CN1102937A - 笛卡儿多载波反馈 - Google Patents

Abstract

一种用以发送组合的多载波信号的系统，其特征 在于包括：信道调制装置，用以产生被发送的每个信 道的已调制信号；求和装置，用以对所述已调制求和， 以产生一个复合信号；功率放大装置，用以放大所述 复合的信号以产生一个组合的多载波信号；反馈装 置，用以将所述组合的多载波信号的一部分反馈到所 述信道调制装置，其中所述组合的多载波信号的步率 互调被抑制；和天线装置，用以发送所述组合的载波 信号。

Description

本发明涉及无线电发射机，具体涉及蜂窝无线电系统的基站中使用的无线电发射机。

在蜂窝无线电系统中，从基站传输的信号包括来自许多不同信道的信号，这些信号在传输之前由一付或几付天线进行组合。这些信号在频率上必须互相明显地分隔开，以便在收到之后可被分离而无严重的交调。按照常规，这里利用通常称为“组合器”的组合器/滤波器来实现的，该组合器/滤波器包括多调谐的谐振腔设备，以允许利用一付天线同时发射来自多个发射机以不同的但间隔密的频率的信号。

组合器典型地包括用于各频率的一个被调谐的谐振腔，每个被调谐的谐振腔连接到一个单独的发射机，再连接到一付天线。然而，组合器总会有故障，因为很多外部的影响使调谐的谐振腔变得失调，例如，因正常的温度变化会引起这些调谐的谐振腔有关键尺寸的变化。谐振腔的失调使插入衰耗显著增加，因而降低达到天线的发射功率的量，这在蜂窝电信系统中特别严重。为克服温度引起失调的一个解决方案是用殷钢制造被调谐的谐振腔，殷钢是一种贵金属，必须用铜涂复以提供被调谐谐振腔在高频传输系统中使用时所要求的必须满足的高表面导电性。

可是，即便使用这个昂贵的解决方案因其它环境因素的影响例如温度和气压的变化仍不能避免失调。重新调谐这些谐振腔的谐振频率还可用手动方式地或用计算机控制该谐振腔中调谐单元来实现，但是，这些解决方案也是昂贵的并产生其它问题。再者，该组合器实际上体积庞大，占用基站中可用于其它目的的空间。

本发明的目的是提供一种多载波传输系统，其优点是在该系统中消除了昂贵的和体积庞大的组合器。此外，在相邻信道之间的分开特性可增强，根据本发明的示例性实施例可获得输出功率的增益。

这些优点和目的例如通过本发明的示例性能实施例实现了，其中对各种信道信号求和，然后放大，并把放大的输出信号的一部分经过笛卡儿反馈环路反馈到I和Q基准输入基带。这个反馈用于抑制频率交调同时还保持信道的分隔。

根据另一个示例性实施例，在信道频率求和之后，中频带被上变频，而且在反馈到基准基带之前环路信号被下变频。

现在结合以下附图阅读下面的详细描述，就会对本发明的这些和其它的特点、目的和优点更加明了。

图1示出常规传输系统的方框图。

图2详细示出图1中所示的调制器和笛卡儿反馈环路。

图3示出本发明的示例性实施例的传输系统的方框图。

图4和5示出图3的示例性传输系统获得的信道分隔的示例性波形。

图6示出本发明的另一个示例性实施例的传输系统的方框图。

图1示出无线电电信系统中使用的一个常规传输系统，该无线电电信系统例如可放置在蜂窝系统的一个基站中。图1所示的每个传输分支相应于用于该系统中通信的一个信道。在图1中相同编号的单元以相同的分式工作。为了简化起见，虽然只示出三个分支，但是如在图1中虚线所反映的典型的系统中将提供很多分支。示例性分支的工作如下所述：

传递I（同相）和Q（正交）基带驱动信号的信息被加到调制器10，调制器10典型地将这些信号上变频为较高的传输频率并对该分量求和。然后这个复合的信号由射频（rf）功率放大器12放大和由组合器/滤波器14滤波，以便与经过天线16发送的其它信号组合时保证清楚的频率分隔。笛卡儿反馈环路18对从功率放大器12来的功率输出取样，并且用于补偿由功率放大器引入的非线性。下面参照图2详细讨论笛卡儿反馈环路的工作。

图2是图1的常规系统的一个分支的更详细方框图，图1表示笛卡儿反馈环路如何工作的。单载波环境的笛卡儿反馈环路例如在Mats    Johansson所写的“使用笛卡儿反馈的RF功率放大器的线性化”中公开了，在此引用供参考。图中，类似编号的单元起着如图1中所叙述的功能。

从功率放大器12输出的信号的一部分被同步地解调为其分量，这是利用相位校正设备20和频率下变频器22进行的。解调的反馈信号分量从比较器24中的I和Q基带信号中减去，然后将得到的正交分量信号在方框26中被上变频，再分别在方框12和14进行放大和滤波之前在方框28中求和。这样得到的信号与其它信道的那些信号组合，并且经过如上面对图1所讨论的天线发送。

在这个常规系统中提供的笛卡儿反馈环路补偿如由温度变化、DC电源变化、负荷改变及元件老化所引起的、由该功率放大器引入的非线性偏移。但是，前面所讨论的、与常规组合器有关的问题并不是由这个常规使用的笛卡儿反馈技术解决的。

鉴此，按照图3中所表示的本发明的示例性实施例业已设计了一个传输系统，其中已取消了组合器。这个系统的工作情况如下所述：

按照类似于说明图1的常规系统的方式示出本发明的这个示例性实施例的方框图中仅表示的三个分支，但是，本领域的技术人员很容易明白，这样的系统可具有相应于该系统中使用的信道数所需要的那样多的分支，本文只叙述一个分支的工作情况，因为其它信道分支的工作情况是相似的。

基带正交分量I和Q输入到调制器30，其中这两分量被上变频为分配给相应信道的预定rf传输频率，之后求和。这个信号在线路32上输送到在方框34的相位补偿器，在求和之前每个信道的信号相位被调整。虽然相位补偿器34是作为分立元件在该示例性实施例中说明的，但是该相位补偿器也可与调制器30集成在一起。这样得到的信号在方框36与其它信道的相同信号求和。然后这个复合的信号由rf功率放大器38放大，再经过天线40进行发送。笛卡儿反馈环路42取样该组合的、多载频信号，然后被解调和以相同的方式与每个调制器30中的参考基带分量进行比较，按照该方式对单载频输出信号处理，如上对图2所叙述的那样。

据此，按照这个示例性实施例，前向传输电路不需要高线性，因为由笛卡儿反馈环路提供线性，这很容易实现，因为在该反馈环路需要放大的功率很小。按照这种方式，各个载频之间的互调被抑制了。例如，在无笛卡儿反馈环路的情况下，具有两个不同载频f₁和f₂、被求和并且输入到非线性rf功率放大器的信号将会输出一个显著的互调的信号。该非线性放大器的输出例如包括频率f₁、f₂、2f₁-f₂、2f₂-f₁、3f₁-2f₂、3f₂-2f₁，等等。

在每个可能的互调频率提供反馈的笛卡儿反馈环路的条件下，互调由地卡儿反馈环路中的增益抑制了。因而，如果载频在整个发送的带宽上具有大约相同的间隙，则不需要提供组合器。

图4通过示出分开的载频带宽与笛儿反馈环路带宽比较来说明本发明的示例性实施例的这个特性。外部虚线50代表一个带通波器，它排除基站所用的频率的外的频率。每个信道信号的频谱表示为以其相应载频为中心，例如频谱52相对于频率f₁。包围每个频谱的虚线54表示反馈环路的环路增益。注意，笛卡儿反馈环路的带宽56可使得任何互调频率（例如f₁和f₂之间的频率）将由环路增益抑制。

按照图5中所示的另一个实施例，在图5中使用了与图4相同的标号用于识别相似的特性，该反馈的带宽可变化以使其边缘上环路带宽重叠。这可提供例如在载频之间间隔变化的更大自由度，而同时仍抑制互调。

本发明的又一个示例性实施例示于图6中，其中相似的标号用于识别相似的元件。这个传输系统除了在调制器10中参考基带分量不被上变频为传输频率和在调制器10中从传输频率下变频的反馈信也不被上变频以外，都与图3的系统相同。代之以，取样输出信号之后下变频器43放置在该反馈环路中，和在求和方框36之后并且在功率放大器38之前放置一个上变频器44。这样，调制器10上变频为中频或从中频下变频。这使得在正交调制器中更容易实现90度相移网络，而且通常还减少干扰。使用这个示例性的实施例也可取得图4和图5的示意性波形，而且上述进行的讨论同样地与它相关。

虽然利用前述的示例性实施例已经叙述了本发明，但本领域的技术人员会懂得，本发明可以用不脱离其精神或基本特征的其它形式实施。因此，例如，其它类型适用的反馈技术可替代在这里叙述的示例性实施例中使用的笛卡儿反馈环路。再者，虽然整个系统（如基站）未被详细地叙述（在该系统中可使用按照本发明的传输系统），但是本发明意图已包含在这里公开的本发明中。因此，例如，本发明本身很容易导致在任何多载波传输系统中的结合使用，其中包括FDMA系统和多载波TDMA与CDMA系统。一个示例性的系统在名称为“蜂窝无线电系统中使对DTMF信令的干扰减到最小的过区切换过程”的美国专利5140627号中公开了，在这里引用供参考。

鉴此，现在公开的实施例在所有方面的考虑是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由所附的权利要求书中限定而不由上文的描述来限定，而且在其同等含义上和在范围上的所有变化都包含在其中了。

Claims (13)

1、一种用以发送组合的多载疲信号的系统，其特征在于包括：

信道调制装置，用以产生被发送的每个信道的已调制信号；

求和装置，用以对所述已调制求和，以产生一个复合信号；

功率放大装置，用以放大所述复合的信号以产生一个组合的多载波信号；

反馈装置，用以将所述组合的多载波信号的一部分反馈到所述信道调制装置，其中所述组合的多载波信号的频率互调被抑制；和

天线装置，用以发送所述组合的载波信号。

2、根据权利要求1的系统，其特征在于，所述反馈装置包括一个笛卡儿反馈环。

3、根据权利要求1的系统，其特征在于，所述已调信号是一个中频信号。

4、根据权利要求3的系统，其特征在于，还包括：

上变频装置，用以在由所述功率放大装置放大之前上变频所述复合信号为射频。

5、根据权利要求4的系统，其特征在于，还包括：

下变频装置，用以在被反馈到所述信道调制装置之前将所述组合的多载波信号的所述部分从所述射频下变频为所述的中频。

6、根据权利要求1的系统，其特征在于，所述信道调制装置还包括：

比较装置，用以将所述组合的多载波信号的所述反馈部分的分量与I和Q基带参考分量相比较，以产生环路差错信号。

7、一种发送组合的多载波信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

输入被发送的、每个信道的参考基带信号;

根据所述的参考基带信号产生一个已调的信号;

将每个已调的信号相加在一起，产生一个复合信号;

放大所述的复合信号以产生一个组合的多载波信号;

通过反馈该信号的一部分来抑制所述组合的多载波信号中的互调;及

发送所述组合的多载波信号。

8、根据权利要求7的方法，其特征在于，所述抑制步骤还包括以下步骤：

使用一个笛卡儿反馈环路反馈所述组合的多载波信号的所述部分。

9、根据权利要求7的方法，其特征在于，所述产生步骤还包括以下步骤：

产生一个中频已调的信号。

10、根据权利要求9的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在放大所述信号之前上变频所述复合信号为一个射频。

11、根据权利要求10的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述产生步骤之前，将所述反馈部分的分量与所述参考基带信号进行比较。

12、根据权利要求11的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述比较步骤之前，将所述组合的多载波信号的所述部分从射频下变频为所述的中频。

13、根据权利要求7的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述产生步骤之前，将所述反馈部分的分量与所述参考基带信号进行比较。

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