專利名稱：功率限幅電路和功率限幅方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在使用W-CDMA(寬帶碼分多址)無線電通信系統(tǒng)的基站等中的基帶信號單元中使用的功率限幅(power clipping)電路。
背景技術：
在無線電通信系統(tǒng)的無線電發(fā)射裝置(包括移動電話)中，對于所發(fā)射的信號的幅度來說，一般認為具有極好的線性度和高效率特性的用于線性數(shù)字調制電路中的功率放大器是有益的。但是，對于每個發(fā)射的信號都使用具有極好線性度的功率放大器也有缺點，例如電路的尺寸、成本和功耗等也隨之增加。因此，一般用于該領域的放大器如下。盡管實際使用的功率放大器可以將線性度維持在某一水平，但是功率放大器不能保持超出該水平的線性度，因此可能輸出非線性的信號。
在多個發(fā)射載波被復用到一起的通信方法中，例如CDMA(碼分多址)和OFDM(正交頻分復用)，復用后的信號具有較大的峰值功率。由于通過使用非線性功率放大器對具有較大的峰值功率的信號進行放大，因此發(fā)生非線性失真。這致使發(fā)生帶外輻射。從而，信道間干擾使調制精度降低。結果，誤碼率特性惡化。
考慮到這些，提出了一種限幅電路，用于分別抑制基帶信號單元中的共模信號(I)和正交信號(Q)的峰值功率，以此作為用于避免在功率放大器中輸出非線性輸出信號的方法(例如，日本專利早期公開專利No.2004-032450，日本專利早期公開專利No.2004-349941)。限幅電路的典型示例有正方形限幅和圓形限幅。
正方形限幅過程可以在具有非常小的尺寸的電路中實現(xiàn)。但是，正方形限幅過程對I信號和Q信號分別應用限幅過程。因此，在這兩個信號之一沒有超過限幅電平的情況下，只對另一個信號應用限幅過程。因此，在I信號和Q信號中分別發(fā)生相位誤差。這些相位誤差使它們各自的調制波的調制精度降低，并且也使誤碼率特性惡化。
另一方面，在圓形限幅過程的情形中，限幅過程按I信號和Q信號各自的相位被應用到其二者。因此，圓形限幅過程帶來了這樣的優(yōu)點在圓形限幅過程中不發(fā)生相位誤差，而相位誤差在正方形限幅過程中是一個問題。然而，圓形限幅過程增加了算術處理、數(shù)據讀取處理等的量，同時增加了I和Q信號中的每個信號的位數(shù)。因此，這導致電路尺寸增大，并且增加了功耗。
另外，還已知除正方形限幅過程和圓形限幅過程之外的多邊形限幅過程。圖1是示出了傳統(tǒng)的十六邊形限幅電路的配置的框圖。該十六邊形限幅電路由以下配置而成正方形限幅電路301、相位旋轉電路302、正方形限幅電路303、相位旋轉電路304、正方形限幅電路305、相位旋轉電路306、正方形限幅電路307、相位旋轉電路308和幅度縮放電路309。正方形限幅電路301以限幅電平RL對接收到的I和Q信號中的每個應用正方形限幅過程。相位旋轉電路302將已由正方形限幅電路301應用了正方形限幅過程的I和Q信號各自的相位旋轉+π/4。正方形限幅電路303以限幅電平RL×(2)1/2對相位已被旋轉了+π/4的I和Q信號應用正方形限幅過程。相位旋轉電路304將已由正方形限幅電路303應用了正方形限幅過程的I和Q信號各自的相位旋轉-π/8。正方形限幅電路305以限幅電平RL×2×{2-(2)1/2}1/2對相位已被旋轉了-π/8的I和Q信號應用正方形限幅過程。相位旋轉電路306將已由正方形限幅電路305應用了正方形限幅過程的I和Q信號各自的相位旋轉-π/4。正方形限幅電路307以限幅電平RL×2×(2)1/2×{2-(2)1/2}1/2對相位已被旋轉了-π/4的I和Q信號應用正方形限幅過程。相位旋轉電路308將已由正方形限幅電路307應用了正方形限幅過程的I和Q信號各自的相位旋轉+π/8。幅度縮放電路309對相位已被旋轉了+π/8的I和Q信號各自的幅度進行調節(jié)，輸出所產生的信號。
如上所述，傳統(tǒng)的正方形限幅過程的問題在于分別在I和Q信號中發(fā)生相位誤差。
另外，圓形限幅過程的問題在于增大了電路尺寸并且增加了功耗。
此外，在多邊形限幅過程中，需要將多個基本電路模塊彼此串聯(lián)，其中每個基本電路模塊包括正方形限幅電路和相位旋轉電路。因此，多邊形限幅電路的缺點在于電路尺寸較大。具體而言，三十二邊形限幅和十六邊形限幅需要大量基本電路。因此，極大地增大了電路的尺寸。

發(fā)明內容
為了解決前述問題作出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供一種功率限幅電路，該電路可以避免發(fā)生相位誤差(這是利用正方形限幅過程的問題)，并且同時縮小電路尺寸。
本發(fā)明的一個方面是功率限幅電路，該電路具有選擇器，其接收基帶信號，并且選擇該基帶信號或反饋信號之一，然后輸出被選信號；正方形限幅電路，其接收被選信號，并且限制該被選信號的幅度，然后輸出限幅后的信號；相位旋轉電路，其接收限幅后的信號，并且旋轉該限幅后的信號的相位，然后將相位被旋轉的信號輸出到選擇器作為反饋信號；幅度縮放電路，其接收相位被旋轉的信號，調節(jié)該相位被旋轉的信號來補償該相位被旋轉的信號和被限幅的信號之間的幅度差，然后發(fā)送幅度被縮放的信號；控制電路，其控制選擇器、正方形限幅電路、相位旋轉電路和幅度縮放電路。
本發(fā)明另一個方面是功率限幅方法，該方法選擇基帶信號和反饋信號之一；對該被選信號的幅度進行限幅；旋轉限幅后的信號的相位；以及調節(jié)該相位被旋轉的信號來補償該相位被旋轉的信號和被限幅的信號之間的幅度差；其中在預定時間內重復所述選擇、限幅和旋轉操作。
在本發(fā)明的情形中，功率限幅電路具有第一選擇電路、正方形限幅電路、相位旋轉電路、幅度縮放電路和控制電路。功率限幅電路設計為對于接收到的基帶信號的每個周期，使第一選擇電路執(zhí)行選擇操作、使正方形限幅電路執(zhí)行限幅過程、使相位旋轉電路執(zhí)行相位旋轉并且使控制電路切換限幅電平和控制信號的次數(shù)為N/4次。因此，這可以利用比任何傳統(tǒng)電路尺寸都要小的電路來實現(xiàn)多邊形限幅過程。因此，使用根據本發(fā)明的功率限幅電路可以利用相對較小的電路尺寸抑制輸出信號的失真。這種輸出信號的失真發(fā)生在通過將多個信道復用到一起而獲得的CDMA信號所導致的峰值功率信號被輸入到發(fā)射設備中的功率放大器時。另外，實現(xiàn)多邊形限幅過程可以避免發(fā)生相位誤差，而相位誤差對于正方形限幅過程是個問題。此外，在本發(fā)明的情形中，通過改變限幅電平和自控制電路輸出的控制信號以及對于接收到的基帶信號的每個周期執(zhí)行的反饋的次數(shù)，可以在不改變電路配置的情況下，根據條件和預期使用來容易地實現(xiàn)范圍從正方形限幅過程到準圓形限幅過程中的各種限幅過程，同樣，在本發(fā)明的情形中，提供定時調節(jié)電路、比較電路和第二選擇電路可以避免在不需要功率控制的較低電平處對接收到的基帶信號應用多邊形限幅過程。


通過參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點將變更清楚，在附圖中圖1是示出了傳統(tǒng)的十六邊形限幅電路的配置的框圖。
圖2是示出了根據本發(fā)明示例性實施例的功率限幅電路的配置的框圖。
圖3是示出了根據本發(fā)明示例性實施例的功率限幅電路中的多邊形限幅電路的配置的框圖。
圖4是示出了根據本發(fā)明示例性實施例的功率限幅電路的操作流程的流程圖。
圖5(a)到圖5(d)是示出了根據本發(fā)明示例性實施例的功率限幅電路的操作的時序圖。
圖6是在二維坐標軸上示出了由圖3的多邊形限幅電路執(zhí)行的多邊形限幅過程的圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。所述示例性實施例是要幫助理解本發(fā)明，而不是要以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
在根據本發(fā)明的功率限幅電路的情形中，基帶信號的I信號(共模信號)和Q信號(正交信號)中的每個信號都被輸入到多邊形限幅電路中。多邊形限幅電路由正方形限幅電路、相位旋轉電路和幅度縮放電路配置而成。在多邊形限幅電路中，作為接收到的信號的I和Q信號被輸入到正方形限幅電路，然后由正方形限幅過程進行處理。已經由正方形限幅電路對其執(zhí)行了正方形限幅過程后的I和Q信號被輸入到相位旋轉電路。相位已被旋轉的I和Q信號被反饋回去，并被再次輸入到正方形限幅電路。另外，由于它們的相位已被旋轉，因此這樣反饋回的信號各自的幅度比控制電路各自的原始幅度大。因此，考慮到這種增大，為了校正通過反饋從外部獲得的正方形限幅電路中的限幅電平，需要執(zhí)行控制。
選擇器用于挑選所接收到的I和Q信號和反饋信號中的哪些應當被輸入到正方形限幅電路。在十六邊形限幅過程的情形中，由第一正方形限幅過程獲得的I和Q信號在這些信號的相位被旋轉+π/4后被反饋回。至于第二正方形限幅過程，在正方形限幅電路中，以與第一正方形限幅過程不同的限幅電平對I和Q信號執(zhí)行正方形限幅過程，此后I和Q信號各自的相位被旋轉-π/8。在第三正方形限幅過程中相位旋轉-π/4，在第四正方形限幅過程中相位旋轉+π/8。這樣，相位返回到原始相位。這可以實現(xiàn)十六邊形限幅過程。八邊形限幅過程需要兩次反饋。三十二邊形限幅過程需要8次反饋。因此，N邊形限幅過程(N＝2(n+2)，n＝0，1，2，…)對于I和Q信號的每個周期要求N/4次反饋。由于由此反饋電路執(zhí)行相位旋轉，所以由多邊形限幅電路獲得的幅度值比原始幅度值大。因此，由多邊形限幅電路獲得的幅度值被幅度電路校正，以使這些幅度值可以與原始幅度相等。由幅度縮放電路調整后的信號成為將從多邊形限幅電路輸出的信號。
圖1所示的傳統(tǒng)十六邊形限幅電路需要四個正方形限幅電路和四個相位旋轉電路。如果要實現(xiàn)三十二邊形限幅電路和十六邊形限幅電路，這將導致這些電路的電阻尺寸進一步擴大的問題。本發(fā)明的優(yōu)點在于僅一個正方形限幅電路和一個相位旋轉電路就足以實現(xiàn)多邊形限幅電路。
在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。圖2是示出了根據本發(fā)明示例性實施例的功率限幅電路的配置的框圖。根據該示例性實施例的功率限幅電路由以下配置而成多邊形限幅電路107、限幅電平控制單元102、系數(shù)A控制單元103、系數(shù)B控制單元104、第一反向旋轉控制單元105、第二反向旋轉控制單元106、定時調節(jié)單元101、絕對值計算單元108、I/Q加法器電路109、比較電路110、充當?shù)诙x擇電路的選擇器(下文簡稱為“SEL”)111和邏輯乘法電路(下文稱作“AND”)112?？刂破?13包括限幅電平控制單元102、系數(shù)A控制單元103、系數(shù)B控制單元104、反向旋轉控制單元105和反向旋轉控制單元106。限幅電平RL和RLx從控制器113中的限幅電平控制單元102輸出。
在本示例性實施例的情形中，接收到的信號是已由基帶信號過程處理后的I和Q信號。已由基帶信號過程處理后的I和Q信號被輸入到多邊形限幅電路107、定時調節(jié)單元101和絕對值計算單元108。
來自限幅電平控制單元102、系數(shù)A控制單元103、系數(shù)B控制單元104、第一反向旋轉控制單元105和第二反向旋轉控制單元106的控制信號結合這些電路的操作被輸入到多邊形限幅電路107。這些控制信號取決于每個多邊形類型。因此，這些控制信號的建立值預先被寫到RAM中(這里未示出)。然后，這些這樣寫入的建立值被讀出，并且被輸入到多邊形限幅電路107。
圖3示出了根據本示例性實施例的多邊形限幅電路107的配置。多邊形限幅電路107由以下配置而成充當?shù)谝贿x擇電路的SEL 201和202、多邊形限幅電路203、相位旋轉電路204、D觸發(fā)器電路(下文簡稱為“D-FF”)205和207，幅度縮放電路206和幅度減小單元208和209。
相位旋轉電路204由以下配置而成乘法器240、乘法器241、幅度減小單元242和243、反相器單元244和245、加法器246和加法器247。乘法器240將自正方形限幅電路203輸出的I信號乘以系數(shù)A。乘法器241將自正方形限幅電路203輸出的Q信號乘以系數(shù)A。幅度減小單元242和243分別以比率1/256減小從加法器240和241輸出的信號的幅度。反相器單元244和245分別使從幅度減小單元242和243輸出的信號反相或不反相，并輸出產生的信號。加法器246將自正方形限幅電路203輸出的I信號和自反相器245輸出的信號相加。加法器247將自正方形限幅電路203輸出的Q信號和自反相器244輸出的信號相加。
另外，幅度縮放電路206由乘法器260和261配置成，乘法器260和261將自D-FF 205輸出的I和Q信號分別乘以系數(shù)B。
SEL 201和202在接收到的I和Q信號和從前一級中的D-FF 205反饋回的信號之間進行選擇，然后輸出選中的信號。SEL 201和202的選擇操作與控制信號EN同步執(zhí)行。該控制信號具有與接收到的I和Q信號相同的周期。在控制信號例如是“H”電平的情形中，SEL 201和202選擇I和Q信號。在控制信號例如是“L”電平的情形中，SEL 201和202選擇從D-FF 205反饋回的信號。
正方形限幅電路203以限幅電平RLx對從SEL 201和202輸出的I和Q信號應用正方形限幅過程。由于已使用十六邊形限幅的情形描述本示例性實施例，所以對于I和Q信號的每個周期從D-FF 205反饋回的次數(shù)是四次。結果，限幅電平控制單元102將通過四次切換限幅電平獲得的限幅電平RLx輸出到正方形限幅電路203。
由第一次切換獲得的限幅電平RL1被表示為RL，由第二次切換獲得的限幅電平RL2被表示為RL×(2)1/2。由第三次切換獲得的限幅電平RL3表示為RL×2×{2-(2)1/2}1/2，由第四次切換獲得的限幅電平RL4表示為RL×2×(2)1/2×{2-(2)1/2}1/2。限幅電平與時鐘信號CLK(未示出)同步切換。時鐘信號CLK與控制信號EN同步，并且其頻率是接收到的I和Q信號頻率的四倍。在N邊形限幅過程的情形中，時鐘信號CLK的頻率可以設置為I和Q信號的N/4倍。
隨后，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了第一限幅過程的I和Q信號的各自的相位旋轉+π/4。D-FF 205與隨后的時鐘信號CLK同步地取回相位已被旋轉了+π/4的I和Q信號，然后將I和Q信號分別反饋回SEL 201和202。
SEL 201和202選擇并輸出從D-FF 205反饋回的信號。在正方形限幅電路203執(zhí)行第二正方形限幅過程的情形中，為了對由于相位旋轉電路204導致信號的幅度已變得比原始幅度大的信號進行限幅，限幅電平RLx被切換到限幅電平RL2，該限幅電平RL2大于第一限幅電平RL1。如上所述，第二限幅電平RL2是第一限幅電平RL1的(2)1/2倍。
相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了第二限幅過程的I和Q信號的各自的相位旋轉-π/8。D-FF 205與隨后的時鐘信號CLK同步地取回相位已被旋轉了-π/8的I和Q信號，然后將I和Q信號分別反饋回SEL 201和202。在正方形限幅電路203執(zhí)行的第三正方形限幅中，限幅電平RLx切換到限幅電平RL3。
隨后，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了第三限幅過程的I和Q信號的各自的相位旋轉-π/4。D-FF 205與隨后的時鐘信號CLK同步地取回相位已被旋轉了-π/4的I和Q信號，然后將I和Q信號分別反饋回SEL 201和202。在正方形限幅電路203執(zhí)行的第四正方形限幅中，限幅電平RLx切換到限幅電平RL4。
此后，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了第四限幅過程的I和Q信號的各自的相位旋轉+π/8。D-FF 205與隨后的時鐘信號CLK同步地取回相位已被旋轉了+π/8的I和Q信號。
這樣，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了限幅過程的I和Q信號的相位依次旋轉+π/4、-π/8、-π/4和+π/8。因此，系數(shù)A控制單元103同步于時鐘信號CLK地切換系數(shù)A，第一反向旋轉控制單元105同步于時鐘信號CLK地切換控制信號CTL1，并且第二反向旋轉控制單元106同步于時鐘信號CLK地切換控制信號CTL2。
在第一旋轉過程中，系數(shù)A為1.0×28，控制信號CTL1為零(正常旋轉)，并且控制信號CTL2為1(反向旋轉)。在第二旋轉過程中，系數(shù)A為{(2)1/2-1}×28，控制信號CTL1為1(反向旋轉)，并且控制信號CTL2為零(正常旋轉)。在第三旋轉過程中，系數(shù)A為1.0×28，控制信號CTL1為1(反向旋轉)，并且控制信號CTL2為零(正常旋轉)。在第四旋轉過程中，系數(shù)A為{(2)1/2-1}×28，控制信號CTL1為零(正常旋轉)，并且控制信號CTL2為1(反向旋轉)。
在控制信號CTL1為零時，相位旋轉電路204中的反相器單元244按原樣輸出從幅度減小單元242接收到的信號。當控制信號CTL1為1時，反相器單元244使接收到的信號反相，然后輸出所產生的信號。類似地，在控制信號CTL2為零時，反相器單元245按原樣輸出從幅度減小單元243接收到的信號。當控制信號CTL2為1時，反相器單元245使接收到的信號反相，然后輸出所產生的信號。
已由第四正方形限幅過程和相位旋轉過程處理后的I和Q信號的各自的相位返回到原始信號各自的相位。但是，幅度值變得較大。因此，使用幅度縮放電路206和幅度減小單元208和209使所產生的幅度返回到原始幅度。幅度縮放電路206中的乘法器260和261將自D-FF 205輸出的I和Q信號分別乘以系數(shù)B。自系數(shù)B控制單元104輸出的系數(shù)B為{RL4×/(RL1×RL2×RL3×RL4)}×28。幅度減小單元208和209以比率1/256減小從幅度縮放電路206輸出的I和Q信號各自的幅度。D-FF 207同步于控制信號EN地取回自幅度減小單元208和209輸出的I和Q信號。
另一方面，絕對值計算電路108計算接收到的I和Q信號各自的絕對值。I/Q加法器109將I信號的絕對值|I|與Q信號的絕對值|Q|相加。比較電路110比較自I/Q加法器109輸出的信號|I|+|Q|和限幅電平RL的幅度大小，然后輸出比較結果。作為比較結果，在信號幅度不比限幅電平RL大的情形中，具有二輸入選一輸出配置的SEL 111選擇自定時調節(jié)電路101輸出的信號。此外，在信號幅度大于限幅電平RL的情形中，選擇自多邊形限幅電路107輸出的信號。同樣，AND 112計算對來自控制器113的指令控制信號CTL3和來自比較電路110的比較結果的邏輯乘，以便可以從外部啟動或停止多邊形限幅過程。因此，該邏輯乘的結果被用作用于SEL111的控制信號。
在下文中，將提供根據本發(fā)明的本示例性實施例的功率限幅電路的操作。圖3示出了功率限幅電路的操作。在多邊形限幅電路107作為N邊形限幅電路工作時，重復包括操作404、405、406和407的循環(huán)N/4次。
首先，多邊形限幅電路107選擇基帶信號和來自D-FF 205的反饋信號之一(操作404)。具體而言，SEL 201選擇I信號和反饋信號之一，并且SEL 202選擇Q信號和反饋信號之一。這種選擇操作基于來自控制器113的控制信號EN被執(zhí)行。SEL 201和202的操作是同步的。
在操作404中，控制器113檢查該循環(huán)是否是N/4次中的第一次(操作401)。如果是第一次，則SEL 201和202選擇基帶信號(操作403)。在其他次時，圖像202選擇來自相位旋轉電路204的反饋信號(操作402)。
然后，正方形限幅電路203對來自SEL 201和202的輸入信號的幅度進行限幅(操作405)。限幅量由下一旋轉操作的幅度改變量確定。該量可以預先計算出并被存儲在控制器113中。正方形限幅電路203將限幅后的信號發(fā)送到相位旋轉電路204。
相位旋轉電路204對從正方形限幅電路203接收到的信號進行旋轉(操作406)。相位的旋轉量可以基于本循環(huán)是第幾次，下面將描述。相位旋轉電路204將旋轉后的信號發(fā)送到D-FF 205。相位旋轉后的信號被反饋到SEL 201和202，如圖3所示。重復操作404到操作407，直到N/4次循環(huán)中的最后一次循環(huán)。如果該操作序列的循環(huán)是最后一次(N/4次)，則相位旋轉后的信號被從D-FF 207輸出到SEL 111(操作408)。
在下文中，將詳細描述根據本示例性實施例的功率限幅電路的操作。圖5(a)到圖5(d)是示出了根據本示例性實施例的功率限幅電路的操作的時序圖。
首先，已由基帶信號過程處理過的I和Q信號被輸入到多邊形限幅電路107。多邊形限幅電路107可以使用以下信號來應對各個多邊形限幅過程，所述信號分別來自限幅電平控制單元102、系數(shù)A控制單元103、系數(shù)B控制單元104、第一反向旋轉控制單元105和第二反向旋轉控制單元106。
來自于限幅電平控制單元102、系數(shù)A控制單元103、第一反向旋轉控制單元105和第二反向旋轉控制單元106中的每個的輸出值被切換的次數(shù)根據多邊形限幅過稱的類型而變化。在八邊形限幅過程的情形中，對于I和Q信號的每個周期，每個輸出值被切換兩次。在十六邊形限幅過程的情形中，對于I和Q信號的每個周期，每個輸出值被切換四次。在三十二邊形限幅過程中，對于I和Q信號的每個周期，每個輸出值被切換八次。每個輸出值的切換過程和自多邊形限幅電路107讀取的過程必須與多邊形限幅電路107中的反饋的定時同步。因此，切換和讀取必須與時鐘信號CLK同步執(zhí)行，如圖5(b)所示。
現(xiàn)在參考圖3和圖5(a)到圖5(d)描述多邊形限幅電路107的詳細操作。如圖5(c)所示，接收到的已由基帶信號過程處理過的I和Q信號分別被輸入到多邊形限幅電路107中的各自的SEL 201和202。當圖5(a)所示的控制信號EN為“H”電平時，SEL 201和202在時刻t1選擇并輸出接收到的I和Q信號(在圖5(c)中由#1表示)。
應當注意，操作多邊形限幅電路107的周期必須比接收到的I和Q信號的周期短。將在下面描述，這是由于在執(zhí)行限幅過程時，SEL 201和202選擇自D-FF 205反饋回的信號。在十六邊形限幅過程中，多邊形限幅電路107必須以接收到的I和Q信號的速率的四倍的速率工作。如上所述，時鐘信號的頻率必須被設置為接收到的I和Q信號的頻率的四倍。
正方形限幅電路203以限幅電平RLx對已分別自SEL 201和202輸出的I和Q信號中的每個應用獨立的限幅過程。如上所述，限幅電平RLx的類型根據限幅過程的類型而有所不同。在十六邊形限幅過程的情形中，自限幅電平控制單元102順序輸出四類限幅電平RLx。在從時刻t1到時刻t2的時段中輸出的限幅電平為RL1＝RL。這時，正方形限幅電路203以該限幅電平RL對已分別從SEL 201和202輸出的I和Q信號應用限幅過程。
隨后，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行限幅過程的I和Q信號的各自的相位旋轉。在從時刻t1到時刻t2的時段中，自系數(shù)A控制單元103輸出的系數(shù)A為1.0×28，自第一反向旋轉控制單元105輸出的控制信號CTL1為零(正常旋轉)，并且自第二反向旋轉控制單元106輸出的控制信號CTL2為1(反向旋轉)。此時，相位旋轉電路204使I和Q信號各自的相位旋轉+π/4。
在隨后的時刻t2處，D-FF 205同步于時鐘信號CLK地取回相位已被旋轉了+π/4的I和Q信號，并且將I和Q信號分別反饋回SEL 201和202。當控制信號EN處于“L”電平時，在時刻t2處SEL 201和202選擇并輸出已從D-FF 205反饋回的I和Q信號。
已由相位旋轉電路204將其相位旋轉了+π/4并且從D-FF 205反饋回的I和Q信號各自的幅度是在時刻t1處接收到的原始信號的幅度的(2)1/2倍。因此，限幅電平控制單元102在從時刻t2到時刻t3的時段中輸出下述限幅電平，該限幅電平是在時刻t1處的限幅電平RL1＝RL的(2)1/2倍，或者說RL2＝RL×(2)1/2。此時，正方形限幅電路203以限幅電平RL2對已從D-FF 205反饋回的I和Q信號應用限幅過程。
在從時刻t2到時刻t3的期間中，自系數(shù)A控制單元103輸出的系數(shù)A為{(2)1/2-1}×28，自第一反向旋轉控制單元105輸出的控制信號CTL1為1(反向旋轉)，并且自第二反向旋轉控制單元106輸出的控制信號CTL2為零(正常旋轉)。此時，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了限幅過程的I和Q信號各自的相位旋轉-π/8。
在隨后的時刻t3處，D-FF 205同步于時鐘信號CLK地取回相位已被旋轉了-π/8的I和Q信號。當控制信號EN處于“L”電平時，在時刻t3處SEL 201和202選擇并輸出已從D-FF 205反饋回的I和Q信號。
已由相位旋轉電路204將其相位旋轉了-π/8并且從D-FF 205反饋回的I和Q信號各自的幅度是在時刻t1處接收到的原始信號的幅度的2×{2-(2)1/2}1/2倍。因此，限幅電平控制單元102在從時刻t3到時刻t4的時段中輸出下述限幅電平，該限幅電平是在時刻t1處的限幅電平RL1＝RL的2×{2-(2)1/2}1/2倍，或者說RL3＝RL×2×{2-(2)1/2}1/2。此時，正方形限幅電路203以限幅電平RL3對已從D-FF 205反饋回的I和Q信號應用限幅過程。
在從時刻t3到時刻t4的時段中，自系數(shù)A控制單元103輸出的系數(shù)A為1.0×28，自第一反向旋轉控制單元105輸出的控制信號CTL1為1(反向旋轉)，并且自第二反向旋轉控制單元106輸出的控制信號CTL2為零(正常旋轉)。此時，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了限幅過程的I和Q信號各自的相位旋轉-π/4。
在隨后的時刻t4處，D-FF 205同步于時鐘信號CLK地取回相位已被旋轉了-π/4的I和Q信號。當控制信號EN處于“L”電平時，在時刻t4處SEL 201和202選擇并輸出已從D-FF 205反饋回的I和Q信號。
已由相位旋轉電路204將其相位旋轉了-π/4并且從D-FF 205反饋回的I和Q信號各自的幅度是在時刻t1處接收到的原始信號的幅度的2×(2)1/2×{2-(2)1/2}1/2倍。因此，限幅電平控制單元102在從時刻t4到時刻t5的時段中輸出下述限幅電平，該限幅電平是在時刻t1處的限幅電平RL1＝RL的2×(2)1/2×{2-(2)1/2}1/2倍，或者說RL4＝RL×2×21/2×{2-(2)1/2}1/2。此時，正方形限幅電路203以限幅電平RL4對已從D-FF 205反饋回的I和Q信號應用限幅過程。
在從時刻t4到時刻t5的時段中，自系數(shù)A控制單元103輸出的系數(shù)A為{(2)1/2-1}×28，自第一反向旋轉控制單元105輸出的控制信號CTL1為零(正常旋轉)，并且自第二反向旋轉控制單元106輸出的控制信號CTL2為1(反向旋轉)。此時，相位旋轉電路204使正方形限幅電路203已執(zhí)行了限幅過程的I和Q信號各自的相位旋轉+π/8。
在隨后的時刻t5處，D-FF 205同步于時鐘信號CLK地取回相位已被旋轉了+π/8的I和Q信號。如上所述，由于在時刻t4處的限幅過程和相位旋轉過程，I和Q信號各自的相位返回到在時刻t1處接收到的I和Q信號各自的相位。然而，由于相位旋轉電路204的作用，所以I和Q信號各自的幅度值被增大。因此，幅度縮放電路206和幅度減小單元208和209對I和Q信號各自的幅度值進行調節(jié)，以便補償由于相位旋轉而導致的信號幅度增大。在時刻t5處，D-FF 207同步于控制信號EN地取回自幅度減小單元208和209輸出的I和Q信號。從而，從D-FF 207輸出圖5(d)所示的輸出I和Q信號(圖5(d)中的#1)。
另外，時刻t5是接收到下一個接收到的I和Q信號(圖5(d)的#2)的時刻。在時刻t5處，SEL 201和202以與在時刻t1處相同的方式響應于控制信號EN選擇接收到的I和Q信號。從而，從時刻t5起，重復執(zhí)行與從前述時刻t1起執(zhí)行的過程相同的過程。
圖6是在二維坐標軸上示出了由根據本示例性實施例的多邊形限幅電路107執(zhí)行的多邊形限幅過程的圖。在圖6中，標號α表示不存在相移的I和Q信號的幅度值所在的區(qū)域。標號β表示在I和Q信號的相位被旋轉了+π/4后由限幅過程處理過的I和Q信號的幅度值所在的區(qū)域。標號γ表示在I和Q信號的相位被旋轉了-π/8后由限幅過程處理過的I和Q信號的幅度值所在的區(qū)域。標號δ表示在I和Q信號的相位被旋轉了-π/4后由限幅過程處理過的I和Q信號的幅度值所在的區(qū)域。通過這些過程，多邊形限幅電路107致使I和Q信號被由對角線指示的十六邊形中的限幅過程所處理。
另一方面，與多邊形限幅電路107的處理平行地，接收到的I和Q信號被輸入到絕對值計算單元108。絕對值計算單元108計算I和Q信號各自的絕對值。I/Q加法器電路109將I信號的絕對值|I|與Q信號的絕對值|Q|相加，然后將相加的結果輸出到比較電路110。
比較電路110比較自I/Q加法器電路109輸出的信號|I|+|Q|和限幅電平RL的大小，然后輸出比較結果。AND電路112產生自比較電路110輸出的比較結果信號和來自控制器113的指示是否執(zhí)行了限幅過程的指令信號CTL3的邏輯乘積，然后輸出該邏輯乘的結果。響應于自AND 112輸出的信號，SEL 111在自多邊形限幅電路107輸出的I和Q信號和自定時調節(jié)單元101輸出的I和Q信號之間進行挑選。
定時調節(jié)單元101是配置為緩沖器的電路，用于處理發(fā)生在到多邊形限幅電路107的輸入和自多邊形限幅電路107的輸出之間的延遲時間。定時調節(jié)電路101是這樣的電路，其用于對I和Q信號進行延時，以便使下述定時可以匹配已通過多邊形限幅電路107的I和Q信號被輸入到SEL111的定時，和已通過定時調節(jié)單元101的I和Q信號被輸入到SEL 111的定時。另外，AND 112被提供來用于從外部啟動和停止由多邊形限幅電路107執(zhí)行的限幅過程。
例如，在自控制器113接收到的指令信號CTL3為零(停止)的情形中，自AND 112輸出的信號也為零。在這種情形中，SEL 111選擇已從定時調節(jié)單元101輸出的I和Q信號。另一方面，在指令信號CTL3為1(啟動)并且同時來自比較電路110的比較結果信號也為1(|I|+|Q|大于限幅電平RL)的情形中，自AND電路112輸出的信號為1。在這種情形中，SEL 111選擇已從多邊形限幅電路107輸出的I和Q信號。另外，在指令信號CTL3為1并且同時來自比較電路110的比較結果為零(|I|+|Q|不大于限幅電平RL)的情形中，自AND 112輸出的信號也為零。在這種情形中，SEL 111選擇已從定時調節(jié)單元101輸出的I和Q信號。
結果，如果接收到的I和Q信號各自的幅度存在于由ε表示的區(qū)域中，則選擇已通過定時調節(jié)單元101但是尚未被限幅過程處理的I和Q信號。如果接收到的I和Q信號各自的幅度存在于超出由ε表示的區(qū)域之外的區(qū)域中，則選擇已通過多邊形限幅電路107的I和Q信號。確定是否應當基于限幅電平RL執(zhí)行限幅過程的原因在于要避免將限幅過程應用到電平如此低以至于不需要功率控制的I和Q信號。
如上所述，在本示例性實施例的情形中，功率限幅電路具有多邊形限幅電路107以及控制多邊形限幅電路107的第二反向旋轉控制單元106、第一反向旋轉控制單元105、限幅電平控制單元102、系數(shù)A控制單元103和系數(shù)B控制單元104。另外，對于I和Q信號的每個周期，多邊形限幅電路107內部的反饋和限幅電平與那些控制單元的控制信號的切換被執(zhí)行N/4次。結果，使得多邊形限幅電路107僅包括一個正方形限幅電路和一個相位旋轉電路就足夠了。因此，可以實現(xiàn)電路尺寸比傳統(tǒng)的功率限幅電路小的多邊形限幅電路。此外，在本示例性實施例的情形中，限幅電平RLx、系數(shù)A和B、控制信號CTL1和CTL2的改變，以及反饋被執(zhí)行時的次數(shù)的改變，使得可以在不響應于條件和預期使用來修改電平配置的情況下，容易地實現(xiàn)從正方形限幅過程到準圓形限幅過程的各種限幅過程。
本發(fā)明可應用于W-CDMA無線電通信系統(tǒng)中的基站中的基帶信號單元中。
盡管已參考本發(fā)明的示例性實施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應當理解，在不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對形式和細節(jié)作出各種改變。上述示例性實施例僅應被理解為描述性的，而不是要作出限制。因此，本發(fā)明的范圍不由對本發(fā)明的詳細描述限定，而是由所附權利要求書限定，并且該范圍內的各種差異都應被解釋為包括在本發(fā)明內。
本申請要求2005年3月25日向日本專利局提交的日本專利申請No.089595/2005的優(yōu)先權，該申請的公開通過引用整體結合于此。
權利要求
1.一種功率限幅電路，包括選擇器，其接收基帶信號，并且選擇所述基帶信號或反饋信號之一，然后輸出被選信號；正方形限幅電路，其接收所述被選信號，并且限制所述被選信號的幅度，然后輸出限幅后的信號；相位旋轉電路，其接收所述限幅后的信號，并且旋轉所述限幅后的信號的相位，然后將相位被旋轉的信號輸出到所述選擇器作為所述反饋信號；幅度縮放電路，其接收所述相位被旋轉的信號，調節(jié)所述相位被旋轉的信號來補償所述相位被旋轉的信號和所述限幅后的信號之間的幅度差，然后發(fā)送幅度被縮放的信號；控制電路，其控制所述選擇器、所述正方形限幅電路、所述相位旋轉電路和所述幅度縮放電路。
2.如權利要求1所述的功率限幅電路，其中，所述選擇器每N/4(N＝2(n+2)n＝0，1，2，…)次中的一次選擇所述基帶信號，并且每N/4次中的其他次選擇所述反饋信號。
3.如權利要求2所述的功率限幅電路，其中，所述選擇器的所述選擇操作、所述正方形限幅電路的所述限幅操作、所述相位旋轉電路的所述旋轉操作和所述幅度縮放電路的所述調節(jié)操作在所述基帶信號的一個周期中被執(zhí)行N/4次。
4.如權利要求3所述的功率限幅電路，所述選擇器還包括第一選擇器，其接收所述基帶信號的共模信號；第二選擇器，其接收所述基帶信號的正交信號。
5.如權利要求2所述的功率限幅電路，其中，對所述被選信號的限幅量是響應于在所述相位旋轉電路的所述旋轉操作期間的幅度改變而來確定的。
6.如權利要求1所述的功率限幅電路，還包括定時調節(jié)電路，其接收所述基帶信號，調節(jié)所述時間延遲，然后輸出所述調節(jié)后的基帶信號；比較電路，其接收所述基帶信號，將所述基帶信號與預定閾值相比較，然后輸出所述比較過程的結果；第三選擇器，其接收所述調節(jié)后的基帶信號和所述幅度縮放后的信號，并且基于所述比較過程的所述結果來選擇并輸出所述調節(jié)后的基帶信號和所述幅度縮放后的信號之一。
7.如權利要求1所述的功率限幅電路，其中，所述功率限幅電路是十六邊形限幅電路。
8.如權利要求1所述的功率限幅電路，其中，所述功率限幅電路是三十二邊形限幅電路。
9.一種功率限幅方法，包括選擇基帶信號和反饋信號之一；對所述被選信號的幅度進行限幅；旋轉所述限幅后的信號的相位；以及調節(jié)所述相位被旋轉的信號來補償所述相位被旋轉的信號和所述限幅后的信號之間的幅度差；其中所述選擇、限幅和旋轉每個都被執(zhí)行多于一次。
10.如權利要求9所述的功率限幅方法，其中，在所述選擇操作期間，每N/4(N＝2(n+2)n＝0，1，2，…)次中的一次選擇所述基帶信號，并且每N/4次中的其他次選擇所述反饋信號。
11.如權利要求10所述的功率限幅方法，其中，所述選擇操作、所述限幅操作、所述旋轉操作和所述調節(jié)操作在所述基帶信號的一個周期中被執(zhí)行N/4次。
12.如權利要求10所述的功率限幅方法，其中，對所述被選信號的限幅量是響應于在所述旋轉操作期間的幅度改變來確定的。
13.如權利要求9所述的功率限幅方法，還包括延遲所述基帶信號；將所述基帶信號與預定閾值相比較；基于所述比較結果來選擇所述調節(jié)后的信號和所述延遲后的信號之一。
14.如權利要求9所述的功率限幅方法，其中，所述基帶信號被十六邊形限幅。
15.如權利要求9所述的功率限幅方法，其中，所述基帶信號被三十二邊形限幅。
全文摘要
本發(fā)明提供了功率限幅電路和用于該功率限幅電路的方法。一種功率限幅電路包括選擇器，其接收基帶信號，并且選擇該基帶信號或反饋信號之一，然后輸出被選信號；正方形限幅電路，其接收被選信號，并且限制該被選信號的幅度，然后輸出限幅后的信號；相位旋轉電路，其接收限幅后的信號，并且旋轉該限幅后的信號的相位，然后將相位被旋轉的信號輸出到選擇器作為反饋信號；幅度縮放電路，其接收相位被旋轉的信號，調節(jié)該相位被旋轉的信號來補償該相位被旋轉的信號和限幅后的信號之間的幅度差，然后發(fā)送幅度被縮放的信號；控制電路，其控制選擇器、正方形限幅電路、相位旋轉電路和幅度縮放電路。
文檔編號H04B1/04GK1838545SQ20061006742
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月27日 優(yōu)先權日2005年3月25日
發(fā)明者堀越修平 申請人:日本電氣株式會社