基于预失真的功率控制的制作方法

文档序号:14685892发布日期:2018-06-14 21:55

本公开要求于2013年10月24日提交的第61/895,172号美国临时申请的权益,其全部内容通过引用合并于此。



背景技术:

本文中提供的背景技术描述出于总体上呈现本公开的上下文的目的。就“背景技术”部分所描述的程度而言,本申请当前指名的发明人的工作以及在递交时可能尚未限定为现有技术的各方面描述既不明示也不暗示承认为针对本申请的现有技术。

在无线通信设备中可能需要放大器、诸如功率放大器来产生目标功率输出。目标功率输出可以通过包括功率放大器的系统或集成电路的调节或属性来确定。目标功率输出可以根据信号质量度量(诸如失真度量、相邻信道泄露比(ACLR)度量或者误差矢量幅度(EVM)度量)来确定。

放大器的输出功率由于与放大器相关联的条件而变化,这些条件诸如制造过程变化、电源电压、温度、频率、电压驻波比(VSWR)和负载阻抗中的一个或多个。另外地,放大器可以以非线性方式操作;也就是,放大器产生的输出信号可以与向放大器提供的输入信号不具有线性关系。



技术实现要素:

在实施例中,一种装置包括放大器和耦合至放大器的输入的预失真电路。输入信号的饱和值对应于放大器的输出信号的最大输出功率。输入信号的输入目标值根据饱和值来确定。

在实施例中,输入目标值通过从饱和值中减去偏移来确定。

在实施例中,输入目标值通过将比率乘以饱和值来确定。

在实施例中,输入目标值根据放大器的输出信号的信号质量度量的目标值来确定。

在实施例中,输入信号的平均值被控制为基本上等于输入目标值。

在实施例中,输入信号的均方根(RMS)值被控制为基本上等于输入目标值。

在实施例中,输入信号是预失真电路的输入信号。

在实施例中,放大器是数字功率放大器。

在实施例中,使用集成电路来提供装置。

在实施例中,一种方法包括:根据饱和值确定输入目标值;以及根据输入目标值控制输入信号。

在实施例中,确定输入目标值包括从饱和值中减去偏移。

在实施例中,确定输入目标值包括将比率乘以饱和值。

附图说明

图1图示根据实施例的设备。

图2A-2C分别图示根据实施例的放大器、预失真电路以及预失真电路和放大器的组合的操作。

图3图示根据实施例的放大器的操作。

图4图示根据实施例的预失真电路和放大器的操作。

图5是图示根据实施例的用于基于预失真的功率控制的过程的流程图。

具体实施方式

图1图示根据实施例的设备100。设备100包括调制器104、预失真电路(PD)108、功率放大器(PA)112、控制电路116和放大器电源(APS)120。在实施例中,设备100是无线通信设备。在实施例中,设备100的全部或部分设置在集成电路中。

调制器104根据从控制电路116接收的预失真输入目标值INPTARG生成预失真输入信号PDIN。调制器104向PD108的输入提供预失真输入信号PDIN。

在实施例中,预失真输入目标值INPTARG控制预失真输入信号PDIN的平均值。在另一实施例中,预失真输入目标值INPTARG控制预失真输入信号PDIN的均方根(RMS)值。

在实施例中,预失真输入信号PDIN包括被编码为多个比特的值,也就是数字值。在实施例中,预失真输入信号PDIN包括被编码成电压或电流值的连续体的值,也就是模拟值。

PD108根据预失真输入信号PDIN和与PA112相关联的多个参数生成预失真输出信号PDOUT。PD108被配置成对预失真输入信号PDIN进行预失真以生成预失真输出信号PDOUT,并且因此补偿PA112的非线性。在实施例中,多个参数包括多个数字值。在实施例中,多个数字值包括由PD108执行的一个或多个变换的系数。

在实施例中,PD108是数字预失真电路(DPD)108,其中预失真输入信号PDIN和预失真输出信号PDOUT是数字信号。在实施例中,PD108的多个参数包括将预失真输入信号PDIN的值映射到预失真输出信号PDOUT的值的查找表(LUT)。在实施例中,PD108包括根据预失真输入信号PDIN的值和多个参数来计算预失真输出信号PDOUT的值的数字信号处理器(DSP)。在实施例中,本文中描述为由PD108来执行的操作整体或者部分由调制器104的部件来执行。

在另一实施例中,PD108是根据预失真输入信号PDIN的模拟值和多个参数产生预失真输出信号PDOUT的模拟值的模拟预失真电路。

在实施例中,PD108是根据预失真输入信号PDIN的数字值和多个参数产生预失真输出信号PDOUT的模拟值的数字电路和模拟电路的组合。

本领域技术人员鉴于本文中的教示和公开内容应当理解如何实现PD108。

PA112从PD108接收预失真输出信号PDOUT。PA112将预失真输出信号PDOUT放大以产生PA输出信号OUTP。PA112向天线140提供PA输出信号OUTP。

在实施例中,PA112是数字功率放大器112,并且预失真输出信号PDOUT包括数字值。在实施例中,PA112是模拟PA112,并且预失真输出信号PDOUT包括模拟值。

图2图示DP108和PA112的操作。图2A示出了作为PA112的输入值的函数的PA输出信号OUTP的功率,并且图示了表征PA112的传递函数HPA()的非线性。图2B示出了作为预失真输入信号PDIN的函数的由PD108产生的预失真输出信号PDOUT,并且图示由PD108的传递函数HPD()所表征的由PD108施加的预失真。图2C图示PA112的非线性和由PD108施加的预失真的组合效果。

图2A示出,当在PA112的输入处提供的值(例如图1所示的预失真输出信号PDOUT)增加时,针对PA112的输入的值的每个连续单位的增加,PA112输出信号OUTP的值的增加减小,也就是,PA112的传递函数HPA()具有幅度非线性。例如,在PA112的输入处提供的值从50到100的增加产生比在PA122的输入处提供的值从450到500的增加更大的PA输出信号OUTP的功率的增加。

图2B示出了被配置成补偿PA112的传递函数HPA()的幅度非线性的PD108的传递函数HPD()。当预失真输入信号PDIN的值很小时,值的单位变化产生预失真输出信号PDOUT的很小变化。相反,当预失真输入信号PDIN的值很大时,值的单位变化产生预失真输出信号PDOUT的很大变化。

PD108被配置成使得PD108的传递函数HPD()基本上等于PA112的传递函数HPA()的逆。因此,当输出信号OUTP的功率小于PA112的最大输出功率PSAT时,图1所示的PD108和PA112的组合在预失真输入信号PDIN与输出信号OUTP之间产生基本上线性的关系,如图2C所示。

在实施例中,图2所示的组合传递函数的端点基本上等于PA112的传递函数HPA()的端点。例如,在图2中图示的实施例中,预失真输入信号PDIN的0值与PA112的输入处的0值产生输出信号OUTP的相同的功率(也就是没有功率),并且预失真输入信号PDIN的1000值与PA112的输入处的1000值产生输出信号OUTP的相同功率(也就是最大输出功率PSAT)。

在实施例中,PA112可以特征化为多个传递函数HPA(),其中每个传递函数HPA()与一个或多个操作参数的值或范围相关联。操作参数可以包括以下中的一个或多个:频率、电源电压、温度等。因此,在本实施例中,PD108可以包括分别对应于多个传递函数HPA()的多个传递函数HPD(),并且PD108可以被控制为根据操作参数使用多个传递函数HPD()中的传递函数。

在实施例中,PD108的传递函数HPD()中的一个或多个可以在PD108的制造期间确定。在实施例中,PD108的传递函数HPD()中的一个或多个可以使用作为PD108的制造的部分执行的校准过程来确定。在实施例中,PD108的传递函数HPD()中的一个或多个可以在设备100的操作期间时不时地确定,并且可以使用训练过程来确定。

虽然图2仅图示具有幅度非线性的PA112的传递函数HPA()和PD108的对应逆传递函数HPD(),实施例不限于此。在实施例中,PA112的传递函数HPA()可以包括相位非线性、记忆效应、或者这二者,并且PD108的传递函数HPD()包括对应于相位非线性、记忆效应、或者这二者的逆变换。

虽然图2图示具有相同的范围的预失真输入信号PDIN和预失真输出信号PDOUT,然而实施例不限于此。在实施例中,预失真输出信号PDOUT的范围可以大于或小于预失真输入信号PDIN的范围。在实施例中,预失真输出信号PDOUT的值的精度(诸如用于对值编码的比特的数目)可以不同于预失真输入信号PDIN的值的精度。

返回图1,虽然附图示出向天线140提供PA输出信号OUTP的设备100,然而实施例不限于此。在实施例中,设备100向同轴线缆、双绞线、带状线、印刷电路板迹线或者其他形式的有线通信信道提供输出信号OUTP。在另一实施例中,通信系统100向光电设备(诸如激光二极管或光学调制器)提供输出信号OUTP,光电设备可以耦合至光学通信信道。

在设备100的实施例中,APS120向PA112提供放大器供应电压VPA。放大器供应电压VPA的电压可以根据APS120从控制单元116接收的信号来控制。

放大器供应电压VPA的电压可以根据选择的PA112的最大输出功率PSAT来控制,并且可以在所选择的最大输出功率PSAT变化时随着时间变化。本领域技术人员鉴于本文中的教示和公开内容应当理解如何使用放大器供应电压VPA的电压来控制PA的最大输出功率PSAT并且应当理解如何实现APS120。

在实施例中,PD108用于产生预失真输出信号PDOUT的多个参数可以根据放大器供应电压VPA的电压或者根据所选择的最大输出功率PSAT而变化。在实施例中,针对放大器供应电压VPA的多个电压中的每个或者针对多个所选择的最大输出功率PSAT中的每个,PD108使用潜在不同的多个参数产生预失真输出信号PDOUT。

设备100的控制电路116向调制器104提供预失真输入目标值INPTARG,并且控制APS120以及控制PD108。

控制电路116可以被配置成确定PD108用于产生预失真输出信号PDOUT的一个或多个参数,诸如通过执行校准或训练过程。

控制电路116可以被配置成确定PD108使用一个或多个参数中的哪些来产生预失真输出信号PDOUT。控制电路116可以根据所选择的最大输出功率PSAT、温度、频率、信号质量度量的目标值等中的一个或多个来确定要使用的多个参数。

在实施例中,控制电路116包括执行来自非暂态计算机可读介质的计算机程序指令的处理器。本领域技术人员鉴于本文中的教示和公开内容应当理解如何实现和编程控制电路116。

图3图示根据实施例的PA的操作。特别地,图3图示多个相同的PA的传递函数如何可以根据制造过程的变化来变化,即使在所有PA在相同的电压、温度等条件下操作的情况下。

在图3中,典型线表示典型的PA的传递函数。快线表示快PA在制造过程的快角点(fastcorner)时的传递函数。慢线表示慢PA在制造过程的慢角点(slowcorner)时的传递函数。

相对于制造过程的典型结果,快角点可以产生具有更高载流子迁移率的一个或多个晶体管、具有降低的电阻器电容器(RC)延迟的连接线等。慢角点可以产生具有更低的载流子迁移率一个或多个晶体管、具有增加的RC延迟的连接线等。

快PA的最大输出功率PSAT_F大于典型PA的最大输出功率PSAT_T。慢PA的最大输出功率PSAT_S小于典型PA的最大输出功率PSAT_T。快、典型和慢PA中的每个在基本上相同的预失真输入饱和值INPSAT处产生相应的最大输出功率PSAT_F、PSAT_T和PSAT_S,如图3中的1000所示。

另外,快、典型和慢PA中的每个的传递函数可以彼此基本上不同。例如,在图3中图示的实施例中,慢PA的传递函数基本上没有典型PA的传递函数更加非线性,并且快PA的传递函数基本上比典型PA的传递函数更加非线性。

图4图示根据实施例的PD和PA的组合传递函数。特别地,图4图示包括PD和PA的多个相同的设备(诸如图1的设备100)的组合传递函数如何能够根据制造过程中的变化来变化,即使在所有设备在相同条件下操作的情况下。

在图4中,典型线表示其中PA为诸如关于图3描述的典型PA的典型设备的PD和PA的组合传递函数。快线表示其中PA为诸如关于图3描述的快PA的快设备的PD和PA的组合传递函数。慢线表示其中PA为诸如关于图3描述的慢PA的慢设备的PD和PA的组合传递函数。

在典型、快和慢设备中的每个中,相应PA的响应用相应PD来线性化。在典型、快和慢设备中的每个中,相应最大输出功率PSAT_F、PSAT_T和PSAT_S等于相应PA的最大输出功率。因此,快设备和慢设备分别比典型设备的最大输出功率PSAT_T具有更高的最大输出功率PSAT_F和更低最大输出功率PSAT_S。

在实施例中,典型、快和慢设备在相同的预失真输入饱和值INPSAT处全部产生相应最大输出功率PSAT_F、PSAT_T和PSAT_S。在实施例中,预失真输入饱和值INPSAT的值可以由设备的设计来确定。

在实施例中,预失真输入目标值INPTARG可以通过从预失真输入饱和值INPSAT中减去偏移来确定。例如,在图4中图示的实施例中,预失真输入目标值INPTARG可以等于预失真输入饱和值INPSAT减去527。

在另一实施例中,预失真输入目标值INPTARG可以被确定为预失真输入饱和值INPSAT的分数。例如,在图4中图示的实施例中,预失真输入目标值INPTARG可以等于预失真输入饱和值INPSAT的大约48%。

由于预失真输入目标值INPTARG与在PA的输出处产生最大输出功率PSAT的预失真输入饱和值INPSAT存在偏移或者关于其存在恒定比率,并且快、典型和慢设备每个具有不同的相应最大输出功率PSAT_F、PSAT_T和PSAT_S,所以对于预失真输入目标值INPTARG的PD输入值,快、典型和慢设备每个具有不同的相应目标输出功率PTARG_F、PTARG_T和PTARG_S,如图4所示。在实施例中,预失真输入目标值INPTARG引起快、典型和慢设备产生比相应最大输出功率PSAT_F、PSAT_T和PSAT_S小6分贝(6dB)的相应目标输出功率PTARG_F、PTARG_T和PTARG_S。

然而,由于PD执行的线性化,快、典型和慢设备中的每个的PA的输出的信号质量度量(诸如失真度量、ACLR度量或EVM度量)在快、典型和慢设备使用预失真输入目标值INPTARG操作时基本上相同,即使快、典型和慢设备中的每个的相应目标输出功率PTARG_F、PTARG_T和PTARG_S不同。

在实施例中,PA的输出的信号质量度量的目标值可以根据操作条件变化,并且用于根据预失真输入饱和值INPSAT计算预失真输入目标值INPTARG的偏移或比率可以根据信号质量度量的目标值变化。

图5是图示根据实施例的用于基于预失真的功率控制的过程500的流程图。过程可以由设备、诸如图1的设备100来执行。虽然流程图示出了过程按照特定顺序执行,然而实施例不限于此。

在S504,根据放大器的传递函数确定预失真(PD)传递函数。在实施例中,PD传递函数基本上是放大器的传递函数的逆。

在实施例中,放大器的传递函数包括幅度非线性。在实施例中,放大器的传递函数包括相位非线性。在实施例中,放大器的传递函数包括记忆效应。

在实施例中,PD传递函数在设备的设计阶段确定。

在实施例中,PD传递函数通过第一校准过程或训练过程来确定。第一校准或训练过程可以在设备的制造期间、在制造之后在设备的操作期间、或者既在设备的制造期间又在制造之后在设备的操作期间执行。

在S508,确定PD输入饱和值,其对应于产生放大器的饱和输出功率的PD电路或PD模块的输入处的值。

在实施例中,通过设备的设计来确定PD输入饱和值。

在另一实施例中,使用第二校准过程来确定PD输入饱和值。第二校准过程可以在设备的制造期间、在制造之后在设备的操作期间、或者既在设备的制造期间又在制造之后在设备的操作期间执行。

在S512,根据PD输入饱和值确定PD输入目标值。在实施例中,PD输入目标值通过从PD输入饱和值中减去偏移来确定。在实施例中,PD输入饱和值通过将PD输入饱和值乘以比率来确定。

在实施例中,用于确定PD输入目标值的偏移或比率可以根据放大器的输出的信号质量度量的目标值来确定。在实施例中,信号质量度量的目标值在设备的操作期间可以变化。

在S516,根据PD输入目标值生成PD输入信号。在实施例中,PD输入信号被生成以具有基本上等于PD输入目标值的平均值。在实施例中,PD输入信号被生成以具有基本上等于PD输入目标值的均方根(RMS)值。

在S520,通过向PD输入信号施加PD传递函数来生成PD输出信号。

在S524,通过放大器将PD输出信号放大以产生放大器的输出。

已经结合被提出作为示例的本公开的具体实施例描述了本公开的各个方面。可以在不偏离权利要求中给出的范围的情况下做出对本文中给出的对实施例的大量替选、修改和变型。因此,本文中给出的实施例意图是说明性的而非限制性的。

再多了解一些
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