CN105814792B - 包络跟踪的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于实现包络跟踪(envelope tracking，ET)的方法，所述方法包括：在工厂校准期间从接收器(Rx)射频(radio frequency，RF)通路切换至供电传感通路，通过所述供电传感通路感测功率放大器(power amplifier，PA)的供电电压，将所述PA的供电电压与相应的参考供电电压进行对比，确定所述PA的供电电压与所述相应的参考供电电压之差，以及在工厂校准期间更新用于执行PA负载预失真的一个或多个参数，其中，所述PA负载预失真用于将所述PA的供电电压与所述相应的参考供电电压进行匹配。

Description

包络跟踪的方法和装置
相关申请案交叉申请
本发明要求2013年12月2日递交的发明名称为“为开环包络跟踪降低功率放大器负载的影响”的第14/094,395号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。
关于由联邦政府赞助研究或开发的声明
不适用
参考缩微胶片附录
不适用
背景技术
发射器在如蜂窝电话等无线终端中的整机效率是确定该无线终端的操作时间或通话时间的关键指标。无线终端包括功率放大器(power amplifier，PA)，当以较高输出功率电平发射信号时，该PA消耗大量电流。一种用以降低PA电流消耗和/或提高PA效率的的方法是调制该PA的供电电压。例如，可使用包络跟踪(envelope tracking，ET)系统调制供电电压，该ET系统基于PA的输入信号电平动态调整该PA的供电电压。该无线终端电池直接连接到ET调制器并且该ET调制器的输出连接到PA供电电压引脚，而不是将无线终端的电池电压直接用作PA的供电电压。该ET调制器可以在PA输入信号电平较低时降低PA的供电电压，而在PA输入信号电平较高时提高PA的供电电压。这样，ET调制器通过减少不必要的余量来提高提供PA的供电电压的效率。
在无线终端内实施ET系统的挑战之一在于管理ET调制器所见的PA负载变化。通常，ET调制器可以经历随PA功率而大幅波动的PA负载。例如，当PA输出较低功率时，PA消耗较低的电流，导致PA的供电电压线路上的阻抗较高。相反，当PA输出较高功率时，PA消耗较高的电流，导致PA的供电电压线路上的阻抗较低。为准确地跟踪变化的PA负荷，闭环ET调制器可实现反馈回路，该反馈回路跟踪PA负载并相应地调整PA的供电电压。遗憾的是，闭环ET调制器使用的反馈回路经常会引起稳定性问题，这些稳定性问题影响了ET系统的整体性能。
作为替代方式，ET系统可使用开环ET调制器缓解闭环ET调制器内的反馈回路引起的稳定性问题。与闭环ET调制器相比，开环ET调制可不实施反馈通路来检测变化的PA负载。遗憾的是，在没有反馈通路的情况下，PA负载变化会导致开环ET调制器产生变化的电压参考输入，这些输入会引起无线终端的整体系统退化。为缓解该问题，可能需要配置开环ET调制器以对PA负载变化进行数字预失真。然而，为使预失真生效，开环ET调制器可能需要获取关于开环ET调制器与PA供电之间的缺陷的准确信息。例如，开环ET调制器可能需要获取关于动态信号激励(例如，长期演进(Long Term Evolution，LTE))下PA负载变化的信息，以及电感电容(inductor-capacitor，LC)滤波器响应信息。
发明内容
在一项实施例中，本发明包括一种提供ET的装置，包括：存储器，以及耦合到所述存储器的处理器，其中，所述存储器包括当由所述处理器执行时使装置执行以下操作的指令：在工厂校准期间切换至供电传感通路，从所述供电传感通路确定PA供电电压，在工厂校准期间将所述PA供电电压与相应的参考供电电压进行对比，以及在工厂校准期间基于所述PA供电电压之差产生误差信号，其中，所述误差信号用于更新产生PA负载预失真信号的一个或多个参数，所述PA负载预失真信号用于产生所述PA供电电压。
在另一项实施例中，本发明包括一种提供ET的装置，包括PA供电传感系统以及可操作地耦合到所述PA供电传感系统的PA负载变化预失真，其中，所述PA供电传感系统用于：在工厂校准期间切换至接通状态，在射频(radio frequency，RF)信号传输期间切换至断开状态，在通路状态期间将参考供电电压信号与PA供电电压信号进行对比，以及产生用于在PA负载变化预失真中更新一个或多个参数的误差信号，其中，所述PA负载变化预失真用于使用所述更新的参数产生预失真补偿信号。
在又一项实施例中，本发明包括一种实现ET的方法，所述方法包括：在工厂校准期间从接收器(Rx)RF通路切换至供电传感通路，通过所述供电传感通路感测PA的供电电压，将所述PA的供电电压与相应的参考供电电压进行对比，确定所述PA的供电电压与所述相应的参考供电电压之差，以及在工厂校准期间更新用于进行PA负载预失真的一个或多个参数，其中，所述PA负载预失真用于将所述PA的供电电压与所述相应的参考供电电压进行匹配。
结合附图及权利要求书可以从下文的详细描述中更清楚地了解这些及其它特征。
附图说明
为了更透彻地理解本发明，现参阅结合附图和具体实施方式而描述的以下简要说明，其中的相同参考标号表示相同部分。
图1为开环ET调制器系统的实施例的示意图。
图2示出了PA负载变化对ET调制器的频率响应的影响的图示。
图3为本发明的实施例可在其上操作的开环ET调制器系统的实施例的示意图。
图4为工厂校准期间配置有动态传感的开环ET调制器系统的实施例的示意图。
图5为PA负载变化预失真的实施例的示意图。
图6为工厂校准期间的PA负载变化预失真的实施例的示意图。
图7为具有PA负载变化预失真的开环ET调制器系统的实施例的示意图。
图8为PA负载变化预失真的实施例的示意图。
图9为工厂校准期间更新PA负载变化预失真的一个或多个部件参数的方法的实施例的流程图。
图10为在脉宽调制(pulse-width-modulation，PWM)产生之前用于PA负载变化预失真方法的实施例的流程图。
图11为无线终端的实施例的示意图。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系统、装置和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。但是，为了便于公开本发明，对现有技术的某些方面进行了讨论，申请人决不否认这些方面的技术，且本发明意图可以包括此处讨论的现有技术的一个或多个方面。
图1为开环ET调制器系统100的实施例的示意图。开环ET调制器系统100可包括PWM发生器102、开环ET调制器104以及ET PA 106。PWM发生器102可接收输入参考供电电压信号Vref(t)并对参考供电电压信号Vref(t)进行脉宽调制以产生数字脉冲，这些数字脉冲表示期望的参考供电电压信号Vref(t)。参考供电电压信号Vref可以是经包络处理的同相正交(in-phase/quadrature，IQ)数据。PWM发生器102输出数字脉冲并将数字脉冲反馈给开环ET调制器104。在开环ET调制器104中，ET切换功率级108首先接收数字脉并可修改切换频率以产生所需的电流。ET交换功率级108还可用于降低切换损耗。LC滤波器110可从该ET交换功率级108接收该修改后的数字脉冲，并对修改后的数字脉冲进行滤波以在将修改后数字脉冲作为PA供电电压输出之前移除时钟杂散及其它高频损伤。
开环ET调制器104用于将参考供电电压信号Vref(t)复制为PA供电电压(例如集成电路(integrated circuit，IC)供电电压(t)(Vcc(t)))。当PA的RF输入较低时，PA汲取少量电流，这通常意味着来自PA供电电压的PA负载较大。相反，当PA的RF输入较高时，该PA汲取大量电流，这通常意味着来自PA供电电压的负载较小。因此，PA供电负载的变化会影响LC滤波器110的频率响应以及PA供电电压Vcc(t)与参考供电电压信号Vref(t)匹配的准确度。
图2示出PA负载变化对ET调制器的频率响应的影响的图示200。开环ET调制器所经历的来自PA的阻抗负载(Zload)可为RF包络信号及PA供电电压Vcc(t)的函数。PA负载变化可引起非线性和/或LC滤波器频率响应中的高峰或下降。在图示200中，振幅轴(例如y轴)代表LC滤波器频率响应，x轴代表频率。图示200还描绘了三个不同的Zload曲线202，204，及206，这些曲线示出了LC滤波器频率响应如何随Zload的变化而变化。具体而言，Zload曲线202代表当ET调制器经历的实际PA负载相对小于为开环ET调制器配置的最优PA负载时的曲线；Zload曲线204代表当开环ET调制器承受的实际PA负载大致等于为开环ET调制器配置的最优PA负载时的曲线；Zload曲线206代表当开环ET调制器承受的实际PA负载相对大于为开环ET调制器配置的最优PA负载时的曲线。
在图2中，Zload曲线202示出LC滤波器的频率响应是过阻尼的，这意味着开环ET调制器只输出了包络信号的低频部分。相反，Zload曲线206描绘出LC滤波器的频率响应是欠阻尼的，这意味着包络信号的高频内容被开环ET调制器过度放大。因此，过阻尼及欠阻尼场景都可能由于对PA负载的不准确跟踪而引起整体性能下降。通常，为了使性能下降减到最小，开环ET调制器可设计为低通且具有以相对适度的水平产生过阻尼及欠阻尼的LC滤波器参数。换言之，在没有方法能准确跟踪PA负载变化的情况下，可对开环ET调制器使用设计折衷，以便平衡(例如，欠阻尼情况下的)系统稳定性及(例如，过阻尼情况下的)系统性能。
本文公开了实施PA负载变化预失真以管理开环ET调制器系统的变化PA负载的至少一种方法，装置和系统。在一项实施例中，PA负载变化预失真可在工厂校准期间通过PA供电传感系统动态感测PA供电电压Vcc(t)。可将感测到的PA供电电压Vcc(t)与参考供电电压Vref(t)进行对比，以便使用工厂校准自适应算法更新和/或确定PA负载变化预失真。为防止稳定性问题，PA供电传感系统可在工厂校准期间操作，并且可在开环ET调制器系统的正常操作模式下不可操作。在正常操作模式(例如，通过无线发射器传输RF信号)和/或非工厂校准使用期间，开环ET调制器可使用工厂校准期间获得的PA负载变化预失真在额定条件下及变化的过程中输出期望的PA供电电压Vcc(t)。具体地，PA负载变化预失真可用于产生预失真补偿信号，该预失真补偿信号尝试将参考供电电压Vref(t)匹配到PA供电电压Vcc(t)。
图3为本发明的实施例可在其上操作的开环ET调制器系统300的实施例的示意图。在一项实施例中，可在任何用于传输RF信号的无线终端中找到开环ET调制器系统300。开环ET调制器系统300可包括IQ数据源301、数模转换器(digital-to-analog converter，DAC)302、收发器304、PA 306、包络发生器308、PA负载变化预失真310、PWM发生器312、开环ET调制器314和PA供电传感系统316。开环ET调制器系统300在正常操作模式期间可细分为信号通路及包络通路。DAC 302、收发器304及PA 306可以是信号通路的一部分，包络通路可包括包络发生器308、PA负载变化预失真310、PWM发生器312和开环ET调制器314。信号通路可产生用于通过无线终端的发射器传输的RF信号(例如，通过天线输出的RF信号)，包络通路可提供ET功能性以产生与参考供电电压Vref(t)基本上匹配的PA供电电压Vcc(t)。如图3所示，信号通路与包络通路可在PA 306处合并，PA 306可以是产生放大的RF信号的任务放大设备。
图3示出了信号通路可从IQ数据源301获取已调IQ数据。IQ数据源301可以是任何用于将从基带输出的数字数据转换为I和Q分量的设备。分量I和Q数据可最终由本地振荡器分别转换为信号通路内期望的RF载频。在图3所示的信号通路中，IQ数据源301可将IQ数据转发给DAC 302，以便将IQ数据(例如，数字信号)转换为基带模拟信号。DAC 302可以是任何用于将数字信号转换为模拟信号的设备。然后，DAC 302可将基带模拟信号输出至收发器304，收发器304可以是任何用于将基带模拟信号转换为RF信号的设备。例如，收发器304可包括发射器、接收器、低通滤波器及RF可变增益放大器(variable gain amplifier，VGA)。收发器304可输出RF信号并将该RF信号发送(例如，传输)给PA 306，以便将该RF信号放大到适当水平。PA 306输出放大的RF信号，该信号最终通过无线终端的天线传输。本领域普通技术人员知道，信号通路可包括附加部件(例如，滤波器、延迟部件、放大器等)，用于将数字数据转换为放大的RF信号并进行处理以供无线传输。对图3中的信号通路的使用及讨论仅仅是为了方便描述和说明的一个示例。
包络通路可包括开环ET调制器314。与闭环ET调制器相比，开环ET调制器314可不包括模拟反馈通路来跟踪变化的PA负载。通常，模拟反馈通路将PA供电电压Vcc(t)作为输入返回给闭环ET调制器，以便匹配参考供电电压Vref(t)与PA供电电压Vcc(t)。这样，闭环ET调制器的模拟反馈通路可提供电流感测。在没有模拟反馈通路的情况下，开环ET调制器314及开环ET调制器系统300不会遇到由模拟反馈通路引起的稳定性问题。另外，抑制由反馈通路引起的残余损伤进行抑制(例如，稳定性问题)的错误放大器(例如，“AB”类误差放大器)可不在开环ET调制器314内使用。因此，与闭环ET调制器相比，开环ET调制器314可节省电量。图3还示出了包络通路可在数字域中实施，因而不包括通常在包括模拟闭环ET调制器的包络通路内发现的DAC和/或重建滤波器(reconstruction filter，RCF)。
包络通路可产生动态PA供电电压Vcc(t)，Vcc(t)与信号通路中产生的RF信号的振幅或“包络”相对应。包络发生器308可接收IQ数据，并产生响应于该IQ数据的包络信号。换言之，包络信号的电压电平(例如，约为0伏特(volt，V))可从该IQ数据的电压范围(例如，约为1至2V)中确定。本领域普通技术人员意识到，可以使用多种方法实施处理IQ数据的包络发生器308.然后，包络发生器308可将包络信号转发给PA负载变化预失真310。
PA负载变化预失真310可用于校正包络信号，以使开环ET调制器314输出的PA供电电压Vcc(t)大体上与从包络发生器308接收的参考供电电压Vref(t)相匹配。PA负载变化预失真310可在数字域中模拟PA 306的非线性负载电流，以防止由PA 306的非线性负载阻抗引起的PA供电电压Vcc(t)的失真。为校正包络信号，PA负载变化预失真310可在PWM转换之前将纠错信号添加到包络信号以形成预失真补偿信号。在一项实施例中，为产生纠错信号，PA负载变化预失真310可在工厂校准期间通过PA供电传感系统316获取PA非线性负载表征。PA负载变化预失真310还可用于进行上采样和/或下采样以提高PA负载变化预失真310中的负载预失真滤波器的准确性。通过确定纠错信号并将其应用于包络信号中，PA负载变化预失真310可将非线性负载对开环ET调制器314中的LC滤波器的影响最小化。因此，PA负载变化预失真310可对开环ET调制器系统300的由非线性的时变负载阻抗引起的损伤进行补偿。
随后，PA负载变化预失真310可向PWM发生器312输出预失真补偿信号。PWM发生器312可用于对补偿的包络信号执行PWM以产生与补偿的包络信号相符的脉冲波。换言之，PWM发生器312可通过在数字域进行信号调制提高信号线性，在数字域中，脉冲的宽度对应于补偿的包络信号的具体数据值。然后，PWM发生器312可将输出的数字PWM信号转发给开环ET调制器314。开环ET调制器314可使用数字PWM信号及电池电压来产生PA供电电压Vcc(t)。然后，将该PA供电电压信号Vcc(t)反馈给PA 306,以便为PA 306提供对应于来自信号通路的RF信号的供电电压。开环ET调制器314及PA负载变化预失真310将在图4和5中更详细地论述。
图3还示出，开环ET调制器系统300可包括PA供电传感系统316。PA供电传感系统316可能在工厂校准期间为可操作的，但在ET调制器系统300的正常操作模式期间为不可操作的。PA供电传感系统316可能是传感通路的一部分，其在工厂校准期间(例如，使用信噪比(signal to noise ratio，SNR))将参考供电电压Vref(t)与PA供电电压Vcc(t)进行对比并更新PA负载变化预失真310中的参数(例如，滤波器参数)。开环ET调制器系统300在正常操作模式和/或非工厂校准操作期间可不实施PA供电传感系统316。工厂校准期间，可使用LTE(例如LTE-带20)、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)和/或片上产生的其它类型的刺激信号(例如，正弦波)设置或产生参考供电电压Vref(t)。PA供电传感系统316可感测PA供电电压Vcc(t)并确定参考供电电压Vref(t)与PA供电电压Vcc(t)之差。对比之后，PA供电传感系统316可更新PA负载变化预失真310中的参数以提高参考供电电压Vref(t)与PA供电电压Vcc(t)之间的SNR和/或其它等效度量，以匹配参考供电电压Vref(t)与PA供电电压Vcc(t)的电压电平。下文中将更详细地论述PA供电传感系统316。
图4为工厂校准期间配置有动态感测的开环ET调制器系统400的实施例的示意图。开环ET调制器系统400包括PA负载变化预失真402、PWM发生器404、开环ET调制器409、Rx RF通路部件410、延迟部件422、ET PA 424、PA供电传感系统426。开环ET调制器409可包括ET功率级406及LC滤波器408，PA供电传感系统426可包括开关412、复用器414、Rx中频(intermediate frequency，IF)通路部件416、Rx模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)418和工厂校准算法模块420。在正常操作模式(通过无线发射器传输RF信号)和/或非工厂校准使用时，PWM发生器404可接收IQ数据和函数，与图3中论述的PWM发生器312大体上相似。然后，ET功率级406可从PWM发生器404接收包络信号。ET功率级406可包括修改PWM信号的切换频率并产生所需电流的一个或多个功率级。然后，ET功率级406可以将PWM信号转发给LC滤波器408。滤波器408可包括一个或多个低阶和/或高阶滤波器(例如，两级和/或六级)，它们在将信号作为实际PA供电电压Vcc(t)进行反馈之前通过移除时钟杂散及其他高频损伤修改PWM信号。LC滤波器408可包括驱动PA供电电压Vcc(t)的一个或多个低通滤波器。
传感通路可包括PA供电传感系统426，其大体上与图3中论述的PA供电传感系统316相似。如图4所述，PA供电电流I(Vcc(t),Vin(t))是PA供电电压Vcc(t)与PA输入Vin(t)的函数。在一项实施例中，PA供电传感系统426可包括RX IF通路部件416，RX ADC 418和工厂校准自适应算法模块420。在正常操作模式期间，复用器414切换至RX RF通路部件410以从天线接收无线数据(例如，RF信号)。RX RF通路部件410可包括低噪声放大器(low noiseamplifier，LNA)及混频器以接收并处理RF信号。传感通路在正常操作模式(例如，传输及接收无线通信的RF信号)期间可能不可操作，以便避免稳定性问题。在工厂校准(例如，不传输及接收无线通信的RF信号)期间，开环ET调制器系统400可通过PA供电传感系统426感测实际的PA供电电压Vcc(t)。当复用器414从Rx RF通路部件410切换到PA供电电压通路时，PA供电传感系统426是可操作的，以便实施Vcc(t)感测。PA供电传感系统426可提供错误信号和/或可以用于更新PA负载变化预失真402内的参数的其它信息。PA供电传感系统426可在工厂校准期间持续为可操作的，直至PA供电电压Vcc(t)在额定条件下及变化的过程中大体上与参考供电电压Vref(t)匹配(例如，在容差范围内)。另外，PA供电传感系统426可不进行闭环ET调制器的模拟反馈通路中常见的RF下变频(例如，将RF信号转换为低IF信号)。
在一项实施例中，开关412可连接到复用器414的输入端之一并连接到PA供电电压通路。当开关412处于“断开”状态(例如，未连接或开路)时，可对复用器414输入及PA供电电压通路间的阻抗配置较高的阻抗，以免影响开环ET调制器系统400的效率。可实现开关412以在正常操作模式期间将PA供电电压通路与PA供电传感系统426隔离。在另一项实施例中，PA供电传感系统426可不包括开关412，并可只使用复用器414在工厂校准期间切换至PA供电传感系统426。
复用器414切换至PA供电通路(例如，开关处于“接通”状态)之后，感测到的PA供电电压Vcc(t)被发送给Rx IF通路部件416。该Rx IF通路部件416可对PA供电电压Vcc(t)进行滤波(例如，阻容(resistor–capacitor，RC)滤波和/或二阶滤波)和/或其它信号处理以移除时钟杂散及其它信号损伤。Rx ADC 418可将模拟PA供电电压Vcc(t)转换为数字PA供电电压Vcc(t)并将数字PA供电电压Vcc(t)提供(例如，传输)给工厂校准自适应算法模块420。
工厂校准自适应算法模块420还可从延迟部件422接收参考供电电压Vref(t)作为输入。延迟部件422可以是任意类型的延迟和/或缓冲电路。延迟部件422可用于提供足够长的延迟，使得参考供电电压Vref(t)与数字PA供电电压Vcc(t)差不多同时到达工厂校准自适应算法模块420。该工厂校准自适应算法模块420可将参考供电电压Vref(t)与数字PA供电电压Vcc(t)进行对比并基于该对比产生误差信号。在一项实施例中，工厂校准自适应算法模块420可使用参考供电电压Vref(t)与数字PA供电电压Vcc(t)的SNR进行对比。错误信号可输出至PA负载变化预失真402，以便更新PA负载变化预失真402内的不同属性。工厂校准自适应算法模块420可使用本领域熟知的任何自适应算法，例如，最小方差算法和/或递归最小方差算法。下文中将更更详细地论述PA负载变化预失真402。
图5是PA负载变化预失真500的实施例的示意图。PA负载变化预失真500可包括RFPA非线性电流模型502及数字线性滤波器504。RF PA非线性电流模型502可接收参考供电电压Vref(t)并使用参考供电电压Vref(t)产生非线性PA电流。RF PA非线性电流模型502可实施数字插值滤波器及拉格朗日插值以获取非线性PA电流。可以较高数据率对RF PA非线性电流模型502进行运算以提高准确性。然后，RF PA非线性电流模型输出该非线性PA电流。
非线性PA电流随后可由数字线性滤波器504接收，该数字线性滤波器将非线性PA电流转换为电压信号。如图5所示，数字线性滤波器504可接收滤波器部件参数值503。在一项实施例中，可在工厂校准期间确定滤波器部件参数值503。在数字线性滤波器504对非线性PA电流进行滤波并将其转换为电压信号之后，电压信号可被发送至加法器506以与参考供电电压Vref(t)合并，从而形成预失真补偿信号。图6至图8提供了PA负载变化预失真500的更详细的实施例。
图6为工厂校准期间PA负载变化预失真600的实施例的示意图。PA负载变化预失真600可依赖于对LC滤波器响应的准确认识及数字查询表(look-up table，LUT)，该数字LUT取决于当PA供电负载与IQ信号同时被激发时的动态行为，该IQ信号与正常操作模式(例如，LTE)期间的IQ信号相似。当工厂校准期间未实施PA供电电压的反馈传感时，PA负载变化预失真600与实际的LC滤波器响应之间可能发生不匹配。此外，数字LUT与实际动态PA供电电压行为之间的不匹配可能对开环ET调制器的预失真准确性造成负面影响。
为克服可能的不匹配，可对参考供电电压Vref(t)及PA供电电压Vcc(t)进行对比以产生误差信号Error(t)。图6示出了Rx ADC 604将感测到的PA供电电压Vcc(t)作为数字信号输出，并且延迟部件602将参考供电电压Vref(t)发送给比较器618a。可使用图4中描述的工厂校准自适应算法模块420来实施比较器618a。Rx ADC转换器604和延迟部件602分别与图4中的Rx ADC转换器418和延迟部件422基本相似。在一项实施例中，工厂校准自适应算法模块可进行对比并基于SNR向PA负载变化预失真600提供误差信号Error(t)。误差信号Error(t)可更新PA负载变化预失真600内的部件参数，这些参数用于最小化参考供电电压Vref(t)与感测到的PA供电电压Vcc(t)之间的SNR。例如，自适应算法可使用最小二乘算法更新与H(z)滤波器610，B(z)滤波器612a和612b，LUT 614以及及F(z)滤波器620对应的参数。
提供更新后的部件参数后，PA负载变化预失真600可产生校正SNR差的纠错信号。PA负载变化预失真600可包括上采样部件606、预加重滤波器608、H(z)滤波器610、B(z)滤波器612a和612b、LUT 614、乘法器616、比较器618b、F(z)滤波器620、下采样部件622以及Vbattery限制器624。上采样部件606可接收参考供电电压Vref(t)信号，并将参考供电电压Vref(t)信号的采样速率提高适当的系数(例如，约为5)。然后，采样部件606可向预加重滤波器608输出上采样的参考供电电压Vref(t)信号以过滤掉上采样的参考供电电压Vref(t)信号中的任何下降、衰减失真、饱和，和/或其它信号失真。预加重滤波器608可用于提高整体SNR。
然后，该预加重滤波器608可将参考供电电压Vref(t)输出至B(z)滤波器612a和H(z)滤波器610。H(z)滤波器610可代表开环ET调制器内的LC滤波器(例如，图4中的LC滤波器408)的数字合成。H(z)滤波器610可进行上采样参考供电电压Vref(t)信号的z变换，并具有基于传递函数H(z)的滤波特征。在另一项实施例中，当滤波在拉普拉斯域中实施时，H(z)滤波器610可具有基于传递函数H(s)的滤波特征。B(z)滤波器612a和612b可以是低通滤波器的数字合成，该低通滤波器对来自F(z)滤波器620的带外信号及来自预加重滤波器608的带内信号进行衰减。B(z)滤波器612a和612b可用于限制预失真补偿信号的电压输出。例如，B(z)滤波器612可以是用于限制预失真补偿信号的电压输出的二阶巴特沃斯滤波器。
H(z)滤波器610在处理参考供电电压Vref(t)信号之后输出电压值“Vr”。可将该电压值“Vr”发送给LUT 614及乘法器616。LUT 614可以是存储PA供电负载的动态行为的表格。可在工厂校准过程中可(例如使用Error(t)值)从传感通路更新与LUT 614存储在一起的PA供电负载数据。LUT 614可接收电压值“Vr”，并使用电压值“Vr”在表格中进行查找并将电压值“Vr”与相应的电流值进行匹配。查找之后，LUT 614可返回相应的电流值并将该电流值输出至比较器618b。
乘法器616可接收电压值“Vr”并将电压值“Vr”与值“1/R”相乘。“R”可代表开环ET调制器中的LC滤波器经历的期望变化负载。乘法器616还可输出电流值，其可与LUT 614输出的电流相同或不同。随后，乘法器616的输出被发送至比较器618b以确定来自乘法器616与LUT 614的电流值之差。基于这两个输入电流值，比较器618b可确定校正电流“Ir”。换言之，电流“Ir”可代表残余的或非期望的非线性电流误差。“Ir”可使用如下所示的等式1表示：
Ir(Vcc(t),Vin(t))＝I(Vcc(t),Vin(t))–Vcc(t)/R (1)
Vcc(t)及Vin(t)可分别表示PA供电电压及PA输入信号。Ir(Vcc(t),Vin(t))可表示剩余非线性电流误差，而I(Vcc(t),Vin(t))可表示实际非线性电流。Ir(Vcc(t),Vin(t))及I(Vcc(t),Vin(t))都是Vcc(t)与Vin(t)的函数。在一项实施例中，图5中所示的RF PA非线性电流模型502可包括上采样部件606、预加重滤波器608、H(z)滤波器610、LUT 614、乘法器616以及比较器618b，以便产生非线性PA电流(例如，“Ir”)。
然后，比较器618将校正电流“Ir”信号输出给F(z)滤波器620。F(z)滤波器620可以是接收电流“Ir”并将电流“Ir”转换回电压信号的高通滤波器。因此，F(z)滤波器620可以是确定校正电压信号的数字预失真滤波器。在一项实施例中，F(z)滤波器620的传递函数可表示为有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)(例如，a1(1-z-1)+a2(1-z-1)3)。在另一项实施例中，F(z)滤波器620(拉普拉斯等效物为F(s))可表示为无限脉冲响应(infiniteimpulse response，IIR)。而后，F(z)滤波器620可向B(z)滤波器612b输出校正电压信号，其对校正电压信号进行频带限制以形成纠错信号。B(z)滤波器612b将纠错信号输出给加法器626，加法器626将该纠错信号添加到从B(z)612a接收的信号(例如，参考供电电压Vref(t)信号)以形成预失真补偿信号。加法器626可将该预失真补偿信号转发至下采样部件622，以便将采样速率下降期望的系数(例如，约系数5)。然后，该预失真补偿信号可进入Vbatter限制器624以将该预失真补偿信号电压范围为电池电压范围。在一项实施例中，图5所示的数字线性滤波器504可包括F(z)滤波器620及B(z)滤波器612b以产生纠错信号。
在一项实施例中，可通过确定H(s)及F(s)滤波参数(其Z域等价物分别为H(z)及F(z))的系数获得误差信号Error(t)的参数更新。假设PA负载变化预失真在正常操作中被关闭，且参考供电电压Vref(t)因此输出至ETPWM发生器，PA供电电压Vcc(t)可用等式2表示：
另外，“Ir”，其在拉普拉斯域中可表示纠错电流(例如，Ir(s))，可用等式3表示：
Ir(s)＝Laplace{Ir(Vcc(t),Vin(t))} (3)
另外，等式3可在Z域中实施。然后，在时域中表示的等式2可转换为拉普拉斯域以形成如下所示的等式4：
然后，可修改等式4以形成如下所示的等式5及6：
Vcc(s)＝Vref(s)H(s)–Ir(s)F(s)H(s)(6)
因此，等式6可用于确定传递函数H(s)及F(s)(例如，系数a1…aM、b0…bN和c1…cL)，以使等式6的左侧在SNR感测方面接近等式6的右侧。换言之，等式6用于使频域误差信号Error(s)最小化，这有效地使时域误差信号Error(t)最小化。使用最小二乘方法的方程组Ax＝b可用于获取系数a1…aM、b0…bN和c1…cL。表1为使用Ax＝b求得不同系数的矩阵格式的示例：
表1
图7为具有PA负载变化预失真722的开环ET调制器系统700的实施例的示意图。IQ数据源702、包络发生器718、收发器714和PA 716可大体上分别与图3中描述的IQ数据源301、包络发生器308、收发器304和PA 306相似。PWM发生器746、开环ET调制器748、ET功率级750和LC滤波器760可大体上分别与图4中的PWM发生器404、开环ET调制器409、ET功率级406和LC滤波器408相似。预加重滤波器724、上采样部件726、H(z)滤波器728、B(z)滤波器730a和730b、乘法器734、比较器736、F(z)滤波器738、加法器740、下采样部件742和Vbattery限制器744可大体上分别与图6中描述的预加重滤波器608、上采样部件606、H(z)滤波器610、B(z)滤波器612a和612b，乘法器616、比较器618b、F(z)滤波器620、加法器626、下采样部件622和Vbattery限制器624相似。
PA负载变化预失真722可与图6中描述的PA负载变化预失真600相似，除了预加重滤波器724参照信号输入位于上采样部件726之前且PA负载数据二维(two dimensional，2-D)LUT 732可用于执行查找功能。如图7所示，PA负载数据2-D LUT 732可使用电压信号“Vr”输入及来自IQ数据源702的IQ数据接收并进行查找。查找后，PA负载数据2-D LUT 732可基于预期的PA供电负载输出电流值。
开环ET调制器系统700还可包括时间对齐704、幅度调制(amplitude modulation，AM)预失真LUT 720、相位调制(phase modulation，PM)预失真LUT 706、通过H(z)和B(z)处理来对齐PA的输入信号的延迟部件710、将PA负载数据2-D LUT 732的输入信号对齐的时延部件延迟部件，以及DAC与RCF部件712。时间对齐704和延迟部件710可将来自信号通路的RF信号与相应的PA供电电压Vcc(t)对齐。DAC与RCF部件712可对IQ数据进行数模转换并实施RCF以使转换后的模拟信号平滑。AM预失真LUT 720可用于估计PA 716引起的振幅到振幅失真，PM预失真LUT 706可用于估计PA 716引起的振幅到相位失真。本领域普通技术人员意识到，可以使用各种实施方式和/或方法来实施AM预失真LUT 720及PM预失真LUT 706。
图8是PA负载变化预失真800的实施例的示意图。PA负载变化预失真800中的H(z)滤波器802、乘法器804、PA负载数据2-D LUT 806、比较器808、上采样部件810、F(z)滤波器812、下采样部件814、加法器816以及B(z)滤波器818大体上分别与图7中所描述的H(z)滤波器728、乘法器734、PA负载数据2-D LUT 732、比较器736、上采样部件726、F(z)滤波器738、下采样部件742、加法器740以及B(z)滤波器730a和730b相似。如图8所示，上采样部件810可置于产生“Ir”之后，下采样部件814可置于将错误校正信号与参考供电电压Vref(t)相加之前。此外，B(z)滤波器818可置于产生预失真补偿信号之后。
图9为工厂校准期间对PA负载变化预失真的一个或多个部件参数进行更新的方法900的实施例的流程图。方法900可在图4中论述的PA供电传感系统426和/或工厂校准自适应算法模块420中实施。方法900可开始于方框902，接收PA的已知参考供电电压Vref(t)。如上文所述，工厂校准期间，参考供电电压Vref(t)可以是与正常操作模式(例如，LTE)期间经历IQ信号相似的IQ信号。然后，方法900可前进到方框904,感测PA的PA供电电压Vcc(t)。在一项实施例中，PA供电电压Vcc(t)可以是数字信号。然后，方法900继续方框906，将PA供电电压Vcc(t)与参考供电电压Vref(t)进行对比。此外，该对比可基于PA供电电压Vcc(t)与参考供电电压Vref(t)的SNR。
方法900可移至方框908，确定PA供电电压Vcc(t)与参考供电电压Vref(t)之间的误差信号Error(t)。如上文所述，最小二乘算法及Ax＝b矩阵格式(例如，表1)可用于确定使误差信号Error(t)最小化的最优H(s)及F(s)。由于其复杂性，方程组Ax＝b通常使用最小均方自适应技术迭代求解，在这些技术中，误差信号Error(t)用于迭代更新H(s)及F(s)或实际为H(z)及F(z))。在另一项实施例中，可存储预计算的代表具有LC部件变化(例如，+/–10％)的LC滤波器的H(z)及F(z)系数，每次迭代中使用一组系数。方法900继续方框910，确定误差信号Error(t)是否在设定的容差范围内。如果误差信号Error(t)在设定的容差范围内，那么方法900结束。另一方面，如果误差信号Error(t)在设定的容差范围之外(例如，不在设定的容差范围内)，则方法900移至方框912。在方框912中，方法900可提供误差信号Error(t)以更新PA负载预失真的一个或多个部件参数(例如，H(z)及F(z))。然后，方法900返回至方框902。
图10在为PWM产生之前用于PA负载变化预失真的方法1000的实施例的流程图。方法1000可在如图4至图8论述的PA负载变化预失真402、500、600、722及800中实施。方法1000可始于方框1002，接收PA的参考供电电压Vref(t)。产生非线性PA电流后，方法1000可前进到方框1006，对非线性PA电流进行滤波以获取纠错信号。在方框1006中，方法1000可对非线性PA电流进行滤波以将其转换为电压信号。方法1000可移至方框1008，将校正信号添加到参考供电电压Vref(t)相加以产生预失真补偿信号。然后，方法1000可移至方框1010，传输该预失真补偿信号以产生PWM。
图11为无线终端1100的实施例的示意图，无线终端1100可包括任意以下部件：开环ET调制器系统300和400、开环ET调制器314、409和748、PA负载变化预失真500、600、722和800，以及PA供电传感系统316和426。无线终端1100可包括具有语音和/或数据通信能力的双向无线通信设备。在有些方面，语音通信能力是可选的。无线终端1100通常具有与互联网和/或其它网络上的其它计算机系统通信的能力。根据提供的准确功能，无线终端1100可称为例如数据消息设备、平板电脑、双向寻呼机、无线电子邮件设备、具有数据消息能力的蜂窝电话、无线互联网装置、无线设备、智能电话、移动设备或数据通信设备。本发明所描述的至少一些特征/方法，例如，开环ET调制器系统300和400、开环ET调制器314、409和748、PA负载变化预失真500、600、722和800，以及PA供电传感系统316和426，可在无线终端1100中实施。
无线终端1100可包括处理器1120(其还可称为中央处理器或CPU)，其可与包括辅助存储器1121、只读存储器(read only memory，ROM)1122和随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)1123在内的存储器设备通信。处理器1120可实施为一个或多个通用CPU芯片，一个或多个核(例如，多核处理器)，或可为一个或多个专用集成电路(application-specific integrated circuits，ASICs)和/或数字信号处理器(digitalsignal processors，DSPs)的一部分。处理器1120还可用于执行如等式1至6所描述的计算和表1所示的矩阵计算。
辅助存储器1121可包括一个或多个固态驱动器和/或磁盘驱动器，其可用于数据的非易失性存储，而且如果RAM 1123的容量不足以存储所有工作数据，辅助存储器1121则用作溢流数据存储设备。辅助存储器1121可用于当程序被选择执行时存储这类加载到RAM1123的程序。ROM 1122可用于存储指令，可能还有在程序执行期间读取的数据。ROM 1122可为非易失性存储器设备并可具有相对于辅助存储器1121的大存储容量来说较小的内存容量。RAM 1123可用于存储易失性数据，还可能存储指令。对ROM 1122及RAM 1123的读取都可快于对辅助存储器1121的读取。ROM 1122、RAM 1123和/或辅助存储器1121可用于存储LUT614、PA负载数据2-DLUT 732中的数据，和/或实施工厂自适应算法模块420、方法900和1000。
无线终端1100可以是任意与网络无线传送数据(例如，报文)的设备。无线终端1100可包括接收器1112，接收器1112可用于从其它部件接收数据、报文或帧。接收器1112可耦合到处理器1120，处理器1120可用于处理数据并确定数据将发送至哪些部件。无线终端1100还可包括发射器(Tx)1132，发射器1132耦合到处理器1120并用于向其它部件传输数据，报文或帧。接收器1112及发射器1132可耦合到天线1130，天线1130可用于接收和传输无线信号(例如，RF信号)。
无线终端1100还可包括耦合到处理器1120的设备显示器1140，用于将其输出显示给用户。设备显示器1140可包括发光二极管(light-emitting diode，LED)显示器、彩色超扭曲向列型显示器(Color Super Twisted Nematic，CSTN)、薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)显示器、薄膜二极管(thin film diode，TFD)显示器、有机LED(organicLED，OLED)显示器、源矩阵OLED显示器或任意其它显示屏。该设备显示器1140可显示为彩色或单色，并可配备有基于电阻和/或电容技术的触摸式传感器。
无线终端1100还包括耦合到处理器1120的输入设备1141，输入设备1141可允许用户将命令输入到无线终端1100中。在设备显示器1140包括触摸传感器的情况下，设备显示器1140还可被视为输入设备1141。此外和/或在替代形式中，输入设备1141可包括鼠标、轨迹球、内置键盘、外部键盘和/或用户可用来与无线终端1100交互的任意其它设备。无线终端110还可包括耦合到处理器1120的传感器1150。传感器1150可在指定时间检测和/或测量无线终端1100内和/或其周边的条件，并将相关的传感器输入和/或数据传输到处理器1120。
应理解，通过将可执行指令编程和/或加载到无线终端1100上，接收器1112、处理器1120、辅助存储器1121、ROM 1122、RAM 1123、天线1130、发射器1132、输入设备1141、设备显示器1140和/或传感器1150中的至少一项被改变，这将该无线终端1100的一部分转化成具有本发明所宣扬的新颖功能的特定机器或装置，例如，多核转发架构。对于电力工程及软件工程技术来说基本的是，可通过将可执行软件加载到计算机中而实施的功能性可通过熟知设计规则而转换为硬件实施方案。在软件还是硬件中实施概念之间的决策通常取决于与设计的稳定性及待产生的单元的数目的考虑，而与从软件域转译到硬件域所涉及的任何问题无关。通常，仍在经受频繁改变的设计优选可在软件中实施，因为重改硬件实施方案比重改软件设计更为昂贵。通常，稳定的将大规模生产的设计更适于在硬件中实施。例如，在ASIC中，对于大量生产运行，硬件实施方案比软件实施方案要便宜。通常，一个设计可以软件形式进行开发及测试，且随后通过熟知设计规则变换为对软件的指令进行硬连线的专用集成电路中的等效硬件实现。由新ASIC控制的机器是一特定的机器或装置，同样地，编程和/或加载有可执行指令的电脑可视为特定的机器或装置。
本发明公开至少一项实施例，且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确说明数字范围或限制的情况下，此类表达范围或限制应被理解成包括在明确说明的范围或限制内具有相同大小的迭代范围或限制(例如，从约为1到约为10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，只要公开具有下限Rl和上限Ru的数字范围，则明确公开了此范围内的任何数字。具体而言，在所述范围内的以下数字是明确公开的：R＝R1+k*(Ru–R1)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、5％……70％、71％、72％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上文所定义的两个数字R定义的任何数字范围也是明确公开的。除非另有说明，否则使用术语约是指随后数字的±10％。相对于权利要求的任一元素使用术语“选择性地”意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对如“由……组成”、“基本上由……组成”以及“大体上由……组成”等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的说明限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每条权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。对所述揭示内容中的参考进行的论述并非承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其它细节。
虽然本发明多个具体实施例，但应当理解，所公开的系统和方法也可通过其它多种具体形式体现，而不会脱离本发明的精神或范围。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其它变更、替换、更替示例对本领域技术人员而言是显而易见的，均不脱离此处公开的精神和范围。

Claims (18)

1.一种包络跟踪的装置，其特征在于，包括：
存储器；
耦合到所述存储器的处理器，其中，所述存储器包括当由所述处理器执行时使所述装置执行以下操作的指令：
在工厂校准期间切换至供电传感通路；
从所述供电传感通路确定功率放大器PA供电电压；
在工厂校准期间将所述PA供电电压与相应的参考供电电压进行对比；以及
在工厂校准期间基于所述PA供电电压之差产生误差信号，
其中，所述误差信号用于更新产生PA负载预失真信号的部件参数，以及
在射频RF信号传输期间执行开环ET调制，其中所述开环ET调制用于基于所述PA负载预失真信号产生所述PA供电电压。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电传感通路在非工厂校准使用期间不能运行。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器执行的所述指令还使所述装置通过实施自适应算法来对比所述PA供电电压与所述相应的参考供电电压。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相应的参考供电电压为经包络处理的同相正交数据。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述误差信号用于通过更新用于产生所述PA负载预失真信号的一个或多个滤波参数及一个或多个PA负载值来更新所述部件参数。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相应的参考供电电压用于产生所述PA负载预失真信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PA负载预失真信号用于将所述PA供电电压与所述相应的参考供电电压进行匹配。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器执行的所述指令还使所述装置将所述PA供电电压转换为数字信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，仅在工厂校准期间感测所述PA供电电压。
10.一种包络跟踪的装置，其特征在于，包括：
功率放大器PA供电传感系统；
PA负载变化预失真，
其中，所述PA供电传感系统用于：
在工厂校准期间切换至通路状态；
在射频RF信号传输期间切换至断开状态；
在通路状态期间将参考供电电压信号与PA供电电压信号进行对比；
生成用于更新产生PA负载预失真信号的部件参数的误差信号，
其中，所述PA负载变化预失真用于使用所述部件参数生成预失真补偿信号；
所述装置还包括：开环ET调制器，用于使用所述预失真补偿信号生成所述PA供电电压信号。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述误差信号代表所述参考供电电压信号与所述PA供电电压信号之间的差异。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述预失真补偿信号是通过基于所述部件参数校正所述参考供电电压信号生成的。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述PA供电传感系统包括接收器Rx中频IF通路部件及Rx模数转换。
14.一种包络跟踪的方法，其特征在于，所述方法包括：
在工厂校准期间从接收器Rx射频RF通路切换至供电传感通路；
通过所述供电传感通路确定功率放大器PA的供电电压；
将所述PA的供电电压与相应的参考供电电压进行对比；
确定所述PA的供电电压与所述相应的参考供电电压之差；以及
在工厂校准期间更新用于进行PA负载预失真的一个或多个参数，
其中，所述PA负载预失真用于将所述PA的供电电压与所述相应的参考供电电压进行匹配；
在射频RF信号传输期间执行开环ET调制，其中所述开环ET调制用于基于所述PA负载预失真产生所述PA的供电电压。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述PA的供电电压并非是在RF信号传输期间感测的。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括执行ET调制以产生PA的供电电压。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使用自适应算法将所述PA的供电电压与所述相应的参考供电电压进行对比。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述相应的参考供电电压用于在工厂校准期间执行PA负载预失真。
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