DE60113930T2

DE60113930T2 - Analoges Leistungsregelsystem für einen Multiträgersender

Info

Publication number: DE60113930T2
Application number: DE60113930T
Authority: DE
Inventors: Mark Kintis; Donald R. Martin; Vincent C. Moretti
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: DE60113930D1; JP2002064455A; JP3604651B2; EP1176714B1; US6662018B1; EP1176714A2; EP1176714A3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drahtlose Kommunikationstechnik. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Leistungssteuerungssystem für einen Mehrträger-Basisstationssender mit einem Korrelationsleistungs-Detektions-System zum individuellen Steuern der Leistungspegel einer beliebigen Anzahl von Hochfrequenzträgern.
2. Diskussion der betroffenen Technik
Drahtlose Kommunikationssysteme erfordern die Koordination einer Anzahl von Vorrichtungen, beispielsweise Basisstationen, Steuerungseinrichtungen und einem mobilen Teilnehmergerät. Basisstationen fungieren im Allgemeinen als eine Schnittstelle zwischen dem Teilnehmergerät und den Steuerungseinrichtungen in einem gegebenen Netzwerk. Daher muss die typische Basisstation Hochfrequenzsignale sowohl an andere Komponenten des Netzwerkes senden als auch von diesen empfangen.
Eine besonders herausfordernde Anforderung an Basisstations-Sender ist die Leistungssteuerung. Beispielsweise enthält ein gegebenes Mehrträger-Signal bei einem Spreizspektrumprotokoll, beispielsweise CDMA, Information, die gleichzeitig an Teilnehmer gesendet wird, die sich sowohl in der Nähe des Senders als auch weit entfernt von diesem befinden. Um signifikante Störungsprobleme über den gesamten Abdeckungsbereich zu vermeiden, ist es kritisch, dass das Leistungssteuerungssystem in der Lage ist, die Leistungspegel der einzelnen Hochfrequenzträger mit einem hohen Maß an Präzision einzustellen. Diese Anforderung tritt aufgrund von Mehrpfadeffekten auf und ist in der Industrie gut dokumentiert. Jedoch umfassen herkömmliche Systeme entweder eine unzulängliche individuelle Leistungssteuerung oder verwenden ausgeklügelte, fest zugeordnete Systeme für jeden Hochfrequenzträger. Es ist einfach zu verstehen, dass der komplizierte Charakter des Ansatzes mit fest zugeordneten Systemen die Aufwände des Leistungssteuerungssystems sowie des gesamten Senders signifikant erhöht. Es ist daher wünschenswert, ein Leistungssteuerungssystem für einen Basisstations-Sender zu schaffen, der ein gemeinsames System verwendet, um die Leistungspegel der einzelnen Hochfrequenzträger in einem Mehrträgersystem zu steuern.
Ein anderes Anliegen bezüglich herkömmlicher Leistungssteuerungssysteme ist die Sättigung. Generell hat ein typisches Leistungssteuerungssystem einen Mehrkanalleistungsverstärker, der eine Summenbildung einzelner Hochfrequenzträgersignale vor dem Senden verstärkt. Jedes Hochfrequenzsignal hat eine unterschiedliche Frequenz. Die resultierende Mehrzahl von Frequenzen in dem Mehrträgersignal führt zu einer Verzerrung und zu einem Ansteigen der Gesamtleistung, die der Mehrkanalleistungsverstärker antrifft. Falls die Leistungspegel der einzelnen Träger nicht genau gesteuert werden, kann der Mehrkanalverstärker in die Sättigung getrieben werden. Das Ergebnis kann eine signifikante Verschlechterung des empfangen Signals sein.
Herkömmliche Systeme scheitern auch daran, adäquat die Tatsache zu berücksichtigen, dass die Temperatur des Leistungsdetektionssystems auch direkt mit der Fähigkeit zusammenhängt, die Sendeleistung zu steuern. Falls beispielsweise ein I/Q-Detektor verwendet wird, um ein In-Phasen-Leistungssignal und ein Quadratur-Signal zu erzeugen, sind die Mischkomponenten des I/Q-Detektors leicht temperaturabhängig. Das Resultat kann zu einer ungenauen Leistungsmessung und daher zu einer ungenauen Leistungssteuerung führen. Es ist daher im höchsten Maße wünschenswert, ein Leistungssteuerungssystem bereitzustellen, das nicht zu einer Sättigung führt und in der Lage ist, Systemtemperaturschwankungen zu berücksichtigen.
Das U.S.-Patent mit der Nr. 6,028,884 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Betriebscharakteristika oder des Einflusses von nicht linearen Effekten auf Vorrichtungen oder Kommunikationssysteme, die orthogonal codierte Spreizspektrums-Kommunikationssignale übertragen. Bei dieser Anordnung wird ein Walsh-Leistungsverhältnis verwendet, um die Systemantwort genauer zu bestimmen.
Diese Information kann von Leistungsregelkreisen zum Regeln oder Einstellen der Arbeitsweise von nicht linearen Elementen oder Stufen, beispielsweise Hochleistungsverstärkern in orthogonalen CDMA-Kommunikationssystemen, verwendet werden, um eine verbesserte Systemantwort bereit zu stellen. Die Information kann auch beim Zuweisen von Kanälen an Systemnutzer und zum Durchführen von körperlichen Änderungen an der Systemhardware verwendet werden. Die zum Formulieren der WPR verwendeten Messungen können an einzelnen Komponenten oder an Gesamtsystemen durchgeführt werden, indem Kommunikationssignale in mehrere Kanäle, die Daten enthalten, eingespeist werden und indem zumindest ein leerer Kanal verbleibt. Es wird dann die empfangene Leistung pro Kanal an der Ausgangseite des Systems oder der Vorrichtung gemessen. Dann wird ein Verhältnis der Leistungsdichte zwischen den leeren und den aktiven Kanälen gebildet. Das Bestimmen des WPR für ein System oder für Komponenten kann während Betriebszeiträumen durch periodisches Übertragen von Testsignalen entweder bei zugewiesenen Zeitpunkten oder durch Verschachteln mit bestehenden Verkehrssignalen in dem System durchgeführt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Das obige und weitere Ziele werden von einem analog basierten Leistungssteuerungssystem für einen Mehrträgerbasisstationssender gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht. Das Leistungssteuerungssystem hat ein Mehrkanalverstärkungssystem zum Umsetzen einer Mehrzahl von analogen Eingangssignalen in eine Mehrzahl von verstärkten Trägersignalen. Das Verstärkungssystem erzeugt auch eine Mehrzahl von Referenzsignalen, die den verstärkten Trägersignalen entsprechen. Ferner erzeugt das Verstärkungssystem ein Mehrträgersignal und tastet das Mehrträgersignal ab, wobei das Mehrträgersignal eine Summenbildung der verstärkten Trägersignale umfasst. Ein Korrelationsleistungs-Detektionssystem ist an das Verstärkungssystem angeschlossen und erzeugt die Gesamtleistungs-Steuerungssignale basierend auf den Referenzsignalen und dem abgetasteten Mehrträgersignal. Das Steuerungssystem umfasst ferner ein Anpassungsmodul, das an das Verstärkungssystem und das Leistungs-Detektionssystem angeschlossen ist. Das Anpassungsmodul steuert die Verstärkung der Trägersignale basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen.
Zu Darstellungszwecken wird ein digital basiertes Leistungssteuerungssystem beschrieben. Das Leistungssteuerungssystem umfasst ein Mehrkanalumsetzungssystem, ein Korrelationsleistungs-Detektionssystem und ein Rückkopplungs-Umsetzungsmodul. Das Mehrkanalumsetzungssystem erzeugt eine Mehrzahl von analogen Referenzsignalen, die einer Mehrzahl von digitalen Eingangssignalen entsprechen. Das Mehrkanalumsetzungssystem erzeugt auch ein analoges Mehrträgersignal und tastet das Mehrträgersignal ab, wobei das Mehrträgersignal eine verstärkte Summenbildung der digitalen Eingangssignale darstellt. Das Korrelationsleistungs-Detektionssystem Ist an das Mehrkanalumsetzungssystem angeschlossen und erzeugt digitale Gesamtleistungs-Steuerungssignale basierend auf den analogen Referenzsignalen und dem abgetasteten analogen Mehrträgersignal. Das Rückkopplungsmodul ist an das Mehrkanalumsetzungssystem und das Korrelationsleistungs-Detektionssystem angeschlossen und steuert individuell die Verstärkung der digitalen Eingangssignale basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden, wobei:
1 ein Blockdiagramm eines analog basierten Leistungssteuerungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Blockdiagramm eines analog basierten Leistungssteuerungssystems gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Blockdiagramm eines digital basierten Leistungssteuerungssystems als ein Beispiel ist, das zum Verstehen und Implementieren der vorliegenden Erfindung nützlich ist; und
4 ein Blockdiagramm eines digital basierten Leistungssteuerungssystems als ein Beispiel ist, das zum Verstehen und Implementieren der vorliegenden Erfindung nützlich ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1. Analog basiertes Leistungssteuerungssystem
1 zeigt ein bevorzugtes analog basiertes Leistungssteuerungssystem 10 für einen Mehrträgersender gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Allgemeinen stellt das Leistungssteuerungssystem 10 einen Basisstationssender mit der Fähigkeit bereit, individuell die gesendeten Leistungspegel eines jeden Trägersignals mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu steuern. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform bezüglich eines zellularen Basisstationssenders beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung einfach auf einen beliebigen Typ von Mehrträgersender anwendbar. Man kann erkennen, dass das Steuerungssystem 10 ein Mehrkanalverstärkungssystem 20, ein Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 und ein Anpassungsmodul 90 umfasst. Obwohl das bevorzugte Steuerungssystem 10 derart dargestellt ist, dass es eine Kapazität von vier Kanälen hat, kann das Steuerungssystem 10 einfach modifiziert werden, um eine größere oder kleinere Anzahl von Kanälen aufzunehmen, ohne dass vom Wesen und vom Bereich der Erfindung abgewichen wird. Das Mehrkanalverstärkungssystem 20 setzt eine Mehrzahl von analogen Eingangssignalen, die den Kanälen 1 bis 4 entsprechen, in eine Mehrzahl von verstärkten Trägersignalen um. Das Verstärkungssystem 20 erzeugt auch eine Mehrzahl von Referenzsignalen, die den verstärkten Trägersignalen entsprechen. Das kann durch Abgreifen eines kleinen Leistungsbetrages von Referenzpunkten 21, 22, 23 und 24 durchgeführt werden. Das Verstärkungssystem 20 erzeugt ferner ein abgetastetes Mehrträgersignal, wobei das Mehrträgersignal eine Summenbildung der verstärkten Trägersignale umfasst. Das abgetastete Mehrträgersignal kann durch Abgreifen eines kleinen Leistungsbetrages von einem Summenbildungspunkt 32 erreicht werden.
Das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 ist an das Verstärkungssystem 20 angeschlossen und erzeugt Gesamtleistungssteuerungssignale basierend auf den Referenzsignalen des abgetasteten Mehrträgersignals. Das Anpassungsmodul 90 ist an das Verstärkungssystem 20 und das Leistungsdetektionssystem 60 angeschlossen und steuert die Verstärkung der Trägersignale basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen. Folglich schafft die vorliegende Erfindung eine einzige gemeinsam verwendete Architektur zum individuellen Steuern der gesendeten Leistung der einzelnen Trägersignale. Ein derartiger Ansatz verbessert signifikant die Gesamtleistungssteuerung und reduziert das Auftreten einer Sättigung.
Es ist wichtig zu erwähnen, dass der Ausdruck „angeschlossen" hier zur Vereinfachung der Diskussion verwendet wird und nicht im körperlichen Zusammenhang per se verwendet wird. Folglich können die beschriebenen Anschlüsse bzw. Verbindungen eine elektrische, optische oder elektromagnetische Beschaffenheit haben oder ein beliebiger anderer geeigneter Mechanismus zum Übertragen des fraglichen Signals sein. Die Detektionssignale und Steuerungssignale können analog oder digital dargestellt werden.
2. Mehrkanalverstärkungssystem
Man würdigt, dass eine Anzahl von Ansätzen verfolgt werden kann, um die zuvor beschriebenen Komponenten zu implementieren. Beispielsweise umfasst das bevorzugte Verstärkungssystem 20 einen Modulator 25 entsprechend jedem Eingangssignal, wobei die Modulatoren 25 die Eingangssignale gemäß einem vorbestimmten Modulationsprotokoll kodieren. Beispiele von Protokollen umfassen QPSK, QAM, GMSK, CDMA und TDMA. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf ein bestimmtes Protokoll beschränkt und kann in einem weiten Bereich von drahtlosen oder anderen Mehrkanalsendeanwendungen verwendet werden. Ein Multiplizierer 26 ist an jeden Modulator 25 und an einen lokalen Oszillator 27 angeschlossen. Die Multiplizierer 26 multiplizieren die kodierten Eingangssignale mit Frequenzumsetzungssignalen, um die kodierten Eingangssignale zu gewünschten Frequenzen zu verschieben. Dies führt zum Erzeugen der Trägersignale. Beispielsweise könnte ein typisches Eingangssignal mit wenigen MHz auf ein Trägersignal mit etwa 1820 MHz mit einer Signalbandbreite von 200 kHz „aufwärtsgewandelt" werden.
Man sieht, dass ein Verstärker 28 an jeden Multiplizierer 26 zum Verstärken der Trägersignale angeschlossen ist, und eine spannungsgesteuerte Abschwächungseinrichtung 29 ist vorzugsweise an jeden Verstärker 28 und an das Anpassungsmodul 90 angeschlossen. Die Abschwächungseinrichtung 29 schwächt die verstärkten Trägersignale basierend auf einem Abschwächungssteuerungssignal 35 von dem Anpassungsmodul 90 ab. Es ist wichtig zu erkennen, dass die Abschwächungseinrichtung 29 durch einen Verstärker mit einer variablen Verstärkung für den gleichen Zweck ersetzt werden kann. Bei einem derartigen Fall wäre ein Verstärkungssteuerungssignal als ein Steuerungsmechanismus geeignet. Ein Summenbildungsmodul 30 ist an die Abschwächungseinrichtungen 29 zum Summieren der verstärkten Trägersignale angeschlossen, und ein Mehrkanalleistungsverstärker 31 ist an das Summenbildungsmodul 30 angeschlossen. Der Mehrkanalleistungsverstärker 31 verstärkt das Mehrträgersignal. Es wird bevorzugt, dass das Verstärkungssystem 20 ferner eine Mehrzahl von Referenzverstärkern 33 und einen Summenbildungsverstärker 34 umfasst. Die Referenzverstärker 33 verstärken die Referenzsignale auf gewünschte Pegel, und der Summenbildungsverstärker 34 verstärkt die abgetasteten Mehrträgersignale auf einen gewünschten Pegel.
3. Korrelationsleistungs-Detektionssystem
Wie bereits festgestellt wurde, erzeugt das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 Gesamtleistungs-Steuerungssignale basierend auf den Referenzsignalen und dem abgetasteten Mehrträgersignal. Das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 kann entweder aus einem Schaltsystem 62 und einem Korrelationsleistungsdetektor 64 (1) oder einer Mehrzahl von Korrelationsleistungsdetektoren 64 gebildet werden, wobei jeder Leistungsdetektor 64 einem der Referenzsignale entspricht (2). Ein alternatives analog basiertes Leistungssteuerungssystem 10' wird später beschrieben. 1 stellt den Ansatz dar, der ein Schaltsystem 62 verwendet.
Es wird weiterhin auf 1 Bezug genommen. Das bevorzugte Schaltsystem 62 wird jetzt beschrieben. Es kann speziell erkannt werden, dass das Schaltsystem 62 an das Mehrkanalverstärkungssystem 20 zum Auswählen eines aktiven Referenzsignals aus einer Mehrzahl von Referenzsignalen angeschlossen ist. Folglich entspricht das aktive Referenzsignal in 1 dem Trägersignal für Kanal 1. Das Schaltsystem 62 umfasst eine Zeitsteuerungs-Steuerungseinrichtung 61 zum Erzeugen eines Schaltsignals, und einen Schaltmechanismus 63, der an das Mehrkanalverstärkungssystem 20, den Korrelationsleistungsdetektor 64 und die Zeitsteuerungs-Steuerungseinrichtung 61 angeschlossen ist. Der Schaltmechanismus wählt das aktive Referenzsignal basierend auf dem Schaltsignal aus, und kann eine von unzähligen im Handel erhältlichen Einrichtungen sein, die in der Technik wohl bekannt sind.
Der Korrelationsleistungsdetektor 64 ist an das Schaltsystem 62 und das Mehrkanalverstärkungssystem 20 angeschlossen. Der Leistungsdetektor 64 erzeugt jedes Gesamtleistungssteuerungssignal basierend auf dem aktiven Referenzsignal und dem Mehrträgersignal. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Leistungs detektor 64 eine Leistungsbegrenzungseinrichtung 65, die an das Schaltsystem 62 zum Einstellen eines festen Leistungspegels des aktiven Referenzsignals angeschlossen ist. Der Hauptzweck davon ist, die nachstehend beschriebene Vergleichsfunktion zu verbessern.
Ein I/Q-Detektor 66 ist an die Begrenzungseinrichtung 65 und an das Mehrkanalverstärkungssystem 20 angeschlossen. Es ist wichtig festzustellen, dass das aktive Referenzsignal sowohl Phasen- als auch Frequenzinformation enthält. Die Phaseninformation ergibt sich aus den zuvor beschriebenen Modulationsvorgängen. Die Frequenzinformation ergibt sich auf ähnliche Weise aus der zuvor beschriebenen Aufwärtswandelung. Der I/Q-Detektor 66 erzeugt daher ein In-Phasen-Leistungssignal und ein Quadratur-Leistungssignal basierend auf dem aktiven Referenzsignal und dem Mehrträgersignal. Es ist wichtig festzustellen, dass jegliche Leistung in dem Mehrträgersignal und dem aktiven Referenzsignal mit der gleichen Frequenz ein Gleichstromanteil (DC-Anteil) des In-Phase-Leistungssignals und des Quadratur-Leistungssignals ist. Folglich haben bei dem in 1 dargestellten Beispiel die Leistungssignale einen Gleichstromanteil, der der gesendeten Leistung auf Kanal 1 entspricht.
Folglich kann ein Tiefpassfilter 68 an den I/Q-Detektor 66 zum Filtern der unerwünschten Frequenzen aus den Leistungssignalen angeschlossen werden, so dass sich Gleichstrom-Leistungssignale ergeben. Ein Gleichstrom-Leistungssignal entspricht der In-Phasen-Leistung und das andere Gleichstrom-Leistungssignal entspricht der Quadratur-Leistung. Vorzugsweise ist ein Summenbildungsverstärker 67 an das Tiefpassfilter 68 zum Kombinieren der Gleichstrom-Leistungssignale angeschlossen. Speziell quadriert, summiert und integriert der Summenbildungsverstärker 67 die Gleichstrom-Leistungssignale, um die Gesamtleistungs-Steuerungssignale zu erhalten. Jedes Gesamtleistungs-Steuerungssignal repräsentiert den gesendeten Leistungspegel für den ausgewählten Kanal. Man versteht, dass ein Operationsverstärker auch für diesen Zweck verwendet werden kann. Tatsächlich können diese Funktionen digital sowie analog ausgeführt werden. In diesem Fall würde der Summenbildungsverstärker 67 durch einen A/D-Umsetzer und durch eine im Handel verfügbare digitale Signalverarbeitungsschaltung, die in der Industrie wohl bekannt ist, ersetzt werden.
2 stellt dar, dass bei der alternativen Ausführungsform zum Bereitstellen eines Leistungsdetektors 64 für jedes einzelne der Referenzsignale (das heißt Kanäle) die Leistungsdetektoren 64 direkt an das Mehrkanalverstärkungssystem 20 angeschlossen sind.
4. Anpassungsmodul
Es wird wieder auf 1 Bezug genommen. Man kann erkennen, dass das bevorzugte Anpassungsmodul 90 eine Mehrzahl von Abtast-Halte-Schaltungen 92 zum Speichern der Gesamtleistungs-Steuerungssignale basierend auf einem Schaltsignal von dem Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 umfasst. Eine Steuerungsschaltung 94 erzeugt Abschwächungssteuerungssignale 35 basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen und vorbestimmten Leistungsdaten. Diese Leistungsdaten umfassen im Wesentlichen eine Information, die die gewünschten Leistungspegel mit gesendeten Leistungspegeln für verschiedene Frequenzen verknüpfen. Die Steuerungsschaltung 94 kann mit Nachschlagetabellen (lookup tables), automatischen Verstärkungsregelkreisen oder einem beliebigen anderen Steuerungsmechanismus, der in der Lage ist, entweder ein Verstärkungssignal oder ein Abschwächungssignal basierend auf den Leistungsdaten zu erzeugen, implementiert werden. Man kann auch erkennen, dass die Steuerungsschaltung 94 auch eine Temperaturerfassungseinrichtung, beispielsweise einen Thermistor 96 zum Erzeugen eines Temperatursignals basierend auf einer Temperatur des Korrelationsleistungs-Detektionssystems umfassen kann. Speziell die Mulitiplizierer in dem I/Q-Detektor 66 können temperaturabhängig sein. In diesem Fall erzeugt die Steuerungsschaltung 94 auch die Abschwächungs-Steuerungssignale 35 basierend auf dem Temperatursignal von dem Thermistor 96.
Wie in 2 gezeigt ist, wird man ferner verstehen, dass, wo das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 eine Mehrzahl von Detektoren 64 umfasst, die Leistung in jedem Kanal kontinuierlich überwacht wird und das Anpassungsmodul 90' keine Abtast-Halte-Schaltungen benötigt. Das Anpassungsmodul 90' umfasst daher lediglich die Mehrzahl von Steuerungsschaltungen 94 und den Thermistor 96, falls erwünscht.
5. Beispiel eines digital basierten Leistungssteuerungssystems
Es ist wichtig festzustellen, dass, obwohl die zuvor beschriebenen Leistungssteuerungssysteme 10 und 10' auf analoge Eingangssignale gerichtet sind, es erforderlich sein kann, digitale Eingangssignale zu verarbeiten. Die digitalen Eingangssignale umfassen eine Kanalfrequenz, einen Leistungspegel und andere digitale Daten, die zum Senden erforderlich sind. Folglich beschreiben 3 und 4 ein veranschaulichendes digital basiertes Leistungssteuerungssystem 100 und ein alternatives veranschaulichendes digital basiertes Leistungssteuerungssystem 100'.
Es wird weiterhin auf 3 Bezug genommen. Man kann erkennen, dass das Leistungssteuerungssystem 100 ein Mehrkanalumsetzungssystem 110 zum Erzeugen einer Mehrzahl von analogen Referenzsignalen umfasst, die einer Mehrzahl von digitalen Eingangssignalen entsprechen. Das Mehrkanalumsetzungssystem 110 erzeugt ferner ein analoges Mehrträgersignal und tastet das Mehrträgersignal ab. Das Mehrträgersignal stellt eine Summenbildungsverstärkung der digitalen Eingangssignale dar. Ein Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 ist an das Mehrkanalumsetzungssystem 110 angeschlossen und erzeugt Gesamtleistungs-Steuerungssignale basierend auf den Referenzsignalen und dem abgetasteten Mehrträgersignal. Das Steuerungssystem 100 umfasst auch ein Rückkopplungsumsetzungsmodul 120, das an das Mehrkanalumsetzungssystem 110 und das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 angeschlossen ist. Das Rückkopplungsumsetzungsmodul 120 steuert individuell die Verstärkung der digitalen Eingangssignale basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen von dem Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60.
6. Beispiel eines Mehrkanalumsetzungssystems
Man versteht, dass eine Reihe von Ansätzen verfolgt werden kann, um die zuvor beschriebenen Komponenten zu implementieren. Beispielsweise kann das Mehrkanalumsetzungssystem 110 die Referenzsignale an das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 seriell (wie in 3 gezeigt ist) oder parallel (wie in 4 gezeigt ist) bereitstellen. Es wird weiterhin auf 3 Bezug genommen. Man kann erkennen, dass ein digitaler Summierer 111 die Eingangssignale basierend auf dem digitalen Abschwächungssteuerungssignal (oder dem Verstärkungssteuerungssignal) digital verstärkt. Der digitale Summierer 111 summiert auch die verstärken digitalen Eingangssignale, um ein digitales Mehrträgersignal zu erzeugen. Ein Mehrträger-A/D-Umsetzer 112 ist an den digitalen Summierer 111 zum Umsetzen des digitalen Mehrträgersignals in einen Mehrträger-Impulsstrom gekoppelt. Ein Beispiel eines Umsetzers 112 ist ein Delta-Sigma-Umsetzer, der einen Impulsbreiten-modulierten Bitstrom erzeugt. Ein Mehrträgerfilter 113 ist an den Mehrträger-A/D-Umsetzer 112 zum Umsetzen des Mehrträger-Impulsstromes in das analoge Mehrträgersignal angeschlossen. Das Filter 113 kann ein Bandpassfilter mit einer gewünschten Mittenfrequenz und Bandbreite sein.
Das veranschaulichende Mehrkanalumsetzungssystem 110 umfasst ferner ein Kanalauswahlmodul 114 zum Auswählen eines aktiven Eingangssignals aus der Mehrzahl von digitalen Eingangssignalen. Ein D/A-Umsetzer 115 für einen Träger ist an das Kanalauswahlmodul 114 zum Umsetzen des aktiven Eingangssignals in einen aktiven Referenzimpulsstrom gekoppelt. Dieser Umsetzer 115 ist vorzugsweise auch ein Delta-Sigma-Umsetzer. Das Umsetzungssystem 110 umfasst ferner ein Filter 116 für einen Träger, das an den D/A-Umsetzer 115 für einen Träger zum Umsetzen des aktiven Referenzimpulsstroms in ein aktives analoges Referenzsignal angeschlossen ist. Dieses Signal kann von dem Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 beim Messen der gesendeten Leistung verwendet werden, wie in der vorstehenden analog basierten Diskussion beschrieben ist.
Es wird jetzt auf 4 Bezug genommen, wo das veranschaulichende alternative digital basierte Leistungssteuerungssystem 100' gezeigt ist. Man kann erkennen, dass das Steuerungssystem 100' dem in 3 gezeigten sehr ähnelt, außer hinsichtlich der Anzahl der D/A-Umsetzer 115 für einen Träger und der Filter 116 für einen Kanal und dass ein Kanalauswahlmodul 114 fehlt. Speziell zeigt 4, dass eine Mehrzahl von D/A-Umsetzern 115 für einen Träger, die der Mehrzahl von digitalen Eingangssignalen entspricht, die digitalen Eingangssignale in eine Mehrzahl von Referenzimpulsströmen umsetzt. Eine Mehrzahl von Filtern 116 für einen Träger ist daher an die D/A-Umsetzer 115 für einen Träger zum Umsetzen der Referenzimpulsströme in analoge Referenzsignale angeschlossen. Obwohl dieser Ansatz mehr Bauteile erfordert, können gewisse Verarbeitungsvorteile durch Eliminieren des Kanalauswahlmoduls 114 (3) erreicht werden.
7. Beispiel eines Rückkopplungsumsetzungsmoduls
Man versteht auch, dass das Rückkopplungsumsetzungsmodul 120 auf eine Reihe unterschiedlicher Arten implementiert werden kann. Beispielsweise stellt 3 dar, dass, falls das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 die Gesamtleistungs-Steuerungssignale seriell erzeugt, das Rückkopplungsumsetzungsmodul 120 einen A/D-Umsetzer 122 und ein Korrekturmodul 124 auf digitaler Ebene umfasst. Speziell ist der A/D-Umsetzer 122 an das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 zum Umsetzen der Gesamtleistungs-Steuerungssignale in digitale Rückkopplungssignale angeschlossen. Das Korrekturmodul 124 auf digitaler Ebene ist an den A/D-Umsetzer zum Erzeugen von digitalen Steuerungssignalen basierend auf den digitalen Rückkopplungssignalen und vorbestimmten Leistungsdaten gekoppelt.
Wie zuvor diskutiert wurde, kann das Rückkopplungsumsetzungsmodul 122 ferner eine Temperaturerfassungseinrichtung, beispielsweise den Thermistor 126, zum Erzeugen eines Temperatursignals basierend auf einer Temperatur des Korrelationsleistungs-Detektionssystems 60 umfassen. In einem derartigen Fall erzeugt das Korrekturmodul auf digitaler Ebene ferner die digitalen Steuerungssignale basierend auf dem Temperatursignal.
Es wird jetzt auf 4 Bezug genommen. Als Beispiel ist ein alternatives Rückkopplungsumsetzungsmodul 120' gezeigt. Man kann speziell erkennen, dass das Korrelationsleistungs-Detektionssystem 60 die Gesamtleistungs-Steuerungssignale parallel erzeugt. Folglich umfasst das Rückkopplungsumsetungsmodul 120' eine Mehrzahl von A/D-Umsetzern 122 und ein Korrekturmodul 124 auf digitaler Ebene. Die A/D-Umsetzer sind an das Korrelationsleistungsdetekionssystem 60 zum Umsetzen der Gesamtleistungs-Steuerungssignale in Rückkopplungssignale angeschlossen. Wie zuvor beschrieben wurde, ist das Korrekturmodul 124 auf digitaler Ebene mit den A/D-Umsetzer zum Erzeugen der digitalen Steuerungssignale basierend auf den digitalen Rückkopplungssignalen und den vorbestimmten Leistungsdaten gekoppelt. Das Rückkopplungsumsetzungsmodul 120 kann auch den Thermister 26 umfassen, wie bereits diskutiert wurde.
Diese Anordnung ermöglicht daher, dass einzelne Hochfrequenzträgerpegel mittels I/Q-Abwärtswandlung des Mehrträgerspektrums entweder parallel oder seriell durch Mischen des Mehrträgerausgangssignals mit den einzelnen Trägern wiedergewonnen wird. Es ist wichtig zu erkennen, dass die einzelnen Träger entweder moduliert oder unmoduliert sein können. Das schafft die Fähigkeit, die Leistung einer beliebigen Anzahl von Hochfrequenzträgern bei einem Mehrträgersender individuell zu steuern und überwachen. Ein derartiges System bei der nächsten Generation von zellularen Basisstationsprodukten nützlich und schafft eine reduzierte Komplizität und reduzierte Aufwände.

Claims

Leistungssteuerungssystem (10) für einen Mehrträgersender, wobei das Leistungssteuerungssystem (10) umfasst: ein Mehrkanalverstärkungssystem (20) zum Umsetzen einer Mehrzahl von analogen Eingangssignalen in eine Mehrzahl von verstärkten Trägersignalen und zum Erzeugen einer Mehrzahl von Referenzsignalen, die den verstärkten Trägersignalen entsprechen, wobei das Verstärkungssystem (20) ferner ein Mehrträgersignal erzeugt und das Mehrträgersignal abtastet, wobei das Mehrträgersignal eine Summenbildung der verstärkten Trägersignale umfasst; ein Korrelationsleistungs-Detektionssystem (60), das an das Verstärkungssystem (20) angeschlossen ist, wobei das Korrelationsleistungs-Detektionssystem (60) Gesamtleistungs-Steuerungssignale (35) basierend auf den Referenzsignalen und dem abgetasteten Mehrträgersignal erzeugt; und ein Anpassungsmodul (90), das an das Verstärkungssystem (20) und das Leistungs-Detektionssystem (60) angeschlossen ist, wobei das Anpassungsmodul (90) die Verstärkung der Trägersignale basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen (35) steuert.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungssystem (20) umfasst: einen Modulator (25) entsprechend jedem Eingangssignal, wobei die Modulatoren (25) die Eingangssignale gemäß einem vorbestimmten Modulationsprotokoll codieren; einen Multiplizierer (26), der an jeden Modulator (25) und an ein Frequenzumsetzungsmodul (27) angeschlossen ist, wobei die Multiplizierer (26) die codierten Eingangssignale mit den Frequenzumsetzungssignalen multiplizieren, um die codierten Eingangssignale auf gewünschte Frequenzen derart zu verschieben, dass die Trägersignale erzeugt werden; einen Verstärker (28), der an jeden Multiplizierer (26) zum Verstärken der Trägersignale angeschlossen ist; eine spannungsgesteuerte Abschwächungseinrichtung (29), die an jeden Verstärker (28) und an das Anpassungsmodul (90) zum Abschwächen des verstärkten Trägersignals basierend auf einem analogen Abschwächungssteuerungssignal von dem Anpassungsmodul (90) angeschlossen ist; ein Summenbildungsmodul (30), das an die Abschwächungseinrichtungen (29) zum Summieren der verstärkten Trägersignale angeschlossen ist; und einen Mehrkanalleistungsverstärker (31), der an das Summenbildungsmodul (30) zum Verstärken des Mehrträgersignals angeschlossen ist.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 2, wobei das Verstärkungssystem (20) ferner umfasst: eine Mehrzahl von Referenzverstärkern (33) zum Verstärken der Referenzsignale; und einen Summenbildungsverstärker (34) zum Verstärken des abgetasteten Mehrträgersignals.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Korrelationsleistungs-Detektionssystem (60) umfasst: ein Schaltsystem (62), das an das Mehrkanalverstärkungssystem (20) zum Auswählen eines aktiven Referenzsignals aus der Mehrzahl von Referenzsignalen angeschlossen ist; und einen Korrelationsleistungs-Detektor (64), der an das Schaltsystem (62) und das Mehrkanalverstärkungssystem (20) zum Erzeugen der Gesamtleistungs-Steuerungssignale (35) basierend auf dem aktiven Referenzsignal und dem Mehrträgersignal angeschlossen ist.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 4, wobei der Korrelationsleistungs-Detektor (64) umfasst: eine Begrenzungseinrichtung (65), die an das Schaltsystem (62) zum Einstellen eines festen Leistungspegels des aktiven Referenzsignals angeschlossen ist; einen I/Q-Detektor (66), der an die Begrenzungseinrichtung (65) und das Mehrkanalverstärkungssystem (20) angeschlossen ist, wobei der I/Q-Detektor (66) ein In-Phasen-Leistungssignal und ein Quadratur-Leistungssignal basierend auf dem aktiven Referenzsignal und dem Mehrträgersignal erzeugt; ein Tiefpassfilter (68), das an den I/Q-Detektor (66) zum Filtern von Frequenzen aus den Leistungssignalen derart angeschlossen ist, dass sich Gleichstrom-Leistungssignale ergeben; und einen Summenverstärker (67), der an das Tiefpassfilter (68) zum Kombinieren der Gleichstrom-Leistungssignale in das Gesamtleistungs-Steuerungssignal angeschlossen ist.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 4, wobei das Schaltsystem (62) umfasst: eine Zeitsteuerungs-Steuerungseinrichtung (61) zum Erzeugen eines Schaltsignals; und einen Schaltmechanismus (63), der an das Mehrkanalverstärkungssystem (20), den Korrelationsleistungs-Detektor (64) und die Zeitsteuerungs-Steuerungseinrichtung (61) zum Auswählen des aktiven Referenzsignals basierend auf dem Schaltsignal angeschlossen ist.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Korrelationsleistungs-Detektionssystem (60) umfasst: eine Mehrzahl von Korrelationsleistungs-Detektoren (64), die an das Mehrkanalverstärkungssystem (20) zum Erzeugen der Gesamtleistungs-Steuerungssignale (35) basierend auf den Referenzsignalen und den Mehrträgersignalen angeschlossen ist; wobei jeder Leistungs-Detektor einem der Referenzsignale entspricht.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 7, wobei jeder Korrelationsleistungs-Detektor (64) umfasst: eine Begrenzungseinrichtung (65), die an das Mehrkanalverstärkungssystem (20) zum Einstellen eines festen Leistungspegels des entsprechenden Referenzsignals angeschlossen ist; einen I/Q-Detektor (66), der an die Begrenzungseinrichtung (65) und das Mehrkanalverstärkungssystem (20) angeschlossen ist, wobei der I/Q-Detektor (66) ein In-Phasen-Leistungssignal und ein Quadratur-Leistungssignal basierend auf dem entsprechenden Referenzsignal und dem Mehrträgersignal erzeugt; ein Tiefpassfilter (68), das an den I/Q-Detektor (66) zum Filtern von Frequenzen aus den Leistungssignalen derart angeschlossen ist, dass sich Gleichstrom-Leistungssignale ergeben; und einen Summenverstärker (67), der an das Tiefpassfilter (68) zum Kombinieren der Gleichstrom-Leistungssignale in das Gesamtleistungs-Steuerungssignal angeschlossen ist.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Anpassungsmodul (90) eine Steuerungsschaltung (94) zum Erzeugen eines Abschwächungssteuerungssignals basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen (35) und vorbestimmten Leistungsdaten umfasst.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 9, wobei die Steuerungsschaltung (94) eine Temperaturerfassungseinrichtung (96) zum Erzeugen eines Temperatursignals basierend auf einer Temperatur des Korrelationsleistungs-Detektionssystems (60) umfasst, wobei die Steuerungsschaltung (94) ferner das Abschwächungssteuerungssignal basierend auf dem Temperatursignal erzeugt.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Anpassungsmodul (90) umfasst: eine Mehrzahl von Abtast-Halte-Schaltungen (92) zum Speichern der Gesamtleistungs-Steuerungssignale (35); und eine Steuerungsschaltung (94) zum Erzeugen der Abschwächungssteuerungssignalen (35) basierend auf den Gesamtleistungs-Steuerungssignalen (35) und vorbestimmten Leistungsdaten.
Leistungssteuerungssystem (10) nach Anspruch 11, wobei das Anpassungsmodul (90) ferner eine Temperaturerfassungseinrichtung (96) zum Erzeugen eines Temperatursignals basierend auf einer Temperatur des Korrelationsleistungs-Detektionssystems (60) umfasst, wobei die Steuerungsschaltung (94) ferner die Abschwächungssteuerungssignale (35) basierend auf dem Temperatursignal erzeugt.