CN111567003A - 用于确定信号调制类型的方法和设备，以及放大单元的配置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用电路布置对信号的调制类型进行解调的方法和装置。对在电路布置处接收到的一个信号的功率进行检测。这是用测量窗口中的N个测量值来实现的。根据检测到的功率和一个或多个参考值或参考模式，例如，利用比较或关联性，可以从多个调制类型中确定信号的调制类型。本发明还再次涉及配置电路布置的放大单元的方法和装置，其中，使用测量窗口中的N个测量值来检测接收信号的功率，并且根据检测到的功率和一个或多个参考值或参考图案来配置放大单元。

Description

用于确定信号调制类型的方法和设备，以及放大单元的配置
背景
本发明涉及一种根据所使用的调制类型调整放大器系统的方法，以及确定信号的调制类型的方法。本发明还涉及一种用于实施上述过程的电路布置。
如果信号要通过电路排列进一步处理，则可能需要进一步处理信号的调制方法。通常，用于进一步处理信号的电路排列具有有关调制类型的信息，用于调制要处理信号。但是，在某些情况下，电路布置没有信号的调制类型的信息或信息不足。在这种情况下，在进一步处理信号时，电路布置不能考虑调制类型特定的参数或属性。这可能导致信号的非规范处理，从而阻碍信号的调解和/或导致未经授权的干扰。
例如，没有或缺失足够的调制类型信息，但需要这些信息来进行最佳的进一步处理，例如，可以是用于在终端和天线之间放大信号的电路安排。
例如，在机动车辆中，这种电路安排用于将位于车内的移动电话的信号放大到车外天线，从而改善移动电话的接收效果。在这样的示例性方案中，手机可以通过电路和无线电频率线与机动车的外部天线连接。通常，电路布置的放大用于补偿
移动电话与汽车外部天线之间的信号传输衰减。
这些电路安排支持现代移动电话的各种通信标准，如全球移动通信系统(GSM)、通用移动通信系统(UMTS)、长期演进(LTE)等，这些网络使用不同的传输方法和不同的频率范围，以及本地无线网络的标准。
这种已知的电路安排配置其放大单元，其中可能有一个或多个放大器，具体取决于检测到的频率范围和/或时间信号曲线。但是，在配置放大单元时，必须确保放大信号继续遵循所使用的通信标准的规范。例如，此类规格涉及蜂窝信号的线性参数或最大允许输出功率，根据所使用的调制，这些功率可能在同一通信标准中有所不同。
对于支持的调制类型具有特定最大输出功率和线性度参数的通信标准示例是GSM/EDGE(用于GSM演进的Edge+增强数据速率)，它支持高斯最小移位键控(GMSK)和8相移键控(8-PSK)。
例如，不同类型调制的相应限值在ETSI TS 151 010-1v.12.5.0中规定了不同类型调制的相应限值。
另一个例子是通信标准LTE(长期演进)，它根据当前指定的信号调制(QPSK、16QAM、64OAM、265QAM)对信号处理系统的线性指定了非常不同的要求。例如，在ETSI TS136 101v14.3.0中列出了取决于调制的EVM线性度要求(EVM＝误差矢量幅度)。
为了能够用已知的放大系统支持尽可能多的通信标准和/或调制类型，必须始终遵守规定的最大输出功率以及线性度参数，这意味着上述类型的电路安排中的放大器单元必须始终以最高的线性度要求和最小的允许输出功率为标准。
但这样做的后果是，一方面最大的输出功率不能用于所有类型的调制，另一方面放大器系统的效率也会降低。
因此，本发明的任务是提供一种消除上述缺点的电路布置和相应的方法。因此，应提供电路排列和相应的方法来确定信号的调制类型，而无需对信号进行解调。特别是，应根据信号的调制类型提供电路布置和相应的方法来调整电路布置的放大器单元，而无需对信号进行解调。
总论
该目的通过独立权利要求的方法和电路来实现。在从属权利要求中要求保护有利的实施例。
本发明通过电路布置确定信号调制类型的方法包括：在电路布置处接收信号，记录测量窗口中具有N测量值的信号功率，以及根据记录功率和一个或多个参考值或参考模式，从各种调制类型确定信号的调制类型。
因此，根据本发明的方法，可以根据接收到的信号的功率，简单地确定接收信号的调制类型。特别是，在不同的、连续不久的时间点上，检测到的信号或检测到的功率-时间行为，在不同的、连续不久的时间点上，都被用于此目的。这对信号的有效后续处理非常重要。例如，在后续处理过程中可以考虑到调制类型的特定参数。
本发明用于配置电路组件的放大单元，在并行信号分支中排列一个或多个放大器，包括电路布置处接收信号、在测量窗口中记录具有N测量值的信号功率以及基于检测到的功率和一个或多个参考值或参考模式的放大单元配置。
因此，根据本发明的方法可以对上述类型的电路布置的放大单元进行有效的调整，特别是在不同的、短时间内连续的时间点上检测到的信号的功率时间响应或检测到的功率可以用来确定配置。因此，该电路布置可以支持调制类型特定的最大输出功率和线性度参数，以及LTE标准规定的信号处理系统的不同的线性度要求。它还有助于避免放大器输出级过载，确保放大器在线性范围内工作。
本发用于确定信号的调制类型的电路布置包括：被布置成接收信号的传输单元、功率探测器和被布置成在测量窗口中检测信号的功率的控制单元，该控制单元具有N个测量值，以便根据检测到的功率和一个或多个参考值或参考模式，从多个调制类型中确定信号的调制类型。
本发明用于配置一个放大单元的电路组件布置，包括一个或多个并联信号支路布置的放大器、一个被布置为接收信号的传输单元、一个被布置为在测量窗口中检测具有N个测量值的信号功率的功率探测器、以及一个被布置为根据检测到的功率和一个或多个参考值或参考模式配置放大单元的控制单元。
在本发明的上述每个实施例中，信号通过无线电接口接收。为此，电路布置可能具有信号耦合装置，即接收无线无线电信号的传输设备，用于进一步处理，并耦合成高频线路和/或分离接收信号进行无线传输。由于省去了传输信号的发射装置与电路之间的有线连接，因此天线能够支持各种终端设备，无需统一的电缆接口，以及更大的空间灵活性和额外的便利性。
或者，传输设备也可以通过电缆连接到电路布置，从而避免无线电连接中发生的干扰。
优选地，N测量值是信号的连续采样值。为了可靠地确定调制类型，必须将N测量值连续采样信号值。这就意味着，在确定调制类型时，不可能考虑到以前获得的测量值。这些值属于另一个信号，用于确定调制类型。
优选地，通过对测量窗口中的信号进行采样，对测量窗口中的N个测量值的信号进行功率的采集。
N测量值的数量必须与要检测的调制类型相适应。例如，测量值的数量N可以是10个以上的测量值，优选为20个以上的测量值。而且，测量值的数量N可以包含小于100个测量值，优选小于50个测量值。在首选实施例中，N数可以对应于32个测量值。
测量窗口的持续时间也必须与要检测的调制类型相适应。优选地，测量窗口比信号调制符号的持续时间长。这可能是确定调制类型的必要条件。
测量窗口的示例性持续时间可以大于50微秒，优选大于90微秒。此外，持续时间，例如，可能小于200微秒，优选小于110微秒。在优选实施例中，测量窗口的持续时间可以是100微秒。
特别是，确定调制类型或配置放大单元涉及将信号的振幅时间历史与参考模式进行比较。这样可以快速可靠地检测到调制类型，也可以对放大单元进行相应的配置。
在替代设计中，可以免除与参考模式的比较。在该配置中，确定调制类型或配置放大单元可以包括确定第一功率值和第二功率值。其中第一和第二功率值分别不同于最大功率值Nmax、最小功率值Nmin和N测量值的功率平均值，以及从第一功率值和第二功率值中计算出一个比较参数，并将比较参数与一个或多个阈值进行比较。结果表明，该方法在电路技术方面很容易实现，并产生可靠的结果。
优选地，所述第一功率值和第二功率值的比较参数包括第一功率值和第二功率值的差值或商数。
此外，优选地，N测量值的功率平均值为信号的有效功率。
此外，最好与一个或多个阈值进行比较，最好包括与较低的阈值和较高阈值的比较。因此，可以确定计算差值是否位于较低阈值之一和上限阈值的阈值范围内。
优选地，每种调制类型都有预定的下限和预定的上限阈值。然后，可以通过比较参数大于或等于预定的下阈值和小于或等于预定的调制类型的上阈值来确定信号的调制类型。比较参数可以逐一与不同调制类型的阈值进行比较。如果比较参数位于由较低阈值和上限值拉伸的特定调制类型的阈值范围内，则可以确定信号存在于此调制类型中，或者可以对放大单元进行适当的配置。当将计算出的差值与临界值范围进行比较时，可将各自的临界值限值纳入或排除在临界值范围内。
如果只区分两种不同的调制类型，则单个阈值可能足以确定。因此，确定调制类型，或者放大单元的配置基于：如果比较参数高于阈值，则选择第一种调制类型，否则选择第二种调制类型。
优选地，所述调制类型的种类包括调制类型，所述调制类型包括频率调制和振幅调制。具体来说，各种调制类型可以包括高斯最小移位键(GMSK)、8相移位键(8-PSK)、16方振幅调制(16-QAM)或32方振幅调制(32-QAM)。
优选，通过本发明频率调制信号的方法，可以通过阈值比较可靠地与振幅调制和/或相位调制信号进行区分。
在一个实施例中，调制类型包括GMSK和8-PSK，且8-PSK的预定下阈值和预定上限分别大于GMSK的预定下阈值和预定上限。例如，当GSM/EDGE移动无线电标准中的8-PSK和GMSK配合调制时，GMSK的下阈值可以是0dB，GMSK的上阈值可以是0.1dB，其中，例如，8-PSK的下阈值可以是2dB，8-PSK的上阈值可以是4dB。
如果只有GMSK与8-PSK要区分，可以使用单一阈值。如果比较参数高于阈值，则为8-PSK，否则为GMSK。在这种情况下，示范阈值可能介于0.5和1dB之间。
这里需要注意的是，上述单位分贝中的阈值可能还取决于所使用的功率检测器和/或电路元件。
在上述任何一种配置中，优选地，继续确定信号的频率范围和/或时间响应，并根据确定的信号的频率范围和/或时间响应确定各种调制类型。通过这种方式，可以限制要区分的调制类型的数量，优选提前和/或并行地进行。例如，如果通过频率范围可以识别出只有一种特定的通信标准，例如只允许两种不同的调制类型。
如果信号是在基于时隙的传输类型的帮助下发送的，则最好测量窗口较短或等于传输时隙的持续时间。仅当测量窗口不超出传输时隙时，才能可靠地确定调制类型，因为这将扭曲计算出的差值。基于时隙的传输模式的例子有GSM和LTE-TDD(TDD＝时分双工)。
根据调制类型和/或传输模式的不同，最好还可以定义测量窗口的开始时间。例如，在基于时隙的传输类型中，传输时隙中间的测量窗口的排列是有利的，特别是如果传输时隙具有中长或训练序列。
优选地，电路布置包括一个放大单元，该单元具有一个或多个放大器排列在平行信号分支中。本发明方法最好继续提供终端设备和天线之间的信号增强。
有几种方法可以配置放大单元。优选地，所述放大单元的配置包括一个或多个放大器的配置和/或放大单元中的信号路由的配置和/或衰减装置的配置。
配置一个或多个放大器时，将调整一个或多个放大器的设置。
信号路由的替代或互补配置允许通过激活和/或禁用不同信号分支(具有不同设计的放大器元件)来配置放大单元。因此，例如，第一信号分支可能具有第一种调制类型的第一最大输出功率放大器，第二信号分支具有第二种调制类型的第二最大输出功率的放大器。然后，该放大单元可被配置成使第一信号分支被切换为第一调制类型的信号，第二信号分支被切换为第二调制类型的信号。
此外，放大单元也可以配置有衰减器，在放大前或放大后对信号进行衰减。该阻尼装置允许在不调整放大器本身的情况下调整电路布置的放大器的放大。这样做的好处是，信号放大器的制造方式简单，成本效益高。电路布置的放大在放大器的恒定放大减去可配置衰减器的信号衰减的情况下，其结果是放大器的放大不变。这种阻尼装置可以在阻尼值范围内连续或离散调节。
优选地，配置放大单元包括根据比较参数配置一个或多个放大器。这使得一个或多个放大器可以根据待放大信号的最大功率差来调整，从而保证了放大器在线性范围内的工作。
优选地，对要处理的测量值(如N测量值的最大值Nmax和最小值Nmin)进行确定，进行必要的计算，如计算从Nmax到Nmin的差值，以及根据放大器单元的特定调制类型或配置进行确定，例如将计算出的差值与一个或多个阈值比较，由控制单元进行确定。控制单元优选包括模拟到数字转换器(ADC)和微控制器或复杂的可编程逻辑设备(CPLD)。也可以想象到，模拟到数字转换器被集成到微控制器中。
优选地，放大单元的配置是采用这样一种方式，即天线上放大信号的输出功率不超过信号所用传输标准的最大允许输出功率。这可确保放大单元按照标准运行。
优选地，通过配置衰减装置，实现信号二次传输标准的最大允许输出功率的挂钩。
优选地，配置一个或多个放大器涉及调整至少一个或多个放大器的工作点。因此，信号输出功率的放大可以很容易地调整。
优选在放大单元配置后，在放大单元的帮助下，由终端设备和/或天线接收的后续传输信号被放大。因此，放大单元可以放大两个方向的传入和传出信号。
优选地，信号从终端设备传输到电路布置。因此，调制类型测定最好通过终端设备发送的信号进行。还可以设想以这样的方式补充上述方法和电路，使调制类型的确定可以交替地或借助于由天线接收到的信号，即来自网络的信号(终端的接收信号)来进行。
优选地，通过功率探测器检测电路布置中信号功率。功率探测器包括例如RMS(均方根)检测器、对数检测器、线性检测器或包络解调器。功率探测器可以在电路布置中的一个或多个放大器之前或之后，沿来自终端设备的信号方向放置。根据功率探测器的位置，功率探测器单元的动态范围必须以不同尺寸进行标注。例如，如果功率探测器被安排在一个或多个放大器前面，则功率探测器的尺寸必须达到以下方式，这样来自终端设备的信号的最大预期功率仍位于探测器的动态范围内。但是，如果功率检测器根据一个或多个放大器进行排列，则重要的不是来自终端设备的信号的最大预期功率，而是放大器放大的信号的最大预期功率。
电路布置中一个或多个放大器前面的功率探测器的排列具有一个优点，即在放大单元放大信号之前可以确定调制类型。因此，放大单元可以根据特定的调制类型在扩大之前进行配置。但是，这假定探测单元的灵敏度更高，因为要分析的信号尚未放大。
根据电路布置中的一个或多个放大器排列功率探测器，其优点是可以在放大后的信号上进行评估，因此检测单元的灵敏度必须较低。但是，这里必须考虑到因放大而可能发生的失真。由于在确定调制类型之前，信号会被放大，这种安排的缺点是，在确定调制类型之前，信号必须以默认值进行放大。
但是，这种安排具有额外的优势，即使用探测单元在扩大后也可以测量和检查输出功率。例如，这意味着可以控制通信标准所需的最大输出功率的挂钩。
优选地，该电路设计成能够同时确定调制类型和放大传输信号的电路。这是通过将信号划分为至少第一信号部分和第二信号部分来实现的，其中第一信号部分被路由到功率探测器，第二信号部分被路由到放大单元。
分离第一信号部分和第二信号部分，可以通过使用耦合单元将第一信号部分解耦来完成。耦合单元可以包含一个或多个方向耦合器或拆分器。优选地，信号在馈送到功率探测器之前，通过高频滤波器进行过滤。这样做的好处是，在评估性能之前，功率探测器可以过滤掉干扰元件。这些滤波器还可用于仅允许向功率探测器传输电量或接收信号。这可用于传输和接收以不同频率范围传输的信号，例如通过一个或多个频段滤波器传输。
优选地，该方法还包括确定信号的平均功率，特别是确定信号的有效性能，以及根据信号的确定平均功率调整一个或多个多个参考值或参考模式。调整一个或多个参考值或参考模式可以更精确地确定调制类型。一方面，由于功率探测器根据设计的不同，在输出端有低通效应，因此可能需要进行适配。由于低通性效应，最大值Nmax和最小值Nmin的平均值与增加的低通效果一致，因此Nmax和Nmin之间的差异减小。另一方面，如果功率探测器根据一个或多个放大器进行设置，并且其中一个或多个放大器过度操纵信号以放大，则可能需要进行调整。因此，Nmax值和Nmin值之间的差异减小。
优选地，该方法还包括确定信号的持续时间，根据信号的确定持续时间配置放大单元，以及减少信号超过预定时间时由一个或多个放大器生成的信号放大。如果信号使用基于时隙的传输类型发送，则预定的时间跨度最好对应于两个或多个连续传输时间段。降低更持久信号的性能，使放大器能够防止热过载。这种性能下降也发生在各种移动电话标准中，例如ETSI TS 151 010-1v.12.5.0。因此，电路布置能够部分复制各种移动电话标准的挂钩，从而适应这些标准。
根据本发明的一种通过电路布置对终端和天线之间的信号进行放大的方法，该电路布置包括一个放大单元，该放大单元包括一个或多个并联布置的信号分支的放大器，包括在电路布置处接收信号、确定信号的持续时间、根据确定的信号持续时间配置该放大单元。如果信号长于预定时间，则该方法可进一步包括减少由一个或多个放大器生成的信号放大。如果信号使用基于时隙的传输类型发送，则预定的时间跨度最好对应于两个或多个连续传输时间段。
该过程允许根据发送信号的持续时间配置放大单元。如上所述，这有利于持久信号，因为可以避免放大器和其他元件的热过载。
优选地，放大单元的配置是采用这样一种方式，即天线上放大信号的输出功率不超过信号所用传输标准的最大允许输出功率。这可确保电路布置符合标准。根据本发明的一种电路布置，具有被设计成执行上述工艺之一的手段。
在下面的描述中，为了简单起见，通常是指从众多调制类型中确定信号的一种调制类型。这不仅要理解为对调制类型有明确的定义或以可读的形式存储。这也意味着，根据检测到的信号的(调制)特性，即相对于一个或多个参考值或参考模式的录制功率，配置电路排列单元，如上文已执行的那样，即配置放大电路放大器的工作点。
附图
下文将用图纸描述进一步的实施例和设计，其中：
图1示出了一种通过电路排列来确定信号的调制类型或放大单元的配置的方法，
图2示出了根据本发明的一个实施例的电路布置，使放大单元能够根据确定的调制类型进行适配，
图3示出了根据本发明的另一个实施例的电路布置，使放大单元能够根据确定的调制类型进行适配，
图4示出了一个由8-PSK调制的信号的功率作为功率探测器的输出。
图5示出了一个由GMSK调制的信号的功率作为功率探测器的输出。
图6示出了根据本发明通过电路排列放大终端装置和天线之间的信号的方法的进一步过程步骤，其中放大根据信号的持续时间进行调整，
图7示出了通过QAM(QAM16或QAM32)作为功率探测器输出调制的信号的性能。
详细描述
图1示出了一种通过电路排列来确定信号的调制类型或放大单元的配置的方法。要确定的调制类型示例包括GMSK、8-PSK或16-QAM。
在步骤110，电路布置接收信号。这可以通过电缆或电路配置上的无线电接口接收。使用无线电接口时，电路布置可能具有接收无线无线电信号的传输单元，并耦合成高频线路，以便进一步处理和/或分离接收无线传输信号。由于省去了传输信号的发射装置与电路之间的有线连接，因此天线能够支持各种终端设备，无需统一的电缆接口，以及更大的空间灵活性和额外的便利性。使用电缆时，可以避免无线电连接过程中发生的干扰。
在步骤120中，测量窗口中记录具有N值的信号功率。为了检测N值，信号将连续扫描N次。为了可靠地确定调制类型，可能需要所有N值都属于同一信号。这就意味着，在确定调制类型时，不可能考虑到以前获得的测量值。这些值属于另一个信号，用于确定调制类型。根据使用哪种通信标准，以及哪些调制类型应相互区分，可以调整测量值的数量。例如，测量值的数值N可以是10以上的测量值，优选为20以上的测量值。此外，测量值的数值N可以包含小于100测量值，优选小于50测量值。在首选实施例中，N数可以对应于32测量值。
测量值优选均匀分布在测量窗口中。但是，不同的调制类型可能需要测量窗口中测量值的不同排列。因此，该安排可能必须适应要采样的信号。
可能还需要根据要检测的调制类型来调整测量窗口的持续时间。测量窗口最好长于信号调制符号的持续时间，以便能够安全地确定调制类型。通常，必须至少有一个完整的符号才能可靠确定。但是，测量窗口不能选择太大，否则它可能会超出信号，即比信号本身长。然后，在没有发射信号的情况下可以记录一些N值，这可能导致不正确的结果。测量窗口的示例性持续时间可以大于50微秒，优选大于90微秒。此外，持续时间，例如，可能小于200微秒，优选小于110微秒。在优选实施例中，测量窗口的持续时间可以是100微秒。在其他实施例中，较长的测量窗口也是可以想象的，例如，测量窗口的持续时间超过5毫秒，优选小于15毫秒，例如10毫秒。
如果信号传输中使用基于时隙的传输方法(如GSM或LTE-TDD)，则测量窗口最好适应传输时隙的持续时间。特别是，测量窗口最好较短或等于传输时隙的持续时间，以便可靠地确定调制类型。这种可靠的调制类型的确定通常只有在测量窗口不超过传输时隙的情况下才有可能实现，因为在这种情况下，N个测量值中的一些测量值可能是在没有信号的情况下获得的，这可能会导致进一步的确定结果不正确。
根据调制类型和/或传输模式的不同，最好还可以定义测量窗口的开始时间。例如，在基于时隙的传输类型中，在传输时隙中间的测量窗口的排列是有利的。N测量值的检测最好在训练序列中根据GSM/EDGE通信标准使用信号进行。
在步骤130中，根据检测到的功率和一个或多个参考值或参考模式，从多种调制类型中确定信号的调制类型，和/或根据检测到的功率和一个或多个参考值或参考模式配置放大单元。
信号的调制类型可以通过确定N值的最大值Nmax和最小值Nmin来确定。此确定可能需要事先对N测量值进行排序。确定最大值Nmax和最小值Nmin，可以计算从Nmax到Nmin的差值。其差异反映了信号的峰值功率。优选项包括与较低阈值和较高阈值的比较。这可以确定计算差值是否位于较低阈值之一和上限阈值的阈值范围内。每种调制类型可以有自己的预定下限和预定的上限阈值
计算差异可以与不同调制类型的阈值一个接一个地进行比较。差异与不同调制类型的阈值进行比较的顺序可能因实施例而异。例如，使用不同调制类型的概率可能已知，并且顺序可以适应它们。如果计算差值位于由较低阈值和上限值拉伸的特定调制类型的阈值范围内，则可以确定信号存在于此调制类型中。当将计算出的差值与临界值范围进行比较时，可将各自的临界值限值纳入或排除在临界值范围内。
也可以形成最大值Nmax和最小值Nmin的商，并基于此比较，而不是区分。在这种情况下，无论是在具有差分形成的实施例中，还是在具有商形的实施例中，也可以使用N测量值的功率平均值，而不是最大值Nmax或最小值Nmin。
无需基于阈值比较进行确定，或者除了此类阈值比较之外，还可以将记录的振幅时间历史记录与一个或多个参考模式进行关联。调制类型是根据相关的结果来确定的。
在一个实施例中，电路排列区分了GMSK和8-PSK的调制类型。在这种情况下，8-PSK的预定下阈值和预定上阈值各大于GMSK的预定下阈值和预定上阈值。例如，当GSM/EDGE移动无线电标准中的8-PSK和GMSK配合调制时，GMSK的下阈值可以是0dB，GMSK的上阈值可以是0.1dB，其中，例如，8-PSK的下阈值可以是2dB，8-PSK的上阈值可以是4dB。
如果只区分两种不同的调制类型，则单个阈值可能足以确定。因此，调制类型取决于这样一个事实，即如果计算差值高于阈值(如有必要)，则选择第一种调制类型，否则选择第二种调制类型。例如，在GSM/EDGE蜂窝标准中使用8-PSK和GMSK时，此类阈值可能在0.5和1dB之间。
因此，根据本发明的方法，可以根据接收到的信号的功率，简单地确定接收信号的调制类型。这对信号的有效后续处理非常重要。
例如，在后续处理过程中可以考虑到调制类型的特定参数。
这种调制类型特定的参数在电路排列中对信号的后续处理特别有用，电路排列旨在放大终端设备和天线之间的信号。
图2和图3如下所述，其中显示了两个不同的实施例，允许根据确定的调制类型调整放大单元。
图2示出了根据本发明的一个实施例的电路布置，该电路布置使放大单元根据检测到的调制类型进行适配，其中放大单元被布置成在终端和天线之间放大信号。
这种电路排列的优点是，放大单元可以支持调制类型特定最大输出功率的相应功能。当电路布置支持提供不同调制类型并允许这些调制类型不同的最大输出功率的通信标准时，这尤其有用。在这种情况下，可以实现此通信标准不同调制类型信号的最佳放大。这也防止了放大器输出级可能的过载，确保了放大器在线性范围内工作。
图2所示的电路布置13连接终端9和天线10。该终端9最好是能够进行无线通信的电子设备，如手机、智能手机、调制解调器或无线电模块等。例如，天线10是外部连接到机动车辆的天线或天线连接。终端9和天线10本身不属于电路的一部分。
电路布置13用于放大由终端9发射的信号，也称为发射信号，和/或由天线10接收的信号，也称为接收信号。电路布置13的放大设计可以补偿天线10和终端设备9之间的信号功率衰减。
电路布置13优选包括放大单元4、探测单元12、耦合单元8a、控制单元7和传输单元11。各个模块和单元可以是电路布置本身的一部分，也可以独立于电路布置13。探测单元12与控制单元7一起使用，以确定信号的调制类型。控制单元7进一步设计为执行配置，并在必要时根据特定的调制类型调整放大单元4。设定放大单元4然后放大信号。
优选在调整放大单元后，在放大单元的帮助下，终端设备和/或天线接收的后续传输信号被放大。因此，放大单元可以放大两个方向的传入和传出信号。但是，调制类型测定最好基于从终端设备传输到电路布置的信号。基于接收信号的调制类型测定也是可能的，在使用不同的调制类型时非常有用。
电路排列13择优借助于传输单元11接收终端的传输信号，以借助于电路排列进行基于线路的进一步处理。并且在由电路排列进行进一步处理之后将天线单元10的接收信号传输至终端9。但是，传输单元不是本电路排列必需的部分。
传输单元11可以设计成与终端设备9进行无线和有线通信。
在本实施例中，传输信号方向连接耦合器8a到传输单元11，该接口用于将终端的传输信号分为(至少)第一信号部分和第二信号部分，并将第一信号部分馈送到传输信号功率探测器12，并将第二信号部分馈送到放大单元4。在放大单元放大信号之前，检测将在此实施例中进行。
耦合单元8a包括，例如，定向耦合器或分流器。在耦合单元8a提供的解耦中，终端设备发射信号的第一信号部分优选其功率低于第二信号部分。这意味着只有一小部分功率被用于检测，第二部分信号可以传递给放大单元4和/或天线10，而不会有大的功率损失。
随后，第一信号部分可以通过高频滤波器(HF滤波器)5a进行过滤，然后再送入功率探测器。这样做的优点是，在评估性能之前，功率探测器可以过滤掉干扰信号组件。该滤波器5a还可用于仅允许向功率探测器传输电量或接收信号。这可用于传输和接收以不同频率范围传输的信号，例如通过一个或多个频段滤波器传输。
然后通过功率探测器检测电路布置中的信号功率。功率探测器包括例如RMS(均方根)检测器、对数检测器、线性检测器或包络解调器。功率探测器必须在本实施例中进行尺寸标注，这样来自端装置的信号的最大预期功率仍可在探测器的线性范围内测量。
如图2所示，将功率探测器置于放大单元之前，其优点是可以在信号被放大单元放大之前确定调制类型。因此，放大单元可以根据特定的调制类型在扩大之前进行配置。但是，这假定探测单元的灵敏度更高，因为要分析的信号尚未放大。
然后，功率探测器6a将记录的功率值(例如直流电压形式)传递给控制单元7。控制单元优选包括模拟到数字转换器(ADC)和微控制器和/或复杂的可编程逻辑设备(CPLD)。
然后，控制单元7可以从N个测量值中确定最大值Nmax和最小值Nmin，并计算出从Nmax到Nmin的差值。然后，控制单元可以将计算的差异与一个或多个阈值进行比较。为了进行比较，就像图1一样对应阈值不同调制类型与差异。如果差值落在某一调制类型的阈值范围内，控制单元可以确定该调制类型的信号存在。此外，如果只能区分两种调制类型，则可以仅根据一个阈值进行调制类型确定。
如果信号的调制类型是根据比较从各种调制类型确定的，控制单元可以根据特定的调制类型和/或计算的差异配置放大单元。例如，根据本发明的放大单元4可以具有一个或多个放大器1、2。这些可以排列在并行信号分支中。在图2所示实施例中，一次只显示一个接收放大器2和一个发射放大器1。但是，放大单元可以具有各种发射和接收放大器，具体取决于增益的实现方式以及支持哪些通信标准和频段。放大单元还可以具有用于将信号划分为发射和接收分支的信号分布单元3。信号分布单元3可能具有一个或多个交叉、一个或多个耦合器或一个或多个开关3，允许将信号划分为发射和接收分支。此类信号分布单元3也可以配置或控制，例如，由控制单元进行配置或控制。
有几种方法可以配置放大单元。优选地，所述放大单元的配置包括一个或多个放大器的配置和/或放大单元中的信号路由的配置和/或衰减装置的配置。
配置一个或多个放大器时，将调整一个或多个放大器的设置。优选地，至少一个或多个放大器的工作点被调整。特别是，一个或多个放大器可以根据计算出的差值进行调整。这使得一个或多个放大器可以根据待放大信号的最大功率差来调整，从而保证了放大器在线性范围内的工作。
信号路由的替代或互补配置允许通过激活和/或禁用不同信号分支(具有不同设计的放大器元件)来配置放大单元。因此，例如，第一信号分支可能具有第一种调制类型的第一最大输出功率放大器，第二信号分支具有第二种调制类型的第二最大输出功率的放大器。然后，该放大单元可被配置成使第一信号分支被切换为第一调制类型的信号，第二信号分支被切换为第二调制类型的信号。
此外，放大单元也可以配置有衰减器，在放大前或放大后对信号进行衰减。衰减装置14可以提供放大器1、2的放大调整，而无需调整放大器1、2本身。这样做的好处是，信号放大器的制造方式简单，成本效益高。电路布置13的放大导致放大器1的恒定放大，2减去可配置衰减装置14的信号衰减。此衰减装置14可在衰减值范围内连续或离散调节。衰减装置14在本实施例中按照装置根据耦合单元8a发送的信号方向排列。衰减装置可安排在其他实施例中，但也位于电路布置的其他位置。例如，它可以直接排列在放大器1的前面。根据电路设计，其他实施例是可能的。
放大单元的配置是采用这样一种方式，即天线上放大信号的输出功率不超过信号所用传输标准的最大允许输出功率。这可确保放大单元按照标准运行。优选地，通过配置衰减装置14，实现信号二次传输标准的最大允许输出功率的挂钩。
优选地，该电路设计成能够同时确定调制类型和放大传输信号的电路。这是通过将信号划分为至少第一信号部分和第二信号部分来实现的，其中第一信号部分被路由到探测单元，第二信号部分被路由到放大单元。因此，放大单元的传输和放大不会因调制类型测定的执行而中断或干扰。
优选地，电路仍可设计成确定信号的平均功率，并根据确定的信号的平均功率调整一个或多个阈值。
这种对一个或多个阈值的调整可以更精确地确定调制类型。一方面是因为功率检测器在输出端有低通效应，所以调整可能是有必要的。由于低通性效应，最大值Nmax和最小值Nmin的平均值与增加的低通效果一致，因此Nmax和Nmin之间的差异减小。另一方面，如果功率探测器根据一个或多个放大器进行设置，并且其中一个或多个放大器过度操纵信号以放大，则可能需要进行调整。因此，Nmax值和Nmin值之间的差异减小。
优选地，电路布置仍可设计为确定信号的持续时间，并根据信号的确定持续时间配置放大单元。如果信号持续时间超过预定的时间跨度，则配置放大单元可以包括减少一个或多个放大器产生的信号放大。如果信号使用基于时隙的传输类型发送，则预定的时间跨度最好对应于两个或多个连续传输时间段。降低更持久信号的性能，使放大器能够防止热过载。这种性能下降也发生在各种移动电话标准中，例如ETSI TS 151 010-1v.12.5.0。因此，电路布置能够部分复制各种移动电话标准的挂钩，从而适应这些标准。
图3示出了根据本发明的另一个实施例的电路布置，使放大单元能够根据确定的调制类型进行适配。
图3的电路布置与图2的电路布置基本一致。图3的电路布置仅在探测单元12的布置及由此产生的后果上有所区别。在图3中，探测单元12位于放大单元4的后方，在终端单元9传输信号的传输方向上，探测单元12位于放大单元4的后方。
功率探测器6b布置在放大单元4后面，其优点是可以在放大后的信号上进行评估，因此，探测单元12必须设计成灵敏度较低。但是，这里必须考虑到因放大而可能发生的失真。由于在确定调制类型之前，信号会被放大，这种安排的缺点是，在确定调制类型之前，信号必须以默认值进行放大。
但是，这种安排具有额外的优势，即使用探测单元12在扩大后也可以测量和检查输出功率。例如，这意味着通信标准所需的最大输出功率可以通过测量来监控。相反，在图2所示的电路布置中，可以根据衰减装置14的已知衰减和放大器1的已知放大计算出所得到的输出功率，并将其与规定的极限值进行比较，以检查通信标准所要求的最大输出功率。
因此，被放大单元放大的信号被耦合单元8b分成(至少)第一信号部分和第二信号部分。然后将第一信号部分馈送到探测单元，并将第二信号部分馈送到天线10进行传输。
探测单元12具有RF滤波器5b和功率探测器6b，可适应放大信号。因此，功率探测器必须在本实施例中进行尺寸标注，这样放大器放大的信号的最大预期功率仍可在探测器的线性范围内测量。
在另一个实施例中，定向到探测单元的信号也可以直接在输入之前或放大器1输出后分离。
图4、5和图7显示了不同调制类型的功率探测器输出(振幅)的时间变化。例如，功率探测器处的功率是输出电压(以伏为单位)。
图4示出了一个由8-PSK调制的信号的功率作为功率探测器的输出。
显示的功率探测器输出是GSM/EDGE移动电话标准中8PSK调制信号的功率。图4在标准EDGE中显示调制类型8-PSK的传输插槽21。在这种情况下，传输槽的持续时间为577微秒。如图所示，N读数24的检测最好在传输时隙21的中间进行。优选地，在确定性训练序列23中，获取N个测量值。在实际实施中，最好记录在100微秒持续时间内32个测量值。例如，从Nmax到Nmin的可测量差值为2dB到4dB。
图5示出了一个由GMSK调制的信号的功率作为功率探测器的输出。
显示的功率探测器输出是GSM/EDGE移动电话标准中GMSK调制信号的功率。图4示出了调制类型GMSK的传输插槽21。如图所示，在本实施例中，N测量值24的采集也优选地在传输时隙21的中间，在用户数据22之间进行。优选地，在确定性训练序列23中，获取N个测量值。在实际实施中，最好记录在100微秒持续时间内32个测量值。例如，从Nmax到Nmin的可测量差值为0dB到0.1dB。
图7示出了通过QAM(16-QAM或32-QAM)作为功率探测器输出调制的信号的性能。
显示的功率探测器输出是LTE移动电话标准中QAM调制信号的功率。16-QAM信号的功探测器的输出与32-QAM信号的功率探测器的输出仅有微小的差别。因此，对QAM信号的调制类型的确定仅限于确定信号是QAM信号，而不区分信号是16-QAM调制信号还是32-QAM调制信号。在本实施例中，N测量值24的采集也优选地在传输时隙21的中间，在用户数据22之间进行。优选地，在确定性训练序列23中，获取N个测量值。在实际实施中，最好记录在100微秒持续时间内32个测量值。例如，从Nmax到Nmin的可测量差值超过4dB。
所示的调制方法从Nmax到Nmin的不同可测量的差异清楚地表明了电路布置中的阈值调整方式。因此，必须选择不同调制类型的阈值，以便各自的确定差值在相应的范围内。如果只有GMSK与8PSK要区分，则只能使用单个阈值。如果计算出的差值高于阈值，则为8-PSK；如果计算出的差值低于阈值，则为GMSK。在这种情况下，示范阈值可能介于0.5和1dB之间。
图6示出了根据本发明通过电路排列放大终端装置和天线之间的信号的方法的进一步过程步骤，其中放大根据信号的持续时间进行调整。
这对于长效信号来说尤其有利，因为可以避免放大单元的热过载，尤其是特别是单个放大器和其他元件的热过载。
这种在终端设备和天线之间放大信号的方法可以通过电路排列来执行，电路排列最好有一个或多个放大器，这些放大器排列在并行信号分支中。例如，可以使用一种电路布置，也可用于确定调制类型，据此提供额外的手段用于分析信号的持续时间。该手段可以通过调整探测单元和控制单元等方式提供。
附加过程步骤从步骤601开始，在电路布置处接收信号。这个信号可以通过电缆或电路配置上的无线电接口接收。该步骤在其优选配置中与图1所示的过程中的步骤110相对应。
步骤602确定信号的持续时间。为此，例如，可以使用探测单元和控制单元，如图2和图3所示。探测单元和后续控制单元必须能够确定信号的持续时间。
之后，根据信号的确定持续时间，在步骤603处配置放大单元。特别是，放大单元的增益可以根据信号的持续时间来调整。例如，在步骤604中，如果信号长于预定时间，则可以减少由一个或多个放大器生成的信号放大。例如，这样的预定时间段可以大于1000微秒，优选大于2000微秒和/或小于10000微秒，更优选小于5000微秒。当信号使用基于时间段的传输模式传输时，预定的时间段可以对应于两个或两个以上的连续传输时间段。
参考标识概述
1 发射放大器
2 接收放大器
3 信号分配单元(如分频器/开关/耦合器等)
4 放大单元
5a/5b 高频滤波器
6a/6b 功率探测器
7 控制单元
8a/8b 耦合单元
9 终端
10 天线
11 传输单元
12 探测单元
13 电路排列
14 衰减装置
21 传输时隙
22 负载
23 训练序列
24 采集N测量值

Claims (34)

1.一种通过电路布置将终端和天线之间的信号放大的方法，其中电路布置包括一个放大单元并具有一个或多个并联信号分支排列的放大器，包括：
-在电路布置处接收信号；
-在测量窗口中检测具有N测量值的信号功率，其中通过功率探测器在电路布置中执行信号性能；
-根据记录的功率和一个或多个参考值或参考模式，确定来自各种调制类型的信号的调制类型；
-根据特定的调制类型配置放大单元；
-用放大单元对终端和天线之间的信号进行放大。
2.根据权利要求1中的方法，其中信号通过无线电接口或电缆接收。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，N测量值是信号的连续采样值。
4.根据权利要求1至3中的任何一项的方法，其中在测量窗口中检测具有N测量值的信号的功率包括对测量窗口中的信号进行采样。
5.根据权利要求1至4中的任何一项的方法，其中，测量窗口比信号的调制符号的持续时间长。
6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中调制类型的确定包括将记录功率的振幅时间历史记录与参考模式进行比较。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中调制类型的确定包括：
-确定第一功率值和第二功率值，其中第一和第二功率值分别是最大功率值Nmax、最小功率值Nmin和N读数的功率平均值；
-根据第一和第二功率值计算一个比较参数；以及
-将比较参数与一个或多个阈值进行比较。
8.根据权利要求7，所述第一功率值和第二功率值的比较参数包括第一功率值和第二功率值的差值或商数。
9.根据权利要求7或8的方法，其中，所述N测量值的功率平均值为信号的有效功率。
10.根据权利要求7至9中的一项的方法，其中，与一个或多个阈值的比较包括与较低的阈值和与较高的阈值的比较。
11.根据权利要求10的方法，其中，所述复数调制模式中的每个调制模式具有一个预定的下限值和一个预定的上限值，并且信号的调制模式是由比较参数大于或等于所述调制模式的预定下限值和小于或等于所述调制模式的预定上限值来确定的。
12.根据权利要求二的方法，其中，调制类型包括GMSK和8-PSK，并且8-PSK的预定下阈值和预定上阈值各自大于GMSK的预定下阈值和预定上阈值。
13.根据权利要求7至9中的任何一项的方法，其中，当调制类型包括至多两个调制类型时，与一个或多个阈值的比较参数包括将比较参数与单个阈值进行比较。
14.根据权利要求13的方法，其中，所述信号的调制类型由比较参数高于或低于或等于阈值的事实决定。
15.根据权利要求14的方法，其中，所述复数调制模式包括GMSK和8-PSK，当比较参数高于阈值时，信号的调制模式为8-PSK。
16.根据权利要求1至14中的任何一项的方法，其中，所述调制类型的复数包括下列调制类型中的至少一种：GMSK、8-PSK、16-QAM或32-QAM。
17.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
-确定频率范围和/或信号的时间响应。
-根据信号的特定频率范围和/或时序，限制调制类型的种类。
18.根据前述权利要求中的任何一项的方法，其中，当使用基于时间段的传输模式传输信号时，测量窗口短于或等于传输时间段的持续时间。
19.根据权利要求7至15中的一项或权利要求16至18中的一项所述的方法，当根据权利要求7至15中的一项，所述方法进一步包括：根据确定的比较参数配置放大单元。
20.根据前述权利要求中任一项的方法，其中，配置放大单元包括配置一个或多个放大器和/或包括配置放大单元中的信号路由和/或包括配置衰减装置。
21.根据权利要求19或20的方法，其中，根据权利要求19的方法，配置放大单元包括根据比较参数配置一个或多个放大器。
22.该方法根据上述权利要求中任一项进行，即放大单元的配置方式使天线上放大信号的输出功率不超过信号所用传输标准的最大允许输出功率。
23.根据权利要求22的方法，其中，通过配置衰减装置来实现对信号的使用过的传输标准的最大允许输出功率的挂钩。
24.根据权利要求20至23中任一项的方法，其中，配置一个或多个放大器包括调整一个或多个放大器中的至少一个或多个放大器的工作点。
25.根据前述权利要求之一的方法，其中，在配置放大单元后，由终端发送的和/或由天线接收的后续传输信号通过放大单元进行放大。
26.根据前述权利要求之一的方法，信号从终端传送到电路布置。
27.根据前述权利要求之一的方法，其中功率探测器被布置在电路布置中的一个或多个放大器之前或之后的终端信号的方向上。
28.根据前述权利要求之一的方法，其中在将信号送入功率探测器之前，通过高频滤波器对信号进行滤波。
29.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
-确定信号的平均功率；
-根据信号的平均功率，调整一个或多个参考值或参考模式。
30.根据权利要求29的方法，其中确定信号的平均功率包括确定信号的有效功率。
31.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
-确定一个信号的持续时间。
-根据确定的信号持续时间，配置放大单元。
-如果信号长于预定时间段，则降低一个或多个放大器产生的信号放大。
32.根据权利要求31的方法，其中，当使用基于时间段的传输模式传输信号时，所述预定时间段对应于两个或更多的连续传输时间段。
33.用于放大终端和天线之间的信号的电路配置，包括：
-一个被设置为接收信号的传输装置；
-一个功率探测器，用于在测量窗口中用N测量值记录信号功率。
-一个放大单元，包括一个或多个并联信号分支的放大器，该放大器被安排在一个终端和天线之间放大信号；
-一个控制单元，用于根据检测到的功率和一个或多个参考值或参考模式从多个调制类型中确定信号的调制类型，并根据确定的调制类型配置放大单元。
34.根据权利要求33的电路布置，进一步设计用于根据权利要求2至32中任何一项执行该方法。
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