專利名稱：功率控制方法與功率控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其中將調(diào)制信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電路徑上的無(wú)線電系統(tǒng)中使用的功率控制方法，在此方法中利用放大控制信號(hào)來(lái)調(diào)整要發(fā)送的信號(hào)的發(fā)送功率。
在無(wú)線電系統(tǒng)中，基站與用戶終端之間連接的質(zhì)量由于無(wú)線電波的衰減與多路徑傳播而不斷變化。利用至少隨增加的距離而平方增長(zhǎng)的傳輸路徑上的衰減來(lái)表示基站與用戶終端之間信號(hào)的衰減。
無(wú)線電系統(tǒng)中功率控制的一個(gè)目的是使基站能從無(wú)線電路徑中接收具有最佳功率電平的信號(hào)。功率控制的另一目的是保證在接收時(shí)用戶終端從基站接收具有最佳功率電平的信號(hào)。
現(xiàn)有技術(shù)基站和用戶終端采用不同的功率控制方法。線性調(diào)制中使用的方法由于與調(diào)制相關(guān)的包絡(luò)變化而通常不是最佳的。例如，由于信號(hào)振幅取決于發(fā)送的信息，所以采用閉合功率控制環(huán)路的功率控制方法引起將要發(fā)送的信號(hào)的振幅失真。因此，現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)線電收發(fā)信機(jī)具有的問(wèn)題是功率控制環(huán)路趨于改變包含信息的調(diào)制信號(hào)，這有可能導(dǎo)致信息的丟失。
本發(fā)明的目的之一是提供一種方法和實(shí)施此方法的設(shè)備來(lái)解決上述問(wèn)題。這利用在前言部分中所述類型的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，此方法的特征在于，形成跟蹤調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)變化的基準(zhǔn)信號(hào)；抽樣放大信號(hào)以形成抽樣信號(hào)；和從基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)中形成放大控制信號(hào)。
本發(fā)明也涉及無(wú)線電系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)中使用的功率控制系統(tǒng)，包括放大器裝置和將要發(fā)送的信號(hào)調(diào)制到無(wú)線電路徑上的調(diào)制裝置以及形成用于調(diào)整將要發(fā)送到無(wú)線電路徑上的信號(hào)的發(fā)送功率的放大控制信號(hào)的控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的功率控制系統(tǒng)的特征在于，此控制系統(tǒng)包括形成跟蹤調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)變化的基準(zhǔn)信號(hào)的裝置和抽樣此放大信號(hào)以形成抽樣信號(hào)的裝置，并且此系統(tǒng)的特征在于，控制裝置從此基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)中形成調(diào)整放大器裝置的放大的控制信號(hào)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例公開在從屬權(quán)利要求中。
本發(fā)明基于其強(qiáng)度取決于調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)的控制信號(hào)所控制的功率放大器的操作。
根據(jù)本發(fā)明的方法與功率控制系統(tǒng)具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。如果使用此功率控制系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)采用線性調(diào)制方法，則本發(fā)明能在此功率控制系統(tǒng)中使用相對(duì)快速的功率控制環(huán)路，這對(duì)于例如形成TDMA發(fā)送脈沖是必需的。此方法也能使發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的振幅失真最小。此功率控制系統(tǒng)的創(chuàng)造性單元也能容易地例如利用ASIC來(lái)實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的功率控制系統(tǒng)的性能也能通過(guò)控制包括根據(jù)所需的平均功率控制的電壓可變衰減器的開環(huán)中的發(fā)送功率來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。
下面將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例并參見附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1表示包括根據(jù)本發(fā)明的功率控制系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，圖2表示包括使用根據(jù)本發(fā)明的功率控制方法的發(fā)射機(jī)的無(wú)線電系統(tǒng)，圖3更詳細(xì)地表示功率控制系統(tǒng)，圖4更詳細(xì)地表示功率控制系統(tǒng)，圖5更詳細(xì)地表示功率控制系統(tǒng)，圖6表示功率控制信號(hào)，圖7表示包絡(luò)信號(hào)，圖8表示基準(zhǔn)信號(hào)，圖9表示抽樣信號(hào)，圖10表示放大控制信號(hào)。
圖1表示發(fā)射機(jī)101，包括裝置10、變換器裝置20、裝置30、第一衰減器裝置40、第二衰減器裝置50、放大器裝置60、變換器裝置70、變換器裝置80、控制裝置90和抽樣裝置100。發(fā)射機(jī)101利用根據(jù)本發(fā)明的功率控制方法。例如，利用電壓可變衰減器能實(shí)施第一與第二衰減器裝置。放大器裝置60實(shí)際上是功率放大器，將要發(fā)送到無(wú)線電路徑上的信號(hào)放大到合適的功率電平。要發(fā)送到無(wú)線電路徑上的信號(hào)一般是信號(hào)脈沖串。發(fā)射機(jī)中提供的裝置10最好利用數(shù)字元件來(lái)實(shí)施。
變換器裝置20、70、80將從裝置10獲得的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)。例如，也能在裝置10中提供DA變換器裝置20、70、80。在圖1所示的設(shè)備中，裝置30將接收的信號(hào)上變換為RF信號(hào)。裝置30也能用作調(diào)制器。將上變換的信號(hào)提供給衰減此信號(hào)的第一衰減器裝置40。裝置10形成開環(huán)功率控制信號(hào)24來(lái)控制第一衰減器裝置40?？刂菩盘?hào)24在實(shí)際脈沖串之前上升。因此，控制信號(hào)24在實(shí)際脈沖串之后下降。
控制裝置90形成控制第二衰減器裝置50的放大控制信號(hào)23。第二衰減器裝置50的輸出信號(hào)作為輸入信號(hào)提供給功率放大器?？刂菩盘?hào)23的強(qiáng)度因此影響從此功率放大器的輸出中獲得的信號(hào)的強(qiáng)度。
裝置10形成用于調(diào)整放大器裝置60的基準(zhǔn)信號(hào)21。此調(diào)整影響放大器裝置的輸出信號(hào)的強(qiáng)度。放大器裝置60的輸出端連接到抽樣利用放大器裝置放大的信號(hào)的抽樣裝置100。這些信號(hào)樣本與發(fā)送信號(hào)的振幅成比例。將基準(zhǔn)信號(hào)提供給從抽樣裝置100中接收抽樣信號(hào)22的控制裝置90。
裝置100能例如利用定向耦合器來(lái)實(shí)施。裝置100也能線性化它取得的信號(hào)樣本。由裝置100形成的抽樣信號(hào)22包括有關(guān)利用放大器裝置60放大的信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。裝置90在此圖所示的發(fā)射機(jī)中用作積分器。控制裝置90從基準(zhǔn)信號(hào)21和抽樣信號(hào)22中形成放大控制信號(hào)23，此控制信號(hào)由發(fā)射機(jī)用于控制放大器裝置的放大。
圖2表示一個(gè)無(wú)線電系統(tǒng)，包括基站110、基站控制器120、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心130和用戶終端140。這些用戶終端例如可以是移動(dòng)電話機(jī)。此圖表示每個(gè)用戶終端140和基站110包括利用根據(jù)本發(fā)明的功率控制方法的發(fā)射機(jī)101。
圖3更詳細(xì)地表示功率控制系統(tǒng)。此圖中所示的系統(tǒng)包括調(diào)制裝置11；變換器裝置12、13、80；計(jì)算裝置14；裝置15；裝置17；裝置18；裝置19；和控制裝置90。調(diào)制裝置11形成提供給計(jì)算裝置14的I與Q信號(hào)。也將這些I與Q信號(hào)提供給將接收信號(hào)變換為模擬形式的變換器裝置12、13。將這些模擬信號(hào)提供給也接收RF信號(hào)的裝置19。裝置19例如是正交調(diào)制器。計(jì)算裝置14對(duì)它接收的信號(hào)應(yīng)用例如下面的公式(1)A(t)=(I(t)2+Q(t)2)]]>上式中所示的I(t)和Q(t)是調(diào)制信號(hào)的正交分量。A(t)是對(duì)應(yīng)于這些正交分量的標(biāo)準(zhǔn)振幅。裝置14根據(jù)公式(1)形成接收信號(hào)的包絡(luò)。將包含包絡(luò)的信號(hào)從裝置15提供給也從裝置18中接收功率控制信號(hào)25的裝置17。裝置17根據(jù)公式(2)將包絡(luò)信號(hào)和功率控制信號(hào)25一起相乘。
(2)Uepc(t)＝A(t)*Upc(t)公式(2)中的Upc表示控制信號(hào)功率的平均電壓，而Uepc表示基準(zhǔn)信號(hào)。更具體地，裝置17通過(guò)將調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)和從裝置18中提供的功率控制信號(hào)一起相乘來(lái)形成基準(zhǔn)信號(hào)。發(fā)射機(jī)也能利用變換器裝置12、13產(chǎn)生的信號(hào)值來(lái)形成包絡(luò)。
裝置17形成的基準(zhǔn)信號(hào)的振幅趨于朝向出現(xiàn)在調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)中的振幅變化改變。裝置17最好利用數(shù)字乘法來(lái)形成基準(zhǔn)信號(hào)。將此基準(zhǔn)信號(hào)在裝置80中變換為模擬信號(hào)。將從裝置80中獲得的基準(zhǔn)信號(hào)21提供給形成放大控制信號(hào)23的控制裝置90。因?yàn)榛鶞?zhǔn)信號(hào)21組合調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)和對(duì)應(yīng)于所需平均功率的功率控制信號(hào)，所以利用閉合的控制環(huán)路能控制發(fā)射機(jī)的功率。在抽樣放大器裝置的輸出信號(hào)并且這些抽樣信號(hào)用于調(diào)整放大器裝置的控制信號(hào)時(shí)，形成閉合的功率控制環(huán)路。
參見圖1，包括調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)的由控制裝置90接收的基準(zhǔn)信號(hào)21和從裝置100中提供的抽樣信號(hào)22用于在控制裝置90中形成放大控制信號(hào)23。此控制信號(hào)23用于調(diào)整從放大器裝置60的輸出中獲得的信號(hào)的強(qiáng)度。
圖4更詳細(xì)地表示功率控制系統(tǒng)。圖4所示的系統(tǒng)用于發(fā)射機(jī)中，此系統(tǒng)包括調(diào)制裝置11a、11b；裝置15；裝置17；裝置18；裝置19；變換器裝置20、80；和控制裝置90。調(diào)制裝置11在調(diào)制中采用例如DDS方法。調(diào)制裝置11a形成與頻率成比例的信號(hào)。調(diào)制裝置11b又形成與振幅成比例的信號(hào)。將利用調(diào)制裝置形成的信號(hào)提供給裝置19，此裝置19以某一其他相應(yīng)的方式相乘或組合接收的信號(hào)。調(diào)制裝置11與裝置15形成極性調(diào)制器。裝置19形成提供給變換器裝置20的調(diào)制信號(hào)。
將調(diào)制裝置11b形成的信號(hào)提供給例如對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行抽取的裝置15。裝置15也使用接收的偏移信號(hào)來(lái)保證抽取的點(diǎn)是在正確的位置上。裝置15延遲從裝置14(圖3)或裝置11b中提供的信號(hào)，以使裝置90的輸入端中的信號(hào)之間的定時(shí)差盡可能短。將裝置15形成的信號(hào)提供給也從裝置18中接收功率控制信號(hào)的裝置17。裝置15將接收的信號(hào)一起相乘。裝置15也能以對(duì)應(yīng)于乘法的方式組合這些接收信號(hào)。裝置15所形成的信號(hào)用作基準(zhǔn)信號(hào)，在變換器裝置80中將此信號(hào)變換為模擬形式。將此模擬信號(hào)從變換器裝置80中提供給控制裝置90?；鶞?zhǔn)信號(hào)的振幅變化能對(duì)應(yīng)于從利用調(diào)制裝置11與裝置19形成的調(diào)制器的輸出中獲得的調(diào)制信號(hào)的振幅變化。
圖5表示功率控制系統(tǒng)，包括裝置17、接收調(diào)制信號(hào)的衰減器裝置50、裝置65、裝置90、濾波器95和裝置100。裝置65從放大器裝置60中接收信號(hào)并將與接收信號(hào)的功率電平成比例的信號(hào)連接到實(shí)際上是功率檢測(cè)器的裝置100。裝置65能例如利用定向耦合器來(lái)實(shí)施。裝置65的輸出信號(hào)形成RF輸出信號(hào)，裝置100抽樣裝置65檢測(cè)的信號(hào)并將它形成的抽樣信號(hào)(Vdet)發(fā)送給控制裝置90。
裝置17接收功率控制信號(hào)(Vpc)與包絡(luò)信號(hào)(Venv)，并且它將接收信號(hào)一起相乘。相乘的結(jié)果是從裝置17的輸出中獲得并提供給控制裝置90的基準(zhǔn)信號(hào)(Vepc)。控制裝置例如能利用差動(dòng)放大器來(lái)實(shí)施?？刂蒲b置的差動(dòng)輸入端接收基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)?？刂蒲b置根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)之間的差利用算術(shù)運(yùn)算來(lái)形成放大控制信號(hào)?？刂蒲b置將它從接收信號(hào)中形成的放大控制信號(hào)連接到是低通濾波器的濾波器95。濾波的放大控制信號(hào)(Vctrl)用于控制衰減器裝置50的衰減。在衰減改變時(shí)，放大器60的輸入信號(hào)也改變，這導(dǎo)致放大器的輸出信號(hào)與RF信號(hào)的改變。
圖6表示由裝置17接收的功率控制信號(hào)(Vpc)。圖7表示由裝置17接收的包絡(luò)信號(hào)(Venv)。圖8表示從功率控制信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)中形成的基準(zhǔn)信號(hào)(Vepc)。圖9表示從裝置100提供給裝置90的抽樣信號(hào)(Vdet)。圖10表示從基準(zhǔn)信號(hào)和抽樣信號(hào)中形成的放大控制信號(hào)(Vctrl)。這些信號(hào)在圖6-10中表示為時(shí)間的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)能利用例如提供小型控制系統(tǒng)并因此提供小型發(fā)射機(jī)的ASIC來(lái)實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的功率控制方法特別適于使用線性調(diào)制的發(fā)射機(jī)。線性調(diào)制指其中調(diào)制的特性或調(diào)制器的輸出信號(hào)的包絡(luò)與將要進(jìn)行調(diào)制的信號(hào)相比在特定的電平上是足夠線性的調(diào)制。利用根據(jù)本發(fā)明的功率控制方法的發(fā)射機(jī)利用例如8-PSK或諸如GMSK調(diào)制的恒定包絡(luò)調(diào)制來(lái)調(diào)制信號(hào)。
即使上面根據(jù)附圖結(jié)合示例描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明不限于此，而能在所附的權(quán)利要求書中公開的發(fā)明思想的范圍內(nèi)以幾種方式來(lái)修改本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.用于其中將調(diào)制信號(hào)發(fā)送到無(wú)線電路徑上的無(wú)線電系統(tǒng)中的一種功率控制方法，在此方法中利用放大控制信號(hào)來(lái)調(diào)整將要發(fā)送的信號(hào)的發(fā)送功率，其特征在于形成跟蹤此調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)變化的基準(zhǔn)信號(hào)；抽樣放大信號(hào)以形成抽樣信號(hào)；和從此基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)中形成一個(gè)放大控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，利用基準(zhǔn)信號(hào)形成此放大控制信號(hào)，此基準(zhǔn)信號(hào)的振幅變化對(duì)應(yīng)于此調(diào)制信號(hào)的振幅變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，調(diào)整將要發(fā)送的信號(hào)的平均功率，以使此調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)影響此基準(zhǔn)信號(hào)的振幅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，利用此調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)的振幅變化來(lái)影響此基準(zhǔn)信號(hào)的振幅變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，利用此基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)補(bǔ)償有可能干擾調(diào)制的包絡(luò)的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，形成用于調(diào)整將要發(fā)送的信號(hào)的平均功率的功率控制信號(hào)，并通過(guò)將此調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)與此功率控制信號(hào)一起相乘來(lái)形成基準(zhǔn)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，利用閉合的控制環(huán)路來(lái)調(diào)整將要發(fā)送的信號(hào)的發(fā)送功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，根據(jù)將要發(fā)送的比特?cái)?shù)字地形成包絡(luò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將此調(diào)制信號(hào)變換為模擬信號(hào)，并使用變換中產(chǎn)生的信號(hào)值來(lái)形成包絡(luò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，從此基準(zhǔn)信號(hào)與從放大信號(hào)中形成的抽樣信號(hào)中形成一個(gè)放大控制信號(hào)，并使此基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)之間的定時(shí)差盡可能短。
11.用于無(wú)線電系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)中的一種功率控制系統(tǒng)，包括放大器裝置(60)和將要發(fā)送的信號(hào)調(diào)制到無(wú)線電路徑上的調(diào)制裝置(11)以及形成用于調(diào)整將要發(fā)送到無(wú)線電路徑上的信號(hào)的發(fā)送功率的放大控制信號(hào)(23)的控制裝置(90)，其特征在于，此控制系統(tǒng)包括裝置(17)，形成跟蹤此調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)變化的基準(zhǔn)信號(hào)；和裝置(100)，抽樣放大信號(hào)以形成抽樣信號(hào)；以及控制裝置(90)，從此基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)中形成調(diào)整放大器裝置(60)的放大的控制信號(hào)(23)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，利用裝置(17)形成的基準(zhǔn)信號(hào)跟蹤此包絡(luò)的振幅變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，裝置(17)使用此基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)補(bǔ)償有可能干擾調(diào)制的包絡(luò)的變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，裝置(17)接收用于調(diào)整將要發(fā)送的信號(hào)的平均功率的功率控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，裝置(17)接收功率控制信號(hào)和包含此調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)的信號(hào)，并且裝置(17)將上述信號(hào)一起相乘以形成一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，此控制系統(tǒng)包括用于根據(jù)調(diào)制比特?cái)?shù)字地形成包絡(luò)的裝置(14)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，控制裝置(90)從模擬基準(zhǔn)信號(hào)和放大器裝置(60)的輸出信號(hào)的抽樣信號(hào)中形成控制信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，此控制系統(tǒng)利用閉合的控制環(huán)路調(diào)整發(fā)射機(jī)的發(fā)送功率。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的控制系統(tǒng)，其特征在于，此控制系統(tǒng)包括利用延遲補(bǔ)償來(lái)使基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)之間的定時(shí)差盡可能短的裝置(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線電系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)中使用的功率控制方法與功率控制系統(tǒng),包括放大器裝置(60)和將要發(fā)送的信號(hào)調(diào)制到無(wú)線電路徑上的調(diào)制裝置(11)。此控制系統(tǒng)也包括控制裝置(90),形成用于調(diào)整將發(fā)送到無(wú)線電路徑上的信號(hào)的發(fā)送功率的放大控制信號(hào)(23)。此控制系統(tǒng)還包括形成跟蹤調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)變化的基準(zhǔn)信號(hào)的裝置(17)和抽樣放大信號(hào)以形成抽樣信號(hào)的裝置(100)。此控制裝置(90)從此基準(zhǔn)信號(hào)與抽樣信號(hào)中形成調(diào)整放大器裝置(60)的放大的控制信號(hào)(23)。
文檔編號(hào)H04B7/005GK1328724SQ99813594
公開日2001年12月26日 申請(qǐng)日期1999年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月26日
發(fā)明者卡里·涅梅拉 申請(qǐng)人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司