CN103109571A - 闭环功率传输校准 - Google Patents

Abstract

在无线通信设备上执行闭环功率校准算法以校正功率放大器预失真或PADR校正曲线。除峰值平均功率比或PAPR检测技术之外，还实施算法或过程，所述算法或过程使用所传送的参考分组，例如正交频域复用（OFDM）分组。参考分组被用来学习测量功率放大器的输出的检测器的线性响应。所传送的分组可以包括线性响应。可以通过从参考分组中减去正常分组来确定所包括的线性响应。

Description

闭环功率传输校准

背景技术

对于无线通信设备（例如宽带无线通信设备），可以执行校准以确保在无线通信设备的天线和天线连接器处传送精确的射频（RF）功率。该校准可能对天线连接器的阻抗的效应敏感。这种阻抗可以是指或可归因于电压驻波比（VSWR）效应。

无线通信设备可以将闭环读数用于功率校准和功率放大器（PA）预失真或PAPD校正。闭环读数可以被用来达到功率的精度以及用于产品开发中的掩模（mask）校正。在特定情况下，将检测器放置在PA的输出处。可以将在环回之后来自PA的采样数据乘以由于在无线通信设备的天线端口（即天线连接器）处的有限VSWR而出现的检测器频率响应。

来自检测器的响应可能在闭环设计中造成问题，从而影响可以在无线通信设备上执行的不同校准和过程。例如，正交频分复用或OFDM信号的所检测到的峰值可以改变，从而对所执行的峰值平均功率比或PAPR检测造成问题。PAPD校正曲线可能变得有噪，从而使得难以提取幅度调制（AM）和相位调制（PM）响应。

附图说明

参照附图来描述具体实施方式。在附图中，附图标记的最左侧的（一个或多个）数字标识该附图标记首次出现的图。在整个附图中使用相同附图标记来指代相似的特征和部件。

图1是根据一些实施的示例无线通信设备的框图。

图2是根据一些实施的幅度信道成形响应的示例曲线图。

图3是根据一些实施的相位响应的示例曲线图。

图4是根据一些实施的执行针对从环回功率读数的峰值平均功率比或PAPR提取的校准的流程图。

具体实施方式

概观

在包括无线发射机模块的无线通信设备（即无线通信系统）中，使用算法或过程来执行校正，所述算法或过程使用环回或闭环来校正功率放大器预失真或PAPD校正曲线。例如，可以在VSWR改变下将功率检测误差从1.0 dB减小至约0.1 dB。此外，可以执行提取功率放大器（PA）的AM/PM曲线。利用算法对闭环的实施可以导致优化的最大输出功率和PA效率，从而在没有到无线通信设备的附加硬件的情况下提高吞吐量，同时节省功率消耗。

在实施中，为了得到闭环中的功率检测的精确读数，相对读数测量可以基于使用预先存在的峰值平均功率比或PAPR检测技术的相对读数；然而，由于预先存在的PAPR技术可能对VSWR改变敏感，并且为了调整至实际操作条件，因此可以实施下列算法和技术。

一般地，算法或过程包括所传送的分组，例如正交频域复用（OFDM）分组。所传送的分组被用来学习在测量PA的输出时检测器的线性响应。这可以通过使用低功率传送的分组来实施。可以通过从参考分组减去实际传送的分组来得到线性响应，该参考分组基于下述特性：在PA非线性之后保持线性响应，并且因此，可以使用低功率分组来减去线性响应，如下面进一步讨论的。该实施利用相对较少的计算，并实施把将要传送的附加分组用作参考。相对更复杂的另一实施从导频信号中提取来自PA和耦合器的响应（即从射频集成电路或RFIC和耦合器的输出），并对接收到的信号进行均衡。

示例无线通信设备

图1示出示例无线通信设备100。无线通信设备100使用闭环校准算法过程来确保精确的功率传输。

无线通信设备100可以包括宽带设备，例如膝上型电脑、上网本、个人数字助理（PDA）、电子阅读器、智能电话等等。还想到，无线通信设备100可以包括仅有语音的设备，例如蜂窝电话。

在该实施中，无线通信设备100包括无线发射机模块102和（一个或多个）驱动器104。在特定情况下，无线发射机模块102可以以硬件实施，例如作为硅中集成电路的一部分。（一个或多个）驱动器104在特定情况下可以以软件和/或固件实施。无线设备包括接收和传送RF供电的信号的一个或多个天线106。如由连接器108所表示的线路、电缆和/或端口将无线发射机模块102与（一个或多个）天线106相连。可以在（一个或多个）天线106处针对功率输出进行测量。

无线通信设备100还可以包括：一个或多个处理器（未示出）和存储器（未示出），被配置成与无线通信设备100的所描述的部件进行通信并处理无线通信设备100的所描述的部件的过程。在特定情况下，（一个或多个）驱动器104可以被实施为存储器的一部分。存储器可以包括被配置成执行所描述的方法的计算机可读存储介质。

无线发射机模块102可以包括专用内部控制器和存储器110、数字信号处理器（DSP）112和射频集成电路（RFIC）收发机114。控制器和存储器110可以包括计算机可读存储介质。RFIC收发机114包括功率放大器或PA 116和检测器118。PA 116提供被发送至（一个或多个）天线196的信号。此外，PA 116创建去往连接器108的“信道”。

检测器118读取在功率放大器116处的功率，并在线路120上将信号提供给DSP 112。RFIC收发机114包括环回链122。环回链122通过接收机124从功率放大器116接收输出。接收机124可以放大接收到的信号。混频器126被包括在环回链122中。在线路128处提供环回响应信号。特别地，将环回链122与所传送的OFDM分组一起使用，如下所述，以确定或学习在检测器118处的线性响应（即功率放大器116的输出）。可以通过从在检测器118处的实际测量中减去所传送的OFDM分组来确定线性响应。

在该实施中，DSP 112包括传送参考分组或者处于衰减模式或低功率模式的分组的模块130。所传送的参考分组可以是OFDM分组。DSP 112还包括传送处于正常模式的分组的模块132。下面进一步讨论参考分组和处于正常模式的分组。

内部控制器和存储器110可以包括处理和/或传递数据的特定模块。在该实例中，模块132被配置成控制去往和来自DSP 112和RFIC收发机114以及（一个或多个）驱动器104的数据传送。（一个或多个）驱动器104在该实例中包括被配置成提取环回响应（即在线路128上的信号）并对接收到的分组进行均衡的模块136。（一个或多个）驱动器104包括被配置成对幅度调制（AM）至AM响应曲线进行滤波并提取峰值功率的模块138。另一模块140可以被配置成计算PAPR校正值。

可以将PA 116的输出发送至一个或多个滤波器142并由所述一个或多个滤波器142处理。在特定实施中，可以包括定向耦合器144。可以实施定向耦合器136以减小信道误差。

图2示出幅度信道成形响应的示例曲线图200。曲线图200示出可以在信道（例如由PA 116创建的信道）的耦合点（即连接器108）处看到的信道频率。曲线图200画出信号载波对幅度的曲线。高功率曲线202和低功率曲线204被示出，并且示出可以在低功率和高功率处提取全部响应。在高功率处，可能存在比低功率更多的噪声，这是由于差的误差向量幅度或EVM；然而，在滤波之后，来自高功率和低功率的噪声可以非常类似。因此，如果在PA 116之前和之后存在线性响应，则可以在高功率或低功率下执行均衡。

图3示出相位响应的示例曲线图300。曲线图300在由PA 116创建的特定信道之上。曲线图300画出信号载波对相位的曲线。高功率曲线302和低功率曲线304被示出，并且示出可以在低功率和高功率处提取全部响应。如图2和曲线图200所示，曲线图300示出：在高功率处可能存在比低功率更多的噪声，这是由于差的EVM；以及在滤波之后，来自高功率和低功率的噪声可以非常类似。此外，曲线图300示出：如果在PA 116之前和之后存在线性响应，则可以在高功率或低功率下执行均衡。

如所讨论的，为了得到闭环中的功率检测的精确读数，相对读数测量可以基于使用预先存在的峰值平均功率比或PAPR检测技术的相对读数，其中使用附加算法或过程。一个实施包括所传送的分组，例如正交频域复用（OFDM）分组。所传送的分组被用来学习在测量PA 116的输出时检测器的线性响应。这可以通过使用低功率传送的分组来实施。稍后可以减去低功率传送的分组的固有线路线性响应。另一实施从导频信号中提取来自PA 116和耦合器或连接器108的响应（即从RFIC收发机114和连接器198的输出），并对接收到的信号进行均衡。

对于这两个实施，在均衡之后，绘制AM响应以创建曲线图，从该曲线图中可以提取所导出的PAPR值。相比之下，如果数据仅被均衡，并且应用max/rms检测方法，则由于在PA 116之前和之后的滤波器，可能产生不精确的PAPR读数。因此，对于下面进一步描述的算法或过程的实施，实施该算法的闭环检测器读数的AM响应曲线图很好地与定向耦合器读数的理想情况相比较。此外，可以实现直接点与耦合点之间的AM/AM曲线的良好拟合。例如，在压缩可以按照4 dB的峰值功率处，AM/AM曲线之间的差可以小于0.1 dB。

一般地，在环回处将均衡过程添加至样本，并且使用AM曲线的平均来克服检测器响应。该校准过程针对均衡创建了参考分组，并且用于校准的算法实施该参考分组。这可以导致无线系统（即无线通信设备100）中的传送功率的高精度测量，甚至在天线（即天线106）处的VSWR改变下亦如此。从环回导出的PAPR方法与新均衡过程一起可以提供用于功率测量的鲁棒解决方案。

图4是针对无线通信设备执行针对从环回功率读数的峰值平均功率比（PAPR）提取的校准的示例性过程的流程图400。并不意图将描述该方法的顺序解释为限制，并且可以按任何顺序将任何数目的所描述的方法框进行组合以实施该方法或替换的方法。另外，在不脱离本文描述的主题的精神和范围的情况下，可以从该方法中删除个体框。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，该方法可以以任何合适的硬件、软件、固件或其组合来实施。

在框402处，传送参考分组。参考分组可以是在较低功率模式中传送的，并且可以是正交频域复用或OFDM分组。在如上讨论的实施中，DSP 112的模块130可以提供参考分组。

在框404处，在正常模式中传送分组。该分组是不论是否执行其他校准都提供的传送信号。正常模式指代预期或常规传输功率。例如，如上面所讨论的，DSP 112的模块132可以提供常规模式分组。

在框406处，从参考分组中提取环回响应。环回响应可以由环回链122提供。特别地，参考分组由在正常模式中传送的分组来划分（divide），以便提取由PA 116创建的信道的响应。例如，如上面所讨论的，（一个或多个）驱动器104的模块136可以执行该提取。

在框408处，执行对接收到的参考分组的均衡。如上面所讨论的，在环回处将均衡过程添加至样本（即接收到的参考分组），并且使用AM曲线的平均来克服检测器响应。例如，均衡可以由（一个或多个）驱动器104的模块136执行。

在框410处，绘制AM/AM曲线。例如，可以从环回链122的响应中导出AM/AM，如上面所讨论的。

在框412处，对AM/AM曲线或响应进行滤波并提取峰值功率。例如，如上面所讨论的，（一个或多个）驱动器104的模块138可以执行该滤波。

在框414处，可以计算峰值平均功率比或PAPR。例如，如上面所讨论的，（一个或多个）驱动器104的模块140可以执行该计算。在特定实施中，将PAPR结果和AM/PM曲线反馈至控制器和存储器110以及DSP 112，其中DSP 112可以精确地控制发射（TX）功率，并基于结果来执行针对掩模和EVM校正的PAPD。

结论

尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题不一定限于所描述的特定特征或动作。相反，特定特征和动作被公开为实施权利要求的示例性形式。例如，所描述的系统可以被配置为通信设备、计算设备和其他电子设备。

Claims (20)

1.一种针对无线通信设备执行从环回功率读数的峰值平均功率比（PAPR）提取的方法，包括：

在正常功率模式中传送数据分组；以及

在与所述正常功率模式相比的低功率模式中传送参考分组；以及

通过从所述参考分组中减去所述数据分组来提取环回响应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，传送数据分组是所述无线通信设备的正常传送的信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，传送参考分组是正交频域复用（OFDM）信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，传送参考分组是衰减模式。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提取包括去除线性响应。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述环回响应包括非线性特性。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述环回响应来对接收到的参考分组进行均衡。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述环回响应来绘制AM/AM曲线；以及对所述AM/AM进行滤波以提取峰值功率值。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述峰值功率值被用来减小峰值平均功率比计算的误差。

10.一种无线通信系统，包括：

功率放大器；

数字信号处理器，所述数字信号处理器向所述功率放大器提供参考分组和正常信号分组；

环回链，所述环回链从所述功率放大器接收输出，所述输出包括经处理的参考分组和经处理的正常信号分组；以及

模块，所述模块通过从经处理的参考分组中减去经处理的正常信号分组来提取线性响应。

11.根据权利要求10所述的无线通信系统，其中，所述数字信号处理器在衰减模式中传送所述参考分组。

12.根据权利要求10所述的无线通信系统，其中，所述环回链包括对输出信号进行放大的接收机和接收经放大的信号的混频器。

13.根据权利要求10所述的无线通信系统，还包括测量所述功率放大器的输出的检测器，其中线性响应检测器被确定。

14.根据权利要求10所述的无线通信系统，还包括实施所述环回链的环回响应的模块，所述模块将AM和PM曲线进行映射，并将曲线拟合至可逆平均映射。

15.根据权利要求10所述的无线通信系统，还包括对AM/AM响应曲线进行滤波并从所述环回响应中提取峰值功率的模块。

16.根据权利要求10所述的无线通信系统，还包括基于所述环回响应来计算峰值平均功率比校正值的模块。

17.根据权利要求10所述的无线通信系统，还包括减小来自所述功率放大器的信道误差的定向耦合器。

18.一种无线通信设备中的功率检测的方法，包括：

实施峰值平均功率比检测技术；

通过下述操作来针对操作条件进行调整：

      从导频信号中提取来自所述无线通信设备的功率放大器和耦合器的响应；以及

      在提取所述响应之后对信号进行均衡。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述响应是环回信号。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述提取包括去除线性响应。

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