CN1118132C - 自适应控制放大器线性化装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的方法使用最少附加硬件通过测量线性化放大器输出端的互调产物用于线性化放大器，而没有与导频音有关的性能问题。在一个实施例中，使用性能监控无线电台自适应地线性化放大器。特别地，性能监控无线电台用于测量未使用的通讯信道中的互调产物的信号电平。这种测量随后用于自适应地线性化放大器和减少互调产物的电平。

Description

自适应控制放大器线性化装置的方法
本发明一般涉及通讯系统，尤其涉及无线通讯系统中使用的线性化放大装置。
在多信道应用如蜂窝式无线电台和个人通讯系统(PCS)收发信机中使用的放大器一般产生的输出信号具有由放大器产生的所需信号和不需要的互调产物。虽然互调产物相对于所需信号可能是非常低的电平，但互调产物的电平可能高到足以减弱传输或超过某些可接收的门限值或标准。由放大器产生的互调产物的电平部分地由放大器的特性确定，它取决于各种参数，如温度、电源电压、信号电平、寿命等等。
为了减少互调产物(即线性化)的电平，放大器能够加入到一个具有线性化电路(linearizer)的电路中。可以使用各种线性化电路以线性化放大器。这样的线性化电路加入了公知的线性化技术，如前馈、反馈、预失真和后失真。线性化一个放大器涉及调节线性化电路以匹配或跟踪被线性化的放大器的特性。
如本领域所公知的，在静态条件下，例如恒定温度、电源电压、信号电平等等，调节线性化电路以匹配或跟踪放大器的特性是相对简单的。然而，在非静态条件下，调节线性化电路以匹配或跟踪放大器的特性是较复杂的。每当影响放大器特性的一个参数变化，线性化电路就需要被调节来补偿。
有两个根本不同的方法来调节线性化电路以补偿用于非静态条件：开环和闭环控制或补偿。开环控制涉及测量影响放大器特性的参数的变化(例如温度)，并且使用测量的参数变化来调节线性化电路以匹配或跟踪放大器的特性。开环控制的效果取决于放大器如何被很好的表征(相对于影响放大器特性的参数)和参数能够改变的范围。对于蜂窝式无线电台和PCS发射机，开环控制的效果一般是不能满足要求的，因为放大器特性随着信道负载(即载波的数量)和时间变化。
闭环控制涉及测量影响放大器特性的参数变化的结果，并且使用测量的结果来自适应地调节线性化电路以匹配或跟踪放大器的特性。对于多信道应用(例如蜂窝式无线电台和PCS收发信机)，互调产物的信号电平被测量以指示参数变化的结果。使用频谱分析仪可以相对容易地测量互调产物。然而，在大多数情况下频谱分析仪花费较高。测量互调产物的另一种方式涉及使用与线性化电路有关的较少花费的硬件，如导频音发生器和接收机。
使用导频音发生器和接收机测量互调产物涉及将导频音(使用导频音发生器)注入到电路的不同点(包括线性化电路和放大器)以有效地模拟互调产物。然后使用导频音接收机在电路的输出端测量导频音的信号电平。在输出端的导频音信号电平将提供互调产物的电平指示，它被用于自适应调节线性化电路以匹配或跟踪放大器的特性。
虽然导频音放大器和接收机与频谱分析仪相比是相对便宜的，但采用导频音发生器和接收机涉及到对于电路的附加成本。另外，导频音发生器和接收机已经与性能问题联系起来。首先，并不总是明显在哪注入导频音。应该在导频音不会干扰所需信号的地方注入导频音，并且导频音应该在产生表示整个频带性能的点上注入。其次，在(电路的)输出端导频音应该减少到与那些互调产物相当的电平。这意味着导频音的电平不能任意地高，并且可能意味着导频音接收机将必须相应地更加复杂以消除在输出端的导频音。
因此，需要使用最少附加硬件，通过测量线性化放大器输出端的互调产物来线性化放大器，而不存在与导频音有关的性能问题。
本发明的方法使用最少附加硬件，通过测量线性化放大器输出端的互调产物来线性化放大器，而不存在与导频音有关的性能问题。在一个实施例中，使用性能监控无线电台自适应地线性化放大器。特别地，性能监控无线电台用于测量未使用通讯信道中的互调产物的信号电平。这种测量随后用于自适应地线性化放大器和减少互调产物的电平。这个实施例有益地(1)提供一种直接方式用于测量互调产物，因为没有任何其他信号经过未使用通讯信道发射，以及(2)对于无线通讯系统不涉及任何附加成本，因为性能监控无线电台在无线通讯系统中一般是标准设备。
参照下面的描述、附加权利要求书和附图将更好地理解本发明的特性、方面和优点，这里：
图1描述了一个根据本发明使用的无线通讯系统；以及
图2描述了一个配备有放大器线性化装置的一个可能的蜂窝式无线电台或PCS收发信机的示意图。
图1示出了一个根据本发明使用的无线通讯系统10。无线通讯系统10包括移动交换中心(MSC)12和基站14、16、18。基站14、16、18中每一个经过T1线路22、24、26连接到MSC 12，MSC 12连接到公共交换电话网(PSTN)28。基站14、16、18提供无线通讯服务到被称为小区34、36、38的地理覆盖区域内的移动电话。与基站14、16、18中每一个相关的是用于到地理覆盖区域内的移动电话和来自地理覆盖区域内的移动电话的传送话音和/或数据消息的通讯信道组，其中通讯信道具有相关的频率。MSC12可操作地经过基站14、16、18连接移动电话到PSTN28以及管理基站14、16、18的资源，包括属于基站14、16、18的分配和未分配的通讯信道。为了分配和未分配通讯信道，MSC12应该事前了解或可操作地确定当前是否一个通讯信道被分配到一个或多个移动电话或被一个或多个移动电话使用。另一方面，基站14、16、18应该可操作地管理它自己的资源。
基站14、16、18中每一个配备具有本领域公知的性能监控无线电台、放大器和线性化电路的蜂窝式无线电台和/或个人通讯系统(PCS)收发信机40、42、44。性能监控无线电台可操作地接收和解调信号并且在每个通讯信道上测量信号强度；放大器可操作地放大所需信号；以及线性化电路可操作地线性化放大器。性能监控无线电台将具有相应于使用中标准的信道带宽，即对于IS-136为30kHz或对于IS-95为1.25MHz。如这里描述的，为了跟踪特性和加强放大器的线性化由本发明利用性能监控无线电台来测量互调产物的信号电平。
当信号由基站14、16、18之一发射时，该信号首先被蜂窝式无线电台/PCS收发信机40、42、44放大。信号的放大可能产生互调产物，它将减弱传输或超过某些可接收的门限值或标准。是否出现这种互调产物取决于信号的频率。如果这些互调产物出现，则使用线性化电路和性能监控无线电台降低互调产物的电平。特别地，本发明利用性能监控无线电台以测量落在未使用的通讯信道上的互调产物的电平，并且线性化电路自适应地降低测量的互调产物的电平。
性能监控无线电台用于测量落在未使用的通讯信道(即没有任何放大信号经过该通讯信道被发射)上的互调产物的电平。因为经过哪个通讯信道发射信号是已知的，则与这个通讯信道有关的频率也是已知的。根据这些公知的频率，如本领域公知的，有可能计算互调产物将落在或产生的频率。例如，对于两个信号：一个在F1而另一个在F2，三阶非线性将在2F1-F2和2F2-F1产生互调产物。对于三个信号：一个在F1，一个在F2，另一个在F3，互调产物将落在F1+F2-F3，F1+F3-F2等等。因此，如前所述，假定知道信号的频率和是否一个通讯信道当前被分配或被使用，则可能确定1)互调产物将落在的频率，以及2)是否这些频率落在可以直接测量互调产物的未使用的通讯信道上。这种信息允许性能监控无线电台被调谐到互调产物出现的未使用的通讯信道并且测量相应的信号电平。随后可以使用自适应装置以调节线性化电路来降低落在未使用的通讯信道上的互调产物的电平。
注意落在使用的通讯信道上的互调产物没有被测量和用于自适应调节线性化电路。原因是因为其他信号也出现在这些通讯信道上(例如话音和/或数据业务量在移动电话和基站之间发射)。因此，落在使用的通讯信道上的互调产物的信号电平不能由性能监控无线电台直接测量，相反，因为只有互调产物会出现在这些通讯信道或频率上，落在未使用的通讯信道上的互调产物可以由性能监控无线电台直接测量。
图2说明了一个本发明使用的具有放大器线性化装置62的一个可能的蜂窝式无线电台/PCS收发信机60的示意图。如图2所示，放大器线性化装置62包括放大器64、性能监控无线电台66和一个线性化电路，其中线性化电路包括定向耦合器70、74、84，增益和相位调节器72、78，延迟75、81，抵消(cancellation)电路76、82，校正放大器80和控制器86。在这个例子中，控制器86接收说明哪个通讯信道被使用或未使用的信息(来自基站或移动交换中心)。根据这个信息和信号的频率，控制器86指示性能监控无线电台66在哪个未使用的通讯信道上测量由信号产生的互调产物的信号电平。
性能监控无线电台66将测量在未使用的通讯信道中这种互调产物的信号电平并且转发这些测量到控制器86。控制器86将使用来自性能监控无线电台66的测量(和/或来自取消电路76的输出信号)来自适应控制增益和相位调节器72和/或78以减少在前馈放大器62的输出中的互调产物的电平。特别地，增益和相位调节器72和/或78被调节以修改进入它们的信号的幅度和相位使得在放大器线性化装置62的输出中互调产物的信号电平减少。
注意当调节某些类型的线性化电路时，会影响增益以及线性化。这是不希望的，因为目标一般是减少互调产物的电平而不影响信号的信号电平。如果仅仅测量互调产物电平，自适应系统可能使得线性化电路简单地减少增益并且因此减少系统的输出信号电平。由于这个原因，在调节线性化电路时最好保持系统恒定的输出功率。通过用性能监控无线电台测量信号的信号电平以及因此调节输出可以做到这一点。信号功率、互调功率和它们比率的测量将产生足够的信息来正确地调整线性化电路。
无论什么原因，如果得不到性能监控无线电台，可以将一个简单的无线电台加到线性化放大器系统以完成性能监控无线电台的功能。这当然增加了成本，但至少避免了与导频音有关的问题。
虽然参照某些实施例已经相当详细地描述了本发明，但其他的型式也是可能的。因此，本发明的精神和范围不应该限于包含在这里的
实施例的描述。

Claims (6)

1.一种用于在具有多个通讯信道并且不同的信令频率被分配给了每个通讯信道的多信道收发信机中自适应控制放大器线性化装置的方法，其特征在于包括步骤：
根据已知的分配频率与发射信号所经由的通讯信道的关联，计算未使用的通讯信道中互调产物的频率；
测量未使用通讯信道中产生的互调产物的信号电平；及
使用测量的互调产物的信号电平调节放大器线性化装置。
2.权利要求1的方法，其中计算未使用通讯信道中互调产物的频率的步骤包括步骤：
根据分配给已使用的通讯信道的信号频率，确定产生互调产物的频率。
3.权利要求1的方法，其中使用性能监控无线电台测量互调产物的信号电平，所述性能监控无线电台可操作地接收和解调信号，测量信号及以每个通讯信道为基础测量信号强度。
4.权利要求3的方法，其中测量步骤包括把性能监控无线电台调谐到未使用通讯信道上的步骤。
5.权利要求1的方法，调节放大器线性化装置的步骤包括步骤，在那些产物的计算出的频率处，使用测量的互调产物的信号电平，调节增益和相位调节器。
6.权利要求1的方法，包括接收指示一个通信信道是否被用于信号传输的信息的附加步骤。
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