CN102136856A - 一种确定立方量度和最大回退功率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定立方量度的方法，包括：根据下式得到初始立方量度值，将所述初始立方量度值作为立方量度输出：

其中，CM表示初始立方量度值，K为常数，

x’表示x的共轭转置，N＝1，v(t)为功率放大器的输入信号，ref_dB为常数，

vref(t)表示功率放大器的参考信号。本发明还提供一种确定最大回退功率的方法。

Description

一种确定立方量度和最大回退功率的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信产品的射频测试技术领域，具体地，涉及一种适用于LTE(长期演进)系统的确定立方量度和最大回退功率的方法和装置

背景技术

随着现代工业的发展，各类无线通讯产品只有具备良好的发射和接收性能才能保证通讯质量。在无线通信系统中，采用了两种衡量标准来考察传输技术对上行功率放大器非线性的影响，即PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰均比)和CM(Cubic Metric，立方量度)。过去评估功率放大器的功率处理性能是通过PAPR来描述的，也就是在给定功率放大器前提下，功率放大器的平均功率性能随着PAPR升高而降低。最近测试表明，PAPR并不能充分描述功率放大器的输出性能，可以使用另一种参数来描述功率放大器的输出性能，那就是CM。LTE最终确定CM是衡量功放功率效率的最准确方式，这对相关的技术，包括上行传输和调制等的选择造成了一定影响。

功率回退法是把功率放大器的输出功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。)向后回退6-10个分贝，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。

各厂家实际使用中，功率回退是把功率放大器的输出功率从参考点(该参考点应为最大发射功率，因为各家并不严格以1dB压缩点作为最大发射功率。)向后回退几个分贝。回退量与CM值的大小密切相关。

功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度行之有效的方法。但是，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc以下时，继续回退将不再改善放大器的线性度，因此需要确定合适的回退功率。MPR(Maximum Power Reduction，最大回退功率)即为所需要回退的功率大小。MPR的大小取决于CM的值，具体如何由CM得到MPR现有技术中还没有提出确定的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种确定立方量度和最大回退功率的方法和装置。

为了解决上述问题，本发明提供了一种确定立方量度的方法，包括：

根据下式得到初始立方量度值，将所述初始立方量度值作为立方量度输出：

其中，CM表示初始立方量度值，K为常数，K＞0， $\mathrm{rms}\left(x\right)=\sqrt{\frac{\left(x^{\′}x\right)}{N}},$ $v_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|v\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(v\left(t\right)\right)},$ x’表示x的共轭转置，N＝1，||表示取绝对值，v(t)为功率放大器的输入信号，ref_dB为常数，

其中， ${\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|\mathrm{vref}\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(\mathrm{vref}\left(t\right)\right)},$ vref(t)表示功率放大器的参考信号。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，对于长期演进系统，K取值为1.56；对于宽带码分多址系统，K取值为1.85。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括：

输出立方量度前，将所述初始立方量度值与带宽补偿因子相加，得到修正立方量度值，将所述修正立方量度值作为立方量度输出，即：

CM_new＝CM+C_dB

其中，CM_new为修正立方量度值，C_dB为带宽补偿因子。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括：输出立方量度前，对所述初始立方量度值CM或修正立方量度值CM_new进行如下处理，得到取整立方量度值，将所述取整立方量度值作为立方量度输出，即：

CM_final＝CEIL{CM，G}或CEIL{CM_new，G}

其中，CM_final为取整立方量度值，G为向上进位的单位，CEIL运算是以G为单位，向上取值。

本发明还提供一种确定最大回退功率的方法，包括：根据本发明方法确定立方量度后，当立方量度与一常数A之差不小于0时，最大回退功率为立方量度与常数A之差，当立方量度与常数A之差小于0时，最大回退功率为0，其中，A为常数，所述0＜A＜5。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述A为1或1.2。

本发明还提供一种立方量度确定装置，所述装置包括初始计算单元，所述初始计算单元，用于获取初始立方量度值，将所述初始立方量度值作为立方量度输出，如下：

其中，CM为初始立方量度值，K、ref_dB为常数，K＞0， $\mathrm{rms}\left(x\right)=\sqrt{\frac{\left(x^{\′}x\right)}{N}},$ $v_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|v\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(v\left(t\right)\right)},$ x’表示x的共轭转置，N表示…，||表示取绝对值，v(t)为功率放大器输入信号； ${\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|\mathrm{vref}\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(\mathrm{vref}\left(t\right)\right)},$ vref(t)表示功率放大器的参考信号。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，对于长期演进系统，K取值为1.56；对于宽带码分多址系统，K取值为1.85。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述装置还包括：修正单元，其中：

所述修正单元，与初始计算单元相连，用于将所述初始立方量度值与带宽补偿因子相加，得到修正立方量度值，将所述修正立方量度值作为立方量度输出；

CM_new＝CM+C_dB

其中，CM_new为修正立方量度值，C_dB为带宽补偿因子。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述装置还包括：取整单元，所述取整单元，与初始计算单元或修正单元相连，用于对所述初始立方量度值CM或修正立方量度值CM_new进行如下处理，得到取整立方量度值CM_final，将所述取整立方量度值CM_final作为立方量度输出，处理如下：

CM_final＝CEIL{CM，G}或CEIL{CM_new，G}

其中，CM_final为取整立方量度值，G为向上进位的单位，CEIL运算是以G为单位，向上取值。

本发明还提供一种最大回退功率确定装置，所述装置包括立方量度确定模块和最大回退功率确定模块，其中，

所述立方量度确定模块，用于根据本发明方法确定立方量度；

所述最大回退功率确定模块，与所述立方量度确定模块相连，用于将立方量度与一常数A相减得到一差值，当该差值不小于0时，最大回退功率为立方量度与常数A之差，当立该差值小于0时，最大回退功率为0，其中，所述0＜A＜5。

进一步地，上述装置还可具有以下特点，，所述A为1或1.2。

本发明提供了一种确定立方量度和根据立方量度确定最大回退功率的方法和装置，能确定最大回退功率，提高功率放大器效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例MPR计算方法流程图；

图2为本发明实施例立方量度确定装置框图；

图3为本发明实施例最大回退功率确定装置框图。

具体实施方式

本发明提供一种确定立方量度的方法，具体参见实施例方法一至方法四。

方法一

根据下式计算初始立方量度值，将初始立方量度值作为立方量度：

式(1-1)中的v_norm为输入信号的归一化电压波形，vref_norm为参考信号(12.2kbps AMR Speech)的归一化电压波形，其中：

$\mathrm{rms}\left(x\right)=\sqrt{\frac{\left(x^{\′}x\right)}{N}},$ $v_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|v\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(v\left(t\right)\right)},$ ${\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|\mathrm{vref}\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(\mathrm{vref}\left(t\right)\right)}$

x’表示x的共轭转置，N＝i，||表示取绝对值，v(t)为功率放大器的输入信号，vref(t)表示功率放大器的参考信号。

其中，20log₁₀{rms|vref_norm ³(t)|}为常数项，可将该常数项命名为ref_dB，即

ref_dB的优选值为1.52，那么CM的基本计算公式可以变形为下式：

对于上式中的常数K，K＞0，本发明给出的优选值为：对于LTE系统，K的优选值为1.56；对于W-CDMA系统，K的优选值为1.85。

方法二

可以对初始立方量度值进行修正，修正方法为，对于所适用的不同的带宽，对CM进行修正，得到修正立方量度值，将修正立方量度值作为立方量度输出：

其中C_dB为对于不同带宽的带宽补偿因子。

通常情况下，C_dB的优选值为0，C_dB对于3.84MHz的带宽的优选值为0；C_dB对于4.51MHz的带宽的优选值为0.77；其它取值也在本发明保护范围内。

方法三

在某些情况下，不希望对于CM取值的小数点后多位进行处理，希望对于CM的取值进行下述处理，将初始立方量度值进行取整处理，得到取整立方量度值作为立方量度输出，具体见下式：

式中G为向上进位的单位。G的优选值为0.5；0.1；0.2；0.3；0.4。

CEIL运算是以G为单位，向上取值。

以G为0.3为例，CM的取值为[0，0.3，0.6，0.9，1.2，1.5，1.8，…，CM_MAX]，其中CM_MAX为CM所能取的最大值，CM_MAX的取值待定。

例如CM的值为1.0，经过CEIL运算后，CM的取值为1.2。

方法四

结合方法二和方法三，可以得到方法四，如下式所示，将修正立方量度值进行取整处理，得到取整立方量度值，将取整立方量度值作为立方量度输出：

各符号含义参见前面所述。

其中，每种表达式中的参量的含义相同，优选值等均相同，可相互适用。

本发明还提供一种确定MPR的方法，根据方法一、二、三或四确定CM后，当CM与一常数A之差不小于0时，最大回退功率为CM与常数A之差，当CM与常数A之差小于0时，最大回退功率为0，其中，A为常数，所述0＜A＜5。可以用下式来表示：MPR＝MAX(CM-A，0)，即CM-A不小于0时，输出CM-A作为最大回退功率，CM-A小于0时，输出0作为最大回退功率。其中，A为常数，0＜A＜5，A的优选值为1或1.2。

其中，根据方法四确定CM后再确定MPR的方法如图1所示，包括：

步骤110，首先计算初始立方量度，如下

步骤120，对初始立方量度进行修正，得到

步骤130，对CM₂进行取整，得到

步骤140，根据MPR＝MAX(CM₃-A，0)得到最大回退功率。

本发明还提供一种立方量度确定装置，如图2所示，包括初始计算单元、修正单元和取整单元，其中：

所述初始计算单元，用于根据下式得到初始立方量度值，将所述初始立方量度值作为立方量度输出：

其中，CM为初始立方量度值，K、ref_dB为常数，K＞0， $\mathrm{rms}\left(x\right)=\sqrt{\frac{\left(x^{\′}x\right)}{N}},$ $v_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|v\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(v\left(t\right)\right)},$ x’表示x的共轭转置，N表示…，||表示取绝对值，v(t)为功率放大器输入信号；

${\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|\mathrm{vref}\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(\mathrm{vref}\left(t\right)\right)},$ vref(t)表示功率放大器的参考信号；优选地，对于长期演进系统，K取值为1.56；对于宽带码分多址系统，K取值为1.85。

所述修正单元，与初始计算单元相连，用于将所述初始立方量度值与带宽补偿因子相加，得到修正立方量度值，将修正立方量度值作为立方量度输出：

CM_new＝CM+C_dB

其中，CM_new为修正立方量度值，C_dB为带宽补偿因子。

所述取整单元，与所述初始计算单元和/或修正单元相连，用于对所述初始立方量度值CM或修正立方量度值CM_new进行如下处理，得到取整立方量度值CM_final，将所述取整立方量度值CM_final作为立方量度输出，处理如下：

CM_final＝CEIL{CM，G}或CEIL{CM_new，G}

其中，CM_final取整立方量度值，G为向上进位的单位，CEIL运算是以G为单位，向上取值。

立方量度确定装置可以只包括初始计算单元，或者只包括初始计算单元和修正单元；或者只包括初始计算单元和取整单元。

本发明还提供一种最大回退功率确定装置，如图3所示，包括立方量度确定模块和最大回退功率确定模块，其中，

所述立方量度确定模块，用于按照本发明方法实施例中所述方法确定立方量度；

最大回退功率确定模块，与立方量度确定模块相连，用于将立方量度与一常数A相减得到一差值，当该差值不小于0时，最大回退功率为立方量度与常数A之差，当立该差值小于0时，最大回退功率为0，其中，所述0＜A＜5。优选地，所述A为1或1.2。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种确定立方量度的方法，其特征在于，包括：

根据下式得到初始立方量度值，将所述初始立方量度值作为立方量度输出：

$\mathrm{CM}=\frac{{20\log }_{10}\left\{\mathrm{rms}\left(v_{\mathrm{norm}}^3\left(t\right)\right)\right\}-{\mathrm{ref}}_{\mathrm{dB}}}{K}$

其中，CM表示初始立方量度值，K为常数，K＞0， $\mathrm{rms}\left(x\right)=\sqrt{\frac{\left(x^{\′}x\right)}{N}},$ $v_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|v\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(v\left(t\right)\right)},$ x’表示x的共轭转置，N＝1，||表示取绝对值，v(t)为功率放大器的输入信号，ref_dB为常数， ${\mathrm{ref}}_{\mathrm{dB}}=20{\log }_{10}\left\{\mathrm{rms}\left({\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}^3\left(t\right)\right)\right\},$ 其中， ${\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|\mathrm{vref}\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(\mathrm{vref}\left(t\right)\right)},$ vref(t)表示功率放大器的参考信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于长期演进系统，K取值为1.56；对于宽带码分多址系统，K取值为1.85。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

输出立方量度前，将所述初始立方量度值与带宽补偿因子相加，得到修正立方量度值，将所述修正立方量度值作为立方量度输出，即：

           CM_new＝CM+C_dB

其中，CM_new为修正立方量度值，C_dB为带宽补偿因子。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：输出立方量度前，对所述初始立方量度值CM或修正立方量度值CM_new进行如下处理，得到取整立方量度值，将所述取整立方量度值作为立方量度输出，即：

CM_final＝CEIL{CM，G}或CEIL{CM_new，G}

其中，CM_final为取整立方量度值，G为向上进位的单位，CEIL运算是以G为单位，向上取值。

5.一种确定最大回退功率的方法，其特征在于，包括：根据权利要求1至4任一所述方法确定立方量度后，当立方量度与一常数A之差不小于0时，最大回退功率为立方量度与常数A之差，当立方量度与常数A之差小于0时，最大回退功率为0，其中，A为常数，所述0＜A＜5。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述A为1或1.2。

7.一种立方量度确定装置，其特征在于，所述装置包括初始计算单元，所述初始计算单元，用于获取初始立方量度值，将所述初始立方量度值作为立方量度输出，如下：

$\mathrm{CM}=\frac{20l{\mathrm{og}}_{10}\left\{\mathrm{rms}\left(v_{\mathrm{norm}}^3\left(t\right)\right)\right\}-{\mathrm{ref}}_{\mathrm{dB}}}{K}$

其中，CM为初始立方量度值，K、ref_dB为常数，K＞0， $\mathrm{rms}\left(x\right)=\sqrt{\frac{\left(x^{\′}x\right)}{N}},$ $v_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|v\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(v\left(t\right)\right)},$ x’表示x的共轭转置，N表示...，||表示取绝对值，v(t)为功率放大器输入信号； ${\mathrm{ref}}_{\mathrm{dB}}=20{\log }_{10}\left\{\mathrm{rms}\left({\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}^3\left(t\right)\right)\right\},$ ${\mathrm{vref}}_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|\mathrm{vref}\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left(\mathrm{vref}\left(t\right)\right)},$ vref(t)表示功率放大器的参考信号。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，对于长期演进系统，K取值为1.56；对于宽带码分多址系统，K取值为1.85。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：修正单元，其中：

所述修正单元，与初始计算单元相连，用于将所述初始立方量度值与带宽补偿因子相加，得到修正立方量度值，将所述修正立方量度值作为立方量度输出；

               CM_new＝CM+C_dB

其中，CM_new为修正立方量度值，C_dB为带宽补偿因子。

10.如权利要求7或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：取整单元，所述取整单元，与初始计算单元或修正单元相连，用于对所述初始立方量度值CM或修正立方量度值CM_new进行如下处理，得到取整立方量度值CM_final，将所述取整立方量度值CM_final作为立方量度输出，处理如下：

CM_final＝CEIL{CM，G}或CEIL{CM_new，G}

其中，CM_final为取整立方量度值，G为向上进位的单位，CEIL运算是以G为单位，向上取值。

11.一种最大回退功率确定装置，其特征在于，所述装置包括立方量度确定模块和最大回退功率确定模块，其中，

所述立方量度确定模块，用于按照权利要求1至4任一所述方法确定立方量度；

所述最大回退功率确定模块，与所述立方量度确定模块相连，用于将立方量度与一常数A相减得到一差值，当该差值不小于0时，最大回退功率为立方量度与常数A之差，当立该差值小于0时，最大回退功率为0，其中，所述0＜A＜5。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述A为1或1.2。

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