CN1809958A - 在可变数据速率无线电发射机中的失真/效率自适应 - Google Patents

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Abstract

一般而言，本发明提供考虑到期望的数据速率的RF功率放大器的自适应控制。对于低数据速率，控制该RF放大器(121)以便允许显著的输出信号失真，同时在该RF功率放大器的增加的效率的范围内工作。对于较高的数据速率，控制该RF放大器(121)以便减少输出信号失真。在这样的时期期间，获得了较低的RF功率放大器的效率。因此，考虑到数据速率的要求而使该RF功率放大器(121)的效率最大化。就电池供电的无线电发射机来说，增加的效率导致较长的电池寿命。在特定实施例中实施在线校准，其中对输出信号失真进行了测量。预先计算好的表存储了在无线电接收机处输出信号失真与期望误差向量幅度的关系的信息。

Description

在可变数据速率无线电发射机中的失真/效率自适应
本发明涉及射频(RF)发射机，并且特别涉及在无线电发射机中的失真/效率自适应。
参考图1，显示了典型的802.11a收发信机的简化框图，该收发信机包括基带部分110和无线电部分120。无线电部分包括RF发射路径121和RF接收路径123，二者都通过RF开关127耦合到共用天线125。RF发射路径121将来自基带部分110的RF发射信号101施加到RF开关，以及RF接收路径将RF接收信号103施加到基带部分。RF发射信号101和RF接收信号103都是时域信号。
基带部分110包括在频域工作的基带处理器111。因此，提供了IFFT和FFT块(113，115)。IFFT块113将来自基带处理器的频域信号变换成时域RF发射信号，以及FFT块115将来自无线电部分的时域RF接收信号变换成基带频域信号。
802.11a系统是OFDM系统的一个实例，在OFDM系统中，信息是在多个(通常是大量的)副载波上发射的。图2中示出802.11a的副载波结构。副载波是以正频率副载波和负频率副载波的对的形式出现的。在802.11a中，对于总计52个副载波有26个这样的对。两个副载波对或四个副载波用于导频信号，从而剩下48个数据副载波。将这些数据副载波从0到47、从左(负频率)到右(正频率)进行编号。
理想的是，无线电发射机应该实现低输出信号失真。然而在诸如802.11a之类的OFDM系统中，由于放大级的非线性，所以由多音调(tone)产生了互调产物。对于信息音，该互调产物变成了干扰音，从而降低了OFDM信号的整体信号质量。输出信号失真的一个量度(measure)是三阶输出截取点(OIP3)。输出信号失真的另一个(相关的)量度是三阶输出互调产物电平(OIM3)。用于信号质量的相关量度是误差向量幅度(EVM)。
用于改变RF功率放大器接收链中的OIP3的技术是已知的。例如在美国专利6,298,211中描述了一种这样的技术，该专利在此作为参考被并入。
为了实现低失真，无线电发射机的RF放大器必须在线性范围内工作。然而，当放大器工作在饱和状态或接近饱和状态时，放大器效率是最大的。目前，通常进行无线电设备的生产线校准，在其中测量输出信号功率以作为控制参数和环境条件的函数。查找表用来存储校准信息，以便在工作期间，当需要特定的输出功率时，可以将正确的控制参数应用到功率放大器以获得具有期望精确度的期望输出功率。这样的生产线校准昂贵而耗时。
而且，就可变数据速率无线电发射机而言，比如图1的802.11a无线电发射机，这样的校准典型地不考虑期望的数据速率。802.11a发射芯片支持具有不同EVM要求的不同的数据速率。典型的发射芯片被设计成满足最严格的EVM要求(例如-25dB)。也就是，典型的802.11a发射机是非常线性的(意味着很高的OIP3)，以限制互调产物并满足更严格的EVM限制。然而，高度线性的发射机显示出高的电流消耗，这对于移动应用是不希望的。
因此，希望确定如何控制功率放大器，以便在实施控制的时候考虑期望的数据速率。
一般来说，本发明提供考虑到期望数据速率的RF功率放大器的自适应控制。对于低数据速率，控制RF放大器以便允许显著的输出信号失真，同时允许在RF功率放大器的提高的效率的范围内进行工作。对于较高的数据速率，控制RF放大器以便减少输出信号失真。在这样的时期期间，获得了较低的RF功率放大器的效率。因此考虑到数据速率的要求而使RF功率放大器的效率最大化。就电池供电的无线电发射机而言，提高的效率导致较长的电池寿命。在特定实施例中执行在线(on-the-fly)校准，在其中测量输出信号失真。预先计算好的表存储了在无线电接收机处输出信号失真与期望误差向量幅度的关系的信息。EVM要求在较高的数据速率时较严格，而在较低的数据速率时较不严格。如果输出信号失真在对于期望的数据速率来说的期望范围之内，则不改变RF放大器的工作条件。如果输出信号失真太大，则改变RF放大器的工作条件以减少失真，从而牺牲了效率。如果与特定数据速率的容许失真相比输出信号失真非常低，则改变RF放大器的工作条件以增加失真，从而得到较高的效率。
根据下面结合附图的说明可以更充分地理解本发明。在附图中：
图1是显示已知的无线电收发信机的简化框图；
图2是显示在图1的无线电收发信机中使用的副载波的图；
图3是显示作为三阶输出截取点(OIP3)的函数的EVM的曲线图；
图4是显示在自校准模式期间流过发射和接收链的信号的图；以及
图5是说明自校准模式的工作的流程图。
为了优化诸如802.11a发射机之类的OFDM发射机的效率，使用基带的IFFT和FFT处理能力来精确地测量和调谐放大路径的OIP3。调整和控制放大路径的线性(以及因此它的电流消耗)。根据发射数据速率和相应要求的信号质量(EVM)来动态地优化发射路径的效率。结果，整个发射机更有效率，并且因此更好地适合于移动应用。
现在参考图3，显示了用于特定的802.11a发射机设计的EVM(dB)与OIP3(dB)的关系的曲线图。一方面，该曲线图简单地说明了对应于高信号质量的低EVM需要对应于非常线性的放大器链工作的高OIP3。对应于低信号质量的高EVM仅需要对应于较少线性的放大器链工作的低OIP3。
另一方面，图3的曲线图可以被看作控制机制的基础。也就是，对于给定的EVM要求，可以确定满足那个EVM要求所需的对应的OIP3。一旦已经确定EVM要求，则可以使用控制机制将发射放大器链的OIP3设定到适当的电平。此过程在此被称作发射自校准模式。图3中说明的类型的信息可以被存储在供自校准模式使用的查找表(未示出)中。
就802.11a的收发信机而言，可以有利地使用发射机的IFFT和FFT能力来实现发射自校准模式。参考图4，说明了发射自校准模式的示例性实施例。注意图4中在基带处理器111和RF发射路径121之间的放大器线性控制路径105。在该示例性实施例中，发射机恰好发射两个副载波(例如副载波+1和-1)。在S101中显示了这两个副载波的图示。经过放大级将产生IM3产物。在S107中显示了与IM3产物一起的副载波的图示。在发射的音调和IM3产物(以dBc为单位)之间信号电平的差值被定义为OIM3。为了精确地测量以dBc为单位的IM3电平，当发射链正在发射这两个音调时，激活接收链。Tx/Rx开关被切换到空闲模式。Rx/Tx开关隔离将所发射的两个音调衰减比方说30dB，这对于为了避免在接收链上压缩RF级来说是重要的。在S109中显示在RF接收路径的输入处的信号分量的图示。如果必要，则接收RF链的前端低噪声放大器(LNA)可以被切断，从而在发射机链和接收机链后端部件之间增加可比量的附加隔离。在S103中显示在RF接收路径的输出处的信号分量的图示。包括这些信号分量的RF接收路径的输出信号被输入到FFT块。
FFT块确定在接收频谱中信号能量的分布，特别是主发射音调的信号电平和IM3干扰的信号电平。因此，在FFT之后，基带处理器能够估计以dBc为单位的发射OIM3的电平。
对于放大器控制来说，方便的是使用OIP3值而不是OIM3。因此利用公知的数学关系将得到的OIM3值转换成对应的OIP3值。然后，利用存储如图3所示的发射机的EVM对OIP3的特性的查找表(LUT)，以基于当前目标数据速率以及由此的目标EVM来控制发射放大器的线性，以增加或减少OIP3。与前述美国专利6,298,221中所描述的那些相类似的技术可以用于这个目的。在其它实施例中，可以使用EVM对OIM3的LUT。
发射放大器OIP3的控制可以是开环或者闭环的(迭代的)。在示例性实施例中使用了迭代控制。在调整放大器的线性之后重复自校准，并再次测量OIP3。如果OIP3没有满足目标EVM所要求的电平，就再次调整放大器的线性。
参考图5，显示了根据本发明示例性实施例的自校准例程(routine)的流程图。该流程图可以在软件或在硬件中实现，比如在状态机中实现。
在自校准例程的开始(501)，发送两个音调，并且关闭天线开关。结果，来自发射链的泄漏信号(leakage signal)被输入到接收链中，该泄漏信号包括两个音调及其互调产物。基带处理器使用FFT块的结果来测量OIM3，并再估计OIP3(503)。
同时，根据要求的数据速率已经设定目标EVM(505)。从LUT中获得EVM的估计以作为OIP3的函数。如果估计的EVM在目标EVM的某一误差容限之内(507a)，则设定发射放大器的线性以满足目标EVM(509)，并结束自校准。如果不在的话，则需要增加(以满足EVM要求)或减少(以在仍满足EVM要求的同时保存功率)放大器的线性。
因此，如果估计的EVM小于(更好)目标EVM(通过大于指定的容限)(509a)，则减少放大器的线性(511)。相反，如果估计的EVM大于(更差)目标EVM(通过大于指定的容限)(509b)，则增加放大器的线性(513)。
然后通过再次执行相同顺序的操作来继续自校准，直到发射放大器的线性已经被设定以满足目标EVM到指定的误差容限之内。
前述基于两个音调的发射和接收的过程对于基于OFDM的系统(利用FFT和IFFT块)是易于实施的。以这种方式执行的自校准非常快速，并且不需要任何额外的数据处理(比如对完整的训练序列进行解码)。
本领域技术人员可以理解，在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以体现为其它的特定形式。所公开的实施例在各个方面打算是说明性的而非限制性的。本发明是由所附权利要求书而不是前述的说明来限定的，并且在其等价范围之内的所有变化都被打算包括在其中。

Claims (12)

1.一种通信方法，包括：利用放大器(121)，执行少量发射音调的放大(501)，该放大产生了不希望的互调失真产物；测量互调失真产物以获得互调失真产物的测量结果(503)；以及根据该互调失真产物的测量结果和期望的数据速率来确定放大器的线性是否在可接受的范围之内(507)。
2.权利要求1所述的方法，包括调整放大器的线性以落入所述的可接受范围之内。
3.权利要求2所述的方法，其中调整放大器的线性包括：为期望的数据速率确定可接受的误差向量幅度；确定对应的期望三阶输出截取点值；以及根据所期望的三阶输出截取点值来调整至少一个放大器控制信号。
4.权利要求1所述的方法，包括通过泄漏路径来接收互调失真产物。
5.权利要求4所述的方法，其中测量互调失真产物包括将接收的信号从时域变换到频域。
6.权利要求1所述的方法，包括利用IFFT操作来产生少量发射音调。
7.一种通信设备，包括：用于执行少量发射音调的放大的放大器(121)，该放大产生了不希望的互调失真产物；用于测量互调失真产物以获得互调失真产物的测量结果的装置(503)；以及用于根据该互调失真产物的测量结果和期望的数据速率来确定放大器的线性是否在可接受的范围之内的装置(507)。
8.权利要求7所述的设备，包括用于调整放大器的线性以落入所述的可接受范围之内的装置。
9.权利要求8所述的设备，其中用于调整放大器的线性的所述装置包括：用于为期望的数据速率确定可接受的误差向量幅度的装置；用于确定对应的期望三阶输出截取点值的装置；以及用于根据所期望的三阶输出截取点值来调整至少一个放大器控制信号的装置。
10.权利要求7所述的设备，包括一个泄漏路径，通过该泄漏路径来接收互调失真产物。
11.权利要求10所述的设备，其中用于测量互调失真产物的所述装置包括FFT块。
12.权利要求7所述的设备，包括用于产生少量发射音调的IFFT块。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101686484B (zh) * 2008-09-22 2013-02-13 株式会社日立制作所 无线基站和接收机故障诊断方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7519383B2 (en) * 2005-07-05 2009-04-14 Litepoint Corp. Method for efficient calibration of EVM using compression characteristics
US7944991B2 (en) * 2005-10-27 2011-05-17 Georgia Tech Research Corporation Constrained clipping for peak-to-average power ratio (crest factor) reduction in multicarrier transmission systems
US9622190B2 (en) 2006-07-25 2017-04-11 Google Technology Holdings LLC Spectrum emission level variation in schedulable wireless communication terminal
US8126452B2 (en) 2007-11-29 2012-02-28 Intel Mobile Communications GmbH Systems and methods for self-calibrating transceivers
FI20085026A0 (fi) * 2008-01-14 2008-01-14 Nokia Corp Laite, menetelmä ja tietokoneohjelma
US8711760B2 (en) * 2010-03-26 2014-04-29 Intel Corporation Method and apparatus to adjust received signal
US8774298B2 (en) * 2012-04-23 2014-07-08 Cambridge Silicon Radio Limited Transmitter with adaptive back-off
JP6758957B2 (ja) * 2016-07-01 2020-09-23 ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 制御装置、制御方法、及びプログラム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5119040A (en) * 1991-01-04 1992-06-02 Motorola, Inc. Method and apparatus for optimizing the performance of a power amplifier circuit
CA2116255C (en) * 1993-05-27 2000-03-07 Richard Thomas Flanagan Predistortion technique for communications systems
FR2716313B1 (fr) * 1994-02-11 1996-04-12 Alcatel Mobile Comm France Dispositif de commande de la polarisation d'un amplificateur.
US6130916A (en) * 1997-07-10 2000-10-10 3Com Corporation Method and apparatus for improving a transmission data rate of baseband data in a wireless network
US6298221B1 (en) 1998-04-01 2001-10-02 Denso Corporation Adaptive receiver linearity techniques for a radio transceiver
US6898415B2 (en) * 2001-01-16 2005-05-24 Aeroscout, Inc. System and method for reducing multipath distortion in wireless distance measurement systems
US6535066B1 (en) * 2001-06-21 2003-03-18 Cisco Technology, Inc. Dynamic RF amplifier bias control for digital wireless communications devices
JP2003168931A (ja) * 2001-12-04 2003-06-13 Nec Corp 歪補償回路
US6735420B2 (en) * 2001-12-18 2004-05-11 Globespanvirata, Inc. Transmit power control for multiple rate wireless communications
CN100550870C (zh) * 2002-10-31 2009-10-14 中兴通讯股份有限公司 一种宽带预失真线性化的方法与系统
US7499486B2 (en) * 2002-11-27 2009-03-03 Agere Systems Inc. Data transmission rate adaptation in a wireless communication system
US6944427B2 (en) * 2003-01-31 2005-09-13 Motorola, Inc. Reduced crossmodulation operation of a multimode communication device
US7116951B2 (en) * 2003-12-16 2006-10-03 Motorola, Inc. Transmitter circuit and method for modulation distortion compensation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101686484B (zh) * 2008-09-22 2013-02-13 株式会社日立制作所 无线基站和接收机故障诊断方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW200507471A (en) 2005-02-16
KR20060028775A (ko) 2006-04-03
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JP2007525086A (ja) 2007-08-30
WO2005004325A1 (en) 2005-01-13
US20070109046A1 (en) 2007-05-17
US7593699B2 (en) 2009-09-22

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