具有噪声调整的包络跟踪系统的制作方法
【专利说明】具有噪声调整的包络跟踪系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2013年3月14日提交的题为“ET SYSTEM WITH ADJUSTMENT FORNOISE”的美国临时专利申请N0.61/783，665的权益，其通过引用整体合并于此。
技术领域
[0003]本申请总体上涉及射频收发器，更特别地，涉及射频收发器中的包络跟踪系统。
【背景技术】
[0004]包络跟踪(ET)系统普遍用于功率效率很重要的无线电诸如移动电话中使用的蜂窝无线电的射频(RF)发送器部分中。典型的ET系统包括使用可变电源的RF功率放大器(PA)，可变电源给PA提供动态变化的供电电压，所述供电电压跟踪调制幅度。这样的ET系统的目的一般是通过以低净空(headroom)操作PA来提高效率。
【发明内容】
[0005]各种实施例包括包络跟踪收发器，其调整包括跟踪参数以实现期望的噪声性能和功率效率。在第一实施例中，一种包络跟踪收发器包括功率放大器、查找电路、电源、接收器和配置电路。所述功率放大器接收输入信号并且产生放大输出信号。所述功率放大器还接收给所述功率放大器供电的供电电压。所述查找电路基于所述输入信号的估算幅度和指示用于操作所述功率放大器的压缩水平的反馈信号产生电源控制信号。所述电源基于所述电源控制信号向所述功率放大器提供所述供电电压。所述接收器接收接收信号并且产生噪声裕度信号，所述噪声裕度信号表示所述接收信号的噪声裕度。所述配置电路基于所述噪声裕度信号产生所述反馈信号。
[0006]在第二实施例中，一种包络跟踪收发器包括功率放大器、查找电路、电源、接收器和配置电路。所述功率放大器接收输入信号并且产生放大输出信号。所述功率放大器还接收给所述功率放大器供电的供电电压。所述查找电路基于所述输入信号的估算幅度产生电源控制信号。所述电源基于所述电源控制信号提供所述供电电压给所述功率放大器。所述接收器接收接收信号并且产生表示所述接收信号的噪声裕度的噪声裕度信号。所述配置电路基于所述噪声裕度信号产生一个或多个控制信号以控制所述功率放大器、所述查找电路和所述电源中的至少一个的参数。
[0007]在第三实施例中，一种包络跟踪收发器包括功率放大器、查找电路、电源和反馈接收器。所述功率放大器接收输入信号并且产生放大输出信号。所述功率放大器还接收给所述功率放大器供电的供电电压。所述查找电路基于所述输入信号的估算幅度和指示用于操作所述功率放大器的压缩水平的反馈信号来产生电源控制信号。所述电源基于所述电源控制信号提供所述供电电压给所述功率放大器。所述反馈接收器产生所述放大输出信号中的噪声度量并且响应于所述噪声度量产生所述反馈信号。
[0008]说明书中描述的特征和优点并未包括全部，特别地，鉴于附图和说明书，许多附加特征和优点将对本领域技术人员变得显然。而且应注意，主要出于可读性和说明性目的而选择了说明书中使用的语言，其也可以不被选择来描绘或勾勒本发明主题。
【附图说明】
[0009]通过结合附图来考虑以下详细描述，可以容易地理解这里公开的实施例的教导。
[0010]图1是示出ET收发器的第一实施例的电路图。
[0011]图2是示出ET收发器的第二实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0012]附图和下文的描述仅通过示例的方式涉及各种实施例。应注意，通过下文的讨论，将容易认识到作为可行备选的本文公开的结构和方法的备选实施例，其可以被采用而不脱离本文所讨论的原理。
[0013]下面将详细参照若干实施例，附图中示出了它们的示例。注意，每当可行时，相同或相似的附图标记可以用在附图中并且可以指示相同或相似的功能。附图仅出于说明的目的描绘了各种实施例。本领域技术人员将从下面的说明容易认识到，可以采用本文所示结构和方法的备选实施例而不脱离本文所描述的原理。
[0014]包络跟踪收发器动态地调整包络跟踪参数以获得噪声性能和功率效率之间的期望折衷。特别地，通过牺牲收发器的发送信号和接收信号的噪声性能可以获得更好的发送器功率效率。当可接受更高水平的噪声时，包络跟踪收发器动态调整发送器参数以获得更好的功率效率，同时牺牲噪声性能。当期望更低水平的噪声时，包络跟踪收发器动态调整参数以获得更好的噪声性能，同时牺牲效率。
[0015]图1示出具有ET系统的RF收发器100的实施例。发送调制器110产生数字发送信号101，其被RF上变频器102上变频为上变频输入信号103，上变频输入信号103被提供给PA 104的输入端。PA 104放大上变频输入信号103以产生放大RF信号105。来自PA104的放大RF信号105在通过双工器滤波器106之后作为输出信号107到达天线112。天线112还接收接收信号113，其在通过双工器滤波器106之后到达接收器114。双工器滤波器106由天线112接收的接收信号113和放大RF信号105之间的滤波。耦合器108将代表输出信号107的反馈信号115提供给反馈接收器116。
[0016]数字发送信号101还被提供给幅度估算器118，幅度估算器118估算数字发送信号101的幅度。例如，在一实施例中，幅度估算器118基于公式“幅度=sqrt (I2+Q2) ”估算幅度，其中I和Q分别是数字发送信号101的同相和正交分量。估算幅度信号119作为索引被提供给查找表120，查找表120基于估算幅度信号119和来自反馈接收器116的反馈信号117输出信号121。查找表120可填充有适用于估算发送信号幅度信号119和反馈信号117的各种值的PA供电电压值，其典型地通过PA特征化来确定。
[0017]数模转换器(DAC) 122将从查找表120输出的PA供电电压值转换为模拟信号123，其控制ET电源124以输出特定电压经供电电压125给PA 104，从而PA 104能以低净空操作以获得良好的效率。在一实施例中，延迟对准(delay alignment)电路(未示出)在ET电源124处或RF上变频器102内插入时延以确保由ET电源124提供的供电电压125和PA104的输出端处的放大RF信号105之间的适当时间对准。
[0018]可调整查找表120中的值以获得由反馈信号117指定的期望水平的压缩(compress1n)。压缩指的是PA 104的电压操作净空。例如，在一实施例中，查找表120中的值通过将查找表120中的值乘以值X来得到调整。当X小于I时，压缩增大；当X大于I时，压缩减小。例如，如果X = 0.9，则提供给PA 104的供电电压125有效地下降10%。如果X = 1.1，则提供给PA 104的供电电压125有效地增大10%。期望的压缩水平一般通过PA和系统特征化来确定。为了好的效率，PA 104可以以高压缩水平操作，但是来自PA 104的输出信号不应超出可接受的失真水平。否则，如果超出可接受的失真水平，则应降低压缩水平，直到满足可接受的失真水平。相邻信道功率(ACP)是PA中的失真的常用指标。备选地，不用反馈信号117调整查找表120中的值，反馈信号117可以替代地调整幅度估算器118的参数以控制压缩。例如，幅度估算器118的输出可乘以值X，从而在X小于I时增大压缩，并且在X大于I时减小压缩。
[0019]反馈接收器116基于发送信号101和经由耦合器108接收的耦合信号115产生反馈信号117以控制压缩。反馈接收器116或者在正常发送器操作期间连续操作，或者在发送器操作期间周期性地操作，或者在校准模式期间操作。反馈接收器116对耦合信号115进行下变频以恢复下变频基带信号。反馈接收器116评估下变频信号，并且测量信号115中的失真，其代表输出信号107中的失真。例如在一实施例中，反馈接收器116通过观察相邻信道中的功率来计算ACP(例如通过执行快速傅立叶变换并且取信号115的期望频率信道的功率与相邻信道功率的比值)。在一实施例中，反馈接收器116测量与发送调制器110产生的期望基带发送信号101相比，耦合信号115的轨迹误差，利用例如最小均方技术计算这些信号中的差异。基于这样的失真评估，反馈接收器116提供反馈信号117以调整查找表120中的值，从而调整压缩水平恰好足够低以确保失真水平可接受。
[0020]在诸如图1的收发器100之类的ET系统中，PA 104可产生一些在期望RF发送频带外的噪声。该噪声由于诸多因素而产生，包括(a)PA 104中固有的AM-AM和AM-PM特性，(b)由以低供电电压净空操作PA 104所导致的非线性，(c)用于产生可变电源电压的PA模型的不完美，以及(d)ET电源124中的带宽限制。
[0021]特别地，在RF接收频带中产生的噪声可能使收发器的RF接收器114对接收信号113不敏感。在移动电话使用的蜂窝无线电中，无线电系统经常是全双工的(RF接收器14与发送器同时操作)。因此，由PA 104产生的噪声可在操作期间馈送到接收器114中。PA104的增大的压缩可增大接收信号113的接收频带中的噪声。双工器滤波器106用于限制该噪声，但是滤波可能不充分。
[0022]图2示出ET收发器200的第二实施例，其中包络跟踪系统的参数作为接收路径中的容限噪声(接收噪声裕度)的函数而被调整，以限制RF接收器114的去敏化(desensitizat1n)。该系统类似于图1的系统，但是包括配置块254和噪声裕度估算器252，并且省略一些前面描述的细节。
[0023]无线电链路质量在现代无线电系统中通常受到监视，例如通过噪声裕度估算器252来进行。链路质量可用无线电链路参数来评估，诸如接收信号强度，或者误码率或误帧率。因此，噪声裕度估算器252可估算RF接收器114处的接收噪声裕度，并且可提供一个或多个反馈信号251、253给配置块254，配置块254相应地调整包络跟踪系统的参数。
[0024]当无线电条件改变时，接收噪声裕度通常动态变化。例如，当发送器用于高数据速率发送时，许多系统以高接收噪声裕度操作；在差的或有裕度的接收条件下将很少使用最高数据速率。在这些高数据速率处发送器将以最高功率水平操作；因此从有效率的PA实现了实质性的总体功率节能。在这些条件下，配置块254调整ET系统的参数以使效率最大化，同时允许比标称的接收频带噪声更高，因为接收噪声裕度是高的。相反，当无线电条件差并且接收噪声裕度低时，配置块254调整ET系统的参数以使接收频带噪