用于高性能相干峰值壓縮估計的系統和方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于估計無線信號的峰值壓縮的系統。該系統可包括配置為提供參考信號的參考信號生成器，其中參考信號與無線信號的理想放大且時間對齊的版本關聯。該系統還可包括配置為提供增益誤差信號的增益誤差生成器，其中增益誤差信號至少基于參考信號和無線信號。進一步，該系統還可包括配置為至少基于參考信號和增益誤差信號來提供壓縮檢測標志的峰值壓縮估計器。
【專利說明】用于高性能相干峰值壓縮估計的系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開大致涉及無線通信，并且更特別地涉及高性能相干峰值壓縮估計。
【背景技術】
[0002]無線通信系統用于多種電信系統、電視、無線電和其他媒體系統、數據通信網絡以及其他系統來在使用無線發送器和無線接收器的遠程點之間傳遞信息。發送器是一種通常借助天線傳播電磁信號，例如無線電、電視或者其他電信的電子設備。發送器通常包括信號放大器，其接收射頻或者其他信號、通過預定增益放大該信號并傳送該放大信號。另一方面，接收器是一種也通常借助天線接收和處理無線電磁信號的電子設備。在某些情況下，發送器和接收器可以結合為單個稱為收發器的設備。
[0003]為了有效發送信號，無線通信設備中的發送器可以放大待被發送的信號。然而，這種放大可能導致發送信號的削波(clipping)。這種削波可導致發送信號代表的信息的損失。盡管在該事實后基于實際削波的反饋可能在一些情況中有用，在反饋之前的時間段中并不防止信息的損失。因此，對于希望減少信息損失的通信設備，識別放大可能導致這種信息損失的邊界以及搶先防止信號削波可能是有用的。
【發明內容】
[0004]公開了一種用于估計無線信號峰值壓縮的系統。該系統可包括配置為提供參考信號的參考信號生成器，其中參考信號與無線信號的理想放大并且時間對齊的版本關聯。該系統還可包括配置為提供增益誤差信號的增益誤差生成器，其中增益誤差信號至少基于參考信號和無線信號。進一步，該系統還可包括配置為至少基于參考信號和增益誤差信號來提供壓縮檢測標志的峰值壓縮估計器。
[0005]本領域技術人員從本文包括的附圖、說明書和權利要求很容易理解本公開的技術優點。至少通過權利要求中特別指出的元素、特征以及結合會實現和達到實施例的目的和優點。
[0006]可以理解的是，前述的大體描述和下面詳細的描述都是示范性的和解釋性的，并且不是對所要求保護的本發明的限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]為了更完整理解本公開及其特征和優點，現在與附圖一起參照如下描述，其中:
[0008]圖1示出了根據本公開的某些實施例的采用兩級放大的示例無線信號圖；
[0009]圖2示出了根據本公開的某些實施例的準確動態估計峰值壓縮量的示例系統的簡化電路圖；
[0010]圖3示出了根據本公開的某些實施例的天線處存在的示例RF功率水平；
[0011]圖4是根據本公開的某些實施例的確定是否調整無線通信設備輸出功率以避免無線信號的峰值壓縮的示例方法的流程圖；[0012]圖5示出了根據本公開的某些實施例的其中示例峰值壓縮數據相對于天線功率水平來繪制的圖；
[0013]圖6示出了根據本公開的某些實施例的其中峰值窗口中峰值數量計數相對于天線功率來繪制的圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1示出了根據本公開的某些實施例的采用兩級放大的示例無線信號的圖表100。圖表100示出了中心頻率為1.95GHz的信號。圖表100繪出y軸信號的幅度和x軸頻率的關系。圖表100左側示出的中等放大信號102，示出了放大至峰值發送功率為27.59dBm的信號。圖表100的右側示出的高放大信號104，示出放大至峰值發送功率為30.70dBm的同樣的信號。因為更高的放大，更大的頻率范圍被放大。在示出的示例中，點106、108標識在高于必要的功率水平處的頻率發射點。
[0015]在某些情況下，更大頻率范圍的更高放大可導致發送的噪聲(而不是期望的信號)增加。例如，期望范圍以外的較強頻率可降級接近的偽發射掩蔽和漸遠的發射，從而導致增加噪聲。
[0016]一些無線通信設備可能使用某些技術來減輕增加噪聲的影響。一種這類技術為波峰因子降低(“CFR”)。然而，CFR技術可要求天線處峰值壓縮量的準確估計。
[0017]圖2示出了根據本公開的某些實施例的準確動態估計峰值壓縮量的示例系統200的簡化電路圖。在一些實施例中，系統200可包括基帶處理器202、一個或者多個數字增益204、數模轉換器206、基帶濾波器208、基帶增益放大器210、射頻(RF)模擬上變頻器212、RF增益控制214、功率放大器216、前端控制218和天線220。
[0018]在一些實施例中，基帶處理器202可以是任何適合的配置為管理無線通信設備的無線電功能的處理器。在一些實施例中，基帶處理器202可通過多個組件將無線信號傳送到天線220。在提供的說明性示例中，基帶處理器202通過正交幅度調制傳送信號，促使兩個通道的通信:i通道和q通道。然后每個通道可通過一個或者多個數字增益放大器204而繼續進行。被放大之后，信號接著可被傳送到一個或者多個數模轉換器206。數模轉換器206可以是任何適合的配置為將數字i通道和/或q通道的信號轉換為模擬信號的電子設備。轉換為模擬后，信號于是可被傳送到一個或者多個基帶濾波器208。在一些實施例中，基帶濾波器208可以是任何適合的配置為對模擬信號的適當頻率濾波的電子組件。在這種方式下，信號可被整形以便最佳發送。
[0019]在被濾波之后，信號于是可被傳送到一個或者多個基帶增益放大器210。在一些實施例中，基帶增益放大器210可以是任何適合的配置為將接收的模擬信號放大的電子組件。例如，基帶增益放大器210可以是配置為放大模擬信號的電壓跟隨器電路。在放大之后，信號于是可被傳送到一個或者多個RF模擬上變頻器212。RF模擬上變頻器212可以是任何適合的配置為將接收到的信號轉換為適當的無線電頻率的信號的電子組件。例如，RF模擬上變頻器212可以將信號轉換為2GHz的信號。
[0020]在轉換之后，信號于是可被傳送到一個或者多個RF增益控制216中。RF增益控制216可以是任何適合的配置為將接收到的RF信號放大的電子組件。信號于是可被傳送到一個或者多個功率放大器216。功率放大器216可以是任何適合的配置為將該信號可被發送的功率水平進行放大的電子組件。信號于是可被傳送到一個或者多個前端控制218。前端控制可是任何適合的配置為控制無線通信設備的其他組件的電子組件。例如，前端控制218可控制天線開關或者信號多路復用器(signal multiplexer)。在說明性示例中，前端控制218可控制與天線120關聯的天線開關。
[0021]盡管本文示出和描述了系統200的某些組件，可意識到的是，在不偏離本公開的范圍的情況下，系統200可能包括更多、更少或者不同的組件。進一步，系統200的簡化電路圖示出系統200的一種示例配置。在不偏離本公開的范圍的情況下，組件可被組合到一個或多個物理組件，取決于特定的配置。例如，在一些配置中，基帶濾波器208和基帶增益放大器210可以在一個集成電路上存在。
[0022]組件104-120示出了從基帶處理器202傳送無線信號到天線220的示例系統的高級電路圖。為了便于說明，這種通信路徑可被通稱為“發送室”。提供這種術語僅僅是為了幫助理解，并不是用來限制本公開的范圍。在一些實施例中，發送室可包括更多、更少或者不同的組件，如上述更詳細描述。例如，在一些實施例中，發送室可以包括天線調諧器，其可配置為動態調整天線220的阻抗匹配值。
[0023]如上關于圖1更詳細的描述，由于關于系統200所描述的放大，動態地準確估計峰值壓縮可以是必要的或者期望的。因此，在一些實施例中，系統200還可以包括延遲緩沖器222、增益放大器226、加法器230、級聯積分器-梳(“CIC”)濾波器228、模數轉換器226和模擬轉換器224。在一些實施例中，這些組件可用來生成用于峰值壓縮估計的值，如參照圖3以及在下文進一步詳細描述。
[0024]在一些實施例中，延遲緩沖器222可以是任何適合的配置為延遲信號的電子組件。在系統200的操作中，延遲緩沖器222可被配置為將信號延遲一定的量，該量等于信號通過如上所述的發送室的傳送所產生的等待時間。延遲之后，信號于是可被傳送到增益放大器226。在一些實施例中，增益放大器226可以是任何適合的配置為放大信號的電子組件。在系統200的操作中，增益放大器226可被配置為以等于組合增益的量來放大信號，如果信號繼續通過發送室(如上面更詳細的描述)，則該組合增益可能會施加于該信號。
[0025]在一些實施例中，從發送室中出來而在前端控制218處的信號于是可被傳送到一個或者多個模擬轉換器224。模擬轉換器224可以是任何適合的配置為將接收的信號轉換到更低頻率更低功率的模擬信號的電子組件。在系統200的說明性示例中，模擬轉換器224可被配置為將從前端控制218接收到的信號轉換為RF模擬上變頻器212接收的信號。一旦被轉換，信號于是可被傳送到一個或者多個模數轉換器226和一個或者多個CIC濾波器228。模數轉換器226可以是任何適合的配置為將接收到的模擬信號轉換為數字信號的電子組件。CIC濾波器228可以是任何適合的配置為對接收到的數字信號進行插值的電子組件。在一些實施例中，來自增益放大器226和CIC228的信號于是可在加法器230中組合以便進行另外處理。
[0026]在操作中，為了峰值壓縮估計的目的，通過增益放大器226到加法器230傳送的信號被認為是當本應通過發送室傳送時的理想信號的模型。在下文中，該信號可被稱為“參考信號”。在加法器230，參考信號可與從CIC228接收的信號比較來生成反映兩個信號之間差異的信號。在示例系統200中，該信號可代表發送室的實際組件中出現的增益誤差。在下文中，加法器230的輸出可稱為“增益誤差”。[0027]在一些實施例中，系統200可包括:一個或者多個比較器236、238、240、242 ;—個或者多個邏輯電路244、246，一個或者多個多路復用器(multiplexer) 232、234，一個或者多個平均器248、250，加法器252和比較器254。
[0028]在一些實施例中，系統200可在比較器236將參考信號與閾值，即峰值窗口上限進行比較。如果參考信號小于或者等于該閾值，比較器236可輸出邏輯值一。系統200還可在比較器238將參考信號與閾值，即峰值窗口下限進行比較。如果參考信號大于該閾值，比較器238可輸出邏輯值一。比較器236、238的輸出于是可在邏輯電路244組合。在系統200的說明性示例中，邏輯電路244為與門。在操作中，如果兩個比較器236、238的輸出都是邏輯值一，那么邏輯電路244可輸出邏輯值一。
[0029]邏輯電路244的輸出于是可被傳送到多路復用器232。在多路復用器232中，邏輯電路244的輸出可被用于復用零值與增益誤差。在一些實施例中，這可允許系統200的設計者靈活選擇提供的增益誤差范圍。多路復用器232的輸出然后與邏輯電路244的輸出一起被傳送到平均器248。平均器248于是可隨時間積累這兩個信號的平均值。在一些實施例中，該平均值可代表峰值增益誤差(“PGE”)，如參照圖3-4在下面更詳細的描述。PGE于是可被傳送到加法器252。
[0030]在一些實施例中，系統200可在比較器240將參考信號與閾值，即線性窗口上限比較。如果參考信號小于或等于該閾值，比較器240可輸出邏輯值一。系統200還可在比較器242將參考信號與閾值，即線性窗口下限比較。如果參考信號大于該閾值，比較器242可輸出邏輯值一。比較器240、242的輸出于是可在邏輯電路246組合。在系統200的說明性示例中，邏輯電路246是與門。在操作中，如果兩個比較器240、242的輸出都是邏輯值一，那么邏輯電路246可輸出邏輯值一。
[0031]邏輯電路246的輸出于是可被傳送到多路復用器234。在多路復用器234，邏輯電路246的輸出可被用于復用值一與增益誤差。在一些實施例中，這可允許系統200的設計者靈活選擇提供的增益誤差的范圍。多路復用器234的輸出于是與邏輯電路246的輸出一起被傳送到平均器250。平均器250于是可隨時間積累兩個信號的平均值。在一些實施例中，該平均值可代表線性增益誤差(“LGE”)，如參照圖3-4在下面更詳細的描述。LGE于是可被傳送到加法器252。
[0032]在加法器252，PGE和LGE值被組合以生成峰值壓縮估計值，如參照圖3_4在下面更詳細的描述。該峰值壓縮估計值于是可被傳送到比較器254和/或基帶處理器202。在一些實施例中，比較器254可被配置為將峰值壓縮值與很多預定閾值比較。如果峰值壓縮在某一水平之上，比較器254于是可向基帶處理器202傳送壓縮檢測標志，如參照圖4在下面更詳細的描述。
[0033]在同樣的或者替代實施例中，基帶處理器202可被配置為使用峰值壓縮估計值進一步緩和峰值壓縮的效果。例如，基帶處理器202可使用峰值壓縮估計值以動態地改變壓縮緩和算法(即波峰因子降低算法或者峰到均值降低算法)的閾值和/或參數。
[0034]示例系統200示出了多個組件為分立組件。在一些實施例中，在不背離本公開范圍的情況下，可以有比圖2中描述的組件更多、更少或者不同的組件。例如，比較器236、238,240,242全都可以存在于單個集成電路上。作為另外示例，圖2示出了比較器254生成壓縮檢測標志并且將該標志傳送到基帶處理器202。如參照圖4在下面更詳細的描述，基帶處理器202于是可改變發送室中產生的放大來解決峰值壓縮。然而，在同樣的或者替代實施例中，比較器254可將壓縮檢測標志傳送到另一個負責增益控制的組件。例如，比較器254可配置為與功率放大器216直接通信，從而導致放大降低。
[0035]系統200使用四個閾值以估計峰值壓縮:峰值窗口上值、峰值窗口下值、線性窗口上值和線性窗口下值。如參照圖3在下面更詳細的描述，這些值可通過開窗技術計算。
[0036]根據本公開某些實施例，圖3示出了天線220處存在的示例RF功率水平300。示例RF功率水平300示出了示例RF信號，其繪制成功率在I軸以及時間在X軸。示例RF功率水平300示出了在3ms上的中心頻率為1.95GHz的信號。示例RF功率水平300還示出了兩個窗口:峰值窗口 302和中間窗口 3.4。峰值窗口 302與峰值窗口上限值306和峰值窗口下限308關聯。中間窗口 304與中間窗口上限310和中間窗口下限312關聯。在一些實施例中，這些值可用來計算系統200使用的閾值來估計峰值壓縮，如參照圖2在上面以及在下面更詳細的描述。
[0037]在一些實施例中，操作功率和窗口的大小可以由軟件、硬件、固件和/或它們的某種組合來確定。例如，基帶處理器202上運行的軟件可配置為確定用于確定窗口限值的窗口大小和操作功率。在其他示例中，另外的處理器上存在的管理軟件可被用于確定這些值。
[0038]在一些實施例中，窗口限值可被按照下面計算:
[0039]公式I
[0040]Pmax=(固定值)=24dBm
[0041]在一些實施例中，最大峰值(Pmax)的值可以是與系統200的其他設計參數一起被預先確定的固定值，并且根據系統200的特定配置而可以變化。
[0042]公式2
[0043]Pref=(固定值，基于調制)
[0044]在一些實施例中，參考峰值(PMf)的值可以是取決于系統200要求的特定調制類型的固定值。例如，對于LTE網絡上通信的無線通信設備，Pref可被設置到-9.2dB。
[0045]公式3
[0046]Pout=(期望天線功率)，來自基帶處理器
[0047]公式4
[0048]Peak_ffindow_Size=(固定值)=2dB
[0049]公式5
[0050]Mid_Window_Size=(固定值)=2dB
[0051]在一些實施例中，峰值輸出功率(P。」可被確定為期望的天線功率，如由基帶處理器來確定。峰值窗口和中間窗口的大小是固定值，可與其他設計參數一起被確定。例如，系統200可使用2dB的窗口大小。其他配置可使用窗口大小的其他值，這取決于設計因子，如峰值壓縮容限和所得噪聲。
[0052]在一些實施例中，系統200用來估計峰值壓縮的閾值可由上述變量計算，如參照公式6-9在下面更詳細的描述。因此，可以計算這四個閾值。
[0053]公式6
[0054]Mid_ffindow_Hi Limit=Pout+Mid_ffindow_Size
[0055]公式7
【權利要求】
1.一種用于估計無線信號的峰值壓縮的系統，該系統包括: 參考信號生成器，配置為提供參考信號，其中參考信號與無線信號的理想放大且時間對齊的版本關聯； 增益誤差生成器，配置為提供增益誤差信號，其中增益誤差信號至少基于參考信號和無線信號；和 峰值壓縮估計器，配置為至少基于參考信號和增益誤差信號來提供壓縮檢測標志。
2.根據權利要求1的系統，其中所述峰值壓縮估計器配置為至少基于多個窗口閾值來提供壓縮檢測標志，其中所述多個窗口閾值至少基于多個可編程窗口變量。
3.根據權利要求2的系統，其中所述可編程窗口變量被選擇以至少用來提供采樣的相干信號。
4.根據權利要求1的系統，其中所述峰值壓縮估計器配置為至少基于峰值增益誤差值來提供壓縮檢測標志，其中所述峰值增益誤差值至少基于參考信號和增益誤差信號。
5.根據權利要求1的系統，其中所述峰值壓縮估計器配置為至少基于峰值增益誤差值來提供壓縮檢測標志，其中所述峰值增益誤差值至少基于多個窗口閾值，其中所述多個窗口閾值至少基于多個可編程窗口變量。
6.根據權利要求1的系統，其中所述峰值壓縮估計器配置為至少基于線性增益誤差值來提供壓縮檢測標志，其中所述線性增益誤差值至少基于參考信號和增益誤差信號。
7.根據權利要求1的系統，其中所述峰值壓縮估計器配置為至少基于線性增益誤差值來提供壓縮檢測標志，其中`所述線性增益誤差值至少基于多個窗口閾值，其中所述多個窗口閾值至少基于多個可編程窗口變量。
8.根據權利要求1的系統，其中所述壓縮檢測標志配置為指示發生峰值壓縮超過預定閾值的情況。
9.根據權利要求1的系統,進一步包括: 天線； 與天線電耦合的功率放大器，所述功率放大器配置為提供變化的放大水平；和 放大修改模塊，配置為至少基于壓縮檢測標志來改變功率放大器的放大水平。
10.根據權利要求10的系統，其中所述放大修改模塊配置為通過降低功率放大器的功率水平來改變功率放大器的放大水平。
11.根據權利要求10的系統，其中所述放大修改模塊配置為通過調整所述功率放大器的偏置水平來改變所述功率放大器的放大水平。
12.根據權利要求10的系統，其中所述放大修改模塊配置為通過調整所述功率放大器的電壓供應水平來改變功率放大器的放大水平。
13.根據權利要求1的系統，進一步包括: 天線；和 與天線電耦合的天線調諧器，所述天線調諧器配置為至少基于壓縮檢測標志來改變天線的調諧參數。
14.根據權利要求1的系統，其中所述峰值壓縮估計器進一步配置為提供峰值壓縮估計。
15.根據權利要求14的系統，進一步包括壓縮緩和模塊，配置為至少基于所述峰值壓縮估計來應用峰值壓縮緩和算法。
16.根據權利要求15的系統，其中所述峰值壓縮緩和算法包括波峰因子降低算法。
17.一種確定是否調整無線通信設備中的天線的功率水平的方法，所述方法包括: 確定多個窗口閾值，其中所述多個窗口閾值至少基于多個可編程窗口變量； 估計峰值增益誤差； 估計線性增益誤差； 計算峰值計數值； 將所述峰值計數值與計數閾值進行比較； 將所述峰值增益誤差與所述線性增益誤差之間的差值與誤差閾值進行比較；和如果所述峰值增益誤差與所述線性增益誤差之間的差值大于所述誤差閾值，則降低所述天線的輸出功率。
18.根據權利要求17的方法，進一步包括對峰值壓縮緩和算法應用所述峰值增益誤差、所述線性增益誤差和所述峰值計數值。
19.根據權利要求18的方法，其中所述峰值壓縮緩和算法包括波峰因子降低算法。
20.根據權利要求17的方法，其中估計所述峰值增益誤差包括計算在預定峰值窗口中信號峰值的平均值。
21.根據權利要求17的方法，其`中估計所述線性增益誤差包括計算在預定中間窗口中信號峰值的平均值。
【文檔編號】H04L25/03GK103873402SQ201310561128
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年8月24日
【發明者】P·普雷馬肯桑, M·拉曼 申請人:英特爾Ip公司