专利名称：处理通信信号的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统中的信号处理，更具体的说，本发明的一些实施例涉
及为带有功率控制功能的RF发射器采用间断相位进行极化调制的方法和系 统。
背景技术：
极化调制与同相(I)和正交(Q)调制之间的关系类似于极坐标系与笛卡尔坐 标系之间的关系。对于极化调制，RF信号中互为正交的I和Q分量为被转换 成包含振幅分量和相位分量的矢量表示。采用这种方法，复合I和Q信号可以 由一个相位改变和一个振幅改变来生成，而分离的I和Q调制，特别是对于非 恒定包络调制模式，需要对每一个信道进行振幅和相位调制。此外，I和Q调 制方式对功率放大器的线性要求较高，通常导致功率无效率设计，会遭遇由于 诸如温度等因素引起的参数变化。相反，对于非恒定包络调制模式，极化调制 可使用高效和非线性的放大器设计。
比较本发明后续将要结合附图介绍的系统，现有技术的其它局限性和弊端 对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
发明内容
本发明提供了 一种为带有功率控制功能的RF发射器采用间断相位进行极 化调制的方法和/或系统，其在至少一幅附图中进行了详细的描述，并在权利 要求中进行了完整的定义。
根据本发明的一个方面，提供一种处理通信信号的方法，包括 使用多个放大器放大信号，使得所述多个放大器的组合增益包括粗略振幅 增益(coarse amplitude gain)、功率等级增益(power level gain)和振幅偏移增益(amplitude offset gain);
调整所述多个放大器中一个或多个放大器的增益，用以设置所述粗略振幅 增益和所述功率等级增益；及
调整所述多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益，用以设置所述振 幅偏移增益。
作为优选，所述方法包括动态调整所述粗略振幅增益、功率等级增益和/ 或振幅偏移增益的设置。
作为优选，所述方法包括自适应调整所述粗略振幅增益、功率等级增益和 /或振幅偏移增益的设置。
作为优选，所述方法包括在单位增益和任意固定增益之间切换(switching) 与粗略振幅增益相关联的所述多个放大器中一个或多个放大器的增益。
作为优选，与所述振幅偏移增益相关联的所述多个放大器中其余的一个或 多个放大器的增益是可变的和任意的。
作为优选，与所述振幅偏移增益相关联的所述多个放大器中其余的一个或 多个放大器的增益是可变的和离散的。
作为优选，与所述振幅偏移增益相关联的所述多个放大器中其余的一个或 多个放大器包括一个或多个模拟放大器。
作为优选，所述方法包括相位调制射频载波以生成所述信号。
作为优选，所述方法包括基于期望的振幅调制模式控制所述多个放大器的 组合增益。
作为优选,所述方法包括通过启用多个固定增益功率放大器中的一个来调 整所述功率等级增益。
根据本发明的又一方面，提供一种处理通信信号的系统，包括 包含多个放大器的一个或多个电路，所述一个或多个电路用于 使用多个放大器放大信号，使得所述多个放大器的组合增益包括粗略振幅
增益(coarse amplitude gain)、功率等级增益(power level gain)和振幅偏移增益 (amplitude offset gain); 调整所述多个放大器中一个或多个放大器的增益，用以设置所述粗略振幅 增益和所述功率等级增益；及
调整所述多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益，用以设置所述振 幅偏移增益。
作为优选，所述一个或多个电路动态调整所述粗略振幅增益、功率等级增 益和/或振幅偏移增益的设置。
作为优选，所述一个或多个电路自适应调整所述粗略振幅增益、功率等级 增益和/或振幅偏移增益的设置。
作为优选，所述一个或多个电路在单位增益和任意固定增益之间切换 (switching)与粗略振幅增益相关联的所述多个放大器中一个或多个放大器的增
作为优选，与所述振幅偏移增益相关联的所述多个放大器中其余的一个或 多个放大器的增益是可变的和任意的。
作为优选，与所述振幅偏移增益相关联的所述多个放大器中其余的一个或 多个放大器的增益是可变的和离散的。
作为优选，与所述振幅偏移增益相关联的所述多个放大器中其余的一个或 多个放大器包括一个或多个模拟放大器。
作为优选，所述一个或多个电路相位调制射频载波以生成所述信号。
作为优选，所述一个或多个电路基于期望的振幅调制模式控制所述多个放 大器的组合增益。
作为优选，所述一个或多个电路通过启用多个固定增益功率放大器中的一 个来调整所述功率等级增益。
本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细 节，将在以下的描述和附图中进行详细介绍。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中 图1是依据本发明一实施例的示范性无线通信系统的示意图； 图2是依据本发明一实施例的示范性16-QAM星座的星座图； 图3是依据本发明一实施例的星座图的示范性振幅图； 图4A是依据本发明一实施例的示范性极化振幅调制系统的示意图； 图4B是依据本发明一实施例的示范性期望振幅(为时间的函数)的时间-振 幅图5是依据本发明一实施例的示范性极化振幅调制过程的流程图。
具体实施例方式
本发明的一些实施例涉及为带有功率控制功能的RF发射器采用间断相位 进行极化调制的方法和系统。包括使用多个放大器放大信号，以使得多个放大 器的组合增益包括粗略振幅增益、功率等级(level)增益和振幅偏移增益。调 整多个放大器中一个或多个放大器的增益，用以设置粗略振幅增益和功率等级 增益。调整多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益，用以设置振幅偏移 增益。
粗略振幅增益、功率等级增益和/或振幅偏移增益的设置可以动态调整和/ 或自适应调整。与粗略振幅增益相关联的多个放大器中一个或多个放大器的增 益可在单位增益和任意固定增益之间切换(switching)，与振幅偏移增益相关联 的多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益是可变的和任意的或离散的。 与振幅偏移增益相关联的多个放大器中其余的一个或多个放大器包括一个或 多个模拟放大器。可通过对射频载波进行相位调制而生成信号。多个放大器的 组合增益可基于期望的振幅调制模式控制。可通过启用多个固定增益功率放大 器中的一个来调整功率等级增益。
图1是依据本发明一实施例的示范性无线通信系统的示意图。参见图1， 其中展示了接入点112b、计算机110a、头戴式耳机114a、路由器130、互联 网132和Web服务器134。计算机或主设备110a可包括无线收发装置llla、 短距离无线收发装置lllb、主处理器lllc和主存储器llld。图中还示出了无 线收发装置llla与接入点112b之间的无线连接、短距离无线收发装置lll b
与头戴式耳麦114a之间的短距离无线连接。
通常，计算和通信设备包括用于使用多种无线通信标准进行通信的硬件和 软件。例如无线收发装置llla可遵循移动通信标准。可能出现这种情况，无 线收发装置llla和短距离无线收发装置111 b同时处于活跃状态。例如，计算 机或主设备110a的用户可能期望访问互联网132以便消费来自Web服务器134 的流内容(streamingcontent)。相应地，用户可在计算机110a和接入点112b之 间建立无线连接。 一旦建立起连接，计算机或主设备110a就可以经由路由器 130、接入点112b和无线连接接收来自Web服务器134的流内容并进行消费。
计算机110a的用户可能还期望在头戴式耳机114a上听流内容的音频部 分。相应地，计算机110a的用户可以建立与头戴式耳机114a的短距离无线连 接。 一旦建立起该短距离无线连接，同时启动计算机上的适当配置，流内容的 音频部分便可以通过头戴式耳机114a消费。在这类先进的通信系统集成在或 设置在主设备110a内的情况下，射频(RF)的产生可支持快速切换使能支持多 种通信标准和/或先进的宽带系统例如超宽带(UWB)无线电收发装置。短距离 通信的其它应用可以是无线高清电视(W-HDTV)，例如从机顶盒到视频显示 器，W-HDTV需要高数据速率，这可通过超大带宽通信技术来实现，例如使 用UWB和/或60-GHz通信。计算机110a进行的高速率数据通信(在无线收发 装置llla、短距离无线收发装置111 b两者内进行)将需要高阶物理层调制。 例如，可使用正交振幅调制(QAM)，如16点星座(16-QAM)、 64点星座 (64-QAM)或更高阶的QAM。当计算机110a和/或接入点112b之间的信噪比足 够高时，这类高阶调制模式可以提供很高的频谱效率。根据本发明的实施例， 主设备110a例如可以为无线收发装置111a和/或短距离无线收发装置111 b使 用极化调制，有关这一点后面将进行描述。
图2是依据本发明一实施例的示范性16-QAM星座的星座图。参见图2, 其中示出了在复平面上延伸的实轴和虚轴。图中还示出了振幅轴。每个区块点 代表复平面上的给定位置，可用于更高阶调制。该区块点称为星座点。在这种 情况下，有16个规则排列的星座点。在多种其它的星座图中，可以有任意数 量的星座点。每个星座点可以由自复平面的原点出发的振幅和相位角来定义。
在规则排列的星座中，例如图2中所示的， 一组很少数量的振幅和角度足以表 示整组星座点。例如，由以复平面原点为中心的三个虚线同心圆所示，所有 16个星座点可以与三个不同的振幅相关联，例如振幅A,、 A2和A3。在许多情 况下，所需不同振幅的数量远少于星座点的数量。
每一个圆代表一个振幅等级，例如振幅A,、 A2和As，可以投影到振幅轴 上，并在其上标示出。对于任意数量的星座点和任意星座排列而言，振幅等级 都可以投影到振幅轴上，如图2所示。
例如，调制发射信号s^可以由以下关系式给出
<formula>formula see original document page 9</formula> (1)
其中j(^为振幅、^^为调制在载波ccw 力上的角度。公式(l)的第一种
形式可以根据同相分量/^和正交分量GW写成。各个信号分量可以由以下关 系式给出-
<formula>formula see original document page 9</formula>如图2所示，振幅^^和相位^W可假设为一组离散值。 图3是依据本发明一实施例的星座图的示范性振幅图。参见图3，其中示 出了星座振幅等级轴和量化后的星座振幅等级轴。星座振幅等级轴与图2中所 示的振幅轴相似，可以从例如图2所示的星座中得出。在通常情况下，对一定 的星座而言可能有M个不同的振幅等级。如图3所示，星座振幅等级轴上标
示有多个振幅等级4 4 A乂"….4-2、 4" 4°
对于给定的星座，随着振幅等级的增大，在某些情况下可以更有效地实现 W〈M个固定振幅等级结合例如模拟和连续的振幅偏移。在这些情况下，这组 振幅{^、 乂2 ^似}可以映射为更少一组振幅{爿、、爿'2…"v4'W。另外， 每个振幅可以与一个偏移值A相关联，该偏移值用于从给定的等级^' 定义振 幅等级^t。因此，振幅可以按如下关系式确定
4:=《+4; Wfcel.,JC;wel，…，A^〈ii:
因此，振幅i"可以被看作是振幅等级A量化的近似，其量化误差为&。
示范性量化过程如图3所示。例如，振幅等级^可以被量化为或关联于量化 后的星座振幅等级轴上最接近的等级」'"。例如，振幅等级A/Z7^可以量化
为j、，如图3所示。类似地，振幅等级^/./和^/可以量化为,w， ^M-2可
以量化为iw等。
例如，振幅等级A可以量化为量化后的振幅等级J、。振幅等级A还关 联一个振幅偏移A。
图4A是依据本发明一实施例的示范性极化振幅调制系统的示意图。参见 图4A，图中示出了极化振幅调制系统400，包括乘法器402和404、加法器 406、振幅控制模块408、多个放大器(图中示为放大器410、 412、 414、 416、 420、 422和424)、切换装置426和粗略振幅选择模块418。图中还示出了归一 化同相信号/' ^、归一化正交信号g' ^、同相载波coj 力、正交载波w'"fW力、 量化后的振幅i、量化后星座振幅等级,/、 J、和,w、振幅偏移心和发射
归一化同相信号可以由公式W)-^)/雄)-cos⑨确定，类似地，归一
化正交信号可以由公式CO。(0"(0-sinW确定。归一化同相信号/>」
在乘法器402中与同相载波ow6v力相乘。归一化正交信号在乘法器404
中与正交载波^ 力相乘。在加法器406中，信号相加生成输出信号，该输
出信号由下式表示
/ '(0 cos(w力一 0 '(O sin(wcf) = cos(沐j + (2)
在这种情况下，加法器406的输出信号是发射信号sW的归一化形式，有 关这一点，通过比较等式(1)和等式(2)可得出。
粗略振幅调制可通过启用所需要的放大器组合(例如放大器410、 412和
414)来实现。振幅控制模块408包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于生成 与量化粗略振幅等级,W和振幅偏移A(为期望振幅等级的函数)相对应的输 出信号。量化振幅等级可通信连接(传送)至粗略振幅选择模块418。粗略振幅 选择模块418包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于选择放大器410、 412和 414的增益以产生所需要的振幅等级。在本发明的一实施例中，放大器410、 412和414的增益例如可固定(toggle)在单位放大和合适增益之间。在这种情况 下，例如当^、<4'2<*…"<」、时，量化后的振幅等级爿、可通过将放大器 410的增益设置为^、并将所有其它放大器保持为单位增益来实现。增益,2 例如可通过设置放大器410的增益为J'7，放大器2的增益为^'2— j、，而 其它放大器保持单位增益来实现。类似地，W个量化振幅等级中任意一个都可 通过在多个放大器(例如放大器410、412和414)中设置期望的放大增益而实现。 另外，振幅控制模块408还可在放大器416上控制增益。放大器416包括适当 的逻辑、电路和/或代码，用于将增益^设置为由振幅控制器408提供的输入 的函数。
在本发明的实施例中，信号功率等级合并入全部振幅中，使得」^)=^0' +^/",即在给定的时间，振幅可包括粗略量化振幅,和振幅偏移A，其可以由 因子A来放大，该放大因子A与给定的发射功率相关。发射功率可以从一组 功率放大器中选择。这一组功率放大器可包括一组例如《个并联的功率放大 器，如图中所示的放大器420、 422和424。放大器420、 422和424可以设置 为固定功率设定。这样可以保障放大器实现的功效以及期望的特性例如良好的 线性。切换装置426包括适当的逻辑、电路和/或代码，使得切换装置426能 够直接将输入信号切换给所需的功率放大器路径。
图4B是依据本发明一实施例的示范性期望振幅(为时间的函数)的时间-振 幅图。参见图4B，其中示出了水平时间轴和垂直振幅轴。时间从左至右为增 加，并示出了第一时间间隔K和第二时间间隔r2。图中还示出了与每一时间 间隔r/相关联的第一功率等级A和与第二时间间隔&相关联的第二功率等级 尸2。并且还示出了与时间间隔T7相关联的振幅等级A(7V、 J2(7V、 J/7V，与
时间间隔:^相关联的振幅等级A(7V、 A(7y 、 ^乂7V。 ^w示出的是随时间期
望的振幅序列。在图4B所示的示范性实施例中，3个等级可映射为两个粗略
等级，如以下关系式给定
<formula>formula see original document page 12</formula>
例如在0时刻，所需的振幅等级由振幅等级A乘以适当的电流功率等级
A而给定。类似地，图中也示出了在时间&、 Z2和G如何构造出所需的振幅。
例如图4B中所示的3个功率等级可以与16-QAM系统相关联。
图5是依据本发明一实施例的示范性极化振幅调制过程的流程图。当给定 所需的振幅等级A根据本发明实施例的振幅量化过程开始于步骤502。在步 骤503，选择所需的功率等级，例如使用切换装置426进行相应设置。在步骤 504，根据粗略量化振幅等级,和振幅偏移A计算所需的振幅等级 +心。基于量化后的振幅等级,曰{扃、……、乂^(其可以从一组振幅中选 择)，对一组放大器(例如放大器410至414)进行设置，以在步骤506中实现 粗略振幅极化调制。在步骤508，使用另一个放大器例如放大器416生成振幅 偏移。根据本发明的实施例，在步骤510完成一个振幅调整周期。
根据本发明的实施例，为带有功率控制功能的RF发射器采用间断相位进 行极化调制的方法和系统。包括使用多个放大器(例如放大器410、 412、 414) 放大信号人(例如加法器406的输出信号)，以使得多个放大器的组合增益包括 粗略振幅增益i、功率等级增益尸和振幅偏移增益A。调整多个放大器中一 个或多个放大器的增益i，用以设置粗略振幅增益和功率等级增益尸。调整 多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益，用以设置振幅偏移增益心。
粗略振幅增益、功率等级增益和/或振幅偏移增益的设置可以动态调整和/ 或自适应调整，例如通过粗略振幅选择模块418、 一组放大器420至424和/ 或振幅控制模块408。与粗略振幅增益相关联的多个放大器中一个或多个放大 器的增益可在单位增益和任意固定增益之间切换(switching)，与振幅偏移增益 相关联的多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益是可变的和任意的或 离散的，如图4A所示。与振幅偏移增益相关联的多个放大器中其余的一个或 多个放大器例如放大器416包括一个或多个模拟放大器。可通过对射频载波进 行相位调制而生成信号。多个放大器的组合增益可基于期望的振幅调制模式控
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制，如图4A所示。可通过启用多个固定增益功率放大器例如放大器420、 422、 424中的一个来调整功率等级增益，如图4A所示。
本发明的另一实施例涉及一种机器可读存储器，其中存储有计算机程序， 该计算机程序包含可由机器执行的至少一段代码，当机器执行该至少一段代码 可使机器执行本文中所描述的为带有功率控制功能的RF发射器使用间断相位 进行极化调制的步骤。
相应地，本发明可以通过硬件、软件或者软、硬件结合来实现。本发明可 以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机 系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现本发明方法的计算机系统或 其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计 算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使其按本发明方法运行。
本发明的实施例可作为板级产品(boardlevel product)来实施，如单个芯片、 专用集成电路(ASIC)、或者作为单独的部件以不同的集成度与系统的其它部分 一起集成在单个芯片上。系统的集成度主要取决于速度和成本考虑。现代处理 器品种繁多，使得能够采用目前市场上可找到的处理器。另外，如果作为ASIC 核心或逻辑模块的该处理器是可获得的，则目前市场上可找到的处理器可以作 为ASIC器件的一部分，带有各种功能的固件。
本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，程序包含能够实现本发明方 法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，可以实现本发明的方法。本文件 中的计算机程序所指的是可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指 令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能， 或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能a)转换成其它语言、编码或 符号；b)以不同的格式再现。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在 不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外， 针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因 此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范 围内的全部实施方式。
权利要求
1、一种处理通信信号方法，其特征在于，包括使用多个放大器放大信号，使得所述多个放大器的组合增益包括粗略振幅增益、功率等级增益和振幅偏移增益；调整所述多个放大器中一个或多个放大器的增益，用以设置所述粗略振幅增益和所述功率等级增益；及调整所述多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益，用以设置所述振幅偏移增益。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括动态调整所 述粗略振幅增益、功率等级增益和/或振幅偏移增益的设置。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括自适应调整 所述粗略振幅增益、功率等级增益和/或振幅偏移增益的设置。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在单位增益 和任意固定增益之间切换(switching)与粗略振幅增益相关联的所述多个放大器 中一个或多个放大器的增益。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述振幅偏移增益相关 联的所述多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益是可变的和任意的。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述振幅偏移增益相关 联的所述多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益是可变的和离散的。
7、 一种处理通信信号的系统，其特征在于，包括包含多个放大器的一个或多个电路，所述一个或多个电路用于使用多个放大器放大信号，使得所述多个放大器的组合增益包括粗略振幅增益、功率等级增益和振幅偏移增益；调整所述多个放大器中一个或多个放大器的增益，用以设置所述粗略振幅 增益和所述功率等级增益；及调整所述多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益，用以设置所述振 幅偏移增益。
8、 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个电路动态 调整所述粗略振幅增益、功率等级增益和/或振幅偏移增益的设置。
9、 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个电路自适 应调整所述粗略振幅增益、功率等级增益和/或振幅偏移增益的设置。
10、 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一个或多个电路在单 位增益和任意固定增益之间切换(switching)与粗略振幅增益相关联的所述多个 放大器中一个或多个放大器的增益。
全文摘要
本发明涉及处理通信信号的方法及系统，特别涉及为带有功率控制功能的RF发射器采用间断相位进行极化调制的方法和系统。包括使用多个放大器放大信号，以使得多个放大器的组合增益包括粗略振幅增益、功率等级增益和振幅偏移增益。调整多个放大器中一个或多个放大器的增益，用以设置粗略振幅增益和功率等级增益。调整多个放大器中其余的一个或多个放大器的增益，用以设置振幅偏移增益。粗略振幅增益、功率等级增益和/或振幅偏移增益的设置可以动态调整和/或自适应调整。
文档编号H03C5/00GK101360085SQ20081012963
公开日2009年2月4日 申请日期2008年7月31日 优先权日2007年7月31日
发明者阿玛德雷兹·罗弗戈兰 申请人:美国博通公司