CN103166669B - 无线通信的成本有效的线性化 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施方式提供了一种用于无线通信的收发器。该收发器包括发射电路；接收电路；耦合到该发射电路的功率放大器；以及环路机制，其被配置为响应于线性补偿要求来建立将该功率放大器的输出耦合到该接收电路的输入的闭合环路，因而有助于成本有效的线性补偿。

Description

无线通信的成本有效的线性化
技术领域
本文的公开总体上涉及在无线通信系统中使用的无线电路。本文的公开更具体地涉及具有线性化补偿能力的无线电路。
背景技术
联邦通信委员会(FCC)的最近决定已经允许未许可广播设备接入电视频谱中的“空白空间”，促使“空白Fi(WhiteFi)”技术和空白空间设备的开发。与最通常地操作在2.4GHz和5.0GHz上的传统WiFi不同，空白空间设备操作在超高频带(UHF)中的30个独立的6MHz(在到数字电视的转换后释放)电视频道上。为了保护许可电视广播设备免受有害干扰，FCC要求来自相邻频道的干扰水平必须小于-55dBm。这需要限制功率放大器(PA)能够容忍的畸变或非线性的量，因为压缩它的输入或者具有非线性输入/输出关系的放大器导致输出信号溅泼到相邻的频率上。另外，为了确保设备的良好的功率效率，重要的是维持大的动态范围上的发射器的线性。
通过基于闭环系统实施线性化算法可以提高设备的线性。常规技术通过建立昂贵并且对于紧凑型移动设备不现实的片外反馈路径来形成闭环。
发明内容
本发明的一个实施方式提供了一种用于无线通信的收发器。该收发器包括发射电路；接收电路；耦合到该发射电路的功率放大器；以及环路机制，其被配置为响应于线性补偿要求来建立将该功率放大器的输出耦合到该接收电路的输入的闭合环路，因而有助于成本有效的线性补偿。
在该实施方式的一个变形中，该发射电路和该接收电路位于相同的集成电路(IC)芯片上。
在该实施方式的一个变形中，该环路机制包括位于该功率放大器与该接收电路之间的衰减器。
在该实施方式的一个变形中，该收发器进一步包括被配置为检测触发线性补偿要求的环境改变的检测器。
在另一个变形中，该检测器是温度传感器。
在该实施方式的一个变形中，该收发器进一步包括被配置为基于该闭合环路来运行线性补偿算法的数字信号处理器(DSP)。
在另一个变形中，该DSP进一步被配置为生成预畸变信号，该预畸变信号可用于在由该发射电路调制并且由该功率放大器放大基带信号之前预畸变该基带信号。
附图说明
图1给出了用于示出具有线性补偿的常规收发器的架构的图(现有技术)。
图2给出了示出根据本发明的一个实施方式的具有片上线性补偿的收发器的架构的图。
具体实施方式
给出下文的描述，以使得本领域的任意熟练技术人员能够制造并且使用本发明，并且在具体的应用和它的要求的上下文中提供下文的描述。对于本领域的任意熟练技术人员而言，对于所公开实施方式的各种修改将显而易见，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下，这里定义的总体原理可以应用于其他实施方式和应用。因此，本发明不限于所显示的实施方式而是与这里公开的原理和特征的最广的范围一致。
概述
本发明的实施方式提供了用于无线收发器的片上线性补偿的方案。代替依靠片外组件来建立反馈路径，本发明的实施方式提供调节收发器集成电路(IC)芯片中的现有组件以形成用于线性补偿的闭合环路的主要部分因而适用于便携式移动设备的技术方案。
片上线性补偿
在无线系统中，线性是直接有助于总体系统性能(特别在功效方面)的非常重要的特征。但是，功率放大器(PA)的线性不是理想的。此外，环境改变如温度变化也不利地影响PA线性。PA线性补偿的一个有效方法是在向PA发送信号之前预畸变该信号。该技术要求闭合环路的建立。常规技术依赖于建立外部(片外)反馈路径以形成闭合环路。
图1给出了示出具有线性补偿的常规收发器的架构的图(现有技术)。收发器100包括天线102、RF集成电路(IC)芯片104、PA106、带通滤波器(BPS)108、数模转换器(DAC)110、模数转换器(ADC)112、数字信号处理器(DSP)114以及线性补偿模块116。
在操作期间，在向RFIC芯片104的、用于执行调制和预放大功能的发射器部分发送数字基带信号之前，DAC110将数字基带信号转换到模拟域。在向天线102发送预放大信号以用于传输之前，由PA106再次放大预放大信号。为了补偿PA106的非线性，构造闭合环路以包括RFIC芯片104的发射器(TX)部分(其通常包括调制器、低通滤波器(LPF)和预放大器)、功率放大器106和线性补偿模块116。更具体而言，线性补偿模块116使用PA106的输出来生成用于控制向PA106发送的信号的预畸变的补偿信号。注意到，可以从RFIC芯片104独立地获得线性补偿模块116。但是，片外线性补偿模块的包括通常增加制造成本并且增加收发器的尺寸，使得该技术方案对于紧凑型移动设备而言较不理想。注意到BPS108、RFIC芯片104接收器(RX)部分(其通常包括解调器和LPF)和ADC112一起执行接收功能。
图2给出了示出根据本发明的一个实施方式的具有片上线性补偿的收发器的架构的图。除了收发器200不包括片外线性补偿模块之外，收发器200的结构与收发器100类似。实际上，改为经由衰减器202和通断开关208将PA206的输出馈到RFIC芯片204的RX部分。注意到衰减器202防止由高功率输入导致的RFIC芯片204的RX的损坏或饱和。
当收发器200处于正常操作模式时，开关208保持打开，并且收发器200的TX和RX部分执行正常发射和接收。在一个实施方式中，RFIC芯片204包括宽带调制器/解调器、宽带预放大器和可调谐LPF。换句话说，RFIC芯片204能够工作在各种各样的频带上。在另一个实施方式中，PA206包括PA的集合，每个PA对于具体的频带优化。根据当前标准，选择该PA中的一个PA用于放大。类似地，BPF216可以被编程为允许收发器200在宽的频带范围上接收RF信号。
当收发器200处于线性补偿模式(收发器200的初始使用被环境改变的检测触发之前)时，开关208闭合，并且形成闭合环路，该闭合环路包括RFIC芯片204的TX部分、PA206、衰减器202、RFIC芯片204的RX部分、ADC212、DSP214和DAC210。注意到DSP214现在包括被配置为基于发射和接收信号来运行线性化算法的线性化器。在一个实施方式中，由线性化器/DSP214生成线性测试信号。该线性测试信号通过闭合环路，以进行发送和接收。基于该接收信号，线性化器/DSP214运行线性化算法，以确定实现线性补偿需要的预畸变的数量。
在确定预畸变的数量之后，收发器200可以通过打开开关208回到它的正常操作模式。任意将来的传输将包括在由调制器调制并且由PA206放大基带信号之前，基带信号的预畸变。
注意到，该线性补偿方案依赖于主要由片上组件(RFIC芯片204的TX和RX)形成的闭合环路。另外，可以由现有基带DSP如DSP214实现线性化算法。因此，不需要附加的片外线性补偿模块，使得该技术方案对于便携式移动设备而言很理想。
图2中显示的示意图仅仅是示例性的并且不应该限制本文公开的范围。总体而言，本发明的实施方式提供了允许片上线性补偿的技术方案。其他电路配置也是可能的。在一个实施方式中，收发器200可以包括被配置为检测温度改变的片上(位于RFIC芯片204上的)温度传感器。如果温度改变超过门限值，则收发器200进入线性补偿模式。在另一个实施方式中，收发器200可以在预先确定的时间间隔上规律地进入线性补偿模式。
仅仅为了说明和描述的目的给出了本发明的实施方式的前文的描述。它们不意图是排他性的或限制该公开。因此，对于本领域的熟练技术人员而言许多修改和变形将显而易见。由所附权利要求定义本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于无线通信的收发器，包括：
发射电路；
接收电路；
耦合到所述发射电路的功率放大器；
被配置为检测环境改变的检测器；以及
开关机构，其被配置为响应于检测到的环境改变超过预定门限，将所述功率放大器的输出切换至耦合到所述接收电路的输入，因而有助于成本有效的线性补偿。
2.如权利要求1所述的收发器，其中，所述发射电路和所述接收电路位于相同的集成电路(IC)芯片上。
3.如权利要求1所述的收发器，进一步包括位于所述功率放大器的所述输出与所述接收电路的所述输入之间的衰减器。
4.如权利要求1所述的收发器，其中，所述检测器是温度传感器。
5.如权利要求1所述的收发器，进一步包括被配置为基于闭合环路来运行线性补偿的数字信号处理器(DSP)，所述闭合环路包括所述发射电路，所述功率放大器和所述接收电路。
6.如权利要求5所述的收发器，其中，所述DSP进一步被配置为生成预畸变信号，所述预畸变信号可用于在由所述发射电路调制并且由所述功率放大器放大基带信号之前对所述基带信号进行预畸变处理。
7.一种用于包括发射器、接收器和耦合到所述发射器的功率放大器的无线收发器的线性补偿的方法，包括：
检测环境改变；
响应于所检测到的环境改变超过预定门限，接收线性补偿触发信号；
响应于接收所述线性补偿触发信号，使用所述发射器、所述接收器和所述功率放大器形成闭合环路，其中，所述闭合环路被配置为向所述接收器的输入馈入所述功率放大器的输出；以及
生成预畸变信号，所述预畸变信号可用于在由所述发射器调制并且由所述功率放大器放大基带信号之前对所述基带信号进行预畸变处理，因而允许所述功率放大器的线性补偿。
8.如权利要求7所述的方法，还包括衰减所述功率放大器的所述输出。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述环境改变包括温度改变。
10.如权利要求7所述的方法，其中，生成所述预畸变信号包括基于所述闭合环路运行线性补偿算法。
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