CN1153371C - 多载波无线发射机中的功率控制 - Google Patents

Abstract

一种多载波无线发射机具有合成装置，用于接收和合成包括以第一信道传输的第一调制载波和以第二信道传输的第二调制载波的多个载波，以形成一个多载波信号。功率控制装置用来在合成之前分别改变多个载波中每一载波的功率。

Description

多载波无线发射机中的功率控制

技术领域

本发明涉及一种多载波无线发射机和一种在多载波无线发射机中的功率控制的方法。本发明尤其适用于蜂窝无线网的基站中的功率控制。

背景技术

在蜂窝无线网中，地理区域被划分为各个小区。每个小区都有一个基站，用于与位于其小区中的移动终端等进行通信。每个基站都有一个用于接收来自移动终端的信号的接收机和一个用于将信号发送给移动终端的发射机。发射机通过调制载波与移动终端通信。在时分多址(TDMA)中，发射机发送一连串TDMA帧，其中每帧包括一系列时隙，而每一时隙与各自的通信信道有关。作为GMS中的一个例子，每帧的时隙数为8。移动终端被分配以一个特定通信信道，而基站通过发送占用所分配时隙的信号脉冲串，向该移动终端发送连续帧。

各移动终端处在不同的环境中，并且与基站的距离也不同。因此，来自基站的占用TDMA帧中时隙的信号脉冲串的功率电平可能要求随时隙(即随移动终端)而变化或随帧(即随移动台环境的变化)而变化。每一信号脉冲串都将以一般因时隙而异的预定发射功率电平发送。此外，在信号脉冲串之间，发射机还关闭一段预定时间(保护期)以分隔各个通信信道。因此，在脉冲串开始时，发射功率必须从一个低值斜坡升至其通信信道的预定发射电平。再者，在脉冲串结束时，功率电平必将从预定发射电平斜坡降到一个低值。根据GSM标准，保护期约为30μs，时隙为577μs，而将信号脉冲串斜坡升至其预定电平或将它从其预定电平斜坡降下来的时间约为10μs。斜坡升和斜坡降时段包含在保护期内，而保护期的其余时间是恒定低功率电平期。

为了提高小区中的信道数量，可在基站中使用若干个单载波窄带发射机，其中，每个发射机都以特殊的载频工作。将不同的载频分配给不同的信道被称为频分多址(FDMA)。在每一这种窄带的单载波发射机中，一般通过将输出功率的抽样与参考信号进行比较，来实现功率控制，这样，可以根据这一比较来调节输出功率。US 5,334,979、US 5,337,006、US 5,128,629、US 5,603,106、US5,303,268、US 5,126,688、US 5,182,527和EP 0369135描述了：通过利用可控衰减或可变增益放大器来改变RF频率上的单载波信号的方法调节输出功率。WO 9302505和US 5,193,223执行中频上的单载波信号的调节。US 5,293,407描述了功率电平的数字调节。

一种用于提高小区中的信道数量的优选方法是，利用多载波宽带发射机来实现并行多址联接。图1示出一种发射机，其中第一、第二和第三数字信号2、4和6分别输入到第一、第二和第三调制器10、12、14，以调制频率为F1、F2和F3的载波并产生各自的第一、第二和第三数字调制信号16、18和20。第一、第二和第三数字信号2、4和6均是所要发送的数据比特流。每一数据比特流都控制一个调制器，以产生本身由数字字流构成的数字调制信号。

每一数字调制信号16、18和20是分别由第一、第二和第三数字信号2、4和6所调制的频率分别为F1、F2和F3的模拟载波的数字表示。调制信号16、18和20输入到加法器22，加法器将这些信号合成以形成数字多载波信号24。数字多载波信号24输入到第一中频(IF)块26，该块包括串联的数-模转换器28、带通或低通滤波器30和放大器32，以产生多载波模拟信号——第一IF信号34。与在时间和幅度上是离散的数字多载波信号相比，这一信号在时间和幅度上是连续的。

这一信号传送到第二IF块36，该块包括串联的混频器38、带通滤波器42和放大器44以及一个本地振荡器40，以产生第二中频(IF)信号45。第二IF信号45输入到射频块46，该块包括串联的混频器48和带通滤波器52以及一个本地振荡器50。射频块46的输出——射频信号53连续地通过线性功率放大器54和带通滤波器56，以产生功率放大射频信号57，然后该信号57由天线58发送出去。作为一个例子，射频信号具有频率范围为925-960MHz的载波。多重信号以数字格式合成后，才转换为模拟信号。在TDMA系统中，使不同载波的时隙和帧同步。

因此，多载波发射机以并行方式工作，并且对各载波而言没有单独的发射机组件，这样可以使宽带多载波收发信机的造价和尺寸都减小。

发明内容

本发明优选实施例的目的在于，提供多载波无线发射机的功率控制。

根据本发明的一个方面，提供一种多载波无线发射机，它包括：合成装置，用于接收和合成包括以第一信道传输的第一调制载波和以第二信道传输的第二调制载波的多个载波，以形成一个多载波信号；和用于在所述合成之前分别改变多个载波中每一载波的功率的开环功率控制装置，以及用于改变发射机的输出功率的闭环功率控制装置，该闭环功率控制装置用来处理合成装置之后的多载波信号。

根据本发明的另一个方面，提供一种在多载波无线发射机中的功率补偿的方法，在该发射机中，多个载波被合成以形成一个多载波信号，所述多个载波包括以第一信道传输的第一调制载波和以第二信道传输的第二调制载波，该方法包括以下步骤：

a)确定各载波中所要求的发射功率电平；

b)利用开环功率控制，将各载波的功率电平改变为所确定的电平；

c)合成这些载波，以形成多载波信号；和

d)利用闭环功率控制通过这样的方法来补偿所述多载波信号的功率电平的变化：

检测所述多载波信号；并

根据所述检测，调整所述多载波信号的功率。

在这两个方面中，开环功率控制最好用来实现相对快功率变化，而闭环功率控制最好用来实现相对慢功率变化。

在实现TDMA的蜂窝网中，功率控制尤其重要。小区的尺寸由该小区中的基站的最大发射功率决定。因此，必须对小区中所有发射机的最大发射功率进行限制，以控制邻近小区的交叠和由此引起的干扰。以下，这种功率控制将称为静态功率控制。当网络重新规划时，可能改变静态功率电平。在TDMA中，还需要功率控制来控制传输脉冲串开始和结束时脉冲串信号的斜坡特性(ramping)。这称为功率斜坡特性。此外，基站与移动终端之间的通信信道中的衰减也可能会在短时间内有明显的变化，例如由于移动终端移动到障碍物后面时。因此，在载波和时隙所确定的各通信信道中，对每一时隙而言都能改变基站向移动终端发送的功率电平是很重要的。以下，这种功率控制将称为动态功率控制。动态功率控制不影响脉冲串期间(连续脉冲串之间除外)的输出功率。脉冲串之间的差值可能高达30dB。动态功率控制和功率斜坡特性一起构成以下讨论中所谓的快功率控制。最后，因温度变化和老化的影响，发射机的输出功率可能随时间而变，因此必须对这一变化进行补偿，以下，这将称为慢功率控制。慢功率控制所要求的响应度主要由功率放大器中的温度变化的影响所决定。这可能要求每几秒或几分钟就补偿一次。

本发明的实施例最好具有单独的快和慢功率控制。快控制最好在一个将各调制载波与数字控制信号进行数字相乘的开环中实现。各载波的数字控制信号可以控制传输信号中的快变化。在TDMA系统中，数字控制信号可以随载波和随帧中的时隙而不同。通过将动态功率控制限制在所指定的静态功率控制电平的限值或通过其他方法，可以简化静态功率控制。慢功率控制在一个闭环中实现，并且包括测量多载波信号。

根据本发明的第一实施例，控制器最好产生一个参考信号，而所述闭环功率控制环装置的功率耦合器与所述模拟多载波信号耦合以产生检测信号。可变放大装置可以根据检测信号相对于参考信号的变化来改变所述模拟多载波信号的放大倍数。可变放大装置可包括一个与多载波信号的通路中的可变衰减器或放大器连接的比较器。

根据本发明的另一实施例，闭环功率控制装置最好包括该控制器和一个模/数转换装置，其中，所述功率耦合器与所述模拟多载波信号耦合以产生模拟检测信号，该模拟检测信号被所述模/数转换装置转换为数字检测信号并输入到所述控制器，所述控制器根据其中的关系来控制所述模拟多载波信号的补偿。

闭环功率控制装置可以根据所述模拟多载波信号中所有载波的综合变化来实现模拟多载波信号的功率补偿。本例中，可以这样来实现所述模拟多载波信号的功率补偿：在调制载波被合成以形成多载波数字信号之前先改变调制载波，或在形成多载波数字信号之后再改变多载波数字信号。

或者，开环功率控制装置可以这样来实现模拟多载波信号的功率补偿：在所述载波被合成之前，根据所述模拟多载波信号中载波的各自变化对各所述载波进行补偿。

功率控制装置可以包括一个实现快功率变化的开环和一个实现慢功率变化的闭环。功率控制装置可以接收所述多个输入控制信号，并在进行所述合成以形成所述多载波信号之前，根据各所述多个输入控制信号产生功率控制信号，分别用于改变多个载波中各载波的功率。合成装置可以是数字合成装置，它接收和合成数字信号以形成数字多载波信号。所述第一和第二载波的调制最好由第一和第二数字信号控制。各所述功率控制信号最好都是数字信号。

可以提供多个第二合成装置，每个都可用来将所述调制载波之一与功率控制信号之一合成。数/模转换装置可用来将多载波信号转换为模拟信号以便传输。所述多个输入控制信号每个都可涉及一个信道，并且其变化可表示出所述信道中功率衰减的变化。功率控制装置可用于根据所述输入控制信号来补偿各信道中的功率衰减。闭环功率控制装置环具有用于检测所要发送的所述多载波信号的检测装置，和响应检测装置的装置，用于根据所述检测多载波信号来改变所述多载波信号的功率。所述闭环功率控制装置最好补偿所述多载波信号的功率中的慢变化或漂移。

检测装置可以检测所要发送的多载波信号的平均功率或幅度。检测装置可以包括一个二极管检测器。闭环功率控制装置可以根据所述多载波信号中所有载波的综合变化来实现多载波信号的功率补偿。功率控制装置可以产生一个参考信号(它可以模拟的)，而所述闭环功率控制装置中的检测装置可以与所述多载波信号耦合以产生检测信号，所述功率控制装置根据检测信号相对于参考信号的变化来改变所述多载波信号的功率。该参考信号可以由所述输入控制信号控制。

闭环功率控制装置可以包括一个比较器，用以控制所述多载波信号的通路中的可变放大器，所述比较器接收所述检测信号和所述参考信号作为其输入。闭环功率控制装置可以包括一个控制器，其中，所述检测装置与所述多载波信号耦合以产生检测信号，检测信号输入到所述控制器，控制器便控制所述多载波信号的功率的改变。检测信号可以被模/数转换。闭环功率控制装置可以包括所述多载波信号的通路中的放大装置，其中，所述控制器向放大装置提供一个补偿信号以补偿所述多载波信号。该补偿信号可以响应所述输入控制信号。

闭环功率控制装置可以包括用于放大所述模拟多载波信号的定标装置，和一个数/模转换装置，其中，所述控制装置的功率控制环通过所述数/模转换装置向所述定标装置提供一个补偿信号，以补偿所述模拟多载波信号。该定标装置可以是数字的。该补偿信号可用于控制数/模转换装置，用以产生所述模拟多载波信号。该补偿信号可用于控制所述模拟多载波信号的通路中的放大器。放大器可以放大变频为中频后的模拟多载波信号，或者可变放大器可以在射频放大模拟多载波信号。

开环功率控制装置可以用来在所述多个载波被合成以形成多载波信号之前先逐一补偿所述多个载波。控制装置可用来分别补偿所述功率控制信号。控制器可以这样来实现多载波信号的功率补偿：在所述载波被合成之前，根据所述多载波信号中载波的各自变化对各所述载波进行补偿。功率控制装置可以包括一个信道化器，用于向所述控制器提供针对各信道的数字检测信号。

各所述多个载波最好具有不同的频率，并且在连续的预定时间段，最好将载波发送给不同的接收机。控制装置在多个载波被合成之前可以这样来改变多个载波中每一载波的功率：在每一连续的预定时间段开始时，将各调制载波斜坡升至各自的预定幅度，而在每一预定时间段结束时，使各调制载波斜坡下降。功率控制装置可以根据载波的频率反射各载波各自的功率变化。静态功率可以由所述闭环功率控制装置控制。静态功率可以由所述功率控制信号控制。

本发明的实施例适用于包括上述多载波无线发射机的收发信机。

实现本发明的方法最好还包括以下步骤：d)利用闭环功率控制通过这样的方法来补偿所述多载波信号的功率电平的变化：检测所述多载波信号；并根据所述检测，调整所述多载波信号的功率。在步骤d)中，检测多载波信号的处理过程可以包括检测所述多载波信号中载波的综合功率电平。在步骤d)中，检测多载波信号的处理过程可以包括单独检测多载波信号中各载波的功率电平。

在步骤d)中，可以在多个载波合成之后实施调整多载波信号的处理过程。在步骤d)中，可以通过在多个载波合成之前分别改变所述多个载波中每一载波的功率电平来实施调整多载波信号的处理过程。该方法还可以包括将多载波信号从数字信号转换为模拟信号的步骤，多载波的所述调整在所述转换步骤之前进行。该方法还可以包括将多载波信号从数字信号转换为模拟信号的步骤，多载波信号的所述调整在所述转换步骤期间或之后进行。

检测所述多载波信号的功率电平的步骤可以包括在多载波信号从数字转换为模拟之后与该多载波信号功率耦合。该方法还可以包括将所述模拟多载波信号上变频为中频的步骤，多载波信号的所述调整在所述上变频步骤之后进行。该方法还可以包括将所述模拟多载波信号上变频为射频的步骤，多载波信号的所述调整在所述上变频步骤之后进行。

步骤b)可以包括将步骤a)中所产生的多个功率控制信号中的各信号与所述多个调制载波信号中的各信号一一合成。可以通过改变各所述多个所述功率控制信号来实施调整多载波信号的处理过程。在步骤b)中，各载波的功率电平的改变可以取决于载波的频率。在步骤c)中，可以在载波为数字信号时进行载波的合成。

本发明的实施例尤其适用于根据GSM标准工作的蜂窝无线通信网。

附图说明

为了更好地理解本发明并为了说明本发明如何实现，下面将只参照附图来举例说明，其中：

图1示出了无功率控制的多载波宽带发射机；

图2a示出了根据本发明的第一实施例的多载波宽带发射机；

图2b、2c、2d和2e是适用于图2a中的电路的可选择微处理器的示意图；

图3a示出了根据本发明的第二实施例的宽带多载波发射机；

图3b示出了根据本发明的第三实施例的宽带多载波发射机；

图3c示出了根据本发明的第四实施例的宽带多载波发射机；

图3d、3e、3f和3g是适用于图3a、3b和3c中所示的电路的可选择微处理器的示意图；

图4a示出了根据本发明的第五实施例的宽带多载波收发信机；

图4b和4c是适用于图4a中的电路的可选择微处理器的示意图；

图5a示出了根据本发明的第六实施例的宽带多载波收发信机；和

图5b和5c是适用于图5a中的电路的可选择微处理器的示意图。

具体实施方式

下面，将描述本发明的六种不同的实施例。为了使这些描述具体化，将针对根据GSM标准并采用TDMA进行工作的发射机来描述这些实施例。不过，应当理解，本发明可应用于描述这些实施例的特定情况之外，尤其可应用于并行地(例如以频分多址或码分多址(CDMA)的某些实现方式)利用两个载频进行传输的情况。

在整个描述中，同样的标号表示同样的东西。

在下述实施例中，快功率控制用一个开环来实现，慢功率控制用一个闭环来实现，而静态功率控制则通过将动态功率控制限制在特定限值来实现或单独地实现。这里，快功率控制涉及在秒级或更短的时间段内出现的发送信号的功率的变化，并包括功率斜坡特性和动态功率控制。在图2a、3a、3b、3c、4a和5a中，开式功率控制环均包括一个通常是ASIC的控制器110，和一个具有第一、第二和第三乘法器102、104和106的数字合成器100。各乘法器按比例改变数字调制载波信号16、18和20之一。控制信号112、114和116是一些影响构成数字调制载波信号16、18和20的数字字流的大小的数字字。在第一乘法器102中，将第一调制信号16的数字字乘以第一功率控制信号112的数字字，并将乘法器输出的数字字输入到加法器22。同样，在第二乘法器104中，将第二调制信号18乘以第二功率控制信号114，并将第二乘法器的输出输入到加法器22。同样，在第三乘法器106中，将第三调制信号20乘以第三功率控制信号116，并且乘法器的输出输入到加法器22。加法器22将这些输入合成，产生数字多载波信号24。

第一、第二和第三输入控制信号113、115和117分别改变与第一、第二和第三数字信号2、4和6有关的载波的功率。通过将与频率有关的校正参数经输入控制信号113、115和117加到功率控制信号112、114和116中，便可以在功率控制信号112、114和116中考虑到发射机的频率响应中的已知的波动。第一、第二和第三输入控制信号113、115和117每个都可以随TDMA帧中的时隙而变。因此，在所描述的实施例中，针对各载波，先在数字域中实施包括斜坡特性的动态功率控制，然后再将这些载波合成，以产生数字多载波信号24。

输入控制信号113、115和117由接收机根据来自蜂窝交换机、基站控制器或类似实体的指令而产生。每个输入控制信号都表示出由该控制信号所控制的发生在传输信道中的衰减。控制信号可以例如通过将接收机从移动终端接收到的信号功率与预期功率电平进行比较而得出。当通信信道中的衰减变化时，与该信道有关的输入控制信号也随之而变。

静态功率控制是通过将动态功率控制限制在特定限值来实现或单独地实现。

慢功率控制用反馈环130实现。慢功率控制环补偿发射机的输出信号的功率电平中的漂移或慢变化。这里，慢变化通常发生在分钟级或更长的时间段内。慢功率控制以下述各实施例中的不同方法来实现。慢功率控制补偿例如因发射机的输出通路中的组件(如第一IF块26、第二IF块36和射频块46)的温度或老化所引起的变化。这一过程包括多载波信号的功率检测。在传输通路中，这种检测最好但未必尽可能晚(即在RF频率处)才进行。

第一实施例

图2a示出了第一实施例。慢功率控制用闭式功率控制环130实现。微处理110产生数字参考信号132，该信号通过数-模转换器134和低通滤波器136作为第一输入被输入到比较器138。功率耦合器120对射频多载波信号53进行抽样，并将抽样信号经功率检测器122再输入到平均器126，于是平均器产生检测功率信号124。平均器126消除因不同频率上的调相载波的矢量加所引起的多载波信号中的波动。GSM中合适的平均周期可以是50μs。检测功率信号124用多载波信号53的发射功率来定标，并作为第二输入被输入到比较器138。比较器138将控制信号142输入到射频信号53的通路中(不过是在功率耦合器120的上游)的可变衰减器144。可变衰减器144由比较器138控制，以保持检测功率信号124基本上等于从数字参考信号132中得到的模拟参考信号。

尽管示出的是可变衰减器144，然而，它可以用一种可变增益放大器来取代。可变衰减器或可变增益放大器的位置还可以被调整。虽然它应当在二极管检测器120的上游，但它可以置于第一IF多载波信号34的通路中或者在第二IF多载波信号45的通路中。

微处理器110还可以产生定时控制信号140，如图2a中的虚线所示。这一定时控制信号140在被激活时，可使比较器138失能。

根据第一实现方式，不使用定时控制信号140，则慢控制环一直有效。因此，数字参考信号132必须考虑到多载波信号的输出功率的时变性。具体地说，在载波的保护期间，载波贡献给多载波信号的输出功率应接近于零，接着，在时隙开始时该功率应斜坡上升，在时隙期间被保持，然后在时隙结束时斜坡下降。数字参考信号132随时间而变，以考虑到多载波信号的载波分量的时变性。

根据第二实现方式，闭式控制环只有当被合成以形成多载波信号的那些载波每个都斜坡升至时隙期间其预定发射电平时才起作用。在保护期间，信号140选通比较器138，从而使其失能。本例中，对于每一时隙，数字参考信号都将有一个固定的值。定时控制信号140可使比较器138在保护期间失能，同时多载波信号24将斜坡上升和下降。还有一个优点在于，在保护期间，将平均器置零，以便消除上一时隙的能量。

根据第三实现方式，闭式控制环只有在时隙结束时才起作用。本例中，数字参考信号132将在保护期的中间被设置为一个固定的值。在这一实现方式中，可以采用一种步进衰减器来取代连续可变的衰减器。

根据第四实现方式，平均器126用一种峰值保持电路代替，该电路在保护期间被复位。参考信号132代表所需要的峰值功率。实际峰值功率与参考峰值功率的比较在时隙结束时进行，而下一时隙的输出功率由比较器在保护期的中间设定。

图2b示出了适用于第一实现方式的微处理器110。微处理器110具有控制电路150，该控制电路包括第一、第二和第三锯齿波发生器152、154和156，平均器158和加法器164。第一、第二和第三输入控制信号113、115、117分别输入到第一、第二和第三锯齿波发生器152、154和156，从而产生第一、第二和第三功率控制信号112、114和116，这些信号同时从微处理器110输出并输入到加法器164。功率控制信号112、114和116由加法器164合成后输出给平均器158，平均器将加法器164的输出平均后产生数字参考信号132。在这一实现方式中，功率平均在部分或整个时隙上完成，因此，数字参考信号132考虑到了第一、第二和第三功率控制信号112、114和116中的斜坡特性分量。

平均器158所实现的平均可以可选择地由三个平均器来执行。平均器与锯齿波发生器的输出端一一相连，这样各锯齿波发生器158、160和162被平均后再被加法器164加在一起。平均功能还可以合并到比较器138中。在GSM系统中，通常可以在50μs的周期内进行平均。输入到比较器138的输入中的平均时间和延时应相等。

图2c示出了适用于实现第二、第三和第四实现方式的微处理器110，其中，数字参考信号132不考虑载波信号的斜坡特性，而只考虑发送载波信号所用的预定功率电平。微处理器110具有控制电路170，该控制电路包括第一、第二和第三寄存器172、174和176，第一、第二和第三斜坡控制器178、180和182，加法器184和定时控制器186。第一、第二和第三寄存器分别接收第一、第二和第三输入控制信号。在第四实现方式中，加法器184用于输出峰值功率。

第一、第二和第三斜坡控制器178、180和182分别控制第一、第二和第三数字调制信号16、18和20斜坡升至其预定功率电平和从其预定功率电平斜坡下降。第一输入控制信号113相继通过第一寄存器172和第一斜坡控制器178，产生第一功率控制信号112。同样，第二和第三输入控制信号115和117通过它们各自的第二和第三寄存器174、176和斜坡控制器180、182，产生第二和第三功率控制信号114和116。第一、第二和第三寄存器的输出在加法器184中被合成，以产生数据参考信号132。加法器184用于引入一个预定延时，以便使闭环130的检测信号和参考信号同步。必要的话，数据参考信号132可以被延时，以考虑到环130中的延时。

定时控制器186产生定时控制信号140。在包括斜坡上升期和斜坡下降期的保护期间，这一信号可使比较器138失能。

下面将描述微处理器110的数字处理要求。

参照图2d，根据上述第一实现方式的变形，不是将动态功率控制限定在固定限值之间来实现静态功率控制。参照图2d，静态功率控制器166将一个数字信号提供给乘法器168，乘法器接收加法器164的输出，从而产生数字参考信号132。因此，静态功率控制器166通过数字参考信号132控制静态功率。

根据第二、第三和第四实现方式的变形，不是将动态功率控制在限定在一定限值之间来实现静态功率控制，而是单独地实现。参照图2e，静态功率控制器166将一个信号提供给乘法器168。乘法器168还接收加法器184的输出，从而产生数字参考信号132。因此，静态控制器166通过数字参考信号132控制发射机的静态功率。在第四实现方式中，加法器184用于输出峰值功率。

第二、第三和第四实施例

图3a示出了第二实施例。在这一实施例中，慢控制环包括实现数字多载波信号的补偿的微处理器110。功率耦合器120、功率检测器122和平均器126产生的检测功率信号124通过低通滤波器204和模-数转换器206后，产生一个数字检测信号208，输入到微处理器110。微处理器110通过向数字多载波信号24的通路中的乘法器212提供一个数字补偿信号210来实现功率控制环。乘法器212利用数字补偿信号210来定标数字多载波信号24，以产生补偿数字多载波信号，该信号输入第一IF块26，然后如前面那样被处理。从而，无需可变射频或中频衰减器或放大器。

图3b示出了第三实施例，这一实施例与第二实施例的不同之处在于，无需乘法器212，而由数-模转换器214将微处理器110所产生的数字补偿信号210转换成模拟补偿信号216，再将该信号输入到第一IF块26。模拟补偿信号216控制第一IF块26中的数-模转换器28的参考电压。在这一实施例中，微处理器110通过在多载波信号从数字到模拟的转换中改变该多载波信号来实现慢功率控制。

图3c示出了第四实施例，这一实施例与第三实施例的不同之处在于，将模拟补偿信号216提供给射频多载波信号53的通路中的可变衰减器144。可变衰减器144可以用可变放大器来取代。可变衰减器或可变放大器可以置于模拟多载波信号34在第一或第二中频或射频的通路中。

图3d示出了适用于根据第一实现方式的图3a、3b或3c中的电路的微处理器110。对于各时隙和对于各时隙的整个期间，都产生一个单独的数字补偿信号210。数字补偿信号210考虑到了被合成以形成多载波信号24的那些载波的斜坡上升和斜坡下降。微处理器110具有如图2b中所述的电路150和一个减法器218。控制电路150产生第一、第二和第三功率控制信号112、114和116。控制电路150中的平均器158的输出被输入到减法器218，该减法器将平均器158的输出减去数字检测信号208，从而产生数字补偿信号210。

图3e示出了适用于根据第二实现方式的图3a、3b或3c中的电路的微处理器110。数字补偿信号210不考虑被合成以形成多载波信号24的那些载波的斜坡上升和斜坡下降。微处理器110具有如图2c中所述的控制电路170和一个加法器184。控制电路170产生第一、第二和第三功率控制信号112、114和1 16。控制电路170中的加法器184的输出被输入到减法器220，该减法器还接收数字检测信号208。减法器220将加法器184的输出减去数字检测信号208，从而产生数字补偿信号210。在保护期间，定时控制器186利用信号140使减法器220失能，从而使功率环130失能，以免保护期间的功率控制。

第三和第四实现方式与第一实施例中所描述的第三和第四实现方式类似，可以利用图3e中所示的配置来实现。应当理解，第二实施例中的加法器184与第一实施例中所描述的加法器类似。

根据以上参照图3d所述的第一实现方式的变形，不是将动态功率控制限定在固定限值之间来实现静态功率控制。参照图3f，在这一变形中，静态功率控制器166将一个数字信号提供给乘法器168，乘法器接收加法器164的输出作为其输入，并将其输出输入到减法器218。因此，静态功率控制器166通过数字补偿信号210控制静态功率。

根据以上参照图3e所述的第二、第三和第四实现方式的变形，不是将动态功率控制在限定在固定限值之间来实现静态功率控制。参照图3g，在这一变形中，静态功率控制器166将一个数字信号提供给乘法器168，乘法器接收加法器184的输出作为其输入，并将其输出输入到减法器220。因此，静态功率控制器166通过数字补偿信号210控制静态功率。

第五实施例

图4a示出了第五实施例，其中，慢控制环包括微处理器110，该微处理器这样来实现多载波信号53的补偿：在载波被合成以形成数字多载波信号24之前，先逐一控制这些载波的功率电平。如前面图3a、3b和3c中所述那样，产生数字检测信号208并将它输入到微处理器110。因此，通过由微处理器110输入到数字合成器100的第一、第二和第三功率控制信号112、114和116来实现功率控制环。

图4b示出了适用于图4a中的电路的微处理器110。微处理器110具有如图3d中所述那样进行连接的控制电路150和一个减法器218。此外，该微处理器还包括第一、第二和第三加法器220、224和226，它们将控制电路150中的第一、第二和第三锯齿波发生器152、154和156的输出与加法器218所产生的数字补偿信号210进行合成，分别产生第一、第二和第三功率控制信号112、114和116。微处理器110适用于这样的情况：数字补偿信号210在各时隙的部分或整个期间产生，并考虑到了合成后形成多载波信号24的那些载波的斜坡上升和斜坡下降。

图4c示出了适用于图4a中的电路的微处理器110。微处理器110具有如前面图3e中所述那样进行连接的电路170和一个减法器220。此外，该微处理器还具有第一、第二和第三加法器228、230和232，它们将第一、第二和第三锯齿波发生器178、180和182的输出与减法器220所产生的数字补偿信号210进行合成，分别产生第一、第二和第三功率控制信号112、114和116。这一微处理器110中所产生的数字补偿信号210不考虑合成后形成多载波信号24的那些载波的斜坡上升和斜坡下降。在保护期间，微处理器不进行功率控制。来自定时控制器186的信号140使减法器220在保护期间失能。

从而，无需可变射频或中频衰减器或放大器。

第五实施例可具有如前面实施例中所描述的四种不同的实现方式。相应地，加法器184将以类似于如前面实施例中所描述的方式进行工作。

第六实施例

图5a示出了第六实施例。慢功率控制用闭式功率控制环130实现。功率耦合器120对射频多载波信号53进行抽样，以产生检测信号240，将检测信号输入到与本地振荡器244相连的混频器242。混频器242的输出通过带通或低通滤波器246，再由模-数转换器248转换为数字检测信号250。数字检测信号250输入到信道化器单元252，该单元产生第一、第二和第三输出信号254、256和258，这些信号输入到微处理器110。信道化器单元252确定F1载波、F2载波和F3载波对数字检测信号250的贡献。第一、第二和第三输出信号254、256和258分别与F1、F2和F3载波所作出的贡献成比例。具有频率值F1、F2和F3的信道化器单元通过利用快速傅里叶变换(技术上众所周知的一种方法)或通过某种别的方法可以产生第一、第二和第三输出信号。因此，由微处理器110通过将第一、第二和第三功率控制信号112、114和116输入到数字合成器100来实现慢控制环。

图5b示出了适用于图5a中的电路的微处理器110。微处理器110包括第一、第二和第三平均器152、154和156；第一、第二和第三锯齿波发生器158、160和162；和第一、第二和第三加法器222、224和226，它们都如前面图4b和2b中所述那样。此外，微处理器110还包括第一、第二和第三延时260、262和264；第一、第二和第三减法器272、274和276；和第三、第四和第五平均器266、268和270。

第一锯齿波发生器152将其输出输入到第一加法器222，还经第一延时电路260输入到第一平均器158。来自信道化器252的第一输出信号254输入到第四平均器266。第一和第四平均器的输出输入到第一减法器272，该减法器将第一平均器158的输出减去第四平均器266的输出，并将其输出输入到第一加法器222。第一加法器222将其两个输入相加，从而产生第一功率控制信号112。

第二锯齿波发生器154、延时电路262、平均器160、加法器224、减法器274和第五平均器268可以以类似的方式协同操作，从而产生第二功率控制信号。同样，第三锯齿波发生器156、延时电路264、平均器162、减法器276、加法器226和第六平均器270也可以以类似的方式协同操作，从而产生第三功率控制信号116。第一、第二和第三延时电路260、262和264补偿由包括信道化器252的反馈通路而引入到第一、第二和第三输出信号254、256和258中的延时。在该微处理器110中，延时电路260、262和264补偿耦合器120与输  254、256和258之间的延时。这之间包括混频(下变频)、处理、滤波、A/D转换和信道分离。根据反馈通路上的延时和传输通路的延时，电路260、262和264是可选的，平均器158、160、162、266、268和270在各时隙的部分或整个期间进行平均。因此，慢控制环所实现的补偿考虑到了这些载波的上升和下降斜坡特性。对于输入到加法器272、274和276的输入而言，平均时间段都必须相等。

图5c示出了最适用于图5a中的电路的微处理器110。微处理器110包括第一、第二和第三寄存器172、174和176；第一、第二和第三锯齿波发生器178、180和182；第一、第二和第三加法器228、230和232(如前面图4c中所描述)；第一、第二和第三延时电路260、262和264；第一、第二和第三减法器272、274和276；和第四、第五和第六平均器266、268和270(如前面图5b中所描述)。

第一、第二和第三锯齿波发生器178、180和182的输出分别输入到第一、第二和第三加法器228、230和232。第一、第二和第三寄存器172、174和176的输出分别通过第一、第二和第三延时电路260、262和264分别输入到第一、第二和第三减法器272、274和276。来自信道化器252的第一、第二和第三输出信号作为输入分别通过第四、第五和第六平均器266、268和270输入到第一、第二和第三减法器272、274和276，从而将输入到各个减法器的其他输入分别减去这些输入。

第一、第二和第三减法器272、274和276的输出分别输入到第一、第二和第三加法器228、230和232，从而分别产生第一、第二和第三功率控制信号112、114和116。这一微处理器110在利用功率控制环130实现其慢功率控制时，没有考虑这些载波的斜坡特性。第四、第五和第六平均器266、268和270只在这样一些期间内平均信道化器的第一、第二和第三输出信号，这期间，被合成以形成多载波信号的那些载波每个都保持其由第一、第二和第三控制器172、174和176所控制的预定电平。在保护期间，利用环130的功率检测被选通，以免信号的斜坡特性对功率控制的不利影响。定时控制器186(未示出)可使加法器272、274和276在保护期间失能。

在这种实施例中，无需可变射频或中频衰减器或放大器。此外，每个载波的反馈控制可用来自动补偿发射机的频率响应中的波动。

本发明的实施例可以综合应用于蜂窝网的基站或移动终端中或者任何其他合适的发射机中。

Claims (29)

1.一种多载波无线发射机，它包括：

合成装置，用于接收和合成包括以第一信道传输的第一调制载波和以第二信道传输的第二调制载波的多个载波，以形成一个多载波信号；和

用于在所述合成之前分别改变多个载波中每一载波的功率的开环功率控制装置，以及

用于改变发射机的输出功率的闭环功率控制装置，该闭环功率控制装置用来处理合成装置之后的多载波信号。

2.如权利要求1所述的多载波无线发射机，其中，所述合成装置是数字合成装置，它接收和合成数字信号，以形成一个数字多载波信号。

3.如权利要求1所述的多载波无线发射机，用于接收多个输入控制信号，其中，所述开环功率控制装置接收所述多个输入控制信号，并在所述合成以形成所述多载波信号之前，根据各所述多个输入控制信号产生功率控制信号，分别用于改变多个载波中各载波的功率。

4.如权利要求3所述的多载波无线发射机，具有多个修改装置，各修改装置可以用功率控制信号之一来改变所述调制载波之一的功率。

5.如权利要求4所述的多载波无线发射机，其中，所述多个输入控制信号每个都涉及一个信道，并且其变化可表示出所述信道中功率衰减的变化。

6.如权利要求1所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置具有用于检测所要发送的所述多载波信号的检测装置，和响应检测装置的装置，用于根据所述检测多载波信号来改变所述多载波信号的功率。

7.如权利要求6所述的多载波无线发射机，其中，所述检测装置检测所要发送的多载波信号的平均功率、幅度或峰值功率。

8.如权利要求6所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置根据所述多载波信号中所有载波的总的功率变化来实现多载波信号的功率补偿。

9.如权利要求6所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置产生一个参考信号，而所述闭环功率控制装置中的检测装置与所述多载波信号耦合以产生检测信号，所述响应检测装置的装置根据检测信号相对于参考信号的变化来改变所述多载波信号的功率。

10.如权利要求9所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置包括一个比较器，用以控制所述多载波信号的通路中的可变放大器，所述比较器接收所述检测信号和所述参考信号作为其输入。

11.如权利要求6所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置还包括一个控制器，其中，所述检测装置与所述多载波信号耦合以产生检测信号，检测信号输入到所述控制器，控制器便控制所述多载波信号的功率的改变。

12.如权利要求11所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置还包括所述多载波信号的通路中的定标装置，其中，所述控制器向定标装置提供一个补偿信号，以补偿所述多载波信号。

13.如权利要求12所述的多载波无线发射机，其中，分别对各载波进行所述定标。

14.如权利要求12所述的多载波无线发射机，其中，对合成的多载波信号进行所述定标。

15.如权利要求12所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置包括用于放大所述多载波信号的放大装置，和一个数/模转换装置，其中，所述闭环功率控制装置通过所述数/模转换装置向所述放大装置提供一个补偿信号，以补偿所述多载波信号。

16.如权利要求15所述的多载波无线发射机，其中，所述补偿信号用于控制数/模转换装置，用以产生模拟多载波信号。

17.如权利要求15所述的多载波无线发射机，其中，所述补偿信号用于控制所述模拟多载波信号的通路中的放大器。

18.如权利要求11所述的多载波无线发射机，其中，所述闭环功率控制装置包括用于向所述控制器提供针对各信道的数字检测信号的装置，从而该功率控制装置可用来分别补偿功率控制信号。

19.如权利要求1所述的多载波无线发射机，其中，各所述多个载波具有不同的频率，并且在连续的预定时间段，将载波发送给不同的接收机。

20.如权利要求19所述的多载波无线发射机，其中，所述开环控制装置在多个载波被合成之前可以这样来改变多个载波中每一载波的功率：在每一连续的预定时间段开始时，将各调制载波斜坡升至各自的预定幅度，而在每一预定时间段结束时，使各调制载波斜坡下降。

21.一种包括权利要求1所述的多载波无线发射机的收发信机。

22.一种在多载波无线发射机中的功率补偿的方法，在该发射机中，多个载波被合成以形成一个多载波信号，所述多个载波包括以第一信道传输的第一调制载波和以第二信道传输的第二调制载波，该方法包括以下步骤：

a)确定各载波中所要求的发射功率电平；

b)利用开环功率控制，将各载波的功率电平改变为所确定的电平；

c)合成这些载波，以形成多载波信号；和

d)利用闭环功率控制通过这样的方法来补偿所述多载波信号的功率电平的变化：

检测所述多载波信号；并

根据所述检测，调整所述多载波信号的功率。

23.如权利要求22所述的方法，其中，在步骤d)中，检测多载波信号的处理过程包括检测所述多载波信号中所有载波的总功率电平。

24.如权利要求22所述的方法，其中，在步骤d)中，检测提供了多载波信号的平均或峰值功率。

25.如权利要求22所述的方法，其中，在步骤d)中，检测多载波信号的处理过程包括单独检测多载波信号中各载波的功率电平。

26.如权利要求22所述的方法，其中，在步骤d)中，在多个载波合成之后实施调整多载波信号的处理过程。

27.如权利要求22所述的方法，其中，在步骤d)中，通过在多个载波合成之前分别改变所述多个载波中每一载波的功率电平来实施调整多载波信号的处理过程。

28.如权利要求22所述的方法，其中，在步骤b)中，各载波的功率电平的改变取决于载波的频率。

29.如权利要求22所述的方法，其中，在步骤c)中，在载波为数字信号时进行载波的合成。

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