包络追踪系统的校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种包络追踪系统的校准方法及装置，应用于无线通信单元的RF发射机内的PA模块的电源电压，该方法包含：应用包含随时间而变化的包络的训练信号至该RF发射机模块的输入端；接收PA模块响应于训练信号的至少一瞬态输出信号值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的瞬态输出信号值计算至少一瞬态增益值；校正将被该PA模块放大的波形信号的瞬态包络与该PA模块的电源电压之间的映射函数，以实现一大致恒定的PA增益。本发明专利技术实施例可以应用于板上的自动校准以及在不增加任何额外的测试成本的基础上对制件间变差进行补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种包络追踪系统（envelope tracking system）的校准方法及装置，尤其是关于一种应用于无线通信单元的射频（radio frequency，简称RF）发射机内的功率放大器模块的电源电压的包络追踪系统的校准方法及装置。
技术介绍
本专利技术主要涉及并应用于无线通信系统中使用的RF功率放大器领域。来自无线通信系统中可用频谱的有限性的持续压力迫使频谱效应的线性调制方案的发展。而由于这些线性调制机制中包络发生波动，这种现象导致天线所发射的平均功率远低于其最大功率，从而导致了功率放大器的低效率。因此，本领域致力于研究能够在功率放大器的“回退（back-off）”区（线性区）提供高性能的高效率拓扑结构。线性调制机制需要对调制后的信号进行线性放大以最小化频谱再增长引起的不想要的带外辐射。但是，一典型RF放大装置中使用的有源器件本身便是非线性的。仅当已消耗的DC功率的一小部分转换为RF功率时，放大装置的转移函数才接近于一条直线，即才能如同运作为一理想的线性放大器。这种运作模式导致了DC至RF功率转换的低效率，而这一点正是手持（用户）无线通信单元所不可接受的。此外，低效率对于基站台来说也是一个问题。另外，手持(用户)设备的重点在于增长电池使用寿命。为了同时实现线性度及高效率，所谓的直线化(linearisation)技术得以使用以改善高效率类别放大器(例如‘AB’类，‘B’类或‘C’类放大器)的线性度。大量各式各样的直线化技术应用于线性发射机，例如笛卡儿反馈(Cartesian Feedback)，前反馈(Feed-forward)以及自适应性预失真发射机的设计中。线性放大器（例如AB类放大器）的输出端电压通常依据最终的RF功率放大器（PA）设备的需求而设定。通常来说，PA的最小电压远大于AB类放大器的输出端设备的所需电压。因此，这并非最有效率的放大技术。而由于PA的最小电源电压（Vmin）需求，发射机（主要是PA）的效率由输出端设备两端的电压，以及任意的下拉设备成分两端的过电压来决定。为了提高发射上行链路通信通道的比特率，具有调幅（AM）成分的更大规模的星座调制机制得以研究并成为一种需求。该种调制机制，例如十六比特正交幅度调制（16-QAM），需要多个线性的PA并与调制包络波形的高“峰值（crest）”因子（即波动的程度）有关。相比于早期经常使用的恒定包络调制机制，该种类型的调制机制能够引起功率及线性的更大程度的下降。为了克服这种功率及线性的下降，多种方法得以提出。其中一种已知的包络追踪技术涉及对PA电源电压的调制以匹配（追踪）由RF PA发射的RF波形的包络。经由这种包络追踪技术，无线电发射机的瞬态PA电源电压（VPA）将近似追踪已发射RF信号的瞬态包络（ENV）。因此，PA中的功率消耗将与PA的电源电压与输出电压之间的差值成比例关系，包络追踪技术能使能PA效率的增长，降低热消耗，对线性度进行改善以及提高最大输出功率，同时允许PA产生预期的RF输出。图1所示为现有技术中的两种可选的PA电源电压技术的示意图100。其中第一种技术为PA提供了一固定的电源电压105，第二种技术通过调制PA的电源电压以追踪RF包络波形115。在第一种技术中，无论将要放大的调制后的RF波形的性质如何，仍存在PA的过电源电压净值110可以使用(因此可能存在潜在的浪费)。而在第二种技术中，PA的过电源电压净值120可通过对RF PA电源的调制而得以降低，从而使得PA电源能够准确的追踪到瞬态的RF包络。ENV与VPA之间的映射函数是形成最佳性能的关键，该最佳性能包括效率、增益以及相邻信道功率（adjacent channel power，简称ACP）。以及对于系统性能来说，同样关键的还包括RF信号与PA的VPA之间的时序对准（timing alignment）。包络追踪可以与对RF信号的数字预失真相结合以改善ACP的健壮性。由于ET系统通常实现为涉及多个功能方块的多芯片形式，该多个功能方块例如包括数字基带（BB）、模拟基带、RF接收机、功率管理以及PA，因此并不能保证ET系统的性能在硬件实现的所有器件上都是一致的。因此形成多个收发机校准级别以精确地映射及集中远离生产线的每个器件的ET性能成为一种需求。而为了使包络追踪成为更加经济化的一种技术，还需要最小化任何额外的生产校准时间和/或外部特性设备的使用。因此，亟需一种更有效及节省成本的方法以解决ET系统校准的问题。尤其是，该方法能便于板上（on-board）的自动校准以及在不增加任何额外的测试成本的基础上对制件间变差（part-to-part variation）进行补偿。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例旨在于提供一种应用于无线通信单元的RF发射机内的功率放大器模块的电源电压的包络追踪系统的校准方法及装置，以减缓、消除上述一个或多个问题。根据本专利技术的一实施例，提供一种包络追踪系统的校准方法，应用于无线通信单元的RF发射机内的功率放大器模块的电源电压，该方法包含：应用一训练信号至该RF发射机模块的输入端，该训练信号包含随时间而变化的包络；接收该功率放大器模块响应于该训练信号的至少一瞬态输出信号值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的该至少一瞬态输出信号值计算至少一瞬态增益值；校正将被该功率放大器模块放大的波形信号的至少一瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射函数，以实现一大致恒定的功率放大器模块增益。根据本专利技术的另一实施例，提供一种通信单元，包含：RF发射机模块，包含用于该RF发射机模块内的功率放大器的电源电压的包络追踪系统；以及至少一信号处理模块，用于校准该包络追踪系统以及用于：应用一训练信号至该RF发射机模块的输入端，该训练信号包含随时间而变化的包络；接收该功率放大器模块响应于该训练信号的至少一瞬态输出信号值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的该至少一瞬态输出信号值计算至少一瞬态增益值；校正将被该功率放大器模块放大的波形信号的至少一瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射函数，以实现一大致恒定的功率放大器模块增益。根据本专利技术的又一实施例，提供一种用于通信单元的集成电路，该通信单元包含RF发射机模块，该RF发射机模块包含用于该RF发射机模块内的功率放大器的电源电压的包络追踪系统；其中该集成电路包含：至少一信号处理模块，用于校准该包络追踪系统以及用于：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包络追踪系统的校准方法，应用于无线通信单元的RF发射机内的功率放大器模块的电源电压，其特征在于，该方法包含：应用一训练信号至该RF发射机模块的输入端，该训练信号包含随时间而变化的包络；接收该功率放大器模块响应于该训练信号的至少一瞬态输出信号值的至少一指示信息；至少部分基于接收到的该至少一瞬态输出信号值计算至少一瞬态增益值；校正将被该功率放大器模块放大的波形信号的至少一瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射函数，以实现一大致恒定的功率放大器模块增益。

【技术特征摘要】
2012.09.12 US 61/700,282;2013.03.13 US 13/798,0991.一种包络追踪系统的校准方法，应用于无线通信单元的RF发射机内的功
率放大器模块的电源电压，其特征在于，该方法包含：
应用一训练信号至该RF发射机模块的输入端，该训练信号包含随时间而变
化的包络；
接收该功率放大器模块响应于该训练信号的至少一瞬态输出信号值的至少
一指示信息；
至少部分基于接收到的该至少一瞬态输出信号值计算至少一瞬态增益值；
校正将被该功率放大器模块放大的波形信号的至少一瞬态包络与该功率放
大器模块的电源电压之间的映射函数，以实现一大致恒定的功率放大器模块增
益。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法的下述步骤得到重复的执
行：
接收该功率放大器模块响应于该训练信号的至少一瞬态输出信号值的至少
一指示信息；
至少部分基于接收到的该至少一瞬态输出信号值计算至少一瞬态增益值；
校正将被该功率放大器模块放大的波形信号的至少一瞬态包络与该功率放
大器模块的电源电压之间的映射函数，以实现一大致恒定的功率放大器模块增
益。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算该至少一瞬态增益值的步
骤包含：
对准及反旋转接收到的该至少一指示信息以与该训练信号进行比对。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包含至少部分基于下述
方程式来校正该将被该功率放大器模块放大的波形信号的至少一瞬态包络与该
功率放大器模块的电源电压之间的映射函数，以实现一大致恒定的功率放大器
模块增益：
VPA(k)=VPA(k-1)+(Gain_tgt-gain(k-1))·δVδG;]]>其中Gain_tgt为目标恒定增益，VPA(k)为该功率放大器模块的电源电压，
于每个校正期间内基于前次校正结果进行再次校正。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该功率放大器模块的电源电压被
限制在该映射函数的范围之内并达到一最小值，但该最小值不会降至零。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在应用一训练信号至该RF发
射机模块的输入端之前，该方法还包含以下步骤：
设置该RF发射机模块的包络追踪路径为特征模式，在该特征模式下，该功
率放大器模块的电源电压不依赖于接收到的波形信号的至少一瞬态包络；
应用一连续波形训练信号至该RF发射机模块的输入端，该连续波形训练信
号包含一恒定的包络；
确定当该功率放大器模块包含第一增益时的第一校准数据点；
确定当该功率放大器模块包含第一增益时的至少一个第二校准数据点；
至少部分基于该第一校准数据点与该至少一个第二校准数据点，校准将被
放大的一波形信号的至少一瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映
射函数。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该至少部分基于该第一校准数
据点与该至少一个第二校准数据点，校准将被放大的一波形信号的至少一瞬态
包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射函数包含：
对获取到的校准数据点执行线性内插操作以定义一线性映射文件。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该至少部分基于该第一校准数
据点与该至少一个第二校准数据点，校准将被放大的一波形信号的至少一瞬态
包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射函数包含：
补偿和/或按比例缩放一预定义的映射文件。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该获取该第一校准数据点的步

\t骤包含：
设置该功率放大器模块的输入功率至第一校准数据点输入功率；
确定该功率放大器模块的第一校准数据点电源电压，该功率放大器模块于
该第一校准数据点电源电压时产生的输出功率与预设的第一校准数据点输出功
率相等；
至少部分基于该第一校准数据点输入功率与该第一校准数据点电源电压获
得该第一校准数据点。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包含：
设置该功率放大器模块的电源电压为参考电源电压；
确定该功率放大器模块的参考输入功率，该功率放大器模块于该参考输入
功率时产生的输出功率与预设的参考输出功率相等，其中该参考电源电压与该
参考输出功率的选取值能使该功率放大器模块被偏向运作于回退工作区的上限
位置；
配置该第一校准数据点输入功率等于该参考输入功率，以及该第一校准数
据点输出功率等于该参考输出功率减去增益压缩因子ΔG。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该增益压缩因子ΔG的选取
至少部分基于下述条件中的一个：
GPA_ref-ΔG+Pin_max≥Po...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼诺·克兰多斯·安西索，强尼斯·哈瑞贝克，柏纳得·马克·坦博克，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：