专利名称：为发射器提供信号度量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为通信系统的发射器提供信号度量的方法及装置，尤其涉及提供计算复杂度减少的非线性信号度量的方法及装置。
背景技术：
通信系统，尤其是无线通信系统已成为现代社会的重要组 成部分。一般来说，在无线通信系统中，基站建立的无线电波覆盖一个单元，因此一个终端(如用户设备(userequipment，简称为UE))可以通过流经基站和终端之间的无线通信信道的信号传输与基站通信。通过不同的通信参数组合，如不同调制方案和/或编码方案的组合，使得涉及无线信号传播的环境以及媒介的通信信道可以分割成多址的多个物理信道。部分物理信道执行下行信道以实现从基站到终端的传输，而其他物理信道则分配为上行信道以实现从终端到基站的传输。从另一个方面来说，部分物理信道用于数据传输，而其他物理信道则用于控制信息传输，该控制信息用于初始化、管理、移交和/或结束该通信信道。在无线通信系统中，终端配备有一个用于形成和发送上行信号到基站的发射器，该发射器包括一个功率放大器(power amplifier,以下简称PA)用于信号传输。由于功率放大器的线性特性，发射器的最大发射功率受到发射波形的峰均功率比(Peak-to-AveragePower Ratio，以下简称PAPR)限制。例如，在第三代(3G)宽带码分多址(WCDMA)标准中，通过多码传输技术，可在上行方向上支持更高的数据传输速率。上行信道可同时在Release6规范中建立，例如，组建4个E-DroCHs (增强型专用物理数据信道)、I个E-DPCCH(增强型专用物理控制信道)、I个DPCCH (专用物理控制信道)，和I个HS-DPCCH (高速专用物理控制信道)。并且，众所周知，由于采用复杂的调幅系统会导致更高的PAPR，并因此要求更大的PA线性范围以获得同均方根根(root-mean-square,以下简称RMS)功率。防止功率放大器要求更高线性度的方法之一是减少对最大传输功率的要求，以保持终端具有合理的成本和功耗。此外，如果发射功率超过具有线性特性的最大功率，会出现非线性失真且形成带内以及带外的干扰源。在第三代合作伙伴计划(3GPP)的技术规范25. 101中，定义立方量度(cubic metric，以下简称CM)来确定第三阶互调失真的数量和接近传输信号的PAPR。基于CM的价值,通过最大功率减少(maximum power reduction,以下简称MPR)的减少量(back-off)，可确定MPR以及减少的最大发射功率，以尽量减少非线性效应。因此，通过动态改变最大功率，可在不考虑物理信道配置和PAPR的特点的情况下充分利用PA的线性范围。该CM以及MPR的计算公式为V = rl+j * rQ, Vnorm = v/| v | — (eql)CM_unq = c1 * 20. Iog10 ((v^m)_)+ c2
_6] CM = CEIL05dB (c1 * 20. Iog10((V^rm)rms)+ c2) - -(eq2)MPR = max (CM-1，0) — (eq3)MPR—unq = max (CM—unq_l，0)
其中，v为经传播(spreading)、缩放因子缩放、IQ映射12(IQ mapping)、扰码(scrambling)、以及脉冲整形滤波后的传播波形；CM_unq是一个非量化的CM,MPR_unq是一个非量化的MPR ；Vnorm是规范化版本的波形v,函数I v |是v的绝对值；函数(*)rms是输入参数的均方根值；cl和c2是取决于物理信道配置的两个常数，包括物理信道数(Nphch)、扩频因子、信道码等，也依赖基于参考波形的CM的归一化。而提升整数函数CEILa5dB(*)则用于将输入参数提升至最少间隔为0. 5dB的最接近数值，该最接近数值大于等于该输入参数。举例来说，该提升函数CEILa5dB(*)可将0. 35dB提升为0. 5dB，或者将0. 15dB提升为0. 5dB,或者将-0. 45dB提升为OdB，等等。MPR用于控制发射功率以判断所允许的最大功率。也就是说，MPR必须在波形产生之前计算出来，且很大程度上取决于物理信道配置。在3GPP中，信道配置可在每个时隙内改变两次(一个时隙是一个预定的时间间隔，约为11/15毫秒)，从而使得MPR的可处理时间受到限制。而CM计算必须预测发射波形形成之前的实际CM，且在严格的时间限制下工作。另一个困难是该CM计算涉及立方操作以及涉及在定点实现中的高动态范围。
发明内容
本发明揭露一种减少时间限制且可降低计算难度的为发射器提供信号度量的方法及装置。一种为发射器提供信号度量的方法，该发射器传输的信号由选自多个缩放结合备选方案中的一个来进行振幅缩放，该缩放结合备选方案包括该信号的符号振幅以及缩放因子。该方法包括提供多个功率值的相位参数，每个相位参数对应所述多个缩放结合备选方案中的一个；以及根据该相位参数计算所述功率值，以及根据该功率值计算该信号度量。一种为发射器提供信号度量的装置，该发射器传输的信号由选自多个缩放结合备选方案中的一个来进行振幅缩放，该缩放结合备选方案包括该信号的符号振幅以及缩放因子。该装置包括累积单元，用于提供多个功率值的相位参数，每个相位参数对应所述多个缩放结合备选方案中的一个；以及计算单元，用于根据该相位参数计算所述功率值，以及根据该功率值计算该信号度量。上述为发射器提供信号度量的方法及装置根据缩放结合轮流计算立方度量(CM)，而不是通过时域积分(temporal integration)运算来计算立方度量,从而可以有效地降低计算所需的成本和资源(时间、功率、计算硬件等)。
图I为本发明一实施方式提供的发射器的结构示意图。图2为本发明一实施方式提供的功率值对照表。图3为图I的发射器的度量计算模块的示意图。图4至图6为图3的度量计算模块的调整选择器的调整系数选择方案参照图。
具体实施例方式在本说明书以及权利要求书当中使用了某些词汇来指代特定的组件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”是一个开放式的用语，因此应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可以直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。请参考图1，其为本发明一实施方式提供的发射器10。该发射器10可以应用到无线通信系统终端，如应用到符合3GPP标准/规范的移动通信系统的用户终端设备(UE)中。由发射器10传输的数据和/或信息的位兀被整理为多个模块(例如传输模块)，该多个模块可被设置为一个或多个信道(例如物理信道)，具体的，如从信道01(1)，01(2)，...，CH(n)到信道CH(Nphch)。本实施方式中，该些信道可以分别是一个DPDCH、一个DPCCH、一个HS-DPCCH、一个E-DPCCH和四个E-DI3DCHs。每个信道CH (n)的位元乘以相应的信道码cs (n)并由相应的缩放因子bt(n)进行缩放以进行传播，然后通过一个IQ映射12与同相部分和/或正交相部分进行映射。其中，该IQ映射12的结果往往表示为一具有实部(对应于同相部分)和虚部(对应于正交相部分)的复数。不同信道的信道码可以不同，不同信道的 缩放因子可以不同或相同。信道的数目(即Nphch)可以根据不同的应用场景进行具体设置。例如，为了支持基本的WCDMA功能，需要分配信道DroCH和DPCCH ;而为了支持先进的HSDPA (高速下行分组接入信道)，需要同时采用三个信道DH)CH、DPCCH和HS-DPCCH。对于采用了 HSDPA和更先进的HSUPA (高速上行分组接入信道)的应用场景，可建立五到七个信道，包括一个 DPDCH、一个 DPCCH、一个 HS-DPCCH、一个 E-DPCCH 以及一到四个 E-DPDCH(s)。不同的应用场景可以相互切换，例如，时隙(slot)轮流切换。信道CH⑴至CH(Nphch)的各个IQ映射12的结果通过一个加法器14进行叠加，其叠加的总和通过一个扰码scr (例如,一个复杂的扰码)进行混合(scrambled),然后进一步通过一个实部提取器16a以及一个虚部提取器16b分解为实部和虚部两部分。一个脉冲整形滤波器18a形成一数字信号波形以传输该实部，而另一个脉冲整形滤波器18b形成另一个数字信号波形以传输该虚部。该实部和虚部的数字信号波形分别由两个DAC(数模转换器)20a和20b转换成相应的模拟信号波形。由此产生的模拟信号波形分别通过两个低通滤波器22a和22b进行滤波，并分别由一个放大器模块24的两个可控放大器26a和26b进行放大。然后，两个放大后的波形通过一个上行变频器28根据适当的相位和载波频率调制成一个调制信号。所述调制信号承载着代表将要发送的位元符号，并被一个可控放大器(PA) 30放大，然后通过天线32传播到空气中。所述PA 30设定适当的信号功率电平，以保证正确接收基站信号的信号强度。为了将调制信号的振幅限制在PA 30的线性范围内，该发射器10还包括一个度量计算模块36和一个功率控制模块34。该功率控制模块34通过判断增益设定分布是在该上行变频器28之前还是之后，来确定实际发射功率。虽然多码传输可提供更高的数据传输速率，但也意味着如果采用具有较大PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)的物理信道配置，则在终端10中可获得的RMS (root-mean-square)功率会较小。而该终端10需要保证峰值功率不会引起PA 30的非线性失真，而较小的RMS功率无法满足此条件。因此，需要有适当的功率控制。本实施方式中，为了实现适当的功率控制，该功率控制模块34根据物理信道配置和/或由度量计算模块36提供的CM (cubic metric)来判断最大的功率损耗(与一个参考波形的最大幅度相比)。该度量计算模块36在传输信号(如低通滤波器22a和22b的模拟信号波形)产生之前提供预测MPR的功能。根据方程eql和eq2 (请参阅背景技术)，一种计算立方度量CM的方法,是生成运作于多个芯片速率(chip rate)的时域波形(temporal waveform)v以表征该脉冲整形滤波器18a和18b的作用，以及通过数值时域积分(numerical temporalintegration)计算波形v的均方根(rootnean-square)。但此种计算方法耗时且非常复杂。本发明根据全部信号幅值中的随机期望值来计算所述CM，而不是通过即将被传输的信号的时域波形来计算CM。由于即将被传输的信号(以下简称ve)会被正弦载波信号调制，信号ve的振幅(例如，信号包络的峰值振幅)可控制其均方根。在给定应用场景的任何特定时刻(例如，传输信号符号的时间段内)，信号ve承载一个或多个同步符号，该同步符号分别对应一个或多个不同的共存(co-existing)信道，如此，信号ve的振幅可以根据共存信道的同步符号来确定。其中，每一个同步符号的符号振幅由对应信道的缩放因子进 行缩放。对于每一个符号，符号振幅是根据符号值从构象映射(constellation mapping)的多个符号振幅备选方案中选出的，而缩放因子是根据信道配置从多个缩放因子备选方案中选择的。该同步符号的符号振幅备选方案和共存信道的缩放因子备选方案结合起来，并形成缩放结合备选方案。由此，一功率值(power terms)A(i)被定义为代表在其中一个缩放结合备选方案之下的信号ve的振幅A(') = {「丨2 (') + rQ2⑴ I「丨⑴= ZaIO-X)* bt(x); rQ(i) = [al(i，y) * bt(y)}
xgIyeQ其中，元素i表示其中一个缩放结合备选方案，该缩放结合备选方案为结合符号振幅备选方案和缩放因子备选方案的集合。rl(i)和rQ(i)是分别对应于信号ve的同相部分和正交相部分的两个相位。元素X表示由同相部分承载的每个同步(或共存)信道，元素y表示由正交相部分承载的每个共存信道。al(i，x)(或者al(i，y))代表选自对应信道的多个符号振幅备选方案之一的一个符号振幅，该信道由X (或者y)索引(indexed)。bt (x)(或者bt (y))是从对应信道的多个缩放因子备选方案中选取出来的一个缩放因子，该信道由x(或者y)索引(indexed)。可以理解，在某些实施方式中，rl(i)和rQ(i)之一有可能等于零，此时，功率值A(i)仅需要根据非零的rl⑴或rQ⑴来计算。请参考图2，其为所述功率值A(i)的一个实施方式。假设两个信道(由Chl以及ch2索引)均通过同相载波，没有正交相信道，则相位参数rl(i)将两个信道参数al(i，chi) *bt (chi)和 al (i, ch2) *bt (ch2)相加总，且消除(vanishes)相位参数 rQ(i)。本实施方式中，al (i, chi)以及al(i,ch2)中的任一个符号振幅选自备选方案{1，3},而缩放因子bt(ch2)则是从备选方案{bt_ch2, -bt_ch2}中选择其一。因此，可获得八个(从A(O)至A(7))覆盖参数al(i，chl)，al(i，ch2)以及bt(ch2)的所有备选方案的功率值。一般来说，对于相当于BPSK(二进制相移键控)的QPSK(正交相移键控)调制，在同相分支和正交相分支的一者中，用于构象映射的对应符号振幅是从两个备选方案{1，_1}中选取的。对于相当于4-PAM(脉冲幅度调制)的16-QAM(正交幅度调制)，在同相分支和正交相分支的一者中，符号振幅跨越(spans)四个备选方案{I, -1,3, -3}。对于在每一个同相和正交相分支中的具有8-AM的64-QAM，该符号振幅具有八个备选方案{1，-1,3, -3，
5,-5,7, -7}。对于某些信道,缩放因子跨越两个备选方案一个正值和一个负值。由于符号振幅备选方案和缩放因子备选方案的数量是2的次方，因此功率值A (i)的数量也是2的次方。例如，假设有3个具有非零缩放因子的信道为同相分支，4个具有非零缩放因子的信道为正交相分支，且所有信道都使用BPSK传输，则功率值A(i)的数量将是32，即从A(O)到A(31)。具体计算过程为假设所述3个具有非零缩放因子的信道分别为a、b、c，则结合方式包括a(±)b(±)c四种，假设所述4个具有非零缩放因子的信道分别为d、e、f、g，则结合方式包括d(±)e(±)f (±)g八种,则所述功率值A(i)的数量为4*8 = 32。鉴于功率值A(i)涵盖了信号振幅的所有可能性，该CM可根据信号度量M3获得，所述估算信号ve的三阶失真的信号度量M3通过下列公式计算
权利要求
1.一种为发射器提供信号度量的方法，该发射器传输的信号由选自多个缩放结合备选方案中的一个来进行振幅缩放，其特征在于，该方法包括 提供多个功率值的相位参数，每个相位参数对应所述多个缩放结合备选方案中的一个；以及 根据该相位参数计算所述功率值，以及根据该功率值计算该信号度量。
2.如权利要求I所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该信号承载多个信道，且该方法进一步包括 对于每一个功率值，提供多个分别与该多个信道对应关联的信道元素；以及 根据对应的多个信道元素的总和计算每一个功率值。
3.如权利要求I所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该信号承载多个符号，每个符号由一个符号振幅承载，该符号振幅选自多个对应符号振幅备选方案中的一个，该方法进一步包括 根据其中一个符号振幅备选方案计算对应的功率值。
4.如权利要求I所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该信号承载多个信道，每个信道由对应的缩放因子承载，每个缩放因子选自多个对应的缩放因子备选方案之一，该方法进一步包括 根据其中一个缩放因子备选方案计算对应的功率值。
5.如权利要求I所述的为发射器提供信号度量的方法，进一步包括 根据功率值的n次方和计算该信号度量。
6.如权利要求I所述的为发射器提供信号度量的方法，进一步包括 根据功率值总和的n次方计算该信号度量。
7.如权利要求I所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该信号承载不同相位的第一相位部分和第二相位部分，该方法进一步包括 对于每一个功率值，提供与第一相位部分相关联的对应的第一相位元素和与第二相位部分关联的对应的第二相位元素； 根据第一相位元素和第二相位元素的平方和计算每一个功率值。
8.如权利要求7所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该第一相位部分承载第一数量的第一信道，该第二相位部分承载第二数量的第二信道，该方法进一步包括 对于每一个功率值，提供对应的第一数量的第一信道元素和对应的第二数量的第二信道元素，该第一数量的第一信道元素分别与第一数量的第一信道关联，该第二数量的第二信道元素分别与第二数量的第二信道关联；以及 根据第一数量的第一信道元素的总和提供对应的第一相位元素，且根据第二数量的第二信道元素的总和提供对应的第二相位元素。
9.如权利要求8所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，每个第一信道以及每个第二信道均承载多个符号，每个符号由第一信道以及第二信道中的一个符号振幅承载，该符号振幅选自多个符号振幅备选方案中的一个，且该方法进一步包括 提供第一信道元素的第一数量以及第二信道元素的第二数量，并根据该第一数量以及第二数量的乘积计算该功率值的个数。
10.如权利要求I所述的为发射器提供信号度量的方法，进一步包括 通过一调整系数加权以及偏移该信号度量，该调整系数包括一调整增益以及一调整偏移量中至少之一者。
11.如权利要求10所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该信号承载多个信道，该方法进一步包括 根据该多个信道的配置决定该调整系数。
12.如权利要求10所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该发射器根据选自多个参数备选方案的一个参数来发射信号，且该方法进一步包括 根据所选择的参数决定该调整系数。
13.一种为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该发射器传输的信号由选自多个缩放结合备选方案中的一个来进行振幅缩放，该装置包括 累积单元，用于提供多个功率值的相位参数，每个相位参数对应所述多个缩放结合备选方案中的一个；以及 计算单元，用于根据该相位参数计算所述功率值，以及根据该功率值计算该信号度量。
14.如权利要求13所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该信号承载多个信道，对于每一个功率值，该累积单元提供多个分别与多个信道对应关联的信道元素，该计算单元根据对应的多个信道元素的总和计算每一个功率值。
15.如权利要求13所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该信号承载多个符号，每个符号由一个符号振幅承载，该符号振幅选自多个对应符号振幅备选方案中的一个，该计算单元根据其中一个符号振幅备选方案计算该功率值。
16.如权利要求13所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该信号承载多个信道，每个信道由对应的缩放因子承载，每个缩放因子选自多个对应的缩放因子备选方案之一，该计算单元根据其中一个缩放因子备选方案计算该功率值。
17.如权利要求13所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该计算单元进一步根据功率值的n次方和计算该信号度量。
18.如权利要求13所述的为发射器提供信号度量的方法，其特征在于，该计算单元进一步根据功率值总和的n次方计算该信号度量。
19.如权利要求13所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该信号承载不同相位的第一相位部分和第二相位部分，该累积单元进一步包括 第一相位模块，用于提供与第一相位部分相关联的对应的第一相位元素；以及 第二相位模块，用于提供与第二相位部分关联的对应的第二相位元素； 该计算单元根据第一相位元素和第二相位元素的平方和计算每一个功率值。
20.如权利要求19所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该第一相位部分承载第一数量的第一信道，该第二相位部分承载第二数量的第二信道；对于每一个功率值，该第一相位模块提供对应的第一数量的第一信道元素，该第一数量的第一信道元素分别与第一数量的第一信道关联，并根据第一数量的第一信道元素的总和提供对应的第一相位元素； 该第二相位模块提供对应的第二数量的第二信道元素，该第二数量的第二信道元素分别与第二数量的第二信道关联，并根据第二数量的第二信道元素的总和提供对应的第二相位元素。
21.如权利要求20所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，每个第一信道以及每个第二信道均承载多个符号，每个符号由第一信道以及第二信道中的一个符号振幅承载，该符号振幅选自多个符号振幅备选方案中的一个；该第一相位模块提供第一信道元素的第一数量，该第二相位模块提供第二信道元素的第二数量，该计算模块进一步根据该第一数量以及第二数量的乘积计算该功率值的个数。
22.如权利要求13所述的为发射器提供信号度量的装置，进一步包括一个映射单元，该映射单元通过一调整系数加权以及偏移该信号度量，该调整系数包括调整增益以及调整偏移量中至少之一者。
23.如权利要求22所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该信号承载多个信道，该映射单元进一步根据该多个信道的配置判断该调整系数。
24.如权利要求22所述的为发射器提供信号度量的装置，其特征在于，该发射器根据选自多个参数备选方案的一个参数来发射信号，且该映射单元进一步根据所选择的参数判断该调整系数。
全文摘要
本发明提供一种为发射器提供信号度量的方法，该发射器传输的信号由选自多个缩放结合备选方案中的一个来进行振幅缩放，该缩放结合备选方案包括该信号的符号振幅以及缩放因子。该方法包括提供多个功率值的相位参数，每个相位参数对应所述多个缩放结合备选方案中的一个；以及根据该相位参数计算所述功率值，以及根据该功率值计算该信号度量。本发明还提供一种为发射器提供信号度量的装置。
文档编号H04B1/707GK102801440SQ201110432419
公开日2012年11月28日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年5月23日
发明者钟佩勋, 黄千致 申请人:联发科技股份有限公司