CN101765972B - 用于基于脉位和脉宽调制的发射器的范围分程 - Google Patents

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Abstract

简言之，根据一个或多个实施例，在脉位和脉位调制异相发射器中，相角的范围θ可被分成一个以上的范围，以利用第一范围的θ驱动第一功率放大器，而利用第二范围的θ驱动第二功率放大器。在一个或多个实施例中，用具有较高概率密度函数的第一相范围驱动主功率放大器，而利用具有较低概率密度函数的第一相范围驱动过载功率放大器。在一个或多个实施例中，全加器用于组合两个相，其中和信号用于驱动主功率放大器，而进位信号用于驱动过载功率放大器。

Description

用于基于脉位和脉宽调制的发射器的范围分程
背景
正交频分复用(OFDM)已经成为用于个域网(PAN)、局域网(LAN)以及城域网(MAN)网络的较高数据率的无线通信链路的调制选择。OFDM波形既具有幅值信息又具有相位信息，从而在发射器功率放大器(PA)中需要一般具有较低效率的线性放大器。通常为10dB到15dB的相当大的峰值与均值功率比进一步降低了这种OFDM发射器的平均效率。对移动单元的功率控制会进一步导致平均发射功率通常比峰值功率低30dB到50dB，以及效率的相应降低。在移动和手持应用中，发射模式的这种较低功率效率会严重影响可靠性，例如热问题引起的问题以及限制手持设备的电池寿命。一般利用纯调频/调相方案的开关功率放大器能实现较高效率，然而将开关功率放大器应用于OFDM系统并不容易。
此外，常规的无线发射器包括对加工、电压和/或温度敏感、且通常利用占据较大管芯面积的电感器的模拟电路，和/或与诸如净空/线性、增益和/或匹配约束之类的按比例缩小的低压互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺不兼容的模拟电路。可利用低压晶体管的不断提高的速度，以将低速高分辨率的模拟电路替换为高速、低分辨率的电路。
附图描述
要求保护的主题在本说明书的结论部分被特别指出并清楚地要求保护。然而，通过参照就附图阅读的以下详细描述时，可理解这样的主题，在附图中：
图1是根据一个或多个实施例的能利用将范围分程(subranging)用于脉位和脉宽调制的数字集成发射器的无线网络的框图；
图2是根据一个或多个实施例的将分程用于双路脉位和脉宽调制异相的发射器的框图；
图3是根据一个或多个实施例的利用应用于四路脉位和脉宽调制的时域相分离的发射器的框图；
图4是根据一个或多个实施例的利用时域和相域分离的组合的发射器的框图；
图5是根据一个或多个实施例的能利用将范围分程用于脉位和脉宽调制的数字集成发射器的信息处理系统的框图；以及
图6是根据一个或多个实施例的无线局域网或蜂窝网络通信系统的框图，其中示出了能利用将范围分程用于脉位和脉宽调制的数字集成发射器的一个或多个网络设备；
图7是根据一个或多个实施例的将范围分程用于基于脉位和脉宽调制的发射器的方法的流程图；
图8是根据一个或多个实施例的实现脉宽位置包络消除和恢复(PWPM-EER)方案的发射器的简图；
图9是根据一个或多个实施例的实现脉宽位置包络消除和恢复(PWPM-EER)方案的替代实施例的发射器的简图；以及
图10是根据一个或多个实施例的实现脉宽位置异相(PWPM-异相)方案的发射器的简图。
将理解，为了说明的简单和清楚起见，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸相对其它元件被放大。更进一步地，在认为适当时，在附图中重复附图标记以指示相应和/或相似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以便于提供对要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解可不通过这些具体细节来实施这些要求保护的主题。在其它实例中，未详细描述众所周知的方法、程序、组件和/或电路。
在以下描述和/或所附权利要求中，可能使用术语耦合和/或连接以及它们的派生词。在特定实施例中，连接可能用于指示两个或多个元件相互直接物理接触和/或电接触。耦合可能表示两个或多个元件直接物理接触和/或电接触。然而，耦合还可表示两个或多个元件相互不直接接触，但仍相互配合和/或相互作用。例如，“耦合”可表示两个或多个元件不相互接触，但经由另一元件或中间元件间接接合到一起。最后，在以下描述和权利要求中可能使用术语“在......之上”、“在上面的”以及“在......上”。“在......之上”、“在上面的”以及“在......上”可用于指示两个或多个元件相互直接物理接触。然而，“在......上”还可表示两个或多个元件相互不直接接触。例如，“在......上”可能表示一个元件在另一元件上，但相互不直接接触，而且在这两个元件之间可能具有另一元件或多个元件。此外，术语“和/或”可能表示“和”，它可表示“或”，它可表示“排他性-或”，它可表示“一个”，它可表示“某些但非全部”，它可表示“两者都不”，和/或它可表示“两者都”，尽管所要求保护的主题不限于此。在以下描述和/或权利要求中，可使用术语“包括”和“包含”以及它们的派生词，而且它们旨在彼此同义。
现参考图1，将讨论根据一个或多个实施例的能利用数字集成发射器的无线网络的框图，该数字集成发射器将范围分程用于脉位和脉宽调制。在一个或多个实施例中，基站114、用户站116、基站122和/或WiMAX用户端设备(CPE)122可利用以下图2的发射器200、图3的发射器300、或图4的发射器400，包括将范围分程用于脉位和脉宽调制的数字集成发射器，尽管要求保护的主题的范围不限于此。如图1所示，网络100可以是网际协议(IP)类型的网络，其包括能支持对因特网110的移动无线接入和/或固定无线接入的因特网100类型网络等。在一个或多个实施例中，网络100可与微波访问全球互通(WiMAX)标准或未来几代的WiMAX兼容，而且在一个特定实施例中，可与电气与电子工程师协会802.16e标准(IEEE802.16e)兼容。在一个或多个替代实施例中，网络100可与第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)或3GPP2空中接口演进(3GPP2 AIE)标准兼容。一般而言，网络100可包括任何类型的基于正交频分多址(OFDMA)的无线网络，尽管要求保护的主题的范围不限于这些方面。作为移动无线接入的实例，接入服务网络(ASN)112能与基站(BS)114耦合，以提供用户站(SS)116与因特网110之间的无线通信。用户站116可包括能经由网络100无线通信的移动类型设备或信息处理系统，例如笔记本类型的计算机、蜂窝电话、个人数据助理等。ASN 112可实现能限定网络功能到网络100上的一个或多个物理实体的映射的概况文件(profile)。基站114可包括用于提供与用户站116的射频(RF)通信的无线电设备，而且可包括例如与IEEE 802.16e类型标准兼容的物理层(PHY)和介质访问控制(MAC)层设备。基站114还可包括用于经由ASN 112耦合至因特网110的IP底板，尽管要求保护的主题的范围不限于这些方面。
网络100还可包括能提供一种或多种网络功能的受访连接服务网络(CSN)124，这些网络功能包括但不限于：代理和/或中继类型功能，例如认证、授权以及结算(AAA)功能、动态主机配置协议(DHCP)功能或域名服务控制等；诸如公共交换电话网(PSTN)网关或IP语音(VOIP)网关之类的域网关功能；和/或网际协议(IP)类型服务器功能等。然而，这些仅仅是受访CSN或本地CSN 126所能提供的功能类型的示例，而且要求保护的主题的范围不限于这些方面。在例如受访CSN 124不是用户站116的常规服务提供商的一部分、例如用户站116远离诸如其本地CSN 126之类的本地CSN漫游、或例如网络100是用户站的常规服务提供商的一部分但网络100可能处于不是用户站116的主位置或本地位置的另一位置或状态的情况下，受访CSN 124可称为受访CSN。在固定的无线配置中，WiMAX类型的用户端设备(CPE)122可位于家庭或公司中，以按照用户站116经由基站114、ASN 112以及受访CSN 124接入相似的方式提供经由基站120、ASN 118以及本地CSN 126对因特网110的家庭或公司用户宽带接入，它们的不同之处在于，WiMAX CPE 122一般被设置于固定位置，尽管可将它按需移动至不同的位置，而例如如果用户站116在基站114的范围内，则可在一个或多个位置处利用用户站。根据一个或多个实施例，操作支持系统(OSS)128可以是网络100的一部分，用于为网络100提供管理功能，并提供网络100的功能实体之间的接口。图1的网络100仅仅是一种类型的无线网络，其示出了网络100的能利用将范围分程用于脉位和脉宽调制的数字集成发射器的确定数量的组件，如以下图2、图3和/或图4所示，而要求保护的主题的范围不限于这些方面。
虽然如图1所示的网络100是作为示例的WiMAX网络，但应当注意，可在其它类型的无线网络和/或利用宽带正交频分复用(OFDM)调制的应用中利用以下图2的发射器200、图3的发射器300和/或图4的发射器400。例如，在一个或多个实施例中，网络100还可包括与诸如IEEE 802.11a/b/g/n标准、IEEE 802.16d/e标准、IEEE 802.20标准、IEEE 802.15标准之类的电气与电子工程师协会(IEEE)标准、超宽带(UWB)标准、第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP-LTE)标准、增强型数据速率全球移动通信系统(GSM)演进(EDGE)标准、宽带码分多址(WCDMA)标准、数字视频广播(DVB)标准等兼容的网络，而且要求保护的主题的范围不限于此。此外，虽然本文的示例涉及OFDM调制，但要求保护的主题的范围可应用于任何类型的调制，包括但不限于连续波(CW)调制、幅移键控(ASK)调制、相移键控(PSK)调制、频移键控(FSK)调制、正交调幅(QAM)、连续相调制(CPM)、格码调制(TCM)等等。
在一个或多个实施例中，关于图2到4、8和10概括讨论了脉宽和脉位调制(P3WM)和异相的概念。根据以下所示的方程将包括同相I(t)和正交Q(t)分量的期望射频(RF)信号映射到两个幅值恒定但经调相的信号s1(t)和s2(t)：
期望的RF信号：yo(t)＝I(t)·cos(ωt)+Q(t)·sin(ωt)
重构的RF信号：yo(t)＝s1(t)+s2(t)
其中经过调相的这两个信号由幅值恒定的调相分量给出：
s1(t)＝A·cos(ωt+φ+θ)
s2(t)＝A·cos(ωt+φ-θ)
通过标准三角变换，其可被示为：
θ ( t ) = cos - 1 ( I 2 ( t ) + Q 2 ( t ) 2 A )
φ ( t ) = tan - 1 ( Q ( t ) I ( t ) )
这样的分解使得能利用开关功率放大器224在较宽的功率变化上实现较高效率，同时保持足够的适于宽带调制信号的调制质量，从而呈现显著包络变化，尽管要求保护的主题的范围不限于此。
在P3WM配置中，在功率放大器224使用差分逻辑和单个组合流来驱动如图2到4、8以及10中所例示的一个或多个开关功率放大器之前，完成信号s1(t)和s2(t)的组合。这样的P3WM配置与D类放大器的不同之处在于，在D类放大器的情况下，驱动功率放大器的信号由δ或δσ调制器构造。在这样的D类情况下，载波信号由过采样的更高频率的脉宽调制(PWM)信号构造，其中转换次数设置要发射的功率。
典型的异相调制器具有呈瑞利(Raleigh)分布的θ分布。当PWM输入的占空比高时，随着谐波含量的部分变低，典型的开关功率放大器呈现最高效率。这意味着常规的PWM开关PA大多数时间在较低效率的区域工作，从而降低了时间效率。理论效率曲线显示出，普通的基于OFDM的标准所常见的10dB补偿处的效率从峰值功率处的80％-90％降至仅约40％。用于支持具有良好的误差向量幅值(EVM)和邻道功率比(ACPR)的典型的功率动态范围通常在35-40dB的范围内。此外，开关PA必须支持功率控制动态范围。在功率动态范围的最高部分上，最坏情况的效率可以糟糕到10％或更低。通过使用较高的奇偶谐波终端能降低这样的降级。实际上，器件寄生电容和管芯面积因素限制了可使用的谐波终端的数量。此外，实电路具有有限的延迟和上升/下降时间，这限制了千兆赫兹(GHz)频率下的最小可合成脉宽。这又转变成最小可传递功率，并限制了可实现的功率动态范围。
现参考图2，将讨论根据一个或多个实施例的将范围分程用于双路脉位和脉宽调制异相的发射器的框图。典型的异相调制器具有θ分布，该分布是诸如IEEE 802.11a/g标准中使用的典型OFDM调制信号的瑞利分布。当因为谐波含量部分降低所以对脉宽调制器的输入的占空比取较高值时，典型的开关功率放大器具有较高效率。因此，常规的脉宽调制(PWM)开关功率放大器(PA)大多数时间在较低效率的区域中工作，从而降低了时间效率。图2的发射器200通过具有被驱动的多个功率放大器——例如主PA 228和过载PA 230，解决了该问题。如下所讨论的那样，用于两个功率放大器的信号经由相位映射产生。
如图2所示，发射器200包括合成器210，用于产生提供给调相器212的高频本机振荡器(LO)信号。调相器212调相用作控制信号的LO信号，以提供被分成四个路径并被提供给四个调相器214、216、218以及220的第一经调制输出。调相器214接收-θ1作为控制信号，调相器216接收+θ1作为控制信号，调相器218接收-θ2作为控制信号，调相器220接收+θ2作为控制信号。调相器214和调相器216的经调相输出被提供给第一数字脉宽调制(PWM)组合器222，而调相器218和调相器220的调相输出被提供给第二数字脉宽调制(PWM)组合器224。第一PWM组合器222的输出是提供给主PA 228的经脉位和脉宽调制的输出，而第二PWM组合器224的输出是提供给过载PA 230的经脉位和脉宽调制的输出。主PA 228和过载PA的输出经由耦合至阻抗匹配网络234和天线226的求和元件232组合以便作为OFDM信号发射。
图2的发射器200的体系结构示出了应用于其中直接调制□和θ的常规双路脉位和脉宽调制(P3WM)异相功率放大器方案的范围分程技术。θ的整个范围或几乎整个范围被分成一个以上部分，以使每个功率放大器228和230由分别调制的具有相位θ1和θ2的信号驱动。在一个或多个实施例中，对于图2中所示的两个功率放大器实施例，基带数据信号按照以下方式被分解。基带数据信号被表示为：
y o ( t ) = A 2 cos ( ωt + φ ( t ) - θ 1 ( t ) ) + A 2 cos ( ωt + φ ( t ) + θ 1 ( t ) ) + A 2 cos ( ωt + φ ( t ) - θ 2 ( t ) ) + A 2 cos ( ωt + φ ( t ) + θ 2 ( t
y o ( t ) = A cos ( θ 1 ( t ) ) cos ( ωt + φ ( t ) ) + A cos ( θ 2 ( t ) ) cos ( ωt + φ ( t ) )
在一个或多个实施例中，分解算法应当满足以下方程：
2cos(θ(t))＝cos(θ1(t))+cos(θ2(t))
其中θ是异相方案的相位。通过利用θ1和θ2的正确选择，主PA 228大部分或全部时间导通，而过载PA 230仅偶尔被使用以服务于任何需要的峰值功率。如图2所示的这样的配置不需要例如射频(RF)移相器。在一个或多个实施例中，对于如图2所示的两个功率放大器配置，θ到θ1和θ2的一种可能映射可如下：
对于θ＜60°，θ2＝90°：
θ1的范围为从90°到0°
cos(θ1(t))＝2cos(θ(t))
对于60°＜θ＜90°：
θ1＝0°，而θ2是
cos(θ2(t))＝2cos(θ(t))-1
两个分别驱动的功率放大器——主PA 228和过载PA 230的输出端处的电流或功率经由功率组合技术在输出端处被求和，该功率组合技术包括但不限于使用无源元件进行电流求和和RF功率组合，尽管要求保护的主体的范围不限于此。可使用以下技术中的任一种或多种实现θ到θ1和θ2的映射：坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法的变体以直接产生θ1和θ2；通过利用查找表产生θ到θ1和θ2的映射；和/或利用反馈信号产生θ到θ1和θ2以避免调制角的交迭期间的失真，尽管要求保护的主题的范围不限于此。虽然图2的发射器200示出了两个功率放大器示例，但发射器200可扩展为任意数量的功率放大器，其中不同的P3WM驱动的功率放大器用于动态范围的不同分段，而且要求保护的主题的范围不限于此。
现参照图3，将讨论根据一个或多个实施例的将时域相分离用于四路脉位和脉宽调制的发射器的框图。图3的发射器300具体化可应用于四路脉宽调制方案的图2的发射器200的修改版本。如图3所示，合成器310产生正交本机振荡器(LO)信号，以在第一路径312上提供同相(I)信号，并在第二路径314上提供正交信号(Q)，其中θI和θQ路径被调制分离成四个总路径以便经由四个调相器316、318、320和322调相。调相器316、318、320以及322分别经由控制信号+θI、-θI、+θQ、-θQ调制I和Q本机振荡器信号。调相器316和318的输出经由第一PWM组合器324组合，而调相器320和322的输出经由第二PWM组合器326组合。PWM组合器324和326的输出经由全加器328组合，以利用经脉位和脉宽调制的(PWM)信号驱动主PA 330。上述相分离可经由全加器328中的数字逻辑来实现，该数字逻辑经由来自PWM组合器324和PWM组合器326的信号的求和中产生的进位来检测信号的过载功率。来自全加器328的和输出可用于驱动主PA 330，而来自全加器328的进位输出可用于驱动过载PA 332。在这样的配置中，过载PA 332将仅在需要附加功率时的经脉宽调制(PWM)的I和Q信号的交迭部分期间工作，尽管要求保护的主题的范围不限于此。主PA 330和过载PA 332的输出可经由求和元件334组合，以经由阻抗匹配网络336和天线338发送OFDM信号。
现参照图4，将讨论根据一个或多个实施例的利用I/Q和θ分离的组合的发射器的框图。如图4所示，可组合时域和相域相分离来产生需要的多电平信号。图4的发射器400基本类似于图3的发射器300，不同之处在于，合成器410产生的同相(I)和正交(Q)本机振荡器信号分别被分离到分别具有四个调相器的四个路径中，以分别实现I本机振荡器信号和Q本机振荡器信号的四路调相。I信号路径的调相器416、418、420和422分别接收控制信号+θI1、-θI1、+θI2、-θI2。Q信号路径的调相器424、426、428和430分别接收控制信号+θQ1、-θQ1、+θQ2、-θQ2。调相器416和418的输出经由PWM组合器432组合，而调相器420和422的输出经由PWM组合器434组合。相似地，调相器424和426的输出经由PWM组合器436组合，而调相器428和430的输出经由PWM组合器438组合。然后PWM组合器432、434、436以及438的输出经由全加器440组合以用于驱动如图3所示的多个功率放大器，这些功率放大器可包括低范围PA 442、中范围PA 444以及高范围PA 446。功率放大器442、444以及446的输出经由求和元件448组合，以经由阻抗匹配网络450和天线452发送OFDM信号，尽管要求保护的主题的范围不限于此。通过使用如图4所示的三功率放大器配置，全加器440可至少部分地基于要发射的经脉位和脉宽调制的信号提供三个输出。当要发射信号的功率处于低范围时，低范围PA 442可以是唯一工作的功率放大器。当要发射信号的功率处于中范围时，除低范围PA 442之外，中范围PA 448也通电。当要发射信号的功率处于较高范围时，例如处于或接近峰值功率时，高范围PA 446也通电，从而所有三个功率放大器——低范围PA 442、中范围PA 444以及高范围PA 446都工作。应当注意的是，可按照相似的配置利用任意数量的功率放大器，而且要求保护的主题的范围不限于此。
现参照图5，将讨论根据一个或多个实施例的能利用将范围分程用于脉位和脉宽调制的数字集成发射器的信息处理系统的框图。图5的信息处理系统500可确实地具体化如图1所示和关于图1描述的网络100的网络元件中的一个或多个。例如，信息处理系统500可代表基站114和/或用户站116的硬件，其组件的多少取决于具体设备或网络元件的硬件规范。虽然信息处理系统500代表若干种类型的计算平台的一个示例，但信息处理系统500可包括比图5中所示的元件更多或更少的元件和/或与图5中所示的元件配置不同的元件配置，而且要求保护的主题的范围不限于这些方面。
信息处理系统500可包括诸如处理器510和/或处理器512之类的一个或多个处理器，这些处理器可包括一个或多个处理核。处理器510和/或处理器512中的一个或多个可经由存储器桥514耦合至一个或多个存储器516和/或518，该存储器桥514可设置在处理器510和/或512外部，或者至少部分地设置在处理器510和/或512中的一个或多个内。存储器516和/或存储器518可包括多种类型的基于半导体的存储器，例如易失型存储器和/或非易失型存储器。存储器桥514可耦合至图形系统520以驱动耦合至信息处理系统500的显示设备(未示出)。
信息处理系统500还可包括用于耦合至多种类型的I/O系统的输入/输出(I/O)桥522。例如，I/O系统524可包括用于将一个或多个外围设备耦合至信息处理系统500的通用串行总线(USB)类型系统、IEEE 1394型系统等。总线系统526可包括用于将一个或多个外围设备连接至信息处理系统500的诸如外围组件互连(PCI)高速型总线等等之类的一个或多个总线系统。硬盘驱动器(HDD)控制器系统528可将一个或多个硬盘驱动器等耦合至信息处理系统，例如串行ATA型驱动器等，或者基于半导体的驱动器，包括闪存、相变和/或硫化物型存储器等。交换机530可用于将一个或多个交换设备耦合至I/O桥522，例如千兆比特以太网型设备等。此外，如图5所示，信息处理系统500可包括射频(RF)块532，该射频块532包括用于与其它无线通信设备无线通信和/或经由诸如图1的网络100之类的无线网络的无线通信的RF电路和设备，例如信息处理系统500具体化基站114和/或用户站116之处，尽管要求保护的主题的范围不限于此。在一个或多个实施例中，RF块532至少部分地可包括图2的发射器200、图3的发射器300和/或图4的发射器400。此外，可通过处理器510实现发射器200、300和/或400的至少某些部分，例如发射器200、300和/或400的数字功能，该功能可能包括例如基带和/或正交信号的处理，尽管要求保护的主题的范围不限于此。
现参考图6，将讨论根据一个或多个实施例的无线局域网或蜂窝网络通信系统的框图，其中示出了利用将范围分程用于脉位和脉宽调制的数字集成发射器的一个或多个网络设备。在图6中所示的通信系统600中，移动单元610可包括无线收发器612，该无线收发器耦合至天线618和处理器614以提供基带和介质访问控制(MAC)处理功能。在一个或多个实施例中，移动单元610可以是蜂窝电话或诸如移动个人计算机或个人数据助理等含有蜂窝电话通信模块的信息处理系统，尽管要求保护的主题的范围不限于此。一个实施例中的处理器614可包括单个处理器，或者可包括基带处理器和应用程序处理器，尽管要求保护的主题的范围不限于此。处理器614可耦合至存储器616，该存储器616可包括诸如动态随机存取存储器(DRAM)之类的易失性存储器、诸如闪存之类的非易失性存储器，或可包括诸如硬盘驱动器之类的其它类型的存储器，尽管要求保护的主题的范围不限于此。存储器616的某些部分或全部可被包含在与处理器614相同的集成电路上，或者存储器616的某些部分或全部可被设置在处理器614的集成电路外部的集成电路或例如硬盘驱动器之类的其它介质上，尽管要求保护的主题的范围不限于此。
移动单元610可经由无线通信链路632与接入点622通信，其中接入点622可包括至少一个天线620、收发器624、处理器626以及存储器628。在一个实施例中，接入点622可以是蜂窝电话网络的基站，而在替代实施例中，接入点622可以是无线局域网或个人局域网的接入点或无线路由器，尽管要求保护的主题的范围不限于此。在替代实施例中，接入点622和可任选的移动单元610可包括两个或多个天线，例如用于提供空分多址(SDMA)系统或多输入多输出(MIMO)系统，尽管要求保护的主题的范围不限于此。接入点622可与网络630耦合，从而移动单元610通过经由无线通信链路632与接入点622通信，可与网络630包括耦合至网络630的设备通信。网络630可包括诸如电话网或因特网之类的公共网络，或者网络630可包括诸如内部网之类的私有网络，或公共网络与私有网络的组合，尽管要求保护的主题的范围不限于此。移动单元610与接入点622之间的通信可经由无线局域网(WLAN)实现，例如与诸如IEEE 802.11a、IEEE802.11b、HiperLAN-II等等之类的电气与电子工程师协会(IEEE)标准兼容的网络，尽管要求保护的主题的范围不限于此。在另一实施例中，移动单元610与接入点622之间的通信可能至少部分经由与第三代合作伙伴计划(3GPP或3G)标准兼容的蜂窝通信网络实现，尽管要求保护的主题的范围不限于此。在一个或多个实施例中，天线618可用于无线传感网或网状网，尽管要求保护的主题的范围不限于此。
现参照图7，将讨论根据一个或多个实施例的将范围分程用于基于双路脉位和脉宽调制的发射器的方法的流程图。虽然图7示出了方法700的框的一个特定顺序，但方法700不限于任何特定的框顺序，而且还可包括比图7中所示更多或更少的框。此外，方法700可涉及任何数量的用于调相的路径和/或用于任何数量的功率放大器，而要求保护的主题的范围不限于此。
在一个或多个实施例中，可在框710产生本机振荡器(LO)信号。可在框712用两个或多个调相路径上的两个或多个调相信号对该LO信号调相。可在框714对所得的经调相信号进行脉宽调制，以提供两个或多个脉位和脉宽调制(P3WM)信号。可在框716使用逻辑加法器将这两个或多个P3WM信号相加，例如以提供作为加法器输出的和信号和进位信号。然后可在框718用第一功率放大器放大第一P3WM信号。在一个或多个实施例中，这样的第一功率放大器可以是发射器正在发射信号时的主功率放大器。在一个或多个实施例中，第一功率放大器可放大数字逻辑加法器提供的和信号。可在框720利用一个或多个附加的功率放大器放大一个或多个附加的P3WM信号。在一个或多个实施例中，这样的一个或多个附加的功率放大器可以是基于要发射的信号的功率(例如处于或接近峰值功率)而工作的过载功率放大器。在一个或多个实施例中，该一个或多个附加的功率放大器可放大数字逻辑加法器所提供的进位信号。可在框722将这些放大器的输出求和，然后可在框724将求和得到的输出作为OFDM信号发射。应当注意的是，图7的方法700可应用于具有任意数量的调制路径和/或功率放大器的发射器，而要求保护的主题的范围不限于这些方面。
现参照图8、图9以及图10，在一个或多个实施例中，图2的发射器200可实现多种范围分程技术。范围分程通过一般化信号分解的概念划分两个或多个功率放大器224上所需的动态范围。这样的配置允许较宽的功率动态范围，同时将各个功率放大器200保持在最优脉宽范围中以提高效率。在本文讨论了这样的范围分程技术的三个示例实施例，它们包括脉宽位置包络消除和恢复(PWPM-EER)方案、脉宽位置包络消除和恢复(PWPM-EER)的替代实施例以及PWPM异相方案。在图2、图3以及图4示出并参照图2、图3以及图4描述了多种PWPM-Doherty方案。以下关于图8、图9以及图10示出并描述了PWPM-EER方案和PWPM异相方案的一个或多个实施例。
现参考图8，示出了实现PWPM-EER方案的发射器800。坐标旋转数字计算机(CORDIC)块810首先将期望的OFDM信号分解为其极坐标分量ρ(t)和
Figure GPA00001009621000131
(t)。然后将幅值映射到异相角θ(t)。注意，
Figure GPA00001009621000132
(t)从初始的处理阶段就已经可用。在两个阶段之间，幅值的动态范围利用以下方程被分成两个路径ρ1(t)和ρ2(t)：
ρ 1 ( t ) = ρ ( t ) ; ρ ( t ) > ρ th ρ th ; ρ ( t ) ≤ ρ th
ρ 2 ( t ) = 1 ; ρ ( t ) > ρ th ρ ( t ) ρ th ; ρ ( t ) ≤ ρ th
在一个或多个实施例中，第一路径可被夹在低侧，然而针对动态范围的顶端的PAPR限制算法的使用不限于此。此外，可在此阶段引入任何需要的预失真。第一路径ρ1(t)利用与之前相同的方程映射到异相角θ(t)中。第二路径可用于控制电源调节器，该电源调节器可以是例如为了提高效率的开关调节器，或例如为了降低噪声的线性调节器，或实现这两种目标的任意组合。
现参照图9，示出了实现PWPM-EER方案的替代实施例的发射器900。如图9所示，发射器900利用第二路径来控制功率放大器224中的多个指针。在这样的配置中，可通过改变器件宽度来调节功率放大器224的增益。可关闭未使用指针的驱动器以进一步提高用于这样的方案的PAE，尽管要求保护的主题的范围不限于此。
现参考图10，示出了实现带异相的PWPM-异相方案的发射器1000。如图10所示，实现了如以上图8所使用的相同的信号分解方法，从而将OFDM信号映射到其极坐标分量并划分幅值的动态范围。动态范围ρ1(t)的顶端被映射到异相角θ1(t)，而其底端被映射到等同的异相角θ2(t)。信号θ1(t)用于使用调相器1012调相来自高频源1010的LO信号，以组合成为常规P3WM方案的一部分。所得的P3WM信号的功率动态范围被限制为由用于划分的阈值所指定的电平。P3WM组合器(PWM逻辑)1014的输出用于驱动受θ2(t)控制的两个调相器1016，该调相器1016在两个开关放大器224之间引入相移。因此，两个P3WM功率放大器224由同一共同P3WM输入的简单相移或延迟版本驱动，如图10所示。当组合两个功率放大器224的输出时，异相配置恢复动态范围的底端。虽然图10这样的异相配置显示出两个PWM分支，但这样的异相配置可被扩展至任意数量的分支，同时正确地限制该动态范围，而且要求保护的主题的范围不限于此。
虽然本文中讨论了若干示例异相方案，但还可类似地实现其它异相方案，而且要求保护的主题的范围不限于此。其它电路可用于调节一个或多个功率放大器224的输出功率，例如负载调制等等可与P3WM驱动组合以在补偿功率下保持适当的效率。此外，可组合这样的异相方案中的任一个或多个，以进一步将功率动态范围分段，而且要求保护的主题的范围不限于此。在一个或多个实施例中，这样的异相方案允许使用开关功率放大器来在较宽的功率变化上实现较高效率，同时保持足够的适于宽带调制信号的调制质量，从而呈现显著的包络变化。这样的异相实施例利用复调制信号的相域分解。与电压和电流相比，在深度缩小的CMOS中可在片上实现更精细的时间和/或相位分辨率，其中这样的分辨率能改进按比例缩小工艺。在一个或多个实施例中，可使用简单的数字逻辑产生相位分离的信号以驱动多个功率放大器。此外，这样的异相方案可集成在按比例缩小的CMOS工艺上的数字发射器结构中。在一个或多个实施例中，通过限制最小脉宽可减少发射器在谐波频率处的带外发射，同时以类似于利用多位功率放大器的方式减少了奇次谐波处浪费的能量，因为输出更加接近地逼近输入波形，尽管要求保护的主题的范围不限于此。在一个或多个实施例中，当产生n相分离信号来驱动n个数量的功率放大器时，一个或多个功率放大器的功率处理容量是等效的1/n，这可允许功率放大器集成在CMOS上，尽管要求保护的主题的范围不限于此。
虽然已经利用某种程度的特殊性描述了要求保护的主题，但应当认识的是，本领域技术人员可改变其元件，而不背离要求保护的主题的精神和/或范围。认为通过上述描述将能理解与用于基于脉位和脉宽调制的发射器的范围分程和/或许多伴随的用途有关的主题，而且显然可对该主题的形式、构造和/或组件的安排作出多种改变，而不背离要求保护的主题的范围和/或精神，或不牺牲所有的物质利益，之前描述的本文中的形式仅仅是其说明性实施例，且/或者没有进一步对其提供实质的改变。所附权利要求旨在包含和/或包括这些改变。

Claims (27)

1.一种用于提供要发射的输出信号的方法，包括：
产生本机振荡器信号；
用多个调制路径上的多个调相信号调制所述本机振荡器信号，以提供多个经调相信号；
脉宽调制所述多个经调相信号，以提供多个经脉位和脉宽调制的信号；
用多个功率放大器放大所述多个经脉位和脉宽调制的信号；以及
提供要发射的输出信号，
其中所述放大包括比放大第二经脉位和脉宽调制的信号更频繁地放大第一经脉位和脉宽调制的信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果要发射的所述输出信号具有比预定阈值更大的功率，则进行所述第二经脉位和脉宽调制的信号的所述放大，否则不进行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放大所述第二经脉位和脉宽调制的信号在峰值功率处进行，或者不进行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经脉位和脉宽调制的信号中的至少一个或多个在为非零值时具有恒定的幅值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述要发射的输出信号包括经由以下调制方案中的一种或多种进行调制的信号：
正交频分复用(OFDM)、连续波(CW)调制、幅移键控(ASK)调制、相移键控(PSK)调制、频移键控(FSK)调制、正交调幅(QAM)、连续相调制(CPM)、格码调制(TCM)或它们的组合。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述放大多个经脉位和脉宽调制的信号之前，将所述多个经脉位和脉宽调制的信号相加以驱动第一功率放大器和第二功率放大器。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述放大多个经脉位和脉宽调制的信号之前将所述多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以利用所述相加所得的和信号驱动第一功率放大器，并利用所述相加所得的进位信号驱动第二功率放大器。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述放大多个经脉位和脉宽调制的信号之前，将所述多个经脉位和脉宽调制的信号相加以驱动第一功率放大器、第二功率放大器或第三功率放大器或它们的组合。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述放大多个经脉位和脉宽调制的信号之前，将所述多个经脉位和脉宽调制的信号相加以驱动第一功率放大器、第二功率放大器或第三功率放大器或它们的组合，如果要发射的信号具有较低功率范围则所述第一功率放大器工作，如果要发射的信号具有中等功率范围则所述第一和第二功率放大器工作，以及如果要发射的信号具有较高功率范围则所述第一、第二以及第三功率放大器工作。
10.一种用于提供要发射的输出信号的装置，包括：
用于产生本机振荡器信号的频率合成器；
多个调相器，用于利用多个调制路径上的多个调相信号来调制所述本机振荡器信号，以提供多个经调相信号；
多个脉宽调制组合器，用于组合所述多个经调相信号，以提供多个经脉位和脉宽调制的信号；以及
多个功率放大器，用于放大所述经脉位和脉宽调制的信号，以提供要发射的输出信号，
其中至少一个第一放大器能比第二放大器放大第二经脉位和脉宽调制的信号更频繁地放大第一经脉位和脉宽调制的信号。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，如果要发射的所述输出信号具有比预定阈值更大的功率，则所述第二放大器能放大所述第二经脉位和脉宽调制的信号，否则不能进行放大。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二放大器能在峰值功率处放大所述第二经脉位和脉宽调制的信号，而在非峰值功率的其他功率电平处不放大所述第二经脉位和脉宽调制的信号。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述经脉位和脉宽调制的信号中的至少一个或多个具有恒定的幅值。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述要发射的输出信号包括经由以下调制方案中的一种或多种进行调制的信号：正交频分复用(OFDM)、连续波(CW)调制、幅移键控(ASK)调制、相移键控(PSK)调制、频移键控(FSK)调制、正交调幅(QAM)、连续相调制(CPM)、格码调制(TCM)或它们的组合。
15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以驱动所述功率放大器中的第一个和所述功率放大器中的第二个。
16.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以利用所述相加所得的和信号驱动所述功率放大器中的第一个，而利用所述相加所得的进位信号驱动所述功率放大器中的第二个。
17.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以驱动所述功率放大器中的第一个、所述功率放大器中的第二个、或所述功率放大器中的第三个、或它们的组合。
18.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以驱动所述功率放大器中的第一个、所述功率放大器中的第二个、或所述功率放大器中的第三个、或它们的组合，如果要发射的信号具有较低功率范围则所述第一功率放大器工作，如果要发射的信号具有中等功率范围则所述第一和第二功率放大器工作，以及如果要发射的信号具有较高功率范围则所述第一、第二以及第三功率放大器工作。
19.一种用于提供要发射的输出信号的装置，包括：
基带处理器；
耦合至所述基带处理器的收发器；以及
耦合至所述收发器的全向天线；
其中所述收发器包括：
用于产生本机振荡器信号的频率合成器；
多个调相器，用于利用多个调制路径上的多个调相信号来调制所述本机振荡器信号，以提供多个经调相信号；
多个脉宽调制组合器，用于组合所述多个经调相信号，以提供多个经脉位和脉宽调制的信号；以及
多个功率放大器，用于放大所述经脉位和脉宽调制的信号，以提供要发射的输出信号，
其中第一放大器能比第二放大器放大第二经脉位和脉宽调制的信号更频繁地放大第一经脉位和脉宽调制的信号。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，如果要发射的所述输出信号具有比预定阈值更大的功率，则所述第二放大器能放大所述第二经脉位和脉宽调制的信号，否则不能进行放大。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第二放大器能在峰值功率处放大所述第二经脉位和脉宽调制的信号，而在非峰值功率的其他功率电平处不放大所述第二经脉位和脉宽调制的信号。
22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述经脉位和脉宽调制的信号中的至少一个或多个具有恒定的幅值。
23.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述要发射的输出信号包括经由以下调制方案中的一种或多种进行调制的信号：正交频分复用(OFDM)、连续波(CW)调制、幅移键控(ASK)调制、相移键控(PSK)调制、频移键控(FSK)调制、正交调幅(QAM)、连续相调制(CPM)、格码调制(TCM)或它们的组合。
24.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以驱动所述功率放大器中的第一个和所述功率放大器中的第二个。
25.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以利用所述相加所得的和信号驱动所述功率放大器中的第一个，而利用所述相加所得的进位信号驱动所述功率放大器中的第二个。
26.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以驱动所述功率放大器中的第一个、所述功率放大器中的第二个、或所述功率放大器中的第三个、或它们的组合。
27.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括加法器，所述加法器能将多个经脉位和脉宽调制的信号相加，以驱动所述功率放大器中的第一个、所述功率放大器中的第二个、或所述功率放大器中的第三个、或它们的组合，如果要发射的信号具有较低功率范围则所述第一功率放大器工作，如果要发射的信号具有中等功率范围则所述第一和第二功率放大器工作，以及如果要发射的信号具有较高功率范围则所述第一、第二以及第三功率放大器工作。
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