包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法、電源電壓的調(diào)制方法及裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)實施例提供一種包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法、電源電壓的調(diào)制方法及裝置，應(yīng)用于無線通信單元的RF發(fā)射機(jī)內(nèi)的PA模塊的電源電壓，該校準(zhǔn)方法包含：至少部分基于增益壓縮因子ΔG，獲取將被PA模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與PA模塊電源電壓VPA之間的映射函數(shù)，以實現(xiàn)PA的恒定增益；設(shè)置RF發(fā)射機(jī)的包絡(luò)追蹤路徑至ET模式，此時該瞬態(tài)包絡(luò)與VPA之間的映射關(guān)系依據(jù)獲取到的映射函數(shù)而運(yùn)作；應(yīng)用包含隨時間而變化的包絡(luò)的訓(xùn)練信號至RF發(fā)射機(jī)的輸入端；測量電池電流并至少部分基于電池電流，修正ΔG；以及至少部分基于修正后的ΔG，重新獲取該映射函數(shù)。本發(fā)明專利技術(shù)實施例能利用ENV至VPA的映射策略開展自動校準(zhǔn)，從而為不同的RMS輸出功率級提供最優(yōu)的電流消耗。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法、電源電壓的調(diào)制方法及裝置
本專利技術(shù)是有關(guān)于一種包絡(luò)追蹤系統(tǒng)（envelopetrackingsystem）的校準(zhǔn)方法及裝置，尤其是關(guān)于一種應(yīng)用于無線通信單元的射頻（radiofrequency，簡稱RF）發(fā)射機(jī)內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓的包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法及裝置。
技術(shù)介紹
本專利技術(shù)主要涉及并應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中使用的RF功率放大器領(lǐng)域。來自無線通信系統(tǒng)中可用頻譜的有限性的持續(xù)壓力迫使頻譜效應(yīng)的線性調(diào)制方案的發(fā)展。而由于這些線性調(diào)制機(jī)制中的包絡(luò)發(fā)生波動，這種現(xiàn)象導(dǎo)致天線所發(fā)射的平均功率遠(yuǎn)低于其最大功率，從而導(dǎo)致了功率放大器的低效率。因此，本領(lǐng)域致力于研究能夠在功率放大器的“回退（back-off）”區(qū)（線性區(qū)）提供高性能的高效率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。線性調(diào)制機(jī)制需要對調(diào)制后的信號進(jìn)行線性放大以最小化頻譜再增長引起的不想要的帶外輻射。但是，一典型RF放大裝置中使用的有源器件本身便是非線性的。僅當(dāng)已消耗的DC功率的一小部分轉(zhuǎn)換為RF功率時，放大裝置的轉(zhuǎn)移函數(shù)才接近于一條直線，即才能如同運(yùn)作為一理想的線性放大器。這種運(yùn)作模式導(dǎo)致了DC至RF功率轉(zhuǎn)換的低效率，而這一點正是手持（用戶）無線通信單元所不可接受的。此外，低效率對于基站臺來說也是一個不容忽視的問題。另外，手持(用戶)設(shè)備的關(guān)注點在于增長電池使用壽命。為了同時實現(xiàn)線性度及高效率，所謂的直線化(linearisation)技術(shù)得以使用以改善高效率類別放大器(例如‘AB’類，‘B’類或‘C’類放大器)的線性度。大量各式各樣的直線化技術(shù)應(yīng)用于線性發(fā)射機(jī)，例如笛卡兒反饋(CartesianFeedback)，前反饋(Feed-forward)以及自適應(yīng)性預(yù)失真發(fā)射機(jī)的設(shè)計中。線性放大器（例如AB類放大器）的輸出端電壓通常依據(jù)最終的RF功率放大器（PA）設(shè)備的需求而設(shè)定。通常來說，PA的最小電壓遠(yuǎn)大于AB類放大器的輸出端設(shè)備的所需電壓。因此，這并非最有效率的放大技術(shù)。發(fā)射機(jī)（主要是PA）的效率由輸出端設(shè)備兩端的電壓，以及由于PA的最小電源電壓（Vmin）需求而引起的任意下拉設(shè)備成分兩端的過電壓來決定。為了提高發(fā)射上行鏈路通信通道的比特率，具有調(diào)幅（AM）成分的更大規(guī)模的星座調(diào)制機(jī)制得以研究并成為一種需求。該種調(diào)制機(jī)制，例如十六比特正交幅度調(diào)制（16-QAM），需要多個線性的PA并與調(diào)制包絡(luò)波形的高“峰值（crest）”因子（即波動的程度）有關(guān)。相比于早期經(jīng)常使用的恒定包絡(luò)調(diào)制機(jī)制，該種類型的調(diào)制機(jī)制能夠引起功率及線性的更大程度的下降。為了克服這種功率及線性的下降，多種方法得以提出。其中一種已知的包絡(luò)追蹤技術(shù)是關(guān)于對PA電源電壓進(jìn)行調(diào)制以匹配（追蹤）RFPA正在發(fā)射的RF波形的包絡(luò)。經(jīng)由這種包絡(luò)追蹤技術(shù)，無線電發(fā)射機(jī)的瞬態(tài)PA電源電壓（VPA）將近似匹配已發(fā)射RF信號的瞬態(tài)包絡(luò)（ENV）。因此，PA中的功率消耗將與PA的電源電壓與輸出電壓之間的差值成比例關(guān)系，包絡(luò)追蹤技術(shù)能使得PA效率增長，降低熱消耗，并能對線性度進(jìn)行改善以及提高最大輸出功率，同時允許PA產(chǎn)生預(yù)期的RF輸出。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中兩種PA電源電壓技術(shù)的示意圖100。其中第一種技術(shù)為PA提供了一固定的電源電壓105，而第二種技術(shù)中PA的電源電壓被調(diào)制以追蹤RF包絡(luò)波形115。在第一種技術(shù)中，無論正在放大的調(diào)制后RF波形的特性如何，仍存在PA可以使用的過電源電壓凈空值110(因此可能存在潛在的浪費)。而在第二種技術(shù)中，PA的過電源電壓凈空值120可通過對RFPA電源的調(diào)制而得以降低，從而使得PA電源能夠準(zhǔn)確的追蹤到瞬態(tài)RF包絡(luò)。ENV與VPA之間的映射函數(shù)是形成最佳性能的關(guān)鍵，該最佳性能包括效率、增益以及相鄰信道功率（adjacentchannelpower，簡稱ACP）。以及對于系統(tǒng)性能來說，同樣關(guān)鍵的還包括RF信號與PA的VPA之間的時序?qū)?zhǔn)（timingalignment）。包絡(luò)追蹤可以與對RF信號的數(shù)字預(yù)失真（digitalpre-distortion，DPD）相結(jié)合以改善ACP的健壯性。由于ET系統(tǒng)通常實現(xiàn)為涉及多個功能方塊的多芯片形式，該多個功能方塊例如包括數(shù)字基帶（BB）、模擬基帶、RF接收機(jī)、功率管理以及PA，因此并不能保證ET系統(tǒng)的性能在硬件實現(xiàn)的所有器件上都是一致的。因此形成多個收發(fā)機(jī)校準(zhǔn)級別以精確地映射及集中遠(yuǎn)離生產(chǎn)線的每個器件的ET性能成為一種需求。而為了使包絡(luò)追蹤成為更加經(jīng)濟(jì)化的一種技術(shù)，還需要最小化任何額外的生產(chǎn)校準(zhǔn)時間和/或外部特性設(shè)備的使用。因此，亟需一種更有效及節(jié)省成本的方法以解決ET系統(tǒng)校準(zhǔn)的問題。尤其是，該方法能夠利用ENV至VPA的映射策略開展自動校準(zhǔn)，從而能為不同的RMS輸出功率級提供最優(yōu)或者接近最優(yōu)的電流消耗，以在不增加任何額外的測試成本的基礎(chǔ)上對制件間變差（part-to-partvariation）進(jìn)行補(bǔ)償。因此，該方法需要尋找能提供低電流消耗的各種ENV至VPA的映射策略。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)實施例旨在于提供一種應(yīng)用于無線通信單元的RF發(fā)射機(jī)內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓的包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法、電源電壓的調(diào)制方法及裝置，以減緩、消除上述一個或多個問題。根據(jù)本專利技術(shù)的第一實施例，提供一種包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于無線通信單元的RF發(fā)射機(jī)內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓，該方法執(zhí)行于該無線通信單元的至少一信號處理模塊中，以及該方法包含：至少部分基于一增益壓縮因子，獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)，以實現(xiàn)該功率放大器模塊的恒定增益；設(shè)置該RF發(fā)射機(jī)的一包絡(luò)追蹤路徑至包絡(luò)追蹤模式，在該包絡(luò)追蹤模式下該即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射關(guān)系依據(jù)獲取到的該映射函數(shù)而運(yùn)作；應(yīng)用一訓(xùn)練信號至該RF發(fā)射機(jī)模塊的輸入端，該訓(xùn)練信號包含隨時間而變化的包絡(luò)；測量該無線通信單元的一電池電流；至少部分基于測量得到的該電池電流，修正該增益壓縮因子；以及至少部分基于修正后的增益壓縮因子，重新獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)。根據(jù)本專利技術(shù)的第二實施例，提供一種通信單元，包含RF發(fā)射機(jī)模塊，該RF發(fā)射機(jī)模塊包含一包絡(luò)追蹤系統(tǒng)，用于該RF發(fā)射機(jī)內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓；該通信單元還包含至少一信號處理模塊，用于校準(zhǔn)該包絡(luò)追蹤系統(tǒng)并用于：至少部分基于一增益壓縮因子，獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)，以實現(xiàn)該功率放大器模塊的恒定增益；設(shè)置該RF發(fā)射機(jī)的一包絡(luò)追蹤路徑至包絡(luò)追蹤模式，在該包絡(luò)追蹤模式下該即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射關(guān)系依據(jù)獲取到的該映射函數(shù)而運(yùn)作；應(yīng)用一訓(xùn)練信號至該RF發(fā)射機(jī)模塊的輸入端，該訓(xùn)練信號包含隨時間而變化的包絡(luò)；測量該無線通信單元的一電池電流；至少部分基于測量得到的該電池電流，修正該增益壓縮因子；以及至少部分基于修正后的增益壓縮因子，重新獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)。根據(jù)本專利技術(shù)的第三本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，該包絡(luò)追蹤系統(tǒng)應(yīng)用于無線通信單元的RF發(fā)射機(jī)內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓，其特征在于，該方法執(zhí)行于該無線通信單元的至少一信號處理模塊中，以及該方法包含：至少部分基于一增益壓縮因子，獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)，以實現(xiàn)該功率放大器模塊的恒定增益；設(shè)置該RF發(fā)射機(jī)的一包絡(luò)追蹤路徑至包絡(luò)追蹤模式，在該包絡(luò)追蹤模式下該即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射關(guān)系依據(jù)獲取到的該映射函數(shù)而運(yùn)作；應(yīng)用一訓(xùn)練信號至該RF發(fā)射機(jī)模塊的輸入端，該訓(xùn)練信號包含隨時間而變化的包絡(luò)；測量該無線通信單元的一電池電流；至少部分基于測量得到的該電池電流，修正該增益壓縮因子；以及至少部分基于修正后的增益壓縮因子，重新獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
2012.12.19 US 61/739,195;2013.09.30 US 14/040,7511.一種包絡(luò)追蹤系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，該包絡(luò)追蹤系統(tǒng)應(yīng)用于無線通信單元的RF發(fā)射機(jī)模塊內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓，其特征在于，該方法執(zhí)行于該無線通信單元的至少一信號處理模塊中，以及該方法包含：至少部分基于一增益壓縮因子，獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)，以實現(xiàn)該功率放大器模塊的恒定增益；設(shè)置該RF發(fā)射機(jī)模塊的一包絡(luò)追蹤路徑至包絡(luò)追蹤模式，在該包絡(luò)追蹤模式下該即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射關(guān)系依據(jù)獲取到的該映射函數(shù)而運(yùn)作；應(yīng)用一訓(xùn)練信號至該RF發(fā)射機(jī)模塊的輸入端，該訓(xùn)練信號包含隨時間而變化的包絡(luò)；測量該無線通信單元的一電池電流；至少部分基于測量得到的該電池電流，修正該增益壓縮因子；以及至少部分基于修正后的增益壓縮因子，重新獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法的所有步驟得到重復(fù)的執(zhí)行，直至重新獲取到的該映射函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)該無線通信單元的最小電池電流為止。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該測量該無線通信單元的一電池電流以及至少部分基于測量得到的該電池電流，修正該增益壓縮因子的步驟包含：將當(dāng)前次測量的電池電流與前次測量的電池電流進(jìn)行對比；若該當(dāng)前次測量的電池電流不大于該前次測量的電池電流，則依據(jù)一增量值修正該增益壓縮因子，并至少部分基于該修正后的增益壓縮因子重新獲取該映射函數(shù)。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該方法還包含：重復(fù)循環(huán)地執(zhí)行該依據(jù)一增量值修正該增益壓縮因子，并至少部分基于該修正后的增益壓縮因子重新獲取該映射函數(shù)的步驟，直至偵測到該電池電流的增長，或者偵測到該功率放大器模塊所需的峰值輸出功率無法實現(xiàn)為止。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該測量該無線通信單元的一電池電流的步驟具體包含：監(jiān)控該無線通信單元的電池流至該功率放大器模塊與該無線通信單元的發(fā)射機(jī)/調(diào)制電路兩者中的至少一者的電流，并至少部分基于監(jiān)控的電流結(jié)果測量該無線通信單元的電池電流。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該監(jiān)控該無線通信單元的電池流至該功率放大器模塊與該無線通信單元的發(fā)射機(jī)/調(diào)制電路兩者中的至少一者的電流的步驟具體為：監(jiān)控該電池流至該功率放大器模塊與發(fā)射機(jī)/調(diào)制電路的一組合電流。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分基于下述條件中的一個定義初始的該增益壓縮因子ΔG：GPA_ref-ΔG+Pin_max≥Pout_max，其中Pout_max代表所需的最大峰值輸出功率，GPA_ref代表當(dāng)Pin＝Pin_ref，Pout＝Pout_ref以及VPA＝VPA_ref時的功率放大器模塊增益，其中Pin、Pout與VPA分別代表該功率放大器模塊的輸入功率、輸出功率及電源電壓，Pin_ref、Pout_ref與VPA_ref分別代表參考輸入功率，參考輸出功率及參考電源電壓；當(dāng)該功率放大器模塊的最小輸入功率對應(yīng)的包絡(luò)未被反低槽處理，及VPA＝VPA_max時，Gain≥GPA_ref–ΔG；當(dāng)該最小輸入功率對應(yīng)的包絡(luò)未被反低槽處理，及VPA＝VPA_min時，Gain≤GPA_ref–ΔG，其中Gain代表該功率放大器模塊的增益，該反低槽處理代表經(jīng)處理后的包絡(luò)即便在最小輸入功率下，其最小值也不會降至零值；發(fā)射機(jī)/調(diào)制電路，該功率放大器模塊，多重過濾器以及天線開關(guān)模塊中的至少一個。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該至少部分基于一增益壓縮因子，獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)，以實現(xiàn)該功率放大器模塊的恒定增益的步驟包含：設(shè)置該功率放大器模塊的一參考電源電壓；確定該功率放大器模塊的一參考輸入功率，該參考輸入功率所產(chǎn)生的該功率放大器模塊的輸出功率與一參考輸出功率相等，其中該參考電源電壓與該參考輸出功率的設(shè)置能使該功率放大器模塊偏置運(yùn)作于其線性區(qū)的上限；設(shè)置至少一個第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點，該至少一個第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點對應(yīng)的輸入功率等于該參考輸入功率，以及該至少一個第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點對應(yīng)的輸出功率等于該參考輸出功率減去該增益壓縮因子。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該至少部分基于一增益壓縮因子，獲取即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)，以實現(xiàn)該功率放大器模塊的恒定增益的步驟還包含：設(shè)置該RF發(fā)射機(jī)模塊的包絡(luò)追蹤路徑至特征模式，在該特征模式下該功率放大器模塊的電源電壓不依賴于接收到的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)；應(yīng)用一連續(xù)波形訓(xùn)練信號至該RF發(fā)射機(jī)模塊的輸入端，該連續(xù)波形訓(xùn)練信號包含一恒定的包絡(luò)；獲取當(dāng)該功率放大器模塊包含第一增益時的該至少一個第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點；獲取當(dāng)該功率放大器模塊包含第一增益時的至少一個第二校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點；至少部分基于該至少一個第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點與該至少一個第二校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點，獲取該即將被該功率放大器模塊放大的波形信號的瞬態(tài)包絡(luò)與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，獲取該至少一個第二校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曼諾·克蘭多斯·安西索，陳信宏，喬納森·理查·思創(chuàng)，
申請(專利權(quán))人：聯(lián)發(fā)科技新加坡私人有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：新加坡;SG