CN100559721C

CN100559721C - 功率限幅电路和功率限幅方法

Info

Publication number: CN100559721C
Application number: CNB2006100674279A
Authority: CN
Inventors: 堀越修平
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: JP2006270874A; DE102006014009A1; DE102006014009B4; CN1838545A; US7471938B2; US20060227906A1

Abstract

本发明提供了功率限幅电路和用于该功率限幅电路的方法。一种功率限幅电路包括：选择器，其接收基带信号，并且选择该基带信号或反馈信号之一，然后输出被选信号；正方形限幅电路，其接收被选信号，并且限制该被选信号的幅度，然后输出限幅后的信号；相位旋转电路，其接收限幅后的信号，并且旋转该限幅后的信号的相位，然后将相位被旋转的信号输出到选择器作为反馈信号；幅度缩放电路，其接收相位被旋转的信号，调节该相位被旋转的信号来补偿该相位被旋转的信号和限幅后的信号之间的幅度差，然后发送幅度被缩放的信号；控制电路，其控制选择器、正方形限幅电路、相位旋转电路和幅度缩放电路。

Description

功率限幅电路和功率限幅方法

技术领域

本发明涉及在使用W-CDMA(宽带码分多址)无线电通信系统的基站等中的基带信号单元中使用的功率限幅(power clipping)电路。

背景技术

在无线电通信系统的无线电发射装置(包括移动电话)中，对于所发射的信号的幅度来说，一般认为具有极好的线性度和高效率特性的用于线性数字调制电路中的功率放大器是有益的。但是，对于每个发射的信号都使用具有极好线性度的功率放大器也有缺点，例如电路的尺寸、成本和功耗等也随之增加。因此，一般用于该领域的放大器如下。尽管实际使用的功率放大器可以将线性度维持在某一水平，但是功率放大器不能保持超出该水平的线性度，因此可能输出非线性的信号。

在多个发射载波被复用到一起的通信方法中，例如CDMA(码分多址)和OFDM(正交频分复用)，复用后的信号具有较大的峰值功率。由于通过使用非线性功率放大器对具有较大的峰值功率的信号进行放大，因此发生非线性失真。这致使发生带外辐射。从而，信道间干扰使调制精度降低。结果，误码率特性恶化。

考虑到这些，提出了一种限幅电路，用于分别抑制基带信号单元中的共模信号(I)和正交信号(Q)的峰值功率，以此作为用于避免在功率放大器中输出非线性输出信号的方法(例如，日本专利早期公开专利No.2004-032450，日本专利早期公开专利No.2004-349941)。限幅电路的典型示例有正方形限幅和圆形限幅。

正方形限幅过程可以在具有非常小的尺寸的电路中实现。但是，正方形限幅过程对I信号和Q信号分别应用限幅过程。因此，在这两个信号之一没有超过限幅电平的情况下，只对另一个信号应用限幅过程。因此，在I信号和Q信号中分别发生相位误差。这些相位误差使它们各自的调制波的调制精度降低，并且也使误码率特性恶化。

另一方面，在圆形限幅过程的情形中，限幅过程按I信号和Q信号各自的相位被应用到其二者。因此，圆形限幅过程带来了这样的优点：在圆形限幅过程中不发生相位误差，而相位误差在正方形限幅过程中是一个问题。然而，圆形限幅过程增加了算术处理、数据读取处理等的量，同时增加了I和Q信号中的每个信号的位数。因此，这导致电路尺寸增大，并且增加了功耗。

另外，还已知除正方形限幅过程和圆形限幅过程之外的多边形限幅过程。图1是示出了传统的十六边形限幅电路的配置的框图。该十六边形限幅电路由以下配置而成：正方形限幅电路301、相位旋转电路302、正方形限幅电路303、相位旋转电路304、正方形限幅电路305、相位旋转电路306、正方形限幅电路307、相位旋转电路308和幅度缩放电路309。正方形限幅电路301以限幅电平RL对接收到的I和Q信号中的每个应用正方形限幅过程。相位旋转电路302将已由正方形限幅电路301应用了正方形限幅过程的I和Q信号各自的相位旋转+π/4。正方形限幅电路303以限幅电平RL×(2)^1/2对相位已被旋转了+π/4的I和Q信号应用正方形限幅过程。相位旋转电路304将已由正方形限幅电路303应用了正方形限幅过程的I和Q信号各自的相位旋转-π/8。正方形限幅电路305以限幅电平RL×2×{2-(2)^1/2}^1/2对相位已被旋转了-π/8的I和Q信号应用正方形限幅过程。相位旋转电路306将已由正方形限幅电路305应用了正方形限幅过程的I和Q信号各自的相位旋转-π/4。正方形限幅电路307以限幅电平RL×2×(2)^1/2×{2-(2)^1/2}^1/2对相位已被旋转了-π/4的I和Q信号应用正方形限幅过程。相位旋转电路308将已由正方形限幅电路307应用了正方形限幅过程的I和Q信号各自的相位旋转+π/8。幅度缩放电路309对相位已被旋转了+π/8的I和Q信号各自的幅度进行调节，输出所产生的信号。

如上所述，传统的正方形限幅过程的问题在于分别在I和Q信号中发生相位误差。

另外，圆形限幅过程的问题在于增大了电路尺寸并且增加了功耗。

此外，在多边形限幅过程中，需要将多个基本电路模块彼此串联，其中每个基本电路模块包括正方形限幅电路和相位旋转电路。因此，多边形限幅电路的缺点在于电路尺寸较大。具体而言，三十二边形限幅和十六边形限幅需要大量基本电路。因此，极大地增大了电路的尺寸。

发明内容

为了解决前述问题作出了本发明。本发明的一个目的是提供一种功率限幅电路，该电路可以避免发生相位误差(这是利用正方形限幅过程的问题)，并且同时缩小电路尺寸。

本发明的一个方面是功率限幅电路，该电路具有：选择器，其接收基带信号，并且选择该基带信号或反馈信号之一，然后输出被选信号；正方形限幅电路，其接收被选信号，并且限制该被选信号的幅度，然后输出限幅后的信号；相位旋转电路，其接收限幅后的信号，并且旋转该限幅后的信号的相位，然后将相位被旋转的信号输出到选择器作为反馈信号；幅度缩放电路，其接收相位被旋转的信号，调节该相位被旋转的信号来补偿该相位被旋转的信号和被限幅的信号之间的幅度差，然后发送幅度被缩放的信号；控制电路，其控制选择器、正方形限幅电路、相位旋转电路和幅度缩放电路，其中所述选择器每N/4次中的第一次选择所述基带信号，并且每N/4次中的其他次选择所述反馈信号，其中N＝2⁽ⁿ⁺²⁾：n＝1，2，…；并且所述选择器的所述选择操作、所述正方形限幅电路的所述限幅操作、所述相位旋转电路的所述旋转操作和所述幅度缩放电路的所述调节操作在所述基带信号的一个周期中被执行N/4次。

本发明另一个方面是功率限幅方法，该方法选择基带信号和反馈信号之一；对该被选信号的幅度进行限幅；旋转限幅后的信号的相位，并输出相位被旋转的信号来作为反馈信号；以及调节该相位被旋转的信号来补偿该相位被旋转的信号和被限幅的信号之间的幅度差；其中在预定时间内重复所述选择、限幅和旋转操作；在所述选择操作期间，每N/4次中的第一次选择所述基带信号，并且每N/4次中的其他次选择所述反馈信号，其中N＝2⁽ⁿ⁺²⁾：n＝1，2，…；并且所述选择操作、所述限幅操作、所述旋转操作和所述调节操作在所述基带信号的一个周期中被执行N/4次。

在本发明的情形中，功率限幅电路具有第一选择电路、正方形限幅电路、相位旋转电路、幅度缩放电路和控制电路。功率限幅电路设计为：对于接收到的基带信号的每个周期，使第一选择电路执行选择操作、使正方形限幅电路执行限幅过程、使相位旋转电路执行相位旋转并且使控制电路切换限幅电平和控制信号的次数为N/4次。因此，这可以利用比任何传统电路尺寸都要小的电路来实现多边形限幅过程。因此，使用根据本发明的功率限幅电路可以利用相对较小的电路尺寸抑制输出信号的失真。这种输出信号的失真发生在通过将多个信道复用到一起而获得的CDMA信号所导致的峰值功率信号被输入到发射设备中的功率放大器时。另外，实现多边形限幅过程可以避免发生相位误差，而相位误差对于正方形限幅过程是个问题。此外，在本发明的情形中，通过改变限幅电平和自控制电路输出的控制信号以及对于接收到的基带信号的每个周期执行的反馈的次数，可以在不改变电路配置的情况下，根据条件和预期使用来容易地实现范围从正方形限幅过程到准圆形限幅过程中的各种限幅过程，

同样，在本发明的情形中，提供定时调节电路、比较电路和第二选择电路可以避免在不需要功率控制的较低电平处对接收到的基带信号应用多边形限幅过程。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他特征和优点将变更清楚，在附图中：

图1是示出了传统的十六边形限幅电路的配置的框图。

图2是示出了根据本发明示例性实施例的功率限幅电路的配置的框图。

图3是示出了根据本发明示例性实施例的功率限幅电路中的多边形限幅电路的配置的框图。

图4是示出了根据本发明示例性实施例的功率限幅电路的操作流程的流程图。

图5(a)到图5(d)是示出了根据本发明示例性实施例的功率限幅电路的操作的时序图。

图6是在二维坐标轴上示出了由图3的多边形限幅电路执行的多边形限幅过程的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。所述示例性实施例是要帮助理解本发明，而不是要以任何方式限制本发明的范围。

在根据本发明的功率限幅电路的情形中，基带信号的I信号(共模信号)和Q信号(正交信号)中的每个信号都被输入到多边形限幅电路中。多边形限幅电路由正方形限幅电路、相位旋转电路和幅度缩放电路配置而成。在多边形限幅电路中，作为接收到的信号的I和Q信号被输入到正方形限幅电路，然后由正方形限幅过程进行处理。已经由正方形限幅电路对其执行了正方形限幅过程后的I和Q信号被输入到相位旋转电路。相位已被旋转的I和Q信号被反馈回去，并被再次输入到正方形限幅电路。另外，由于它们的相位已被旋转，因此这样反馈回的信号各自的幅度比控制电路各自的原始幅度大。因此，考虑到这种增大，为了校正通过反馈从外部获得的正方形限幅电路中的限幅电平，需要执行控制。

选择器用于挑选所接收到的I和Q信号和反馈信号中的哪些应当被输入到正方形限幅电路。在十六边形限幅过程的情形中，由第一正方形限幅过程获得的I和Q信号在这些信号的相位被旋转+π/4后被反馈回。至于第二正方形限幅过程，在正方形限幅电路中，以与第一正方形限幅过程不同的限幅电平对I和Q信号执行正方形限幅过程，此后I和Q信号各自的相位被旋转-π/8。在第三正方形限幅过程中相位旋转-π/4，在第四正方形限幅过程中相位旋转+π/8。这样，相位返回到原始相位。这可以实现十六边形限幅过程。八边形限幅过程需要两次反馈。三十二边形限幅过程需要8次反馈。因此，N边形限幅过程(N＝2⁽ⁿ⁺²⁾，n＝0，1，2，…)对于I和Q信号的每个周期要求N/4次反馈。由于由此反馈电路执行相位旋转，所以由多边形限幅电路获得的幅度值比原始幅度值大。因此，由多边形限幅电路获得的幅度值被幅度电路校正，以使这些幅度值可以与原始幅度相等。由幅度缩放电路调整后的信号成为将从多边形限幅电路输出的信号。

图1所示的传统十六边形限幅电路需要四个正方形限幅电路和四个相位旋转电路。如果要实现三十二边形限幅电路和十六边形限幅电路，这将导致这些电路的电阻尺寸进一步扩大的问题。本发明的优点在于仅一个正方形限幅电路和一个相位旋转电路就足以实现多边形限幅电路。

在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。图2是示出了根据本发明示例性实施例的功率限幅电路的配置的框图。根据该示例性实施例的功率限幅电路由以下配置而成：多边形限幅电路107、限幅电平控制单元102、系数A控制单元103、系数B控制单元104、第一反向旋转控制单元105、第二反向旋转控制单元106、定时调节单元101、绝对值计算单元108、I/Q加法器电路109、比较电路110、充当第二选择电路的选择器(下文简称为“SEL”)111和逻辑乘法电路(下文称作“AND”)112。控制器113包括限幅电平控制单元102、系数A控制单元103、系数B控制单元104、反向旋转控制单元105和反向旋转控制单元106。限幅电平RL和RLx从控制器113中的限幅电平控制单元102输出。

在本示例性实施例的情形中，接收到的信号是已由基带信号过程处理后的I和Q信号。已由基带信号过程处理后的I和Q信号被输入到多边形限幅电路107、定时调节单元101和绝对值计算单元108。

来自限幅电平控制单元102、系数A控制单元103、系数B控制单元104、第一反向旋转控制单元105和第二反向旋转控制单元106的控制信号结合这些电路的操作被输入到多边形限幅电路107。这些控制信号取决于每个多边形类型。因此，这些控制信号的建立值预先被写到RAM中(这里未示出)。然后，这些这样写入的建立值被读出，并且被输入到多边形限幅电路107。

图3示出了根据本示例性实施例的多边形限幅电路107的配置。多边形限幅电路107由以下配置而成：充当第一选择电路的SEL 201和202、多边形限幅电路203、相位旋转电路204、D触发器电路(下文简称为“D-FF”)205和207，幅度缩放电路206和幅度减小单元208和209。

相位旋转电路204由以下配置而成：乘法器240、乘法器241、幅度减小单元242和243、反相器单元244和245、加法器246和加法器247。乘法器240将自正方形限幅电路203输出的I信号乘以系数A。乘法器241将自正方形限幅电路203输出的Q信号乘以系数A。幅度减小单元242和243分别以比率1/256减小从加法器240和241输出的信号的幅度。反相器单元244和245分别使从幅度减小单元242和243输出的信号反相或不反相，并输出产生的信号。加法器246将自正方形限幅电路203输出的I信号和自反相器245输出的信号相加。加法器247将自正方形限幅电路203输出的Q信号和自反相器244输出的信号相加。

另外，幅度缩放电路206由乘法器260和261配置成，乘法器260和261将自D-FF 205输出的I和Q信号分别乘以系数B。

SEL 201和202在接收到的I和Q信号和从前一级中的D-FF 205反馈回的信号之间进行选择，然后输出选中的信号。SEL 201和202的选择操作与控制信号EN同步执行。该控制信号具有与接收到的I和Q信号相同的周期。在控制信号例如是“H”电平的情形中，SEL 201和202选择I和Q信号。在控制信号例如是“L”电平的情形中，SEL 201和202选择从D-FF 205反馈回的信号。

正方形限幅电路203以限幅电平RLx对从SEL 201和202输出的I和Q信号应用正方形限幅过程。由于已使用十六边形限幅的情形描述本示例性实施例，所以对于I和Q信号的每个周期从D-FF 205反馈回的次数是四次。结果，限幅电平控制单元102将通过四次切换限幅电平获得的限幅电平RLx输出到正方形限幅电路203。

由第一次切换获得的限幅电平RL1被表示为RL，由第二次切换获得的限幅电平RL2被表示为RL×(2)^1/2。由第三次切换获得的限幅电平RL3表示为RL×2×{2-(2)^1/2}^1/2，由第四次切换获得的限幅电平RL4表示为RL×2×(2)^1/2×{2-(2)^1/2}^1/2。限幅电平与时钟信号CLK(未示出)同步切换。时钟信号CLK与控制信号EN同步，并且其频率是接收到的I和Q信号频率的四倍。在N边形限幅过程的情形中，时钟信号CLK的频率可以设置为I和Q信号的N/4倍。

随后，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了第一限幅过程的I和Q信号的各自的相位旋转+π/4。D-FF 205与随后的时钟信号CLK同步地取回相位已被旋转了+π/4的I和Q信号，然后将I和Q信号分别反馈回SEL 201和202。

SEL 201和202选择并输出从D-FF 205反馈回的信号。在正方形限幅电路203执行第二正方形限幅过程的情形中，为了对由于相位旋转电路204导致信号的幅度已变得比原始幅度大的信号进行限幅，限幅电平RLx被切换到限幅电平RL2，该限幅电平RL2大于第一限幅电平RL1。如上所述，第二限幅电平RL2是第一限幅电平RL1的(2)^1/2倍。

相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了第二限幅过程的I和Q信号的各自的相位旋转-π/8。D-FF 205与随后的时钟信号CLK同步地取回相位已被旋转了-π/8的I和Q信号，然后将I和Q信号分别反馈回SEL 201和202。在正方形限幅电路203执行的第三正方形限幅中，限幅电平RLx切换到限幅电平RL3。

随后，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了第三限幅过程的I和Q信号的各自的相位旋转-π/4。D-FF 205与随后的时钟信号CLK同步地取回相位已被旋转了-π/4的I和Q信号，然后将I和Q信号分别反馈回SEL 201和202。在正方形限幅电路203执行的第四正方形限幅中，限幅电平RLx切换到限幅电平RL4。

此后，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了第四限幅过程的I和Q信号的各自的相位旋转+π/8。D-FF 205与随后的时钟信号CLK同步地取回相位已被旋转了+π/8的I和Q信号。

这样，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了限幅过程的I和Q信号的相位依次旋转+π/4、-π/8、-π/4和+π/8。因此，系数A控制单元103同步于时钟信号CLK地切换系数A，第一反向旋转控制单元105同步于时钟信号CLK地切换控制信号CTL1，并且第二反向旋转控制单元106同步于时钟信号CLK地切换控制信号CTL2。

在第一旋转过程中，系数A为1.0×2⁸，控制信号CTL1为零(正常旋转)，并且控制信号CTL2为1(反向旋转)。在第二旋转过程中，系数A为{(2)^1/2-1}×2⁸，控制信号CTL1为1(反向旋转)，并且控制信号CTL2为零(正常旋转)。在第三旋转过程中，系数A为1.0×2⁸，控制信号CTL1为1(反向旋转)，并且控制信号CTL2为零(正常旋转)。在第四旋转过程中，系数A为{(2)^1/2-1}×2⁸，控制信号CTL1为零(正常旋转)，并且控制信号CTL2为1(反向旋转)。

在控制信号CTL1为零时，相位旋转电路204中的反相器单元244按原样输出从幅度减小单元242接收到的信号。当控制信号CTL1为1时，反相器单元244使接收到的信号反相，然后输出所产生的信号。类似地，在控制信号CTL2为零时，反相器单元245按原样输出从幅度减小单元243接收到的信号。当控制信号CTL2为1时，反相器单元245使接收到的信号反相，然后输出所产生的信号。

已由第四正方形限幅过程和相位旋转过程处理后的I和Q信号的各自的相位返回到原始信号各自的相位。但是，幅度值变得较大。因此，使用幅度缩放电路206和幅度减小单元208和209使所产生的幅度返回到原始幅度。幅度缩放电路206中的乘法器260和261将自D-FF 205输出的I和Q信号分别乘以系数B。自系数B控制单元104输出的系数B为{RL⁴×/(RL1×RL2×RL3×RL4)}×2⁸。幅度减小单元208和209以比率1/256减小从幅度缩放电路206输出的I和Q信号各自的幅度。D-FF 207同步于控制信号EN地取回自幅度减小单元208和209输出的I和Q信号。

另一方面，绝对值计算电路108计算接收到的I和Q信号各自的绝对值。I/Q加法器109将I信号的绝对值|I|与Q信号的绝对值|Q|相加。比较电路110比较自I/Q加法器109输出的信号|I|+|Q|和限幅电平RL的幅度大小，然后输出比较结果。作为比较结果，在信号幅度不比限幅电平RL大的情形中，具有二输入选一输出配置的SEL 111选择自定时调节电路101输出的信号。此外，在信号幅度大于限幅电平RL的情形中，选择自多边形限幅电路107输出的信号。同样，AND 112计算对来自控制器113的指令控制信号CTL3和来自比较电路110的比较结果的逻辑乘，以便可以从外部启动或停止多边形限幅过程。因此，该逻辑乘的结果被用作用于SEL111的控制信号。

在下文中，将提供根据本发明的本示例性实施例的功率限幅电路的操作。图3示出了功率限幅电路的操作。在多边形限幅电路107作为N边形限幅电路工作时，重复包括操作404、405、406和407的循环N/4次。

首先，多边形限幅电路107选择基带信号和来自D-FF 205的反馈信号之一(操作404)。具体而言，SEL 201选择I信号和反馈信号之一，并且SEL 202选择Q信号和反馈信号之一。这种选择操作基于来自控制器113的控制信号EN被执行。SEL 201和202的操作是同步的。

在操作404中，控制器113检查该循环是否是N/4次中的第一次(操作401)。如果是第一次，则SEL 201和202选择基带信号(操作403)。在其他次时，图像202选择来自相位旋转电路204的反馈信号(操作402)。

然后，正方形限幅电路203对来自SEL 201和202的输入信号的幅度进行限幅(操作405)。限幅量由下一旋转操作的幅度改变量确定。该量可以预先计算出并被存储在控制器113中。正方形限幅电路203将限幅后的信号发送到相位旋转电路204。

相位旋转电路204对从正方形限幅电路203接收到的信号进行旋转(操作406)。相位的旋转量可以基于本循环是第几次，下面将描述。相位旋转电路204将旋转后的信号发送到D-FF 205。相位旋转后的信号被反馈到SEL 201和202，如图3所示。重复操作404到操作407，直到N/4次循环中的最后一次循环。如果该操作序列的循环是最后一次(N/4次)，则相位旋转后的信号被从D-FF 207输出到SEL 111(操作408)。

在下文中，将详细描述根据本示例性实施例的功率限幅电路的操作。图5(a)到图5(d)是示出了根据本示例性实施例的功率限幅电路的操作的时序图。

首先，已由基带信号过程处理过的I和Q信号被输入到多边形限幅电路107。多边形限幅电路107可以使用以下信号来应对各个多边形限幅过程，所述信号分别来自：限幅电平控制单元102、系数A控制单元103、系数B控制单元104、第一反向旋转控制单元105和第二反向旋转控制单元106。

来自于限幅电平控制单元102、系数A控制单元103、第一反向旋转控制单元105和第二反向旋转控制单元106中的每个的输出值被切换的次数根据多边形限幅过称的类型而变化。在八边形限幅过程的情形中，对于I和Q信号的每个周期，每个输出值被切换两次。在十六边形限幅过程的情形中，对于I和Q信号的每个周期，每个输出值被切换四次。在三十二边形限幅过程中，对于I和Q信号的每个周期，每个输出值被切换八次。每个输出值的切换过程和自多边形限幅电路107读取的过程必须与多边形限幅电路107中的反馈的定时同步。因此，切换和读取必须与时钟信号CLK同步执行，如图5(b)所示。

现在参考图3和图5(a)到图5(d)描述多边形限幅电路107的详细操作。如图5(c)所示，接收到的已由基带信号过程处理过的I和Q信号分别被输入到多边形限幅电路107中的各自的SEL 201和202。当图5(a)所示的控制信号EN为“H”电平时，SEL 201和202在时刻t1选择并输出接收到的I和Q信号(在图5(c)中由#1表示)。

应当注意，操作多边形限幅电路107的周期必须比接收到的I和Q信号的周期短。将在下面描述，这是由于在执行限幅过程时，SEL 201和202选择自D-FF 205反馈回的信号。在十六边形限幅过程中，多边形限幅电路107必须以接收到的I和Q信号的速率的四倍的速率工作。如上所述，时钟信号的频率必须被设置为接收到的I和Q信号的频率的四倍。

正方形限幅电路203以限幅电平RLx对已分别自SEL 201和202输出的I和Q信号中的每个应用独立的限幅过程。如上所述，限幅电平RLx的类型根据限幅过程的类型而有所不同。在十六边形限幅过程的情形中，自限幅电平控制单元102顺序输出四类限幅电平RLx。在从时刻t1到时刻t2的时段中输出的限幅电平为RL1＝RL。这时，正方形限幅电路203以该限幅电平RL对已分别从SEL 201和202输出的I和Q信号应用限幅过程。

随后，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行限幅过程的I和Q信号的各自的相位旋转。在从时刻t1到时刻t2的时段中，自系数A控制单元103输出的系数A为1.0×2⁸，自第一反向旋转控制单元105输出的控制信号CTL1为零(正常旋转)，并且自第二反向旋转控制单元106输出的控制信号CTL2为1(反向旋转)。此时，相位旋转电路204使I和Q信号各自的相位旋转+π/4。

在随后的时刻t2处，D-FF 205同步于时钟信号CLK地取回相位已被旋转了+π/4的I和Q信号，并且将I和Q信号分别反馈回SEL 201和202。当控制信号EN处于“L”电平时，在时刻t2处SEL 201和202选择并输出已从D-FF 205反馈回的I和Q信号。

已由相位旋转电路204将其相位旋转了+π/4并且从D-FF 205反馈回的I和Q信号各自的幅度是在时刻t1处接收到的原始信号的幅度的(2)^1/2倍。因此，限幅电平控制单元102在从时刻t2到时刻t3的时段中输出下述限幅电平，该限幅电平是在时刻t1处的限幅电平RL1＝RL的(2)^1/2倍，或者说RL2＝RL×(2)^1/2。此时，正方形限幅电路203以限幅电平RL2对已从D-FF 205反馈回的I和Q信号应用限幅过程。

在从时刻t2到时刻t3的期间中，自系数A控制单元103输出的系数A为{(2)^1/2-1}×2⁸，自第一反向旋转控制单元105输出的控制信号CTL1为1(反向旋转)，并且自第二反向旋转控制单元106输出的控制信号CTL2为零(正常旋转)。此时，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了限幅过程的I和Q信号各自的相位旋转-π/8。

在随后的时刻t3处，D-FF 205同步于时钟信号CLK地取回相位已被旋转了-π/8的I和Q信号。当控制信号EN处于“L”电平时，在时刻t3处SEL 201和202选择并输出已从D-FF 205反馈回的I和Q信号。

已由相位旋转电路204将其相位旋转了-π/8并且从D-FF 205反馈回的I和Q信号各自的幅度是在时刻t1处接收到的原始信号的幅度的2×{2-(2)^1/2}^1/2倍。因此，限幅电平控制单元102在从时刻t3到时刻t4的时段中输出下述限幅电平，该限幅电平是在时刻t1处的限幅电平RL1＝RL的2×{2-(2)^1/2}^1/2倍，或者说RL3＝RL×2×{2-(2)^1/2}^1/2。此时，正方形限幅电路203以限幅电平RL3对已从D-FF 205反馈回的I和Q信号应用限幅过程。

在从时刻t3到时刻t4的时段中，自系数A控制单元103输出的系数A为1.0×2⁸，自第一反向旋转控制单元105输出的控制信号CTL1为1(反向旋转)，并且自第二反向旋转控制单元106输出的控制信号CTL2为零(正常旋转)。此时，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了限幅过程的I和Q信号各自的相位旋转-π/4。

在随后的时刻t4处，D-FF 205同步于时钟信号CLK地取回相位已被旋转了-π/4的I和Q信号。当控制信号EN处于“L”电平时，在时刻t4处SEL 201和202选择并输出已从D-FF 205反馈回的I和Q信号。

已由相位旋转电路204将其相位旋转了-π/4并且从D-FF 205反馈回的I和Q信号各自的幅度是在时刻t1处接收到的原始信号的幅度的2×(2)^1/2×{2-(2)^1/2}^1/2倍。因此，限幅电平控制单元102在从时刻t4到时刻t5的时段中输出下述限幅电平，该限幅电平是在时刻t1处的限幅电平RL1＝RL的2×(2)^1/2×{2-(2)^1/2}^1/2倍，或者说RL4＝RL×2×2^1/2×{2-(2)^1/2}^1/2。此时，正方形限幅电路203以限幅电平RL4对已从D-FF 205反馈回的I和Q信号应用限幅过程。

在从时刻t4到时刻t5的时段中，自系数A控制单元103输出的系数A为{(2)^1/2-1}×2⁸，自第一反向旋转控制单元105输出的控制信号CTL1为零(正常旋转)，并且自第二反向旋转控制单元106输出的控制信号CTL2为1(反向旋转)。此时，相位旋转电路204使正方形限幅电路203已执行了限幅过程的I和Q信号各自的相位旋转+π/8。

在随后的时刻t5处，D-FF 205同步于时钟信号CLK地取回相位已被旋转了+π/8的I和Q信号。如上所述，由于在时刻t4处的限幅过程和相位旋转过程，I和Q信号各自的相位返回到在时刻t1处接收到的I和Q信号各自的相位。然而，由于相位旋转电路204的作用，所以I和Q信号各自的幅度值被增大。因此，幅度缩放电路206和幅度减小单元208和209对I和Q信号各自的幅度值进行调节，以便补偿由于相位旋转而导致的信号幅度增大。在时刻t5处，D-FF 207同步于控制信号EN地取回自幅度减小单元208和209输出的I和Q信号。从而，从D-FF 207输出图5(d)所示的输出I和Q信号(图5(d)中的#1)。

另外，时刻t5是接收到下一个接收到的I和Q信号(图5(d)的#2)的时刻。在时刻t5处，SEL 201和202以与在时刻t1处相同的方式响应于控制信号EN选择接收到的I和Q信号。从而，从时刻t5起，重复执行与从前述时刻t1起执行的过程相同的过程。

图6是在二维坐标轴上示出了由根据本示例性实施例的多边形限幅电路107执行的多边形限幅过程的图。在图6中，标号α表示不存在相移的I和Q信号的幅度值所在的区域。标号β表示在I和Q信号的相位被旋转了+π/4后由限幅过程处理过的I和Q信号的幅度值所在的区域。标号γ表示在I和Q信号的相位被旋转了-π/8后由限幅过程处理过的I和Q信号的幅度值所在的区域。标号δ表示在I和Q信号的相位被旋转了-π/4后由限幅过程处理过的I和Q信号的幅度值所在的区域。通过这些过程，多边形限幅电路107致使I和Q信号被由对角线指示的十六边形中的限幅过程所处理。

另一方面，与多边形限幅电路107的处理平行地，接收到的I和Q信号被输入到绝对值计算单元108。绝对值计算单元108计算I和Q信号各自的绝对值。I/Q加法器电路109将I信号的绝对值|I|与Q信号的绝对值|Q|相加，然后将相加的结果输出到比较电路110。

比较电路110比较自I/Q加法器电路109输出的信号|I|+|Q|和限幅电平RL的大小，然后输出比较结果。AND电路112产生自比较电路110输出的比较结果信号和来自控制器113的指示是否执行了限幅过程的指令信号CTL3的逻辑乘积，然后输出该逻辑乘的结果。响应于自AND 112输出的信号，SEL 111在自多边形限幅电路107输出的I和Q信号和自定时调节单元101输出的I和Q信号之间进行挑选。

定时调节单元101是配置为缓冲器的电路，用于处理发生在到多边形限幅电路107的输入和自多边形限幅电路107的输出之间的延迟时间。定时调节电路101是这样的电路，其用于对I和Q信号进行延时，以便使下述定时可以匹配：已通过多边形限幅电路107的I和Q信号被输入到SEL111的定时，和已通过定时调节单元101的I和Q信号被输入到SEL 111的定时。另外，AND 112被提供来用于从外部启动和停止由多边形限幅电路107执行的限幅过程。

例如，在自控制器113接收到的指令信号CTL3为零(停止)的情形中，自AND 112输出的信号也为零。在这种情形中，SEL 111选择已从定时调节单元101输出的I和Q信号。另一方面，在指令信号CTL3为1(启动)并且同时来自比较电路110的比较结果信号也为1(|I|+|Q|大于限幅电平RL)的情形中，自AND电路112输出的信号为1。在这种情形中，SEL 111选择已从多边形限幅电路107输出的I和Q信号。另外，在指令信号CTL3为1并且同时来自比较电路110的比较结果为零(|I|+|Q|不大于限幅电平RL)的情形中，自AND 112输出的信号也为零。在这种情形中，SEL 111选择已从定时调节单元101输出的I和Q信号。

结果，如果接收到的I和Q信号各自的幅度存在于由ε表示的区域中，则选择已通过定时调节单元101但是尚未被限幅过程处理的I和Q信号。如果接收到的I和Q信号各自的幅度存在于超出由ε表示的区域之外的区域中，则选择已通过多边形限幅电路107的I和Q信号。确定是否应当基于限幅电平RL执行限幅过程的原因在于要避免将限幅过程应用到电平如此低以至于不需要功率控制的I和Q信号。

如上所述，在本示例性实施例的情形中，功率限幅电路具有多边形限幅电路107以及控制多边形限幅电路107的第二反向旋转控制单元106、第一反向旋转控制单元105、限幅电平控制单元102、系数A控制单元103和系数B控制单元104。另外，对于I和Q信号的每个周期，多边形限幅电路107内部的反馈和限幅电平与那些控制单元的控制信号的切换被执行N/4次。结果，使得多边形限幅电路107仅包括一个正方形限幅电路和一个相位旋转电路就足够了。因此，可以实现电路尺寸比传统的功率限幅电路小的多边形限幅电路。此外，在本示例性实施例的情形中，限幅电平RLx、系数A和B、控制信号CTL1和CTL2的改变，以及反馈被执行时的次数的改变，使得可以在不响应于条件和预期使用来修改电平配置的情况下，容易地实现从正方形限幅过程到准圆形限幅过程的各种限幅过程。

本发明可应用于W-CDMA无线电通信系统中的基站中的基带信号单元中。

尽管已参考本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对形式和细节作出各种改变。上述示例性实施例仅应被理解为描述性的，而不是要作出限制。因此，本发明的范围不由对本发明的详细描述限定，而是由所附权利要求书限定，并且该范围内的各种差异都应被解释为包括在本发明内。

本申请要求2005年3月25日向日本专利局提交的日本专利申请No.089595/2005的优先权，该申请的公开通过引用整体结合于此。

Claims

1.一种功率限幅电路，包括：

选择器，其接收基带信号，并且选择所述基带信号或反馈信号之一，然后输出被选信号；

正方形限幅电路，其接收所述被选信号，并且限制所述被选信号的幅度，然后输出限幅后的信号；

相位旋转电路，其接收所述限幅后的信号，并且旋转所述限幅后的信号的相位，然后将相位被旋转的信号输出到所述选择器作为所述反馈信号；

幅度缩放电路，其接收所述相位被旋转的信号，调节所述相位被旋转的信号来补偿所述相位被旋转的信号和所述限幅后的信号之间的幅度差，然后发送幅度被缩放的信号；

控制电路，其控制所述选择器、所述正方形限幅电路、所述相位旋转电路和所述幅度缩放电路，其中

所述选择器每N/4次中的第一次选择所述基带信号，并且每N/4次中的其他次选择所述反馈信号，其中N＝2⁽ⁿ⁺²⁾：n＝1，2，…；并且

所述选择器的所述选择操作、所述正方形限幅电路的所述限幅操作、所述相位旋转电路的所述旋转操作和所述幅度缩放电路的所述调节操作在所述基带信号的一个周期中被执行N/4次。

2.如权利要求1所述的功率限幅电路，所述选择器还包括：

第一选择器，其接收所述基带信号的共模信号；

第二选择器，其接收所述基带信号的正交信号。

3.如权利要求1所述的功率限幅电路，其中，对所述被选信号的限幅量是响应于在所述相位旋转电路的所述旋转操作期间的幅度改变而来确定的。

4.如权利要求1所述的功率限幅电路，还包括：

定时调节电路，其接收所述基带信号，调节所述基带信号的时间延迟，然后输出所述调节后的基带信号；

比较电路，其接收所述基带信号，将所述基带信号与预定阈值相比较，然后输出所述比较过程的结果；

第三选择器，其接收所述调节后的基带信号和所述幅度缩放后的信号，并且基于所述比较过程的所述结果来选择并输出所述调节后的基带信号和所述幅度缩放后的信号之一。

5.如权利要求1所述的功率限幅电路，其中，所述功率限幅电路是十六边形限幅电路。

6.如权利要求1所述的功率限幅电路，其中，所述功率限幅电路是三十二边形限幅电路。

7.一种功率限幅方法，包括：

选择基带信号和反馈信号之一；

对所述被选信号的幅度进行限幅；

旋转所述限幅后的信号的相位，并输出相位被旋转的信号来作为所述反馈信号；以及

调节所述相位被旋转的信号来补偿所述相位被旋转的信号和所述限幅后的信号之间的幅度差；

其中

所述选择、限幅和旋转每个都被执行多于一次；

在所述选择操作期间，每N/4次中的第一次选择所述基带信号，并且每N/4次中的其他次选择所述反馈信号，其中N＝2⁽ⁿ⁺²⁾：n＝1，2，…；并且

所述选择操作、所述限幅操作、所述旋转操作和所述调节操作在所述基带信号的一个周期中被执行N/4次。

8.如权利要求7所述的功率限幅方法，其中，对所述被选信号的限幅量是响应于在所述旋转操作期间的幅度改变来确定的。

9.如权利要求7所述的功率限幅方法，还包括：

延迟所述基带信号；

将所述基带信号与预定阈值相比较；

基于所述比较结果来选择所述调节后的信号和所述延迟后的信号之一。

10.如权利要求7所述的功率限幅方法，其中，所述基带信号被十六边形限幅。

11.如权利要求7所述的功率限幅方法，其中，所述基带信号被三十二边形限幅。