CN100409566C - 运行发射放大器的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及运行特别是移动通信发射机的发射放大器(6)的方法，其中用供电电压为发射放大器(6)供电，并且通过输入数据流的数据值的预畸变单元(2)实质上补偿发射放大器(6)的非线性，其特征在于，至少在开始发射时或者在发射放大器(6)运行参数显著改变以后，用使发射放大器(6)在线性范围工作的供电电压运行发射放大器(6)并且把发射放大器(6)的供电电压减小到通过预畸变单元(2)补偿发射放大器的非线性的品质增加的程度；本发明还涉及实施所述方法的装置。
Description
技术领域
本发明涉及运行发射放大器，例如通信发射机的放大器，的方法，其中将供电电压供给发射放大器并且通过输入数据流的数据值预畸变单元基本上补偿发射放大器的非线性，还涉及运行该发射放大器的装置。
背景技术
通信发射机，例如移动电话的发射频谱必须满足所要遵循的最低标准的要求。属于所述的要求有，相邻无线电信道中发射频谱的输出功率不得超过标准规定的限度。结果是，取决于通信发射机使用的相应调制方式，以及例如，这可能涉及在(W)CDMA中的QPSK，对于通信发射机要使用的发射放大器的线性有非常高的要求。
这样的发射放大器价格昂贵并且能量效率极低。
由于这样的原因，特别是在移动无线电-基站，广泛地采用价格低廉的发射机放大器，并且很大程度上把放大器控制到其特性曲线的非线性区域，这导致高的功率效率。由此出现的显著的非线性采用线性化技术来补偿，其中借助于数字预畸变单元改变输入的数字的原始数据使得在发射放大器的输出端提供实际希望的线性放大。
以此，预畸变单元借助于对数字的数据值的适当的预畸变值补偿发射改大器的非线性，有的时候还补偿影响数据值的其它电路部件的非线性。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种方法和装置，使得能够在通信发射机中使用本身能满足对其线性化的高度要求的高能量效率的发射放大器。
所述的任务在方法上由具有权利要求1的方法完成。
据此，从前序部分所述的方法着手提出，至少在发射开始运行时或者在的发射放大器运行参数显著改变以后用使放大器在线性范围工作的供电电压进行运行，并且把发射放大器的供电电压显著减小到通过预畸变单元增加发射放大器的非线性补偿的品质的程度。
在此本发明的基本思想在于，直接在发射放大器的发射工作的开始阶段用使发射放大器在其线性区工作的那种高供电电压运行。换言之，为放大器提供对其线性工作的足够大的“补偿”。
接着，取决于通过预畸变单元对发射放大器非线性补偿的品质，继续地降低供电电压，直到供电电压达到适于持续地发射工作的值。
优选地为了控制发射放大器的供电电压通过预畸变单元补偿放大器的非线性的品质的测量值将持续地起作用。
如对现有技术的说明中所述，预畸变单元补偿发射放大器的非线性。此外，必须刚好在发射工作的开始阶段就找出适合于输入的数据值的预畸变系数，这例如可以通过流经发射放大器的输出数据值的反馈达到。
优选地提出，用从功率放大器向预畸变单元反馈的数据值与输入数据流的数据值之间的差值作为测量值。在这方面，也适用于相应地通过输入数据值和反馈数据值代表性数值测出。具体地，以输入数据值与反馈的数据值之间的比较为基础检验，发射放大器是否为全部数据值提供了所希望的放大系数并且加以线性化了。换言之，要检验是否通过由预畸变单元确定的预畸变系数补偿了发射放大器的非线性。
从所述的差值着手，如果为抑制噪音优选测定的差值低于一个阈值时，可以继续地降低供电电压。以此方式达到可以逐步地降低供电电压，但是是按所述的差值降低的程度降低。
认为优选的是，从预畸变单元向发射放大器的供电电压的自适应调节器输出测量值。所述的自适应调节器直接影响供电电压并且以此确定预畸变单元能实现其线性化任务的范围。供电电压选得越低，预畸变单元对线性化的干预就越大，因为随着供电电压下降在原理上发射放大器的非线性会增加。因此，还会出现供电电压低于预畸变单元不再能够完成其把发射放大器线性化的任务的技术极限的情况，从而要求自适应调节提高供电压电。如此预畸变单元和自适应调节协同地工作。
上述的任务在装置方面通过具有权利要求7所述的特征的装置完成。所述装置的优选实施形式在权利要求8和9中给出。其特征已经在上面借用于对方法的说明阐述了。
附图说明
下面一起附图更详细地说明本发明的实施例。在附图中：
图1运行移动通信发射机的发射放大器的装置的方框图，和
图2、3、4、5和6分别为发射工作的开始阶段中发射放大器的重要运行参数的时间特性曲线。
具体实施方式
如图1的方框图所示，把输入的数据流1输送到自适应预畸变单元2进行自适应数字预畸变(英语也称为“预失真”)。被预畸变的数据流3从预畸变单元2抵达变换器/调制器单元4，其中把预畸变的数据流从数字形式变换成模拟形式，并且调制到载波信号上。变换器/调制器单元4的输出信号5输送到发射放大器6，发射放大器6的输出信号通过通信发射机的天线7发射。
所述的发射放大器6在正常工作时以供电电压VPA运行，在所述的供电压电下有对输入的数据流1的非线性特性曲线，因此要求通过预畸变单元2进行预畸变以线性化。因此把代表发射放大器6的输出信号的模拟信号通过反馈回路8(测量回路)反馈并且通过模/数转接器输送到预畸变单元2。
由于以下的原因反馈回路8是有意义的：如果影响发射放大器6的特性曲线的参数，譬如温度和供电电压不是恒定的，如同移动无线电基站可见到的情况那样，把发射放大器6线性化所需要的预畸变系数也要变化。因此采用，至少有一个反馈回路说明在什么程度上通过预畸变单元2根本上满足发射放大器6的非线性补偿。用通过反馈回路8取得的信息可以按要求地校正顶畸变单元2的预畸变值。
最后所述的动作方式考虑到，在接通通信发射机的发射器时，通过预畸变单元2进行的线性化还处在过渡状态，因此不能正确地运行，在发射工作过程中显著的运行参数改变时(温度造成的)也可以出现不正确的运行。在这种情况下发射放大器6的非线性失真导致信号质量下降，这还可能以对相邻的信道表现出提高了干扰功率。特别是对相邻的无线电信道即使短时间的提高干扰也不允许的移动无线电标准，所述的线性化技术是有利的。
在该实施例中，在预畸变单元2的内部进行输入的数据值与反馈的数据值之间的比较，从而得出相应的差值。只要所述的差值平均低于一个下限阈值，预畸变单元2就把此事实通知发射放大器6的供电电压VPA的自适应调节器10，这是经信号线路11进行的。自适应调节器10控制DC-DC转换器12，所述的DC-DC转换器12涉及对发射放大器6的可调节的供电，从而根据低于预定的差值下限，把发射放大器6的供电电压降低一定的范围。有关的信息还从自适应调节器10经信号线13输送给预畸变单元2。
对于发射放大器6的供电电压VPA确定了一个步进值，用于步进地降低或者升高发射放大器6的供电电压。
例如，如果预畸变单元2经信号线11向自适应调节器10表明，输入的数据值1与反馈的数据值9之间的差值增加到超过差值的阈值上限，自适应调节器10就让变换器12提高供电电压VPA一个预定的电压间隔。同时预畸变单元开始进行预畸变系数的调整。
利用图1说明的装置能够首先用让发射放大器在其线性区域内工作的高供电电压VPA运行发射放大器6，从而在此时刻不要求预畸变单元2进行线性化。在发射工作的“开始阶段”范围内，然后在正常的情况下把反馈的数据值9与输入的数据值1之间的差值降低至使预畸变系数优化的程度，使所述的差值数倍地低于引起相应地降低供电电压的所述的上限阈值。相应地，步进降低供电电压，其中基本上随着供电电压VSP的每次改变进行相应的预畸变系数的重新优化，因为发射放大器6的特性曲线发生了变化。在此应当设置不改变供电电压，并且由上限和下限阈值确定的差值范围。如果超过了上限阈值就把供电电压VSP提高一个预定的量。在此方面自适应调节器10的过程相应地表现一个迟滞。
需要指出，设置差值的阈值不是必须的。如果可以依据当前差值连续地控制供电电压，还可以提出依据实际的差值进行供电电压的连续控制。此外降低/升高供电电压VPA的步进值也不必是恒定的。
在图1所示的实施形式中还输入同样影响发射放大器6的工作的温度值14和电池电压值15作为自适应调节器10的重要检测值。
图2中示出天线7的发射功率P的时间曲线，由此图可见在进入发射工作后，天线7的发射功率P保持为恒定的。图3示出发射放大器2的供电电压VPA的时间曲线，它首先含有放大器在线性区域内工作的高供电电压VPA，然后连续地降低供电电压，较后降低到基本上恒定的值。在图4中示出发射放大器2效率的时间特性曲线，在过渡过程后所述的效率的特性汇合到较高的值。图5示出发射放大器2的温度时间特性曲线，其中温度在进入发射工作后首先上升，然后连续地降低到一个相当恒定的值。图6所示的预畸变单元2的调节耗费有较大的意义。可以看出，在发射工作的开始阶段，调节耗费首先急剧地上升，然后大致保持不变，接着连续地下降到基本恒定的值，其中最后的阶段涉及找到了对于输入的数据流适合的预畸变系数。在此调节耗费理解为单位时间内为预畸变单元2的预畸变系数所要求的适应过程的数目。
上述方法的流程以及所述装置的作用对于发射工作的开始阶段和突然出现运行参数的改变是相同的。如果，例如出现了突然的温度改变，会以较大的程度超过所述差值的上限阈值。只要所述差值表现出超过预定升高值的升高，就可以把供电电压VSP阶越地升高一个值，以此使发射放大器6还是线性地工作而基本上没有预畸变单元2的参与，然后在有的情况下预畸变单元2把预畸变系数设定回一个恒定的值。为了避免发射放大器6的输出功率发生阶越，应当这样地选择所述的恒定值：把由预畸变单元2、数/模转接器4和发射放大器6联合表现的放大系数在提高供电电压VPA前和提高供电电压VPA后保持不变。
当然，所述的方法还可以在发射放大器6的整个发射工作上实施，其中，当超过差值的上限阈值时把供电电压VSP提高一个量，而在低于差值的下限阈值时提高(降低)一个量。在所述差值的升高超过预定的升高量或者在发射工作的开始时可以在极端的情况下阶越地提高供电电压达到让发射放大器6采取线性的工作方式。
Claims (8)
1. 运行发射放大器(6)的方法，其中用供电电压为发射放大器(6)供电，并且通过输入数据流(1)的数据值的预畸变单元(2)补偿发射放大器(6)的非线性，
其特征在于，
至少在开始发射时或者在发射放大器(6)运行参数显著改变以后，用使发射放大器(6)在线性范围工作的供电电压运行发射放大器(6)，其中为了控制发射放大器(6)的供电电压，用预畸变单元(2)对发射放大器(6)的非线性进行补偿品质的测量值持续地起作用，
并且
把发射放大器(6)的供电电压减小到一定程度，使得通过预畸变单元(2)对发射放大器的非线性进行补偿的品质增加。
2. 如权利要求1所述的方法，
其特征在于，
采用从发射放大器(6)向预畸变单元(2)反馈的数据值与输入数据流(1)的数据值之间的差值作为测量值。
3. 如权利要求2所述的方法，
其特征在于，
如果所述的差值以预定的概率低于某个阈值时，就把供电电压(VPA)相应地降低一个量。
4. 如权利要求3所述的方法，
其特征在于，
以建立输入数据流(1)的数据值与反馈的数据值(9)的代表性平均值为基础获取所述的差值。
5. 如权利要求1至4之一所述的方法，
其特征在于，
从预畸变单元(2)向发射放大器(6)的供电电压的自适应调节器(10)输出所述测量值。
6. 运行发射放大器(6)的装置，具有输入数据流(1)的数据值的预畸变单元(2)，用于补偿发射放大器(6)的非线性，
其特征在于，
设置有控制发射放大器(6)的供电电压(12)的自适应调节器(10)，其中所述的调节器(10)与预畸变单元(2)协同工作，使得至少在开始发射时或者在发射放大器(6)运行参数显著改变以后，用使发射放大器(6)在线性范围工作的供电电压运行发射放大器(6)，其中为了控制发射放大器(6)的供电电压，用预畸变单元(2)对发射放大器(6)的非线性进行补偿品质的测量值持续地起作用，并且
把发射放大器(6)的供电电压减小到一定程度，使得通过预畸变单元(2)对发射放大器的非线性进行补偿的品质增加。
7. 如权利要求6所述的装置，
其特征在于，
构成预畸变单元(2)用于建立从发射放大器(6)向预畸变单元(2)反馈的数据值(9)与输入数据流(1)的数据值之间的差值，并且把所述的差值送交给自适应调节器(10)。
8. 如权利要求7所述的装置，
其特征在于，
构成自适应调节器(10)用于转换所述差值以控制发射放大器(6)的供电电压(12)。
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