CN113783533B

CN113783533B - 一种用于实施包络跟踪的方法和装置

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Publication number: CN113783533B
Application number: CN202111024060.3A
Authority: CN
Inventors: 夏勤
Original assignee: Shaanxi Reactor Microelectronics Co ltd
Current assignee: Shaanxi Reactor Microelectronics Co ltd
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2041-09-01
Also published as: CN113783533A

Abstract

本公开揭示了一种用于实施包络跟踪的方法及其装置，其中，方法包括以下步骤：S100、在第一预设时间段内，获取包络信号；S200、对获取的包络信号，离散化处理，并进一步求取平均数得到第一信号，并且：在此过程中，维持包络的峰值功率不变。本公开实现了一种新的实施包络跟踪的解决方案，利用离散化后平均数的手段和维持峰值功率不变的手段，能够在几乎维持原始包络特性的前提下有效降低包络带宽。

Description

一种用于实施包络跟踪的方法和装置

技术领域

本公开涉及通信领域，特别涉及一种用于实施包络跟踪的方法和装置。

背景技术

在通信领域，为了提高射频功率放大器的效率，可以使用具备包络跟踪能力的电源。

包络跟踪可以随着射频功率放大器的所发射的输出功率而动态改变射频功率放大器的供给电压。包络跟踪也可以动态调整功率放大器的供给电压，使其追踪射频输入信号包络的振幅。

当信号包络变大时，便提升供给电压；信号包络变小时，则降低供给电压。如此这般，射频功率放大器能在运作范围的绝大部分，接近其最佳效率点，从而提高对能源的利用率。

随着宽带5G/Satellite 的包络追踪功放系统的进一步发展，包络的带宽随着RF信号带宽的增加而扩大，此外，Multi-carrier多载波技术的发展，包络的带宽更大，这些对于用硬件实现高速跟踪越来越困难，现有的包络追踪系统可以作到200MHz的RF带宽，越往高带宽，跟踪难度越大，除了包络追踪的功耗随系统带宽增大而变高，追踪高速的包络同样是一件不易达成的目标。

如何进一步提高包络跟踪的能力，始终是本领域需要考虑的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本公开提出了一种用于实施包络跟踪的方法，包括以下步骤：

S100、在第一预设时间段内，获取包络信号；

S200、对获取的包络信号，离散化处理，并进一步求取平均数得到第一信号，并且：在此过程中，维持包络的峰值功率不变。

优选的，步骤S100还包括：

S101、在获取包络信号时，根据设置的第一最大值，滤除掉低于该第一最大值的波形信号。

优选的，

所述第一最大值动态的被调整。

优选的，

所述平均数包括如下任一：算术平均数、加权平均数、几何平均数。

优选的，

步骤S200中，维持包络的峰值功率不变，具体包括：

对于离散化后的信号，将其中峰值最大的波形信号作为第二信号，并且，通过比较第一信号与第二信号，维持包络的峰值功率不变。

此外，本公开还揭示了一种用于实施包络跟踪的装置，包括：

存储单元和处理单元；

所述存储单元包括当由所述处理单元执行时，使所述装置执行以下操作：

在第一预设时间段内，获取包络信号；

对获取的包络信号，离散化处理，并进一步求取平均数得到第一信号，并且：在此过程中，维持包络的峰值功率不变。

通过上述技术方案，本公开实现了一种新的实施包络跟踪的方法和装置，利用离散化后平均数的手段和维持峰值功率不变的手段，能够在几乎维持原始包络特性的前提下有效降低包络带宽。

附图说明

图1是本公开中一个实施例执行本发明的操作后的包络示意图；

图2是现有技术中执行二阶PET操作后的包络示意图；

图3是本公开中一个实施例所示的装置的局部示意图，其体现了本公开维持包络功率不变的特性；

图4 是本公开中一个实施例所示的包络示意图；

图5是本公开中一个实施例在包络处理方面，归一化后求平均数的包络与归一化后原始包络的示意图；

图6是现有技术中执行去波谷操作后的包络示意图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了多个细节，以提供对本公开的实施例的更全面的说明。然而，对本领域技术人员来说，将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实施例中，以框图形式而不是详细地示出了公知的结构和设备，以避免使本公开的实施例模糊。此外，可以将以下描述的不同实施例的特征与彼此组合，除非以其他方式具体声明。

在一个实施例中，本公开提出了用于实施包络跟踪的方法，包括以下步骤：

S100、在第一预设时间段内，获取包络信号；

对于所述实施例的技术效果，通过图1和图2进行对比和说明。

图1是本公开中一个实施例所示的包络示意图，其示意了64个被离散后的波形求取平均数之后的波形，其中波形1-1代表原始的多载波包络信号，波形1-2代表根据本实施例的方案进行仿真处理后的波形图，能够发现：

波形1-2相比波形1-1，由于上述实施例采取了峰值功率不变的手段，所以波形1-2中的最高峰所示意的那部分波形几乎完整的得以保留，与原始波形1-1在这部分几乎没有多少差异；而对于波形1-2，求平均数的手段则导致带宽大致处于-500至500之间，相比原始波形1-1的-2500至2500，显著降低了带宽。

图2则是现有技术中，PA芯片此类半导体器件采用二阶PET方法后的包络示意图，其中，波形2-1至2-5代表二阶 PET处理后的包络信号，从图2中的幅值来看，波形2-3则示意了峰值最高的那部分波形，此部分波形几乎完整的得以保留，与原始波形1在这部分几乎没有多少差异；但是，能够发现：

波形2-1至2-5并没有显著降低带宽。

正是因此，本公开实现了一种新的实施包络跟踪的解决方案，利用离散化后平均数的手段和维持峰值功率不变的手段，能够在几乎维持原始包络特性的前提下有效降低包络带宽。能够理解，步骤S200最终所得的波形，可以进一步提供给射频功率放大器，以此提高射频功放的效能。

在另一个实施例中，步骤S100还包括：

对于该实施例而言，其能够在步骤S200执行之前，滤除掉一部分信号。

能够理解，第一最大值可以是一段时间内的低于波峰最高值的波峰第n高值，例如n取3或4，参见图1中的原始包络波形中波峰第3或第4高值等。

更加需要说明的是，第一最大值可以是一段时间内的求平均数之后，将处理后的波形的第二峰值与原始包络波形的上述第n高值比较后所确定的值。更优的，所述第一最大值是进一步基于AI对应用场景或通信吞吐量或功率进行人工智能处理后所确定的值。也正是因此，在另一个实施例中，

所述第一最大值动态的被调整。

在另一个实施例中，

例如，假设信号总计奇数个，以算术平均数为例，求平均数后的波形New_envelope(i)的离散表达式，按如下表达式：

；

其中，E(i)表示要处理的离散后的第i个信号，且该信号为连续奇数个信号中的居中信号，2m+1则表示总计2m+1奇数个；

能够发现，上述表达式是针对奇数个信号求取算术平均数,偶数个类似，例如从E(i-m)至E(i)以及从E(i+1)至E(i+m-1)总计2m偶数个，表达式的系数则为：1/2m。

进一步的，算术平均数，意味着各个信号的权重相同，而加权平均数则意味着各个信号的权重可以不相同。对于本公开揭示的技术方案及其构思，能够理解，加权平均数的手段理论上更优于算术平均数，因为包络信号中不同峰值的那部分波形，其在整个包络信号中的地位并不等同。整体而言，波峰的峰值较高的各个部分的波形，相比其他峰值较低的剩余部分的波形，在整个包络信号中的地位更加突出，因此，对于本公开而言，更佳的情形是，在求平均数时，具体地采用加权平均数的手段。

更优的，可以设置不同的阈值或单一的阈值，根据阈值进一步量化不同波形的重要性或占比，从而进一步确定：在加权平均数的求取过程中，不同峰值波形所对应的权重。

能够理解，从工程的角度而言，算术平均数相比加权平均数更加易于实现。至于几何平均数，其同样是一种求取平均数的具体手段，在此不再赘述。

在另一个实施例中，

步骤S200中，维持包络的峰值功率不变，具体包括：

对于该实施例而言，其给出了维持包络的峰值功率不变的一种具体手段。能够理解，并非必须依赖比较第一和第二信号，例如：可以直接将其中峰值最大的波形信号锁定在一段时间内，并以此维持包络的峰值功率不变。如有必要，也可以借鉴现有技术中2^nd orderPET方法来确保峰值功率不变。

在另一个实施例中，

参见图3，通过比较第一信号与第二信号，维持包络的峰值功率不变，进一步包括：

设置峰值最大的波形信号，

利用第一比较单元和第二比较单元维持包络的峰值功率不变，其中，

参见图3中靠上方的比较单元，其代表第一比较单元，第一比较单元的正输入信号是第一信号，负输入信号是第二信号；当第一信号大于第二信号时，输出第一信号；

参见图3中靠下方的比较单元，其代表第二比较单元，第二比较单元的正输入信号是第二信号，负输入信号是第一信号；当第二信号大于第一信号时，输出第二信号。

对于图3而言，X代表处理之前的包络信号，Y代表求平均数之后的包络信号，其可以遵循如下用x，y代表离散变量所表达的下式：

就图3的Z变换而言，对于离散信号，Z的-1次方表示前移一个数，n次Z的-1次方即Z的-n次方则表示前移n个数。对于时域滤波，X信号即滤波前的信号，Y信号即滤波后的信号。

进一步的，参见图4，在另一个实施例中，针对奇数个信号求平均数为例：

如果b[0]，b[1]，……b[numTaps-1]依次取：前文所述的1/(2m+1)个奇数个信号的话，numTaps则等于2m+1。本公开的半导体器件可以进一步设置比较单元执行如下伪代码所表示的操作，以确保峰值功率不变：

For each New_envelope(i)

；

IF New_envelope(i) <=E(i)

Then

New_envelope(i)=E(i);

END

能够理解，此时，比较单元用于比较：求算术平均数后的信号New_envelope(i)与连续奇数个信号中的居中信号E(i)，其中，

当New_envelope(i)小于等于E(i)时，直接将E(i)赋给New_envelope(i)；否则，New_envelope(i)为奇数个信号的算术平均数。

对于连续偶数个信号，则可以等待增加一个信号使得满足连续奇数个信号时再按上述方式处理，也可以剔除一个信号使得满足奇数个信号时再按上述方式处理。

因此，除了前文所述的比较第一信号和第二信号以维持峰值功率不变之外，本公开还可以通过对所有离散的信号求取算术平均数、以及通过该实施例的比较单元来维持峰值功率不变。

在另一个实施例中，参见图4，4-1代表原始多载波包络信号幅值，4-2代表本实施例半导体器件求算术平均数后的包络信号，能够发现，求平均数后，4-2相比4-1，其几乎维持原始包络特性，包括EVM需求。

事实上，除图1、图4佐证本公开的技术效果之外，进一步参见图5可知：从图5的横纵坐标所代表的归一化原始包络信号幅值、归一化求算术平均数后的包络信号幅值来看，本公开所揭示的方案中，峰值包络不变。

此外，本公开所揭示的构思和方案，除了具备峰值功率不变、降低包络的带宽的特点之外，从图1、图4、图5上还能够理解，本公开还能够降低包络信号的峰均比PAR，以及降低波峰比波谷(Peak-to-trough)的比例使得包络带宽下降。

如图6所示，现有技术中PA芯片此类半导体器件执行去波谷(Detrough)操作的话，图中，6-1代表原始包络信号，6-2代表去波谷处理后的包络信号，6-3则代表去波谷处理后的包络信号特性波形，换言之，6-2作为一种包络信号的话，6-3则是该包络信号的包络信号。正如图6所示，现有技术中的去波谷处理，已经导致包络信号的特性发生改变。

显而易见，本公开所揭示的方案，无论与现有技术中的二阶 PET方法相比，还是与去波谷(Detrough)方法相比，都实现了：有效维持峰值功率不变、降低包络的带宽、维持原始包络特性的技术效果。

更进一步的，在另一个实施例中，

在所述第一预设时间段内，比较各部分不同峰值的波形从而确定峰值最大的波形信号。例如，将第一个离散的信号的先作为最大峰值的信号，然后与后续其他不同峰值的波形比较后，最终确定第一预设时间段内的：峰值最大的波形信号。

正如前文所述，维持峰值功率不变的具体手段非常多，虽然本公开已经列举了多种涉及比较或比较单元的实施例，但是本公开并不限于这些具体的实施例。需要说明的是，由于求平均数需要时间，因此，无论何种比较单元的实施例，自然的涉及信号保持，反映在硬件上则会体现为时间常数的匹配，而匹配问题属于硬件电路领域的常识。本公开并不在于如何设计、匹配时间常数，在此不再赘述。况且，事实上，不存在理想的、没有延迟效应的器件。一般而言，不论是模拟型还是数字型，涉及时间常数匹配或延迟单元时，其可以包括任意类型的延迟电路或缓冲电路。

此外，在另一个实施例中，本公开还揭示了一种用于实施包络跟踪的装置，包括：

存储单元和处理单元；

在第一预设时间段内，获取包络信号；

能够理解，上述装置可以视为执行前文所述方法的装置。需要说明的是，该装置中的处理单元优选基带信号处理单元。如此，处理后的信号输出给包络功率放大器，则可以提供高效率包络功放方案。

在另一个实施例中，

在获取包络信号时，根据设置的第一最大值，滤除掉低于该第一最大值的波形信号。

需要说明的是，所述装置除了可以利用处理单元的性能实现软滤波，还可以包括硬件式的滤波器。

在另一个实施例中，

所述第一最大值动态的被调整。

在另一个实施例中，

需要说明的是，算术平均数、加权平均数的求解可以都通过权值滤波器来执行，只不过对于算术平均数，其各部分的权重均相同。

在另一个实施例中，维持包络的峰值功率不变，具体包括：

在另一个实施例中，

所述装置还包括第一比较单元和第二比较单元，通过比较第一信号与第二信号，维持包络的峰值功率不变。

更进一步的，所述指令还包括：

设置峰值最大的波形信号，

第一比较单元的正输入信号是第一信号，负输入信号是第二信号；当第一信号大于第二信号时，输出第一信号；

第二比较单元的正输入信号是第二信号，负输入信号是第一信号；当第二信号大于第一信号时，输出第二信号。

进一步的，在另一个实施例中，针对奇数个信号求平均数为例：

如果b[0]，b[1]，……b[numTaps-1]均为前文所述的1/(2m+1)的话，本公开可以进一步设置比较单元执行如下伪代码所表示的方法，以确保峰值功率不变：

For each New_envelope(i)

；

IF New_envelope(i) <=E(i)

Then

New_envelope(i)=E(i);

END

更进一步的，在另一个实施例中，

在另一个实施例中，所述获取的包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号。

对于所述实施例，其包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号。正如现有技术中大多数技术方案中将射频（即RF）输入信号作为包络跟踪的基准信号那样，所述实施例也是从信号源头，即输入至射频功率放大器的包络信号，来实现包络跟踪。

在一些实施例中，所述处理单元可以被提供在数字发射机的芯片或CPU(例如，硅)上。此外，比较单元也可以被提供在数字发射机的芯片或处理单元上。

此外，除了基带端，所述装置还可以实现在射频端。射频端可以包括：包络检波器、滤波器，通过这些实现上述处理单元的功能，以使得所述装置实现本公开的技术效果。

根据特定实现需求，可以以硬件方式或以软件方式实现本公开的实施例。该实现可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、蓝光、CD、R0M、PR0M、EPR0M、EEPR0M或FLASH存储单元)来加以执行。因此，该数字存储介质可以是计算机可读的。

在一些实施例中，可以使用可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)来执行本文描述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作，以实现本文描述的电源。

上述实施例对本公开的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因此，意图是仅受专利权利要求的范围限制，而不受通过本说明书对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。

Claims

1.一种用于实施包络跟踪的方法，包括以下步骤：

S100、在第一预设时间段内，获取包络信号；

S200、对获取的包络信号，离散化处理得到离散化的包络信号，针对离散化的包络信号进一步求取平均数得到第一信号New_envelope(i)，对于奇数个信号，有：

；

并且：在此过程中，对于离散化的包络信号，将其中信号E(i)的波形信号作为第二信号，并且，通过比较第一信号New_envelope(i)与第二信号E(i)，其中，

当New_envelope(i)小于等于E(i)时，直接将E(i)赋给New_envelope(i)；否则，New_envelope(i)为奇数个信号的算术平均数；

对于连续偶数个信号，则等待增加一个信号使得满足连续奇数个信号时再按奇数方式处理，或者剔除一个信号使得满足奇数个信号时再按奇数方式处理；

以此，维持包络的峰值功率不变，以使得在维持原始包络特性的前提下降低包络带宽。

2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤S100还包括：

3.如权利要求2所述的方法，其中：

所述第一最大值动态的被调整。

4.如权利要求1所述的方法，其中：

所述平均数包括如下任一种：加权平均数、几何平均数。

5.一种用于实施包络跟踪的装置，包括：

存储单元和处理单元；

在第一预设时间段内，获取包络信号；

对获取的包络信号，离散化处理得到离散化的包络信号，针对离散化的包络信号进一步求取平均数得到第一信号New_envelope(i)，对于奇数个信号，有

；

6.如权利要求5所述的装置，其中：

7.如权利要求6所述的装置，其中：

所述第一最大值动态的被调整。

8.如权利要求5所述的装置，其中：

所述平均数包括如下任一种：加权平均数、几何平均数。