包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法及裝置，應用于無線通信單元的RF發(fā)射機內(nèi)的PA模塊的電源電壓，該方法包含：應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該訓練信號包含隨時間而變化的包絡；接收該PA模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該PA模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。本發(fā)明實施例可以應用于板上的自動校準以及在不增加任何額外的測試成本的基礎上對制件間變差進行補償。
【專利說明】包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法及裝置
【【技術領域】】
[0001]本發(fā)明是有關于一種包絡追蹤系統(tǒng)(envelope tracking system)的校準方法及裝置，尤其是關于一種應用于無線通信單元的射頻(radio frequency，簡稱RF)發(fā)射機內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓的包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法及裝置。
【【背景技術】】
[0002]本發(fā)明主要涉及并應用于無線通信系統(tǒng)中使用的RF功率放大器領域。來自無線通信系統(tǒng)中可用頻譜的有限性的持續(xù)壓力迫使頻譜效應的線性調(diào)制方案的發(fā)展。而由于這些線性調(diào)制機制中包絡發(fā)生波動，這種現(xiàn)象導致天線所發(fā)射的平均功率遠低于其最大功率，從而導致了功率放大器的低效率。因此，本領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撲結構。
[0003]線性調(diào)制機制需要對調(diào)制后的信號進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，即才能如同運作為一理想的線性放大器。這種運作模式導致了 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問題。
[0004]另外，手持(用戶)設備的重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應用于線性發(fā)射機，例如笛卡兒反饋(Cartesian Feedback),前反饋(Feed-forward)以及自適應性預失真發(fā)射機的設計中。
[0005]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)設備的需求而設定。通常來說，PA的最小電壓遠大于AB類放大器的輸出端設備的所需電壓。因此，這并非最有效率的放大技術。而由于PA的最小電源電壓(Vmin)需求，發(fā)射機(主要是PA)的效率由輸出端設備兩端的電壓，以及任意的下拉設備成分兩端的過電壓來決定。
[0006]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)制機制得以研究并成為一種需求。該種調(diào)制機制，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)制包絡波形的高“峰值(crest)”因子(即波動的程度)有關。相比于早期經(jīng)常使用的恒定包絡調(diào)制機制，該種類型的調(diào)制機制能夠引起功率及線性的更大程度的下降。
[0007]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追蹤技術涉及對PA電源電壓的調(diào)制以匹配(追蹤)由RF PA發(fā)射的RF波形的包絡。經(jīng)由這種包絡追蹤技術，無線電發(fā)射機的瞬態(tài)PA電源電壓(VPA)將近似追蹤已發(fā)射RF信號的瞬態(tài)包絡(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系，包絡追蹤技術能使能PA效率的增長，降低熱消耗，對線性度進行改善以及提高最大輸出功率，同時允許PA產(chǎn)生預期的RF輸出。
[0008]圖1所示為現(xiàn)有技術中的兩種可選的PA電源電壓技術的示意圖100。其中第一種技術為PA提供了一固定的電源電壓105，第二種技術通過調(diào)制PA的電源電壓以追蹤RF包絡波形115。在第一種技術中，無論將要放大的調(diào)制后的RF波形的性質(zhì)如何，仍存在PA的過電源電壓凈值110可以使用(因此可能存在潛在的浪費)。而在第二種技術中，PA的過電源電壓凈值120可通過對RF PA電源的調(diào)制而得以降低，從而使得PA電源能夠準確的追蹤到瞬態(tài)的RF包絡。
[0009]ENV與VPA之間的映射函數(shù)是形成最佳性能的關鍵，該最佳性能包括效率、增益以及相鄰信道功率(adjacent channel power,簡稱ACP)。以及對于系統(tǒng)性能來說，同樣關鍵的還包括RF信號與PA的VPA之間的時序?qū)?timing alignment)。
[0010]包絡追蹤可以與對RF信號的數(shù)字預失真相結合以改善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、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)機校準級別以精確地映射及集中遠離生產(chǎn)線的每個器件的ET性能成為一種需求。而為了使包絡追蹤成為更加經(jīng)濟化的一種技術，還需要最小化任何額外的生產(chǎn)校準時間和/或外部特性設備的使用。
[0011]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)校準的問題。尤其是，該方法能便于板上(on-board)的自動校準以及在不增加任何額外的測試成本的基礎上對制件間變差(part-to-part variation)進行補償。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0012]有鑒于此，本發(fā)明實施例旨在于提供一種應用于無線通信單元的RF發(fā)射機內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓的包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法及裝置，以減緩、消除上述一個或多個問題。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法，應用于無線通信單兀的RF發(fā)射機內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓,該方法包含:應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該訓練信號包含隨時間而變化的包絡；接收該功率放大器模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。 [0014]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種通信單元，包含:RF發(fā)射機模塊，包含用于該RF發(fā)射機模塊內(nèi)的功率放大器的電源電壓的包絡追蹤系統(tǒng)；以及至少一信號處理模塊，用于校準該包絡追蹤系統(tǒng)以及用于:
[0015]應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該訓練信號包含隨時間而變化的包絡；接收該功率放大器模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)剩允乖摴β史糯笃髂K的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供一種用于通信單元的集成電路，該通信單元包含RF發(fā)射機模塊,該RF發(fā)射機模塊包含用于該RF發(fā)射機模塊內(nèi)的功率放大器的電源電壓的包絡追蹤系統(tǒng)；其中該集成電路包含:至少一信號處理模塊，用于校準該包絡追蹤系統(tǒng)以及用于:
[0017]應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該訓練信號包含隨時間而變化的包絡；接收該功率放大器模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
[0018]本發(fā)明實施例的包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法及裝置，提供了一種有效且節(jié)省成本的包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法。該方法及裝置可以應用于板上自動校準方法中，且能再不增加任何額外的測試成本的基礎上對制件間差異進行補償。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0019]圖1所示為現(xiàn)有技術中的兩種可選的PA電源電壓技術的示意圖；
[0020]圖2所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的無線通信單元的結構示意圖；
[0021]圖3所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的無線通信單元中的RF收發(fā)機的部分模塊的結構示意圖；
[0022]圖4所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的校準RF收發(fā)機內(nèi)的包絡追蹤系統(tǒng)(至少校準一部分)的方法的流 程圖；
[0023]圖5所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的PA模塊的電源電壓、輸入功率以及輸出功率之間的關系的曲線示意圖；
[0024]圖6所示為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的PA模塊的電源電壓、輸入功率以及輸出功率之間的關系的曲線示意圖；
[0025]圖7所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的PA電源電壓及PA輸入功率相對于增益的關系的曲線示意圖；
[0026]圖8A與圖8B所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的訓練信號的示意圖；
[0027]圖9所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的經(jīng)“反低槽”處理的PA模塊的電源電壓的曲線示意圖；
[0028]圖10所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的反映PA增益與電源電壓包絡追蹤對準之間關系的曲線示意圖；
[0029]圖11所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的反映PA的增加相位與電源電壓包絡追蹤對準之間關系的曲線示意圖。
【【具體實施方式】】
[0030]在說明書及后續(xù)的權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及后續(xù)的權利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準貝U。在通篇說明書及后續(xù)的權利要求項當中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一詞在本文中應解釋為包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
[0031]本發(fā)明實施例以一個或多個用于無線通信單元中的集成電路為例予以描述，例如第三代合作伙伴項目(third generation partnership project, 3GPP?)中的用戶設備。但是，本領域技術人員需要了解的是，本文所描述的發(fā)明概念不局限應用于任何類型的包含或形成包絡追蹤系統(tǒng)的集成電路、無線通信單元或者無線發(fā)射機中。此外，由于本發(fā)明所示例實施例的一部分可能是使用本領域技術人員所熟知的電子元件或電路予以實現(xiàn)，因此為了使本領域技術人員能夠更好的理解本發(fā)明的基本概念以及不對其產(chǎn)生錯誤的教示，在本文中對該部分電路將僅以圖示的形式繪示而不會對其進行詳盡的細節(jié)描述。
[0032]首先請參見圖2，圖2所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的無線通信單元的結構示意圖，該無線通信單元例如可以是蜂巢式通信標準下的一用戶單元(MS)或是第三代合作伙伴計劃(3GPP?)通信系統(tǒng)中的一用戶設備(UE)。該無線通信單元200包含一天線202，可選地耦接于一多工濾波器/天線開關204，該多工濾波器/天線開關204用以提供無線通信單元200中接收鏈及發(fā)射鏈之間的隔離。
[0033]如本領域技術人員所了解的，該接收鏈210包含接收機前端電路206 (有效地提供接收、濾波以及中頻或基頻轉(zhuǎn)換功能)。該接收機前端電路206可選地耦接至信號處理器208。信號處理器208的輸出提供至一合適的用戶接口(UI) 230，該用戶接口 230包含例如一屏幕或者一扁平面板顯示器等。一控制器214提供對用戶單元的總控制并耦接至該接收機前端電路206與信號處理器208 (通常通過一數(shù)字信號處理器(DSP)予以實現(xiàn))。該控制器214還耦接于一存儲器元件216，該存儲器元件216儲存各種運作機制，例如編碼/解碼功能、模式同步功能、碼序列功能及類似功能。
[0034]在本發(fā)明實施例中，該存儲器元件216還可儲存調(diào)制數(shù)據(jù)，以及用于電源電壓控制中以對通過無線通信單元200輸出的無線電頻率波形的包絡進行追蹤的供給功率數(shù)據(jù)。此外，一計時器218可選地耦接至該控制器214，用以控制無線通信單元200內(nèi)各種操作時序，例如無線通信單元200內(nèi)依賴于時間的信號的發(fā)射或接收的操作時序，以及發(fā)射鏈中PA電源電壓的時間域變化檢測的操作時序。
[0035]至于發(fā)射鏈220，其包含用戶接口 230，該用戶接口 230例如可以為一鍵盤或者一觸摸屏，通過信號處理器228串接至發(fā)射機/調(diào)制電路222。該發(fā)射機/調(diào)制電路222處理發(fā)射的輸入信號并調(diào)制及上變頻該信號至一 RF信號以輸出至功率放大器模塊/PA集成電路224進行放大。經(jīng)功率放大器模塊/PA集成電路224放大后的RF信號發(fā)射至天線202。該發(fā)射機/調(diào)制電路222、功率放大器/PA集成電路224以及PA電源模塊225分別響應于控制器214予以運作，其中該PA電源模塊225還額外響應于來自發(fā)射機/調(diào)制電路222的包絡調(diào)制波形的再產(chǎn)生。
[0036]在一些實施例中，該發(fā)射鏈220中的信號處理器228可以實現(xiàn)為不同于接收鏈210中的信號處理器208?？蛇x的，如圖2所示，一單獨的處理器也可以同時實現(xiàn)發(fā)射鏈與接收鏈中的處理功能。無線通信單元200中的不同元件可以通過分離元件或者整合元件的形式予以實現(xiàn)，其僅取決于具體應用或者設計選擇。
[0037]此外，依據(jù)本發(fā)明的實施例，該發(fā)射機/調(diào)制電路222結合功率放大器224，PA電源模塊225、存儲器裝置216，計時器218以及控制器214 —起可以用于產(chǎn)生一可用于PA模塊224的供給電源。例如，產(chǎn)生該供給電源以用于一寬頻線性功率放大器，以及產(chǎn)生該供給電源用于追蹤PA模塊224的包絡波形。
[0038]接下來請參見圖3，圖3所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的無線通信單元中的RF收發(fā)機300的部分模塊的結構示意圖，該無線通信單元例如為圖2中所示的無線通信單元200。在發(fā)射方向，該收發(fā)機300包括發(fā)射機/調(diào)制電路222，可選的耦接在第一基帶元件310(圖3中標示為“BB”)與一 PA模塊224 (圖3中標示為“PA”)之間，該第一基帶元件310例如可設置于圖2中的信號處理器228和/或控制器214中。該PA模塊224可選地經(jīng)由一雙重過濾器(DPX)與一天線開關模塊(ASM)耦接至天線202 (圖3中標示為“ANT”)，于圖3中該雙重過濾器(DPX)與天線開關模塊(ASM)共同標示為204。一 PA電源電壓調(diào)制器320 (圖3中標示為“M0S”)用于通過一數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 330從第二基帶元件312 (圖3中同樣標示為“BB”)接收信號，并依據(jù)該信號調(diào)制PA模塊224的電源電壓，該第二基帶元件312例如可設置于圖2所示的控制器214中。在此方式下，PA電源電壓調(diào)制器320，DAC330以及第二基帶元件312可以組合在一起以用于對提供至PA模塊224的電源電壓實施包絡追蹤調(diào)制，從而提供至PA模塊224的電源電壓可對即將被PA模塊224放大的RF波形的一包絡實施大致的追蹤操作。因此，該PA電源電壓調(diào)制器320，DAC330以及第二基帶元件312可以組合形成該收發(fā)機300的一包絡追蹤系統(tǒng)，或至少形成該包絡追蹤系統(tǒng)的一部分。而在接收方向，該收發(fā)機300包括接收器前端電路206 (圖3中標示為“RX”)，可選地耦接在雙重過濾器DPX與第三基帶元件314 (圖3中同樣標示為“BB”)之間，該第三基帶元件314例如可設置于圖2的信號處理器208和/或控制器214中。
[0039]如前所述，即將被放大處理的RF波形的包絡與PA電源電壓的調(diào)制之間的映射函數(shù)是形成最優(yōu)性能(例如效率，增益以及相鄰信道功率(ACP))的關鍵。以及對于系統(tǒng)系能來說同樣關鍵的還包括RF信號與PA的VPA之間的時序?qū)?。為此，在本發(fā)明實施例中，圖3所示的收發(fā)機300還包括一偵測元件350 (圖3中標示為“DET”)，用于接收PA模塊224輸出信號的指示信息，并使能對包絡追蹤系統(tǒng)的映射及調(diào)整操作的偵測，關于這點，將在下文做詳細的描述。
[0040]在本實施例中，該偵測元件350被示例為收發(fā)機300中的一分立元件，用于接收PA模塊224輸出信號的指示信息，并輸出另一指示信息至第四基帶元件316 (圖3中標示為“BB”)中，該另一指示信號用于指示對PA模塊224的輸出功率的偵測結果，以及該第四基帶元件316例如可設置于圖2的控制器214中。該偵測元件350可包含例如放大、下混頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能。在本實施例中，該偵測元件350可選地耦接至一天線耦合器(CPL) 360，用于接收PA模塊224輸出信號的指示信息，該指示信息具體為提供至天線202的RF信號。優(yōu)選地，通過使用提供至天線202的RF信號作為PA模塊224輸出信號的指示信息，該多重過濾器與天線開關模塊204內(nèi)發(fā)生的變化同樣可以在隨后執(zhí)行的校準操作中得到補償，該校準操作基于該偵測元件350產(chǎn)生的對輸出功率信號的偵測結果而進行。
[0041]顯而易見的是，本發(fā)明并不局限于圖3所示的收發(fā)機結構的特定實施例，其同樣可以應用至其他的收發(fā)機結構中。例如，在其他的收發(fā)機結構中，該偵測元件350可以直接耦接至PA模塊224的輸出，并用于直接接收PA模塊224的輸出信號的指示信息。以及在其他可選的收發(fā)機結構中，偵測元件350還可以至少部分地與接收器前端電路206合并，以及通過雙重濾波器接收PA模塊224輸出信號的指示信息。在此方式下，該偵測元件350可以對接收器前端電路206中的部分功能進行再利用，例如ADC、基帶功能等。
[0042]現(xiàn)在請參見圖4，圖4所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的校準RF收發(fā)機內(nèi)的包絡追蹤系統(tǒng)(至少校準一部分)的方法的流程圖400，該包絡追蹤系統(tǒng)例如為圖3所示的包絡追蹤系統(tǒng)340。在圖3所示的實施例中，圖4的方法可以實作于一個或多個基帶元件310，312，314 或 316 中。
[0043]該校準方法起始于步驟405，接著移至步驟410對RF收發(fā)機的發(fā)射鏈執(zhí)行傳統(tǒng)的固定漏校準(fixed-drain calibration)操作，以校準PA以及模擬發(fā)射增益步驟。該固定漏校準操作可以進一步包含，例如使用通過一外部功率表370獲得的至少一測量結果對偵測反饋路徑(圖3所示的CPL至DET的路徑355)進行校準的步驟。一旦該偵測反饋路徑355經(jīng)由校準，以及其可提供精確的功率測量結果后，一查找表(LUT)可以予以創(chuàng)建，其中包含每一想要的輸出功率范圍，以及與其對應的基帶、發(fā)射機/調(diào)制電路以及PA增益設置。此夕卜，該包絡追蹤系統(tǒng)340的第二基帶元件312內(nèi)也將通過該偵測元件350創(chuàng)建一查找表，以用于儲存恒定的PA電源電壓值及分別與其對應的PA輸出功率值。
[0044]需要注意的是，于本實施例的該階段，于固定漏校準步驟得到的上述PA電源電壓值是基于RF收發(fā)機內(nèi)的固定PA電源電壓，所謂固定PA電源電壓是指與PA電源電壓的瞬態(tài)包絡追蹤相反(或相對)。
[0045]固定漏校準操作執(zhí)行之后，圖4所示的方法將進入至下一階段，即執(zhí)行對包絡追蹤系統(tǒng)的初始校準(粗校準)。該粗校準階段起始于步驟415，其中一個或多個基帶元件產(chǎn)生一連續(xù)波形并通過收發(fā)機的發(fā)射鏈輸出，以及該包絡追蹤路徑被配置為運作在一特征模式(characterisation mode)。例如,該一個或多個基帶元件可以產(chǎn)生以下連續(xù)波形:
[0046]z (t) =A* exp (j ω 0t) ( I)
[0047]如若需要，該連續(xù)波形可以是占空比可調(diào)的，從而以降低平均功率以及具有接近于場地環(huán)境的熱環(huán)境。當PA電源電壓并非來源于即將被放大的波形信號的包絡，而是被設置為一參考電壓(VPA_ref)時，可認為包絡追蹤路徑處于一特征模式。參考電壓VPA_ref可以是依據(jù)平臺(platform-dependent)預先設置的電壓值,該電壓值基于系統(tǒng)中所使用的特定PA應用的特性或數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)而選擇設定。實際應用中，PA電源的VPA_ref電壓值通常會因為電源電壓路徑內(nèi)的成分變化而發(fā)生變化，該電源電壓路徑例如為位于圖3所示的電源電壓調(diào)制器320，DAC 330以及對應的第二基帶成分312內(nèi)的路徑。但是本發(fā)明實施例的校準方法可以克服上述變化所帶來的影響，關于這部分將在下文進行詳細描述。
[0048]通過配置該一個或多個基帶元件以產(chǎn)生連續(xù)波形以及將包絡追蹤路徑運作于特征模式(即將PA的電源電壓VPA設置至恒定的參考電壓VPA_ref)之后，本實施例的方法移至步驟420，其中將確定多個參考數(shù)據(jù)點值以用于確定PA模塊的“回退”工作區(qū)(線性工作區(qū))的上限位置，此時PA模塊的效率將達到最高。因此，本實施例中，當PA電源電壓被設置為一恒定的參考電壓VPA_ref時，PA模塊將輸出一預定的參考輸出功率信號Pout_ref，此時也可以得到輸入至PA模塊的參考輸入功率信號(Pin_ref)。需要說明的是，該參考電壓VPA_ref與該預定的參考輸出功率信號Pout_ref可以被選擇設置,從而PA模塊可以偏向運作于回退工作區(qū)的上限位置。
[0049]本實施例中實際包含一重復運作過程，舉例來說，如圖3所示，PA模塊224的輸出功率經(jīng)由偵測元件350及對應的第四基帶元件316予以偵測，以及至少一指示信息反饋至第一基帶元件310以用于通過發(fā)射機/調(diào)制電路222輸出RF波形至PA模塊224。在此方式下，該第一基帶元件310可以響應于從偵測反饋路徑(該偵測反饋路徑包括偵測元件350及對應的第四基帶元件316)接收到的輸出功率指示信息，重復地校正通過該發(fā)射機/調(diào)制電路222提供至PA模塊224的RF波形信號的輸入功率，直至獲得該預定的參考輸出功率信號Pout_ref為止。例如，上述輸入功率Pin可以通過下述方程式(2)得以重復地校正:
[0050]Pin(k) = Pin(k~l)+(Pout_ref-Pout(k-1)) (2)
[0051]其中功率表示為以dBm為單位?？蛇x的，上述方程式(2)可以表示為以mW或者其他為單位，以及上述重復的校正可以據(jù)此方程式予以執(zhí)行。而恒定參考電壓VPA_ref與參考輸出功率信號Pout_ref的預定值可以根據(jù)所使用的特定的PA模塊，多重過濾器以及天線開關模塊予以選擇。
[0052]舉例來說，請參見圖5，圖5所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的PA模塊的電源電壓、輸入功率以及輸出功率之間的關系的曲線示意圖。如圖5所示，其中預定的PA電源電壓設置為3.5V，以及所需的參考輸出功率Pout_ref設置為27dBm。在初始輸入功率級Pin (O)時，可偵測到的輸出功率Pout為28dBm，從而接下來輸入功率Pin將得到重復的校正(例如逐漸降低)直至獲得所需的輸出功率值27dBm為止。
[0053]假設使用一占空比可調(diào)的連續(xù)波形輸入信號(例如用于降低平均功率及使熱環(huán)境接近于場環(huán)境)，上述目標輸出功率將包含Pout_ref X占空比。
[0054]如前所述，參考電壓VPA_ref與預定參考輸出功率信號Pout_ref可以被預先選擇設定，從而PA模塊可以偏向運作于回退工作區(qū)的上限位置，以達到PA的最高工作效率。但是，由于各個單獨元件具有各自的制造公差(manufacturing tolerance),實際的PA電源端的VPA_ref電壓值通常會依據(jù)制件的不同而發(fā)生變化，以及實際中很難預測每個PA模塊的回退工作區(qū)的具體上限位置。因此，在本實施例中，在確定用于定位PA模塊的“回退”工作區(qū)(線性工作區(qū))的上限位置的多個參考數(shù)據(jù)點值(包括設置Pin=Pin_ref，Pout=Pout_ref以及VPA=VPA_ref )之后，該方法移至步驟425，其中PA的輸入功率維持在Pin_ref值，PA的電源電壓為VPA_cmp_a以產(chǎn)生的PA的輸出功率與Pou_ref減去一預定增益壓縮因子AG相等，如下述方程式所示:
[0055]Pout = Pout_ref- Δ G (3)
[0056]其中功率以dBm為單位，AG以dB為單位。上述方程式(3)也可以等效實作為以其他的單位，例如mW或W來表示。如圖4所示，該方程式同樣可包含一重復運作流程。例如，PA電源電壓VPA可以重復地基于下述方程式(4)予以校正:






[0057]
【權利要求】
1.一種包絡追蹤系統(tǒng)的校準方法，應用于無線通信單元的RF發(fā)射機內(nèi)的功率放大器模塊的電源電壓，其特征在于，該方法包含: 應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該訓練信號包含隨時間而變化的包絡； 接收該功率放大器模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息； 至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包含: 計算該功率放大器模塊于進入該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時的瞬態(tài)增益； 計算該功率放大器模塊于離開該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時的瞬態(tài)增益； 至少部分基于該功率放大器于進入該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時的瞬態(tài)增益與離開該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時的瞬態(tài)增益之間的增益對稱性，校正該包絡追蹤路徑與該發(fā)射機路徑之間的時序?qū)剩允乖摴β史糯笃髂K的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該方法包含至少部分基于下述方程式來校正該包絡追蹤路徑與該發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡:

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包含: 計算該功率放大器模塊于進入該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時其輸出信號增加的相位； 計算該功率放大器模塊于離開該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時其輸出信號增加的相位； 至少部分基于該功率放大器于進入該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時其輸出信號增加的相位與離開該訓練信號的瞬態(tài)包絡的低槽時其輸出信號增加的相位之間的增益對稱性，校正該包絡追蹤路徑與該發(fā)射機路徑之間的時序?qū)剩允乖摴β史糯笃髂K的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，該方法包含至少部分基于下述方程式來校正該包絡追蹤路徑與該發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡:

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法的以下步驟得到重復的執(zhí)行: 接收該功率放大器模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息； 至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端之前，該方法還包含以下步驟: 設置該包絡追蹤路徑為特征模式，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至少一瞬態(tài)包絡； 應用一連續(xù)波形訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該連續(xù)波形訓練信號包含一恒定的包絡； 確定當該功率放大器模塊包含第一增益時的第一校準數(shù)據(jù)點； 確定當該功率放大器模塊包含第一增益時的至少一個第二校準數(shù)據(jù)點； 至少部分基于該第一校準數(shù)據(jù)點與該至少一個第二校準數(shù)據(jù)點，校準將被放大的一波形信號的至少一瞬態(tài)包絡與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，該至少部分基于該第一校準數(shù)據(jù)點與該至少一個第二校準數(shù)據(jù)點，校準將被放大的一波形信號的至少一瞬態(tài)包絡與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)包含: 對獲取到的校準數(shù)據(jù)點執(zhí)行線性內(nèi)插操作以定義一線性映射文件。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，該至少部分基于該第一校準數(shù)據(jù)點與該至少一個第二校準數(shù)據(jù)點，校準將被放大的一波形信號的至少一瞬態(tài)包絡與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)包含: 補償和/或按比例縮放一預定義的映射文件。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，該獲取該第一校準數(shù)據(jù)點的步驟包含: 設置該功率放大器模塊的輸入功率至第一校準數(shù)據(jù)點輸入功率； 確定該功率放大器模塊的第一校準數(shù)據(jù)點電源電壓，該功率放大器模塊于該第一校準數(shù)據(jù)點電源電壓時產(chǎn)生的輸出功率與預設的第一校準數(shù)據(jù)點輸出功率相等； 至少部分基于該第一校準數(shù)據(jù)點輸入功率與該第一校準數(shù)據(jù)點電源電壓獲得該第一校準數(shù)據(jù)點。
11.如權利要求4所述的方法，其特征在于，該方法還包含: 設置該功率放大器模塊的電源電壓為參考電源電壓； 確定該功率放大器模塊的參考輸入功率，該功率放大器模塊于該參考輸入功率時產(chǎn)生的輸出功率與預設的參考輸出功率相等，其中該參考電源電壓與該參考輸出功率的選取值能使該功率放大器模塊被偏向運作于回退工作區(qū)的上限位置；配置該第一校準數(shù)據(jù)點輸入功率等于該參考輸入功率，以及該第一校準數(shù)據(jù)點輸出功率等于該參考輸出功率減去增益壓縮因子AG。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，該增益壓縮因子AG的選取至少部分基于下述條件中的一個: 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代表當該功率放大器的輸入功率等于該參考輸入功率,輸出功率等于該參考輸出功率以及電源電壓等于該參考電源電壓時的功率放大器模塊增益； 當最小輸入功率對應的包絡未被反低槽處理，以及VPA=VPA_max時，Gain≥GPA_ref -AG ； 當最小輸入功率對應的包絡未被反低槽處理，以及VPA=VPAjnin時，Gain ( GPA_ref -Λ G，其中VPA代表該功率放大器模塊的電源電壓，Gain代表該功率放大器模塊的增益，該反低槽處理代表經(jīng)處理后的包絡即便在最小輸入功率下，其最小值也不會降至零值； 該RF發(fā)射機中的發(fā)射機/調(diào)制電路，該功率放大器模塊，多重過濾器以及天線開關模塊中的至少一個。
13.如權利要求10所述的方法，其特征在于，確定該第二校準數(shù)據(jù)點的步驟包含: 設置該功率放大器模塊的輸入功率為第二校準數(shù)據(jù)點輸入功率，該第二校準數(shù)據(jù)點輸入功率與該第一校準數(shù)據(jù)點輸入功率減去一預定值ΛΡ相等； 確定該功率放大器模塊的第二校準數(shù)據(jù)點電源電壓，該功率放大器模塊于該第二校準數(shù)據(jù)點電源電壓時產(chǎn)生的輸出功率與第二校準數(shù)據(jù)點輸出功率相等，該第二校準數(shù)據(jù)點輸出功率等于該第一校準數(shù)據(jù)點輸出功率減去該預定值ΛP ; 至少部分基于該第二校準數(shù)據(jù)點輸入功率與該第二校準數(shù)據(jù)點電源電壓獲取該第二校準數(shù)據(jù)點。
14.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在至少部分基于該第一校準數(shù)據(jù)點與該至少一個第二校準數(shù)據(jù)點，校準將被放大的一波形信號的至少一瞬態(tài)包絡與該功率放大器模塊的電源電壓之間的映射函數(shù)之后，該方法還包含: 設置該包絡追蹤路徑至包絡追蹤模式，該包絡追蹤模式設置于該接收到的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡與該功率放大器模塊的電源電壓之間的已校準的映射函數(shù)的基礎上。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，基于下述條件的至少一個來定義該訓練信號: 該訓練信號的帶寬低于為該RF發(fā)射機模塊的特定應用設置的預定帶寬； 該訓練信號包含的峰值與平均功率比等于為該RF發(fā)射機模塊的特定應用設置的上行鏈路調(diào)制的峰值與平均功率比； 該功率放大器模塊的輸出功率的均方根設置為能使該RF發(fā)射機模塊的特定應用下的系統(tǒng)的輸出功率位于期望的窗口之內(nèi)；以及
該訓練信號定義為:z(t) = 0.5 (1+sin (ω jt)) exp (j ω 2t) ?
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包含: 應用振幅調(diào)制至相位調(diào)制AM2PM預失真至該訓練信號中。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，該方法還包含，基于對下列操作的重復流程以改善該AM2PM預失真:校正該將被放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡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)一大致恒定的功率放大器模塊增益；和/或 校正該包絡追蹤系統(tǒng)的該包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)剩詫试摴β史糯笃鞯哪K電源電壓至該將被放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
18.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該至少一瞬態(tài)輸出信號值包含瞬態(tài)功率、瞬態(tài)包絡及瞬態(tài)相位中的至少一者。
19.一種通信單元，其特征在于，包含: RF發(fā)射機模塊，包含用于該RF發(fā)射機模塊內(nèi)的功率放大器的電源電壓的包絡追蹤系統(tǒng)；以及 至少一信號處理模塊，用于校準該包絡追蹤系統(tǒng)以及用于: 應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該訓練信號包含隨時間而變化的包絡； 接收該功率放大器模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息； 至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā)射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
20.一種用于通信單元的集成電路，其特征在于，該通信單元包含RF發(fā)射機模塊，該RF發(fā)射機模塊包含用于該RF發(fā)射機模塊內(nèi)的功率放大器的電源電壓的包絡追蹤系統(tǒng)；其中該集成電路包含: 至少一信號處理模塊，用于校準該包絡追蹤系統(tǒng)以及用于: 應用一訓練信號至該RF發(fā)射機模塊的輸入端，該訓練信號包含隨時間而變化的包絡； 接收該功率放大器模塊響應于該訓練信號的至少一瞬態(tài)輸出信號值的至少一指示信息； 至少部分基于接收到的該至少一指示信號校正該包絡追蹤系統(tǒng)的包絡追蹤路徑與該RF發(fā)射機模塊的發(fā) 射機路徑之間的時序?qū)?，以使該功率放大器模塊的電源電壓對準被該功率放大器模塊放大的波形信號的至少一瞬態(tài)包絡。
【文檔編號】H03F1/30GK103812454SQ201310398280
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權日:2012年9月12日
【發(fā)明者】曼諾·克蘭多斯·安西索, 強尼斯·哈瑞貝克, 柏納得·馬克·坦博克 申請人:聯(lián)發(fā)科技（新加坡）私人有限公司