CN100472950C - 用于降低放大信号中的乱真发射的方法和放大器系统 - Google Patents

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Abstract

在一个放大器系统中有两个或更多不同的放大器子系统，基于两个或更多放大器子系统的合成的输出信号，放大器子系统中至少一个子系统的输入信号被预矫正。在一个实施例中，每个其他子系统放大器仅仅基于其自身的输出信号预矫正其输入信号。在一个操作情况中，在最初操作中，每个放大器子系统分别仅仅基于其自身的输出信号预矫正其输入信号。在预矫正稳定后，其中一个放大器子系统被切换为基于合成的输出信号预矫正其输入信号，而另一个放大器子系统仍然仅仅基于它们自身的输出信号，预矫正它们的输入信号。

Description

用于降低放大信号中的乱真发射的方法和放大器系统
技术领域
本发明涉及信号处理，并且，尤其涉及用于传榆的信号的预矫正(pre-distortion)，例如，在无线通信网络内，降低乱真发射(spuriousemissions)。
背景技术
为了避免相邻载波的干扰并且符合管理机构(例如，FCC)和标准机构(例如ITU)的要求，调制解调器无线电通信网络使用需要严格控制乱真发射(有时叫的“频带外发射”)的复杂调制方案。乱真发射的一个来源是用于做为无线(例如，RF)信号在传输到无线通信网络，例如一种语音和/或数据的蜂窝网络中的无线(例如，移动)单元之前，放大信号的基站发送器放大器。用于降低这样乱真发射的先有技术能满足先前的需求。然而，在无线通信网络内的新近的发展(例如，通用移动电信业务(UMTS))给基站发送器放大器增加另外的负担并使其更进一步有利于降低乱真发射。
附图说明
本发明的各个方面、特征和优势将从以下的详述、附加的权利要求、和附图中更充分地表现出来，在附图中可能参考数字表示类似或同样的元件。
图1示出根据本发明的一个实施例的一个放大器系统的方框图；
图2示出表示一个运行情况(operational scenario)的互调失真结果的图，在该情况中，最初分别对图1的两个放大器子系统执行预矫正，并接着切换到预矫正交互抵消，其中对一个子系统的预矫正基于合并两个子系统的输出，而另外一个子系统仅仅基于其自身的输出继续执行预矫正；以及
图3示出表示一个预矫正交互抵消情况的互调失真结果的图，其中一个放大器子系统执行用于图1中两个子系统的预矫正，而另一个放大器子系统不执行预矫正。
具体实施方式
本发明的实施例针对于在无线通信网络中使乱真发射降低到满足当前要求的水平的技术。在先有技术中，对每个放大器独立执行预矫正.即，每个放大器有它自己的预矫正，每个预矫正只着眼于其自身的放大器的输出.另一方面，本发明的实施例，包括基于两个或更多不同放大器输出的合成，对至少一个放大器的预矫正.在有两个放大器的一个实施例中，对其中一个放大器的预矫正基于两个放大器输出的合成.在一个优选实施例中，对另一个放大器的预矫正仅仅基于其自身的输出。基于多个放大器输出信号的合成，对一个放大器的预矫正在此称为预矫正交互抵消(pre-distortion cross-cancellation)。
图1示出根据本发明的一个实施例的一个放大器系统100的方框图。放大器系统100包括第一分路器102、两个放大器子系统的104和106、合成器108、分接头110以及第二分路器112.每个放大器子系统包括预矫正模块114、功率放大器116、分接头118、开关120和预矫正反馈放大器122。为了便于表达，放大器子系统104的开关120也称为开关S1，而放大器子系统106的开关120也称为开关S2。
在运行中，分路器102将一个输入信号124分为两个副本：一个副本126应用于的放大器子系统104并且另一个副本128应用于放大器子系统的106。在每个放大器子系统中，相应输入信号副本由预矫正模块114进行预矫正并且由功率放大器116放大.预矫正的目的是在功率放大的过程中校正失真以将放大器系统的全部操作线性化.熟练的技术人员将认识到，有很多不同的预矫正处理实施的可能性.本发明可以被应用于任何合适的预矫正处理。
每一个所放大信号的一部分由分接头118分接，从两个放大器子系统输出的其余两个所放大的信号在合成器108合成.所合成的放大信号的一部分由分接头110分接并且剩余的部分作为所放大的输出信号130。
由分接头110分接的所合成的放大信号的部分由分路器112分为两个副本：一个副本应用于开关放大器子系统104开关的S1并且另一个副本应用于放大器子系统的106的开关S2.取决于开关S1和S2的状态，在每个子系统内，由相应的分接头118输出的信号或者从分路器112输出的信号被应用于预矫正反馈放大器122，其中提供相应反馈信号给预矫正模块114，其中对应用于该放大器子系统的输入信号的副本进行预矫正。在优选实施例中，开关S1和S2可独立控制.
在一个操作情况中，在初始运行期间，两个开关S1和S2被控制以从它们相应的分接头118中选择信号.由于这个构造，每个放大器子系统的预矫正仅仅基于在其自身的输出信号.在这个独立的预矫正处理被设定为一个合适的水平之后，其中一个开关(例如，S1)的状态被改变以选择分路器112输出的所合成的放大信号的部分.在这一点，放大器子系统的(例如，104)的预矫正基于两个子系统的输出的合成，而另一个子系统的(例如，106)的预矫正仍然仅仅基于在其自身的输出信号.对于每个放大器子系统来说，首先独立操作不是必要的，但这样将加速所合成的放大器的趋同。
图2示出表示这一操作情况的互调失真结果的图，其中最初分别为两个放大器子系统执行预矫正，并接着切换为预矫正交互抵消，其中对其中一个子系统的预矫正基于来自两个子系统的合成输出，而其它子系统仍然仅仅基于其自身的输出执行预矫正。特别地，图2的曲线202表现没有预矫正处理的互调失真，曲线204表示当每个放大器子系统分别执行预矫正时的互调失真，以及曲线206表示这类预矫正交互抵消的互调失真。曲线204示出相对于曲线202的互调失真的超过20dB的抵消，曲线206示出在曲线204上额外的4-5dB的改进。
另一类型的预矫正交互抵消涉及对所有子系统执行预矫正的一个放大器子系统.对于图1示出的实施例，当关闭放大器子系统106的预矫正模块114时，这类预矫正交互抵消可以通过设置开关S1选择从分路器112合成的反馈信号而实现。图3示出表示此预矫正交互抵消情况的互调失真结果的图，其中一个放大器子系统(例如，104)对两个子系统104和106执行预矫正，而其它放大器子系统(例如，106)没有执行预矫正。特别地，曲线302和304表示没有预矫正处理的两子系统的互调失真，而曲线306表示这类预矫正交互抵消的互调失真。曲线306示出相对于曲线302和304互调失真的大约20dB的抵消.
也可能存在其他操作的情况。例如，预矫正交互抵消能可能涉及两放大器子系统基于所合成的输出，执行预矫正.在两个子系统分别预矫正之后，或者在其中一个子系统已经切换为预矫正的交互抵消之后，根据应用，这类预矫正交互抵消可以开始使用.熟练的技术人员将理解，通过控制开关S1和S2的状态，以及通过分别开启和关闭子系统104和106的预失真模块114，用于放大器系统100的预矫正处理可能包括多种不同的操作的情况。也将理解本发明可以用三个或更多不同的放大器子系统实现，以适当分接头、分路器和开关提供任何预矫正交互抵消的所希望的配置，其中每个不同子系统基于合成从两个或更多不同子系统的输出，执行预矫正更。
预矫正交互抵消能给一个放大器系统提供一定的冗余度.当一个放大器对其自身和一个或多个其他放大器提供预矫正时，如果该预矫正碰巧失败，它可以由其它某一放大器提供的预矫正所补偿.
虽然本发明已经在从一个基站对无线通信网络的一个或多个移动单元传送的无线信号的环境中被描述出来，但本发明不仅限于此.理论上，本发明的实施例可能为从一个移动单元到一个或多个基站传送的无线信号所实现。本发明也能被应用于其他无线甚至有线通信网络以降低乱真发射的环境.
本发明的实施例可能作为基于电路的处理而被实现，包括可能实现于一个单个集成电路上.对于熟练的技术人员，很明显电路元件的各种各样功能可能作为一个软件程序的处理步骤而实现.这样的软件可能被用于，例如，一个数字信号处理器、微控制器或者通用计算机.
本发明可能以用于实践那些方法的方法和装置的形式来体现.本发明也能以程序代码体现于有形的媒介的形式实施，例如软磁盘，CD-ROM，硬驱动器或者任何其他机器可读存储介质，其中，当那些代码由机器，例如计算机，载入并执行，则该机器成为实现本发明的一个装置。本发明也能以程序代码的形式实施，例如，无论储存在存储介质里，载入和/或通过一台机器执行，或者在一些传输介质或者载波上传输，例如在电气导线或者电缆上，通过光纤，或者通过电磁辐射，其中，当该程序代码计划被机器，例如一计算机，载入并执行，则该机器成为实现本发明的一个装置。当实现于一个通用处理器上，程序代码段结合处理器提供类似地操作特殊逻辑电路的一个独特设备.
这将更进一步理解照以下权利要求表述的那样，在不背离本发明范畴下，可能由熟练的技术人员对这些为了解释本发明的本质，被描述并说明的细节、材料和部分的顺序做出多种改动。
为了易于权利要求的解释，在权利要求中的图号和/或图参考标号内的使表示所要求保护的主题的一个或多个实施例.这样使用不被解释为必须把这些权利要求的范围限制为相应图中示出的实施例。

Claims (18)

1.一种用于降低放大信号中的乱真发射的方法，该方法包括如下步骤：
(a)通过第一放大器子系统放大输入信号的第一副本；
(b)通过一个或多个其他放大器子系统放大输入信号的一个或多个其他副本；
(c)合成来自该第一放大器子系统和一个或多个其他放大器子系统的输出，以产生合成的放大的输出信号，其中该第一放大器子系统：
(1)对该输入信号的第一副本应用预矫正以产生该输入信号的预矫正的第一副本，其中输入信号的第一副本的预矫正基于合成的放大的输出信号；以及
(2)放大该输入信号的预矫正的第一副本以从该第一放大器子系统产生输出；以及
每个其他放大器子系统：
(1)对其输入信号的副本进行预矫正，以产生输入信号的预矫正的副本，其中其输入信号的副本的预矫正仅仅基于所述每个其他放大器子系统的输出；以及
(2)放大该输入信号的预矫正副本，以从所述每个其他放大器子系统产生输出。
2.根据权利要求1的方法，其中所合成的放大输出信号的一部分分接出来并反馈到第一放大器子系统，用于对该输入信号的第一副本进行预矫正。
3.根据权利要求1的方法，其中每个其他放大器子系统放大其输入信号的副本而不执行任何预矫正。
4.根据权利要求1的方法，其中：
在最初的操作过程中，每个放大器子系统仅仅基于来自所述每个放大器子系统的输出，预矫正其输入信号的副本；以及
在最初的操作之后，该第一子系统基于合成的放大的输出信号预矫正其输入信号的副本。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括在该第一放大器子系统预矫正处理失败的情况下，通过一个或多个其他放大器子系统之一，基于合成的放大的输出信号执行预矫正。
6.一种放大器系统，包括：
适用于放大输入信号的第一副本的第一放大器子系统；
适用于放大该输入信号的一个或多个其他副本的一个或多个其他放大器子系统；
适用于合成来自该第一放大器子系统和该一个或多个其他放大器子系统的输出以产生合成的放大的输出信号的一个合成器，其中该第一放大器子系统包括：
(1)适用于对该输入信号的第一副本进行预矫正以产生输入信号的预矫正的第一副本的预矫正模块，其中该输入信号的第一副本的预矫正基于合成的放大的输出信号；以及
(2)适用于放大该输入信号的预矫正的第一副本以从该第一放大器子系统产生输出的功率放大器；以及
每个其他放大器子系统包括：
(1)适用于对其输入信号的副本应用预矫正以产生输入信号的预矫正副本的预矫正模块，其中其输入信号的副本的预矫正仅仅基于来自所述每个其他放大器子系统的输出；以及
(2)适用于放大该输入信号的预矫正副本以从所述每个其他放大器子系统产生输出的功率放大器。
7.根据权利要求6的放大器系统，其中该合成的放大的输出信号的一部分被分接出来并反馈到该第一放大器子系统，用于预矫正该输入信号的第一副本。
8.根据权利要求6的放大器系统，其中每个其他放大器子系统适合于放大其输入信号的副本而不执行任何预矫正。
9.根据权利要求6的放大器系统，其中：
在最初的操作过程中，每个放大器子系统适用于仅仅基于来自所述每个放大器子系统的输出，预矫正其输入信号的副本；以及
在最初的操作之后，该第一子系统适用于基于合成的放大的输出信号预矫正其输入信号的副本。
10.根据权利要求6的放大器系统，其中：
该一个或多个其他放大器子系统包括适合于放大输入信号的第二副本的第二放大器子系统；以及
所述合成器适用于合成来自第一和第二放大器子系统的输出信号以产生合成的放大的输出信号。
11.根据权利要求10的放大器系统，进一步包括：
适用于将该输入信号分离成输入信号的第一和第二副本的第一分路器；
适用于分接该合成的放大输出信号的一部分的第一分接头；以及
适用于将合成的放大输出信号的部分分离成第一和第二副本的第二分路器，其中
合成的放大输出信号的部分的第一副本反馈回第一放大器子系统；以及
合成的放大输出信号的部分的第二副本反馈回第二放大器子系统。
12.根据权利要求11的放大器系统，其中每个放大器子系统进一步包括适用于选择合成的放大输出信号的部分的相应副本或来自所述每个放大器子系统的输出，用于预矫正其输入信号的副本的开关。
13.根据权利要求6的放大器系统，其中在第一放大器子系统的预矫正处理失败的情况下，一个或多个其他放大器子系统中的至少一个子系统适合于基于合成的放大输出信号执行预矫正以提供一定的冗余度。
14.一种用于降低放大信号中的乱真发射的方法，该方法包括如下步骤：
(a)通过第一放大器子系统放大输入信号的第一副本；
(b)通过一个或多个其他放大器子系统放大输入信号的一个或多个其他副本；
(c)合成来自该第一放大器子系统和一个或多个其他放大器子系统的输出，以产生合成的放大的输出信号，其中该第一放大器子系统：
(1)对该输入信号的第一副本应用预矫正以产生该输入信号的预矫正的第一副本，其中输入信号的第一副本的预矫正基于合成的放大的输出信号；以及
(2)放大该输入信号的预矫正的第一副本以从该第一放大器子系统产生输出，其中，
在最初的操作过程中，每个放大器子系统仅仅基于来自所述每个放大器子系统的输出，预矫正其输入信号的副本；以及
在最初的操作之后，该第一子系统基于合成的放大的输出信号预矫正其输入信号的副本。
15.一种用于降低放大信号中的乱真发射的方法，该方法包括如下步骤：
(a)通过第一放大器子系统放大输入信号的第一副本；
(b)通过一个或多个其他放大器子系统放大输入信号的一个或多个其他副本；
(c)合成来自该第一放大器子系统和一个或多个其他放大器子系统的输出，以产生合成的放大的输出信号，其中该第一放大器子系统：
(1)对该输入信号的第一副本应用预矫正以产生该输入信号的预矫正的第一副本，其中输入信号的第一副本的预矫正基于合成的放大的输出信号；以及
(2)放大该输入信号的预矫正的第一副本以从该第一放大器子系统产生输出；以及
(d)在该第一放大器子系统预矫正处理失败的情况下，通过一个或多个其他放大器子系统之一，基于合成的放大的输出信号执行预矫正。
16.一种放大器系统，包括：
适用于放大输入信号的第一副本的第一放大器子系统；
适用于放大该输入信号的一个或多个其他副本的一个或多个其他放大器子系统；
适用于合成来自该第一放大器子系统和该一个或多个其他放大器子系统的输出、以产生合成的放大的输出信号的一个合成器，其中该第一放大器子系统包括：
(1)适用于对该输入信号的第一副本进行预矫正以产生输入信号的预矫正的第一副本的预矫正模块，其中该输入信号的第一副本的预矫正基于合成的放大的输出信号；以及
(2)适用于放大该输入信号的预矫正的第一副本以从该第一放大器子系统产生输出的功率放大器；其中，
在最初的操作过程中，每个放大器子系统适用于仅仅基于来自所述每个放大器子系统的输出，预矫正其输入信号的副本；以及
在最初的操作之后，该第一子系统适用于基于合成的放大的输出信号预矫正其输入信号的副本。
17.一种放大器系统，包括：
(a)适用于放大输入信号的第一副本的第一放大器子系统；
(b)适用于放大该输入信号的一个或多个其他副本的一个或多个其他放大器子系统；
(c)适用于合成来自该第一放大器子系统和该一个或多个其他放大器子系统的输出、以产生合成的放大的输出信号的一个合成器，其中该第一放大器子系统包括：
(1)适用于对该输入信号的第一副本进行预矫正以产生输入信号的预矫正的第一副本的预矫正模块，其中该输入信号的第一副本的预矫正基于合成的放大的输出信号；以及
(2)适用于放大该输入信号的预矫正的第一副本以从该第一放大器子系统产生输出的功率放大器，其中，
该一个或多个其他放大器子系统包括适合于放大输入信号的第二副本的第二放大器子系统；以及
适用于合成来自第一和第二放大器子系统的输出信号以产生合成的放大的输出信号的合成器；
(d)适用于将该输入信号分离成输入信号的第一和第二副本的第一分路器；
(e)适用于分接该合成的放大输出信号的一部分的第一分接头；以及
(f)适用于将合成的放大输出信号的部分分离成第一和第二副本的第二分路器，其中：
合成的放大输出信号的部分的第一副本反馈回第一放大器子系统；
合成的放大输出信号的部分的第二副本反馈回第二放大器子系统；以及
每个放大器子系统进一步包括适用于选择合成的放大输出信号的部分的相应副本或来自所述每个放大器子系统的输出、用于预矫正其输入信号的副本的开关。
18.一种放大器系统，包括：
适用于放大输入信号的第一副本的第一放大器子系统；
适用于放大该输入信号的一个或多个其他副本的一个或多个其他放大器子系统；
适用于合成来自该第一放大器子系统和该一个或多个其他放大器子系统的输出、以产生合成的放大的输出信号的一个合成器，其中该第一放大器子系统包括：
(1)适用于对该输入信号的第一副本进行预矫正以产生输入信号的预矫正的第一副本的预矫正模块，其中该输入信号的第一副本的预矫正基于合成的放大的输出信号；以及
(2)适用于放大该输入信号的预矫正的第一副本以从该第一放大器子系统产生输出的功率放大器，其中在第一放大器子系统的预矫正处理失败的情况下，一个或多个其他放大器子系统中的至少一个子系统适合于基于合成的放大输出信号执行预矫正以提供一定的冗余度。
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