形式到笛卡儿的转换器17，以将振幅(r)和相位(φ)信息极形式转换成同相分量(I)和正交分量(Q)。I、Q、φ以及r之间的关系由如下等式(1)给出I+j.Q＝r.ej.φ(1)图3说明输出检测单元3的一个配置，它适合用在图1和图2所示系统中。输出检测单元3包括I/Q解调器31，它使用本机振荡器5的输出，从PA输出信号生成检测到的同相I和正交Q信号。笛卡儿到极形式转换单元32将检测到的同相(I)和正交(Q)信号转换成检测到的振幅(r)和相位(φ)信号。
图4说明用于图1和图2所示系统中的可选输出检测单元3。图4所示的输出检测单元3包括信号限幅器33和相位检测器35，它们共同用于生成检测到的相位信号(φ)。提供包络检测器34，用于生成检测到的振幅信号(r)。
图5说明本发明的第三实施例。该第三实施例类似于第一和第二实施例，只不过提供了输出检测单元18，用于检测功率放大器的输出信号的同相分量I和正交分量Q。图5所示的输出检测单元18将检测到的I和Q分量提供给该系统的剩下部分。提供信号发生器20，它接收数字数据D并生成供给RF电路l的同相I和正交Q信号。所生成的I和Q信号经延迟，从检测到的I和Q信号中减去，所用方式类似于参照图1和图2描述的方式。控制器91控制生成信号I的延迟，以使检测到的和延迟的生成信号之间的差异减到最小。控制器92控制生成信号Q的延迟，以使检测到的Q信号和延迟的生成的Q信号之间的差异最小。控制器91和92生成的到控制延迟单元81和82的控制信号分别作为RF电路1如何使每个分量延迟的量度。如前所述，提供延迟计算电路12，其用于从延迟控制信号生成I和Q控制信号dICONTROL、dQCONTROL。I和Q控制器22和24分别用于基于确定的延迟值调整生成的I和Q值。这样，校正的I和Q值用通过RF电路1作用生成的同相分量和正交分量之间的实际时延补偿。
图6描述本发明的第四实施例。图5和图6之间的差异在于，后者描述其中到RF电路的输入信号为相位和振幅信号(即极形式信号)的系统。因此需要额外的模块，即笛卡儿到极形式转换器25，以将同相分量(I)和一个正交分量(Q)转换成振幅(r)和相位(φ)信息。I、Q、φ和r之间的关系，如前所述，由等式(1)给出。
在以下描述中，x与y用于表示参数，所述参数根据上述实施例，会是极形式或者笛卡儿参数。框延迟1控制91改变延迟控制参数d1(即延迟单元81的延迟值)，直到x3和x4之间的差Δx已经最小。x3和x4之间的差可以，例如(尽管存在其它的可能性)按照等式(2)给出的“最小均方”值(LMS)计算Δx=Σk=nn+m(x1(k+d1)-x4(k))2----(2)]]>其中，m是计算LMS值的样本数。值d1是延迟x1以形成x4的样本数。当最小值{Δx}已经找到，则d1的“终”值也找到。
以同样的方式，延迟控制92改变延迟参数d2(即延迟单元82的控制延迟值)，直到y3和y4之间的差Δy已经最小。这意味着d2可以通过使表达式(等式(3))中的Δy最小而获得Δy=Σk=nn+m(y1(k+d2)-y4(k))2----(3)]]>在得到d1与d2之后，我们可以计算dx和dy，dx和dy是用于取得x与y之间时间校准的两个参数。由于d1与d2告诉我们系统中信号x、y分别延迟了多少，x与y之间的时延可以通过计算Δxy＝d1-d2得到。如果Δxy＞0，即如果d1＞d2，则x2应当在y2之前Δxy个样本发送。例如，采用dx＝0以及dy＝Δxy。
相应地，如果Δxy＜0，即如果d1＜d2，则x2应当在y2之后Δxy个样本发送。例如，采用dx＝Δxy以及dy＝0。
如果Δxy＝0，则无需校正。例如，采用dx＝dy＝0。
本发明的实施例的优点列举如下●自动补偿发射机中的参数变化，因为时延补偿是自适应的。
因为同样的原因，该技术方案能够补偿温度变化。
●灵活性，因为存在几种可能的发射机配置，本发明都能工作于其中。
●本发明的实施例还可以与线性化方案共同使用，例如，与自适应预矫正线性化一起使用。如果φ和r(或者I和Q)之间的时间校准在计算预失真的φ值和r值(或者I值和Q值)之前进行，这种线性化将有更佳的表现。
如所述，本发明的实施例可以非常灵活。它可以用于几种类型的系统中1)使用不同类型调制原理的系统●极形式调制(例如“包络消除和恢复”，带极形式反馈回路的系统等)●笛卡儿调制(例如，带笛卡儿反馈回路的系统)
●非线性PA调制(例如，LINC、CALLUM等)2)具有不同类型反馈的系统●极形式反馈●振幅以及相位检测●只检测振幅●只检测相位●笛卡儿反馈(即反馈回路中的正交解调器)。
权利要求
1.一种调整射频信号方法，所述射频信号是射频电路响应收到的来自数字基带电路的相位和振幅控制信号而生成的，所述数字基带电路用于将数字数据信号转换成这种相位和振幅控制信号，其中在所述数字基带电路中调整所述相位和振幅控制信号，以补偿所述射频电路中出现的时间校准误差。
2.如权利要求1所要求的方法，其特征在于通过将所述射频信号的相位和振幅分量与所述数字基带电路生成的相位和振幅控制信号作比较，从而检测所述射频信号中的时间校准误差。
3.如权利要求2所要求的方法，其特征在于根据所述射频信号的相位和振幅分量与所述数字基带电路生成的相位和振幅控制信号比较的结果，调整所述相位和振幅控制信号。
4.一种调整输出射频信号中振幅和相位分量时间的方法，所述方法包括根据输入数据生成振幅和相位信号；调整所生成的振幅和相位信号，以产生经过调整的振幅和相位信号；将所述经过调整的振幅和相位信号提供给射频电路；以及从所述射频电路发送输出RF信号，其中，对所生成的振幅和相位信号的调整包括检测输出射频信号，以生成检测到的振幅和相位信号；让所生成的相位信号经历第一时延以生成延迟相位信号，所述第一时延是为了使所述延迟相位信号和所述检测到的相位信号之间的差异最小；让所生成的振幅信号经历第二时延以生成延迟振幅信号，所述第二时延是为了使所述延迟振幅信号和所述检测到的振幅信号之间的差异最小；以及根据所述第一和第二时延，调整所生成的振幅和相位信号。
5.如权利要求4所要求的方法，其特征在于所述调整的振幅和相位信号被转换成同相和正交(I和Q)信号，以便提供给所述射频电路。
6.一种调整射频电路生成的射频信号的方法，其中所述射频电路响应从数字基带电路收到的同相和正交(I和Q)控制信号而生成所述射频信号，所述数字基带电路用于将数字数据信号转换成这种同相和正交(I和Q)控制信号，其中，在所述数字基带电路中调整所述同相和正交(I和Q)控制信号，以补偿所述射频电路中出现的时间校准误差。
7.如权利要求6所要求的方法，其特征在于通过将所述射频信号的同相和正交(I和Q)分量与所述数字基带电路生成的同相和正交(I和Q)控制信号作比较，从而检测所述射频信号中的时间校准误差。
8.如权利要求7所要求的方法，其特征在于根据所述射频信号的同相和正交(I和Q)分量与所述数字基带电路生成的同相和正交(I和Q)控制信号的比较结果，调整所述同相和正交(I和Q)控制信号。
9.一种调整输出射频信号中同相和正交(I和Q)分量时间的方法，所述方法包括根据输入数据生成同相和正交(I和Q)信号；调整所生成的同相和正交(I和Q)信号，以产生经过调整的同相和正交(I和Q)信号；将经过调整的同相和正交(I和Q)信号提供给射频电路；以及从所述射频电路发送输出射频信号，其中，对所生成的同相和正交(I和Q)信号的调整包括检测输出射频信号，以生成检测到的同相和正交(I和Q)信号；让所生成的同相(I)信号经历第一时延以生成延迟同相(I)信号，所述第一时延是为了使所述延迟同相(I)信号和所述检测到的同相(I)信号之间的差异最小；让所生成的正交(Q)信号经历第二时延以生成延迟正交(Q)信号，所述第二时延是为了使所述延迟正交(Q)信号和所述检测到的正交(Q)信号之间的差异最小；以及根据所述第一和第二时延，调整所生成的同相和正交(I和Q)信号。
10.如权利要求9所要求的方法，其特征在于将所述经调整的同相和正交(I和Q)信号转换成相位和振幅信号，以提供给所述射频电路。
11.一种射频发射机，它包括可用于从输入数字数据信号以第一频率生成相位和振幅控制信号的数字基带电路，所述发射机还包括可根据从所述数字基带电路接收到的相位和振幅控制信号或者同相和正交(I和Q)信号输出射频信号的射频电路，其中，所述数字基带电路可用于校正所述相位和振幅控制信号在所述射频电路中出现的时间校准误差。
12.如权利要求11所要求的发射机，其特征在于所述数字基带电路包括将射频信号的相位和振幅分量与延迟相位和振幅控制信号作比较的部件，并且可根据所述比较结果调整所述相位和振幅控制信号。
13.用于调整射频信号的相位和振幅分量时间的装置，所述装置包括用于检测RF信号并可从中生成检测到的相位和振幅信号的RF检测单元；相连的用于接收所生成的相位和振幅信号，并可根据所接收的调整控制信号输出经调整的相位和振幅信号的调整单元；相连的用于接收所生成的相位和振幅信号，并可使这些信号延迟各自的时延，以生成延迟相位和振幅信号的延迟单元，所述各自的时延要这样确定使检测到的和经延迟的相位和振幅信号之间的各个差异最小；以及时延计算单元，其可根据所述各自的时延生成调整控制信号，且依赖于各自的时延提供所述调整控制信号，以及将所述调整控制信号提供给所述调整单元。
14.一种射频发射机，它包括可从输入数字数据信号以第一频率生成同相和正交(I和Q)控制信号的数字基带电路，所述发射机还包括可根据接收自所述数字基带电路的同相和正交(I和Q)控制信号或者振幅和相位信号，输出射频信号的射频电路，其中所述数字基带电路可校正所述同相和正交(I和Q)控制信号在所述射频电路中出现的时间校准误差。
15.如权利要求14所要求的发射机，其特征在于所述数字基带电路包括将RF信号的同相和正交(I和Q)分量与延迟同相和正交(I和Q)控制信号作比较，并可根据所述比较结果调整所述同相和正交(I和Q)控制信号的部件。
16.一种调整输出射频信号中同相和正交(I和Q)分量时间的装置，所述装置包括射频检测单元，用于检测RF信号并可从中生成检测的同相和正交(I和Q)信号；相连的调整单元，用于接收所生成的同相和正交(I和Q)信号，并可根据收到的调整控制信号输出经调整的同相和正交(I和Q)信号；相连的延迟单元，用于接收所生成的同相和正交(I和Q)信号，并可用各自的时延对这些信号进行延迟，以生成延迟同相和正交(I和Q)信号，所述各自的时延要这样确定使检测到的和经延迟的同相和正交(I和Q)信号之间的各个差异最小；时延计算单元，可根据所述各自的时延生成调整控制信号，以及根据各自的时延提供所述调整控制信号，并将所述调整控制信号提供给所述调整单元。
17.一种在移动通信装置中控制射频电路的方法，它包括如权利要求1到10中任意一项所要求的方法。
18.一种移动通信装置，它包括如权利要求11、12、14和15中任意一项所要求的射频发射机。
19.一种移动通信装置，它包括如权利要求13或16所要求的射频电路和装置。
全文摘要
本发明涉及一种响应收到的来自数字基带电路的相位和振幅控制信号，调整射频电路生成的射频信号的方法，其中数字基带电路用于将数字数据信号转换成所述相位和振幅控制信号。在数字基带电路中调整相位和振幅控制信号，以补偿射频电路中出现的时间校准误差。
文档编号H03F1/30GK1481606SQ01820513
公开日2004年3月10日 申请日期2001年10月10日 优先权日2000年10月17日
发明者J·佩尔松, J 佩尔松 申请人:艾利森电话股份有限公司