[發(fā)明專利]在頻域的RF功率分布

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680042309.0
• 申請(qǐng)日: 2006-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN101310451A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·莫蘭德;K·G·薩爾曼;U·斯卡比
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾利森電話股份有限公司
• 主分類號(hào): H04B7/00
• 分類號(hào): H04B7/00;H04L27/26
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]技術(shù)領(lǐng)域涉及無線電通信。所描述的技術(shù)涉及無線電發(fā)射器中頻率上的射頻(RF)功率分布。

背景技術(shù)

[0002]通信系統(tǒng)無論用于發(fā)射模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通常都使用功率放大器作為信號(hào)發(fā)射器的組成部分。例如，這類功率放大器用于無線電基站發(fā)射器中。可惜，這類功率放大器具有非線性傳遞函數(shù)。在繪制時(shí)，作為功率放大器的輸入幅度函數(shù)的功率放大器的輸出信號(hào)幅度和相位將在相當(dāng)大范圍的輸入信號(hào)幅度上呈現(xiàn)非線性曲線。對(duì)于具有可變幅度的強(qiáng)信號(hào)，經(jīng)過功率放大器，非線性傳遞函數(shù)引起失真。當(dāng)兩個(gè)或更多強(qiáng)信號(hào)同時(shí)遇到非線性傳遞函數(shù)時(shí)，發(fā)生互調(diào)(IM)失真，這是重大的問題。

[0003]在使用正交頻分復(fù)用(OFDM)時(shí)，在時(shí)域發(fā)生幅度變化，因?yàn)閷⑺芯哂胁煌l率以及具有可變相位位置的大量副載波加在一起獲得調(diào)制信號(hào)。與它們的調(diào)制方案無關(guān)，這些副載波之間的干擾在時(shí)域引起調(diào)制信號(hào)幅度的峰值和谷值。同樣在這種情況下，功率放大器的非線性是一個(gè)問題。

[0004]一種用于降低這類失真影響的強(qiáng)力方法是減小進(jìn)入放大器的驅(qū)動(dòng)電平(“補(bǔ)償”)，使得放大器輸出功率遠(yuǎn)低于飽和，其中AM/AM、AM/PM和IM失真的量是容許的。但是，如果必須相當(dāng)大地補(bǔ)償放大器以便獲得可接受的失真等級(jí)，則這種技術(shù)不是一個(gè)選擇。補(bǔ)償功率放大器傾向于降低功率放大器的功率轉(zhuǎn)換效率。另外，對(duì)于給定的所需發(fā)射器輸出功率，以較低效率工作的功率放大器必須比能以峰值效率工作的功率放大器更大(并且更昂貴)。同樣，對(duì)于給定輸出功率，較低效率的功率放大器要求成本更高的電源和冷卻配置。

[0005]處理這類失真的一個(gè)備選方法是使用線性化電路，在其中可通過例如預(yù)失真、笛卡爾反饋、前饋或者其它任何線性化原理來實(shí)現(xiàn)線性化。例如，預(yù)失真電路通過用功率放大器的傳遞函數(shù)的所計(jì)算逆使調(diào)制信號(hào)失真，來對(duì)要放大的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行操作。可對(duì)幅度和相位傳遞函數(shù)進(jìn)行預(yù)失真。因此，在理想情況下，預(yù)失真和功率放大器失真相互抵消，希望獲得線性化單元的輸入與RF功率放大器的輸出之間的線性放大。

[0006]在一些蜂窩無線電網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，無線電基站可使用OFDM或類似的調(diào)制技術(shù)，在頻域中分配給無線電基站以便在小區(qū)區(qū)域中進(jìn)行發(fā)射的可用帶寬內(nèi)，將各個(gè)數(shù)據(jù)瞬時(shí)發(fā)射到若干移動(dòng)無線電臺(tái)，有時(shí)稱作用戶設(shè)備(UE)。

[0007]在OFDM中，將那個(gè)可用帶寬分成大量等距頻率副載波，并且將時(shí)間分成相等大小的符號(hào)。圖1示出可將副載波和符號(hào)如何組織成OFDM數(shù)據(jù)“組塊”，其中每個(gè)OFDM數(shù)據(jù)組塊包括一定數(shù)量的連續(xù)副載波，并且每個(gè)副載波通過一定數(shù)量的連續(xù)符號(hào)進(jìn)行調(diào)制。不同的組塊原則上可包含不同數(shù)量的副載波。但是，主要是引入組塊概念，以便限制調(diào)度所需的實(shí)時(shí)處理能力的量。因此，讓所有組塊包含相同但不是太少數(shù)量的副載波可能是可行的。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，20MHz的頻帶可包括被分成間隔15kHz的1280個(gè)副載波的19.2MHz的可用帶寬以及2×0.4MHz的防護(hù)頻帶。在這種情況下，每個(gè)OFDM數(shù)據(jù)組塊可包括20個(gè)副載波，并且每個(gè)副載波可通過7個(gè)符號(hào)來調(diào)制。每個(gè)符號(hào)可持續(xù)大約71.4微秒。因此，每個(gè)OFDM數(shù)據(jù)組塊跨越300kHz乘0.5毫秒。

[0008]無線電基站動(dòng)態(tài)調(diào)度OFDM數(shù)據(jù)組塊，以便瞬時(shí)發(fā)射到若干UE。在頻域，甚至可用不同的功率電平向每個(gè)UE分配若干組塊。由于送往功率放大器的信號(hào)是所發(fā)射的所有不同副載波的總和，所以峰均功率比(PAPR)很高。

[0009]在每個(gè)OFDM發(fā)射時(shí)間間隔期間，無線電基站使用適當(dāng)數(shù)量的OFDM組塊以便發(fā)射到每個(gè)UE，這取決于要發(fā)射的數(shù)據(jù)量、所需的服務(wù)質(zhì)量等。圖2示出可給三個(gè)UE中的每個(gè)分配在頻率維相連OFDM組塊的方式。無線電基站發(fā)射器與UE接收器之間的路徑損耗由于距離、路徑反射、瑞利衰落等差異而在不同的同時(shí)UE之間可能明顯不同。為了減小不必要的干擾并使可用輸出功率的利用為最大，無線電基站發(fā)射器將每個(gè)UE的各個(gè)輸出功率設(shè)置成盡可能低，同時(shí)仍然補(bǔ)償相應(yīng)的路徑損耗并保持預(yù)計(jì)類型數(shù)據(jù)傳遞所需的信噪比。這使發(fā)射功率電平在頻率上改變相當(dāng)大。可用帶寬上的功率變化越不均勻，特別是對(duì)于朝向帶寬外部的功率電平越高，則在IM失真頻譜中出現(xiàn)峰值越多。輸出功率電平變化如圖2所示。UE1的多個(gè)組塊全部示為作為頻域中的一個(gè)塊組合在一起，并以第一高功率發(fā)射；UE2的多個(gè)組塊全部作為頻域中的一個(gè)塊組合在一起，并以第二低功率發(fā)射；以及UE3的多個(gè)組塊全部作為頻域中的一個(gè)塊組合在一起，并以第三中間功率發(fā)射。