CN108352814A - 正交数字功率放大器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于将IQ数据信号(IQ)转换为RF信号的正交数字功率放大器系统(100)和方法(200)。所述方法包括以下步骤：接收(202)IQ数据信号(IQ)；如果给定样本中的IQ数据信号(IQ)的信号电平高于第一阈值水平，则将IQ数据信号(IQ)至少分解(204)成第一IQ数据子信号(IQ1)和第二IQ数据子信号(IQ2)；将所述第一IQ数据子信号(IQ1)转换(206)为第一RF信号；和将所述第二IQ数据子信号(IQ2)转换(208)为第二RF信号。所述正交数字功率放大器系统用于执行所述方法。还公开了一种用于无线通信系统(400)的包括这种正交数字功率放大器系统的发射器设备(300)。

Description

正交数字功率放大器

技术领域

本发明涉及一种用于将IQ数据信号转换为RF信号的正交数字功率放大器。进一步的，本发明还涉及包含这种正交数字放大器的发射器。本发明还涉及一种用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法。

背景技术

本发明实施例涉及正交数字功率放大器，其直接将数字I/Q信号转换成I/Q调制模拟RF信号。这种装置在文献中具有各种名称和缩写，例如全数字正交发射器、直接数字至RF调制器(DDRM)、数字至RF转换器(DRFC)，数字至RF振幅转换器(DRAC)。然而，在本文中，该装置将被称为正交数字功率放大器(Q-DPA)。

传统的正交数字功率放大器(Q-DPA)可以包括与二元功率单元阵列结合的一元功率单元阵列。如果整个功率单元阵列是一元编码的(热编码的)，则12位(加符号位)Q-DPA需要两个阵列2^12＝4096个单独控制的功率单元。这会让路由LO和控制有挑战性，并且会向所述控制引入大量的寄生效应和各种延迟，降低Q-DPA性能。在另一极端中，如果所有单元都是二元编码的，则仅需要12个基带控制信号来控制所述12位功率单元阵列，但是这将意味着当大量对应于最低有效位的单独功率单元关闭且对应于高一位(next higher bit)的单独功率单元打开时，中间编码区域中将有不可容忍的脉冲干扰和非线性。此外，由于制造公差，Q-DPA中的不同功率单元并不是完全相同的。这是产生脉冲干扰的一个原因。功率单元可以以各种方式实现。在常规技术的实例中，所述功率单元为开关。另一公知的Q-DPA拓扑是基于开关电容器功率单元。

如上所述，一种典型的技术方案是让最低有效位(LSB)单元用二元编码，并让最高有效位(MSB)单元一元编码(热编码)，但这仍然需要大量的一元编码控制信号来避免二元脉冲干扰。具有大量功率单元和混合一元和二元编码的Q-DPA的物理布局是非常有挑战性的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种减轻或解决传统技术方案的缺点和问题的技术方案。

本发明的另一个目的是提供一种用于将IQ数据信号转换为RF信号的正交数字功率放大器系统和包含这种系统的发射器设备，其中所述正交数字功率放大器系统是传统正交数字功率放大器系统的替代。

本发明的另一个目的是提供一种用于将IQ数据信号转换为RF信号的正交数字功率放大器系统和包含这种系统的发射器设备，其中与传统技术方案相比，所述正交数字功率放大器系统可使数字至RF转换器装置布局简化。

本说明书和相应权利要求中的“或”应当被理解为包括了“和”和“或”的数学上的“或”，而不应当被理解为与或(互斥或)。

上述目的通过独立权利要求的主题实现。本发明进一步的优选实现形式可见于从属权利要求。

在下文中，IQ数据信号被理解为包含同相数据信号，或称I数据信号，和正交数据信号，或称Q信号，的数据信号。

根据本发明的第一个方面，提供了一种正交数字功率放大器系统。所述正交数字放大器系统包括分解电路，所述分解电路包括用于接收包含I数据信号和Q数据信号的IQ数据信号的输入以及第一子输出和第二子输出。所述分解电路用于，如果给定样本的IQ数据信号高于第一阈值水平，则将所述IQ数据信号至少分解为第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号，并且在第一子输出输出第一IQ数据子信号，第二IQ子输出输出第二IQ数据子信号。所述正交数字功率放大器还包括第一数字至RF转换器装置，其包括连接到所述分解电路的所述第一子输出的第一转换器输入；连接到所述第一转换器输入的第一数字功率放大器；以及第一输出。所述第一数字至RF转换器装置用于将所述第一IQ数据信号转换为第一RF信号，并且在所述第一输出上输出所述第一RF信号。所述正交数字功率放大器进一步包括至少一个第二数字至RF转换器装置，其包括：连接到所述分解电路的所述第二子输出的第二转换器输入；连接到所述第二转换器输入的第二数字功率放大器；以及第二输出。所述第二数字至RF转换器装置用于将所述第二IQ数据子信号转换为第二RF信号，并且在所述第二输出上输出所述第二RF信号。

在本应用中，无线电频率可以意指从1MHz到300GHz的频率范围。

与传统技术方案相比，具有根据本发明第一方面的正交数字功率放大器系统的第一和第二数字至RF转换器装置的布局可极大简化。另外，每个分段(例如每个数字至RF转换器装置)可以有自己的二元编码单元而不用整个阵列中反复使用同一个二元单元，因此可以使二元编码脉冲干扰明显减小。而且，仅用于信号峰值的子阵列(例如第二数字至RF转换器装置)也可以具有比用于信号主要部分的子阵列(例如第一数字至RF转换器装置)更低的分辨率和更低的效率，因为峰值稀少，从而不像信号的其余部分对平均效率和光谱含量的影响那么大。

根据第一方面，在正交数字放大器的第一可能实现形式中，所述第一输出和所述第二输出是彼此相连的。

为了提供对应于所述IQ数据信号的RF信号，将所述第一RF信号和所述第二RF信号合并。

根据第一方面的第一实现形式或正交数字功率放大器系统本身，在正交数字功率放大器系统的第二可能实现形式中，所述IQ数据信号被分解为使得给定样本的第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号的总和等于给定样本的IQ数据信号。

在某些情况下，IQ数据信号的这种分解可以相对容易地实现。不过，可以用其他方式分解IQ数据信号，使得给定样本中的第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号的总和不等于给定样本中的IQ数据信号。例如，可以在IQ数据信号与第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号的总和之间设置一些比例因子，或者忽略IQ数据信号的最高峰值，只要所得到的RF信号类似于理想RF信号即可。

根据第一方面的任一前述实现形式或正交数字功率放大器系统本身，在正交数字功率放大器系统的第三可能实现形式中，所述IQ数据信号的信号电平被定义为I²+Q²，或abs(I)+abs(Q)，其中I是所述I数据信号的值，Q是所述Q数据信号的值。原则上这对应于信号的幅度。这是对信号电平的优选定义。

根据第一方面的任一前述实施形式或正交数字功率放大器系统本身，在正交数字功率放大器系统的第四可能实施形式中，所述分解电路用于：如果给定样本中的I数据信号的信号电平高于I数据信号的第二阈值水平，则将所述I数据信号至少分解成第一I数据子信号和第二I数据子信号，如果给定样本中的Q数据信号的信号电平高于Q数据信号的第三阈值水平，则将所述Q数据信号至少分解成第一Q数据子信号和第二Q数据子信号。所述第一I数据子信号和所述第一Q数据子信号构成所述第一IQ数据子信号，其中所述第二I数据子信号和所述第二Q数据子信号构成所述第二IQ数据子信号，并且其中所述I数据信号的信号电平被定义为abs(I)，所述Q数据信号的信号电平定义为abs(Q)。在某些情况下，IQ数据信号的这种分解可能更容易实现。

根据第一方面的第四可能实现形式，在正交数字功率放大器系统的第五可能实现形式中，对IQ数据信号进行分解，使得给定样本中的第一I数据子信号和第二I数据子信号的总和等于给定样本中的I数据信号，并且使给定样本中的第一Q数据子信号和第二Q数据子信号之和等于给定样本中的Q数据信号。类似于第二种可能实现形式，可以用其他方式分解I数据信号和Q数据信号。例如，可以在I/Q数据信号与第一I/Q数据子信号和第二I/Q数据子信号总和之间具有一些比例因子，只要所得到的RF信号满足特定的系统要求即可。IQ数据信号的这种分解在一些情况下可以相对容易地实现。

根据第一方面的前述任一实施形式或正交数字功率放大器系统本身，在正交数字功率放大器系统的第六可能实现形式中，所述第一和第二数字至RF转换器装置中的至少一个包括连接在转换器输入和数字功率放大器之间的相应解码器。通过在转换器输入和数字功率放大器之间具有解码器，可以简化数字功率放大器的布局。可能地，数字至RF转换器的整体布局也可以简化。

根据第一方面的第六可能实现形式，在正交数字功率放大器系统的第七可能实现形式中，所述数字功率放大器之一的至少一部分为一元编码，并且相应的解码器用于提供一元编码信号到所述数字功率放大器之一的所述至少一部分。通过使用一元编码，可以避免二元脉冲干扰。由于使用了至少两个数字功率放大器，每个数字功率放大器的布局得以简化，因而与传统的数字功率放大器相比，数字功率放大器整体在布局上复杂程度仍然较低。

根据第一方面的第六或第七可能实现形式，在正交数字功率放大器系统的第八可能实现形式中，所述第一数字功率放大器和所述第二数字功率放大器之一的至少一部分是二元编码，其中相应的解码器用于向所述第一数字功率放大器和所述第二数字功率放大器之一的所述至少一部分提供二元编码信号。二元编码进一步简化了数字功率放大器的布局。与传统系统中的二元脉冲干扰相比，在第八可能实现形式中由二元编码引起的脉冲干扰仍然较小。

根据第一方面的前述任一实施形式或正交数字功率放大器系统本身，正交数字功率放大器系统的第九可能实施形式还包括：第一数字正交调制器，其连接在所述第一转换器输入和所述第一数字功率放大器之间，并用于在数字域中对所述第一IQ数据子信号的所述I数据子信号和所述第一IQ数据子信号的所述Q数据子信号执行上变频和合并中的至少一个；以及第二数字正交调制器，其被连接在所述第二转换器输入和所述第二数字功率放大器之间，并用于在数字域中对所述第一IQ数据子信号的I数据子信号和所述第一IQ数据子信号的Q数据子信号执行上变频和合并中的至少一个。在数字域中而不是在数字功率放大器输出的模拟域中合并I数据子信号和Q数据子信号，这在一些实现中可能具有优势。例如，模拟域中的IQ功率合并可能由于正交信号抵消而导致功率损失。

根据第一方面的前述任一实施形式或正交数字功率放大器系统本身，正交数字功率放大器系统的第十可能实现形式还包括：上采样块，其中在子输出的每一个和相应的转换器输入之间设置有一个上采样块，其中每个上采样块用于对每个IQ数据子信号进行上采样和滤波。上采样块有助于提供更准确的数字信号。这改善了来自输出的输出RF信号。

根据第一方面的前述任一实施形式或正交数字功率放大器系统本身，在正交数字功率放大器系统的第十一可能实施形式中，所述分解电路用于将IQ数据信号分解为第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号，使得所述IQ数据信号中高于第一阈值水平的信号分量(例如信号峰值)包含在所述第二IQ数据子信号中而不包含在所述第一IQ数据子信号中。通过这样的分解，可以实现数字至RF转换器装置可以根据所需的性能和实施成本而被有效地选择。

根据第一方面的前述任一实施形式或正交数字功率放大器系统本身，在正交数字功率放大器系统的第十二可能实施形式中，所述第二数字至RF功率放大器装置比第一数字至RF转换器装置分辨率和/或效率更低。由于第二数字至RF转换器装置用于仅支持罕见的信号包络峰值，并且由于信号包络峰值的极少出现，所以即使降低分辨率和/或效率，所述输出RF信号仍然可以在规格限度内类似于正确的RF信号。具有较低分辨率和/或较低效率的数字至RF转换器装置可以用支持较高电压的晶体管和/或拓扑，例如厚氧化物晶体管和级联开关拓扑，来实现。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法。该方法包括以下步骤：接收包括I数据信号和Q数据信号的IQ数据信号，如果在给定的样本中，IQ数据信号的信号电平高于第一阈值水平，则将所述IQ数据信号至少分解成第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号，将第一IQ数据子信号转换成第一RF信号，并且将第二IQ数据子信号转换成第二RF信号。

利用根据本发明的第二方面的方法，与常规方法相比，转换的实施被简化。此外，二元编码脉冲干扰可显著减少，因为每个片段可以用自己的二元编码单元来实现，而不是在整个阵列上重复使用相同的二进制单元。

在根据第二方面的方法的第一可能实施形式中，对IQ数据信号进行分解，使得给定样本中的第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号之和等于给定样本中的IQ数据信号。IQ数据信号的这种分解在大多数情况下可以相对容易地实现。然而，可以用其他方式分解IQ数据信号，使得给定样本中的第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号的总和不等于给定样本中的IQ数据信号。例如，可以在所述IQ数据信号与所述第一IQ数据子信号和所述第二IQ数据子信号的总和之间具有一些比例因子，只要所得到的RF信号类似于理想的RF信号即可。

在根据第二方面的第一可能实现形式或用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法本身，在将IQ数据信号转换为RF信号的方法的第二可能实现形式中，IQ数据信号的信号电平被定义为I²+Q²、或abs(I)+abs(Q)。这主要对应于IQ数据信号的幅度。

根据第二方面的前述任一实现形式的方法或者用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法本身，在用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法的第三可能实现形式中，所述分解步骤包括：如果给定样本中的I数据信号的信号电平高于I数据信号的第二阈值水平，则将I数据信号至少分解成第一I数据子信号和第二I数据子信号，并且如果给定样本中的Q数据信号的信号电平高于Q数据信号的第三阈值水平，则将Q数据信号至少分解成第一Q数据子信号和第二Q数据子信号，其中所述第一I数据子信号和所述第一Q数据子信号构成所述第一IQ数据子信号IQ1，其中所述第二I数据子信号和所述第二Q数据子信号构成所述第二IQ数据子信号，其中所述I数据信号的信号电平被定义为abs(I)，所述Q数据信号的信号电平被定义为abs(Q)。在某些情况下，IQ数据信号的这种分解可能更容易实现。

根据第二方面的前述任一实施形式的方法或者用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法本身，在用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法的第四可能实施形式中，分解所述IQ数据信号使得给定样本中的第一I数据子信号和第二I数据子信号之和等于所述给定样本中的I数据信号，并且使得给定样本中的第一Q数据子信号和第二Q数据子信号之和等于所述给定样本中的Q数据信号。IQ数据信号的这种分解在一些情况下可以相对容易地实现。类似于第一可能的实现形式，可以用其他方式分解所述I数据信号和所述Q数据信号。例如，可以在I/Q数据信号与第一I/Q数据子信号和第二I/Q数据子信号之和之间具有一些比例因子，只要所得到的RF信号类似于理想的RF信号即可。

在根据第二方面的第四可能实现形式的方法的第五可能实现形式中，所述方法包括以下步骤：在转换步骤之前，对第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号中的一个的至少一部分进行一元编码。这一步骤减少了二元编码脉冲干扰。所述第一IQ数据子信号和所述第二IQ数据子信号的一部分可以保持二元编码以减少控制信号的量。

根据第二方面的前述任一实施形式的方法或者用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法本身，在用于将IQ数据信号转换为RF信号的方法的第六可能实施形式中，所述方法包括以下步骤：在数字域中对所述第一IQ数据子信号的所述I数据子信号和所述Q数据子信号进行上变频和合并，并且在数字域中对所述第一IQ数据子信号的所述I数据子信号和所述Q数据子信号进行上变频和合并。在数字域中而不是在数字功率放大器输出的模拟域中将I数据信号和Q数据信号合并可能在一些实现中是有利的。例如，模拟域中的IQ功率合并可能由于正交信号抵消而导致功率损失。

根据第二方面的前述任一实施形式的方法或者将IQ数据信号转换为RF信号的方法本身，在将IQ数据信号转换为RF信号的方法的第七可能实施形式中，该方法包括以下步骤：对每个IQ数据子信号进行上采样和滤波。上采样块有助于提供更精确的数字信号，从而提供更好的结果RF信号。

根据第二方面的前述任一实施形式的方法或者将IQ数据信号转换成RF信号的方法本身，在将IQ数据信号转换为RF信号的方法的第八种可能实施形式中，所述IQ数据信号被分解成第一IQ数据子信号和第二IQ数据子信号，使得所述IQ数据信号中高于第一阈值水平的信号分量(例如信号峰值)被包含在所述第二IQ数据子信号中而非所述第一IQ数据子信号中。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于无线通信系统的发射器设备，其包括根据本发明的第一方面的正交数字功率放大器系统。第三方面提供了与第一方面所描述的相似的优点。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行根据本发明的第二方面的方法。第三方面提供了与第一方面所描述的相似的优点。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的正交数字功率放大器系统，该正交数字功率放大器系统包括数字至RF转换器装置。

图2示出了根据本发明一个实施例的数字至RF转换器装置。

图3示出了根据本发明另一个实施例的数字至RF转换器装置。

图4示出了根据本发明又一个实施例的数字至RF转换器装置。

图5示意性地示出了根据本发明第二实施例的正交数字功率放大器系统。

图6示意性地示出了根据本发明第三实施例的正交数字功率放大器系统。

图7是根据本发明实施例的方法的流程图。

图8示意性地示出了用于无线通信系统的发射器设备，该无线通信系统包括根据上述任何一个实施例的正交数字功率放大器系统。

具体实施方式

在下面对实施例的详细描述中，将用相同的附图标记表示不同附图中相应的特征。

图1示意性地示出了根据本发明实施例的正交数字功率放大器系统100。正交数字功率放大器系统100包括如图1所示的分解电路102。分解电路102包括：输入104，用于接收包括I数据信号和Q数据信号的IQ数据信号IQ；以及第一子输出106和第二子输出108。所述IQ数据信号在图1中表示为多个箭头，箭头表示数字信号的不同位。分解电路102接收所述IQ数据信号，并且用于如果给定样本中的IQ数据信号IQ的信号电平高于第一阈值水平，则将IQ数据信号IQ至少分解为第一IQ数据子信号IQ1和第二IQ数据子信号IQ2。分解电路102还用于在第一子输出106上输出第一IQ数据子信号IQ1，以及在第二子输出108上输出第二IQ数据子信号IQ2。子信号IQ1和IQ2也表示为多个箭头，箭头代表数字信号的不同位。

作为示例，可以执行将IQ数据信号分解成两个IQ数据子信号IQ1和IQ2，使得高于第一阈值水平的IQ数据信号IQ的所有信号分量包含在第二IQ数据子信号IQ2中而不在第一IQ数据子信号IQ1中，而IQ数据信号IQ低于或等于第一阈值水平的所有信号分量被包含在第一IQ数据子信号IQ1中而不在第二IQ数据子信号IQ2中。

所述IQ数据信号IQ的信号电平根据一个实施例被定义为I²+Q²，或abs(I)+abs(Q)。

I是所述I数据信号的值，Q是所述Q数据信号的值。

正交数字功率放大器系统100还包括第一数字至RF转换器装置110，该第一数字至RF转换器装置110包括连接至分解电路102的第一子输出106的第一转换器输入112，连接至第一转换器输入112的第一数字功率放大器DPA1，以及第一输出114。第一数字至RF转换器装置110用于将第一IQ数据子信号IQ1转换为第一RF信号并在第一输出114上输出该第一RF信号。所述转换为第一RF信号由图1所示的实施例中的第一数字功率放大器DPA1执行。正交数字功率放大器系统100还包括至少一个第二数字至RF转换器装置116，该第二数字至RF转换器装置116包括连接至分解电路102的第二子输出108的第二转换器输入118，连接至第二转换器输入118的第二数字功率放大器DPA2，以及第二输出120。第二数字至RF转换器装置116用于将第二IQ数据子信号IQ2转换为第二RF信号并且在第二输出120上输出所述第二RF信号。所述转换为第二RF信号由如图1所示的实施例中的第二数字功率放大器DPA2执行。第一输出114包括第一正输出114a和第一负输出114b，而第二输出120包括第二正输出120a和第二负输出120b。从图1所示的实施例中可以看出，第一输出114和第二输出120相互连接。公共输出140包括连接到第一正输出114a和第二正输出120a的公共正输出140a。公共输出140还包括连接到第一负输出114b和第二负输出120b的公共负输出140b。所述RF信号在公共输出140上输出。所述公共输出可以连接到例如阻抗匹配网络、功率合并器、滤波器、开关以及发射器上的天线中的至少一个。尽管根据进一步的实施例，图1和下图中所示的输出是差分输出，但是该输出可以是单端(single ended)输出。

图2示出了根据本发明实施例的数字至RF转换器装置110、116。图2中的数字至RF转换器装置110、116包括连接在转换器输入112、118与数字功率放大器DPA1、DPA2之间的对应解码器122、124。解码器122、124与数字功率放大器DPA1、DPA2分离，并且将IQ数据子信号IQ1、IQ2的部分从二元编码的数字信号解码为一元编码和二元编码信号的组合，并将其发送到数字功率放大器DPA1、DPA2。一元编码增加了复杂性，但是减少了由二元编码引起的脉冲干扰数量。复杂性的增加由来自解码器122、124的箭头数量与解码器122、124的输入上的箭头的数量相比有所增加来表示。

图3和图4示出了根据本发明另一实施例的数字至RF转换器装置110、116。图3和图4的数字至RF转换器装置110、116附加地包括数字正交调制器130、132，其连接在第一转换器输入112、118与数字功率放大器DPA1之间，并用于将IQ数据子信号IQ1、IQ2上变频到数字域中的RF信号。

在图3所示的实施例中，数字正交调制器130、132连接在转换器输入112、118和解码器122、124之间。在图4中，数字正交调制器130、132被布置在解码器122、124和数字功率放大器DPA1、DPA2之间。图3和图4中的实施例之间的选择还取决于解码器122、124如何布置。在解码器用于将IQ数据子信号IQ1、IQ2解码为一元编码信号的情况下，解码器122、124必须输出大量的控制信号。在这种情况下，如图3的实施例所示，将所述解码器布置在数字正交调制器130、132之后可能是更有利的。

图5示意性地示出了根据本发明另一实施例的正交数字功率放大器系统100。在图5中，示意性地示出了IQ数据信号和IQ数据子信号IQ1、IQ2相对于时间的形状。图1所示的实施例与图5所示的实施例的区别在于，图5所示的正交数字功率放大器系统100包括上采样块UP1、UP2，其中子输出106、108的每一个和对应的转换器输入112、118之间布置一个上采样块UP1、UP2，其中每个上采样块UP1、UP2用于对每个IQ数据子信号进行上采样和滤波。

如图5所示，所述IQ数据信号被分解电路102分解为第一IQ数据子信号IQ1和第二IQ数据子信号IQ2。上采样块UP1、UP2随后将第一IQ数据子信号IQ1和第二IQ数据子信号IQ2上采样为第一上采样IQ数据子信号IQ1′和第二上采样IQ数据子信号IQ2′。第一上采样IQ数据子信号IQ1′和第二上采样IQ数据子信号IQ2′然后被第一数字至RF转换器装置110和第二数字至RF转换器装置116转换为第一RF信号和第二RF信号，并分别在第一输出114和第二输出120上输出。

图6示意性地示出了根据本发明第三实施例的正交数字功率放大器系统100。图6中的正交数字功率放大器系统100包括分解电路102，其用于将IQ数据信号IQ分解成四个IQ数据子信号IQ1、IQ2、IQ3、IQ4。图6中的正交数字功率放大器系统100包括四个上采样块UP1、UP2、UP3、UP4，其用于对每个IQ数据子信号IQ1、IQ2、IQ3、IQ4进行上采样和滤波。正交数字功率放大器系统100还包括包含第一转换器输入112和第一输出114的第一数字至RF转换器装置110，包含第二转换器输入118和第二输出120的第二数字至RF转换器装置116，包含第三转换器输入144和第三输出146的第三数字至RF转换器装置142，以及包含第四转换器输入150和第四输出152的第四数字至RF转换器装置148。第一输出114、第二输出120、第三输出144和第四输出148被连接到输出RF信号RF的公共输出140。

因此，在操作中，所述IQ数据信号IQ被分解为四个IQ数据子信号IQ1、IQ2、IQ3、IQ4。所述IQ数据子信号通过上采样模块UP1、UP2、UP3、UP4进行上采样并输入到第一数字至RF转换器装置110、第二数字至RF转换器装置116、第三数字至RF转换器装置142和第四数字至RF转换器装置146。通过将IQ数据信号IQ划分为四个IQ数据子信号IQ1、IQ2、IQ3、IQ4而不是只有两个，转换器装置110、116、142、146的复杂度可以进一步降低。

在图5所示的实施例中，分解电路102用于：当给定样本的IQ数据信号IQ的信号电平高于第一阈值水平时，将其至少分解为第一IQ数据子信号IQ1和第二IQ数据子信号IQ2，并在第一子输出106上输出第一IQ数据子信号IQ1，在第二子输出108上输出第二IQ数据子信号IQ2。IQ数据信号IQ的信号电平根据实施例定义为I²+Q²，或abs(I)+abs(Q)。

在图6所示的实施例中，使用了三个不同的阈值水平，其中IQ数据信号被分解成第一IQ数据子信号IQ1、第二IQ数据子信号IQ2、第三IQ数据子信号IQ3和第四IQ数据子信号IQ4。作为例子，IQ数据信号分解成四个IQ数据子信号IQ1、IQ2、IQ3和IQ4可以按照以下方式执行。IQ数据信号IQ的低于或等于第一阈值水平的所有信号分量包含在第一IQ数据子信号IQ1中，而不包含在第二IQ数据子信号IQ2、第三IQ数据子信号IQ3或第四IQ数据子信号IQ4中。IQ数据信号IQ高于第一阈值水平且低于或等于第二阈值水平的所有信号分量包含在第二IQ数据子信号IQ2中，而不包括在第一IQ数据子信号IQ1、第三IQ数据子信号IQ3或第四IQ数据子信号IQ4中。IQ数据信号IQ高于第二阈值水平且低于或等于第三阈值水平的所有信号分量包含在第三IQ数据子信号IQ3中，而不包含在第一IQ数据子信号IQ1、第二IQ数据子信号IQ2或第四IQ数据子信号IQ4中。最后，高于第三阈值水平的IQ数据信号IQ的所有信号分量被包含在第四IQ数据子信号IQ4中，而不包含在第一IQ数据子信号IQ1、第二IQ数据子信号IQ2或第三IQ数据子信号IQ3中。在图6中的上采样块UP1、UP2、UP3、UP4之前和之后都示出了IQ数据子信号IQ1、IQ2、IQ3、IQ4。

图6所示的实施例也可用于描述一种方法，其中如果给定样本的I数据信号的信号电平高于I数据信号的第二阈值水平，则所述I数据信号被至少分解为第一I数据子信号和第二I数据子信号；如果给定样本中的Q数据信号高于Q数据信号的第三阈值水平，则Q数据信号被至少分解为第一Q数据子信号和第二Q数据子信号。第一I数据子信号应该对应于IQ1，第一Q数据子信号应该对应于IQ2，并且共同构成第一IQ数据子信号。第二I数据子信号对应于IQ3，第二Q数据子信号对应于IQ4，并且共同构成第二IQ数据子信号。I数据信号的信号电平定义为abs(I)，并且Q数据信号的信号电平定义为abs(Q)。根据一个实施例，给定样本中的第一I数据子信号和第二I数据子信号的总和等于给定样本中的I数据信号。根据一个实施例，给定样本中的第一Q数据子信号和第二Q数据子信号的总和等于给定样本中的Q数据信号。

图7是根据本发明的方法的流程图。用于将IQ数据信号IQ转换为RF信号的方法200包括以下步骤：接收(202)包括I数据信号和Q数据信号的IQ数据信号IQ；如果给定样本中的IQ数据信号IQ的信号电平高于第一阈值水平，则将所述IQ数据信号IQ至少分解(204)为第一IQ数据子信号IQ1和第二IQ数据子信号IQ2；将第一IQ数据子信号IQ1转换(206)为第一RF信号，并且将第二IQ数据子信号IQ2转换(208)为第二RF信号。

图8示意性地示出了用于无线通信系统400的发射器装置300，该无线通信系统400包括根据上述任一实施例的正交数字功率放大器系统100。无线通信系统400还包括基站500，该基站500也可以包括根据上述任一实施例的正交数字功率放大器系统100。虚线箭头A1表示从发射器装置300到基站500的传输。实线箭头A2表示从基站500到发射器装置300的传输。

本发射器装置300可以是能够在无线通信系统，有时也称为蜂窝无线电系统，中进行无线通信的长期演进(LTE)、移动台(MS)、无线终端或移动终端中的用户设备(UE)。所述UE可以进一步被称为移动电话、蜂窝电话、计算机平板电脑或具有无线功能的笔记本电脑。在本上下文中的UE例如可以是便携式的、袖珍的、手持式的、计算机包含的或车载的移动设备，其能够经由无线电接入网与另一个实体，如另一个接收器或服务器，进行语音或数据通信。所述UE可以是站(STA)，STA是包含到无线介质(WM)的符合IEEE802.11的介质访问控制(MAC)以及物理层(PHY)接口的任何装置。

本基站500可以是(无线电)网络节点或者接入节点或者接入点或者基站，例如无线电基站(RBS)，其在一些网络中可能被称为发射器、“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或“B节点”，取决于所使用的技术和术语。所述无线电网络节点可以具有不同的类别，例如宏eNodeB、家庭eNodeB或微微基站，具体基于发射功率，并且因此也可基于小区大小。所述无线电网络节点可以是站(STA)，该STA是包含到无线介质(WM)的符合IEEE802.11的介质访问控制(MAC)以及物理层(PHY)接口的任何装置。

Claims (16)

1.一种正交数字功率放大器系统(100)，包括：

分解电路(102)，包括：

用于接收包含I数据信号和Q数据信号的IQ数据信号(IQ)的输入(104)；和

第一子输出(106)和第二子输出(108)，其中所述分解电路(102)用于：如果给定样本中的IQ数据信号(IQ)的信号电平高于第一阈值水平，则将所述IQ数据信号(IQ)至少分解为第一IQ数据子信号(IQ1)和第二IQ数据子信号(IQ2)，并且在所述第一子输出(106)上输出所述第一IQ数据子信号(IQ1)，并且在所述第二子输出(108)上输出所述第二IQ数据子信号(IQ2)；

第一数字至RF转换器装置(110)，包括：连接到所述分解电路(102)的所述第一子输出(106)的第一转换器输入(112)；连接到所述第一转换器输入(112)的第一数字功率放大器(DPA1)；以及第一输出(114)，其中所述第一数字至RF转换器装置(110)用于将所述第一IQ数据信号(IQ1)转换为第一RF信号，并且在所述第一输出(114)上输出所述第一RF信号；

至少一个第二数字至RF转换器装置(116)，包括：连接到所述分解电路(102)的所述第二子输出(108)的第二转换器输入(118)；连接到所述第二转换器输入(118)的第二数字功率放大器(DPA2)；以及第二输出(120)，其中所述第二数字至RF转换器装置(116)用于将所述第二IQ数据子信号(IQ2)转换为第二RF信号，并且在所述第二输出(120)上输出所述第二RF信号。

2.根据权利要求1所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述第一输出(114)和所述第二输出(120)彼此连接。

3.根据权利要求1或2所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述IQ数据信号(IQ)被分解为使得给定样本中的所述第一IQ数据子信号(IQ1)和所述第二IQ数据子信号(IQ2)的总和等于所述给定样本中的IQ数据信号(IQ)。

4.根据权利要求1、2或3所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述IQ数据信号(IQ)的信号电平被定义为I²+Q²、或abs(I)+abs(Q)，其中I是所述I数据信号的值，并且Q是所述Q数据信号的值。

5.根据前述权利要求中任一项所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述分解电路(102)用于：

如果给定样本中的I数据信号的信号电平高于所述I数据信号的第二阈值水平，则将所述I数据信号至少分解为第一I数据子信号和第二I数据子信号；和

如果给定样本中的Q数据信号的信号电平高于所述Q数据信号的第三阈值水平，则将所述Q数据信号至少分解为第一Q数据子信号和第二Q数据子信号，

其中所述第一I数据子信号和所述第一Q数据子信号构成所述第一IQ数据子信号(IQ1)，其中所述第二I数据子信号和所述第二Q数据子信号构成所述第二IQ数据子信号，并且其中所述I数据信号的信号电平被定义为abs(I)，并且所述Q数据信号的信号电平被定义为abs(Q)。

6.根据权利要求5所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述IQ数据信号(IQ)被分解为使得所述给定样本中的所述第一I数据子信号和所述第二I数据子信号的总和等于所述给定样本中的所述I数据信号，并且使得给定样本中的所述第一Q数据子信号和所述第二Q数据子信号的总和等于所述给定样本中的所述Q数据信号。

7.根据前述权利要求中任一项所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述第一和第二数字至RF转换器装置(110，116)中的至少一个包括：相应的解码器(122，124)，连接在所述转换器输入(112,118)和所述数字功率放大器(DPA1，DPA2)之间。

8.根据权利要求7所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述数字功率放大器(DPA1，DPA2)中的一个的至少一部分为一元编码，并且其中所述相应的解码器(122,124)用于向所述数字功率放大器(DPA1，DPA2)中的一个的所述至少一部分发送一元编码信号。

9.根据权利要求7或8所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述第一数字功率放大器(DPA1)和所述第二数字功率放大器(DPA2)中的一个的至少一部分为二元编码的，并且其中所述相应的解码器(122，124)用于向所述第一数字功率放大器(DPA1)和所述第二数字功率放大器(DPA2)中的一个的所述至少一部分提供二元编码信号。

10.根据前述权利要求中任一项所述的正交数字功率放大器系统(100)，还包括：

第一数字正交调制器(130)，其连接在所述第一转换器输入(112)与所述第一数字功率放大器(DPA1)之间，并且用于在数字域中对所述第一IQ数据子信号(IQ1)的所述I数据子信号以及所述第一IQ数据子信号(IQ1)的所述Q数据子信号执行上变频和合并中的至少一个；

第二数字正交调制器(132)，其连接在所述第二转换器输入(118)与所述第二数字功率放大器(DPA2)之间，并且用于在数字域中对所述第二IQ数据子信号(IQ2)的所述I数据子信号以及所述第二IQ数据子信号(IQ2)的所述Q数据子信号执行上变频和合并中的至少一个。

11.根据前述权利要求中任一项所述的正交数字功率放大器系统(100)，还包括：

上采样块(UP1，UP2)，其中在子输出(106,108)的每一个和相应的转换器输入(112，118)之间布置一个上采样块，其中每个上采样块(UP1，UP2)用于对每个IQ数据子信号进行上采样和滤波。

12.根据前述权利要求中任一项所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述分解电路用于将所述IQ数据信号(IQ)分解为所述第一IQ数据子信号(IQ1)和所述第二IQ数据子信号(IQ2)，使得所述IQ数据信号(IQ)中高于所述第一阈值水平的信号分量被包含在所述第二IQ数据子信号(IQ2)中而不包含在所述第一IQ数据子信号(IQ1)中。

13.根据权利要求12所述的正交数字功率放大器系统(100)，其中所述第二数字至RF转换器装置(116)具有比所述第一数字至RF转换器装置(110)更低的分辨率和/或更低的效率。

14.一种用于无线通信系统(400)的发射器设备(300)，包括根据前述权利要求中任一项所述的正交数字功率放大器系统(100)。

15.一种用于将IQ数据信号(IQ)转换为RF信号的方法(200)，包括以下步骤：

接收(202)包括I数据信号和Q数据信号的IQ数据信号(IQ)；

如果给定样本中的IQ数据信号(IQ)的信号电平高于第一阈值水平，则将所述IQ数据信号(IQ)至少分解(204)成第一IQ数据子信号(IQ1)和第二IQ数据子信号(IQ2)；

将所述第一IQ数据子信号(IQ1)转换(206)为第一RF信号；和

将所述第二IQ数据子信号(IQ2)转换(208)为第二RF信号。

16.一种具有程序代码的计算机程序，当在计算机上运行所述计算机程序时，用于执行根据权利要求15所述的方法。