补偿模拟无线传送器损害的数字基带系统

具体实施方式

本发明是有关于一种数字基带(DBB)传送器，其可以利用低效能的无线成分、并补偿数字基带(DBB)的低无线效能，藉以将射频(RF)的高效能解决方案挪用于数字基带(DBB)。因此，本发明将可以促进低成本、低功率消耗、低硬件复杂性。并且，经由射频(RF)及数字基带(DBB)间的交互最佳化，数字基带(DBB)的效能补偿亦可以于受制于与数字基带(DBB)整合的射频(RF)特征。

较佳者，这种数字基带(DBB)传送器是可以整合于无线传输/接收单元(WTRU)。在本文中，无线传输/接收单元(WTRU)包括、但不限于使用者设备(UE)、行动台、固定或行动用户单元、传呼器、或能够操作于无线环境之任何其它类型装置。另外，这种数字基带(DBB)传送器之特征亦可以整合于集成电路(IC)，或，这种数字基带(DBB)传送器的特征亦可以架构为具有大量互连成分的电路。

另外，本发明亦可以适用于利用分时双(TDD)、分频双工(FDD)、分码多重存取(CDMA)、分码多重存取二千(CDMA2000)、分时同步分码多重存取(TDSCDMA)、正交分频多任务(OFDM)、或诸如此类的通信系统。

图1表示一种数字基带(DBB)传送器100的方块图。这种数字基带(DBB)传送器100具有一调变解调器105，其分别输出具有同相(I)及正交(Q)信号成分110，115的数字信号、并将这些数字信号，经由低通滤波器(LPF)120，125，传送至数字基带(DBB)补偿处理器130及数字模拟转换器(DAC)电路135，藉以将模拟信号输出至模拟无线传送器150。低通滤波器(LPF)120，125可以为根上升余弦(RRC)滤波器或其它适当滤波器。这个数字模拟转换器(DAC)电路135具有数字模拟转换器(DAC)140，145。

这种数字基带(DBB)传送器100更具有一控制器155，其进行这个数字基带(DBB)补偿处理器130及这个模拟无线传送器150全部主动成分的控制维护。另外，这个控制器155是可以存取这个调变解调器105由基地台或其它实体接收的传输功率控制(TPC)信号，据此，这个控制器150便可以执行计算或其它功能。

这个模拟无线传送器150具有一天线160、一功率放大器165、一调变器170、一功率侦测器175、监视模拟无线传送器150温度的一温度感应器180、量测模拟无线传送器150偏移电流之一偏移电流感应器185。模拟无线传送器150的成分由符合现行标准规格的低成本(″低品质″)成分组成。举例来说，由于这个数字基带(DBB)补偿处理器130的预失真补偿模块，这个功率放大器165的规格并不需要非常严格。

请参考图2，数字基带(DBB)补偿处理器130具有下列模块的至少一个模块，藉以加强这个模拟无线传送器150的效能，其包括：

(1)数字预失真补偿模块205；

(2)数字直流(DC)偏移补偿模块210；

(3)数字振幅不均补偿模块215；以及

(4)数字相位不均补偿模块220。

这个数字预失真补偿模块205可以用来校正传输振幅特征，诸如：调幅(AM)至调幅(AM)及调幅(AM)至调相(PM)的信号特征。在这个模拟无线传送器150中，功率放大器165的振幅及相位特征是利用统计取样方法、或根据功率侦测器175制造商规格以决定。这个数字预失真补偿模块205是因应于接收信号输入及调变解调器105接收的传输功率控制(TPC)，藉以预测这个模拟无线传送器150的天线160之功率。基于这个功率放大器165的已知增益及相位特征，这个数字预失真补偿模块205便可以刻意失真同相(I)及正交(Q)信号成分之相位及振幅，藉以使这个功率放大器165产生线性响应、而非失真响应。这个数字预失真补偿模块205亦可以参考查表(LUT)或诸如此类，藉以得到这类放大器特征之反转。本发明较佳实施例相对有利，因为：即使这个模拟无线传送器150使用便宜及低品质的成分(举例来说，低输出功率限额之放大器)，射频(RF)参数标准(诸如：交互调变失真)亦可以获得满足。

这个数字直流(DC)偏移补偿模块210可以基于先前决定(亦即：储存)的第一及第二直流(DC)偏移补偿数值，调整这些同相(I)及正交(Q)信号成分的直流(DC)位准以校正(亦即：压抑)这个模拟无线传送器150的载波泄漏。要决定这些直流(DC)偏移补偿数值，这个数字基带(DBB)的同相(I)及正交(Q)信号成分输入110，115必须由调变解调器105切换至控制器155(切换开关并未示于图中)。这个控制器155会分别扫描这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入110，115的直流(DC)位准(举例来说：由负依序向正、或由正依序向负)，同时，这个功率侦测器175会以调变器170的区域震荡器(L0)频率决定各个第一及第二最小侦测读数。目前未扫描到的信号成分输入则会暂时中断(举例来说，这个控制器155会将未扫描信号成分输入设定为零，藉以使其关闭)。

第一及第二直流(DC)偏移补偿数值(亦即：补偿因子K1及K2)是内插第一及第二最小侦测读数以得到。随后，第一及第二直流(DC)偏移补偿数值会储存以供未来参考，藉此，这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入便可以分别因应于第一及第二直流(DC)偏移补偿数值以进行调整。

在另一种较佳实施例中，这个控制器155可以配合侦测算法及这个功率侦测器175使用。这个控制器155是同时扫描各个同相(I)及正交(Q)信号成分输入的直流(DC)位准。这种侦测算法是利用坐标系统应用决定至少一最小侦测读数，藉此，各个同相(I)及正交(Q)信号成分输入的直流(DC)位准便可以施加于X轴及Y轴，同时，这个功率侦测器175感应的侦测读数亦可以施加至Z轴。

这个数字振幅不均补偿模块215可以用来平均这些同相(I)及正交(Q)信号成分，藉以使这个模拟无线传送器150的调变器170可以利用相同功率位准调变这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入。假设这个调变器170便宜及低品质，则这个调变器170是倾向于振幅平均不足。举例来说，若这个同相(I)信号成分输入比这个正交(Q)信号成分输入小1.0dB，则这个数字振幅不均补偿模块215便会使这个正交(Q)信号成分输入的功率位准降低1.0dB。如此，这个调变器170的输出，亦即：这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入，便可以具有相同振幅。利用这个控制器155，这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入便可以分别开关。举例来说，若这个控制器155关闭这个正交(Q)信号成分输入，则仅有这个同相(I)信号成分输入会被传送出去，且，这个控制器155便可以决定这个模拟无线传送器150的功率侦测器175读取的功率位准。假设这个功率位准是理想的目标位准，则这个同相(I)信号成分输入便会关闭，且，这个正交(Q)信号成分输入会再度开启。这个数字振幅不均补偿模块215可以调整这个正交(Q)信号成分输入之功率位准，藉以使功率侦测器能够同时读取这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入的相同功率位准(亦即：理想的目标位准)。

另外，这个调变器170亦会倾向于相位平均不足。这个数字相位不均补偿模块220可以用来平均这些同相(I)及正交(Q)信号成分的相位。这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入是同时激活，且，这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入的功率位准是分别降低3dB(亦即：截半，藉以使这个功率侦测器175量测的功率位准仅等于这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入之一信号成分输入的目标功率位准)。这种程序是用来建立参考功率位准，藉以与这个功率侦测器175的量测比较。若参考功率位准及功率感应器175目前量测功率位准的差异等于理想目标功率位准，则这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入是正交，藉此，实数及虚数信号部分是具有90度相差。因应于模拟无线传送器150之功率侦测器175的功率位准读数，这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入之小于90度相差是表示：这个功率侦测器175的读取功率位准是大于目标功率位准。另外，这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入之大于90度相差是表示：这个功率侦测器175的读取功率位准是小于目标功率位准。因此，这个数字相位不均调整模块220是可以因应于目标功率位准及功率侦测器175读取功率位准间的差异衍生的相差，藉以进行相位调整。

这个数字基带(DBB)补偿处理器130的数字调整模块可以根据各种架构进行设计。然而，应该注意的是，低通滤波器(LPF)120，125必须放置在这个数字预失真补偿模块205前面。图3是表示数字基带(DBB)补偿处理器130中、各个模块的较佳实施架构300。

图4是表示一种数字基带(DBB)传送器100的损害补偿程序400的步骤流程。在步骤405中，启始旗标设定为壹，藉以表示这个损害补偿程序400经开始。在步骤410中，选择想要的通信模式。通信模式可以是分时双工(TDD)、分频双工(FDD)、或任何其它通信模式，诸如：分时同步分码多重存取(TDSCDMA)、正交分频多任务(OFDM)、分码多重存取二千(CDMA2000)、或诸如此类。

在步骤415中，若选择分时双工(TDD)模式，则激活分时双工(TDD)模式。在步骤420中，若选择分频双工(FDD)模式，则激活分频双工(FDD)模式。在步骤425中，若选择其它通信模式，则激活其它通信模式。在步骤430中，利用偏移电流感应器185监视这个模拟无线传送器150的偏移条件，其表示：举例来说，功率放大器165抽取的电流。

在步骤435中，利用温度感应器180监视这个模拟无线传送器150(或选择成分)的温度。在步骤440中，读取启始旗标以决定这个程序是否已经完成至少一个周期(亦即：步骤445、450、455)。设定为壹的启始旗标，如步骤405所述，是表示：尚未完成至少一个周期。若启始旗标，在步骤440中，设定为壹，则步骤445可以基于温度感应器180监视的温度及/或偏移电流感应器185量测的偏移电流，由查表内存190的复数查表(LUT)中选择一个查表，藉以设定这个数字预失真补偿模块的预失真补偿参数。

这个功率放大器165的振幅或相位变化(如这个功率侦测器175所监视)或数字基带(DBB)传送器100的程序者及/或设计者想要监视的任何其它参数均可以利用，藉以由这个查表(LUT)内存190中选择一个查表。这个查表(LUT)内存190可以放置于这个数字预失真补偿模块205、这个控制器155、或这个数字基带(DBB)传送器100的任何地方。

在步骤450中，利用这个数字直流(DC)偏移补偿模块210压抑这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入之载波泄漏(亦即：直流(DC)位准)。在步骤455中，利用这个数字振幅不均补偿模块215及这个数字相位不均补偿模块220补偿这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入的振幅及相位不均，如先前所述。

在这种损害补偿程序400完成一个周期后，亦即：当完成步骤455时，这个启始旗标，在步骤460中，会设定为零，且，这种损害补偿程序400会再返回步骤430，若步骤465发现偏移电流及/或温度的显著变化，亦即：重复这个模拟无线传送器150之各种参数补偿，如步骤445、450、455所述。

当开启这个数字基带(DBB)传送器100时，我们可以想象：数字基带(DBB)补偿处理器130的全部数字补偿模块是在开始通信前，将这个模拟无线传送器150的全部参数最佳化。在通信开始后，这些数字补偿模块205、210、215、220的特定模块则可以周期地、连续地、或因应于特定事件或使用者要求以实施。举例来说，若这个模拟无线传送器150的温度感应器180侦测到温度上升(举例来说，上升5度)，则这些数字补偿模块205、210、215、220的至少一个数字补偿模块便可能激活以进行补偿。

图5是表示这个预失真补偿模块205的较佳架构图，其具有：功率预测单元505、多任务器510、515、520、525、530、加法器535、540、545、550、查表(LUT)555、相位失真补偿单元560。这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入是利用功率预测单元505接收，藉以将功率预测为I²+Q²。这个功率预测单元505之输出(I²+Q²)会利用乘法器510乘上传输功率控制(TPC)，且，这个功率预测单元505得到的乘积会输入至查表(LUT)555，藉以提供这个模拟无线传送器150不足的调幅(AM)至调幅(AM)补偿。传输功率控制(TPC)会控制这个模拟无线传送器150的输出功率，其可以表示为：(I²+Q²)×(TPC)。这个查表(LUT)555提供这个功率放大器165及/或这个模拟无线传送器150其它成分的射频(RF)特征，藉以使这个功率放大器165的不足(诸如：非理想增益压缩及造成天线160非线性射频(RF)输出的动态范围特征)能够完全消除。这个查表(LUT)555的输出会经由多任务器515及520分别乘上同相(I)信号成分输入及正交(Q)信号成分输入。因此，这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入的振幅特征便可以根据这个查表(LUT)555，藉以补偿这个模拟无线传送器150的失真振幅特征。

继续，请参考图5，乘积(I²+Q²)及传输功率控制(TPC)的乘积亦会输入至相位失真补偿单元560，藉以提供这个模拟无线传送器150不足的调幅(AM)至调相(PM)补偿。这个相位失真补偿单元560，其配合多任务器525、530及加法器545550操作，可以调整这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入的相差，藉以使这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入的相位彼此正交(亦即：实数及虚数信号部分具有90度相差)。

图6是表示这个数字直流(DC)偏移补偿模块210的较佳架构图，其具有：加法器605及610。补偿因子K₁及K₂是分别加入这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入，藉以删除非理想直流(DC)偏移并消除载波泄漏。

图7是表示这个数字振幅不均补偿模块215的较佳架构图，其具有：乘法器705及加法器710。补偿因子K₁是利用乘法器705乘上正交(Q)信号成分输入，且，得到乘积是利用加法器710加入正交(Q)信号成分输入，藉此，这个正交(Q)信号成分输入的功率位准便可以调整至这个同相(I)信号成分输入的相同位准。需要注意的是，这个乘法器705的目的仅是为避免这个正交(Q)信号成分输入的不预期中断(亦即：补偿因子K₁＝0的情况)。或者，乘法器705及加法器710的架构亦可以配合这个同相(I)信号成分输入，或，同时配合这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入。

图8是表示这个数字相位不均补偿模块220的较佳架构图，其具有：加法器805、810及乘法器815、820。因应于这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入之相位未彼此正交之相位误差825，这些同相(I)及正交(Q)信号成分输入之相位便可以调整。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。