TW578407B - Method of adjusting radio frequency signal, method and apparatus of adjusting timing of in-phase and quadrature components in a signal, radio frequency transmitter - Google Patents

Method of adjusting radio frequency signal, method and apparatus of adjusting timing of in-phase and quadrature components in a signal, radio frequency transmitter Download PDF

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TW578407B TW090125394A TW90125394A TW578407B TW 578407 B TW578407 B TW 578407B TW 090125394 A TW090125394 A TW 090125394A TW 90125394 A TW90125394 A TW 90125394A TW 578407 B TW578407 B TW 578407B
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Description

578407 I 92. 5. 30 } - 1 A7 B7
本發明係有關通訊系統，特別係有關數位通訊系統。 發明背景 典型目前數位通訊系統常使用非常數封包調變計劃例如 使用3 TT/8-8PSK調變之新系統EDGE。如此表示資訊的某 些部分係位於被傳輸信號的振幅（封包），以及信號的某些 部分係位於被傳輸信號的相位。換言之，此乃振幅調變 (AM)與相位調變（pm)的組合。 為了處理振幅調變，射頻發射器的輸出功率放大器（p A) 必須為線性，換言之PA輸出功率PA(P()ut，pA)與PA輸入功 率pA(Pin，PA)間之關係對全部可能的功率位準而言必須為線 性。否則結果將成為AM/AM失真，亦即PA增益隨著輸入 振幅改變。 為了因應相位調變，通過p A的相移（△ φ)對全部可能功 率位準需為恆定。否則結果將使AM/PM失真，亦即pA的 相移隨著輸入振幅而改變。 使用帶有非恆定增益及/或非恆定相移的PA結果將為被 傳輸號的振幅失真及/或相位失真。此種失真皆可導致頻 清加寬造成®比鄰頻道的干擾增加。於發射器的振幅/相位失 真（向量的失真）也影響通訊系統效能。例如通訊系統的 B ER (位元錯誤率）增加將導致信號品質降低（例如於聲音 用途之音頻品質低劣）。 因此線性為用於具有非恆定振幅調變的數位調變系統之 發射器之關鍵需求。此外，高度線性需求經常導致功率效 率不良。為了達成良好線性度以及良好功率效率，經常使 O:\74\74324-92053Q.DOC 4 _ · 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 578407 五、發明説明（ 用某些線性化方法及/或某些效率提升方法。 問題是「資訊參數」(或「資訊分量」），亦；-種 (極性表示法）或另外丨盥卩 曰皿”相位 良。 卞*爾表不法）間的時間對準不 有若干已知方式可用於帶有非恆定振幅調變 系統於RF (射頻發射哭、、| 數位_變 V酊夂I射态）達成線性及/或功率效率之方式，例 如· •極性迴路回饋 •卡笛爾迴路回饋 •前置失真 •調整式基頻前置失真 •前馈 •封包去除與恢復 •組合兩個功率放大器 該等方法可分成三類： 1) 如何產生調變： •卡笛爾調變亦即同相頻帶（1)及正交（Q) •極性調變（例如封包去除與恢復）亦即信號被分成振 幅資訊（r)及相位資訊（φ) 2) 該方法是否採用回饋 回 •使用回馈之方法實例：極性迴路回饋、卡笛爾迴路 饋、調整式基頻前置失真 除 或
•未使用回饋之方法實例··前置失真，前饋，封包去 與恢復，兩條非線性信號路徑組合（例如LWC O:\74\74324-92Q530.DOC 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公董） 578407
A7 B7 五、發明説明 CALLUM)。例如參考DC Cox，「帶有非線性分量之 線性放大」，IEEE通訊處理，第22卷，12期，1942-1945 頁 ’ 1974年 12月，以及A· Bateman，「組合 類比鎖定迴路通用調變器（Callum)」，第42屆IEEE 媒體技術會議議事錄，1992年5月，759-764頁。 3 )回饋信號路徑（若有）如何執行 •I/Q解調器（I/Q回饋） •僅振幅回饋 •僅相位回饋 •振幅與相位回饋 發明概要 本發明之具體實施例可補償振幅與相位資訊間的時間延 遲。另外，可獲得同相分量（I)與正交分量（Q)間的時間延 遲。時序問題傳輸至數位基頻領域，於該處可解決。該方 法可用於不同線性組態例如「卡笛爾回饋」、「極性迴路 回饋」以及「帶有線性化的封包去除與恢復」。由於時間 延遲以及調適線性化係發生於數位基頻領域，故本發明係 呈「資訊分量之調適時間對準」形式。如後文所示，本發 明也於線性化器的回饋部分的電路組態選擇上獲得較高彈 性。 本發明可應用於T D Μ A (分時多向近接）系統或CDMA (劃 碼多向近接）系統。屬於T D Μ A類別系統之一例為EDGE (提 升G S Μ發展資料速率）。屬於c D Μ A類別有例如寬頻 CDMA或UMTS。 __O:\74\74324-920S3Q.doc 4 _ 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 578407 A7 B7 私豕备獻止 補充 五、發明説明（4 ) 於此篇報告提出之發明可縮小射頻發射器的振幅與相位 資^另外1與Q間的時間對準誤差。本發明可應用於 TDMA(分時多向近接）系統或cdma( 劃碼多向近接）系統。 TDM A類別之一種系統範例為edge(提升GSM發展資料速 率）’另一類為UMTS。於CDMA類別之系統範例有例如 W-CDMA 〇 圖1顯TF本發明之第一具體實施例； 圖2顯不本發明之第二具體實施例； 圖3及4分別顯示適合用於圖丨及2所示具體實施例之輸出 偵'測器單元； 圖5顯示本發明之第三具體實施例； 圖6顯示本發明之第四具體實施例；以及 圖·”ν、示適合用於圖5及6之具體實施例之輸出偵測器單 元。 鼓佳昇體j施例之說明 顯示本發明之第一具體實施例之方塊圖呈現於圖丨，帶有 相位Φ與振幅（封包）r間的時間延遲補償。 、圖L系統包括具有射頻電路丨之射頻發射器，其包括功率 放大备’產生供給天線2之功率放大器輸出。射頻電路旧 收相位與振幅信號(φ2，Γ2) ’由其中產生輸出信號。射頻電 路操作為眾所周决口，於此處為求清晰不再進—步詳細說 明。 本發明之具體實施例中，提供輸出读測器單元3，其用來 — 0-^4X74324-920530 DOC 4 ·η 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21Q χ 297公爱]----------- 578407
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振幅電路之延遲控制信號dA 心h為振巾田仏唬r稭射頻電路丨延遲 量的測量值。 本發明之具體實施例包括延遲計算單元i2A接收來自延 遲控制單元91及92的輸出（信號djd2)。延遲計算單元η 決定二輸人信額的差異，以及產生控制輸人0控制及dr 控制。來自計算單it 12之控制輸出化七分別係用作為相位 控制器14及振幅控制器16的輸入。相位控制器"操作而調 整產生的相位信號I供給（(h)給射頻功率放大器電路，以 及振幅控制器16操作而調整產生的振幅信號用以供給 =功率放大器電路。相位及振幅控制器14及16操作而補償 藉輸出偵測器單元3偵測得的相位與振幅間實質偵測的時間 延遲。 圖2說明本喪明之另一具體實施例。圖丨與圖2間之差異為 後者顯示-種系、统，該系統中射頻電路i的輸入信號為同相 (I)信號及正交（Q)信號。因此需要極性至卡笛爾轉換器17 來將振幅（〇及相位（φ)資訊極性轉成同相分量（1)及正交分 量（Q)。I、Q、Φ及Γ間之關係係以方程式（i)表示： I+j · Q = Γ · ej <t> (1) 圖3顯示適合用於圖1及2系統之輸出偵測器單元3之組 態。輸出偵測器單元3包括I/Q解調器31，其使用局部振盪 器5的輸出而由pA輸出信號產生偵測得的同相（1)信號及正 又（Q)信號。卡笛爾至極性轉換單元3 2將偵測得的同相（j) 及正叉（Q)信號轉成偵測得的振幅（r)及相位信號。 圖4顯示用於圖丨及2系統之另一種輸出偵測器單元3。圖 O:\74\74324-92053Q ΠΠΡ λ _ g 本紙張尺度適财_家科(CNS) A4規格(2i()X297公复)------
4二輪出偵測器單元3包括信號限制器3 3及相位偵測器^， ^號限_與相位偵測器共同作動而產生偵測的相位信號 ⑷H封包制H34其經操作而產生制得的振幅信號 。圖5口顯示本發明纟第三具體實施例。j匕種第三具體實施例 可以是第一及第二具體實施例，但設置輸出偵測器單元 1 8，輸出偵測器單元操作而偵測來自功率放大器輸出信號 的同相分量I及正交分量Q。圖5之輸出偵測器單元18供給 偵測得的I及Q分量給系統其餘部分。設置信號產生器2 〇， 其接收數位資料D，且產生同相〗信號及正交Q信號供給射 頻電路1。產生的I信號及Q信號係以類似參照圖丨及2所述 方式經延遲以及由偵測得的I及q信號扣除。產生的I信號的 延遲係藉控制器9 i控制，讓偵測得的信號與延遲產生的信 號間的差異減至最小。產生的Q信號延遲係藉控制器9 2控 制’讓偵測得的Q信號與延遲產生的Q信號間的差異減至最 小。由控制器9 i及92產生用來控制延遲元件8 1及8 2之控制 信號分別為各個分量藉射頻電路1延遲量的測量值。如前 述，設置延遲計算電路1 2且操動而由延遲控制信號產生I及 Q控制信號d!控制、d q控制。I及Q控制器2 2及2 4分別操動而基 於測得的延遲值調整產生的I及Q值。如此經校正的I及q值 補償由射頻電路1動作產生的同相分量與正交分量間的實際 時間延遲。 圖6顯示本發明之第四具體實施例。圖5與圖6間之差異為 圖6說明一種系統，該系統中射頻電路的輸出信號為相位信 〇；\74\74324-920S30.DOC 4 ~ ^紙張尺度適"用中國國冢棵準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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線 578407 A7 B7 五、發明説明（8 ) 號及振幅信號（亦即極性信號）。因此需要額外方塊（卡笛爾 至極性轉換器2 5)來將同相分量（1)以及正交分量（q )轉成振 幅（r)資訊及相位（φ)資訊。如前文說明，I、q、間之 關係如方程式（1)表示。 後文使用X及y來表示參數，該參數有前述具體實施例為 極性或卡笛爾參數。方塊延遲1控制器9 !變更延遲控制參數 Μ換言之延遲單元8!之延遲值）至&與&間的差異Δχ減至 取低。X 3與X 4間的差異例如（但也存在有其他可能）計算為 式（2)表示之「最小均方」值（]1]^3):
71+W △X = Σ(义1(免+ 4)-义4(众)）(2) 此處m為计算L M S值的樣本數。d!值為X!被延遲俾形成χ * 之樣本數。當找到最小{Δχ}時也找到1的「終」值。 以相同方式，延遲控制器92變更延遲參數d2(亦即延遲單 元之控制延遲值）至^與^間的差異縮至最小為止。 如此表示經由將表示式（方程式（3))之△ y減至最低而獲得 d2: n+m △，沙办+名卜义㈤)2 (3) 找到(^及^後，計算dx&dy，dx&dy為用來達成χ與^ 間八的時間對準的兩個參數。由於ud2表示系統中信號,及 y刀別延遲量，故經由計算△”=di4可找出讀乂間的時間
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k
578407 r:::一5:30 五、發明説明（9 ) 延遲。若Δχγ>〇換言之若(11>(12 ,則X2須在之前送△”樣 本。使用例如屯=〇及dy= △ xy。 相對地，若△〜<〇換言之di<d2，則以須在h之後送△” 樣本。使用例如dx = △ xy及dy = 〇。 若△w""0則無須校正。例如使用dx = dy = 0。 本發明之具體實施例之效果列舉如後·· •由於時間延遲補償為自動調適性，因此自動補償發射器 的參數變化。同理，可補償時間變化。 •彈性，由於有數種可能的發射器組態，故可發揮本發明 之效果。 •本發明之具體實施例也可連同線性化方案使用，例如帶 有調適性前置失真，線,&化β若於計算經前置失真㈣值及^ 值（另外，I值及Q值）之前於“Γ(另外，mQ)間做時間 準則線性化效果更佳。 如前述，本發明之具體實施例具有高度彈性。可 干類型系統·. ' 1)具有不同類型調變原理的系統 •極性調變（例如「封包去除與恢復」，帶有極性回饋 迴路系統等） 貝 •卡笛爾調變(例如帶有卡笛爾回饋迴路系統） :帶有非線性PA’S調變(例如UNC、CALLU 2 )帶有不同類型回饋的系統 •極性回饋 •偵測振幅與相位二者 -12- O:\74\74324-92053Q.DQr 4 本紙張尺度適财@ S家標準(CNS) Α4ϋ^Γ〇Χ297公jy 578407 私5·前
Α7 Β7 五、發明説明（10 ) •僅偵測振幅 •僅偵測相位 •卡笛爾回饋（亦即於回饋迴路的正交解調器） 元件對照表 1 射頻電路 2 天線 3 輸出偵測器單元 5 局部振盪器 7 信號產生器 8!，82 延遲元件 9b92 延遲控制器 l〇b 1〇2 組合單元 12 延遲計算單元 14 相位控制器 16 振幅控制器 20 信號產生器 22 同相控制器 24 正交控制器 32 極性轉換單元 _Q:\74\74324-920530 DOC 4____ - 13 * 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 申請專利範圍 回;C毛接收來自數位基頻電路之相位及振幅控制信 唬而凋整射頻電路產生的射頻信號之方法，該數位基頻 電路操作而將數位資料信號轉成相位及振幅控制信號， 二中遍相位及振幅控制信號係於數位基頻電路調整俾補 h發生於射頻信號的時間對準誤差。 力申㈤專利範圍第J項之方法，其中於射頻信號的時間對 ~r為差係經由比較射頻信號的相位及振幅分量與由數位 基頻％路產生的相位及振幅控制信號偵測而得。 3 ·如申μ專利範圍第2項之方法，其中該相位及振幅控制信 號係依據射頻信號之相位及振幅分量與數位基頻電路產 生的相位及振幅控制信號做比較而予調整。 4· 一種於輸出射頻信號調整振幅及相位分量之時序之方 法’該方法包含： 由輸入資料產生振幅及相位信號； 凋正所產生的振幅及相位信號俾產生經調整後的振幅 及相位信號； 供…凋整後的振幅及相位信號至射頻電路；以及 由射頻電路發射輸出射頻信號，其中調整產生的振幅 及相位信號包含： 偵測輸出射頻信號俾產生偵測得的振幅及相位信號； 將產生的相位信號接受第一時間延遲俾產生延遲後的 相位#號，該第一時間延遲可將延遲後的相位信號與偵 測得的相位信號間之差異減至最低； 將產生的振幅h號接收第二時間延遲俾產生延遲後的 O:\74\74324-920530.DOC 5 a 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公酱) 578407，5· 3〇 年月 :修正j 補充丨
    A B c D 申請專利範圍 振幅信號’該第二時間延遲係將延遲後的振幅信號與偵 測得的振幅信號間之差異減至最低；以及 依據第一及第二時間延遲調整產生的振幅及相位信 號。 5 ·如申請專利範圍第4項之方法，其中該調整後的振幅及相 位信號被轉成同相及正交（1及Q)信號用以供給射頻電 路。 6·—種回應於接收來自數位基頻電路之同相及正交（1及卩) 控制信號調整由射頻電路產生的射頻信號之方法，該數 位基頻電路經操作而將數位資料信號轉成同相及正交（1 及Q)控制信號，其中該同相及正交[及Q)控制信號係於 數位基頻電路調整俾補償發生於射頻電路的時間對準誤 差。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中於射頻信號的時間對 準誤差係經由比較射頻信號的同相及正交及Q)分量與 由數位基頻電路產生的同相及正交（][及Q)控制信號偵測 而得。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中該同相及正交（I及Q) 控制信號係依據射頻信號之同相及正交（I及q )分量與數 位基頻電路產生的同相及正交（1及Q)控制信號做比較而 予調整。 9 · 一種於輸出射頻信號調整同相及正交（J及Q )分量之時序 之方法，該方法包含： 由輸入資料產生同相及正交（丨及卩）信號； O:\74\74324-920530.DOC 5 ^ 2 . 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2l〇x 297公茇)
    、申請專利範 ’整所產生的同相及正交（I&Q)信號俾產生經調整後 的同相及正交（I及Q)信號； 及供給調整後的同相及正交（UQ)信號至射頻電路；以 由射頻電路發射輸出射頻信號，其中調整產生的同相 及正交（I及Q)信號包含： 偵測輸出射頻信號俾產生偵測得的同相及正交（i&q) 信號； 將產生的同相（I )#號接受第一時間延遲俾產生延遲後 勺同相（I)仏號，遠第一時間延遲讓延遲後的同相（J)信號 與偵測得的同相（I)信號間之差異減至最低； 將產生的正叉（Q )信號接受第二時間延遲俾產生延遲後 的正父（Q) k號，該第二時間延遲係讓延遲後的正交（q ) 信號與偵測得的正交（Q)信號間之差異減至最低；以及 依據第一及第二·時間延遲調整產生的同相及正交（1及卩） 信號。 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中該調整後的同相及正 父（I及Q)信號被轉成相位及振幅信號用以供給射頻電 路。 11· 一種射頻發射器，其包括數位基頻電路可操作而由輸入 數位貝料仏號產生於第一頻率的相位及振幅控制信號， 該發射器也包括射頻電路其可操作俾依據相位及振幅控 制信號或依據接收自數位基頻電路之同相及正交（1及卩） 信號輸出射頻信號，其中該數位基頻電路可操作俾校正 O:\74\74324-920530.DOC 5 578407 ί WL· Β..;ν A B c D 、申請專利範圍 發生於射頻電路之相位及振幅控制信號之時間對準誤 差。 卞P 12·如申凊專利範圍第11項之發射器，其中該數位基頻電路 包括比較裝置用於比較射頻信號之相位及振幅分量與延 遲後之相位及振幅控制信號，且可操作俾依據比較結果 調整相位及振幅控制信號。 13· —種碉整射頻信號之相位及振幅分量之時序之裝置，該 裝置包含： 一個射頻偵測器單元，其係用於偵測射頻信號且可操 作俾由該射頻信號產生偵測得的相位及振幅信號； 一個調整單元，其係連接而接收產生的相位及振幅信 號，以及可操作而依據接收得的調整控制信號而輸出調 整後的相位及振幅信號； t 一個延遲單元，其係連接而接收產生的相位及振幅信 號，且可操作而藉各別時間延遲延遲該等信號俾產生延 遲後的相位及振幅信號，各別時間延遲係決定成讓偵測 得的與經延遲後的相位及振幅信號各別間之差異減至最 低；以及 一個延遲计算單元，其可操作俾依據各別時間延遲而 產生凋整控制信號，以及依據各別時間延遲而供給調整 控制#號，以及供給調整控制信號至調整單元。 14· 一種射頻發射器，其包括數位基頻電路其可操作而由輸 入數位負料仏號產生於第一頻率的同相及正交（J及Q )控 制乜號，遠發射器也包括射頻電路其可操作俾依據同相 O:\74\74324-920530.DOC 5 a 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 578407低5,
    、申請專利範圍 A B c D 及正交（I及Q)控制信號或依據接收自數位基頻電路的振 幅及相位信號操作，其中該數位基頻電路可操作俾校正 同相及正交（I及Q)控制信號發生於射頻電路之時間對準 誤差。 τ 15·如申請專利範圍第1 4項之發射器，其中該數位基頻電路 包括比較裝置用以比較射頻信號之同相及正交（〗及q )分 量與延遲後之同相及正交（I&Q)控制信號，且可操作俾 依據比較結果調整同相及正交（1及Q )控制信號。 16· —種調整射頻信號之同相及正交〇及q )分量之時序之裝 置’該裝置包含： 一個射頻偵測器單元，其係用於偵測射頻信號且可操 作俾由該射頻信號產生偵測得的同相及正交（J及Q )信 號； 一個調整單元，其係連接而接收所產生的同相及正交 (I及Q)信號且可操作俾依據接收得的調整控制信號而輸 出調整後的同相及正交（I及Q )信號； 一個延遲單元，其係連接而接收所產生的同相及正交 (I及Q)信號，且可操作而藉各別時間延遲延遲該等信號 俾產生延遲後的同相及正交（I及Q)信號，各別時間延遲 係決定成讓偵測得的與經延遲後的同相及正交（丨及Q )信 號各別間之差異減至最低；以及 一個延遲計算單元，其可操作俾依據各別時間延遲而 產生調整控制信號，以及依據各別時間延遲而供給調整 控制信號，以及供給調整控制信號至調整單元。 O:\74\74324-920530.DOC 5 - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
TW090125394A 2000-10-17 2001-10-15 Method of adjusting radio frequency signal, method and apparatus of adjusting timing of in-phase and quadrature components in a signal, radio frequency transmitter TW578407B (en)

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