CN101002394A - 无线电发射机和操作无线电发射机的方法 - Google Patents

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Abstract

通过本发明提供了一种发明的无线电发射机和操作无线电发射机的方法，通过本发明可以改善发射的无线电信号的质量。无线电发射机包括至少一个具有可调整参数的数字滤波器。经由控制信号输入端，发射机可以接收表示来自发射机的输出信号的反馈信号。无线电发射机包括可编程数字电路，适用于分析反馈信号并且生成分析结果。可编程数字电路还适用于根据分析结果调整数字滤波器的可调整参数。

Description

无线电发射机和操作无线电发射机的方法
技术领域
本发明总地来说涉及无线电通信领域，并且特别地涉及无线电发射机。
背景技术
在过去十年中，移动无线电通信已变得越来越普及，并且许多移动无线电网络都提供数据通信服务和语音服务。在语音和数据通信服务中，无线电传送的质量是最重要的。如果传送的无线电信号的质量差，则数据/语音信号接收机可能会有理解信号内容方面的困难。此外，传送的无线电信号的质量差可能导致需要重传数据。这种数据的重传是既耗时又耗带宽的。
发明内容
本发明所涉及的问题是如何改进由无线电发射机发射的无线电信号的质量的问题。
该问题通过一种用于发射无线电信号的无线电发射机来解决，所述无线电发射机包括：
发射机输入端，用于接收数字信号；
发射机输出端，连接至天线，用于输出发射机输出信号；
至少一个数字滤波器，具有至少一个可调整的参数；
控制信号输入端，用于接收表示所述输出信号的反馈信号；以及
可编程数字电路，适用于分析所述反馈信号，并且生成分析结果，其中，所述可编程数字电路还适用于根据分析结果调整所述参数。
该问题还通过一种操作无线电发射机的方法来解决，该方法包括：
接收将由无线电发射机发射的数字信号；
在至少一个具有至少一个可调整的参数的数字滤波器中处理所述数字信号；
将所述处理过的数字信号转换为模拟信号；
在模拟无线电电路中处理所述模拟信号，从而生成发射机输出信号；
将表示发射机输出信号的信号作为反馈信号反馈回无线电发射机的控制部分；
分析所述反馈信号以识别可校正的与期望信号的偏差；以及
调整所述数字滤波器的至少一个参数以最小化所识别的可校正的偏差。
通过本发明的无线电发射机和操作无线电发射机的方法可以达到以下效果：通过根据从分析表示发射机输出信号的反馈信号得出的结果调整无线电发射机的数字滤波器的参数，可以自动补偿无线电发射机的模拟数字电路的任何非线性。从而可以控制发射机输出信号的特性，并且可以改善所发射的无线电信号的质量。因此，可以减少通过无线电接口重发数据的需要以及由于较差的无线电质量而中断无线电传送的需要。
在本发明的发射机的一个方面，所述无线电发射机还包括脉冲整形滤波器，并且所述可编程数字电路适用于在分析反馈信号的过程中使用表示来自所述脉冲整形滤波器的输出信号的信号作为参考信号。在本发明的这方面，操作无线电发射机的方法还包括在脉冲整形滤波器中处理所述数字信号的步骤；并且分析的步骤包括将所述反馈信号与参考信号进行比较，所述参考信号是表示脉冲整形滤波器的输出的信号。
因此可以达到以下效果：可将反馈信号的分析执行为反馈信号和参考信号的比较分析，其中，参考信号具有期望的形状。
在本发明的一个实施例中，无线电发射机还包括具有可调整的参数的预失真滤波器；并且所述可编程数字电路适用于调整预失真滤波器的可调整的参数。在该实施例中，调整操作无线电发射机的方法的至少一个参数包括更新所述预失真滤波器的参数。
因此可以达到以下效果：可以自适应地补偿无线电发射机的模拟无线电电路元件的任何非线性(例如，功率放大器的非线性功率响应)。这种补偿可以在无线电发射机运行时自动执行。因此，可以降低频域中的发射信号的任何不希望的展宽。
在该实施例的一个方面，预失真滤波器包括具有可更新内容的查找表；并且所述可编程数字电路适用于根据所述分析结果来更新所述内容。因此可以达到以下效果：可以通过在查找表中写入新的内容而很容易地实现可调整参数的调整。在该方面中，查找表可有利地包括有效部分和无效部分，内容的更新在无效部分执行，并且在完成执行更新时，无效和有效部分交换活动级(activity level)。
在本发明的一个实施例中，所述至少一个数字滤波器包括具有至少一个系数的频率补偿滤波器；并且所述可编程数字电路适用于调整所述至少一个系数。可以维持无线电载波带宽中的发射机的平坦的频率响应。模拟无线电电路的模拟元件(例如，模拟滤波器)通常表现出随着例如温度或老化而变化的特性。因此，通过引入具有可调整参数的频率补偿滤波器，可以在无线电发射机的运行时连续不断地执行由模拟无线电电路310的缺陷引起的频谱倾斜(spectrum tilt)的校正。
在本发明的一个实施例中，其中，无线电发射机的模拟无线电电路包括模拟增益控制装置，并且所述至少一个数字滤波器包括数字增益控制装置，可编程数字电路适用于分析所述反馈信号的增益从而产生增益分析结果；并且所述可编程数字电路还适用于根据所述增益分析结果，调整数字增益控制装置的增益和模拟增益控制装置的增益。在该实施例中，本发明的方法包括：分析所述反馈信号的增益；并且根据所述增益分析的结果，调整数字增益控制装置的增益和模拟增益控制装置的增益。
因此可以达到以下效果：可以在引入至少两个主要噪声源(来自数-模转换器的量子化噪声，以及来自中间滤波器的热噪声)之前放大信号。因此，可以更容易地满足对发射机输出信号的频带外需求。
在该实施例的一个方面，模拟无线电电路包括：输出滤波器，其为全带输出滤波器。因此可以达到以下效果：可以将相同的输出滤波器应用于所有载波频率的输出信号，从而使无线电发射机的设计更简单。
在本发明的无线电发射机的一个实施例中，无线电发射机还包括：测量接收机，具有连接到发射机输出端的测量输入端；模-数转换器；以及反馈信号输出端，连接到所述控制信号输入端。因此可以达到很容易地获取反馈信号的效果。
在本发明的这个方面，可以有利地将模-数转换器用于以四倍于模-数转换器的输入信号的载频的频率来采样模-数转换器的输入信号，并且测量接收机可以有利地包括多路分配器，该多路分配器用于将采样信号多路分解为一个表示模-数转换器的输入信号的虚部的信号和另一个表示模-数转换器的输入信号的实部的信号。在操作无线电发射机的方法中，在该方面中，馈送的步骤进一步包括：以四倍于采样信号的载频的速率采样发射机输出信号或表示其的第二信号；以及通过多路分解经过所述采样生成的采样信号，将发射机输出信号分离为虚部和实部。因此可以达到以下效果：可以在分离采样信号的实部和虚部的同时实现到数据率的一半的降频转换。从而可以降低测量接收机的复杂性、尺寸、和成本。
本发明涉及的问题进一步通过包括计算机程序代码装置的计算机程序产品来解决，当计算机程序产品在可编程数字电路上执行时，可操作以：
接收反馈信号；
接收参考信号；
执行所述反馈信号和所述参考信号的比较分析，以识别出所述反馈信号与所述参考信号的可校正的偏差；以及
响应于所述比较分析生成控制信号。
本发明的无线电发射机可有利地应用于发射的无线电信号质量很重要的所有无线电通信领域(例如应用于移动无线电通信中)。因此，本发明的无线电发射机可以有利地成为在移动无线电网络中运行的无线电基站或移动台的一部分。
附图说明
现在将参考仅通过实例给出并在附图中示出的本发明的优选实施例来更详细地论述本发明。
图1是移动无线电通信系统的实例的示意图。
图2是本发明的无线电基站的实例的示意图。
图3是本发明的无线电发射机的实例的示意图。
图4是用在本发明的发射机的实施例中的可编程数字电路的示意图。
图5是用在本发明的发射机的实施例中的预失真滤波器的示意图。
图6是用在本发明的发射机的实施例中的频率补偿滤波器的示意图。
图6a是用在本发明的发射机的实施例中的频率补偿滤波器的逻辑示图。
图6b是图6a中逻辑地示出的频率补偿滤波器的示图。
图7是无线电发射机的模拟无线电电路的示意图。
图8是用在本发明实施例中的测量接收机的示意图。
图9是用在本发明的测量接收机的实施例中的I/Q分离单元和降频转换器的示图。
图10是示意性示出本发明的方法的流程图。
图11a是示意性示出根据一个实施例的本发明方法的流程图。
图11b是示意性示出根据另一个实施例的本发明方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出移动无线电网络100的结构。移动无线电网络100通过无线电接口105经由无线电基站110向移动台的用户提供无线电通信。图1中示出了能够在移动无线电网络100内进行通信的移动台115。无线电基站110连接至无线电网络控制器120，无线电网络控制器120又连接至核心网125。移动无线电网络100通常包括多个无线电网络控制器120，每个无线电网络控制器120都连接至多个无线电基站110。移动无线电网络100可以根据移动无线电电话的任何标准(例如宽带码分多址(WCDMA)、全球移动通信系统(GSM)、或D-AMPS(例如EIA/TIA-IS-54和IS-136中规定的))运行。
在移动无线电网络100的多个实施例中，移动无线电网络100向移动台115的用户提供语音服务以及数据传输服务。图1中所示的在移动台115和移动台115的用户之间传输的用户数据130因此可以涉及语音服务或数据服务。为了有效地利用无线电接口105的有限带宽并且最小化重传数据的必要，通过无线电接口105从无线电基站110和移动台115发射的信号的质量是最重要的。对于由无线电网络100提供的实时服务来说，最小化重传数据的必要是特别重要的。
图2示出了根据本发明的无线电基站110的实例。图2的无线电基站包括用于接收来自无线电网络控制器115的数据信号205的接口200。数据信号205包括将被传送到移动台115的用户数据130。接口200连接至发射机215的输入端210，发射机215又经由输出端217连接至用于通过无线电接口105传送无线电信号225的天线220。无线电基站110的接口200优选地还连接至用于经由无线电接口105接收来自移动台115的信号的接收机230。发射机215具有处理将被发射的数据信号以提供适于通过无线电接口105传送的信号的功能。
根据本发明，无线电基站110还包括具有输入端240和输出端245的测量接收机235，用于接收表示发射的无线电信号225的信号。可以使用测量接收机235来向发射机215提供关于发射信号的特性的信息，从而有助于监控发射信号。关于发射信号的特性的信息例如，可被发射机215用于监控发射机215的增益的频率响应，并且用于支持自适应预失真。
测量接收机235的输入端240优选地连接至发射机215的输出端217，从而使得测量接收机235可以接收由发射机215馈送到天线220的任何信号的一部分。由发射机215馈送到天线220的信号将在下文中称作发射机输出信号247。测量接收机235的输出端245可以优选地连接至发射机215的控制信号输入端250，以为发射机215提供关于发射机输出信号247的反馈信号255。不必说，可以将输入端240和发射机215的控制信号输入端250置于同一位置。
可以使用反馈信号255来优化发射机215的传输参数。作为例如环境温度变化或老化的结果，发射机215的模拟元件的性能通常随时间变化。通过分析反馈信号255，可以调整发射机215的可调整参数，以补偿发射机215的模拟元件的性能的变化。因此，可以确保来自发射机215的发射机输出信号247与期望的发射机输出信号一致，而与发射机235的模拟元件中的任何漂移无关。此外，为了保持低生产成本，当构造发射机215时，可能希望使用低精度的模拟元件，这导致不同的发射机235的模拟元件的性能的不同。因此，可以通过调整发射机215的可调整参数，使用反馈信号255的分析来校准发射机215。通过这样做，能够保证发射机215满足特定需求。
图3示意性地示出了根据本发明的发射机215的实施例。图3的发射机215包括串联连接的可编程数字电路300、数-模转换器(DAC)305、和模拟无线电电路310。可编程数字电路300提供从无线电网络控制器115接收的数据信号205的数字信号处理。DAC305提供来自可编程数字电路300的数字信号到模拟信号的转换，模拟无线电电路310用于生成将被馈送到天线215的发射机输出信号247。可编程数字电路300包括用于分析从测量接收机235接收的反馈信号255的软件和至少一个用于过滤将被发射的信号的数字滤波器。根据本发明，可编程数字电路300中的至少一个数字滤波器具有可调整参数。
图4示出了可编程数字电路300的实例。为了说明的目的，图4的可编程数字电路300包括数字信号处理器(DSP)400和现场可编程门阵列(FPGA)405。显然，可编程数字电路300可包括能够提供可编程数字信号处理的硬件的任何结合。例如，FPGA 405可由ASIC取代，或者可编程数字电路只作为DSP来实施，或者只作为FPGA来实施。此外，无线电基站110中的其他功能以及发射机215显然可以使用诸如图4的DSP 400和FPGA 405的用在数字可编程电路300中的硬件元件。例如，DSP 400还可以用来控制接收机240，并且FPGA 405还可以用来实现接收机230和测量接收机235以及作为在无线电基站110的不同部分之间通信的内部数据总线。
已将图4的FPGA 405配置为包括脉冲整形滤波器410(例如根升余弦(RRC)滤波器)、第一上采样滤波器415、预失真滤波器420、第二上采样滤波器425、和频率校正滤波器(FCF)430。可编程数字电路300优选地包括两组数字滤波器：一组用于信号的实部，一组用于信号的虚部。然而，为了简化描述，图4中只示出了一组滤波器。
首先将在发射机215的输入端210接收的数据信号205馈送到脉冲整形滤波器410，在脉冲整形滤波器410中，根据相关应用的需求对信号进行整形。在根据WCDMA标准运行的基站中，例如，脉冲整形滤波器410有利地为RRC滤波器。然后将脉冲整形信号435馈送到第一上采样滤波器415，在第一上采样滤波器415中数据率被增加。执行数据率的增加主要是为了有助于信号的预失真。显然，可以整体或部分地将第一上采样滤波器415连接至脉冲整形滤波器410的输入侧，以在脉冲整形滤波器410中进行脉冲整形之前，执行至少一部分数据率的增加。然后，将第一上采样信号440馈送到预失真滤波器420。
预失真滤波器420主要用于补偿模拟无线电电路310的元件的任何非线性(例如功率放大器的非线性功率响应)。模拟无线电电路310的非线性响应导致信号频谱的不希望的展宽(在WCDMA应用中，通常可以将5Mhz宽的脉冲整形信号425变形为15Mhz宽的信号)。所增加的第一上采样信号440的数据率有助于使预失真滤波器420生成与由模拟无线电电路310引起的失真信号类似宽度的补偿信号。将补偿信号添加到第一上采样信号440，产生预失真信号445。然后将预失真信号445馈送到第二上采样滤波器425，在第二上采样滤波器425中数据率进一步增加。在本发明的一个实施例中，尽管可以使用任何期望的数据率增加，然而第一上采样滤波器415将数据率增大8倍，第二上采样滤波器425将数据率增大2倍。不必说，可以根据发射机215的应用的需求来选择第一和第二上采样滤波器415和425中的上采样的数量。在一些应用中，可能需要比图4中所示的上采样滤波器更多、或更少的上采样滤波器。
将第二上采样信号450从第二上采样滤波器425馈送到频率补偿滤波器430。频率补偿滤波器430主要用于维持无线电载波带宽中的发射机215的平坦频率响应。模拟无线电电路310的模拟元件，例如模拟滤波器，通常表现出随着例如温度或老化而变化的特性。因此，在频率补偿滤波器430中，执行由模拟无线电电路310中的缺陷引起的频谱倾斜的校正。此外，频率补偿滤波器430可有利地用于模拟无线电电路310中的模拟增益控制以及信号增益控制。
频率补偿信号445被送到DAC 305，并且进而馈送到模拟无线电电路310和天线220。
在图4的可编程数字电路300中，DSP 400包括用于分析反馈信号255以及用于生成控制信号408的软件407，其中，控制信号408指示可编程数字电路400的数字滤波器的参数所需的任何调整。在本发明的优选实施例中，参考信号409用在来自由软件407执行的测量接收机235的反馈信号255的分析中，以有助于检测发生在模拟无线电电路310中的任何失真。参考信号409应该优选地具有发射机输出信号247的期望形状。虽然可以使用信号435、440、445、450、或455中的任何一个，但可以有利地将脉冲整形信号435或第一上采样信号440用作参考信号409。在图4中所示的实施例中，将第一上采样信号440用作参考信号409。应该优选地使用延时机构460，以便可以相对于代表与反馈信号255相同的数据的参考信号409分析反馈信号255。数字电路300、DAC 305、和模拟无线电电路310的元件中的时间延迟通常是已知的，所以可以容易地获得延时机构460的期望的时间延迟。例如，延时机构460可以为移位寄存器、或可以引入固定的时间延迟的任何其他机构。
图5中示意性地示出了预失真滤波器420的实施例。预失真滤波器420可以有利地包括查找表500、幅度计(magnitude gauge)505、和乘法器510。查找表500有利地包括多个条目，每个条目包括复比例因数并且每个条目由输入到预失真滤波器420的信号440的幅度的平方索引。查找表500中的每个条目优选地包括两个值：一个对应于复比例因数的实部的值，另一个对应于虚部的值。在幅度计505中测量输入到预失真滤波器420的信号420的幅度x，并且有利地使用幅度x的平方|x2|来识别乘法器510应该使用查找表500中的哪一个条目来与输入到预失真滤波器420中的信号420相乘。然后选择所识别的复比例因数并将其馈送到乘法器510。乘法器510将输入到预失真滤波器420的信号420与所选择的复比例因数相乘。乘法器510的输出是预失真滤波器420的输出信号445。显然，可以使用表示信号420的幅度的任何数量来索引查找表500中的值。此外，可以使用包括查找表500的类似的滤波器420来校正发射机215的其他非线性响应。
在本发明的优选实施例中，可以更新查找表500的内容。例如，如果从测量接收机235馈送到可编程数字电路300的反馈信号255的分析显示查找表500的内容没有产生期望的发射机输出信号247，则可以执行查找表500的更新。这种分析可以优选地包括反馈信号255的幅度和参考信号409的幅度的比较分析。由于不同的模拟无线电电路235的性能不一定相同，所以可以在例如系统初始化时执行查找表500的更新，从而调整特定模拟无线电电路235的查找表500将是适当的。此外，由于例如模拟无线电电路310的元件的老化或温度依赖性，查找表500的内容可能会变得过时，而在发射机215的运行期间更新查找表500的可能性解决了这个问题。
为了在发射机215运行时有效地实现查找表500的更新，查找表500可有利地具有有效部分和无效部分：查找表500的有效部分在有效使用，同时查找表500的无效部分正在被更新或等待更新。有利地，可以将查找表500的有效部分和无效部分实现为两个分离的查找表500。可以使用指向查找表500的有效部分的指针来区分查找表500的有效部分和无效部分。
在图4所示的本发明的实施例中，其中，发射机225包括DSP400和FPGA 405，优选地通过DSP 400来执行反馈信号255的分析。因此，DSP 400的软件407优选地包括用于将反馈信号255与参考信号409进行比较以检测发射机输出信号247的任何不期望的展宽的程序代码以及用于经由控制信号408更新查找表500的程序代码。软件407有利地还包括用于经由控制信号408来控制预失真滤波器420的查找表500的哪部分应该用于发射机215的当前运行的程序代码。软件407能够有利地将查找表500的哪部分应该有效写入FPGA 405中的寄存器中。
可选地，可以使用预失真滤波器420的其他实施例。例如，除了具有查找表500的预失真滤波器420，预失真滤波器420可以包括用于通过多项式来计算所需要的作为信号幅度函数的预失真的逻辑电路。根据反馈信号255的分析结果，然后可以调整多项式的系数。
在发明的一个实施例中，可以根据反馈信号255的指示调整图4的频率补偿滤波器430的特性。频率补偿滤波器430可以例如为具有三个抽头的复有限冲击响应(FIR)滤波器，其中，可调整系数以中心抽头为中心反对称。具有以中心抽头为中心的反对称系数确保了在整个频带上的线性相位响应和零群时延变化。然而，可以使用频率补偿滤波器430的其他配置。图6a示出了频率补偿滤波器430的实例的复信号路径，其中，可以根据反馈信号255的指示调整系数a和b。将输入到频率补偿滤波器430的信号450并行地馈送到第一乘法器605和延迟元件610。乘法器605将信号与j*a相乘，并将信号馈送到加法器615。延迟元件610延迟信号，将部分延迟信号馈送到加法器615，并将部分延迟信号馈送到第二延迟元件620。第二延迟元件620将两次延迟的信号馈送到第二乘法器625，在第二乘法器625中，将信号与-j*a相乘。然后，第二乘法器625将信号馈送到加法器615。加法器615将生成的信号，即信号635，馈送到第三乘法器630，第三乘法器630将信号635与系数b相乘。来自第三乘法器630的信号是来自频率补偿滤波器430的输出信号455。如图6b所示，可以例如使用四个延迟元件、两个乘法器、两个变符(sign inversion)、和两个加法来实现用于信号的虚部和实部的频率补偿滤波器430。
在图6中所示的滤波器的结构中，系数a设置滤波器的频率特性，而系数b用于信号的总幅度的使能控制。系数a和b可存储在可编程数字电路300中的随机存取存储器(RAM)中。在图4中示出的本发明的实施例中，系数a和b可有利地存储在FPGA 405中。DSP 400的软件407优选地包括用于相对于参考信号409分析反馈信号255以检测改变系数a和b的值的需要的程序代码。这种分析有利地包括反馈信号255的频率特性和参考信号409的频率特性的比较分析。软件407有利地进一步包括用于计算系数a和b的改进值以及用于经由控制信号408为FPGA 405提供系数a和b的新值的程序代码。因此，如果DSP 400检测到反馈信号255的频率特性不对应于参考信号409的频率特性，则DSP 400可以为FPGA 405提供将被存储在RAM中并且将被用在信号450的频率补偿中的系数a和b的新值。
在许多情况下，以数字增益控制来补充模拟无线电电路310的模拟增益控制是有利的。这是例如当将发射机215用于发射不同载频的信号247时的情况。在WCDMA标准中，例如，最高载频的频带外传送需求暗示，当使用最高载频时，在用于发射机215的最低载频的频率范围内，允许的信号幅度非常低。类似地，当使用最低载频时，在最高载频的频率范围内允许的幅度非常低。因此，频带外需求几乎不能通过仅仅在可以用于所有载频的发射机215的输出端217处引入一个全带输出滤波器720而得到满足。为了解决这个问题，可以引入用于每个载频的一个输出滤波器720。然而，根据本发明，频带外需求可通过以数字增益控制补充模拟无线电电路310的模拟增益控制而得到满足。这种数字增益控制可以有利地通过改变频率补偿滤波器430的乘法器630的系数b来实现。当将数字电路300的模拟增益控制与数字增益控制结合在一起时，输出滤波器720可以是能够对放大信号720操作的单个滤波器，而与载频无关。
在图7中，示意性地示出了发射机215的模拟无线电电路310。图7的模拟无线电电路310包括：中间频率滤波器700，连接至DAC305的输出端；混频器705，连接至中间频率滤波器700的输出端；模拟增益控制710，连接至混频器705的输出端；功率放大器715，连接至模拟增益控制710的输出端；以及输出滤波器720，连接至功率放大器715的输出端。信号723(其可有利地为频率补偿信号455)，被馈送到图7的DAC305。转换的信号725进入中间滤波器705，过滤的信号730进入混频器705，混频信号735进入模拟增益控制710，来自模拟增益控制710的输出信号740进入功率放大器715，放大的信号745进入输出滤波器720，并且发射机输出信号247从输出滤波器720输出。
在图2中，将测量接收机235的输入信号示出为发射机215的输出信号247。取决于可编程数字电路300基于反馈信号255执行了什么补偿，可将其他信号用作测量接收机235的输入信号。例如，当发射机215包括输出滤波器720时，如果不需要对输出滤波器720的特性中的漂移进行补偿时，测量接收机235的输入信号可为放大的信号745。
现在再参照图7，发射机输出信号247的噪声电平的两个主要贡献者是源于DAC305的数-模转换的噪声，以及中间滤波器700的热噪声。因此，为了降低频带外频带中的发射机输出信号247的幅度，应该有利地将这两个噪声贡献者保持到最小。为了实现这一点，本发明建议在数-模转换之前执行将被发射的信号的放大的主要部分，以便在引入来自DAC305的量子化噪声和来自中间滤波器700的热噪声两个噪声贡献者之前执行信号放大的主要部分，以使得该噪声从来不会经历放大的主要部分。可有利地通过将信号635(参考图6)与系数b提供的适当因数相乘来实现在数-模转换之前进行放大。
因此，可编程数字电路300优选地包括用于分析反馈信号255的增益以及用于调整增益(如果发现需要的话)的软件。用于分析反馈信号255的增益的软件优选地包括用于将反馈信号255的幅度与参考信号409的幅度进行比较以获得发射机215的增益的程序代码，以及用于将发射机215的增益与期望增益进行比较的程序代码。用于调整增益的软件应该优选地包括用于确定乘法器630的系数b的适当值以及用于生成表示系数b的确定值的控制信号408的程序代码。用于调整增益的软件优选地进一步包括用于控制模拟增益控制710的程序代码。
在图4示出的实施例中，用于分析反馈信号255的增益和用于调整增益的软件可有利地为DSP400的软件407的一部分。
因为频带外频率范围中的噪声电平由于放大的主要部分发生在数-模转换之前而能够保持地很低，所以可以用于所有载频的单个全带滤波器可有利地用作输出滤波器720。
为了最小化乘法器630的信噪比(S/N)，期望使乘法器630工作在其动态范围的顶端(因此，当设计发射机715时，选择在其动态范围的顶端提供期望的放大的乘法器630是有利地)。然后通过改变乘法器630的系数b来补偿由于例如温度变化或老化而导致的模拟无线电电路310的增益的漂移。当超出了乘法器630的动态范围时，为了补偿模拟无线电电路310的增益的漂移，可优选地执行模拟无线电电路310的增益的调整。
图7的模拟增益控制710可以例如为步进衰减器或连续衰减器。当模拟增益控制710是步进衰减器时，发射机输出信号247的功率将在模拟增益控制710调整时经历与期望的输出功率相当大的偏差，直到数字可编程电路300有时间根据新的模拟增益情况调整数字增益控制。为了减小该偏差，可在相反方向将偏移量引入到反馈信号255，引入的偏移量表示所期望的来自模拟增益控制710的步进衰减器的变化的增益变化的一半。该偏移量可以例如在反馈信号255的增益的分析中通过可编程数字电路300引入。可选地，偏移量可以在测量接收机235中引入到反馈信号255。因为步进衰减器通常不是非常精确，即，由衰减增加或减小一步所引起的增益变化在不同的步进衰减器单元之间以及在相同步进衰减器单元中的不同步之间都是不同的。因此，为了增加引入到反馈信号255中的偏移量的准确性，可以测量对应于模拟增益控制710的步进衰减器中的每步变化的增益变化。然后可以将结果存储在发射机215的数字可编程电路300中，并且可以在选择将被引入到反馈信号255的适当偏移量时使用。
出现在混频器705前面的图7的转换的信号725(以及过滤的信号730)具有相同频率，而与哪个载频用于传送发射机输出信号247无关。然后，混频器705将从中间滤波器700输出的过滤的信号730混频为期望的载频。因此，对中间滤波器700的频率特性的要求是恒定的，与使用哪个载频无关。
显然，图6的频率补偿滤波器430只是通过实例给出，也可以使用诸如高阶频率补偿滤波器的频率补偿滤波器430的其他实施例。此外，可以以不同的单元实现由系数a提供的频率特性的补偿以及由频率补偿滤波器430的系数b提供的增益补偿，即，可以在没有乘法器630的情况下实现频率补偿滤波器，并且乘法器630可以实现为独立的数字滤波器，或实现为另一数字滤波器的一部分。
当测量接收机235与发射机215一起使用时，可以容易地获得发射机输出信号247的根均方值(RMS)，甚至当发射机输出信号247是突发性的并且有长期的传送输出功率为零的时间。在3GPP技术规范25.141 V4.5.0中涉及到的这种情况，当发射机输出信号247在长期的时间内为零时，很难用传统的窄模拟低通滤波器来处理。通过在可编程数字电路300中对反馈信号255执行RMS计算(在图4中示出的实施例中，该计算可优选地由DSP 400执行)，或者通过引入具有反馈信号255的数学积分的数字低通滤波器，可以容易地获得RMS值。然后使用RMS值与参考信号409的增益的计算进行比较，以获得发射机215的增益。当数字地获得RMS值时，很容易用反馈信号255定时参考信号409，以便用表示相同时间点的信号来计算增益。当使用模拟RMS计算时，参考信号和用于RMS计算的信号的同步通常是个问题。
图8中示意性地示出了测量接收机235的总结构。图8的测量接收机235包括：模-数转换器(ADC)800，连接至发射机215的输出端217(参考图2)；I/Q分离单元805，连接至ADC800的输出端；以及降频转换器810，连接至I/Q分离单元的输出端(I表示信号的虚部，而Q表示信号的实部)。可有利地在与发射机215的可编程数字电路300相同的物理可编程数字电路上实现I/Q分离单元805和降频变换器810。
测量接收机235优选地将载频f0的实值信号247转换为在复基带的数字信号，使得可以很容易地获得与发射机输出信号247有关的振幅信息和相位信息。此外，所得到的数字反馈信号255应该优选地具有与参考信号409相同的数据率。因此，测量接收机235中所需要的降频转换取决于在发射机215中进行的增频转换。
可以以多种不同的方式来实现测量接收机235。在图9中示出了对称I/Q分离单元805(其除了分离输入信号的虚部和实部以外，还将信号降频转换到输入信号的数据率的一半)的实例。图9的I/Q分离单元805包括多路分配器900、符号反相器905、加法器910、乘法器915、信号输入端920、虚信号输出端925、和实信号输出端930，并且有利地用在ADC 800的采样率精确地为采样信号的载频的四倍时。
可将发射机输出信号247看作正弦和余弦波的和，其中，分别通过发射机输出信号247的虚部(I)和实部(Q)对正弦和余弦波进行幅度调制。当以等于四倍载频的速率采样信号时，可以在余弦过零时采样每隔一个的样本，从而使得只有正弦波对样本值做出贡献，反之亦然。因此，4×f0的采样速率使得每隔三个样本为正虚样本，每隔三个样本为正实样本，每隔三个为负虚样本，并且每隔三个为负实样本。因此，可以有利地使用多路分配器900来实现I/Q分离单元805，多路分配器900在两个不同的输出端之间交替：一个用于I/Q转换信号的虚部的输出端925、以及一个用于I/Q转换信号的实部的输出端930。通过在反相器905中改变从多路分配器900馈送的每隔一个的样本的符号，获得为输入信号的数据率的一半的采样率。
由于由ADC 800接收的信号的频谱是未知的，所以可以反转也可以不反转通过改变每隔一个样本的符号而获得的信号。为了控制是否反转采样信号，可以使用可由例如DSP 400生成的外部二进制信号935。此外，由于没有同时采样通过使用上述方法获得的实样本和虚样本，所以应该优选地将从I/Q分离单元805输出的虚信号或实信号延迟半个样本。这可以通过例如FIR-内插器来实现。
在本发明的一个实施例(其中，移动网络100中的无线电基站110的发射机215部根据WCDMA标准运转)中，发射机215的输入信号205具有3.84MHz的数据率(称作码片速率)，由第一上采样滤波器415执行的数据率的增加是8倍码片速率，由第二上采样滤波器415执行的数据率的增加是2倍码片速率。因此，在该实施例中，信号435的数据率是3.84MHz，信号440和445的数据率是30.72MHz，并且信号450和445的数据率是61.44MHz，其为在无线电接口105上的无线电信号225的数据率。
如果在该实施例中，在反馈信号255的分析中将第一上采样信号用作参考信号409，则反馈信号255的期望数据率因此为30.72MHz。因此，为了利用图9的I/Q转换器805，ADC 800的采样率需要为61.44MHz，并且输入到ADC 800的信号的载频需要为15.36MHz。为了获得这点，测量接收机235可包括用于将发射机输出信号247的中心频率降频转换到期望频率的模拟部分815。然而，如果使用I/Q分离单元805以及降频转换器810的其他实施例，则可省略测量接收机235的模拟部分815。
显然，除了图9中所示的I/Q分离单元805以外，还可以使用执行降频转换和I/Q分离的其他方式。可以使用分离的I/Q分离单元805和降频转换器810，或者如果需要进一步降频转换的话，则可以将图9的I/Q分离单元与一个或多个分离的降频转换器810结合使用。如果使用分离的I/Q分离单元805，则ADC 800可以以任意采样率来采样信号。
图10中提供了发明方法的总图示。在步骤1000中，将发射机输出信号247馈送到天线220，并且将一部分发射机输出信号247馈送到测量接收机235的输入端240。在步骤1005中，在测量接收机235中处理发射机输出信号247，以便生成反馈信号255。该处理可有利地涉及已相对于图8和图9在上面进行了描述的模-数转换、I/Q分离、和降频转换。在步骤1010中，经由控制信号输入端250将反馈信号255馈送到发射机215。在步骤1015中，通过发射机215分析反馈信号255。该分析可有利地作为参考信号409的特性和反馈信号255的相应特性的比较分析而被执行。在步骤1020中，检查在步骤1015中执行的分析是否显示反馈信号255具有期望的特性。如果是这样，则进入停止处理的步骤1025。然而，如果在步骤1020中发现反馈信号255不具有期望的特性，则有利地进入步骤1030，在该步骤中调整发射机的参数以补偿反馈信号255的不希望的特性。
在图4中示出的发射机215的实施例中，优选地通过DSP400来执行步骤1015-1030。在步骤1030中调整的参数可优选地为在FPGA405中实现的数字滤波器的可调整参数，例如相对于图5和图6所述的预失真滤波器420和/或频率补偿滤波器430的可调整参数。因此，当在步骤1020中DSP400发现应该调整FPGA405中的数字滤波器的参数时，则在步骤1030中，DSP400经由控制信号408向FPGA405发送新的、更新的、参数值。
相对于图10描述的过程可为进行中的过程，使得可以用步骤1000取代步骤1025，并且/或者使得图10中所描述的几个过程并行运行。可选地，图10中描述的过程可以在请求时执行或以预定的间隔执行。
在图11中，对于相对于图5和图6论述的本发明的两个实施例更详细地描述了步骤1030。图11a的步骤1100、1105、和1110以及图11b的步骤1115和1120分别对应于图10的步骤1030。可以有利地将图11a和图11b示出的方法结合到一起，并且可以将这两种方法应用于发射机215的操作中。
图11a涉及本发明的实施例，其中，将预失真滤波器420实施为具有包括可更新内容的查找表500。在图11a的步骤1015中，相对于参考信号409，分析从测量接收机235接收的反馈信号255，以检测还未由预失真滤波器420进行补偿的模拟电路310的任何非线性功率响应。在步骤1020中，检查是否已经在步骤1015中检测到了还未被补偿的任何非线性功率响应。如果没有，则进入停止处理的步骤1025。然而，如果检测到了任何非线性功率响应，则进入步骤1100，其中，基于在步骤1015中获得的分析结果来确定新的相关参数(例如复比例因数)。然后进入步骤1105，其中，使用在步骤1100中确定的参数更新无效查找表500的内容。在步骤1110中，使查找表的先前无效的更新的部分有效，同时使查找表500的先前有效部分无效。然后进入步骤1025。
在图11b的步骤1015中，相对于参考信号409的幅度分析从测量接收机235接收的反馈信号255的幅度，以确定发射机215的增益。在步骤1020中，检查增益是否是可接受的：模拟电路310的增益具有可接受的频率相关吗，以及发射机215的功率增益(即，模拟无线电电路310的功率增益和由乘法器630提供的数字增益控制的功率增益)，如果可应用的话，是可接受的吗？如果是，则进入停止处理的步骤925。如果不是，然而，则进入步骤1115，其中，确定系数a和/或b的新值。然后进入步骤1120，其中，优选地通过向存储有系数a和b的值的发射机215的部分(优选地在FPGA405中，如果可应用的话)发送表示系数a和/或b的新值的控制信号409来更新系数a和/或b。如果a和b都要被更新，则显然可以在两个不同的控制信号409中发送a和b的新值。然后进入停止处理的步骤925。
在上述描述中，只是出于说明的目的，将发射机215和测量接收机235作为两个逻辑上分离的单元进行了描述。然而，很明显，发射机215和测量接收机235可以作为同一个物理单元或作为分离的物理单元来实现。
虽然在上述论述中，就无线电基站方面论述了本发明的方法和装置，但是本发明可应用于任何无线电收发器(例如移动台中的无线电收发器)或应用于发送无线电信号的任何其他装置中。
本领域技术人员应该理解，本发明不限于附图及上述具体描述中所披露的实施例，提出这些实施例只是出于说明的目的，但是可以许多不同的方式实施本发明，并且它由下列的权利要求所限定。

Claims (21)

1.一种无线电发射机(215)，用于发射无线电信号(255)，所述无线电发射机包括
发射机输入端(210)，用于接收数字信号(205)；
模拟无线电电路(310)；
发射机输出端(217)，连接至天线(220)，用于输出发射机输出信号(247)；
至少一个数字滤波器(420，430)，具有至少一个可调整的参数；
控制信号输入端(250)，用于接收表示所述输出信号的反馈信号(255)；以及
可编程数字电路(300，400)，适用于分析所述反馈信号以生成分析结果，其中，所述可编程数字电路还适用于根据所述分析结果调整所述参数。
2.根据权利要求1所述的无线电发射机，其中所述无线电发射机还包括脉冲整形滤波器(410)，并且其中
所述可编程数字电路适用于在分析所述反馈信号的过程中使用表示来自所述脉冲整形滤波器的输出信号(435)的信号(435，440)作为参考信号(409)。
3.根据权利要求1或2所述的无线电发射机，所述无线电发射机还包括
预失真滤波器(420)，具有可调整的参数；并且其中，所述可编程数字电路适用于调整所述预失真滤波器的所述可调整的参数。
4.根据权利要求3所述的无线电发射机，其中
所述预失真滤波器包括具有可更新内容的查找表；以及
所述可编程数字电路适用于根据所述分析结果更新所述内容。
5.根据权利要求4所述的无线电发射机，其中，所述查找表包括有效部分和无效部分，并且其中
所述可编程数字电路适用于根据所述分析结果更新所述无效部分的内容，并且还适用于在完成所述无效部分的所述内容的更新后，使所述查找表的先前的有效部分无效并激活所述查找表的先前的无效部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的无线电发射机，其中
所述至少一个数字滤波器包括具有至少一个系数(a，b)的频率补偿滤波器(430)；其中，所述可编程数字电路适用于调整所述至少一个系数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的无线电发射机，其中
所述模拟无线电电路包括模拟增益控制装置(710)；
所述至少一个数字滤波器包括数字增益控制装置(630)；并且其中
所述可编程数字电路适用于分析所述反馈信号的增益从
而产生增益分析结果；以及
所述可编程数字电路还适用于根据所述增益分析结果调整所述数字增益控制装置的增益和所述模拟增益控制装置的增益。
8.根据权利要求7所述的无线电发射机，其中
所述模拟无线电电路包括输出滤波器(720)，其为全带输出滤波器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的无线电发射机，还包括测量接收机，所述测量接收机包括
测量输入端，连接至所述发射机输出端；
模-数转换器；以及
反馈信号输出端，连接至所述控制信号输入端。
10.根据权利要求9所述的无线电发射机，其中，所述测量接收机还包括
混频器，用于将输入信号混频到复基带；
I/Q分离单元(805)，用于分离输入信号的实部和虚部；
以及
下采样滤波器(810)，用于下采样所述信号到低于来自
所述模-数转换器的所述输出信号的所述数据率的数据率。
11.根据权利要求9所述的无线电发射机，其中
所述模-数转换器用于以四倍于所述模-数转换器的所述输入信号的所述载频的速率采样所述模-数转换器的所述输入信号；以及
多路分配器，用于将所述采样信号多路分配成一个表示所述模-数转换器的所述输入信号的所述虚部的信号和另一表示所述模-数转换器的所述输入信号的所述实部的信号。
12.一种无线电基站，包括权利要求1至11中任一项所述的无线电发射机。
13.一种操作无线电发射机(215)的方法，所述方法包括
接收将由所述无线电发射机发射的数字信号(205)；
在至少一个具有至少一个可调整的参数的数字滤波器
(420，430)中处理所述数字信号；
将所述处理过的数字信号转换为模拟信号；
在所述无线电发射机的模拟无线电电路(30)中处理所述模拟信号，从而生成发射机输出信号(247)；
将表示所述发射机输出信号的信号(255)作为反馈信号
(255)反馈到所述无线电发射机的控制部分(300，400)；
分析所述反馈信号以识别可校正的与期望信号的偏差；
以及
调整所述数字滤波器的至少一个参数以最小化所识别的可校正偏差。
14.根据权利要求13所述的方法，其中
所述方法还包括在脉冲整形滤波器(410)中处理所述数
字信号的步骤；以及
所述分析步骤包括将所述反馈信号与参考信号(409)进行比较，所述参考信号为表示所述脉冲整形滤波器的所述输出的信号。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中
所述至少一个数字滤波器包括预失真滤波器(420)；并且所述调整至少一个参数包括更新所述预失真滤波器的参数。
16.根据权利要求15所述的方法，其中
所述预失真滤波器包括查找表(500)，以及
所述调整至少一个参数包括更新所述查找表的所述内容。
17.根据权利要求16所述的方法，其中
所述查找表被实现为至少具有有效部分和无效部分的查找表；以及
所述更新所述查找表的所述内容包括：
更新所述无效查找表；以及
激活先前的无效查找表，并且使先前的有效查找表无效。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其中
所述至少一个数字滤波器包括具有至少一个系数(a，b)的频率补偿滤波器(430)；以及
所述调整至少一个参数包括调整所述至少一个系数中的至少一个。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，其中
所述模拟无线电电路包括模拟增益控制装置(710)；
所述至少一个数字滤波器包括数字增益控制装置(630)；并且其中，所述方法还包括：
分析所述反馈信号的所述增益；以及
根据所述增益的所述分析的所述结果调整所述数字增益控制装置的增益和所述模拟增益控制装置的增益。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的方法，其中
所述馈送的步骤还包括以四倍于所述采样信号的所述载频的速率采样所述发射机输出信号或表示其的第二信号；以及
通过多路分配从所述采样得到的所述采样信号将所述发射机输出信号分离成虚部和实部。
21.一种包括计算机程序代码装置的计算机程序产品(407)，当在可编程数字电路上执行时，可操作以：
接收反馈信号(255)；
接收参考信号(409)；
执行所述反馈信号和所述参考信号的比较分析，以识别所述反馈信号与所述参考信号的可校正偏差；以及
响应于所述比较分析生成控制信号。
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Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20070718