CN101175279A

CN101175279A - 通信系统中处理信号的方法和系统

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Publication number: CN101175279A
Application number: CNA2007101806265A
Authority: CN
Inventors: 阿玛德雷兹·罗弗戈兰
Original assignee: Zyray Wireless Inc
Current assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: HK1119010A1; EP1916765A3; US8031651B2; EP1916765A2; US8238285B2; KR100926906B1; TW200830822A; US20080080549A1; US20130021958A1; US20120093050A1; US8582497B2; KR20080029939A; CN101175279B; TWI389526B

Abstract

本发明涉及在通信系统中处理信号的方法及系统。所述方法包括配置放大器的电源电压以使数据的通信在TDM帧的第一时隙中使用第一通信协议；重新配置所述放大器的所述电源电压以使数据的通信使用不同的第二通信协议；按与遵循一个通信协议的基带信号的包络成比例调节所述放大器的电源电压。其中，第一和第二通信协议对应多种通信协议例如WCDMA、HSDPA、GSM、GPRS、EDGE、WiMAX、OFDM、UWB、ZigBee和蓝牙。该基带信号可在输入放大器之前延迟多个样本。

Description

通信系统中处理信号的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体地说，本发明涉及一种最小化通信系统中的功耗的方法及系统。

背景技术

移动通信改变了人们的通信方式，移动电话已经从奢侈品变成了日常生活中很重要的一部分。现在可以在社交场合使用移动电话，不受地点或技术的影响。随着语音连接满足了通信的基本要求，移动语音连接继续进一步渗透到日常生活中，移动通信革命的下一步就是要进行数据连接(例如移动互联网)。移动互联网必将成为日常信息的公共源，并且对该公共数据的简单多样化移动接入将是必然的。

第三代(3G)蜂窝网络便是特别设计来满足移动互联网的这些未来需求的。随着这些服务的不断普及和广泛使用，对网络运营商来说，各种因素例如网络容量的成本效率最优化和服务质量(QoS)与现在相比将变得更加重要。适当的网络规划和操作、改进传输方法和提高接收技术，可以达到这些因素。在这点上，运营商们需要有一些能够允许他们增强下行线路处理能力进而提供先进的QoS性能和速度的技术，能够与调制解调器和/或DSL服务提供方提供的性能相竞争。在这点上，基于宽带CDMA(WCDMA)技术的网络为现在的无线运营商提供了一种更可行的法将数据传送给终端用户。

WCDMA技术演进的结果就是促进了众多无线通信技术的发展，包括通用分组无线业务(GPRS)、全球增强型数据提升率(EDGE)、通用移动电信系统(UMTS)和高速下行链路分组接入(HSDPA)。在这点上，利用GPRS和EDGE技术可提高目前第二代(2G)系统(如GSM)的数据处理能力。UMTS无线通信技术是GSM针对WCDMA 3G的适应性改进。HSDPA无线通信技术是基于IP的业务，面向数据通信，该技术改进WCDMA以支持每秒10兆比特(Mbits/s)这一量级上的数据传输率。

移动设备(例如手机)中的电池寿命通常是消费者考虑的一个很重要的因素。对于一些消费者来说，使用较高容量电池便可解决电池寿命的问题。但是通常伴随高容量电池的就是重量和尺寸的增加，这是其它消费者会考虑的重要因素。有一个方法可以用来最优化电池的使用，设计者就是用该方法来解决这个两难问题的。例如，很多蜂窝协议使得间断的RX和TX更易于实现，所以在手机未使用时，手机的接收器和发射器处于无效状态。另外，在不需要时，处理器可关闭其它模块，甚至会关闭众多的系统时钟。例如，在不需要USB控制器、SIM控制器和类似器件的时候它们处于无效状态，CPU时钟也可关闭。

尽管这些技术已经延长了电池寿命，但是仍然需要越来越小的移动设备和越来越小的电池。因此，要求有其它的技术来进一步延长电池寿命。

将上述系统与本申请后续部分结合附图所介绍的本发明进行比较，现有的和传统方法的局限性和缺陷对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

发明内容

本发明提供了一种最小化通信系统中的功耗的系统和/或方法，结合至少一幅附图进行了充分的展现和描述，并在权利要求中得到了更完整的阐述。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种在通信系统中处理信号的方法，所述方法包括：

配置放大器的电源电压，使得在TDM帧的第一时隙中通过第一通信协议进行通信；

重新配置所述放大器的所述电源电压，使得在所述TDM帧的至少第二时隙中通过第二通信协议进行通信；

按与遵循所述第一和第二通信协议其中之一的基带信号的包络成比例调节所述放大器的所述电源电压。

优选地，所述方法进一步包括：

配置所述放大器的偏置电压，使得在TDM帧的第一时隙中通过第一通信协议进行通信；

重新配置所述放大器的所述偏置电压，使得在所述TDM帧的至少第二时隙中通过第二通信协议进行通信。

优选地，所述方法进一步包括：按与所述包络成比例调节所述放大器的所述偏置电压。

优选地，所述方法进一步包括：将所述基带信号延迟几个样本。

优选地，所述方法进一步包括：通过最小化所述放大器的输出端的互调失真量来计算所述样本的数量。

优选地，所述方法进一步包括：通过开关调节器生成所述电源电压。

优选地，所述方法进一步包括：通过开关调节器生成所述偏置电压。

优选地，所述放大器是线性放大器。

优选地，所述第一通信协议至少符合以下协议之一：WCDMA协议、HSDPA协议、HSUDPA协议、GSM协议、GPRS协议、EDGE协议、WiMAX协议、OFDM协议、UWB协议、ZigBee协议和蓝牙协议。

优选地，所述第二通信协议至少符合以下协议之一：WCDMA协议、HSDPA协议、HSUDPA协议、GSM协议、GPRS协议、EDGE协议、WiMAX协议、OFDM协议、UWB协议、ZigBee协议和蓝牙协议。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种机读储存器，其上存储的计算机程序包括至少一个在通信系统中用于处理信号的代码段，该至少一个代码段由机器来执行用来使机器完成如下步骤：

优选地，所述至少一个代码段包括：

用于配置所述放大器的偏置电压以使得在TDM帧的第一时隙中通过第一通信协议进行通信的代码；

用于重新配置所述放大器的所述偏置电压以使得在所述TDM帧的至少第二时隙中通过第二通信协议进行通信的代码。

优选地，所述至少一个代码段包括按与所述包络成比例调节所述放大器的所述偏置电压的代码。

优选地，所述至少一个代码段包括将所述基带信号延迟几个样本的代码。

优选地，所述至少一个代码段包括通过最小化所述放大器的输出端的互调失真量来计算所述样本的数量的代码。

优选地，所述至少一个代码段包括通过开关调节器生成所述电源电压的代码。

优选地，所述至少一个代码段包括通过开关调节器生成所述偏置电压的代码。

优选地，所述放大器是线性放大器。

优选地，所述第一通信协议至少符合以下协议之一：WCDMA协议、HSDPA协议、HSUDPA协议、GSM协议、GPRS协议、EDGE协议、WiMAX协议、OFDM协议、UWB协议、ZigBee协议和蓝牙协议

优选地，所述第二通信协议至少符合以下协议之一：WCDMA协议、HSDPA协议、HSUDPA协议、GSM协议、GPRS协议、EDGE协议、WiMAX协议、OFDM协议、UWB协议、ZigBee协议和蓝牙协议

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种在通信系统中处理信号的系统，所述系统包括：

用于配置放大器的电源电压以使得在TDM帧的第一时隙中通过第一通信协议进行通信的一个或多个电路；

所述一个或多个电路实现重新配置所述放大器的所述电源电压以使得在所述TDM帧的至少第二时隙中通过第二通信协议进行通信；

所述一个或多个电路按与遵循所述第一和第二通信协议其中之一的基带信号的包络成比例调节所述放大器的所述电源电压。

优选地，所述的一个或多个电路用于：

优选地，所述一个或多个电路按与所述包络成比例调节所述放大器的所述偏置电压。

优选地，所述一个或多个电路将所述基带信号延迟几个样本。

优选地，所述一个或多个电路通过最小化所述放大器的输出端的互调失真量来计算所述样本的数量。

优选地，所述一个或多个电路通过开关调节器生成所述电源电压。

优选地，所述一个或多个电路通过开关调节器生成所述偏置电压。

优选地，所述放大器是线性放大器。

本发明的其他优点、目的和新颖性特征，及其详细的图解说明，将在接下来的描述和图示中得到更充分的阐释。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一个实施例中示例移动设备与多个无线系统进行通信的示意图；

图2是本发明一个实施例中示例时隙排列的示意图；

图3是本发明一个实施例中在时分复用无线系统中共享组件的示例系统的结构示意图；

图4是本发明一个实施例中控制和数据接口的示意图；

图5A是结合本发明实施例使用的线性放大器的示意图；

图5B是结合本发明实施例使用的线性放大器的输入/输出关系的示意图；

图6是本发明一个实施例中示例TX处理系统的结构示意图；

图7是根据本发明一个实施例的时分复用无线系统中共享组件的系统的执行流程图；

图8是本发明一个实施例中调节几个电源和偏置电压的流程图；

图9是本发明一个实施例中校准延迟缓冲器的示例流程图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及最小化通信系统中的功耗的方法及系统。本发明的示例中，所述方法包括配置放大器的电源电压，使得在TDM帧的第一时隙中使用第一通信协议进行通信，重新配置该放大器的电源电压后使得使用不同的通信协议进行数据通信，并按与遵循通信协议之一的基带信号的包络成比例调节该放大器的电源电压。其中的第一和第二通信协议对应众多通信协议，例如WCDMA、HSDPA、HSUDPA、GSM、GPRS、EDGE、WiMAX、OFDM、UWB、ZiBee和蓝牙。在基带信号输入放大器之前，先将其延迟几个样本。样本的数量通过测量放大器输出端的互调失真量来计算得到。所述电源可由开关调节器生成。本方法也包括配置放大器的偏置电压以使通过不同协议进行通信，以及按与所述基带信号成比例调节所述放大器的偏置电压，其中所述偏置电压控制放大器的增益。所述偏置电压由开关调节器生成。

图1是本发明一个实施例中示例移动设备与多个无线系统通信的示意图。参考图1，显示了RFID收发器104、蜂窝电话塔100、卫星通信系统103、计算机101和移动设备102。RFID收发器104包括适当的逻辑，电路和/或代码，实现与移动设备的近场通信(near field communication，缩写为NFC)。例如，RFID收发器104是作为电子收费系统的一部分来实现的，在该电子收费系统中RFID收发器位于收费广场。在这点上，可使用支持NFC的移动设备来授权缴费。

蜂窝电话塔100包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于将信息发送到移动设备102并接收来自移动设备102的信息。在这点上，蜂窝电话塔100利用TDMA通信协议(例如GSM)发送和接收信息。在这点上，信息是在时隙中传送到移动设备102的。例如，使用一个时隙接收来自移动设备102的信息，使用其它的时隙将信息发送到移动设备102，并可使用其它的时隙与其它移动设备进行通信。

卫星通信系统103包括适当的逻辑、电路和/或代码，能使移动设备确定它的地理位置。例如，卫星通信系统103由多个同时运转的卫星组成，这样移动设备102才能对位置做三角测量。在这点上，卫星通信系统103是全球定位卫星(GPS)系统。

计算机101包括适当的逻辑，电路和/或代码，该计算机利用众多的通信协议进行数据通信。例如，计算机101利用WLAN协议(例如802.11或蓝牙协议)进行数据通信。在这点上，计算机101利用这些协议与移动设备102进行通信。例如，计算机101发现了移动设备102并使它本身连接到移动设备102。然后移动设备102启动数据传送到计算机101。例如，移动设备102利用一种协议将存储在用户识别卡(SIM)内的信息(例如地址簿)传送到计算机。

移动设备102包括适当的逻辑、电路和/或代码，该移动设备利用多个通信协议接收和发送信息。例如，移动设备102利用时分多址(TDMA)协议(例如GSM)处理语音和数据呼叫。在这点上，移动设备102利用GSM帧中的两个时隙将语数据传输到蜂窝电话塔100。移动设备102利用其它协议在未使用的时隙中与其它设备进行通信。例如，移动设备102利用蓝牙协议与计算机101通信。移动设备102也在其它时隙中接收信息(例如GPS卫星信息)。移动设备102也能接收来自RFID收发器104的NFC信号。

利用未使用的时隙传送信息能使移动设备102中的资源得到更有效的利用。例如，将PLL配置为在第一时隙里进行GSM RX操作，在其它没有要求进行GSM操作的时隙里，将PLL配置为支持其它通信协议(例如蓝牙)。所以，支持两种协议只需要一个PLL。

图2是本发明一个实施例中示例时隙排列的结构图。参考图2，显示了多帧205、单帧200、WCDMA RX时隙201、WCDMA TX时隙203、蓝牙TX时隙202、GPS RX时隙204和NFC RX时隙206。多帧205符合以上描述的WCDMA标准。在这点上，多帧205包括26个帧，其中每一帧的长度都是4.16毫秒。多帧中的有一些帧可用来将数据传输到移动设备102(图1所示)。

单帧200是多帧205中多个帧之一。例如，单帧200划分为8个时隙。移动设备102利用多个通信协议在单帧200中进行通信。例如，移动设备102在WCDMA时隙201接收来自蜂窝电话塔100(图1)的信息，并在WCDMA TX时隙203将信息发送到蜂窝电话塔100。在其它时隙里，将移动设备102配置为利用其它通信协议进行通信。例如，将移动设备102配置为利用蓝牙传输系统在蓝牙TX时隙202与计算机进行通信。也可以将该移动终端配置为在GPS RX时隙204接收来自多个卫星的信号。也可以将该移动终端配置为在NFC RX时隙206接收来自无线电广播站的信号。

图3是本发明一个实施例中在时分复用无线系统中共享组件的示例系统的示意图。参考图3，显示了软件定义无线电(software definable radio，缩写为SDR)系统305、DSP 306和非易失性存储器309。SDR 305包括RX处理系统300、TX处理系统301、PLL302、振荡器303和控制模块304。DSP 306包括接收缓冲器307和发送缓冲器308。

RX处理系统300包括适当的逻辑、代码和/或电路，该系统根据多个通信协议接收RF信号。例如，RX处理系统300适合接收WCDMA传输，例如UMTS或IS-95。RX处理系统300还适合接收其它传播形式，例如蓝牙、WLAN、GPS、NFC、WLAN、ZigBee和DVB-H。在这点上，RX处理系统300包括多个滤波器，该滤波器是定制的，以使选择的传输方式能进行正确地接收。例如，RX处理系统300包括带通滤波器，在一种情况下该滤波器集中于与蜂窝电话塔100(图1)相关联的载波频率，另一种情况下该滤波器集中于与来自计算机101(图1)的蓝牙信号相关联的载波频率。在这点上，RX处理系统300能够在同一帧的一个时隙中接收对应于一种通信协议的RF信号，而在另一个时隙中接收对应于另一种通信协议的RF信号。RX处理系统300将所接收的信号转换成I和Q表示的形式，用于例如DSP进行随后处理。

TX处理系统301包括适当的逻辑、代码和/或电路，该系统根据多个通信协议发送信号。例如，TX处理系统301可接收将根据特定通信协议(例如UMTS或IS-95)传送的数据的I和Q形式。TX处理系统301还适合发送其它形式的传输，例如蓝牙、WLAN、GPS、NFC、WLAN、ZigBee和DVB-H。在这点上，TX处理系统301包括多个滤波器和一个RF功率放大器，经配置后能利用适当的通信协议发送数据。例如，TX处理系统301包括带通滤波器，在一种情况下该滤波器集中于与蜂窝电话塔100(图1)相关联的载波频率，另一种情况下该滤波器集中于与来自计算机101(图1)的蓝牙信号相关联的载波频率。在这点上，TX处理系统301能够在一个时隙中根据一种通信协议发送RF信号，而在同一帧的另一个时隙中根据另一种通信协议发送RF信号。

TX处理系统301也包括多个放大器和多个混频器。例如，TX处理系统301包括用于放大低电平RF信号以使其能够通过天线传送的功率放大器。混频器可用来调制来自DSP 306的I/Q信号。另外，TX处理系统301包括有驱动器，用于与PA的输入阻抗相配。

振荡器303包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于生成具有特定频率的本地振荡信号。将来自振荡器303的本地振荡信号输入给RX处理系统300、TX处理系统301和PLL 302。例如，本地振荡信号可用作内置于Rx处理系统300内的正交相位解调器的参考信号。就这点而言，该解调器将接收的RX信号的载波频率转移到基带载波频率，使得该RX信号可转换到I和Q域。

PLL 302包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于生成输出频率，该输出频率可以是多个输入频率。例如，PLL 302是N分数合成器。在这点上，PLL有效地生成输出信号，该输出信号的频率可以是输入信号(例如振荡器303的输出)的频率非整数倍。例如，如果振荡器303频率是1MHz，那么PLL的输出就是

1 Mh z^{*} \frac{M}{N},

其中M和N都是整数。这样，PLL就配置成能输出多个频率，能够利用多个通信协议进行信息通信。

控制模块304包括适当的逻辑、电路和/或代码，实现SDR中多个组件的配置。例如，控制模块304包括多个寄存器。该多个寄存器用来控制众多组成SDR305的组件的功能性。在这点上，控制模块304与连接到DSP 304的数据总线通过接口连接，所以DSP 304可以读和写控制模块304中的寄存器。控制模块304对在任何给出的时间里使用多个通信协议中的哪一个也进行控制。例如，控制模块304包括触发事件的定时器。事件是用来对特定时间SDR305的各个组件进行重新配置。在本发明的一个实施例中，第一时间用来配置SDR 305，所以第一时隙是WCDMA TX时隙203(图2)。随后的事件重新配置SDR 305，从而第二时隙用作例如蓝牙TX时隙202(图2)。控制器执行这个功能可以降低DSP 304的处理功率要求。

DSP 304包括能使DSP 304与SDR 305之间交互I和Q数据的适当逻辑、电路和/或代码，以及能配置SDR 305的适当逻辑、电路和/或代码。在这点上，DSP304将来自众多来源的数据转换成I和Q信息，反之亦然。DSP 304将待发送的信息保存在缓冲器内，直到SDR305准备好要发送该信息。在这点上，DSP 304包括与多个通信协议(例如WCDMA和蓝牙)相应的多个发送和接收缓冲器308和307。非易失性存储器309包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于存储数据。在这点上，DSP 304可在非易失性缓冲器611中存储各种配置设置，使得SDR 305在系统重置之后能够重新进行初始化。

来自控制模块的事件传送给DSP 304，向DSP 304指示出发送或接收哪种类型的I和Q数据。例如，控制模块将一个事件传送给DSP 304，显示在例如WCDMA帧中下一个时隙将用来发送蓝牙数据。在这种情况下，DSP 304转换到对应蓝牙数据的缓冲器308，并在事件发生之后开始传送对应蓝牙数据的I和Q样本给SDR 305。然后控制模块与DSP304通信，指示下一个时隙例如用于传送WCDMA TX信息。然后DSP转换到对应于WCDMA TX数据的缓冲器308，并将与该数据对应的I和Q样本输出到SDR 305。

图4是本发明一个实施例中示例控制和数据接口的示意图。参考图4，显示了定时器400和查找表401。定时器包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于生成周期事件。在这点上，定时器的周期性和事件发生的时间可由处理器(例如DSP 306)进行配置。查找表401包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于存储各种对应于特定时隙的硬件配置设置。例如，查找表401中的第一元素包括将在TDMA帧的第一时隙中使用的硬件配置设置。随后的元素对应于一TDMA帧中的其它时隙。

例如在操作中，DSP 306(图3所示)配置定时器在例如4.16毫秒的周期里生成8个时隙事件。另外，DSP用多个硬件组件的配置设置对查找表401进行编程。该配置设置是能够使SDR 305(图3)中的硬件组件处理特定通信协议的设置。例如，查找表中的第二元素包括实现蓝牙传输的配置设置。查找表中的第五元素包括实现WCDMA传输的配置设置。在操作中，定时器为每一个时隙输出存储在查找表中的配置设置。例如，在第二时隙里，输出蓝牙传输的配置设置。在第五时隙，输出WCDMA传输配置设置。按照这种方式，控制模块能自动重新配置各个硬件组件，例如RX处理系统300(图3所示)、TX处理系统301(图3所示)、PLL 302(图3所示)和振荡器303(图3所示)。重新配置组件以用于各种通信协议，能降低系统的成本，因为需要的组件较少。这也会减少移动设备102(图1所示)中所需的电路板面积。另外，因为在空闲模式中各组件无需耗费太多的时间，因而功耗得到了降低。

图5A是结合本发明实施例使用的示例线性放大器的示意图。参考图5A，显示了晶体管500、集电极电阻器(Rc)504、偏压电阻器503、输入偏置电压501、集电极电压502、输入信号505和输出信号506。

在操作中，晶体管500的集电极通过集电极电阻器(Rc)与电源电压502连接。偏置电压501提供来控制晶体管500的集电极上的电压。偏置电压由输入信号505和511来调制。输出信号500是输入信号的放大后的版本。

偏置电压501选择为能够最大化对输出信号510有效的电压摆幅。例如，选定偏置电压501，使晶体管500上的集电极电压为电源电压502的50％。这能在输出信号510中达到最高的峰至峰电压摆幅。该偏置电压还控制晶体管的增益。

图5B是结合本发明实施例使用的示例线性放大器的输入/输出关系的示意图。参考图5B，显示了跨导曲线508、作用区(active region)509、输入信号511和输出信号510。图5B显示的特性对应于图5A显示的电路。参考图5B，较低的偏置电压产生较低的增益，相反地，较高的偏置电压产生较高的增益。在这点上，当输出信号510的变化很大时，晶体管500的增益是非线性的。

在图5A所示的电路中消耗的大部分功率都是集电极电阻器504和晶体管500消耗的。在这两个器件中消耗的功率可以用以下等式表示：

R_{Rc} = \frac{{(V_{dd} - V_{c})}^{2}}{R_{C}}

I_{Rc} = \frac{(V_{dd} - V_{c})}{R_{C}}

P_Q＝V_c·I_Rc

P_TOT＝P_Rc·P_Q

其中，Vc是偏置电压501设置的集电极电压，I_RC是通过集电极电阻器的电流，P_RC是集电极电阻器消耗的功率，P_Q是晶体管消耗的功率，P_TOT是该电路消耗的功率近似值。由此可知，通过降低电源电压便可以降低电路中的总功耗。所以将电源电压限定到支持输出信号510中特定的输出电压摆幅所需的量是有利的。在需要较低增益的情况下，选择一定的偏置电压来将输出信号510在图5B所示的曲线往下移。这会使得电源电压进一步降低，因此会进一步降低电路中的总功耗。

图6是本发明一个实施例中示例TX处理系统的示意图。参考图6，显示了功率放大器(PA)604、预驱动器600、延迟缓冲器606、校准器605、功率控制器601、电源603、预驱动电源608和偏置控制器607。预驱动器600包括驱动器609和一对混频器610。PA 604包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于放大输入信号以使其能通过天线发送出去。PA的内部结构包括图5A所示的电路。在这点上，除了输入信号和输出信号，PA也具有电源电压输入和偏压输入。

预驱动器600包括适当的逻辑、代码和/或电路，实现基带信号的RF调制。在这点上，输入信号是将被发送的数据的同相和正交(I/Q)形式。I/Q数据源于DSP 602，并在输入预驱动器600之前通过了延迟缓冲器606。预驱动器600的输出端然后输出RF信号给PA 604，在PA 604中对该RF信号进行放大并通过天线进行发送。

混频器610包括适当的逻辑、电路和/或代码，将输入信号进行升频转换。在这点上，混频器610能有效地将输入的信号和本地振荡器的乘积输出。混频器的输出由以下等式表示：

V_{o} = [A_{1} \cos (ω_{1} t)] [A_{2} \cos (ω_{2} t)] = \frac{A_{1} A_{2}}{2} [\cos (ω_{1} - ω_{2}) t + \cos (ω_{1} + ω_{2}) t]

其中V_O是混频器的输出，A₁和A₂是给混频器610的各个输入的振幅，ω₁和ω₂是各个输入信号的周期。混频器610能有效地在高于和低于原始信号频率的频率上生成输入信号的副本。在升频转换的情况下，可使用高通滤波器来截去低频信号，只留下经升频转换过的信号或RF调制过的信号。为了促进转换，在混频器610内使用了众多的缓冲器。这些缓冲器的内部结构包括图5A所示的电路。在这点上，除了输入信号和输出信号之外，该缓冲器也具有电源电压输入，并可被偏置为具有预定的增益。将混频器610的输出相加在一起，产生复合输出信号，然后将该信号输入给驱动器。

驱动器609包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于放大或缓冲RF信号。在这点上，利用驱动器609来与PA 604的输入阻抗相配。驱动器609具有比在输出信号强于输入信号的情况下更大的增益。驱动器609的内部结构包括图5A所示的电路。在这点上，除了输入信号和输出信号之外，驱动器609也具有电源电压输入，并被偏置为具有预定的增益。

延迟缓冲器606包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于将输入信号延迟特定数量的样本。在这点上，延迟缓冲器包括FIFO。例如，可调整FIFO的大小，使之保存有10个I/Q样本。这样的话，离开延迟缓冲器的样本将被延迟10个样本。I/Q样本由DSP 602传送给延迟缓冲器，然后将样本传送到预驱动器600上。

功率控制器601包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于生成电源和与信号包络成比例的偏置控制参考电压。在这点上，功率控制器601输入从DSP 602传送来的I/Q信号。然后包络检测器分析进来的I/Q信号，来确定该信号的平均振幅。信号的平均振幅对应于以下公式：

S = \sqrt{I^{2} + Q^{2}}

其中S是信号的振幅，I和Q代表信号的同相分量和正交分量。功率控制器601采集一系列样本以用于确定信号的平均振幅或信号包络。在这点上，功率控制器601包括有用于存储样本的存储器。然后功率控制器601输出电源参考电压、偏置控制参考电压和预驱动器电源参考电压。这些参考电压与计算出来的平均包络成比例。例如，如果包络检测器检测到具有较大包络的信号，便会增高参考电压。相反地，如果检测到较小的包络迹，则降低参考电压。该参考电压将输出到电源603、偏置控制器607和预驱动器电源608。

功率控制器601还响应来自控制模块304的控制信号(图3所示)调节各个参考电压。在这点上，来自控制模块304的控制信号能使功率控制器601更快地汇聚到各个参考电压的正确电压设置。例如，功率控制器601最初配置成处理符合例如WCDMA的信号。然后控制模块304指示下一个时隙将用于蓝牙。例如，如果蓝牙信号的包络总是小于WCDMA信号的包络，那么功率控制器就会迅速地下调参考电压为与蓝牙信号的最大包络相对应的电压。

电源603、偏置控制器607和预驱动器电源608都包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于生成输出电压。在这点上，给电源603、偏置控制器607和预驱动器电源608的输入电压大于或小于各自的输出电压。电源603、偏置控制器607和预驱动器电源608通过利用开关模式调节器完成转换。该调节器通过将输入电压转换为脉冲，然后响应参考输入改变该脉冲的占空度(duty cycle)，来调节输出电压。例如，在输入电压为10伏的情况下，通过生成具有50％占空度的脉冲就可以得到5伏的输出电压。然后对该脉冲滤波得到DC电压。

电源603、偏置控制器607和预驱动器电源608输出的电压都由功率控制器601进行控制。照这样，电源603、偏置控制器607和预驱动器电源608可在将高压转化成低压的同时将与这种转换有关的功耗最小化。电源603的输出被用于对PA 604供电。偏置控制器607的输出用于调节PA 604的DC偏置，进而控制PA604的增益。预驱动器电源608的输出用于对预驱动600供电。

校准器605包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于最小化PA输出端产生的互调失真量。在这点上，有必要将功率控制器601的延迟通道与预驱动器600的延迟通道相配来确保PA 604有足够的净空间来处理特定包络的信号。例如，PA 604不需要太多净空间来处理具有较小包络的信号。这样的话，给PA 604的电源电压便得到降低。然而，如果在具有较高包络的信号进入PA 604之前供给PA 604的电源没有得到增加的话，PA 604就会饱和。因此，预驱动器600和功率控制器601中的延迟量要相配，以使PA 604在信号到达PA 604之前具有足够的净空间。

校准器605通过测量PA 604输出端的IMD量将功率控制器601和预驱动器600的延迟相配。这是通过在DSP 602生成正弦测试信号，并将这些信号转换为I/Q域，然后通过图6中所示的电路将这些信号传递出去来完成的。例如，DSP602先输出具有小包络的第一测试信号，然后输出具有大包络的第二信号。例如，当功率控制器601和预驱动器600的延迟不相配时，就会在PA 604的输出端产生IMD。校准器605利用该信息来调节延迟缓冲器606所产生的延迟量，以减少或消除PA 604的输出端的IMD。

系统只需要校准一次。因此，校准之后，将合适的延迟量存储在非易失性存储器611内，并在系统重启的时候再读出该延迟量。

在操作中，I/Q信号可传送给延迟缓冲器606和功率控制器601两者。功率控制器601存储一系列的I/Q样本，以用来确定平均包络。然后功率控制器601确定PA 604中只需一点点增益或不需要任何增益。在这种情况下，偏置控制器607产生的偏置电压被降低，从而也使PA 604的电源电压降低。例如，参考图5B，对于较低增益来说，减小偏置电压会使作用区509移到跨导曲线上的较低点。其结果是也减小了PA 604的电源电压。如果要求较高增益的话，那么通过增大偏置电压，作用区将会上移到跨导曲线508的较高点。为了防止饱和，必须增大PA 604的电源电压。按照这种方式，通过提供必需的最小电源电压以避免PA 604饱和，便可最小化PA 604中的功耗。

除了降低PA 604的电源电压之外，如果信号的包络很小，功率控制器601也会降低预驱动器电源608的输出。这是有可能的，因为对于较小的信号包络来说，驱动器609和混频器610的净空间要求也很低。降低输入到驱动器609和混频器610的电源会进一步降低系统的总功耗。

为了防止PA 604输出端产生IMD，必须通过延迟缓冲器606将进入预驱动器600的I/Q信号延迟预定数量的样本。这是有必要的，从而功率控制器601可以在经调制的I/Q信号到达PA 604的输入端之前调节PA 604的电源电压和偏置电压。例如，如果延迟没有进行适当设置，那么电源电压就会非常低，在这种情况下PA就会饱和。如果电源电压太高的话，又不会达到最佳功率效率。因此，将进入预驱动器600的I/Q数据延迟合适数量的样本的话，可防止PA 604饱和，同时也能最小化PA 604的功耗。

延迟缓冲器606的最佳延迟可由校准器605来确定。校准器605通过测量由测试信号产生的IMD和调节由延迟缓冲器606产生的延迟量来完成这一操作，以此来最小化IMD量。

图7是本发明一个实施例中在时分复用无线系统中共享组件的系统的示例操作流程图。参考图7，在步骤700中，DSP 306(图3所示)初始化SDR 305(图3所示)中的控制模块304(图3所示)。这包括配置定时器400(图4所示)用于生成时隙事件。在这点上，DSP 306可配置定时器400，使得定时器400在所给时间周期内生成特定数量的时隙事件。例如，DSP 306配置定时器400以使其在4.16毫秒的时间内生成平均分配的8个时隙时间。DSP 306也配置控制模块304，使得控制模块304能控制SDR 305中的各个硬件组件。例如，DSP 306配置控制模块304以使第一时隙用于WCDMA RX 201(图2所示)，第二时隙用于BT TX202(图2所示)。例如，控制模块304包括配置设置组成的查找表401(图4所示)。查找表401中的每个条目都包含各种硬件配置设置，对应于TDMA帧(例如WCDMA帧)中的特定时隙。

在步骤701中，DSP 306等待下一个时隙。在步骤702中，如果该时隙是用于通信的话，那么控制模块304发送针对特定时隙的时隙事件。如果当前时隙上的通信被启动，那么在步骤703中控制模块304生成时隙事件给DSP 306。否则，重复步骤701。在步骤704中，DSP 306检查是否有任何数据待传送。例如，在数据传送的情况下，DSP 306轮询对应各种通信协议的各个缓冲器308(图3所示)来确定是否需要传送数据。在数据接收的情况下，DSP 306检查来自SDR305的RX处理系统300的I和Q数据。如果不需要进行通信，那么就重复步骤701。

在步骤705中，控制模块304配置各个硬件组件来实现针对特定协议的通信。例如，之前已将当前时隙配置为用于蓝牙TX 202。在这种情况下，控制模块304就会根据查找表内对应当前时隙存储的值配置RX处理系统300(图3)和TX处理系统301(图3)中的各个滤波器、PLL 302、本地振荡器303和TX处理系统301中的功率控制器601(图6)。在步骤706中，DSP 306在数据传送的情况下将I和Q数据传送给SDR 305的TX处理系统301，或者在数据接收的情况下SDR 305的RX处理系统300将I和Q数据传送给DSP 306。此后，重复步骤700。

图8是本发明一个实施例中调节几个电源和偏置电压的示例流程图。在步骤800中，功率控制器601缓冲一系列来自DSP 602的I/Q样本。这使得在步骤801中功率控制器601中的包络检测器能够确定信号的包络。

在步骤802中，功率控制器601计算PA 604增益和电源需求以及驱动器609和预驱动器600中的混频器610的电源需求。例如，对于较小包络来说，需要的是较小的增益和较低的电源电压。对于较大包络来说，需要的是较大增益和较高电源电压。功率控制器601会考虑发送的信号的类型。由控制模块304(图3所示)将这一信息传送给功率控制器601。例如，功率控制器601最初是配置为处理对应例如WCDMA的信号。然后控制模块304指示的是下一个时隙将用于蓝牙。例如，如果蓝牙信号的包络总是小于WCDMA信号的包络，那么功率控制器就能迅速地将参考电压下调到与蓝牙信号的最大包络相对应的电压，从而实现系统节能。

在步骤803中，功率控制器601为电源603、偏置控制器607和预驱动器电源608生成了适当的参考电压。然后电源603偏置控制器607和预驱动器电源608便能提供对信号进行合适的放大所需的电源和偏置电压。

图9是本发明一个实施例中校准延迟缓冲器的示例流程图。在步骤900中，将延迟缓冲器606中的延迟量设置为一个低于估计的最佳值的值。在步骤901中，DSP生成一系列正弦测试信号。例如，SDP输出具有小包络的第一测试信号，然后输出具有大包络的第二测试信号。例如，当延迟不相配时，PA 604的输出端就会产生IMD。在步骤902中，由校准器测得IMD。

在步骤903中，将IMD的量与阈值进行比较。该阈值对应于可接受的IMD量级。如果测得的IMD量大于该阈值，那么在步骤904中就要增加延迟缓冲器606中的延迟量。在这一步骤之后，再次测量IMD并与阈值做比较。例如，一旦IMD量小于阈值，就停止这一处理，并将找到的最佳延迟存储在非易失性存储器601中以便随后取回。

本发明的另一个实施例提供了一种执行在此描述的用于最小化通信系统中的功耗的步骤的方法。例如，PA 603的电源602经配置后能在TDM帧的第一时隙里通过第一通信协议进行通信，经重新配置后能在TDM帧的第二时隙里通过第二通信协议进行通信，PA 603的电源602还可根据输入到PA 603的对应第一和第二通信协议的基带信号的包络成比例地进行调整，并可在传送给PA603之前由延迟缓冲器605中确定的样本数来进行延迟，其中通信协议对应RF协议，例如WCDMA、HSDPA、HSUDPA、GSM、GPRS、EDGE、WiMAX、OFDM、UWB、ZigBee或蓝牙。用于控制PA 602的增益的偏置电压606，也可经调节使得能够通过以上描述的通信协议进行通信，并也可根据基带信号的包络成比例地调节。延迟缓冲器605插入的延迟量可通过最小化PA 603输出端的互调失真量来计算得到。包络可通过估计信号的多个I和Q样本来测得。PA 603和偏置控制器606的电源602可以是开关调节器。

本发明还可以嵌入在计算机程序产品进行实施，所述程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，通过运行，可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims

1.一种在通信系统中处理信号的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的在通信系统中处理信号的方法，其特征在于，所述方法包括：

3.根据权利要求2所述的在通信系统中处理信号的方法，其特征在于，所述方法包括按与所述包络成比例调节所述放大器的所述偏置电压。

4.根据权利要求1所述的在通信系统中处理信号的方法，其特征在于，所述方法包括将所述基带信号延迟几个样本。

5.根据权利要求1所述的在通信系统中处理信号的方法，其特征在于，所述方法包括通过最小化所述放大器的输出端的互调失真量来计算所述样本的数量。

6.一种可机读储存器，其上存储的计算机程序包括至少一个在通信系统中用于处理信号的代码段，所述至少一个代码段由机器来执行用来使机器完成如下步骤：

7.根据权利要求6所述的可机读储存器，其特征在于，所述至少一个代码段包括：

8.一种在通信系统中处理信号的系统，其特征在于，所述的系统包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述的一个或多个电路用于：

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述一个或多个电路按与所述包络成比例调节所述放大器的所述偏置电压。