TWI389500B - 資料處理方法、預失真配置、發射器、網路元件及基地台 - Google Patents

資料處理方法、預失真配置、發射器、網路元件及基地台 Download PDF

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TWI389500B
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Description

資料處理方法、預失真配置、發射器、網路元件及基地台 發明的技術領域
本發明係大致有關一種用於發射器中的資料處理方法，該發射器包含一預失真器、一預失真配置、一發射器、一網路元件、以及一基地台。
發明的技術背景
因著一發射鏈中類比部件的非線性效應，發射出的信號在振幅與相位上都會失真。此種失真的主要原因是發射器的功率放大器。除了放大一所欲信號之外，該功率放大器產生原始信號頻譜的較高順序諧波。信號頻譜的擴展會引起二種主要效應：一射頻頻譜遮罩並不符合頻外發射功率的要求，且在接收器中檢測失真信號的動作會遭受多種錯誤。
可藉著使用一種線性化技術來避免(或至少降低)信號頻譜的擴展。目前有數種不同習知技藝的線性化技術。其中最有效的為調適式線性化技術，因為例如溫度等多種因素會影響一發射鏈而使其不穩定。
通常利用一種預失真器來實行線性化，其根據來自功率放大器之輸出端的一回授信號來調適。問題在於調適動作需要相當大量的運算資源。因此，避免不必要的調適動作能相當程度地降低處理器負載。
發明的概要說明
根據本發明的一方面，備置了一種用於發射器中的資料處理方法，該發射器包含一預失真器，該方法包含：產生一回授信號；利用該回授信號來分析發射品質；以及根據該分析的結果調適該預失真器。
根據本發明的一方面，備置了一種用於發射器中的資料處理方法，該發射器包含一預失真器，該方法包含：設定發射品質的一臨界值；產生一回授信號；利用該回授信號來分析一時域與一頻域中的發射品質；以及如果該發射品質低於該臨界值，便調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種預失真配置，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號來分析發射品質的構件；以及用以根據該分析的結果來調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種預失真配置，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號分析一時域與一頻域中之發射品質的構件；以及用以在如果該發射品質低於該臨界值時，調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種發射器，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號來分析發射品質的構件；以及用以根據該分析的結果來調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種發射器，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號分析一 時域與一頻域中之發射品質的構件；以及用以在如果該發射品質低於該臨界值時，調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種網路元件，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號來分析發射品質的構件；以及用以根據該分析的結果來調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種網路元件，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號分析一時域與一頻域中之發射品質的構件；以及用以在如果該發射品質低於該臨界值時，調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種基地台，其包含：用以產生一回授信號的構件(306)；用以利用該回授信號來分析發射品質的構件；以及用以根據該分析的結果來調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種基地台，其包含：用以產生一回授信號的構件(306)；用以利用該回授信號分析一時域與一頻域中之發射品質的構件；以及用以在如果該發射品質低於該臨界值時，調適該預失真器的構件。
根據本發明的另一方面，備置了一種預失真配置，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信號來分析發射品質；以及根據該分析的結果調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種預失真配置，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信 號來分析一時域與一頻域中的發射品質；以及如果該發射品質低於該臨界值，便調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種發射器，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信號來分析發射品質；以及根據該分析的結果調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種發射器，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信號來分析一時域與一頻域中的發射品質；以及如果該發射品質低於該臨界值，便調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種網路元件，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信號來分析發射品質；以及根據該分析的結果調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種網路元件，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信號來分析一時域與一頻域中的發射品質；以及如果該發射品質低於該臨界值，便調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種基地台，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信號來分析發射品質；以及根據該分析的結果調適該預失真器。
根據本發明的另一方面，備置了一種基地台，其係組構成可進行下列動作：產生一回授信號；利用該回授信號來分析一時域與一頻域中的發射品質；以及如果該發射品質低於該臨界值，便調適該預失真器。
本發明提供數個優點。
在本發明的一實施例中，可根據從一回授信號判定出的發射品質來控制一預失真器的操作。在此實施例中，可減少處理器負載，因為僅在需要的時候才調適該預失真器。如果該發射品質能滿足需要的話，便不改變預失真器參數。另一個優點是此實施例提供一種可控制該預失真器往正確方向聚集的選擇。
圖式的簡要說明
以下將參照實施例以及附錄的圖式來更詳細地說明本發明，在圖式中：第1圖展示出一種通訊系統的實例；第2圖為一流程圖；第3圖展示出一種預失真器的實例；以及第4圖展示出一種發射器的實例。
較佳實施例的詳細說明
請參照第1圖，其中將檢視可套用本發明實施例的一種通訊系統實例。可把本發明套用到各種不同通訊系統中。該種通訊系統的一實例為全球行動電話通訊系統(UMTS)無線電接取網路(UTRAN)。它是一種包括寬頻分碼多重接取(WCDMA)技術的無線電接取網路，且亦可提供即時電路以及封包交換服務。然而，該等實施例不受限於作為本發明實例的該等系統，但熟知技藝者可把此解決方案套用到備置有必要性質的其他通訊系統中。
熟知技藝者可清楚地了解的是，根據本發明的方法可套用到利用不同調變方法或空中介面標準的系統中。
第1圖簡單地展示出一種數位資料發射系統的一部分，而可把根據本發明的解決方案套用於此系統中。這是一種蜂巢式無線電系統的一部分，其包含具有連至使用者終端機106與108之雙向式無線電鏈結102與104的一基地台(或節點B)100。該使用者終端機可為固定的、設置在車輛上、或為可攜式的。例如，該基地台包括收發器。從該基地台的收發器，有連至一天線單元的一連結，其建立連至該使用者終端機的雙向式無線電鏈結。該基地台另連接至一控制器110，例如無線電網路控制器(RNC)，其發射該終端機連至該網路之其他部件的連結。該無線電網路控制器以集中化方式控制數個連接到它的基地台。該無線電網路控制器另連接至一核心網路112(CN)。根據該系統，CN端的對應部分可為一行動服務交換中心(MSC)、媒體閘道器(MGW)或一服務GPRS(整合封包無線電服務)支援節點(SGSN)。
該無線電系統亦可與其他網路通訊，例如一公共交換電話網路或網際網路。
通訊系統的大小可根據資料傳輸需求以及所需的涵蓋區域而不同。
首先，將澄清預失真的原則。
失真的主要原因是功率放大器的非線性。在無線電系統中，需要在進行發射動作之前使用功率放大器來放大信 號，因為無線電信號會在無線電路徑上減弱。不幸地，高功率射頻放大器往往為非線性裝置，且因此它們常常會引發失真問題。例如，可把此種失真表達為符碼間干擾或鄰近頻帶中的頻外功率。一ACLR(鄰近載波洩漏比)可量化頻外發射的功率，且因此它必須要維持在指定的界限中。
當發射出的信號含容振幅與相位調變二者時，通常需要進行線性放大動作。該等調變方法的實例包括正交相移鍵控(QPSK)以及正交分頻多工(OFDM)。
預失真動作產生一種非線性傳輸功能，其以振幅與相位二方面來看，係被視為功率放大器之傳輸功能的反向。換言之，在該功率放大器的輸入之前，預失真動作係設計為對功率放大器提供失真補償，進而產生整體的線性傳輸功能。
有效的預失真動作須要調適動作，因為參數中的變化，例如信號相位、調變、部件特徵或溫度等，會改變功率放大器的傳輸功能。針對該調適動作，需要來自功率放大器之輸出信號的回授。此種回授通常是藉著使用一回授鏈從功率放大器的輸出信號產出測量結果而產生。
接下來，將利用第2圖來解釋用於發射器中之資料處理方法的實施例。可在第3圖的預失真配置中實行此實施例。有多種不同的習知技藝可調適預失真方法，但在此並不詳加進行說明。並不把選出調適預失真方法的動作限制在用於該實施例中，只要可取得該發射品質的資訊即可。
此實施例開始於方塊200。
在方塊202中，將產生一回授信號。可利用一回授鏈來產生該回授信號。接下來，將把該功率放大器之輸出信號的一部分帶入到該回授鏈中以供產生一回授信號。
在方塊204中，將藉著使用該回授信號來分析發射品質。典型地於時域與頻域二者中分析該發射品質。可藉著比較該回授信號的選定參數以及一或多個預定臨界值來進行該分析。可根據經驗或模擬來判定臨界值。
數種習知技藝分析方法已用於3GPP(第三代流動電話合作項目)系統中，以下將簡要地說明某些該等方法。
錯誤向量振幅(EVM)為用以測量一參考波形以及一已測量波形之間之差異的方法。該項差異稱為一錯誤向量。EVM結果係界定為以百分比表示之一平均錯誤向量功率對一平均參考功率比率的平方根。EVM為調變品質的一項指示。
鄰近頻道洩漏比(ACRL)指出鄰近頻道中之一上面的頻道發射功率對功率的比率。ACRL預估係用來測量一功率放大器引發的互調失真。
頻譜發射遮罩(SEM)指定由調變、發射器非線性及/或偽造發射動作引起的頻外發射動作限制。應該要注意的是，當從一回授信號做出該項預估時，SEM預估的可靠性是具有某些限制的。
以下將較詳細地以3GPP規格來說明分析方法。
亦有其他的習知技藝選項可用來取得發射品質的資訊，例如直流偏移(DC偏移)、信號振幅、波峰因數(CF)或互補累進分布函數(CCDF)的判定。
可在一項發射動作中連續地或定期地分析發射品質，換言之，可重複進行一項品質分析，如箭頭210表示地。可進行品質分析動作，以便追蹤是否一預失真器係於正確方向聚集。
在方塊206中，將根據分析結果來調適該預失真器。典型地，如果分析字元並不符合利用一臨界值設定的準則，便調適該預失真器。例如，如果一錯誤向量振幅或一鄰近頻道洩漏比過大，便觸發適當參數的調適動作，以便改善發射品質或系統效能。
在已到達了調適循環的上限之後，可以另設定一項控制以確保調適程序能停止。可在一段時間之後重新開始該調適動作。在第2圖中，僅展示出一個完整的循環。
此實施例結束於方塊208。
接下來，將利用第3圖來說明一種預失真配置的實例。在此實例中，此預失真配置包括回授鏈306、數位調適預失真器(DAPD)300、以及發射器控制器308。
第3圖中的發射器鏈包括上轉換方塊302，其例如進行數位對類比轉換。在此僅為了清楚的目的來說明此發射器鏈。
在此實施例中，該回授鏈包括基頻頻率的下轉換、類比對數位轉換、以及用以使功率放大器304的輸出信號變回為適於進行數位處理之形式所需的其他的信號程序步驟。
該數位調適預失真器包括用以控制預失真器、預失真調適以及實際預失真的控制功能。
該預失真調適典型地係利用改變一或多個預失真演譯法的選定參數來進行。依次地，該預失真係典型地藉著以選定的預失真演譯法修改一信號來進行。此目的是為了補償欲發射信號中之發射鏈引發的不欲相位與振幅改變。
預失真為技藝中已知的技術，因此在本文中將不詳加說明。
除了無線電單元中的其他功能之外，該發射控制器亦控制預失真功能，例如運轉時間、調適與預失真器控制功能。亦可能可以合併該等二種控制單元，並且把經合併的控制單元置於該預失真器或該發射器的另一個部分中。
例如，在已達到調適循環的上限之後，該發射控制器及/或預失真控制功能可確保該調適程序會停止。在已達到最大數量的調適循環之後，預失真控制功能與發射控制器可藉著改變一或多個訊息來使該預失真器的調適動作中斷。
該預失真典型地亦包括用於發射品質預估的構件。可把該預估構件部分地或完全地置於該預失真器中，或者它們可為與該預失真器耦合之該配置的一部分。
以下，將簡單地說明習知技藝中用於3GPP(第三代流動電話合作項目)系統的發射品質預估方法實例。將更詳細地以3GPP規格來說明該等方法。
錯誤向量振幅(EVM)為用以測量一參考波形以及一已測量波形之間之差異的方法。該項差異稱為一錯誤向量。EVM結果係界定為以百分比表示之一平均錯誤向量功率對一平均參考功率之比率的平方根。EVM為調變品質的一項指示。
鄰近頻道洩漏比(ACRL)指出鄰近頻道中之一上面頻道發射功率對功率的比率。ACRL預估係用來測量一功率放大器引發的互調失真。
頻譜發射遮罩(SEM)指定由調變、發射器非線性及/或偽造發射動作引起的頻外發射動作限制。應該要注意的是，當從一回授信號做出該項預估時，SEM預估的可靠性是具有某些限制的。
亦有其他的習知技藝選項可用來取得發射品質的資訊，例如直流偏移(DC偏移)、信號振幅、波峰因數(CF)或互補累進分布函數(CCDF)的判定。
第4圖展示出一種發射器的實例，其典型地置於一網路元件中，例如基地台，或者於另一個通訊裝置中，然不對其設下限制。熟知技藝者可清楚地了解的是，發射器結構可能會因著目前的實行方案而有所不同。
在一發射器中，首先將調變一信號(方塊400)。調變表示的是一資料串流調變一載波。例如，經調變的信號特徵可為頻率或相位。調變方法為技藝中已知的技術，在本文中將不對其進行詳加說明。
第4圖中的系統為一種寬頻系統，其中係以一長虛擬隨機碼與其相乘來擴展信號。該擴展動作係於方塊402中進行。如果該系統為一窄頻系統，便不需要擴展方塊。
在DSP(數位信號處理)方塊404中，係利用數種方式來處理欲發射的信號，例如使其受到加密及/或編碼。該DSP方塊亦包括方塊400的調變構件以及方塊402的擴展構 件，如由虛線矩形412展示地。上述資料處理方法的實施例係典型地於該DSP方塊中進行。
方塊406把該信號轉換為一種類比形式。方塊408中的RF部分將透過一中間頻率把該信號上轉換為一載波頻率(換言之，為一射頻)，或直接把其轉換為載波頻率。在此實例中，該等RF部件亦包含用以放大該信號以供用於一無線電路徑的一功率放大器。
該發射器具有天線410。如果一接收器與一發射器使用相同天線，便備置雙工過濾器(未展示)以分離發射與接收動作。該天線可為一天線陣列或一單一天線。
可利用數位信號處理器中的軟體來較佳地實行上述資料處理方法之實施例揭露的功能。係以一回授鏈來備置該回授資訊。例如，該實行方案解決方案亦可為ASIC(應用特定積體電路)部件。該等不同實行方案的混合體亦是可行的。
即使已參照根據附錄圖式的實例來說明本發明，可了解的是，本發明並不限於此，且在以下申請專利範圍的範圍內，可利用多種方式來修改本發明。
100‧‧‧基地台
102‧‧‧雙向式無線電鏈結
104‧‧‧雙向式無線電鏈結
106‧‧‧使用者終端機
108‧‧‧使用者終端機
110‧‧‧無線電網路控制器(RNC)
112‧‧‧核心網路(CN)
200~210‧‧‧步驟方塊
300‧‧‧數位調適預失真器(DAPD)
302‧‧‧上轉換方塊
304‧‧‧功率放大器
306‧‧‧回授鏈
308‧‧‧發射器控制器
400‧‧‧調變
402‧‧‧擴展
404‧‧‧DSP(數位信號處理)
406‧‧‧數位對類比轉換
408‧‧‧射頻
410‧‧‧天線
412‧‧‧虛線矩形
第1圖展示出一種通訊系統的實例；第2圖為一流程圖；第3圖展示出一種預失真器的實例；以及第4圖展示出一種發射器的實例。
200‧‧‧開始
202‧‧‧產生回授信號
204‧‧‧分析發射品質
206‧‧‧調適預失真
208‧‧‧結束
210‧‧‧重新進行發射品質分析動作

Claims (11)

  1. 一種用於發射器中的資料處理方法，該發射器包含一預失真器，該方法包含下列步驟：產生一回授信號；利用該回授信號來分析發射品質；根據該分析的結果調適一預失真器；以及在已經到達對最大數量的調適循環之後，中斷該預失真器的該調適步驟。
  2. 調適如申請專利範圍第1項之方法，其另包含針對該發射品質設定一臨界值。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該分析步驟包含於一時域以及一頻域中分析該發射品質。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其另包含針對該發射品質設定一臨界值，且如果該發射品質低於該臨界值，便調適該預失真器。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其另包含執行該分析步驟以便追蹤該預失真器是否朝正確方向收斂。
  6. 一種發射器，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號於一時域以及一頻域中分析發射品質的第一分析構件；用以在如果該發射品質低於一臨界值時，調適一預失真器的第一調適構件；以及用以在已經到達對最大數量的調適循環之後中斷該預失 真器之該調適動作的中斷構件。
  7. 如申請專利範圍第6項之發射器，其另包含用以分析該發射品質的第二分析構件以及用以在如果該發射品質低於預設臨界值時，調適該預失真器的第二調適構件。
  8. 如申請專利範圍第6項之發射器，其另包含用以執行該項分析以便追蹤該預失真器是否朝正確方向收斂的執行構件。
  9. 一種網路元件，其包含：用以產生一回授信號的構件；用以利用該回授信號於一時域以及一頻域中分析發射品質的第一分析構件；用以在如果該發射品質低於一臨界值時，調適一預失真器的第一調適構件；以及用以在已經到達對最大數量的調適循環之後中斷該預失真器之該調適動作的中斷構件。
  10. 如申請專利範圍第9項之網路元件，其另包含用以分析該發射品質的第二分析構件，以及用以在如果該發射品質低於預設臨界值時，調適該預失真器的第二調適構件。
  11. 如申請專利範圍第9項之網路元件，其另包含用以執行該項分析以便追蹤該預失真器是否朝正確方向收斂的執行構件。
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