CN1328724A - 功率控制方法与功率控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线电系统的发射机中使用的功率控制方法与功率控制系统,包括放大器装置(60)和将要发送的信号调制到无线电路径上的调制装置(11)。此控制系统也包括控制装置(90),形成用于调整将发送到无线电路径上的信号的发送功率的放大控制信号(23)。此控制系统还包括形成跟踪调制信号的包络变化的基准信号的装置(17)和抽样放大信号以形成抽样信号的装置(100)。此控制装置(90)从此基准信号与抽样信号中形成调整放大器装置(60)的放大的控制信号(23)。

Description

功率控制方法与功率控制系统

本发明涉及其中将调制信号发送到无线电路径上的无线电系统中使用的功率控制方法，在此方法中利用放大控制信号来调整要发送的信号的发送功率。

在无线电系统中，基站与用户终端之间连接的质量由于无线电波的衰减与多路径传播而不断变化。利用至少随增加的距离而平方增长的传输路径上的衰减来表示基站与用户终端之间信号的衰减。

无线电系统中功率控制的一个目的是使基站能从无线电路径中接收具有最佳功率电平的信号。功率控制的另一目的是保证在接收时用户终端从基站接收具有最佳功率电平的信号。

现有技术基站和用户终端采用不同的功率控制方法。线性调制中使用的方法由于与调制相关的包络变化而通常不是最佳的。例如，由于信号振幅取决于发送的信息，所以采用闭合功率控制环路的功率控制方法引起将要发送的信号的振幅失真。因此，现有技术的无线电收发信机具有的问题是：功率控制环路趋于改变包含信息的调制信号，这有可能导致信息的丢失。

本发明的目的之一是提供一种方法和实施此方法的设备来解决上述问题。这利用在前言部分中所述类型的方法来实现，此方法的特征在于，形成跟踪调制信号的包络变化的基准信号；抽样放大信号以形成抽样信号；和从基准信号与抽样信号中形成放大控制信号。

本发明也涉及无线电系统的发射机中使用的功率控制系统，包括放大器装置和将要发送的信号调制到无线电路径上的调制装置以及形成用于调整将要发送到无线电路径上的信号的发送功率的放大控制信号的控制装置。

根据本发明的功率控制系统的特征在于，此控制系统包括形成跟踪调制信号的包络变化的基准信号的装置和抽样此放大信号以形成抽样信号的装置，并且此系统的特征在于，控制装置从此基准信号与抽样信号中形成调整放大器装置的放大的控制信号。

本发明的优选实施例公开在从属权利要求中。

本发明基于其强度取决于调制信号的包络的控制信号所控制的功率放大器的操作。

根据本发明的方法与功率控制系统具有几个优点。如果使用此功率控制系统的发射机采用线性调制方法，则本发明能在此功率控制系统中使用相对快速的功率控制环路，这对于例如形成TDMA发送脉冲是必需的。此方法也能使发射机的输出信号的振幅失真最小。此功率控制系统的创造性单元也能容易地例如利用ASIC来实施。根据本发明的功率控制系统的性能也能通过控制包括根据所需的平均功率控制的电压可变衰减器的开环中的发送功率来进行优化。

下面将结合优选实施例并参见附图更详细地描述本发明，其中：

图1表示包括根据本发明的功率控制系统的发射机，

图2表示包括使用根据本发明的功率控制方法的发射机的无线电系统，

图3更详细地表示功率控制系统，

图4更详细地表示功率控制系统，

图5更详细地表示功率控制系统，

图6表示功率控制信号，

图7表示包络信号，

图8表示基准信号，

图9表示抽样信号，

图10表示放大控制信号。

图1表示发射机101，包括装置10、变换器装置20、装置30、第一衰减器装置40、第二衰减器装置50、放大器装置60、变换器装置70、变换器装置80、控制装置90和抽样装置100。发射机101利用根据本发明的功率控制方法。例如，利用电压可变衰减器能实施第一与第二衰减器装置。放大器装置60实际上是功率放大器，将要发送到无线电路径上的信号放大到合适的功率电平。要发送到无线电路径上的信号一般是信号脉冲串。发射机中提供的装置10最好利用数字元件来实施。

变换器装置20、70、80将从装置10获得的数字信号变换为模拟信号。例如，也能在装置10中提供DA变换器装置20、70、80。在图1所示的设备中，装置30将接收的信号上变换为RF信号。装置30也能用作调制器。将上变换的信号提供给衰减此信号的第一衰减器装置40。装置10形成开环功率控制信号24来控制第一衰减器装置40。控制信号24在实际脉冲串之前上升。因此，控制信号24在实际脉冲串之后下降。

控制装置90形成控制第二衰减器装置50的放大控制信号23。第二衰减器装置50的输出信号作为输入信号提供给功率放大器。控制信号23的强度因此影响从此功率放大器的输出中获得的信号的强度。

装置10形成用于调整放大器装置60的基准信号21。此调整影响放大器装置的输出信号的强度。放大器装置60的输出端连接到抽样利用放大器装置放大的信号的抽样装置100。这些信号样本与发送信号的振幅成比例。将基准信号提供给从抽样装置100中接收抽样信号22的控制装置90。

装置100能例如利用定向耦合器来实施。装置100也能线性化它取得的信号样本。由装置100形成的抽样信号22包括有关利用放大器装置60放大的信号强度的数据。装置90在此图所示的发射机中用作积分器。控制装置90从基准信号21和抽样信号22中形成放大控制信号23，此控制信号由发射机用于控制放大器装置的放大。

图2表示一个无线电系统，包括基站110、基站控制器120、移动业务交换中心130和用户终端140。这些用户终端例如可以是移动电话机。此图表示每个用户终端140和基站110包括利用根据本发明的功率控制方法的发射机101。

图3更详细地表示功率控制系统。此图中所示的系统包括：调制装置11；变换器装置12、13、80；计算装置14；装置15；装置17；装置18；装置19；和控制装置90。调制装置11形成提供给计算装置14的I与Q信号。也将这些I与Q信号提供给将接收信号变换为模拟形式的变换器装置12、13。将这些模拟信号提供给也接收RF信号的装置19。装置19例如是正交调制器。计算装置14对它接收的信号应用例如下面的公式： $\left(1\right)A\left(t\right)=\sqrt{(I{\left(t\right)}^2+Q{\left(t\right)}^2)}$

上式中所示的I(t)和Q(t)是调制信号的正交分量。A(t)是对应于这些正交分量的标准振幅。装置14根据公式(1)形成接收信号的包络。将包含包络的信号从装置15提供给也从装置18中接收功率控制信号25的装置17。装置17根据公式(2)将包络信号和功率控制信号25一起相乘。

(2)Uepc(t)＝A(t)^*Upc(t)

公式(2)中的Upc表示控制信号功率的平均电压，而Uepc表示基准信号。更具体地，装置17通过将调制信号的包络和从装置18中提供的功率控制信号一起相乘来形成基准信号。发射机也能利用变换器装置12、13产生的信号值来形成包络。

装置17形成的基准信号的振幅趋于朝向出现在调制信号的包络中的振幅变化改变。装置17最好利用数字乘法来形成基准信号。将此基准信号在装置80中变换为模拟信号。将从装置80中获得的基准信号21提供给形成放大控制信号23的控制装置90。因为基准信号21组合调制信号的包络和对应于所需平均功率的功率控制信号，所以利用闭合的控制环路能控制发射机的功率。在抽样放大器装置的输出信号并且这些抽样信号用于调整放大器装置的控制信号时，形成闭合的功率控制环路。

参见图1，包括调制信号的包络的由控制装置90接收的基准信号21和从装置100中提供的抽样信号22用于在控制装置90中形成放大控制信号23。此控制信号23用于调整从放大器装置60的输出中获得的信号的强度。

图4更详细地表示功率控制系统。图4所示的系统用于发射机中，此系统包括：调制装置11a、11b；装置15；装置17；装置18；装置19；变换器装置20、80；和控制装置90。调制装置11在调制中采用例如DDS方法。调制装置11a形成与频率成比例的信号。调制装置11b又形成与振幅成比例的信号。将利用调制装置形成的信号提供给装置19，此装置19以某一其他相应的方式相乘或组合接收的信号。调制装置11与装置15形成极性调制器。装置19形成提供给变换器装置20的调制信号。

将调制装置11b形成的信号提供给例如对接收信号进行抽取的装置15。装置15也使用接收的偏移信号来保证抽取的点是在正确的位置上。装置15延迟从装置14(图3)或装置11b中提供的信号，以使装置90的输入端中的信号之间的定时差尽可能短。将装置15形成的信号提供给也从装置18中接收功率控制信号的装置17。装置15将接收的信号一起相乘。装置15也能以对应于乘法的方式组合这些接收信号。装置15所形成的信号用作基准信号，在变换器装置80中将此信号变换为模拟形式。将此模拟信号从变换器装置80中提供给控制装置90。基准信号的振幅变化能对应于从利用调制装置11与装置19形成的调制器的输出中获得的调制信号的振幅变化。

图5表示功率控制系统，包括装置17、接收调制信号的衰减器装置50、装置65、装置90、滤波器95和装置100。装置65从放大器装置60中接收信号并将与接收信号的功率电平成比例的信号连接到实际上是功率检测器的装置100。装置65能例如利用定向耦合器来实施。装置65的输出信号形成RF输出信号，装置100抽样装置65检测的信号并将它形成的抽样信号(Vdet)发送给控制装置90。

装置17接收功率控制信号(Vpc)与包络信号(Venv)，并且它将接收信号一起相乘。相乘的结果是从装置17的输出中获得并提供给控制装置90的基准信号(Vepc)。控制装置例如能利用差动放大器来实施。控制装置的差动输入端接收基准信号与抽样信号。控制装置根据基准信号与抽样信号之间的差利用算术运算来形成放大控制信号。控制装置将它从接收信号中形成的放大控制信号连接到是低通滤波器的滤波器95。滤波的放大控制信号(Vctrl)用于控制衰减器装置50的衰减。在衰减改变时，放大器60的输入信号也改变，这导致放大器的输出信号与RF信号的改变。

图6表示由装置17接收的功率控制信号(Vpc)。图7表示由装置17接收的包络信号(Venv)。图8表示从功率控制信号和包络信号中形成的基准信号(Vepc)。图9表示从装置100提供给装置90的抽样信号(Vdet)。图10表示从基准信号和抽样信号中形成的放大控制信号(Vctrl)。这些信号在图6-10中表示为时间的函数。

根据本发明的控制系统能利用例如提供小型控制系统并因此提供小型发射机的ASIC来实施。根据本发明的功率控制方法特别适于使用线性调制的发射机。线性调制指其中调制的特性或调制器的输出信号的包络与将要进行调制的信号相比在特定的电平上是足够线性的调制。利用根据本发明的功率控制方法的发射机利用例如8-PSK或诸如GMSK调制的恒定包络调制来调制信号。

即使上面根据附图结合示例描述了本发明，但显然本发明不限于此，而能在所附的权利要求书中公开的发明思想的范围内以几种方式来修改本发明。

Claims (19)

1、用于其中将调制信号发送到无线电路径上的无线电系统中的一种功率控制方法，在此方法中利用放大控制信号来调整将要发送的信号的发送功率，其特征在于：

形成跟踪此调制信号的包络变化的基准信号；

抽样放大信号以形成抽样信号；和

从此基准信号与抽样信号中形成一个放大控制信号。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，利用基准信号形成此放大控制信号，此基准信号的振幅变化对应于此调制信号的振幅变化。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于，调整将要发送的信号的平均功率，以使此调制信号的包络影响此基准信号的振幅。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于，利用此调制信号的包络的振幅变化来影响此基准信号的振幅变化。

5、根据权利要求1的方法，其特征在于，利用此基准信号来补偿有可能干扰调制的包络的变化。

6、根据权利要求1的方法，其特征在于，形成用于调整将要发送的信号的平均功率的功率控制信号，并通过将此调制信号的包络与此功率控制信号一起相乘来形成基准信号。

7、根据权利要求1的方法，其特征在于，利用闭合的控制环路来调整将要发送的信号的发送功率。

8、根据权利要求1的方法，其特征在于，根据将要发送的比特数字地形成包络。

9、根据权利要求1的方法，其特征在于，将此调制信号变换为模拟信号，并使用变换中产生的信号值来形成包络。

10、根据权利要求1的方法，其特征在于，从此基准信号与从放大信号中形成的抽样信号中形成一个放大控制信号，并使此基准信号与抽样信号之间的定时差尽可能短。

11、用于无线电系统的发射机中的一种功率控制系统，包括放大器装置(60)和将要发送的信号调制到无线电路径上的调制装置(11)以及形成用于调整将要发送到无线电路径上的信号的发送功率的放大控制信号(23)的控制装置(90)，其特征在于，此控制系统包括：

装置(17)，形成跟踪此调制信号的包络变化的基准信号；和

装置(100)，抽样放大信号以形成抽样信号；以及

控制装置(90)，从此基准信号与抽样信号中形成调整放大器装置(60)的放大的控制信号(23)。

12、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，利用装置(17)形成的基准信号跟踪此包络的振幅变化。

13、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，装置(17)使用此基准信号来补偿有可能干扰调制的包络的变化。

14、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，装置(17)接收用于调整将要发送的信号的平均功率的功率控制信号。

15、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，装置(17)接收功率控制信号和包含此调制信号的包络的信号，并且装置(17)将上述信号一起相乘以形成一个基准信号。

16、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，此控制系统包括用于根据调制比特数字地形成包络的装置(14)。

17、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，控制装置(90)从模拟基准信号和放大器装置(60)的输出信号的抽样信号中形成控制信号。

18、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，此控制系统利用闭合的控制环路调整发射机的发送功率。

19、根据权利要求11的控制系统，其特征在于，此控制系统包括利用延迟补偿来使基准信号与抽样信号之间的定时差尽可能短的装置(15)。

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