专利名称：控制发射通路中功耗器件供电电压的方法、装置及发射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种控制发射通路中功耗器件供电电压的方法、一种控制发射通路中功耗器件供电电压的装置以及一种设置该控制发射通路中功耗器件供电电压的装置的发射系统。
背景技术：
随着通信技术的飞速发展，TDD(Time Division Duplexing，时分双工)以及 FDD (Frequency Division Duplexing，频分双工)技术在通信系统中均得到了广泛应用。现有的通信系统，包括发射通路以及接收通路，发射通路用于通过其内的功耗器件对接收通路发射无线信号，接收通路用于通过其内的功耗器件接收发射通路所发射的无线信号。以现有的应用TDD技术的TDD-LTE (Long Term Evolution,长期演进)系统为例， 如图1所示，现有的TDD-LTE系统的发射通路内的功耗器件通常至少包括数模转换模块7、 调制模块8、射频功率放大器((fcidio Frequency Power Amplifier，简写为RF PA)9以及天线10，其中数模转换模块7，用于将数字信号格式的I/Qan-phase/Quadrature，正交)信号转换为模拟信号格式的中频I/Q信号；调制模块8，用于将模拟信号格式的中频I/Q信号调制为高频的射频信号；射频功率放大器9，用于放大射频信号的功率，并将射频信号的功率和幅度放大至天线10所需要的功率和幅度后发送至天线10 ；射频功率放大器9，包括增益调节模块91以及末级射频功率放大器92 ；增益调节模块91，用于将射频信号的功率放大至末级射频功率放大器92所需要的功率后输入末级射频功率放大器92的栅极；末级射频功率放大器92，用于将射频信号的功率和幅度放大至天线10所需要的功率和幅度后从其漏极输出至天线10 ；天线10，用于将射频信号以无线信号格式发射出去。要保证射频功率放大器9正常工作，需要为射频功率放大器9的栅极以及漏极供电，即为射频功率放大器9的栅极以及漏极均输入电压，从而使得射频功率放大器9处于放大状态，以末级射频功率放大器92为例，输入至末级射频功率放大器92栅极的电压以及漏极的电压较大时，其漏极输出功率较大，反之，输入至末级射频功率放大器92栅极的电压以及漏极的电压较小时，其漏极输出功率也较小。现有技术中发射通路处于启动状态时，输入至末级射频功率放大器92栅极的电压为一个恒定的电压值Vcc，输入至增益调节模块91 栅极的电压为一个恒定的电压值Vccl。由于不同幅度的数字信号格式的I/Q信号转换而成的射频信号对末级射频功率放大器92输出功率的大小要求是不同的。为此本领域技术人员想到了在发射通路中设置一个模拟控制电路，通过模拟控制电路感应射频信号的电压大小，并根据射频信号的电压大小来控制输入至末级射频功率放大器92的漏极的电压，进而达到节省功耗的目的。如图2所示，现有的模拟控制电路，包括耦合器(Coupler) 81、包络检测模土夬(Envelope detector) 82、延迟模块(Delay line) 5 以及电压转换芯片(DC-DC converter)83,其中耦合器81，用于将发射通路需要发射的射频信号进行耦合，并生成模拟信号格式的耦合信号；耦合器81，还用于将模拟信号格式的耦合信号输入延迟模块5 ；包络检测模块82，用于根据耦合信号的幅度值，生成幅度包络电压。电压转换芯片83，用于对幅度包络电压进行电压放大，并将放大后的幅度包络电压输出至末级射频功率放大器92的漏极；延迟模块5，用于对射频信号进行延迟，保证射频信号以及电压转换芯片83输出至漏极的幅度包络电压同步输出至末级射频功率放大器92。本发明人发现，现有技术至少存在以下技术问题现有技术中，仅对输入至如图1和图2所示末级射频功率放大器92 的漏极电压进行了实时调整，但是对输入至末级射频功率放大器92的栅极的电压并未做出任何调整，输入至末级射频功率放大器92的栅极的电压一直为一个电压值恒定的电压 Vcc，这样，发射通路处于启动状态时持续为末级射频功率放大器92的栅极供电会导致发射通路的功耗较大。
发明内容
本发明实施例提供了一种控制发射通路中功耗器件供电电压的方法、装置以及一种发射系统，解决了现有技术存在发射通路处于工作状态时持续为射频功率放大器的栅极供电导致发射通路的功耗较大的技术问题。该控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，包括感应需要发射的I/Q信号的幅度大小或者感应由所述I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度大小；在所述幅度增大时升高输出至用于放大所述射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器栅极的电压。进一步，所述射频功率放大器为末级射频功率放大器和/或增益调节模块，所述控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，还包括在所述幅度增大时升高输出至所述射频功率放大器漏极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器漏极的电压。进一步，感应所述I/Q信号的幅度大小的方法，包括当需要发射的所述I/Q信号的信号格式为非数字信号格式时，将所述I/Q信号均处理为数字信号格式；提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值，所述幅度包络值随所述幅度的增大而增大，且随所述幅度的减小而减小。进一步，在提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值之前，感应所述I/Q信号的幅度大小的方法，还包括对数字信号格式的所述I/Q信号进行内插和/或滤波处理； 和/或，该控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，还包括在没有需要发射的所述I/Q 信号或所述射频信号输入发射通路时停止对所述发射通路中的至少一种功耗器件供电；所述功耗器件至少包括所述射频功率放大器。
进一步，提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值的方法，包括以下步骤将数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值以及所述Q信号的幅度值带入公式-Α="/2+ρ2计算得出所述幅度包络值，所述公式中A为所述幅度包络值；I为数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值；Q为数字信号格式的所述I/Q信号中所述Q信号的幅度值。进一步，提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值的方法，还包括以下步骤 当根据所述公式计算出的所述幅度包络值大于第N数值，且不大于第Ν+1数值时， 提取第Ν+1数值作为所述幅度包络值；其中所述N为自然数，所述第Ν+1数值大于所述第N数值，且所述第N数值以及所述第 Ν+1数值均为根据所述公式计算得出的所述幅度包络值中的数值。进一步，提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络的方法，还包括以下步骤将所述I信号的幅度值、所述Q信号的幅度值以及根据所述I信号的幅度值、所述 Q信号的幅度值所提取的所述幅度包络值存储于查找表中；根据所述I信号的幅度值以及所述Q信号的幅度值在所述查找表中查找出所述幅度包络值。进一步，在所述幅度增大时升高输出至所述射频功率放大器栅极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器栅极的电压的方法，包括以下步骤对所述幅度包络值进行数模转换；将数模转换所得出的模拟信号格式的电压输出至所述射频功率放大器的栅极。进一步，对所述幅度包络值进行数模转换之前，还包括以下步骤预先在所述射频功率放大器上检测得出所述射频功率放大器的栅极电压曲线；预先在所述发射通路上检测得出对所述射频功率放大器的栅极输入恒定电压时， 不同幅度的I/Q信号与所述射频功率放大器的输出功率之间的对应关系；根据所述I/Q信号的幅度、所述栅极电压曲线、所述对应关系计算得出所述射频功率放大器所需要的随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值，并利用随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值除以或减去对所述幅度包络值检测到的所述射频功率放大器的实际栅极电压值，得出补偿常数；通过将所述幅度包络值与所述补偿常数相乘或相加的方式对所述幅度包络值进行幅度补偿。进一步，在对所述幅度包络值进行幅度补偿的步骤之后，对所述幅度包络值进行数模转换之前，还包括以下步骤当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，以统一的比例调高所述幅度包络值；或者，当二进制格式的所述幅度包络值的位数超出用于对所述幅度包络值进行数模转换的数模转换单元所能识别的最大位数时，以统一的比例缩小所述幅度包络值；将数模转换所得出的模拟信号格式的电压输出至所述射频功率放大器的栅极之前，还包括以下步骤
滤除所述模拟信号格式的电压中的镜像分量；当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，将所述模拟信号格式的电压值进行放大。进一步，所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，还包括以下步骤检测所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后，所述射频功率放大器的栅极和/或漏极接收到电压以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间， 并计算出所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后，所述射频功率放大器的栅极和/或漏极接收到电压的时间以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间之间的时间差；根据所述时间差对所述I/Q信号或所述射频信号进行延迟，使得输出至所述射频功率放大器的栅极的电压和/或漏极的电压与所述射频信号同步到达所述射频功率放大器；本发明实施例所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，包括感应模块以及控制模块，其中所述感应模块，用于感应需要发射的I/Q信号的幅度大小或者感应由所述I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度大小；所述控制模块，用于在所述幅度增大时升高输出至用于放大所述射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器栅极的电压。进一步，所述射频功率放大器为末级射频功率放大器和/或增益调节模块，其中所述控制模块，还用于在所述幅度增大时升高输出至所述射频功率放大器漏极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器漏极的电压。进一步，所述感应模块包括数据处理单元以及包络提取单元，其中所述数据处理单元，用于当需要发射的所述I/Q信号的信号格式为非数字信号格式时，将所述I/Q信号均处理为数字信号格式；所述包络提取单元，用于提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值，，所述幅度包络值随所述幅度的增大而增大，且随所述幅度的减小而减小。进一步，所述感应模块，还包括数字信号处理单元，其中所述数字信号处理单元，用于对数字信号格式的所述I/Q信号进行内插和/或滤波处理。进一步，所述包络提取单元，还包括计算子单元，所述计算子单元用于将数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值以及所述Q信号的幅度值带入公式 A=-Jl2+Q2计算得出所述幅度包络值，所述公式中A为所述幅度包络值；I为数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值；Q为数字信号格式的所述I/Q信号中所述Q信号的幅度值。进一步，所述包络提取单元，还包括分类子单元，所述分类子单元用于当根据所述公式计算出的所述幅度包络值大于第N数值，且不大于第N+1数值时，提取第N+1数值作为所述幅度包络值；其中
所述N为自然数，所述第N+1数值大于所述第N数值，且所述第N数值以及所述第 N+1数值均为根据所述公式计算得出的所述幅度包络值中的数值；和/或，所述包络提取单元为Matlab或Excel ；和/或，所述数字信号处理单元为FPGA。进一步，所述包络提取单元，还包括存储子单元以及查找子单元，其中所述存储子单元，用于将所述I信号的幅度值、所述Q信号的幅度值以及根据所述 I信号的幅度值、所述Q信号的幅度值所提取的所述幅度包络值存储于查找表中；所述查找子单元，用于根据所述I信号的幅度值以及所述Q信号的幅度值在所述查找表中查找出所述幅度包络值。进一步，所述控制模块，包括数模转换单元以及电压输出单元，其中所述数模转换单元，用于对所述幅度包络值进行数模转换；所述电压输出单元，用于将数模转换所得出的模拟信号格式的电压输出至所述射频功率放大器的栅极。进一步，所述感应模块，还包括第一检测单元、第二检测单元、常数计算单元以及包络补偿单元，其中所述第一检测单元，用于预先在所述射频功率放大器上检测得出所述射频功率放大器的栅极电压曲线；所述第二检测单元，用于预先在所述发射通路上检测得出对所述射频功率放大器的栅极输入恒定电压时，不同幅度的I/Q信号与所述射频功率放大器的输出功率之间的对应关系；所述常数计算单元，用于根据所述I/Q信号的幅度、所述栅极电压曲线、所述对应关系计算得出所述射频功率放大器所需要的随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值， 并利用随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值除以或减去对所述幅度包络值检测到的所述射频功率放大器的实际栅极电压值，得出补偿常数；所述包络补偿单元，用于通过将所述幅度包络值与所述补偿常数相乘或相加的方式对所述幅度包络值进行幅度补偿。进一步，所述感应模块还包括幅度调节单元，其中所述幅度调节单元，用于当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，以统一的比例调高所述幅度包络值；或者，所述幅度调节单元，用于当二进制格式的所述幅度包络值的位数超出用于对所述幅度包络值进行数模转换的所述数模转换单元所能识别的最大位数时，以统一的比例缩小所述幅度包络值；所述控制模块还包括滤波单元和/或幅度放大单元，其中所述滤波单元，用于滤除所述模拟信号格式的电压中的镜像分量；所述幅度放大单元，用于当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，将所述模拟信号格式的电压值进行放大。进一步，本发明实施例所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置还包括时间确定模块以及延迟模块，其中所述时间确定模块，用于检测所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后，所述射频功率放大器的栅极和/或漏极接收到电压以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间，并计算出所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后， 所述射频功率放大器的栅极和/或漏极接收到电压的时间以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间之间的时间差；所述延迟模块，用于根据所述时间差对所述I/Q信号或所述射频信号进行延迟， 使得输出至所述射频功率放大器的栅极的电压和/或漏极的电压与所述射频信号同步到达所述射频功率放大器。和/或，所述控制模块还包括电压切换单元，其中所述电压切换单元，用于在没有需要发射的所述I/Q信号或者所述射频信号输入发射通路时停止对所述发射通路中的至少一种功耗器件供电，所述功耗器件至少包括所述射频功率放大器以及所述幅度放大单元；和/或，所述幅度放大单元为运算放大器；和/或，所述滤波单元为LC低通滤波器。本发明实施例所提供的发射系统，包括发射通路以及上述本发明实施例所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其中所述发射通路中的功耗器件包括数模转换模块、调制模块以及至少一个所述射频功率放大器，所述射频功率放大器为末级射频功率放大器和/或增益调节模块，所述数模转换模块，用于将数字信号格式的所述I/Q信号均转换为模拟信号格式；所述调制模块，用于将模拟信号格式的所述I/Q信号调制为射频信号；所述射频功率放大器，用于放大所述射频信号的功率；所述发射系统为TDD发射系统或FDD发射系统。进一步，所述发射通路为基站或终端；和/或，所述调制模块为混频器；和/或，所述增益调节模块包括至少一个驱动放大器以及至少一个可编程增益控制器，其中所述驱动放大器，用于将所述射频信号的功率以额定的倍数放大后输入至所述射频功率放大器；所述可编程增益控制器，用于在所述射频信号的功率不稳定时，对所述射频信号进行功率补偿，使所述驱动放大器放大后的所述射频信号的功率符合所述射频功率放大器所需要的功率；和/或，所述末级射频功率放大器包括至少一个主放大器以及至少一个从放大器，所述发射通路还包括分路模块以及合路模块，其中所述分路模块，用于将所述增益调节模块放大后的所述射频信号分别输入至所述主放大器以及所述从放大器；所述主放大器以及所述从放大器，均用于放大所述射频信号的功率和幅度；所述主放大器与所述从放大器开启时所要求的所述射频信号的输入功率值大小不同；所述合路模块，用于将所述主放大器以及从放大器放大并从其各自漏极输出的所述射频信号合路后输出所述天线。与现有技术相比，本发明所提供上述技术方案中的任一技术方案具有如下优点
由于本发明实施例中可以先感应需要发射的I/Q信号的幅度大小或者先感应由 I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度大小，然后在幅度增大时升高输出至用于放大所述射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在幅度减小时降低输出至射频功率放大器栅极的电压，从而可以根据幅度大小实时控制输出至至少一个射频功率放大器(例如末级射频功率放大器)的栅极的电压大小；同时，因为现有技术为保证输入至射频功率放大器的任意大小幅度的I/Q信号或者由I/Q信号数模转换后的射频信号的功率均能够被正常的放大，其持续为射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压是比较大的，故而与现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压相比，本发明中在需要发射的I/Q信号的幅度变小或者由I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度变小时，输出至射频功率放大器的栅极的电压也会变小，变小后必然会小于现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压；当本发明实施例中需要发射的I/Q信号的幅度变大或者由 I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度变大时，即使幅度变化到最大，输出至射频功率放大器的栅极的电压仅仅会等于现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压而不会大于现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压；由此可见，由于本发明实施例中大部分时间输出至射频功率放大器的栅极的电压均小于现有技术中持续为射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压，所以本发明实施例中对射频功率放大器的栅极输入的电压所造成的功耗更小，进而射频功率放大器乃至发射通路的功耗也更小，所以解决了现有技术存在发射通路处于工作状态时持续为射频功率放大器的栅极供电导致发射通路的功耗较大的技术问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中TDD-LTE系统中的发射通路的主要组成部分的示意图；图2为现有技术中模拟控制电路与发射通路之间的连接关系的示意图；图3为本发明方法实施例1所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法的一种实施方式的流程示意图；图4为图3所示本发明方法实施例1所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法的一种具体实施流程的示意图；图5为本发明方法实施例1所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法的再一种实施方式的流程示意图；图6为本发明方法实施例1所提供的一个无线帧的配置示意图；图7为本发明方法实施例2所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法的流程示意图；图8为本发明方法实施例2所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法的优选实施方式的流程示意图；图9为应用本发明装置实施例1所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置的发射系统的一种实施方式的示意图；图10为应用本发明装置实施例1所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置的发射系统的又一种实施方式的示意图；图11为本发明装置实施例1所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置中感应模块以及控制模块的内部组成部分示意图；图12为应用本发明装置实施例2所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置的发射系统的示意图；图13为应用本发明装置实施例2所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置的一种具体实施方式
的发射系统的示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种功耗低、硬件上容易实现、器件选择难度小，且系统效率比较高的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法、控制发射通路中功耗器件供电电压的装置以及设置该控制发射通路中功耗器件供电电压的装置的发射系统。方法实施例1 如图3所示，本发明实施例所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法， 包括以下步骤Si、感应需要发射的I/Q信号的幅度大小；S2、在幅度增大时升高输出至用于放大射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在幅度减小时降低输出至射频功率放大器栅极的电压。由于本发明实施例中可以先感应需要发射的I/Q信号的幅度大小，然后在幅度增大时升高输出至用于放大射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在幅度减小时降低输出至射频功率放大器栅极的电压，从而可以根据幅度大小实时控制输出至至少一个射频功率放大器(例如末级射频功率放大器)的栅极的电压大小；同时，因为现有技术为保证输入至射频功率放大器的任意大小幅度的I/Q信号的功率均能够被正常的放大，其持续为射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压是比较大的，故而与现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压相比，本发明中在需要发射的I/Q信号的幅度变小时，输出至射频功率放大器的栅极的电压也会变小，变小后必然会小于现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压；当本发明实施例中需要发射的I/Q信号的幅度变大时，即使幅度变化到最大，输出至射频功率放大器的栅极的电压仅仅会等于现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压而不会大于现有技术中持续为发射通路中的射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压；
由此可见，由于本发明实施例中大部分时间输出至射频功率放大器的栅极的电压均小于现有技术中持续为射频功率放大器的栅极输入的电压值恒定的电压，所以本发明实施例中对射频功率放大器的栅极输入的电压所造成的功耗更小，进而射频功率放大器乃至发射通路的功耗也更小，所以解决了现有技术存在发射通路处于工作状态时持续为射频功率放大器的栅极供电导致发射通路的功耗较大的技术问题。如图5所示，本发明实施例中射频功率放大器为末级射频功率放大器和/或增益调节模块，控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，还包括以下步骤S3、在幅度增大时升高输出至射频功率放大器漏极的电压，在幅度减小时降低输出至射频功率放大器漏极的电压。与控制输出至射频功率放大器栅极的电压的方法同理，由于末级射频功率放大器以及增益调节模块的输出功率均是随同其栅极以及漏极的输入电压的增大而增大的，所以当增益调节模块的漏极以及末级射频功率放大器漏极的电压随需要发射的I/Q信号的幅度大小发生变化时，根据幅度大小实时控制输出至至少一个增益调节模块的漏极和/或栅极的电压大小时，可以进一步减少发射通路的功耗。当发射通路中存在多个射频功率放大器时，由于不同的射频功率放大器其栅极以及漏极所需要的电压大小是不同的，所以本实施例中需要分别对不同的射频功率放大器的栅极或漏极分别输入不同的电压，同时，由于同一射频功率放大器的漏极电压必然大于其栅极电压才能实现功率放大，所以对同一射频功率放大器的栅极以及其漏极也必须分别输入不同的电压，当然，本实施例中也可以仅使得输出至其中一部分射频功率放大器的栅极的电压随幅度大小而变化，仅使得输出至其中另一部分射频功率放大器的漏极的电压随幅度大小而变化。由于上述本发明实施例所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法既可以用于实时控制输入至射频功率放大器9栅极的电压，也可以用于实时控制射频功率放大器9漏极的电压，所以当仅仅使用上述本发明实施例所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法用于实时控制输入至射频功率放大器9栅极的电压，而不实时控制射频功率放大器9漏极的电压时，射频功率放大器9漏极的电压可以输入一个电压值恒定的电压，反之，当仅仅使用上述本发明实施例所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法用于实时控制输入至射频功率放大器9漏极的电压，而不实时控制射频功率放大器9栅极的电压时，射频功率放大器9栅极的电压可以输入一个电压值恒定的电压。如图4所示，本实施例中感应I/Q信号的幅度大小的方法，包括以下步骤S11、当需要发射的I/Q信号的信号格式为非数字信号格式时，将I/Q信号均处理为数字信号格式；S12、提取数字信号格式的I/Q信号的幅度包络值，幅度包络值随幅度的增大而增大，且随幅度的减小而减小。由于通常发射通路所需要发射的信号为基带发出，基带发出的信号为数字格式信号，所以步骤Sll可以在基带内实现，当需要发射的I/Q信号的信号格式为数字信号格式时，例如为基带发出的信号时，可以省略步骤S11。当然，也可以通过基带之外的其他数据格式处理装置来实现步骤Sll。本实施例中提取数字信号格式的I/Q信号的幅度包络值的方法可以通过具有数字信号处理功能的模块或装置(例如FPGA)来实现。FPGA (Field-ProgrammabIe Gate Array，现场可编程门阵列)，具有功耗低，且能够重复使用的优点。
如图4所示，本实施例中在提取数字信号格式的I/Q信号的幅度包络值之前，感应 I/Q信号的幅度大小的方法，还包括以下步骤
骤
的至少
S110、对数字信号格式的I/Q信号进行内插和/或滤波处理； 和/或，如图5所示，该控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，还包括以下步
‘、.-
S200、在没有需要发射的I/Q信号或射频信号输入发射通路时停止对发射通路中种功耗器件供电；
功耗器件至少包括射频功率放大器。
内插可以改变数字信号格式的I/Q信号的发射速率，滤波处理可以滤除干扰ii 号，保证数字信号格式的I/Q信号不受无关信号的干扰。由于处于启动状态的发射通路不可能一直均有需要发射的I/Q信号，例如TDD系统中，接收通路利用载波接收无线信号，还是发射通路利用同一载波发射无线信号，均是通过时间来切换的，时间资源在接收无线信号的方向以及发射无线信号的方向这两个方向上进行了分配。某个时间段由基站利用载波将无线信号发送至移动台(或称终端)，该方向也叫下行方向，某个时间段由移动台利用同一载波将无线信号发送给基站，该方向也叫上行方向。图6中表示一个无线帧(one radio frame)的配置情况，图中Tf表示一个无线帧的时间长度，iTs表示系统的采样周期，其中一个帧包括两个半帧(One half-frame)，每个半帧包括5个子帧(subframe)，所以一个帧包括10个子帧即subframe#0至subframe#9，其中#0表示该子帧的子帧号码为0，一个子帧所占用的时间为1ms。表格1中D代表该时间端无线信号处于下行方向，S表示特殊子帧，U表示该时间端无线信号处于上行方向。表格1
上行-下行配置 (Uplink-downlink Configuration) 0
2
3
4
5
6
上行-下行子帧切换周期 (Downlink-to-Uplink
Switch-point periodicity)0 1
5 msDS
5 msDS
5 msDS
10 msDS
10 msDS
10 msDS
5 msD S
9UDDDDDD 8UUDDDDU 7UUUDDDU
O
^eSSSDDDS fisDDDDDDD
^tudduddu 了uduudu
(2UUUUUUU 由上述表格1可以看出，基站利用载波将无线信号发送至移动台时，即无线信号
处于下行方向上即D状态时，也可以关闭用于在上行方向发送无线信号的功耗器件(例如
移动台内的发射通路中的功耗器件)以节省功耗，反之，移动台利用同一载波将无线信号
发送至基站时，即无线信号处于上行方向上即U状态时，也可以关闭用于在下行方向发送
无线信号的功耗器件(例如基站内的发射通路中的功耗器件)以节省功耗。
考虑到由于TDD系统中接收无线信号与发射无线信号之间的时间间隔通常比较短，通常只有几毫秒，而不少功耗器件的启动时间也大于该时间，所以通常仅对发射通路中启动时间非常短的功耗器件停止供电。在没有需要发射的I/Q信号输入发射通路时，需要发射的I/Q信号的幅度为零， 所以幅度包络值为零，所以可以通过幅度包络值是否为零来间接判断是否有需要发射的I/ Q信号输入发射通路，当然，也可以通过检测设备直接检测是否有需要发射的I/Q信号或射频信号输入发射通路。如图4所示，本实施例中提取数字信号格式的I/Q信号的幅度包络值的方法即步骤S12，包括以下步骤S120、将数字信号格式的I/Q信号中I信号的幅度值以及Q信号的幅度值带入公式=A=V/2 +Q2计算得出幅度包络值，公式中A为幅度包络值；I为数字信号格式的I/Q信号中I信号的幅度值；Q为数字信号格式的I/Q信号中Q信号的幅度值。使用上述公式所计算得到的幅度包络值可以准确体现出不同幅度的数字信号格式的I/Q信号的幅度大小。当然，也可以采用上述公式之外的其他公式计算幅度包络值，所计算得到的幅度包络值只要能体现出数字信号格式的I/Q信号的幅度大小即可。如图4所示，本实施例中提取数字信号格式的I/Q信号的幅度包络值的方法即步骤S12，还包括以下步骤S121、当根据公式计算出的幅度包络值大于第N数值，且不大于第N+1数值时，提取第N+1数值作为幅度包络值；其中N为自然数，第N+1数值大于第N数值，且第N数值以及第N+1数值优选为根据公式计算得出的幅度包络值中的数值。由于每一个不同幅度的数字信号格式的I/Q信号所计算出的幅度包络值均用于改变射频功率放大器的栅极的电压大小时，幅度包络值变动比较频繁，进而输入至射频功率放大器的栅极的电压波动非常频繁，射频功率放大器的栅极的电压波动太过频繁时，不利于射频功率放大器稳定工作，所以采用上述方法可以减少幅度包络值变动的频率，进而可以实现节省射频功率放大器栅极电压功耗的同时，保证射频功率放大器稳定工作。当然，本实施例中所提取的幅度包络值即第N+1数值也可以不是根据公式计算得出的幅度包络值中的数值，第N数值也可以不是根据公式计算得出的幅度包络值中的数值，例如所提取的幅度包络值也可以与根据公式计算得出的幅度包络值中的数值的近似值，又如所提取的幅度包络值也可以取以上公式所计算出的某一范围内的所有值的平均值。由于当第N数值以及第N+1数值为根据公式计算得出的幅度包络值中的数值时，第N+1 数值至少可以准确体现出部分I/Q信号所对应的幅度包络值，从而使得第N+1数值大小的变化规律与I/Q信号所对应的幅度包络值大小的变化规律近似一致，进而保证所提取的幅度包络值的大小能更为准确体现出I/Q信号的幅度大小。如图4所示，本实施例中提取数字信号格式的I/Q信号的幅度包络的方法，还包括以下步骤S122、将I信号的幅度值、Q信号的幅度值以及根据I信号的幅度值、Q信号的幅度值所提取的幅度包络值存储于查找表中；S123、根据I信号的幅度值以及Q信号的幅度值在查找表中查找出幅度包络值。由于使用上述公式计算幅度包络值时，不易在具有数据处理能力的装置上尤其是成本以及功耗均比较低的具有数据处理能力的装置(例如FPGA)上实现，所以预先将其存储于查找表，然后，再从查找表中查找幅度包络值可以节省使用上述公式计算幅度包络值的步骤，不仅更节省时间，而且也便于使用成本以及功耗均比较低的具有数据处理能力的装置(例如FPGA)来实现。由于本实施例中可以通过FPGA等所构成的数字电路实现感应需要发射的I/Q信号的幅度大小或者感应由I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度大小，与现有技术中使用模拟控制电路的方法相比，由于射频功率放大器的栅极所需要的电压相对较小，无需使用电压转换芯片转换并输出较大的电压，仅直接使用数字模拟转换器或者仅使用数字模拟转换器以及处理速度快、放大倍数小的运算放大器便可以射频功率放大器的栅极所需要的电压，因为无需使用电压转换芯片，进而也避免了电压转换芯片的电压转换速度比较慢，无法跟上射频信号的变化速度，而使用延迟模块对射频信号延迟太久又会影响射频信号的正常发射，所以最终导致使用电压转换芯片的模拟控制电路较难实现射频信号与输入至射频功率放大器的电压同步的技术问题。下面以数字信号格式的I信号的幅度值、数字信号格式的Q信号均为16bit为例， 更为详细的说明本发明实施例中步骤S120、步骤S121、步骤S122以及步骤S123具体如何实现。首先，计算并遍历出(I~2+Q~2)可能得到的所有值；当I信号、Q信号均为16bit时，(I"2+Q"2)的范围为(0 2147483648)，其次，计算出对应(r2+Ql)~(0j)的所有值，并做成初始的查找表(这步可用 Matlab或Excel等工具简单实现)。当I信号、Q信号为16bit时，(I"2+Q"2) “ (0. 5)的范围为(0 46341)；表格2:
权利要求
1.一种控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，包括以下步骤感应需要发射的I/Q信号的幅度大小或者感应由所述I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度大小；在所述幅度增大时升高输出至用于放大所述射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器栅极的电压。
2.根据权利要求1所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，所述射频功率放大器为末级射频功率放大器和/或增益调节模块，所述控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，还包括以下步骤在所述幅度增大时升高输出至所述射频功率放大器漏极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器漏极的电压。
3.根据权利要求1所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，感应所述I/Q信号的幅度大小的方法，包括以下步骤当需要发射的所述I/Q信号的信号格式为非数字信号格式时，将所述I/Q信号均处理为数字信号格式；提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值，所述幅度包络值随所述幅度的增大而增大，且随所述幅度的减小而减小。
4.根据权利要求3所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，在提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值之前，感应所述I/Q信号的幅度大小的方法，还包括以下步骤对数字信号格式的所述I/Q信号进行内插和/或滤波处理；和/或，提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值的方法，包括以下步骤将数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值以及所述Q信号的幅度值带入公式-Α="/2+ρ2计算得出所述幅度包络值，所述公式中A为所述幅度包络值；I为数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值；Q为数字信号格式的所述I/Q信号中所述Q信号的幅度值。
5.根据权利要求4所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值的方法，还包括以下步骤当根据所述公式计算出的所述幅度包络值大于第N数值，且不大于第Ν+1数值时，提取第Ν+1数值作为所述幅度包络值；其中所述N为自然数，所述第Ν+1数值大于所述第N数值，且所述第N数值以及所述第Ν+1 数值均为根据所述公式计算得出的所述幅度包络值中的数值。
6.根据权利要求4或5所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于， 提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络的方法，还包括以下步骤将所述I信号的幅度值、所述Q信号的幅度值以及根据所述I信号的幅度值、所述Q信号的幅度值所提取的所述幅度包络值存储于查找表中；根据所述I信号的幅度值以及所述I/Q信号的幅度值在所述查找表中查找出所述幅度包络值。
7.根据权利要求3所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，在所述幅度增大时升高输出至所述射频功率放大器栅极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器栅极的电压的方法，包括以下步骤对所述幅度包络值进行数模转换；将数模转换所得出的模拟信号格式的电压输出至所述射频功率放大器的栅极。
8.根据权利要求7所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，对所述幅度包络值进行数模转换之前，还包括以下步骤预先在所述射频功率放大器上检测得出所述射频功率放大器的栅极电压曲线； 预先在所述发射通路上检测得出对所述射频功率放大器的栅极输入恒定电压时，不同幅度的I/Q信号与所述射频功率放大器的输出功率之间的对应关系；根据所述I/Q信号的幅度、所述栅极电压曲线、所述对应关系计算得出所述射频功率放大器所需要的随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值，并利用随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值除以或减去对所述幅度包络值检测到的所述射频功率放大器的实际栅极电压值，得出补偿常数；通过将所述幅度包络值与所述补偿常数相乘或相加的方式对所述幅度包络值进行幅度补偿。
9.根据权利要求8所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，在对所述幅度包络值进行幅度补偿的步骤之后，对所述幅度包络值进行数模转换之前，还包括以下步骤当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，以统一的比例调高所述幅度包络值；或者，当二进制格式的所述幅度包络值的位数超出用于对所述幅度包络值进行数模转换的数模转换单元所能识别的最大位数时，以统一的比例缩小所述幅度包络值；将数模转换所得出的模拟信号格式的电压输出至所述射频功率放大器的栅极之前，还包括以下步骤滤除所述模拟信号格式的电压中的镜像分量；当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，将所述模拟信号格式的电压值进行放大。
10.根据权利要求1或2所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，其特征在于，还包括以下步骤检测所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后，所述射频功率放大器的栅极和/或漏极接收到电压以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间，并计算出所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后，所述射频功率放大器的栅极和/ 或漏极接收到电压的时间以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间之间的时间差；根据所述时间差对所述I/Q信号或所述射频信号进行延迟，使得输出至所述射频功率放大器的栅极的电压和/或漏极的电压与所述射频信号同步到达所述射频功率放大器； 和/或，该控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，还包括以下步骤 在没有需要发射的所述I/Q信号或所述射频信号输入发射通路时停止对所述发射通路中的至少一种功耗器件供电；所述功耗器件至少包括所述射频功率放大器。
11.一种控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于，包括感应模块以及控制模块，其中所述感应模块，用于感应需要发射的I/Q信号的幅度大小或者感应由所述I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度大小；所述控制模块，用于在所述幅度增大时升高输出至用于放大所述射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器栅极的电压。
12.根据权利要求11所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 所述射频功率放大器为末级射频功率放大器和/或增益调节模块，其中所述控制模块，还用于在所述幅度增大时升高输出至所述射频功率放大器漏极的电压，在所述幅度减小时降低输出至所述射频功率放大器漏极的电压。
13.根据权利要求11所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 所述感应模块，包括数据处理单元以及包络提取单元，其中所述数据处理单元，用于当需要发射的所述I/Q信号的信号格式为非数字信号格式时，将所述I/Q信号均处理为数字信号格式；所述包络提取单元，用于提取数字信号格式的所述I/Q信号的幅度包络值，所述幅度包络值随所述幅度的增大而增大，且随所述幅度的减小而减小。
14.根据权利要求13所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 所述感应模块，还包括数字信号处理单元，其中所述数字信号处理单元，用于对数字信号格式的所述I/Q信号进行内插和/或滤波处理；和/或，所述包络提取单元，还包括计算子单元，其中所述计算子单元，用于将数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值以及所述Q信号的幅度值带入公式=A=VT1T^计算得出所述幅度包络值，所述公式中 A为所述幅度包络值；I为数字信号格式的所述I/Q信号中所述I信号的幅度值； Q为数字信号格式的所述I/Q信号中所述I/Q信号的幅度值。
15.根据权利要求14所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 所述包络提取单元，还包括分类子单元，其中所述分类子单元，用于当根据所述公式计算出的所述幅度包络值大于第N数值，且不大于第N+1数值时，提取第N+1数值作为所述幅度包络值；其中所述N为自然数，所述第N+1数值大于所述第N数值，且所述第N数值以及所述第N+1 数值均为根据所述公式计算得出的所述幅度包络值中的数值； 和/或，所述包络提取单元为Matlab或Excel ； 和/或，所述数字信号处理单元为FPGA。
16.根据权利要求14或15所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于，所述包络提取单元，还包括存储子单元以及查找子单元，其中所述存储子单元，用于将所述I信号的幅度值、所述I/Q信号的幅度值以及根据所述I信号的幅度值、所述Q信号的幅度值所提取的所述幅度包络值存储于查找表中；所述查找子单元，用于根据所述I信号的幅度值以及所述Q信号的幅度值在所述查找表中查找出所述幅度包络值。
17.根据权利要求13所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 所述控制模块，包括数模转换单元以及电压输出单元，其中所述数模转换单元，用于对所述幅度包络值进行数模转换；所述电压输出单元，用于将数模转换所得出的模拟信号格式的电压输出至所述射频功率放大器的栅极。
18.根据权利要求17所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 所述感应模块，还包括第一检测单元、第二检测单元、常数计算单元以及包络补偿单元，其中所述第一检测单元，用于预先在所述射频功率放大器上检测得出所述射频功率放大器的栅极电压曲线；所述第二检测单元，用于预先在所述发射通路上检测得出对所述射频功率放大器的栅极输入恒定电压时，不同幅度的I/Q信号与所述射频功率放大器的输出功率之间的对应关系；所述常数计算单元，用于根据所述I/Q信号的幅度、所述栅极电压曲线、所述对应关系计算得出所述射频功率放大器所需要的随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值，并利用随所述幅度包络值呈线性变化的栅极电压值除以或减去对所述幅度包络值检测到的所述射频功率放大器的实际栅极电压值，得出补偿常数；所述包络补偿单元，用于通过将所述幅度包络值与所述补偿常数相乘或相加的方式对所述幅度包络值进行幅度补偿。
19.根据权利要求18所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 所述感应模块，还包括幅度调节单元，所述幅度调节单元，用于当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，以统一的比例调高所述幅度包络值；或者，所述幅度调节单元，用于当二进制格式的所述幅度包络值的位数超出用于对所述幅度包络值进行数模转换的所述数模转换单元所能识别的最大位数时，以统一的比例缩小所述幅度包络值；所述控制模块，还包括滤波单元和/或幅度放大单元，其中所述滤波单元，用于滤除所述模拟信号格式的电压中的镜像分量；所述幅度放大单元，用于当数模转换所得出的模拟信号格式的电压小于所述射频功率放大器的栅极所需要的电压时，将所述模拟信号格式的电压值进行放大。
20.根据权利要求19所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其特征在于， 该控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，还包括时间确定模块以及延迟模块，其中所述时间确定模块，用于检测所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后，所述射频功率放大器的栅极和/或漏极接收到电压以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间，并计算出所述I/Q信号或所述射频信号输入所述发射通路后，所述射频功率放大器的栅极和/或漏极接收到电压的时间以及所述射频功率放大器的栅极接收到所述射频信号的时间之间的时间差；所述延迟模块，用于根据所述时间差对所述I/Q信号或所述射频信号进行延迟，使得输出至所述射频功率放大器的栅极的电压和/或漏极的电压与所述射频信号同步到达所述射频功率放大器。和/或，所述控制模块还包括电压切换单元，其中所述电压切换单元，用于在没有需要发射的所述I/Q信号或者所述射频信号输入发射通路时停止对所述发射通路中的至少一种功耗器件供电，所述功耗器件至少包括所述射频功率放大器以及所述幅度放大单元；和/或，所述幅度放大单元为运算放大器；和/或，所述滤波单元为LC低通滤波器。
21.一种发射系统，其特征在于，包括发射通路以及权利要求11-20任意一项所述的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，其中所述发射通路中的功耗器件包括数模转换模块、调制模块、天线以及至少一个所述射频功率放大器，所述射频功率放大器为末级射频功率放大器和/或增益调节模块， 所述数模转换模块，用于将数字信号格式的所述I/Q信号均转换为模拟信号格式； 所述调制模块，用于将模拟信号格式的所述I/Q信号调制为射频信号； 所述射频功率放大器，用于放大所述射频信号的功率； 所述发射系统为TDD发射系统或FDD发射系统。
22.根据权利要求21所述发射系统，其特征在于，所述发射通路为基站或终端；和/ 或，所述调制模块为混频器；和/或，所述增益调节模块包括至少一个驱动放大器以及至少一个可编程增益控制器，其中所述驱动放大器，用于将所述射频信号的功率以额定的倍数放大后输入至所述射频功率放大器；所述可编程增益控制器，用于在所述射频信号的功率不稳定时，对所述射频信号进行功率补偿，使所述驱动放大器放大后的所述射频信号的功率符合所述射频功率放大器所需要的功率；和/或，所述末级射频功率放大器包括至少一个主放大器以及至少一个从放大器，所述发射通路还包括分路模块以及合路模块，其中所述分路模块，用于将所述增益调节模块放大后的所述射频信号分别输入至所述主放大器以及所述从放大器；所述主放大器以及所述从放大器，均用于放大所述射频信号的功率和幅度； 所述主放大器与所述从放大器开启时所要求的所述射频信号的输入功率值大小不同；所述合路模块，用于将所述主放大器以及从放大器放大并从其各自漏极输出的所述射频信号合路后输出至所述天线。
全文摘要
本发明实施例提供了一种控制发射通路中功耗器件供电电压的方法、装置及发射系统，涉及通信技术领域。解决了现有技术存在发射通路的功耗较大的技术问题。该控制发射通路中功耗器件供电电压的方法，包括感应需要发射的I/Q信号的幅度大小或者感应由I/Q信号数模转换后的射频信号的幅度大小；在幅度增大时升高输出至用于放大射频信号功率的射频功率放大器栅极的电压，在幅度减小时降低输出至射频功率放大器栅极的电压。该控制发射通路中功耗器件供电电压的装置，包括感应模块以及控制模块。该发射系统，包括发射通路以及本发明所提供的控制发射通路中功耗器件供电电压的装置。本发明应用于降低整机发射通路部分带来的功耗。
文档编号H03F3/21GK102244500SQ201110139338
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者柴旭荣, 王博闻, 王忠勇 申请人:新邮通信设备有限公司