包络追踪系统的校准方法、电源电压的调制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、电源电压的调制方法及装置，应用于无线通信单元的RF发射机内的PA模块的电源电压，该校准方法包含：至少部分基于增益压缩因子ΔG，获取将被PA模块放大的波形信号的瞬态包络与PA模块电源电压VPA之间的映射函数，以实现PA的恒定增益；设置RF发射机的包络追踪路径至ET模式，此时该瞬态包络与VPA之间的映射关系依据获取到的映射函数而运作；应用包含随时间而变化的包络的训练信号至RF发射机的输入端；测量电池电流并至少部分基于电池电流，修正ΔG；以及至少部分基于修正后的ΔG，重新获取该映射函数。本发明专利技术实施例能利用ENV至VPA的映射策略开展自动校准，从而为不同的RMS输出功率级提供最优的电流消耗。

【技术实现步骤摘要】
包络追踪系统的校准方法、电源电压的调制方法及装置
本专利技术是有关于一种包络追踪系统（envelopetrackingsystem）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（radiofrequency，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的包络发生波动，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不容忽视的问题。另外，手持(用户)设备的关注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(CartesianFeedback)，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。发射机（主要是PA）的效率由输出端设备两端的电压，以及由于PA的最小电源电压（Vmin）需求而引起的任意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是关于对PA电源电压进行调制以匹配（追踪）RFPA正在发射的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）将近似匹配已发射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，包络追踪技术能使得PA效率增长，降低热消耗，并能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所示为现有技术中两种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，而第二种技术中PA的电源电压被调制以追踪RF包络波形115。在第一种技术中，无论正在放大的调制后RF波形的特性如何，仍存在PA可以使用的过电源电压净空值110(因此可能存在潜在的浪费)。而在第二种技术中，PA的过电源电压净空值120可通过对RFPA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（adjacentchannelpower，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（timingalignment）。包络追踪可以与对RF信号的数字预失真（digitalpre-distortion，DPD）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，该方法能够利用ENV至VPA的映射策略开展自动校准，从而能为不同的RMS输出功率级提供最优或者接近最优的电流消耗，以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-partvariation）进行补偿。因此，该方法需要寻找能提供低电流消耗的各种ENV至VPA的映射策略。
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、电源电压的调制方法及装置，以减缓、消除上述一个或多个问题。根据本专利技术的第一实施例，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，该方法执行于该无线通信单元的至少一信号处理模块中，以及该方法包含：至少部分基于一增益压缩因子，获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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，以实现该功率放大器模块的恒定增益；设置该RF发射机的一包络追踪路径至包络追踪模式，在该包络追踪模式下该即将被该功率放大器模块放大的波形信号的瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射关系依据获取到的该映射函数而运作；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；测量该无线通信单元的一电池电流；至少部分基于测量得到的该电池电流，修正该增益压缩因子；以及至少部分基于修正后的增益压缩因子，重新获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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。根据本专利技术的第二实施例，提供一种通信单元，包含RF发射机模块，该RF发射机模块包含一包络追踪系统，用于该RF发射机内的功率放大器模块的电源电压；该通信单元还包含至少一信号处理模块，用于校准该包络追踪系统并用于：至少部分基于一增益压缩因子，获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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，以实现该功率放大器模块的恒定增益；设置该RF发射机的一包络追踪路径至包络追踪模式，在该包络追踪模式下该即将被该功率放大器模块放大的波形信号的瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射关系依据获取到的该映射函数而运作；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；测量该无线通信单元的一电池电流；至少部分基于测量得到的该电池电流，修正该增益压缩因子；以及至少部分基于修正后的增益压缩因子，重新获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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。根据本专利技术的第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包络追踪系统的校准方法，该包络追踪系统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，该方法执行于该无线通信单元的至少一信号处理模块中，以及该方法包含：至少部分基于一增益压缩因子，获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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，以实现该功率放大器模块的恒定增益；设置该RF发射机的一包络追踪路径至包络追踪模式，在该包络追踪模式下该即将被该功率放大器模块放大的波形信号的瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射关系依据获取到的该映射函数而运作；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；测量该无线通信单元的一电池电流；至少部分基于测量得到的该电池电流，修正该增益压缩因子；以及至少部分基于修正后的增益压缩因子，重新获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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。

【技术特征摘要】
2012.12.19 US 61/739,195;2013.09.30 US 14/040,7511.一种包络追踪系统的校准方法，该包络追踪系统应用于无线通信单元的RF发射机模块内的功率放大器模块的电源电压，其特征在于，该方法执行于该无线通信单元的至少一信号处理模块中，以及该方法包含：至少部分基于一增益压缩因子，获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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，以实现该功率放大器模块的恒定增益；设置该RF发射机模块的一包络追踪路径至包络追踪模式，在该包络追踪模式下该即将被该功率放大器模块放大的波形信号的瞬态包络与该功率放大器模块的电源电压之间的映射关系依据获取到的该映射函数而运作；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；测量该无线通信单元的一电池电流；至少部分基于测量得到的该电池电流，修正该增益压缩因子；以及至少部分基于修正后的增益压缩因子，重新获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法的所有步骤得到重复的执行，直至重新获取到的该映射函数能够实现该无线通信单元的最小电池电流为止。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该测量该无线通信单元的一电池电流以及至少部分基于测量得到的该电池电流，修正该增益压缩因子的步骤包含：将当前次测量的电池电流与前次测量的电池电流进行对比；若该当前次测量的电池电流不大于该前次测量的电池电流，则依据一增量值修正该增益压缩因子，并至少部分基于该修正后的增益压缩因子重新获取该映射函数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包含：重复循环地执行该依据一增量值修正该增益压缩因子，并至少部分基于该修正后的增益压缩因子重新获取该映射函数的步骤，直至侦测到该电池电流的增长，或者侦测到该功率放大器模块所需的峰值输出功率无法实现为止。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该测量该无线通信单元的一电池电流的步骤具体包含：监控该无线通信单元的电池流至该功率放大器模块与该无线通信单元的发射机/调制电路两者中的至少一者的电流，并至少部分基于监控的电流结果测量该无线通信单元的电池电流。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该监控该无线通信单元的电池流至该功率放大器模块与该无线通信单元的发射机/调制电路两者中的至少一者的电流的步骤具体为：监控该电池流至该功率放大器模块与发射机/调制电路的一组合电流。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分基于下述条件中的一个定义初始的该增益压缩因子ΔG：GPA_ref-ΔG+Pin_max≥Pout_max，其中Pout_max代表所需的最大峰值输出功率，GPA_ref代表当Pin＝Pin_ref，Pout＝Pout_ref以及VPA＝VPA_ref时的功率放大器模块增益，其中Pin、Pout与VPA分别代表该功率放大器模块的输入功率、输出功率及电源电压，Pin_ref、Pout_ref与VPA_ref分别代表参考输入功率，参考输出功率及参考电源电压；当该功率放大器模块的最小输入功率对应的包络未被反低槽处理，及VPA＝VPA_max时，Gain≥GPA_ref–ΔG；当该最小输入功率对应的包络未被反低槽处理，及VPA＝VPA_min时，Gain≤GPA_ref–ΔG，其中Gain代表该功率放大器模块的增益，该反低槽处理代表经处理后的包络即便在最小输入功率下，其最小值也不会降至零值；发射机/调制电路，该功率放大器模块，多重过滤器以及天线开关模块中的至少一个。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少部分基于一增益压缩因子，获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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，以实现该功率放大器模块的恒定增益的步骤包含：设置该功率放大器模块的一参考电源电压；确定该功率放大器模块的一参考输入功率，该参考输入功率所产生的该功率放大器模块的输出功率与一参考输出功率相等，其中该参考电源电压与该参考输出功率的设置能使该功率放大器模块偏置运作于其线性区的上限；设置至少一个第一校准数据点，该至少一个第一校准数据点对应的输入功率等于该参考输入功率，以及该至少一个第一校准数据点对应的输出功率等于该参考输出功率减去该增益压缩因子。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该至少部分基于一增益压缩因子，获取即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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，以实现该功率放大器模块的恒定增益的步骤还包含：设置该RF发射机模块的包络追踪路径至特征模式，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；获取当该功率放大器模块包含第一增益时的该至少一个第一校准数据点；获取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；至少部分基于该至少一个第一校准数据点与该至少一个第二校准数据点，获取该即将被该功率放大器模块放大的波形信号的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。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，获取该至少一个第二校准数据点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼诺·克兰多斯·安西索，陈信宏，乔纳森·理查·思创，
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：新加坡;SG