專利名稱:用于減小峰值因數(shù)的電路裝置、和用于減小信號動(dòng)態(tài)范圍的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于減小峰值因數(shù)的電路裝置和也涉及與其有關(guān)的使用。本發(fā)明還涉及一種用于減小信號動(dòng)態(tài)范圍的方法。
在現(xiàn)代通信方法中，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被相位調(diào)制和幅度調(diào)制到載波信號上。通常，調(diào)制的數(shù)字類型被用于這樣的通信方法。其例子是正交幅度調(diào)制(QAM)、“正交相移鍵控” (QFSK)或者正交頻分復(fù)用(OFDM)。為了能夠最好地利用可用的頻率空間，另外采用在相同的載頻上同時(shí)傳輸多個(gè)不同的信號。使用這種原理的這種通信標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)例子是“第三代合作項(xiàng)目”(3GPP)的“通用移動(dòng)通信系統(tǒng)”(UMTS標(biāo)準(zhǔn))。
在這種移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)情況下，要傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)是在一個(gè)頻帶內(nèi)用唯一識別碼進(jìn)行處理的。利用不同的識別碼被處理的數(shù)據(jù)于是可以在該頻帶上一起被傳輸。利用不同識別的處理被稱為碼擴(kuò)展方法或者“碼分多址”(CDMA)。
同時(shí)傳輸不同的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致總信號的幅度在該頻帶內(nèi)隨時(shí)間有很大波動(dòng)。但是總信號的平均功率卻相對恒定，例如，單個(gè)的信號分量可能有遠(yuǎn)高于平均值的很高的幅度。在這種情況下，用于高于平均功率的在信號中所出現(xiàn)的分量的概率函數(shù)被稱為“互補(bǔ)累積分布函數(shù)”(CCDF)。圖10示出了用于典型的WCDMA信號的這種函數(shù)的示意圖。在這種情況下，可以看出，總信號包括高于平均功率多達(dá)n dB的分量。在平均功率之上出現(xiàn)的最大值被稱為峰值因數(shù)，該最大值具有低概率。
在UMTS移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)的情況下，能夠使用相鄰的頻帶來同時(shí)傳輸不同的寬帶信號。因此，為UMTS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在每個(gè)頻帶的單個(gè)載頻之間的、5MHz的頻率間隔。在向不同的移動(dòng)通信設(shè)備發(fā)送信號的基站中，對于每個(gè)頻帶都可以獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)射輸出級。對于每個(gè)獨(dú)立的頻帶而言，這就意味著基本上并行的處理和專用的發(fā)射輸出級，其包括輸出功率放大器。另一個(gè)選擇是只在基站內(nèi)提供單一的發(fā)射輸出級，并將所有的信號源的公共基帶信號饋送到所述發(fā)射輸出級中。
圖11示出用于UMTS/WCDMA移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)的這種基站的示意圖。在這種情況下，提供要傳輸?shù)男盘柕母鱾€(gè)WCDMA信號源、即WCDMA-S1至WCDMA-SM的輸出端被連接到各自的成形濾波器、即S濾波器上。由源所輸出的數(shù)字信號通過成形濾波器被內(nèi)插，所述成形濾波器具有根升余弦(RRC)成形響應(yīng)，有22％的“滾降”，如該移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的那樣。
經(jīng)濾波的數(shù)字信號繼而與來自數(shù)控振蕩器NCO的信號相乘并以這種方式被分在不同的頻帶上。數(shù)控振蕩器NCO被如此選擇，使得在相乘之后，各個(gè)頻帶具有5MHz的相應(yīng)頻率間隔。各個(gè)頻帶繼而被相加并且在數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號。輸出端又被連接到發(fā)射輸出級(這里沒有示出)。
在發(fā)射輸出級中受高的峰值因數(shù)影響最大的元件是基站的發(fā)射輸出級中的各個(gè)放大級。為了保證足夠的信號質(zhì)量并且尤其是低誤差率，各個(gè)放大器在其輸入幅度域中具有盡可能的線性響應(yīng)是有利的。這是確保頻譜要求和信號質(zhì)量的唯一途徑。這就意味著各個(gè)放大級的工作點(diǎn)需要適當(dāng)?shù)乇贿x擇，使得放大級即便在高的輸入幅度下也不達(dá)到飽和。
這些要求通常導(dǎo)致功率放大器的體積太大。這導(dǎo)致基站的各個(gè)運(yùn)營商的附加開銷，并且增加空間和功率要求。一種替代的選擇是改變發(fā)射輸出級之前的輸入信號，并且用這種方式減小峰值因數(shù)。特別是當(dāng)對信號質(zhì)量和誤差率、“誤差向量大小”和“峰值碼域誤差”的要求低，或者不被已改變的輸入信號顯著惡化時(shí)，這是可能的。對此可以有不同的選擇，例如在N.Hentati和M.Schrader的文獻(xiàn)“Additive Algorithm forReduction of the Crestfactor”(5th International OFDM Workshop，Hamburg，September 2000，pp.27.1 to.5)；或者O.Vnánen和J.Vankka和K.Halonen“Effect of Clipping in Wideband CDMA systemand Simple Algorithm for peak Windowing”(Proc.World WirelessCongress，San Francisco，May 2002，pp.614 to 619)中。圖12示出用于減小峰值因數(shù)的附加方法的公知實(shí)施例。在這種情況下，各個(gè)經(jīng)濾波的信號通過從各個(gè)信號中減去附加分量而被校正，以減小峰值因數(shù)并且因此避免基站的放大級中的失真。
利用附加的峰值因數(shù)減小所說明的處理產(chǎn)生附加頻譜分量，然而，所述附加的頻譜分量擴(kuò)展了頻譜并因此導(dǎo)致相鄰信道中的附加誤差。
在下文中參考附圖借助于不同的示例性實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中圖1示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖2示出基站的WCDMA信號路徑的概況，圖3示出用于減小多載波信號的信號動(dòng)態(tài)范圍的裝置的改進(jìn)，圖4示出預(yù)先計(jì)算單元的第一實(shí)施例，圖5示出預(yù)先計(jì)算單元的第二實(shí)施例，圖6示出基于該預(yù)先計(jì)算單元的來自具有濾波響應(yīng)的成形濾波器的脈沖響應(yīng)的圖表，圖7示出校正裝置的第一實(shí)施例，圖8示出校正裝置的第二實(shí)施例，圖9示出校正裝置的第三實(shí)施例，圖10示出信號概率函數(shù)CCDF的表示圖表，圖11示出基于UMTS/WCDMA標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生信號的基本元件的框圖，圖12示出多載波信號的公知的基站的示意圖。
具體實(shí)施方式本說明書概括描述了本發(fā)明的其他方面和實(shí)施例。此外，對附圖予以參照，所述附圖構(gòu)成說明書的一部分，并且利用圖解示出本發(fā)明在實(shí)際中可以怎樣被實(shí)現(xiàn)。圖中的實(shí)施例表示可以更好地理解本發(fā)明的一個(gè)或更多方面的概括。該概括不是本發(fā)明的一個(gè)全面的概述，并且也不是要將本發(fā)明的特征或關(guān)鍵元件限制到一個(gè)特定的實(shí)施例。相反，示例性實(shí)施例中公開的不同的元件、方面和特征可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同的方式結(jié)合以獲得本發(fā)明的一個(gè)或更多優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以采用其他實(shí)施例并且可以在不偏離本發(fā)明核心思想的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯的改動(dòng)。附圖中的元件不必真實(shí)相對彼此地按比例繪制。相同的參考標(biāo)記表示相互對應(yīng)的相似的部分。
本發(fā)明規(guī)定，不是把用于減小各個(gè)輸入信號的信號動(dòng)態(tài)范圍的校正裝置僅僅設(shè)置在成形濾波器之后，而是把其布置在各個(gè)信號源與被設(shè)置在并行信號路徑中的相關(guān)成形和內(nèi)插濾波器之間。
這導(dǎo)致不只是利用已經(jīng)內(nèi)插的數(shù)字輸出信號、而是直接在基帶內(nèi)利用由數(shù)據(jù)源所提供的數(shù)字信號減小動(dòng)態(tài)范圍。這允許峰值因數(shù)的進(jìn)一步減小并且因此同時(shí)還進(jìn)一步減小誤差率。
用于減小信號動(dòng)態(tài)范圍的校正裝置有利地可以被設(shè)計(jì)用于以數(shù)字信號的時(shí)鐘速率來處理數(shù)字信號。只有那樣才實(shí)現(xiàn)內(nèi)插并且轉(zhuǎn)換到更高的數(shù)字時(shí)鐘頻率。
在這種情況下，校正裝置可以包括估計(jì)其后置的成形濾波器的頻率響應(yīng)的元件。校正裝置利用該估計(jì)來改變由各個(gè)信號源所輸出的數(shù)字信號的信號動(dòng)態(tài)范圍。這導(dǎo)致動(dòng)態(tài)范圍減小并且因此導(dǎo)致總的峰值因數(shù)減小。在連續(xù)方面，該裝置包括用于在一時(shí)間間隔期間在不同的時(shí)間階段對來自其后置的成形濾波器的輸出信號進(jìn)行估計(jì)的元件。該時(shí)間間隔可以包括符號周期、或者輸入信號中的時(shí)鐘脈沖周期。這些元件被這樣設(shè)計(jì)，使得這些元件考慮數(shù)字輸入信號的幅度和相位、以及與輸入信號有關(guān)的第二信號的幅度和相位，該第二信號由數(shù)控振蕩器提供并且被用于產(chǎn)生在預(yù)期的頻帶上的數(shù)字輸出信號。
在本發(fā)明另一個(gè)可能的實(shí)施例中，所述元件分別包括多個(gè)并行設(shè)置的濾波器，所述濾波器以數(shù)據(jù)信號的時(shí)鐘速率工作并且被設(shè)計(jì)用以在數(shù)字輸入信號的時(shí)鐘間隔內(nèi)的相應(yīng)時(shí)刻計(jì)算來自其后置的成形濾波器的輸出值。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)置有對應(yīng)于被施加給輸入端的信號源數(shù)目的四倍的多個(gè)預(yù)先計(jì)算單元。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)先計(jì)算單元的數(shù)目從所使用的成形濾波器的過采樣因數(shù)中推導(dǎo)出。
因?yàn)轭A(yù)先計(jì)算單元和后面的校正可能需要一定時(shí)間，所以另一方面涉及后面的信號處理。因此可以規(guī)定在時(shí)間上延遲數(shù)字輸入信號并且隨后用經(jīng)校正的信號以合適的方式對其進(jìn)行處理。這允許校正由預(yù)先計(jì)算單元和校正所導(dǎo)致的延遲。
為此目的，延遲單元可以被設(shè)置，所述延遲單元被連接在校正裝置的輸入端和該裝置的輸出端之間。此外，設(shè)置加法器，所述加法器將延遲的數(shù)字輸入信號加到經(jīng)校正的輸入信號上并且將其提供給輸出端。
預(yù)先計(jì)算單元允許對相應(yīng)的輸入信號的時(shí)間特性曲線進(jìn)行估計(jì)。在本發(fā)明的另一方面，也考慮輸入信號的幅度或者總信號的幅度是否超過一定閾值。如果這是這種情況，則這被用來計(jì)算誤差信號，其中從所述誤差信號基于輸入信號利用合適的權(quán)重計(jì)算校正因數(shù)。
本發(fā)明特別適用于使用公知的多載波系統(tǒng)，其中多個(gè)信號在不確定帶寬的相鄰頻帶中同時(shí)被輸出。在這種情況下，各個(gè)相鄰頻帶上的信號可以被用于不同的移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)，也就是說例如具有不同的調(diào)制類型。在裝置中適當(dāng)?shù)募訖?quán)因此允許在每個(gè)頻帶中單獨(dú)地設(shè)置信號動(dòng)態(tài)范圍并且使與信號質(zhì)量的要求相匹配。
一些對信號質(zhì)量重要的參數(shù)尤其是向量誤差、“誤差向量大小”，并且在UMTS/WCDMA移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)的情況下下是相鄰信道功率、“鄰信道泄漏比”。后者應(yīng)該盡量低，以便最小化對相鄰信道中的信號的任何影響。
圖2示出一個(gè)用于基于UMTS標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生WCDMA信號的基帶單元的示意圖。在該標(biāo)準(zhǔn)中，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在單一的頻帶上同時(shí)被發(fā)送給不同的移動(dòng)通信設(shè)備。然而，為了能夠識別所發(fā)送的信號并將數(shù)據(jù)與特定的移動(dòng)通信設(shè)備相關(guān)聯(lián)，UMTS/WCDMA標(biāo)準(zhǔn)涉及使用碼擴(kuò)展方法(CDMA，碼分多址)被處理的信號。
要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被施加給輸入端100并被裝置101處理。在那里，基于標(biāo)準(zhǔn)的所規(guī)定的包結(jié)構(gòu)被確定并且數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字同相值Di和正交分量值Dq。被施加給輸入端100的數(shù)據(jù)是例如從基站要被傳輸給獨(dú)立的移動(dòng)通信設(shè)備的語音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)或文本信息。為了識別該移動(dòng)通信設(shè)備，數(shù)據(jù)現(xiàn)在使用已知的信道編碼被擴(kuò)展。信道編碼允許移動(dòng)通信設(shè)備識別為該設(shè)備所預(yù)定的數(shù)據(jù)并處理它們。信道編碼由裝置120提供分別用于同相分量Di和正交分量Dq。信道編碼取決于要發(fā)送的數(shù)據(jù)的傳輸速率，并且被這樣設(shè)計(jì)，使得在擴(kuò)展同相分量Ci和擴(kuò)展正交分量Cq已經(jīng)被擴(kuò)展之后碼片速率(chip rate)為3.84Mcps。擴(kuò)展數(shù)字信號繼而在裝置105中與擾亂碼SCi和SCq相乘。分別由裝置103、103a針對同相分量和擴(kuò)展分量所提供的擾亂碼被用來識別基站。具有其分量Si和Sq的擾亂的和擴(kuò)展的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流被提供給功率控制裝置106。在那里，數(shù)字信號具有它們的基于外部選擇所設(shè)置的幅度。例如，可以因此有利于根據(jù)移動(dòng)通信設(shè)備是否接收足以無誤差地傳輸數(shù)據(jù)的信號強(qiáng)度來減少或增加兩個(gè)分量的平均功率。
為對各種移動(dòng)通信設(shè)備的不同數(shù)據(jù)執(zhí)行以下過程，即僅利用單獨(dú)的信道編碼來擴(kuò)展具有它們的同相分量Di和它們的正交分量Dq的數(shù)字輸入信號并且然后利用另一擾亂碼對其進(jìn)行處理。根據(jù)所選擇的數(shù)據(jù)傳輸速率，多達(dá)512個(gè)數(shù)據(jù)傳輸信道Ch.0至Ch.N為此目的被提供，其中當(dāng)使用不同的擾亂碼時(shí)，可以再次使用信道編碼。這允許數(shù)據(jù)傳輸信道的數(shù)目被進(jìn)一步增加。它們在加法器107中與控制和同步信道被相加在一起形成總信號。這些控制和同步信道尤其包括例如這里示出的同步信道，“主同步信道”(P-SCH)和“輔同步信道”(S-SCH)。然后總數(shù)字輸出信號x(nTc)被施加給加法器107的輸出端。在UMTS/WCDMA移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)的情況下，數(shù)字總信號的時(shí)鐘速率是Tc＝3.84MHz并對應(yīng)于“碼片速率”。
WCDMA信號的數(shù)字基帶單元的在圖2中示意性示出的實(shí)施例隨后基于WCDMA信號源，所述WCDMA信號源被提供用于在特定的頻帶上進(jìn)行傳輸。在該情況下，輸出數(shù)字信號x(nTc)被轉(zhuǎn)換成模擬信號并被轉(zhuǎn)換到輸出載波頻率。
圖1示出了一個(gè)基于本發(fā)明的用于多載波操作的基站的示意性改進(jìn)。在這種情況下，規(guī)定在各自的相鄰頻帶上布置各個(gè)信號源WCDMA-S1至WCDMA-SM。這有利地也在數(shù)字信號處理中發(fā)生，這意味著最后作為來自所有信號源的總和的數(shù)字總信號通過公共數(shù)/模轉(zhuǎn)換器50被轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號并且繼而被轉(zhuǎn)換成射頻輸出信號。
為了利用多載波信號進(jìn)行操作的目的，規(guī)定來自各個(gè)信號源WCDMA-S1、10b至10c的數(shù)字輸出信號被移至期望的頻帶。這利用數(shù)字的數(shù)控振蕩器NCO1、NCO2至NCOM實(shí)現(xiàn)，其利用乘法器60將來自相應(yīng)的信號源10a、10b至10c的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換至期望的頻帶。例如，這通過使來自數(shù)控振蕩器的數(shù)字信號與來自源的信號相乘來實(shí)現(xiàn)。換句話說，來自信號源的信號通過數(shù)控振蕩器被移頻。
基于要傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)和為該標(biāo)準(zhǔn)提供的調(diào)制方法，可發(fā)生的是，總信號的最大輸出幅度隨著時(shí)間將大大地超過平均功率或平均幅度。
例如，這種情況導(dǎo)致高峰值因數(shù)，如從圖10中的圖表中可以看出。在這種情況下，幅度值超過平均功率11dB的概率大約是0.01‰。尤其在多載波信號的情況下，高峰值因數(shù)可能導(dǎo)致在基站的發(fā)射輸出級中所設(shè)置的放大器造成輸出信號的失真，并且在這點(diǎn)上，有助于數(shù)據(jù)誤差率增加。此外，失真由于互調(diào)產(chǎn)物而擴(kuò)寬由放大器輸出的信號的信號頻譜。在相鄰信道中，這同樣可能導(dǎo)致增加的數(shù)據(jù)誤差率。
因此，有利的是減小總輸出信號的動(dòng)態(tài)范圍并且從而減小峰值因數(shù)。對于這個(gè)過程，圖1中所示的實(shí)施例具有連接在各個(gè)信號源10a至10c和相應(yīng)的信號源的成形濾波器SF之間的校正裝置20。校正裝置20估計(jì)由信號源所提供的信號的幅度和相位并且由此校正各個(gè)信號。這樣進(jìn)行校正，使得存在于加法器65中的總信號的信號動(dòng)態(tài)范圍減小。各個(gè)被校正的信號繼而被提供給成形濾波器SF。位于信號源和成形濾波器SF之間的校正裝置20允許減小總信號的動(dòng)態(tài)范圍，而這不會由于后置的成形濾波器SF再次導(dǎo)致頻譜擴(kuò)寬。尤其當(dāng)校正裝置20能夠在各個(gè)信號源10a至10c的碼片速率Tc的區(qū)域內(nèi)以低得多的時(shí)鐘速率工作時(shí)，這成為可能的。
圖3示出校正裝置20的一個(gè)可能的實(shí)施例。它包括用于提供來自各個(gè)信號源10a、10b和10c的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流X1、x2、XM的輸入連接201a、201b和201c。其他的連接202a、202b和202c被用于提供來自數(shù)控振蕩器NCO1、NCO2至NCOM的信號P1、P2至PM。在輸出端，輸出抽頭203a、203b和203c被提供用于校正的信號
至
其他的輸出抽頭204a、204b和204c被用于輸出來自數(shù)控振蕩器NCO的延遲的信號P1、P2至PM。
校正裝置20包括多個(gè)預(yù)測裝置PS1、PS2至PSM。它們相應(yīng)的輸入端301a、301b至301c被連接到相應(yīng)的輸入連接201a、201b或201c。每個(gè)預(yù)測裝置PS1至PSM都被設(shè)計(jì)用以確定來自連接到校正裝置20的成形濾波器在時(shí)鐘周期Tc內(nèi)的不同時(shí)間階段的輸出信號或者響應(yīng)。在輸出端，預(yù)測裝置PS1、PS2至PSM各自具有N個(gè)抽頭，從其中可能分接出各自的預(yù)測信號元素。尤其，第一預(yù)測單元PS1輸出對提供給它的第一數(shù)字信號X1的預(yù)測。該預(yù)測包括信號元素Y1，1至Y1，N。相應(yīng)地，預(yù)測單元PS2產(chǎn)生對第二信號元素X2的預(yù)測并且預(yù)測單元PSM產(chǎn)生對數(shù)據(jù)流XM的具有信號元素YM，1至YM，N的預(yù)測。為利用數(shù)控振蕩器獲得后續(xù)的移頻的進(jìn)一步預(yù)測，使來自數(shù)字振蕩器信號P1至PM的相應(yīng)的復(fù)合相位信息與來自成形濾波器的這些預(yù)測數(shù)據(jù)相乘是必要的。為此，輸入連接202a、202b至203c被連接到相應(yīng)的串/并轉(zhuǎn)換器310a至310c。所述轉(zhuǎn)換器的輸出端具有總共N個(gè)抽頭，所述抽頭被用于在各自的輸入信號P1，P2至PM的時(shí)鐘周期Tc內(nèi)的時(shí)刻提供各自的相位信息項(xiàng)。各自的相位信息項(xiàng)在乘法器中被各自的預(yù)測信號Y1，1、Y1，N至YM，1、YM，N乘。為此，每個(gè)預(yù)測裝置PS1、PS2至PSM的輸出端被連接至適當(dāng)?shù)某朔ㄆ鳌８髯缘牡诙斎攵吮还?yīng)由串/并轉(zhuǎn)換器301a、301b至301c相應(yīng)提供的相位信息項(xiàng)。
校正裝置還包括加法器330，1至330，N。所述加法器的輸入端被連接至乘法器320a，1至320a，N、320b，1至320b，N和320c，1至320c，N的輸出端。在這種布置中，每個(gè)加法器和相關(guān)預(yù)測裝置中的乘法器準(zhǔn)確相耦合，所述預(yù)測裝置具有相同的采樣時(shí)刻的相位值。以這樣的方式相加的總的預(yù)測信號Y1、Y2至YN被提供給校正裝置40。
通常，可以假定對于每個(gè)時(shí)鐘周期Tc總共四個(gè)不同的時(shí)間階段足以在足夠的程度上確定后置的成形濾波器的響應(yīng)。因?yàn)榕c對于已知的單載波系統(tǒng)相比，總信號帶寬對于具有多個(gè)載頻的系統(tǒng)而言大得多，所以需要同樣地增加預(yù)測的數(shù)目N。因此，預(yù)測的最小數(shù)目N為N＝4×M是例如對于具有相應(yīng)的信號帶寬的相鄰頻率信道的數(shù)目M來獲得的。據(jù)此，在具有三個(gè)預(yù)測裝置PS1、PS2和PSM的基站的本例子中，用每個(gè)單獨(dú)的預(yù)測裝置進(jìn)行總的十二個(gè)預(yù)測。如果用于傳輸數(shù)據(jù)流的單獨(dú)的頻帶不是相鄰的，則所要求的預(yù)測數(shù)目變大。這是由于這個(gè)事實(shí)，即預(yù)測數(shù)目取決于總信號的帶寬。該帶寬基本上從用于數(shù)控振蕩器NCO的值獲得。
圖4示出預(yù)測裝置的第一實(shí)施方案。在該簡單的改進(jìn)中，預(yù)測裝置包括數(shù)目N個(gè)并行設(shè)置的以時(shí)鐘速率Tc工作的濾波器組7a、7b至7c。這些過濾器組為輸入數(shù)據(jù)流Xj產(chǎn)生總共N個(gè)預(yù)測信號Yj，1、Yj，2至Yj，N。示出的該實(shí)施方案允許預(yù)測的高水平的準(zhǔn)確度，但是回過來在單獨(dú)的濾波器中要求比較高水平的計(jì)算復(fù)雜度。
圖5示出以較低水平的計(jì)算復(fù)雜度運(yùn)行的預(yù)測裝置的可替代實(shí)施例。在這種情況下，濾波器7的總數(shù)減少。因此具有并行布置的N1個(gè)濾波器7。然而對于后置的內(nèi)插濾波器的準(zhǔn)確預(yù)測因此還不能實(shí)現(xiàn)。缺少的預(yù)測通過簡單重復(fù)對總共N2個(gè)采樣的預(yù)測來獲得，其中N＝N1×N2，N1是濾波器7的數(shù)目，N2表示對于每個(gè)濾波器的采樣數(shù)目。來自每個(gè)濾波器7的輸出信號yj被提供給相應(yīng)的采樣和保持電路用于每次進(jìn)行N2次不同的采樣。該電路用來存儲和重復(fù)對相應(yīng)的值yj的預(yù)測。在圖5的例子中，N2的值是2。這使全部預(yù)測所需要的濾波器7的數(shù)目減少到1/2。缺少的時(shí)間階段預(yù)測主要不同在于相位，而在其幅度方面沒有顯著不同，這意味著預(yù)測裝置的復(fù)雜度的相應(yīng)減小不會顯著導(dǎo)致惡化預(yù)測。
預(yù)測的單獨(dú)的時(shí)間階段通常均勻地分布在時(shí)鐘周期Tc上。然而，如果總共N個(gè)預(yù)測取決于內(nèi)插濾波器50的過采樣因數(shù)，則是有利的。例如，預(yù)測的數(shù)目N可能是一個(gè)形成過采樣因數(shù)的整數(shù)因子的值。這也在相當(dāng)程度上簡化了來自數(shù)控振蕩器的信號的相位信息的抽取。因此，對預(yù)測的值N的適當(dāng)選擇允許執(zhí)行簡單的串/并轉(zhuǎn)換以獲得各個(gè)數(shù)控振蕩器信號的相關(guān)的相位信息。
圖6示出內(nèi)插濾波器的這種預(yù)測的仿真，其中所述內(nèi)插濾波器具有如圖6所示的濾波響應(yīng)?？偟膩碚f，在預(yù)測裝置中利用四個(gè)獨(dú)立的濾波器h1至h4進(jìn)行四個(gè)預(yù)測N＝4。盡管每濾波器有小數(shù)目系數(shù)，內(nèi)插濾波器的過采樣因數(shù)16產(chǎn)生足夠的好的預(yù)測。
除了內(nèi)插濾波器的傳遞函數(shù)之外，在預(yù)測裝置中還可以考慮其它效應(yīng)。這些效應(yīng)例如包括后置的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、其重構(gòu)濾波器的響應(yīng)和模擬元件的響應(yīng)。預(yù)測裝置實(shí)際上允許事先為各個(gè)數(shù)據(jù)流中的信號動(dòng)態(tài)范圍確定估計(jì)以及采取適當(dāng)?shù)拇胧?br> 每個(gè)預(yù)測單元j的預(yù)測輸出信號yj，1、yj，2至yj，N與來自相關(guān)的數(shù)控振蕩器信號的相位信息相乘并繼而在加法器330，1至330，N中相加。這給出對于總的載波信號Y1至YN的預(yù)測。總的載波信號的該預(yù)測被提供給裝置40用于產(chǎn)生校正值。所述值加起來以形成實(shí)際的輸入信號x1、x2至xM以便不會超過期望的峰值因數(shù)。此外，該裝置40用延時(shí)的數(shù)控振蕩器信號來供應(yīng)。通過延遲單元55的延遲被這樣選擇，使得校正在預(yù)測裝置PS1、PS2至PSM、乘法器320和加法器330中所導(dǎo)致的延遲。
圖9示出裝置40的實(shí)施例。該裝置包括多個(gè)閾值檢測器401a、401b和401c，其輸入端被連接到用于提供總預(yù)測信號Y1、Y2至YN的連接上。閾值檢測器基于總預(yù)測信號的幅度是否超過閾值(δ)來產(chǎn)生誤差信號e1、e2、e1N。通常，這由下面的等式產(chǎn)生誤差信號ei(nTc) 如果總預(yù)測信號不超過閾值，則誤差信號是ei(nTc)＝0。
總共N個(gè)誤差信號e1、e2至eN被分布在施加給輸入端的M個(gè)數(shù)據(jù)流x1、x2至xM上。在這種情況下，給每個(gè)數(shù)據(jù)流的每個(gè)單獨(dú)的誤差信號分配適當(dāng)?shù)臋?quán)重g是可能的。在所述的示例性實(shí)施例中，具有三個(gè)數(shù)據(jù)流，即M＝3。誤差信號e1因此被分成三個(gè)誤差信號元素e1，1、e2，1至eM，1。從第一總預(yù)測信號Y1獲得的這些誤差信號中的每個(gè)都能夠通過適當(dāng)?shù)剡x擇因數(shù)g1、g2至gM被加權(quán)。為每個(gè)誤差信號e1、e2至eN都執(zhí)行這樣的加權(quán)。在該情況下，有利地選擇權(quán)重以使因數(shù)gi的總和得出值Σi=1Mgi=1.]]>權(quán)重gi越大，影響相關(guān)的數(shù)據(jù)流i的校正作用就越大。例如，一個(gè)簡單的選擇是均等地在各個(gè)數(shù)據(jù)流上分配權(quán)重gi。因此，每個(gè)數(shù)據(jù)流以相同的失真被影響。
加權(quán)的誤差信號e1，1，e2，1，…，eM，1，e1，2…至eM，N繼而適當(dāng)?shù)乇恢匦路诸惒⒈唤M合。因此，每個(gè)數(shù)據(jù)流i的j個(gè)誤差信號ei，j被組合，其中j＝1…N并且i＝1…M。這些誤差信號與來自數(shù)控振蕩器的相應(yīng)的相位信息Pi一起被提供給校正合成塊410a、410b或者410c。校正合成塊410a、410b和410c從所提供的誤差信息與來自數(shù)控振蕩器信號的信息一起產(chǎn)生校正值用于減小信號動(dòng)態(tài)范圍。
圖8示出這樣的校正合成塊的可能的實(shí)施例。用于加權(quán)誤差信號ej，1、ej，2至ej，N的每個(gè)校正合成塊410的輸入端分別被連接到乘法器411a、411b和411c中的一個(gè)上。所述乘法器使來自數(shù)控振蕩器信號Pj的相應(yīng)的延遲的復(fù)共軛相位信息與加權(quán)誤差信號相乘。為此，乘法器的相應(yīng)第二輸入端被連接到串/并轉(zhuǎn)換器414。給這個(gè)串/并轉(zhuǎn)換器的輸入端提供由裝置415所產(chǎn)生的復(fù)共軛數(shù)控振蕩器信號Pj。
這個(gè)過程把從載有相位信息的總預(yù)測信號Y1至YN所獲得的加權(quán)誤差信號ej，1、ej，2至ej，N轉(zhuǎn)換回基帶。這樣的轉(zhuǎn)換是必須的，因?yàn)檎`差信號需要被用于在基帶中計(jì)算相應(yīng)的數(shù)據(jù)流的校正值。由于為單獨(dú)的數(shù)據(jù)流所預(yù)計(jì)的校正有時(shí)可能被識別為附加噪聲，并且因此損害信號質(zhì)量，所以提供一個(gè)對輸出功率只有微小影響的校正值是有利的。這可以通過附加濾波措施實(shí)現(xiàn)。為此，被轉(zhuǎn)換到基帶的誤差信號
至 被提供給相應(yīng)的濾波器412a、412b和412c。在這種情況下，濾波傳遞函數(shù)
至
是h^i(lTc)=hi(-lTc)Σlhi2(lTc)]]>濾波傳遞函數(shù)是預(yù)測濾波器的逆時(shí)間模型(inverse-timereplica)。此外，所述濾波傳遞函數(shù)具有其歸一化的能量。以這種方法在基帶中以時(shí)鐘速率Tc歸一化的校正值vj，1、vj，2、vj，N在裝置413中被組合以形成校正值Cj(nTc)。為此，總共N個(gè)歸一化的復(fù)值校正值vj，1、vj，2、vj，N被分成其實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分并且使用相應(yīng)的最大幅度。對此，下述內(nèi)容是正確的
如果
則
…如果
則
如果
則
…如果
則
于是校正信號Cj(nTc)由實(shí)數(shù)部分Cj，re(nTc)和虛數(shù)部分Cj，im(nTc)組成。然后，該校正值被加到延遲數(shù)據(jù)流xj中并作為校正信號被提供給輸出端203a、203b或者203c。
圖7示出合成的另一個(gè)實(shí)施例。在這種情況下，濾波器和復(fù)合乘法器的數(shù)目再次被減少。這也減少塊410實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。具有相同的作用或功能的元件有相同的參考標(biāo)記。在本實(shí)施例中，濾波器412a、412b和412c的數(shù)目已經(jīng)通過將總共N個(gè)輸入信號組合成分別包含N2個(gè)輸入信號的N1個(gè)組而被減少。再次，N＝N1×N2。
這樣，N個(gè)加權(quán)誤差信號ej，1、ej，2至ej，N被這樣處理，使得N2個(gè)相鄰的誤差信號被組合。關(guān)于這一點(diǎn)，相鄰可以被理解為意味著已經(jīng)從在相位方面相鄰的總預(yù)測信號Y1、Y2中組合了誤差信號。來自數(shù)控振蕩器信號的復(fù)共軛相位信息也以相同的方式被組合。
加權(quán)的和組合的誤差信號ej，1至ej，N2和相關(guān)的相位信息被提供給選擇裝置416a。該選擇裝置確定分別所提供的誤差信號ej，1、ej，2至ej，N2中哪個(gè)是最大的。最大的誤差信號和相應(yīng)的相位信息在輸出端一起被輸出，并被提供給相應(yīng)的乘法器。因此選擇塊416a、416b和416c這樣選擇相鄰的誤差信號，使得相應(yīng)的最大誤差信號和相應(yīng)的相位信息一起被提供給乘法器。使兩個(gè)信號以復(fù)合方式相乘，以確定基帶誤差ej，1。這種已經(jīng)被提前完成的選擇允許簡單地實(shí)現(xiàn)塊413。
所示的實(shí)施例允許以符號率并且尤其是在通過成形濾波器內(nèi)插之前校正信號動(dòng)態(tài)范圍。在本例中，這允許峰值因數(shù)減小大約2.5dB，如圖10中的曲線K2所示。在另外的實(shí)施例中，也可以出現(xiàn)更大的改善。這允許在其特性曲線的線性區(qū)域內(nèi)操作發(fā)射輸出級內(nèi)的放大器。簡單地說，可以減小在發(fā)射輸出級內(nèi)的放大器的幅度和功率消耗。同時(shí)，通過本發(fā)明的裝置獲得的效果是盡管峰值因數(shù)減小，但沒有造成“誤差向量大小”或者相鄰信道功率的顯著惡化。本發(fā)明不限于本上下文中的多載波信號。具有高峰值因數(shù)的非常寬帶單載波信號也可以具有其通過本發(fā)明的裝置所減小的峰值因數(shù)同時(shí)基本保持信號質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種用于減小峰值因數(shù)的電路裝置，包括第一信號發(fā)生器，被設(shè)計(jì)用以產(chǎn)生具有時(shí)鐘周期的第一數(shù)字信號，該第一數(shù)字信號具有幅度分量；至少一個(gè)第二信號發(fā)生器，被設(shè)計(jì)用以產(chǎn)生第二數(shù)字信號，該第二數(shù)字信號具有幅度分量；校正裝置，所述校正裝置的輸入端被連接到第一和至少一個(gè)第二信號發(fā)生器，并且所述校正裝置具有第一和至少一個(gè)第二輸出端；用于內(nèi)插的第一成形濾波器，其被連接到校正裝置的第一輸出端；用于內(nèi)插的至少一個(gè)第二成形濾波器，其被連接到校正裝置的至少一個(gè)第二輸出端；連接到第一和至少一個(gè)第二成形濾波器的加法裝置，用于使由第一和至少一個(gè)第二成形濾波器所輸出的數(shù)字信號相加；其中，校正裝置被設(shè)計(jì)用以響應(yīng)于第一和第二信號的時(shí)間曲線的估算把來自第一和第二數(shù)字信號集的至少一個(gè)數(shù)字信號的幅度分量限制為預(yù)定幅度。
2.如權(quán)利要求
1所述的電路裝置，其中相應(yīng)的混合裝置被連接在第一成形濾波器和加法裝置之間并且在至少一個(gè)第二成形濾波器和加法裝置之間，其中所述混合裝置具有用于提供振蕩器信號的另一輸入端，該另一輸入端被耦合至數(shù)控振蕩器。
3.如權(quán)利要求
1至2中任一個(gè)所述的電路裝置，其中校正裝置被設(shè)計(jì)用以基于來自第一和至少一個(gè)第二成形濾波器的脈沖響應(yīng)來限制幅度分量。
4.如權(quán)利求1至3中任一個(gè)所述的電路裝置，其中校正裝置包括第一和至少一個(gè)第二預(yù)測裝置，其被設(shè)計(jì)用于以第一和第二數(shù)字信號為基礎(chǔ)在時(shí)鐘周期期間在至少兩個(gè)不同的時(shí)間階段確定來自成形濾波器的脈沖響應(yīng)的至少兩個(gè)預(yù)測信號。
5.如權(quán)利要求
4所述的電路裝置，其中第一和至少一個(gè)第二預(yù)測裝置分別包括多個(gè)數(shù)字濾波器，所述數(shù)字濾波器形成預(yù)測裝置的相應(yīng)的輸入端，并且為了運(yùn)行的目的被施加時(shí)鐘信號，所述時(shí)鐘信號的時(shí)鐘周期與第一數(shù)字信號的時(shí)鐘周期相對應(yīng)。
6.如權(quán)利要求
4至5中任一個(gè)所述的電路裝置，其中通過第一和至少一個(gè)第二預(yù)測裝置分別所輸出的輸出信號的數(shù)目與第一和至少一個(gè)第二成形濾波器的過采樣因數(shù)相對應(yīng)。
7.如權(quán)利要求
4至6中任一個(gè)所述的電路裝置，其中第一和至少一個(gè)第二預(yù)測裝置的相應(yīng)的輸出端被耦合至用于將來自相同時(shí)間階段的預(yù)測信號相加的加法器。
8.如權(quán)利要求
4至7中任一個(gè)所述的電路裝置，其中校正裝置包括校正值發(fā)生器，其輸入端可以用從預(yù)測信號所獲得的總預(yù)測信號來供應(yīng)，并且其被設(shè)計(jì)用以從總預(yù)測信號中產(chǎn)生校正值。
9.如權(quán)利要求
8所述的電路裝置，其中校正值發(fā)生器被設(shè)計(jì)用以從總預(yù)測信號和閾值之間的比較來產(chǎn)生誤差信號，其中當(dāng)超過閾值時(shí)，該誤差信號取決于閾值。
10.如權(quán)利要求
8至9中任一個(gè)所述的電路裝置，其中校正裝置包括延遲電路，其輸入端被連接到第一和至少一個(gè)第二信號發(fā)生器，并且其輸出端被耦合至校正值發(fā)生器并且至校正裝置的第一和至少一個(gè)第二輸出端。
11.如權(quán)利要求
1至10中任一個(gè)所述的電路裝置，其中第一信號發(fā)生器和至少一個(gè)第二信號發(fā)生器分別被設(shè)計(jì)用以產(chǎn)生符合用于無線信息傳輸?shù)臒o線電標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號。
12.如權(quán)利要求
1至11中任一個(gè)所述的電路裝置，其中加法裝置具有用于將相加的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的后置的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
13.一種用于減小信號動(dòng)態(tài)范圍的方法，包括以下步驟在第一載頻上產(chǎn)生第一數(shù)字有用信號，并且在第二載頻上產(chǎn)生至少一個(gè)第二數(shù)字有用信號，第一和第二時(shí)鐘信號具有相應(yīng)的時(shí)鐘頻率；通過在時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘周期內(nèi)的不同時(shí)刻預(yù)測濾波器的脈沖響應(yīng)來估算第一和第二數(shù)字有用信號的幅度分量；通過將估算的幅度分量與閾值比較來確定校正因數(shù)；利用校正因數(shù)改變來自第一和至少一個(gè)第二有用信號集的至少一個(gè)有用信號；對至少一個(gè)改變的有用信號和/或第一和至少一個(gè)第二數(shù)字有用信號進(jìn)行濾波；將經(jīng)濾波的有用信號相加以形成總信號。
14.如權(quán)利要求
13所述的方法，其中估算幅度分量的步驟包括下述步驟產(chǎn)生多個(gè)預(yù)測信號，所述預(yù)測信號分別代表通過濾波器的脈沖響應(yīng)在時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘周期內(nèi)的不同時(shí)刻所產(chǎn)生的輸出值；從第一和至少一個(gè)第二數(shù)字有用信號所產(chǎn)生的預(yù)測信號被組合以形成一個(gè)總預(yù)測信號，使得在時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘周期內(nèi)的相同時(shí)刻分別所產(chǎn)生的輸出值被組合。
15.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中每個(gè)有用信號的預(yù)測信號的數(shù)目至少與第一和至少一個(gè)第二有用信號的數(shù)目的四倍相對應(yīng)。
16.如權(quán)利要求
13至15中任一個(gè)所述的方法，其中濾波步驟包括對至少一個(gè)改變的有用信號和/或第一和至少一個(gè)第二數(shù)字有用信號內(nèi)插。
專利摘要
為減小總信號的峰值因數(shù)，建議在內(nèi)插濾波器之前在基帶中校正信號的動(dòng)態(tài)范圍。為此規(guī)定，校正裝置的輸入端被耦合至至少兩個(gè)信號源，所述信號源被設(shè)計(jì)用以在不同的頻帶上提供數(shù)字信號。校正裝置被設(shè)計(jì)用以從被施加給輸入端的數(shù)字信號來確定校正因數(shù)并用所述校正因數(shù)來改變相應(yīng)的數(shù)字信號。校正裝置的輸出端被耦合至第一和至少一個(gè)第二內(nèi)插濾波器。這允許信號動(dòng)態(tài)范圍在基帶中減小，這減小峰值因數(shù)而不必承受信號質(zhì)量的基本損失。
文檔編號H04B1/707GK1992543SQ200610064074
公開日2007年7月4日 申請日期2006年11月29日
發(fā)明者S·馬斯利 申請人:英飛凌科技股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan