[發(fā)明專利]使用從組合信號導(dǎo)出的峰值降低失真來降低與兩個或更多信號相關(guān)聯(lián)的功率級

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980151881.4
• 申請日: 2009-12-02
• 公開（公告）號: CN102265521A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B.J.莫里斯;A.T.G.富勒
• 申請（專利權(quán)）人: 北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司
• 主分類號: H04B1/62
• 分類號: H04B1/62;H03L5/00;H04B1/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;李家麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用峰值降低失真來降低與兩個或更多信號相關(guān)聯(lián)的功率級，該峰值降低失真是從組合信號導(dǎo)出的。

背景技術(shù)

在通信系統(tǒng)中將功率放大器用于增加信號的功率，以便通過期望的通信介質(zhì)來傳輸。通常期望將與放大相關(guān)聯(lián)的失真維持得相對低，并且失真的普遍原因是限幅。當(dāng)輸入信號的峰值超過閾值時，對放大器的輸出信號進行限幅，其中在該閾值處無法產(chǎn)生具有期望增益的相應(yīng)輸出信號。代替如實跟蹤輸入信號的輸出信號，有效地將輸出信號抑制或限幅到發(fā)生限幅的點處放大器的最大能力的水平。當(dāng)限幅發(fā)生時，輸出信號以不可控的方式失真，這導(dǎo)致由信號峰值表示的信息丟失并且在傳輸頻譜中引起不希望的噪聲。

通常以限幅思想設(shè)計功率放大器和周圍電路。特別地，功率放大器被設(shè)計為避免對大部分（如果不是所有）可能信號進行限幅。這通常需要將功率放大器設(shè)計為即使當(dāng)給定信號的較高峰值不頻繁發(fā)生時也對此類峰值進行處理。信號峰值越高，則放大器必須越大。增加放大器的大小通常增加了放大器的成本以及降低了放大器的效率，這對于固定和便攜式通信系統(tǒng)而言導(dǎo)致了更大的功耗和更短的電池壽命。

峰均功率比（PAPR）對于放大器效率具有影響，并且峰均功率比（PAPR）尤其是當(dāng)放大給定輸入信號以提供放大的輸出信號時，功率放大器提供的瞬時峰值功率相對于平均功率的測量值。較高效的放大器比較低效的放大器需要更少的能量來將給定信號放大到某個水平。隨著放大器效率的增加，放大信號所需的能量的數(shù)量減少，因此降低了通信系統(tǒng)所需的操作功率，這在基站和移動應(yīng)用兩者中都是有優(yōu)勢的。通常，較低PAPR能夠?qū)崿F(xiàn)較高的放大器效率，而較高的PAPR導(dǎo)致較低的放大器效率。因而，設(shè)計者經(jīng)常試圖構(gòu)造導(dǎo)致較低PAPR的更高效的通信系統(tǒng)。

通信系統(tǒng)的PAPR通常是由放大器放大的輸入信號的函數(shù)。輸入信號的峰值和平均幅度與功率放大器在放大輸入信號時提供的瞬時峰值功率和平均功率相關(guān)。因此，認(rèn)為相對于總平均幅度而在幅度上具有相對高的瞬時峰值的輸入信號是高PAPR信號，而認(rèn)為相對于總平均幅度而在幅度上具有相對低的瞬時峰值的輸入信號是低PAPR信號。輸入信號的峰值和平均幅度通常是如何調(diào)制輸入信號的函數(shù)。

現(xiàn)代通信系統(tǒng)中采用的典型調(diào)制方案包括頻分多址（FDMA）（包括正交頻分多址（OFDMA））；碼分多址（CDMA）；以及時分多址（TDMA）方案。諸如第三代合作伙伴計劃（3GPP）長期演進（LTE）標(biāo)準(zhǔn)和微波存取全球互通（WiMAX）標(biāo)準(zhǔn)之類的OFDMA系統(tǒng)采用多個獨立調(diào)制的子載波，這可以導(dǎo)致高PAPR。類似于OFDMA系統(tǒng)，諸如通用移動電信系統(tǒng)（UMTS）之類的CDMA系統(tǒng)采用擴頻調(diào)制并且也被認(rèn)為具有高PAPR。諸如全球移動通信系統(tǒng)（GSM）之類的TDMA系統(tǒng)采用恒定功率包絡(luò)，并且因此具有非常低的PAPR。增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進（EDGE）是非恒定包絡(luò)并且關(guān)于PAPR而通常位于GSM和CDMA或OFDMA系統(tǒng)之間。對于具有相對高的PAPR的系統(tǒng)而言，已經(jīng)采用技術(shù)在努力放大之前降低經(jīng)調(diào)制輸入信號的峰值幅度，以降低相關(guān)聯(lián)的PAPR，并且作為結(jié)果，可以增加功率放大器的效率。

示例性PAPR降低技術(shù)涉及有意地使給定輸入信號（僅根據(jù)單個調(diào)制方案進行了調(diào)制）失真以有效地降低超過給定閾值的那些峰值。在放大之前，移除超過給定閾值的輸入信號峰值或?qū)ζ溥M行限幅，以形成限幅信號。從輸入信號中減去限幅信號以形成失真信號，隨后處理該失真信號并且將其應(yīng)用于輸入信號的整體以導(dǎo)致峰值降低。將衰減的失真信號應(yīng)用于輸入信號有效地降低了超過給定閾值的那些峰值。已經(jīng)證明該PAPR降低技術(shù)和其他PAPR降低技術(shù)在應(yīng)用于僅根據(jù)單個調(diào)制方案調(diào)制的信號時是相對成功的。

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，采用分集技術(shù)以更高效地使用傳輸資源并且降低傳輸功率級。分集技術(shù)通常采用多個天線，通過該多個天線，可以同時傳輸相同或不同的數(shù)據(jù)。當(dāng)同時傳輸兩個或更多信號時，可以有效地組合信號。與組合信號相關(guān)聯(lián)的PAPR可能顯著增加，這導(dǎo)致降低的放大器效率。有趣的是，已經(jīng)獨立經(jīng)受峰值功率降低的信號的組合通常與以下這樣的PAPR相關(guān)聯(lián)，該PAPR顯著高于與獨立進行峰值功率降低的信號中的任一個相關(guān)聯(lián)的PAPR。因此，即使在組合各個信號之前將PAPR降低技術(shù)獨立地應(yīng)用于信號中的每個，組合輸入信號仍將具有不期望的PAPR。

因而，存在對用于降低與組合信號相關(guān)聯(lián)的PAPR的有效且高效技術(shù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容