專利名稱：對作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路輸出信號幅度和/或相位進行確定的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及確定傳輸鏈路輸出信號的幅度和/或相位的方法和系統，所述幅度和/或相位是輸入信號幅度的函數(AM-AM特性曲線和AM-PM特性曲線)。
背景技術：
通信傳輸線路，例如移動無線電設備的接收或發射單元中的放大器，具有非線性傳輸行為。這種非線性傳輸行為導致在待放大信號中的幅度和相位中產生非期望的失真。為了補償這種非期望的失真效應，眾所周知，將補償網絡串連到非線性傳輸鏈路上，所述補償網絡的特性曲線被理想地表達為與所述傳輸鏈路的非線性傳輸特性曲線相反。
為了設計補償網絡的特性曲線，需要作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路輸出信號幅度和相位(AM-AM特性曲線和AM-PM特性曲線)。對傳輸鏈路的幅度特性曲線的確定產生于這樣的函數關系，即在傳輸鏈路輸入端的限定幅度或功率區域中，傳輸鏈路輸出端的信號幅度或功率作為傳輸鏈路輸入端對應信號的幅度或功率的函數。傳輸鏈路的相位特性曲線則表示這樣的函數關系，即在傳輸鏈路輸入端的限定幅度或功率區域中，傳輸鏈路輸出端和輸入端之間信號相位的變化作為傳輸鏈路輸入端信號的幅度或功率的函數。
在WO 99/05784 A1中，描述了一種測量高頻功率放大器的幅度和相位失真的方法和裝置。通過同步解調器分別對高頻功率放大器輸入端和輸出端處的信號進行測量。為了表示幅度特性曲線，確定輸入幅度與輸出幅度或者輸出功率的比率，而為了表示相位特性曲線，根據輸出信號的同相和正交分量確定與輸入端信號相應幅度或功率相關的相位值。通過利用信號發生器在高頻功率放大器的輸入端指定特定的信號波形，確定幅度和相位特性曲線的整個波形。通過獨立同步解調器之間的參考載波信號，來實現高頻功率放大器的輸入端和輸出端信號之間的同步。
在校準移動無線電設備的接收和/或發射單元中的功率放大器時，在WO99/05784 A1中所描述的用于——在功率放大器的輸入端和輸出端處——測量兩個信號和用于兩個信號的同步所需的附加過程，過于費時并且在同時操作上非常復雜。
發明內容
因此，本發明的根本目的在于，提供用于對作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路輸出信號幅度和/或相位進行確定的方法和系統，該方法和系統在最小化過程時間和最大化過程可靠性方面得到了優化。
本發明的目的通過用于對作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路輸出信號幅度和/或相位進行確定的方法和用于對作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路輸出信號幅度和/或相位進行確定的系統而達到，該方法具有根據權利要求1的特征，該系統具有根據權利要求17的特征。本發明的有利的進步記載在從屬權利要求中。
在根據本發明的用于對作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路輸出信號幅度和/或相位進行確定的方法的情況下，以及在根據本發明的用于對作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路輸出信號幅度和/或相位進行確定的系統的情況下，根據本發明，僅僅測量傳輸鏈路的輸出端的信號。而不再測量在傳輸鏈路的輸入端所施加的信號，因此該輸入信號必須是已知的，并且在確定傳輸鏈路的幅度和相位特性曲線方面，其幅度和相位應該僅僅由傳輸鏈路造成失真。使用者通過用于在傳輸鏈路的輸入端產生信號的發射單元中的用于高級操作控制的單元，來規定已知的測試信號，從而達到第一個條件。由確保信號路徑上沒有額外的幅度和相位失真的計量和電路技術布置來滿足第二個條件。
所省略的傳輸鏈路輸入端測試信號與傳輸鏈路輸出端響應信號之間的時間、頻率和相位同步，優選地通過對時間、頻率和相位偏差的估計而從響應信號得到，其中響應信號由傳輸鏈路中的幅度和相位失真而從測試信號產生。出于這個目的，測試信號以及由此依賴于測試信號的響應信號被劃分成第一信號部分和第二信號部分。
在第一信號部分I中，實現對測試和響應信號之間的時間偏差的確定，并且基于此實現對第二信號部分II的起始時間的確定。并且，在信號部分I中確定傳輸鏈路的輸入端和輸出端之間的載波信號頻率偏差。
在第二信號部分II中，基于在信號部分I中確定的參考值，實現對傳輸鏈路幅度和相位特性的實際確定●信號部分II的起始時間，●在所述起始時間處，與參考相位相比的響應信號相位，和●傳輸鏈路的輸入端和輸出端之間的載波信號頻率偏差。
對于第一信號部分I，同樣關于確定移動無線電設備的接收和發射單元中功率放大器的幅度和相位特性，例如使用GSM突發信號。通過屬于現有技術的調制分析，基于GSM突發信號的測試符號序列，可以估計時間和頻率偏差。
第二信號部分II可以具有任意的信號波形。然而，對于整個電平范圍的在時間有效的校準，斜坡狀幅度波形是有優勢的，該波形開始于作為最大待校準幅度電平的GSM突發信號電平，并且下降到最小待校準幅度電平。為了簡單起見，可以將相位波形設計為恒定的。
為了在確定傳輸鏈路的幅度和相位特性時最小化噪聲比例，不只一次地向傳輸鏈路施加具有上述信號表示的測試信號，可以用同一測試信號多次激勵傳輸鏈路，并且在傳輸鏈路的輸出端分別測量響應信號波形以供平均。對于相干平均，在信號部分II的起始時刻，相對于已經建立的參考相位，參考在信號部分I中分別確定的響應信號相位，并且通過相對于參考相位進行參考，來對相對于彼此相位同步的各個響應信號進行平均。
從分別在測量裝置中經過平均的響應信號幅度和相位波形，以及從之前建立的測試信號幅度和相位波形，優選地在用于高級操作控制的單元中確定傳輸鏈路的幅度和相位特性。
接下來將參照附圖更加詳細地描述根據本發明的用于測量傳輸鏈路的幅度和相位特性的方法和根據本發明的用于測量傳輸鏈路的幅度和相位特性的系統的實施例。在附圖中示出圖1是用于移動無線電裝置的待校準極化調制器的方框圖；圖2是根據本發明的用于測量傳輸鏈路的幅度和相位特性的系統的方框圖；圖3是根據本發明的用于測量傳輸鏈路的幅度和相位特性的方法的流程圖；圖4是測試信號和響應信號的幅度波形和相位波形的時序圖；和圖5是基于GSM的測試信號的符號序列結構。
具體實施例方式
在參照圖2和圖3描述根據本發明的用于確定一般傳輸鏈路的幅度和相位特性的系統和方法之前，首先參照圖1給出用于移動無線電設備的極化調制器的結構和操作模式，對其所進行的校準是根據本發明的用于確定傳輸鏈路的幅度和相位特性的方法和系統的優選應用情況。
從圖1中未示出的信號源向極化調制器1供給待發射的符號序列s(v)。IQ調制器2利用載波信號，根據該符號序列s(v)產生要由移動無線電設備發射的正交信號的同相分量I和正交分量Q。通過CORDIC轉換器3將正交信號的同相分量I和正交分量Q轉換為待發射信號的對應的幅度分量r和相位分量。
在接下來的預失真單元4中，實現對幅度分量r和相位分量的單獨預失真。由于所述預失真，補償了在接下來的功率放大器5中所產生的待發射信號的幅度和相位失真，并且因此在極化調制器1中產生理想地沒有幅度和相位失真的待發射信號。
經過預失真的幅度分量r’，接下來通過乘法數模轉換器，在幅度調制器6中被基本上轉換到后面功率驅動器7激勵所需的電平區域。功率驅動器7激勵功率晶體管8，其由電壓源Vs供電并且作為功率放大器5的外部功率末級。
平行于幅度調制路徑，經過預失真的相位分量’被供給到相位調制路徑中的相位調制器9。相位調制器9根據相位分量’產生對應于相位分量’的頻率的信號，該信號隨時間循環并且作為后面壓控頻率振蕩器(VCO)10的頻率參考值。由壓控頻率振蕩器10產生的頻率信號供給到功率放大器5，并且被相對于其在作為功率末級的功率晶體管8中的幅度而放大，并且進一步在功率放大器5的輸出端被傳送到移動無線電設備的天線。
為了對待發射信號的幅度分量r和相位分量進行預失真，在預失真單元4中，應該確定幅度預失真特性曲線(AM-AM預失真特性曲線)和相位預失真特性曲線(AM-PM預失真特性曲線)，這些特性曲線在理想預失真的情況下是與功率放大器5的幅度失真特性曲線(AM-AM失真特性曲線)和相位失真特性曲線(AM-PM失真特性曲線)相反的。這樣，為了對移動無線電設備的極化調制器1進行去失真操作，應該在移動無線電設備校準過程的框架內確定功率放大器5的幅度特性和相位特性。
從根據圖1的用于移動無線電設備的極化調制器1中的功率放大器5開始，接下來在圖2中給出根據本發明的用于確定一般傳輸鏈路幅度和相位特性曲線的系統。
根據本發明的系統包括待校準的測量目標(被測試裝置＝DUT)11，其對應于圖1中移動無線電設備的極化調制器1；測量裝置12；和用于高級操作控制的單元13，其例如由個人計算機構成。待校準的測量目標(DUT)11又包括傳輸鏈路14，其對應于圖1中極化調制器1的功率放大器5，具有一般的非線性幅度和相位特性曲線。
從與圖1中極化調制器的功能單元2、3、4、6、7、8、9和10總體對應的發射單元15，通過單向連接線路16向傳輸鏈路14供給測試信號s(t)，該測試信號包括幅度分量|s(t)|和相位分量s(t)，并且通過單向連接線路17向測量裝置12傳送響應信號e(t)，該信號相對于其幅度和相位特性曲線而失真，并且包括幅度分量|e(t)|和相位分量E(t)。用于高級操作控制的單元13通過雙向連接線路18與發射單元15通信，并且通過雙向連接線路19與測量裝置12通信。
根據圖3，在根據本發明的用于確定傳輸鏈路14的AM-AM和AM-PM行為的優選方法開始的方法步驟S10中，通過發射單元15產生預先建立的測試信號s(t)。根據圖4的原則，測試信號s(t)被分割成第一信號部分I和第二信號部分II。
在第一信號部分I中使用突發信號，在根據所使用的調制標準校準移動無線電設備的情況下，例如使用GMSK-、EDGE-、AMPS-、ANSI-136-或者寬帶-CDMA-突發信號。如果例如使用GMSK突發信號，那么根據圖5，其包括標準的總共148個符號的符號序列，這些符號序列在以特定標準建立的采樣速率fs上發射。在總共148個符號的符號序列中，由GSM接收器實現伴隨發射器的對接收器進行的時間、頻率和相位同步的調制分析。
在第二信號部分II中，實現實際的對傳輸鏈路14幅度和相位特性的確定。因此可以建立測試信號s(t)的任意幅度波形|s(t)|和相位波形s(t)。在幅度波形|s(t)|中，傳輸鏈路14的整個輸入信號范圍中的所有信號電平值至少出現一次。為了最小化待校準測量目標11的校準時間，在測試信號s(t)的第二信號部分II中，類似斜坡的幅度波形|s(t)|是優選的，其開始幅度值充分地接近GSM突發符號序列的幅度值，并且以斜坡形狀下降到傳輸鏈路14的輸入信號范圍的最小幅度值。相位波形s(t)應該合適地具有恒定的波形。
由于傳輸鏈路14的幅度和相位特性曲線，使得測試信號s(t)失真。在方法步驟S20中，在傳輸鏈路14的輸出端，對來自測試信號s(t)且幅度和相位失真的響應信號e(t)進行測量，在第一步驟中由測量裝置12對其同相分量和正交分量的波形進行測量，在第二步驟中根據測量結果確定幅度波形|s(t)|和相位波形E(t)。
在接下來的方法步驟S30中，在被測量的響應信號e(t)的第一信號部分I中，由測量裝置12實現上述對GSM突發信號的調制分析，所述GSM突發信號是在校準移動無線電設備的情況下使用的。通過本質上基于最小平方誤差方法的公知估計方法，實現對測試信號s(t)和響應信號e(t)之間時間偏差Δt、傳輸鏈路14的輸入端和輸出端之間的載波頻率偏差Δf和測試信號s(t)和響應信號e(t)之間的相位偏差所進行的測量。
在下一方法步驟S40中，由測量裝置12在第二信號部分II中，通過確定第二信號部分II的起始時間t0，實現對響應信號e(t)的幅度波形|e(t)|的時間同步。響應信號e(t)的第二信號部分II的起始時間t0產生自待測量的訓練序列(TSC)起始時間或者終止時間，以及產生自訓練序列(TSC)起始時間或者終止時間與起始時間t0之間已知數目比特的起始時間或者終止時間。
接下來的方法步驟S50包括在第二信號部分II中對響應信號e(t)的相位波形E(t)進行的時間、相位和頻率同步。通過確定第二信號部分II的起始時間t0對相位波形E(t)進行的時間同步對應于方法步驟S40中對幅度波形|e(t)|進行的時間同步。
在相位同步期間，在第二信號部分II的起始時間t0處將響應信號e(t)的相位與測試信號s(t)的相位同步。由于在第二信號部分II的起始時間t0處響應信號e(t)的相位可能在每次測量中輕微地變化，因此在第二信號部分II的起始時間t0處測量到的響應信號e(t)的相位E(t0)以及響應信號e(t)的整個被測量的相位波形E(t)應該關于先前在第二信號部分II的起始時間t0處建立的參考相位ERef(t0)而被參考，所述輕微變化的原因是在信號部分I中的未知符號序列所引起的AM-PM失真、測試信號s(t)的噪聲引起的不可預測的相位失真和第一信號部分I中由調制決定的相位誤差。通過在隨后的方法步驟S60中實施對響應信號e(t)的相位波形E(t)的相移，并且所述相移的程度為響應信號e(t)的相位E(t0)和參考相位ERef(t0)之間的相位差，從而可以在第二信號部分II中實現先后被測量的多個響應信號ei(t)之間的相位同步。
最后，應該在頻率同步的框架以內，相對于在方法步驟S40中識別出的載波頻率偏差Δf，對第二信號部分II中相對于參考相位ERef(t0)而參考的響應信號e(t)的相位波形E(t)進行補償。根據圖4，信號部分II中沒有被傳輸鏈路14的輸入端和輸出端之間的載波頻率偏差Δf補償的響應信號e(t)的相位波形E’(t)將導致額外的非期望的相位漂移。在圖4中也示出了第二信號部分II中被傳輸鏈路14的輸入端和輸出端之間的載波頻率偏差Δf補償且因此沒有相位漂移的響應信號e(t)的相位波形E(t)。
最后，在方法步驟S60中，實現響應信號ei(t)的同相分量IEi(t)和正交分量QEi(t)的波形相干平均，其由測量裝置12分別將多個隨機測試信號s(t)供給到傳輸鏈路14而測量到，而后在信號部分II中根據響應信號e(t)的同相和正交分量的平均波形確定響應信號e(t)的幅度波形|e(t)|和相位波形E(t)。由于進行了平均，因此同相分量波形IE(t)和正交分量波形QE(t)的信號-噪聲間隔，以及響應信號e(t)的幅度波形|e(t)|和相位波形E(t)的信號-噪聲間隔在信號部分II中被最小化。信號部分II中響應信號e(t)的平均同相分量波形IE(t)產生自彼此相位同步的響應信號ei(t)的同相分量波形IEi(t)。信號部分II中響應信號e(t)的平均正交分量波形QE(t)產生自彼此相位同步的響應信號ei(t)的同相分量波形QEi(t)。
最后，在方法步驟S70中，由用于高級操作控制的單元13，從先前建立的信號部分II中測試信號s(t)的幅度波形|s(t)|和相位波形s(t)，以及從信號部分II中的響應信號e(t)的平均幅度估計|e(t)|和相位波形E(t)，實現對傳輸鏈路14的幅度和相位特性曲線的確定，并且所述特性曲線通過連接線路18傳送到發射單元15，所述響應信號e(t)的平均幅度波形|e(t)|和相位波形E(t)由測試裝置12通過連接線路19傳送給用于高級操作控制的單元13。為了確定傳輸鏈路的AM-AM特性曲線，所測量到的響應信號e(t)的幅度波形|e(t)|被表示為所產生的測試信號s(t)的幅度波形|s(t)|的函數。為了確定傳輸鏈路的AM-PM特性曲線，響應信號e(t)的平均相位波形E(t)和所產生的測試信號s(t)的相位波形s(t)之間的相位差波形被表示為所產生的測試信號s(t)的幅度波形|s(t)|的函數。
本發明不限于所描述的實施例。具體而言，根據其它調制方法和標準的對其它通信傳輸鏈路例如濾波器、混頻器等的測量以及對其它傳輸信號的測量均覆蓋在本發明之內。
權利要求
1.一種用于確定作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路(14)輸出信號幅度和/或相位(AM-AM和/或AM-PM特性曲線)的方法，其中由測試信號(s(t))通過傳輸鏈路(14)中的幅度和/或相位失真產生的響應信號(e(t))就相關幅度波形(|s(t)|、|e(t)|)和/或相關相位波形(s(t)，E(t))而言被設置為施加到傳輸鏈路(14)上的測試信號(s(t))的函數，其特征在于只測量響應信號(e(t))的幅度波形(|e(t)|)和/或相位波形(E(t))。
2.根據權利要求1所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于測試信號(s(t))的幅度波形(|s(t)|)和相位波形(s(t))是已知的。
3.根據權利要求1或2所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于對所測量的響應信號(e(t))與所述測試信號(s(t))進行的同步包括時間同步、頻率同步和相位同步。
4.根據權利要求1到3之一所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于在對所述測試信號(s(t))與響應信號(e(t))進行同步之前，估計所述測試信號(s(t))或所述響應信號(e(t))的第一信號部分(I)中測試信號(s(t))和響應信號(e(t))之間的時間偏差(Δt)、頻率偏差(Δf)和相位偏差(Δ)。
5.根據權利要求4所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于針對所述測試信號(s(t))或響應信號(e(t))的第一信號部分(I)中的估計，使用限定的同步信號。
6.根據權利要求5所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于所述限定的同步信號是根據GSM標準的突發信號。
7.根據權利要求5或6所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于通過對所述突發信號的調制分析實現所述估計。
8.根據權利要求4到7之一所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于在時間上位于第一信號部分(I)之后的第二信號部分(II)中，實現對所測量的響應信號(e(t))與所述測試信號(s(t))的同步和對所述傳輸鏈路(14)的AM-AM特性曲線和AM-PM特性曲線的確定。
9.根據權利要求8所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于對所述測試信號(s(t))與所述響應信號(e(t))的時間同步包括確定響應信號(e(t))的第二信號部分(II)的起始時間(t0)。
10.根據權利要求8或9所述的確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于對所述測試信號(s(t))與所述響應信號(e(t))的相位同步包括確定在第二信號部分(II)的起始時間(t0)處響應信號(e(t))的相位波形(E(t))的相位(E(t0))，所述相位(E(t0))相對于預先建立的參考相位(ERef(t0))而被參考。
11.根據權利要求8到10之一所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于對所述測試信號(s(t))與響應信號(e(t))之間的頻率同步包括對響應信號(e(t))的第二信號部分(II)中的相位波形(E’(t))中由測試信號(s(t))和響應信號(e(t))之間的頻率偏差(Δf)引起的相位漂移進行補償。
12.根據權利要求8到11之一所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于所述相位同步進一步包括對由分別向傳輸鏈路(14)供給一個隨機測試信號(s(t))而分別產生的多個響應信號(ei(t))進行平均。
13.根據權利要求12所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于所述平均是相干平均，其中各自測量的響應信號(ei(t))被彼此相位同步地進行平均。
14.根據權利要求13所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于在相位同步平均期間，各自測量的響應信號(ei(t))被平均，所述相位同步平均是在響應信號(ei(t))的相位波形(Ei(t))的相移之后，并且所述相移的程度為與第二信號部分(II)的起始時間(t0)相對的響應信號(ei(t))的相位(Ei(t0))和預先建立的參考相位(ERef(t0))之間的相位差。
15.根據權利要求8-14之一所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于所述傳輸鏈路(14)的AM-AM特性曲線由所述響應信號(e(t))的第二信號部分(II)中的幅度波形(|e(t)|)與所述測試信號(s(t))的第二信號部分(II)中的幅度波形(|s(t)|)的相關性產生。
16.根據權利要求14或15所述的用于確定傳輸鏈路的AM-AM和/或AM-PM特性曲線的方法，其特征在于所述傳輸鏈路(14)的AM-PM特性曲線由所述響應信號(e(t))的相位波形(E(t))和所述測試信號(s(t))的相位波形(s(t))之間的相位差波形與所述測試信號(s(t))的幅度波形(|s(t)|)的相關性產生，其中所述相位波形(E(t))由所述相位同步平均引起。
17.一種用于確定作為輸入信號幅度的函數的傳輸鏈路(14)輸出信號幅度和/或相位(AM-AM和/或AM-PM特性曲線)的系統，該系統包括串聯連接的發射單元(15)、傳輸鏈路(14)以及測量裝置(12)，其中所述傳輸鏈路(14)被供給以由所述發射單元(15)生成的測試信號(s(t))，其特征在于所述測量裝置(12)僅僅對由所述測試信號(s(t))通過所述傳輸鏈路(14)中的幅度和/或相位失真而產生的響應信號(e(t))進行測量。
18.根據權利要求17所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的系統，其特征在于該系統進一步包括用于高級操作控制的單元(13)，其與所述發射單元(15)和所述測量裝置(12)相連，并且根據所述測試信號(s(t))和所述響應信號(e(t))的相位和/或幅度波形，確定傳輸鏈路(14)的AM-AM和/或AM-PM特性曲線。
19.根據權利要求17或18所述的用于確定傳輸鏈路AM-AM和/或AM-PM特性曲線的系統，其特征在于所述傳輸鏈路(14)是集成在移動無線電設備所用極化調制器(1)中的功率放大器(5)。
全文摘要
一種用于根據輸入信號的幅度確定傳輸鏈路(14)輸出信號幅度和/或相位(AM－AM和/或AM－PM特性)的方法和系統。根據測試信號(s(t))，相對于相關幅度特性(|e(t)|)和/或相關相位特性(φ
文檔編號H04L27/36GK101069342SQ200580037069
公開日2007年11月7日 申請日期2005年11月15日 優先權日2004年11月26日
發明者拉爾夫·普勞曼, 羅爾夫·洛倫森 申請人:羅德施瓦茲兩合股份有限公司