DE102014207647A1

DE102014207647A1 - Verfahren und Vorrichtung für ein Hüllkurven-Trackingsystem

Info

Publication number: DE102014207647A1
Application number: DE102014207647.1A
Authority: DE
Inventors: Chia-Sheng Peng; Wei-Cheng Liu; Sheng-Hong Yan; Paul Cheng Po Liang
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2015-09-03
Also published as: US20150236877A1

Abstract

Eine Kommunikationseinheit (500) weist einen Hochfrequenz-Sender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, auf, aufweisend: Ein Leistungsverstärkermodul (555), im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; ein Hüllkurven-Trackingsystem (505, 515, 525, 520), das funktionsfähig mit dem PA-Modul (555) verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungspannung (535) für das PA-Modul (555) veränderbar zu steuern; und ein Lastregelsystem (565), das funktionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls (555) verbunden und angeordnet ist, um eine Leistungsverstärkerausgangslast zu steuern.

Description

Hintergrund
Das Gebiet dieser Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtung für ein Hüllkurven-Trackingsystem und insbesondere auf Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung einer Effizienz und Linearität eines Hüllkurven-Trackingsystems für ein Leistungsverstärkermodul, zum Beispiel innerhalb eines Hochfrequenz (HF) Sendermoduls einer drahtlosen Kommunikationseinheit.
Ein Hauptfokus und -anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist das Gebiet von Hochfrequenz (HF) Leistungsverstärkern, welche für die Anwendung in drahtloser Telekommunikation geeignet sind. Fortgesetzter Druck auf die begrenzte für Funkkommunikationssysteme verfügbare Bandbreite erzwingt die Entwicklung von bandbreiteneffizienten linearen Modulationsarten. Da die Hüllkurven einer Reihe dieser linearen Modulationsarten schwanken, resultieren diese darin, dass die Durchschnittsleistung, welche zur Antenne geliefert wird, erheblich niedriger ist als die maximale Leistung, was zu einer geringen Effizienz des Leistungsverstärkers führt. Im Speziellen hat es auf diesem Gebiet einen erheblichen Forschungsaufwand gegeben, um hocheffiziente Topologien zu entwickeln, welche in der Lage sind, hohe Leistungen im „back-off” (linearen) Bereich des Leistungsverstärkers zur Verfügung zu stellen.
Lineare Modulationsarten benötigen eine lineare Verstärkung des modulierten Signals, um unerwünschte außerhalb des Bandes liegende Ausstrahlungen von Energie des modulierten Signals in benachbarte Kanäle, d. h. spektralen Regrowth, zu minimieren. Die aktiven Bauteile, welche in einer typischen HF-Verstärkervorrichtung verwendet werden, sind allerdings von Natur aus inhärent nicht linear. Nur wenn ein kleiner Teil der verbrauchten DC-Leistung in HF-Leistung transformiert wird, kann die Übertragungsfunktion der Verstärkervorrichtung durch eine gerade Linie angenähert werden, d. h. wie im Fall eines idealen linearen Verstärkers. Diese Betriebsart liefert eine geringe Effektivität der DC- zu HF-Leistungswandlung, was für tragbare drahtlose Kommunikationseinheiten von Teilnehmern unakzeptabel ist. Weiter wird die geringe Effektivität als problematisch für Basisstationen angesehen.
Zusätzlich ist der Schwerpunkt für tragbare (Teilnehmer-)Ausrüstung, die Batterielebensdauer zu erhöhen. Um beides zu erreichen, Linearität und Effizienz, werden sogenannte Linearisierungstechniken verwendet, um die Linearität der effizienteren Verstärkerklassen, zum Beispiel Class „AB”, „B” oder „C” Verstärker, zu verbessern. Es gibt eine Vielzahl und Vielfalt an Linearisierungstechniken, welche oft zum Entwerfen von linearen Sendern verwendet werden, wie etwa Cartesian Feedback, Feed-Forward und Adaptive Predistortion (d. h. adaptive Vorverzerrung).
Spannungen am Ausgang des linearen, z. B. Class AB, Verstärkers werden typischerweise durch die Anforderungen des finalen HF Leistungsverstärkers (Power Amplifier, PA) bzw. der Leistungsverstärkervorrichtung bestimmt. Im Allgemeinen ist die minimale Spannung des PA erheblich höher als diejenige, welche von den Ausgangsbaugruppen des Class AB Verstärkers benötigt wird. Daher sind diese nicht die effizientesten Verstärkertechniken. Die Effizienz des Senders (in erster Linie des PA) wird sowohl durch die Spannung über die Ausgangsbaugruppen bestimmt als auch aufgrund der minimalen Versorgungsspannungsanforderung (Vmin) des PA durch jede Überschussspannung über jedem Pull-Down Baugruppenteil.
Um die in Sende-Uplink-Kommunikationskanälen verwendete Bitrate zu erhöhen, werden Modulationsarten größerer Konstellation mit einer Komponente zur Amplitudenmodulation (AM) untersucht und werden in der Tat benötigt. Diese Modulationsarten, wie etwa Sechzehn-Quadraturamplitudenmodulation (16-QAM), benötigen lineare PAs und sind mit hohen Scheitelfaktoren (d. h. einem Grad an Schwankung) der Modulationshüllkurvenwellenform verbunden. Dies steht im Gegesatz zu den vorher oft verwendeten konstanten Hüllkurvenmodulationsarten und kann zu erheblicher Reduzierung der Leistungseffizienz und Linearität führen.
Um solche Effizienz- und Linearitätsproblemen zu überwinden, sind eine Anzahl von Lösungen vorgeschlagen worden.
Eine bekannte Technik, wie in Blockdiagramm 100 von 1 dargestellt, bezieht sich auf eine Steuerung der Versorgungsspannung 120 zum Leistungsverstärker 140. Diese Technik ist bekannt als Durchschnittsleistungs-Tracking (average power tracking, APT). Mit APT wird ein Durchschnittsleistungspegel 105 des gesendeten Signals bestimmt und an ein APT-Vpa-Zuordnungsmodul 110 angelegt, welches basierend auf dem ermittelten Durchschnittsleistungspegel eine Versorgungsspannung (Vpa) 120 bestimmt, die an den PA 140 angelegt werden soll. Dieses Signal wird dann an einen DC-DC-Wandler 115 angelegt und die resultierende (Ausgangs-)Spannung wird an den Leistungsverstärker 140 als seine Versorgungsspannung (Vpa) 120 angelegt. In solchen APT-Techniken gibt es vor dem Abstrahlen des Sendesignals von einer Antenne (nicht gezeigt) jederzeit eine im Wesentlichen feste Last 145 für den PA 140. Ein bekanntes Problem bei dieser Technik ist, dass sie bei höherer Ausgangsleistung mit geringerer Effizienz arbeitet, wenn das Spitzenleistung-zu-Durchschnittsleistung-Verhältnis-(peak to average power ratio, PAPR-)Backoff, also die Reduzierung des Verhältnisses der Spitzenleistung zu der Durchschnittsleistung derart, dass der Leistungsverstärker die Signalspitzen verarbeiten kann, groß ist, was vorwiegend für komplexere Modulationsarten der Fall ist.
Eine andere bekannte Versorgungsspannungstechnik 200 ist Hüllkurven-Tracking (envelope-tracking, ET), dargestellt in 2, welches sich auf eine Modulation der Versorgungsspannung (Vpa) 220 des Hochfrequenz (HF) Leistungsverstärkers (PA) bezieht, um die vom HF-PA 240 gesendete Hüllkurve der Hochrequenzwellenform anzupassen (z. B. nachzuführen). Typischerweise steuern ET Systeme die HF-PA-Versorgungsspannung 220, um die Effizienz des PA durch Auswählen einer geringeren Versorgungspannung abhängig von einer momentanen Hüllkurve des Eingangssignals zu verbessern, und um die Linearität durch Auswählen einer HF-PA-Versorgungsspannung 220 abhängig von einer konstanten Verstärkung zu verbessern. Ein digitales (Quadratur-)Eingangssignal 202 wird an einen HF-Sender 230 angelegt, dessen Ausgang einen Eingangsleistungspegel 235 an den HF-PA 240 liefert. Das HF-PA-Ausgangssignal 225 wird typischerweise an eine feste Last 245 ausgegeben. Gleichzeitig wird das digitale (Quadratur-)Eingangssignal 202 an einen Hüllkurvendetektor 204 angelegt, der angeordnet ist, um eine Echtzeithüllkurve des zu übertragenden (z. B. abzustrahlenden) Signals zu bestimmen. Das vom Hüllkurvendetektor 204 ausgegebene bestimmte Echtzeithüllkurvensignal wird an eine Hüllkurvenzuordnungsfunktion 210 angelegt, welche angeordnet ist, um eine passende PA-Versorgungsspannung (Vpa) 220 zu bestimmen, die an den PA 240 anzulegen ist, um im Wesentlichen zu der momentanen Echtzeithüllkurve des zu übertragenden Signals zu passen. Das Ausgangssignal der Hüllkurvenzuordnungsfunktion 210 wird an eine Verzögerungssteuerfunktion 212 angelegt, welche die PA-Versorgungsspannung (Vpa) 220 zeitlich an das Signal anpasst, das durch den HF-Sender 230 geleitet wird. Das Ausgangssignal der Verzögerungssteuerfunktion 212 wird an einen Versorgungsmodulator 214 angelegt, der die an den PA 240 anzulegende PA Versorgungsspannung (Vpa) 220 zur Verfügung stellt.
Durch ET wird bewirkt, dass die momentane PA Versorgungsspannung (Vpa) 220 des drahtlosen Senders näherungsweise der momentanen Hüllkurve (ENV) des übertragenen HF-Signals nachgeführt wird. Da der Leistungsverlust im PA 240 proportional zur Differenz zwischen seiner Versorgungsspannung und seiner Ausgangsspannung ist, kann somit ET eine Erhöhung der PA Effizienz, reduzierten Wärmeverlust, verbesserte Linearität und erhöhte maximale Ausgangsleistung 225 liefern, während es dem PA erlaubt wird, das angestrebte HF-Ausgangssignal zu erzeugen. Allerdings ist die gesamte Systemeffizienz von der Versorgungsmodulatoreffizienz beeinflußt, welche vom Versorgungsmodulatordesign, vom Versorgungsspannungsbereich, von der Bandbreite und von der PA-Belastung abhängt, was typischerweise dazu führt, dass eine ET-Modulatoreffizienz für die meisten Anwendungen nicht hoch genug ist. Die Hüllkurvenzuordnungsfunktion 210 zwischen ENV und Vpa ist für eine optimale Performance (Effizienz, Verstärkung und Nachbarkanal-Leistung (ACP)) wichtig. Ebenso wichtig für die Systemperformance ist eine zeitliche Anpassung zwischen dem HF-Signal und der Vpa am PA.
Noch eine weitere bekannte Technik 300 ist, Envelope-Tracking (ET) mit digitaler Vorverzerrung (Digital Pre-distortion, DPD) zu kombinieren und dieses mit dynamischer Lastmodulation (DLM) zu kombinieren, wie in 3 dargestellt. Hier wird ein Steuern/Verändern der Eingangswellenform/des Eingangssignals im digitalen Bereich durchgeführt, um PA-Nichtlinearitätseffekte (AM-zu-AM und AM-zu-PM) auszugleichen und dadurch die PA-Ausgangslinearität basierend auf vorangegangenen Informationen oder gemessenen Daten des PA Systems zu verbessern. Ein einstellbares Anpassnetzwerk (Tunable Matching Network, TMN) oder variables Anpassnetzwerk (Variable Matching Network, VMN) wird implementiert, um einer PA-Ausgangslast als Teil von einer DLM ein variables Impedanznetzwerk zur Verfügung zu stellen.
Wieder wird ein digitales (Quadratur-)Eingangssignal 302 über eine digitale Vorverzerrungsfunktion (DPD) 326 an einen HF-Sender 330 angelegt, dessen Ausgang einen Eingangsleistungspegel 335 an den HF-PA 340 anlegt, welcher von einer Versorgungsspannung Vdc 320 versorgt wird. Das HF-PA-Ausgangsignal 325 wird an eine einstellbare Anpasslast 345 ausgegeben. Gleichzeitig wird das digitale (Quadratur-)Eingangssignal 302 an einen Hüllkurvendetektor 304 angelegt, der angeordnet ist, um eine Echtzeithüllkurve des zu sendenden (z. B. abzustrahlenden) Signals zu bestimmen. Das vom Hüllkurvendetektor 304 ausgegebene ermittelte Echtzeithüllkurvensignal wird in eine Hüllkurvenzuordnungsfunktion 310 gegeben, die angeordnet ist, um eine passende Steuerspannung (Vc) 316 zu bestimmen, welche an die einstellbare Anpasslast 345 angelegt wird, um im Wesentlichen die maximale PA-Effizienz in der Übertragung sicherzustellen. Das Ausgangssignal der Hüllkurvenzuordnungsfunktion 310 wird an eine Verzögerungssteuerfunktion 312 angelegt, welche die Steuerspannung (Vc) 316 zeitlich an das vom PA 340 ausgegebene Signal anpasst. Das Ausgangssignal der Verzögerungssteuerfunktion 312 wird an einen Operationsverstärker 314 angelegt, welcher die Steuerspannung (Vc) 316 liefert, die an die einstellbare Anpasslast 345 angelegt werden soll. Auf diese Weise kann durch Anpassen von einer PA-Ausgangslastimpedanz in der einstellbaren Anpasslast 345 eine PA-Lastregelung erreicht werden, um einer Durchschnittsausgangsleistung zu entsprechen oder um der Hüllkurve eines Eingangssignals zu entsprechen.
Allerdings besteht die Notwendigkeit, einen (Spannungs-)Operationsverstärker 314 zu verwenden, um eine höhere Steuerspannung für Varactoren zur Verfügung zu stellen, die sich in der einstellbaren Anpasslast 345 befinden. Weiterhin kann dieser Ansatz durch höchsteffiziente DLM Zuordnung mit DPD unerwünschte in dem Sendefrequenzband erzeugte Signale, d. h. Bandbreiten-Regrowth, des TX-(Sende-)Signals erzeugen.
Auf diese Weise kann Envelope-Tracking mit digitaler Vorverzerrung (DPD) kombiniert auf das HF-Signal angewandt werden, um eine ACP-Robustheit zu verbessern. Da das ET-System oft eine Multichip-Ausführung ist, welche Funktionsblöcke in einem digitalen Basisband (BB), in einem analogen BB, HF-Sende-Empfänger, Powermanagement und PA beinhaltet, kann eine konsistente ET-Systemperformance über alle Baugruppen durch Hardware allerdings nicht einfach gewährleistet werden.
Noch eine weitere Technik ist in US008093945 B2 mit dem Titel ”Joint supply and bias modulation” (von Nujira, veröffentlicht 2012) beschrieben, wobei die Versorgungs- und Biasspannungen gemäß momentaner Hüllkurvenzuordnung eingestellt werden.
Daher gibt es einen Bedarf an einer effizienteren und kosteneffektiveren Lösung für das Problem der Verbesserung von PA Effizienz und ET Linearität.
Zusammenfassung
Entsprechend strebt die Erfindung an, einen oder mehrere der oben aufgeführten Nachteile einzeln oder in jeder Kombination abzuschwächen, zu verringern oder zu beseitigen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1, 17, 18 und 22. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Ausführungsformen/Aspekte der Erfindung stellen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Hüllkurven-Trackingsystems für eine Versorgungsspannung eines Leistungverstärkermoduls innerhalb eines Hochfrequenz-, HF-, Sendermoduls einer drahtlosen Kommunikationseinheit bereit.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Kommunikationseinheit bereitgestellt, aufweisend: einen Hochfrequenz-, HF-, Sender, aufweisend: ein Leistungsverstärker-, PA-, Modul; ein Hüllkurven-Trackingsystem, funktionsfähig verbunden mit dem PA-Modul und angeordnet, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul veränderlich zu steuern; und ein Lastregelsystem, funtionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls verbunden und angeordnet, um eine Leistungsverstärkerausgangslast zu regeln.
Auf diese Weise wird eine effiziente und kosteneffektive Lösung der bekannten Probleme eines ET-Systems bereitgestellt. Zusätzlich können das Verfahren und die Vorrichtung angewendet werden, um Vorteile von beiden, ET und Lastregelung, zu nutzen, um eine PA-Effizienz zu verbessern, und können durch Auswählen einer passenden PA-Ausgangslastimpedanz einen Kosten-Nutzen-Effekt zwischen Effizienz und Linearität besitzen.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann das Lastregelsystem mindestens einen Lastregler aufweisen, der funktionsfähig mit einem einstellbaren Anpassnetzwerk verbunden ist, welches funktionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls verbunden und angeordnet ist, um eine Leistungsverstärkerausgangslast einzustellen. Auf diese Weise ist der Lastregler in der Lage, die Ausgangsimpedanz des PA durch Einstellen von Komponenten innerhalb des einstellbaren Anpassnetzwerks einfach anzupassen und dabei die PA-Effizienz zu verbessern.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann der mindestens eine Lastregler eine auf einer Durchschnittsleistung basierende PA-Lastregelung ausführen, wobei die mindestens ein Lastregler für eine Mehrzahl von Durchschnittsausgangsleistungspegeln des PA-Moduls eine Ausgangslastimpedanz für den Ausgang des PA-Moduls auswählt und einstellt. Auf diese Weise ist der Lastregler in der Lage, die Ausgangsimpedanz des PA, zum Beispiel durch Einstellen von Komponenten innerhalb des einstellbaren Anpassnetzwerks basierend auf Durchschnittsausgangspegeln des PA einfach anzupassen und dadurch die PA-Effizienz zu verbessern.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann die Ausgangslastimpedanz für den PA-Modulausgang, welche in eine Tabelle eingegeben oder aus einer Tabelle ausgelesen werden kann, durch den mindestens einen Lastregler ausgewählt und eingestellt werden. Auf diese Weise können eine Vielzahl von PA-Ausgangslasteinstellwerten für den Lastregler, z. B. Lastimpedanzwerte, in einer Tabelle gespeichert und anschließend aus einer Tabelle ausgelesen werden.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann die Ausgangslastimpedanz für den PA-Modulausgang durch den mindestens einen Lastregler ausgewählt und eingestellt werden, um für einen bestimmten PA-Stromverbrauch eine bestimmte Verstärkung zu liefern. Auf diese Weise können eine Mehrzahl von PA-Ausgangslasteinstellwerten für den Lastregler, z. B. Lastimpedanzwerte, mit einer Anzeige über eine PA-Verstärkung und/oder einen PA-Stromverbrauch in einer Tabelle gespeichert und anschließend ausgelesen werden, so dass ein Regler, wie etwa der Lastregler, eine optimale PA-Effizienzeinstellung bestimmt.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein schaltbarer, übertragerbasierender Spannungskombinator funktionsfähig mit einer Mehrzahl von Leistungsverstärkern, PAs, des PA-Moduls verbunden sein, so dass eine Ausgangsleistung und eine Last des PA-Moduls durch gleichzeitiges Anlegen eines Eingangssignals an eine Anzahl der PAs wählbar ist. In dieser beispielhaft gewählten Ausführungsform kann eine Kombinatorsteuerung funktionsfähig durch jeweilige Schalter mit jeweiligen Eingängen der Mehrzahl von PAs verbunden sein und kann angeordnet sein, um ein Eingangssignal entsprechend einer Betriebsdurchschnittsleistung und Ausgangslastimpedanz für die kombinierten PAs zu einer Anzahl von PAs durchzuschalten. Auf diese Weise kann ein Ausgangsleistungswert für ein PA-Modul durch eine Auswahl, welche aus einer Anzahl von PAs zu verwenden sind, genauer ausgewählt werden. Weiter werden in Bezug auf eine Auswahl von PAs, welche bestimmte Ausgangslasten überschreiten, mehr Möglichkeiten für den Regler verfügbar gemacht.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Leistungsregler angeordnet sein, um eine Änderung der an ein PA-Modul anzulegenden Versorgungsspannung entsprechend einer Änderung einer Ausgangslastimpedanz auszuwählen. Auf diese Weise kann ein Leistungsregler in der Lage sein, das ET-System in Übereinstimmung mit jeder folgenden Änderung einer Ausgangslast, zum Beispiel durch Schalten von PA-Vorrichtungen innerhalb des PA-Moduls, anzupassen.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Hüllkurvendetektor angeordnet sein, um eine Hüllkurve eines Eingangssignals zu messen und ein Hüllkurvenanzeigesignal an beide, an eine Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente im ET-System und an eine Hüllkurve-zu-Last-Anpassung-Zuordnungskomponente im Lastreglersystem, anzulegen. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente im ET-System funktionsfähig mit einem Versorgungsmodulator verbunden sein, um eine konstante Verstärkungs-ET-Zuordnung einer PA-Versorgungsspannung zu liefern, welche AM/AM-Effekte des PA-Moduls kompensiert. In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Lastanpassungs-Verzögerungssteuerungsmodul funktionsfähig mit der Hüllkurve-zu-Last-Anpassung-Zuordnungskomponente im Lastregelsystem verbunden sein, wobei das Lastanpassungs-Verzögerungssteuermodul eine zeitliche Ausrichtung eines Lastregelsignals zwischen einem Lastregelpfad des Lastregelsystems und einem Sendepfad des HF-Senders anpassen kann, um die Lastregelung zu mindestens einer momentanen Hüllkurve eines zu verstärkenden wellenförmigen Signals auszurichten. Auf diese Weise kann die Detektion einer Eingangssignalhüllkurve zwei Funktionen ermöglichen, zum Beispiel sowohl Detektieren der Hüllkurve als Teil eines ET-Systems als auch Ermöglichen von Hüllkurve-zu-Last-Anpassungseinstellungen. Weiter können einzelne Verzögerungen in beiden Pfaden (z. B. einem ET-Pfad und einem Lastanpassungspfad) getrennt angepasst werden, um eine zeitliche Ausrichtung der jeweiligen den Pfad entlanglaufenden Signale zu optimieren.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Koppler funktionsfähig mit einem Impedanzdetektor verbunden sein und kann angeordnet sein, einen Teil eines Ausgangssignals des PA-Moduls zu erhalten und den Teil des Ausgangssignals zum Impedanzdetektor zu liefern, welcher angeordnet ist, um eine PA-Lastimpedanzanzeige an den Lastregler zu liefern. Auf diese Weise können eine Echtzeit-PA-Ausgangsimpedanz bestimmt und jede Auswirkung auf andere Komponenten innerhalb des Senders kompensiert werden.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann das Hüllkurven-Trackingsystem mindestens einen Leistungsregler zum Einstellen von Leistungspegeln im Hüllkurven-Trackingsystem aufweisen. In dieser beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Modul zur digitalen Vorverzerrung, DPD, angeordnet sein, um ein Eingangssendesignal zu erhalten und zu verzerren, das verzerrte Sendesignal an einen HF-Sendeblock auszugeben, um das verzerrte Sendesignal zu verstärken und hochzusetzen, und um das verstärkte, hochgesetzte, verzerrte Sendesignal an das PA-Modul anzulegen, wobei der Leistungsregler funktionsfähig mit dem HF-Sendeblock, dem DPD-Modul und der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente verbunden und angeordnet sein kann, um Leistungspegel darin einzustellen. Auf diese Weise kann es möglich sein, die PA-Linearität zu erhalten oder zu verbessern, sowohl durch Einsetzen eines Konstantverstärkungs-ET-Systems als auch durch Einbauen einer DPD. In dieser beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Lastregler funktionsfähig mit einem Leistungsregler verbunden sein, so dass der Leistungsregler als Folge einer bestimmten PA-Modulausgangslast Leistungspegel im HF-Sendeblock, im DPD-Modul und in der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente einstellt.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungssteuermodul funktionsfähig mit der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente im ET-System verbunden sein, wobei das Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungssteuermodul eine zeitliche Ausrichtung zwischen dem Hüllkurven-Trackingpfad des Hüllkurven-Trackingsystems und einem Sendepfad des HF-Senders anpassen kann, um die Versorgungsspannung des Hüllkurven-Tracking-Leistungsverstärkermoduls zu mindestens einer momentanen Hüllkurve eines zu verstärkenden wellenförmigen Signals auszurichten.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine integrierte Schaltung für eine Kommunikationseinheit bereitgestellt, die einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist, der ein Hüllkurven-Trackingsystem aufweist. Die integrierte Schaltung weist auf: ein Leistungsverstärker-, PA-, Modul; mindestens einen Teil eines Hüllkurven-Trackingsystems, das funktionsfähig mit dem PA-Modul verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgunsspannung für das PA-Modul veränderlich zu regeln; und mindestens einen Teil eines Lastregelsystems, das funktionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls verbunden und angeordnet ist, um eine Leistungsverstärkerausgangslast zu regeln.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren eines Hüllkurven-Trackings in einer drahtlosen Kommunikationseinheit bereitgestellt, die einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist. Das Verfahren weist auf: Empfangen eines Eingangssignals mit einer Hüllkurve, die sich mit der Zeit verändert, an einem Eingang des HF-Senders; Detektieren einer Hüllkurve des Eingangssignals; Einstellen eines Werts in einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Modulations-Zuordnungskomponente in einem Hüllkurven-Trackingsystem, um eine Versorgungsspannung für ein Leistungsverstärker, PA-, Modul innerhalb des HF-Senders einzustellen; Erhalten von mindestens einer Anzeige eines Ausgangssignals des PA-Moduls; und Anpassen einer PA-Ausgangslast als Folge davon.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Anpassen einer PA-Ausgangslast als Folge davon aufweisen: Auswählen einer Mehrzahl von PA-Ausgangsleistungsbetriebspunkten, Bestimmen einer passenden PA-Ausgangsimpedanz für jeden PA-Ausgangsleistungsbetriebspunkt in Abhängigkeit von einer PA-Verstärkung und einem PA-Leistungsverbrauch; und Anpassen einer PA-Ausgangslastimpedanz als Folge davon.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Bestimmen einer passenden PA-Ausgangsimpedanz für jeden PA-Ausgangsleistungsbetriebspunkt weiter ein Bestimmen einer Versorgungsspannung, welche an die Hüllkurve-zu-Versorgung-Modulations-Zuordnungskomponente angelegt werden soll, und ein Zuordnen einer Lastimpedanz, welches auf ein einstellbares Anpassnetzwerk angewendet werden soll, aufweisen.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Einstellen eines Werts in einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente einen oder mehrere der folgenden Verfahrensschritte aufweisen: Laden eines Werts für eine Hüllkurvenzuordnungs-Nachschlagtabelle in einem Hüllkurvenzuordnungsmodul, Laden eines Werts für ein Modul zur digitalen Vorverzerrung (DPD), Laden mindestens eines Verzögerungswerts in mindestens eines von: ein Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungsteuermodul, ein Hüllkurve-zu-Last-Anpassung-Verzögerungssteuermodul.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein nichtflüchtiges Computerprogrammprodukt bereitgestellt, welches ausführbaren Programmcode für Hüllkurven-Tracking in einer drahtlosen Kommunikationseinheit aufweist, welche einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist, wobei der ausführbare Programmcode funktionsfähig ist, das Verfahren des dritten Aspekts auszuführen, wenn er in einer Kommunikationseinheit ausgeführt wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird eine Kommunikationseinheit bereitgestellt, die einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist, aufweisend: einen Sendepfad, aufweisend: ein Modul zur digitalen Vorverzerrung, DPD, das angeordnet ist, um ein Eingangssendesignal zu erhalten und zu verzerren; und einen HF-Sendeblock, der angeordnet ist, um das verzerrte Sendesignal zu erhalten, und um das verzerrte Sendesignal zu verstärken und hochzusetzen, und um das verstärkte, hochgesetzte, verzerrte Sendesignal an das PA-Modul anzulegen, und ein Leistungsverstärker-, PA-, Modul. Ein Hüllkurven-Trackingsystem weist auf: einen Hüllkurvendetektor, der angeordnet ist, um eine momentane Hüllkurve des Eingangssendesignals zu messen, eine Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente, die angeordnet ist, um einen Versorgungsspannungpegel basierend auf der gemessenen Hüllkurve einzustellen, und einen Versorgungsmodulator, der funktionsfähig mit einer Versorgung des PA-Moduls verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung dafür veränderlich zu regeln; wobei der HF-Sender weiter einen Leistungsregler aufweist, der funktionsfähig verbunden und angeordnet ist, Pegel innerhalb jedem der Folgenden einzustellen: dem DPD-Modul, dem HF-Sendeblock, der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente.
Auf diese Weise kann ein Leistungsregler in der Lage sein, die Performance von jeder der Baugruppen DPD, HF-Senderschaltung und ET-System einzeln einzustellen und zu optimieren und dabei gleichzeitig Effizienz und Linearität zu verbessern.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein schaltbarer übertragerbasierender Spannungskombinator funktionsfähig mit einer Mehrzahl von Leistungsverstärkern, PAs, des PA-Moduls verbunden sein, so dass eine Ausgangsleistung des PA-Moduls durch gleichzeitiges Anlegen des verstärkten, hochgesetzten, verzerrten Sendesignals an eine Zahl der PAs wählbar sein kann.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Kombinatorregler durch jeweilige Schalter funktionsfähig mit jeweiligen Eingängen der Mehrzahl von PAs verbunden und angeordnet sein, um das verstärkte, hochgesetzte, verzerrte Sendesignal gemäß einer Betriebsdurchschnittsausgangsleistung für die kombinierten PAs an eine Zahl der PAs zu schalten.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Koppler funktionsfähig mit einem Impedanzdetektor verbunden sein und kann angeordnet sein, um einen Teil eines Ausgangssignals des PA-Moduls zu erhalten und den Teil des Ausgangssignals an den Impedanzdetektor zu liefern, welcher angeordnet ist, um eine PA-Ausgangsimpedanzanzeige an den Leistungsregler zu liefern, wobei der Leistungsregler basierend auf der PA-Ausgangsimpedanzanzeige Pegel in jeder der folgenden Baugruppen einstellt: dem DPD-Modul, dem HF-Sendeblock, der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente.
In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann ein Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungssteuermodul funktionsfähig mit der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente im ET-System verbunden sein, wobei das Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungssteuermodul eine zeitliche Ausrichtung zwischen dem Hüllkurven-Tracking-Pfad des Hüllkurven-Trackingsystems und einem Sendepfad des HF-Senders anpassen kann, um die Versorgungsspannung des Hüllkurven-Tracking-Leistungsverstärkermoduls zu mindestens einer momentanen Hüllkurve eines zu verstärkenden wellenförmigen Signals auszurichten.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird eine integrierte Schaltung für eine Kommunikationseinheit bereitgestellt, die einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist, der ein Hüllkurven-Trackingsystem aufweist. Die integrierte Schaltung weist einen Sendepfad auf, aufweisend: ein Modul zur digitalen Vorverzerrung, DPD, das angeordnet ist, um ein Eingangssendesignal zu erhalten und zu verzerren; und einen HF-Sendeblock, der angeordnet ist, um das verzerrte Sendesignal zu erhalten und das verzerrte Sendesignal zu verstärken und hochzusetzen, und um das verstärkte, hochgesetzte, verzerrte Sendesignal an das PA-Modul anzulegen, und ein Leistungsverstärker-, PA-, Modul. Ein Hüllkurven-Trackingsystem weist auf: einen Hüllkurvendetektor, der angeordnet ist, um eine momentane Hüllkurve des Eingangssendesignals zu messen, eine Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente, die angeordnet ist, um einen Versorgungsspannungspegel basierend auf der gemessenen Hüllkurve einzustellen, und einen Versorgungsmodulator, der funktionsfähig mit einer Versorgung des PA-Moduls verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung dafür veränderlich zu regeln; wobei der HF-Sender weiter einen Leistungsregler aufweist, der funktionsfähig verbunden und angeordnet ist, um Pegel in jeder der folgenden Baugruppen einzustellen: dem DPD-Modul, dem HF-Sendeblock, der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren des Hüllkurven-Tracking in einer drahtlosen Kommunikationseinheit bereitgestellt, die einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist, der ein Leistungsverstärker-, PA-, Modul besitzt. Das Verfahren weist auf: Bestimmen einer Sendeausgangsleistung des PA-Moduls; und Setzen von Pegeln innerhalb jedem von: einem Modul zur digitalen Vorverzerrung, DPD, das angeordnet ist, um ein Eingangssendesignal zu erhalten und zu verzerren; einen HF-Sendeblock, der angeordnet ist, um das verzerrte Sendesignal zu erhalten, und um das verzerrte Sendesignal zu verstärken und hochzusetzen, und um das verstärkte, hochgesetzte, verzerrte Sendesignal an das PA-Modul anzulegen; und einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente eines Hüllkurven-Trackingsystems.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung wird ein nicht-flüchtiges Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das ausführbaren Programmcode für Hüllkurven-Tracking in einer drahtlosen Kommunikationseinheit aufweist, die einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist, wobei der ausführbare Programmcode funktionsfähig ist, das Verfahren des siebten Aspekts durchzuführen, wenn er in einer Kommunikationseinheit ausgeführt wird.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden zweifellos für diejenigen mit durchschnittlichen Kenntnissen des Fachgebietes nach dem Lesen der folgenden detailierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offensichtlich, welche in verschiedenen Figuren und Zeichnungen dargestellt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Details, Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung werden nur beispielhaft unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder funktional ähnliche Elemente zu identifizieren. Elemente in den Figuren sind für Einfachheit und Klarheit dargestellt und sind nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet.
1 stellt eine bekannte Blockdiagrammanordnung einer technischen Ausführung des Durchschnittsleistungs-Trackings (average power tracking – APT) dar.
2 stellt eine bekannte Blockdiagrammanordnung einer technischen Ausführung des Hüllkurven-Trackings (envelope tracking – ET) dar.
3 stellt eine bekannte Blockdiagrammanordnung einer technischen Ausführung dar, welche eine Kombination aus Hüllkurven-Tracking (ET) mit digitaler Vorverzerrung (digital pre-distortion – DPD) und einer dynamischen Lastmodulation (dynamic load modulation – DLM) verwendet.
4 stellt ein vereinfachtes generisches Blockdiagramm eines Beispiels einer Kommunikationseinheit dar.
5 stellt ein Blockdiagramm einer Schaltung zur dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulation dar, die in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepasst ist.
6 stellt ein Beispielflussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung in einem Kalibrierungszustand, übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung, dar.
7 stellt ein Beispielflussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung in einem Übergangszustand, übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung, dar.
8 stellt ein weiteres Blockdiagramm einer Schaltung zur dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulation, übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung, dar.
9 stellt noch ein weiteres Blockdiagramm einer Schaltung zur dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulation, übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung, dar.
10 stellt ein weiteres Verfahren zur Steuerung einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung, übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung, dar.
11 stellt noch ein weiteres Blockdiagramm einer Schaltung zur dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulation dar, die in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepasst ist.
12 stellt ein weiteres Verfahren zur Steuerung einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung, übereinstimmend mit einigen Beispielausführungsformen der Erfindung, dar.
13 stellt ein vereinfachtes Beispiel eines typischen Computersystems dar, welches eingesetzt werden kann, um Signalverarbeitungsfunktionalität in Ausführungsformen der Erfindung zu implementieren.
Detaillierte Beschreibung
Beispiele der Erfindung werden in Form von einer oder mehrerer integrierter Schaltungen zur Verwendung in einer drahtlosen Kommunikationseinheit beschrieben, wie etwa in einem Benutzergerät, user equipment – UE, in Third Generation Partnership Projekt (3GPP^TM) Ausdrucksweise. Allerdings wird von einem Durchschnittsfachmann anerkannt, dass das hier beschriebene Erfindungskonzept in jeder Art von integrierter Schaltung, drahtloser Kommunikationseinheit oder drahtlosem Sender, welche oder welcher einen Teil eines Hüllkurven-Trackingsystems aufweist oder bildet, ausgeführt werden kann. Weil die dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum größten Teil durch Verwendung von elektronischen Komponenten oder Schaltungen implementiert werden können, die denen bekannt sind, welche sich in dem Fachgebiet auskennen, werden weiterhin Details, wie im Folgenden dargestellt, nicht in größerer Ausfühlichkeit erklärt, als es zum Verständnis und der Anerkennung der zugrundeliegenden Konzepte der vorliegenden Erfindung für notwendig angesehen wird, und um die Lehren der vorliegenden Erfindung nicht zu verschleiern oder von ihnen abzulenken.
Beispiele der Erfindung werden in Form von einer ET Architektur beschrieben, die eine DPD verwendet in Kombination mit einem oder mehreren von: einer durschnittsleistungsbasierenden PA-Lastregelung, einem übertragerbasierenden Spannungskombinator, einer hüllkurvenbasierenden PA-Lastmodulation (DLM). Die PA-Effizienz kann in verschiedenen Architekturen verbessert werden, wobei die Ausgangsimpedanz zusätzlich zu und unabhängig von der Versorgungsspannung geändert wird. Auf diese Weise können die vorgeschlagenen Lösungen durch Verwenden von ET und DPD mit PA-Lastregelung eine verbesserte Berücksichtigung von Effizienz und Linearität bereitstellen. Die PA-Effizienz kann durch Einstellen der PA-Ausgangsimpedanz verbessert werden, wobei ein möglicher Verlust an Linearität (hervorgerufen durch größere AM/AM und AM/DM Verzerrung) auftritt, was durch die DPD berücksichtigt wird. Im Fall, dass mehrere PAs mit einem übertragerbasierenden Spannungskombinator verbunden sind, kann die Ausgangsleistung durch Schalten der PA Kombination angepasst werden, wodurch sich auch die Ausgangsimpedanz jedes PA ändert.
Zuerst wird Bezug nehmend auf 4 ein Blockdiagramm einer drahtlosen Kommunikationseinheit (manchmal im Zusammenhang mit zellularer Kommunikation als eine Mobilteilnehmereinheit (MS) oder im Sinne eines Dritte-Generation-Partnerschaftsprojekt-(3GPP^TM)Kommunikationssystems als Benutzergerät oder -ausrüstung (UE) bezeichnet) in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die drahtlose Kommunikationseinheit 400 enthält eine Antenne 402, die vorzugsweise mit einem Duplexfilter oder Antennenschalter 404 verbunden ist, welcher eine Isolation zwischen Empfangs- und Sendeketten innerhalb der drahtlosen Kommunikationseinheit 400 bietet.
Die nach dem Stand der Technik bekannte Empfängerkette beinhaltet eine Empfängereingangsschaltung 406 (tatsächlich Empfang, Filtern und Zwischen- oder Basisbandfrequenzwandlung zur Verfügung stellend). Die Eingangsschaltung 406 ist mit einer Signalverarbeitungsfunktion 408 verbunden. Ein Ausgangsignal der Signalverarbeitungsfunktion 408 wird an eine passende Benutzerschnittstelle 410 bereitgestellt, welche einen Bildschirm oder einen Flachbildschirm umfassen kann. Eine Steuerung 414 erhält die gesamte Teilnehmereinheitssteuerung aufrecht und ist mit der Empfängereingangsschaltung 406 und der Signalverarbeitungsfunktion 408 (im Allgemeinen durch einen digitalen Signalprozessor (DSP) realisiert) verbunden. Die Steuerung 414 ist außerdem mit einer Speichervorrichtung 416 verbunden, welche wahlweise verschiedene Betriebsbereiche, wie etwa Dekodierungs-/Kodierungsfunktionen, Synchronisationsmuster, Kodesquenzen und Ähnliches, speichert.
In Übereinstimmung mit Beispielen der Erfindung speichert die Speichervorrichtung 416 Modulationsdaten und Leistungsversorgungsdaten zur Verwendung in einer Versorgungsspannungssteuerung, um der Hüllkurve der von der drahtlosen Kommunikationseinheit 400 auszugebenden Hochfrequenzwellenform zu folgen. Weiter ist ein Timer 418 funktionsfähig mit der Steuerung 414 verbunden, um den Zeitablauf von Betriebsvorgängen (Sendung oder Empfang von zeitabhängigen Signalen und in Senderichtung die Zeitbereichsvariation der PA-Versorgungsspannung innerhalb der drahtlosen Kommunikationseinheit 400) zu steuern.
Was die Sendekette betrifft, so enthält diese im Wesentlichen eine Benutzerschnittstelle 420, welche ein Tastenfeld oder einen Touchscreen umfassen kann, die in Reihe über die Signalverarbeitungsfunktion 408 zur Sender-/Modulationsschaltung 422 verbunden ist. Die Sender-/Modulationsschaltung 422 verarbeitet Eingangssignale zum Senden und moduliert und setzt diese Signale hoch in ein Hochfrequenz-(HF-)Signal zur Verstärkung im Leistungsverstärkermodul oder in der integrierten Leistungsverstärkerschaltung 424. HF-Signale, die durch das PA-Modul oder die integrierte PA-Schaltung 424 verstärkt wurden, werden zur Antenne 402 geleitet. Die Sender-/Modulationsschaltung 422, der Leistungsverstärker 424 und der PA-Versorgungsspannungsmodulator 425 reagieren jeweils funtionsfähig auf die Steuerung 414, wobei der PA-Versorgungsspannungmodulator 425 zusätzlich auf eine Abbildung der hüllkurvenmodulierten Wellenform von der Sender-/Modulationsschaltung 422 reagiert. Auf diese Weise ist ein PA-Versorgungsspannungmodulator 425 angeordnet, um die Versorgungsspannung für den PA 424 in Übereinstimmung mit der hüllkurvenmodulierten Wellenform zu modulieren, dabei wird Hüllkurven-Tracking-Modulation der zum PA 424 gelieferten Versorgungsspannung ausgeführt. Ein Koppler 426 leitet von dem PA 424 ausgegebene Signale 428 über einen Abwärtswandler 440 und eine Rückkopplungssignalbestimmung 445 zurück zur Signalverarbeitungsfunktion 408.
Eine Signalverarbeitungsfunktion in der Sendekette kann unterschiedlich zu der Signalverarbeitungsfunktion 408 in der Empfangskette ausgeführt sein. Alternativ kann ein einzelner Prozessor verwendet werden, um eine Verarbeitung von beiden, Sende- und Empfangssignalen, zu implementieren, wie in 4 gezeigt. Offensichtlich können die verschiedenen Komponenten innerhalb der drahtlosen Kommunikationseinheit 400 in Form von diskreten oder integrierten Komponenten realisiert sein, so dass ein endgültiger Aufbau deshalb eine anwendungs- oder designspezifische Auswahl ist.
Weiter sind in Übereinstimmung mit Beispielen der Erfindung die Sender-/Modulationsschaltung 422 zusammen mit dem Leistungsverstärker 424, dem PA-Versorgungsspannungsmodulator 425, der Speichervorrichtung 416, der Timerfunktion 418 und der Steuerung 414 angepasst worden, um eine Leistungsversorgung zu generieren, die an den PA 424 anzulegen ist. Zum Beispiel wird eine Leistungsversorgung generiert, welche für einen linearen Breitbandleistungsverstärker geeignet und ausgelegt ist, um der an den PA 424 angelegten Hüllkurvenwellenform zu folgen.
Bezug nehmend auf 5 wird ein Beispielblockdiagramm einer dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 500 dargestellt, die in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepaßt ist. In einem Beispiel kann die dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 500 in der Kommunikationseinheit 400 aus 4 eingesetzt sein. Das Beispielblockdiagramm einer dynamischen Leistungsverstäkerlastmodulationsschaltung 500 unterstützt sowohl ET als auch Lastregelung mit einer zusätzlichen Option, digitale Vorverzerrung (DPD) zu unterstützen.
In einigen Beispielen kann die dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 500 ein Hüllkurvendetektormodul 505 aufweisen, welches funktionsfähig ist, um ein digitales I/Q-Eingangssignal 510 zu empfangen und um einen Hüllkurvenwert von einem digitalen I/Q-Signal 510 zu berechnen. Weiter kann in diesem dargestellten Beipiel der Hüllkurvendetektor 505 funktionsfähig mit einem Hüllkurvenzuordnungsmodul 515 verbunden sein, welches einen Zuordnungswert aus dem berechnete Hüllkurvenwert an einen Leistungsverstärker-Spannungsversorgungsmodulator 520 (manchmal als ein ET-Modulator bezeichnet) liefert, um eine PA-Versorgungsspannung (Vpa) 535 mit einem hohen Strom zu generieren, um einen Soll-Ausgangsleistungspegel vom PA 555 zu erzeugen. In diesem Beispiel kann eine Verwendung von Hüllkurven-Tracking zum Steuern des Ausgangssignals des PA 555 die Effizienz des PA 555 verbessern.
In diesem dargestellten Beispiel kann ein Verzögerungssteuermodul 525 funktionsfähig zwischen Hüllkurvenzuordnungsmodul 515 und Versorgungsspannungsmodulator 520 verbunden sein. In diesem dargestellten Beispiel kann das Verzögerungssteuermodul 525 funktionsfähig sein, um in dem Hüllkurvenpfad eine veränderliche Verzögerung zur Verfügung zu stellen, um einen Zeitverlauf des Leistungsverstärker-Eingangssignals Pin 530 mit dem vom Versorgungsmodulator 520 gelieferten Versorgungsspannungseingangssignal Vpa 535 zu synchronisieren. In einem Beispiel kann das Verzögerungssteuermodul 525 auch funktionsfähig sein, um die an ein einstellbares Anpassnetzwerk 545 angelegte Steuerspannung 580 zu synchronisieren, etwa in einer gemeinsamen Implementierung von Versorgungs- und Last-Modulation.
Um die Linearitätsanforderungen des Senders zu adressieren, kann das digitale I/Q-Eingangssignal 510 auch an eine DPD 560 angelegt werden. Die DPD 560 empfängt ein Steuersignal, um die (digitalen) Basisbandsignale anzupassen, um vom PA 555 eingeführte AM-AM- und AM-PM-Verzerrungen zu kompensieren. So erhält in diesem Beispiel die DPD ein Steuersignal vom Leistungsregler 575, welcher im Gegenzug einen Abtastwert vom Sendeausgangssignal 570 erhält.
In diesem Beispiel ist ein Leistungsregler 575 angeordnet, um beide, HF-Senderverstärkung und Hüllkurvenzuordnung, entsprechend der durchschnittlich gesendeten Ausgangsleistung zu steuern. Die digital vorverzerrten Ausgangssignale aus der DPD 560 werden an ein HF-Sendermodul 550 angelegt, welches die Signale in analoge Form wandelt und das Signal in ein HF-Signal hochsetzt, um es in den PA 555 zu geben. In einigen Beispielen kann ein HF-Sendermodul 550 weiter einen Tiefpassfilter, einen veränderbaren Verstärker, einen Mischer und Frequenzsynthesizer (nicht gezeigt) aufweisen. In einigen Beispielen kann der Leistungsregler 575 funktionsfähig sein, um mindestens ein Unter-Modul innerhalb des HF-Sendermoduls 550 zu steuern. In einem Beispiel wird eine Kalibrierung einer Sendekette des HF-Sendermoduls 550 durchgeführt, um den PA 555 und analoge Sendeverstärkungsfunktionen (nicht gezeigt) innerhalb des HF-Sendermoduls 550 zu kalibrieren. In diesem Beispiel liefert der PA 555 ein verstärktes HF-Signal zu einem einstellbaren Anpassnetzwerk 545.
In einigen Beispielen kann ein Detektionsrückkopplungspfad, welcher ein Sendeausgangssignal 570 führt, kalibriert werden, um genaue Leistungsmessungen zur Verfügung zu stellen. Als eine Folge können eine oder mehrere Nachschlag-Tabellen (lookup tables – LUTs) 595 erzeugt werden, welche etwa für jeden gewünschten Ausgangsleistungsbereich zugehörige Basisband Sender-/Modulationsschaltungs-, PA-Verstärkungs-, Hüllkurvenzuordnungs-, DPD-, einstellbares Anpassnetzwerk-Einstellungen, usw. enhalten. So kann in einem Beispiel jede gewünschte PA-Ausgangsleistung, sobald sie einmal kalibriert ist, mit ihrem/ihrer eigenen in der Tabelle (LUT) gespeicherten Verzögerungswert und PA-Ausgangsimpedanz in Verbindung gebracht werden.
Insbesondere wird in diesem Beispiel ein Lastregler 565 zur Verfügung gestellt, um unabhängig eine Steuerspannung 580 an ein einstellbares Anpassnetzwerk 545 zu liefern. Der Lastregler 565 empfängt auch einen Abtastwert der Sendeausgangssignals 570 und bestimmt davon eine passende Steuerspannung, um die Ausgangslast des PA 555 entsprechend der Durchschnittsausgangsleistung, welche zu jeder Zeit gesendet wird, zu steuern.
Im Betrieb und vor dem Senden eines Zeitabschnitts eines übertragenen Signals mit einer Soll-Ausgangsleistung 540 wird der Sender (z. B. die Steuerung 414 aus 4, welche in diesem Beispiel eine Lastregelung 565 und eine Leistungsregelung 575 enthalten kann) die relative PA-Ausgangsimpedanz, die jeweilige LUT für diese PA-Ausgangsimpedanz und die durch eine Verzögerungssteuerung 525 einzusetzende Verzögerung abhängig von der Soll-PA-Ausgangsleistung 540 auswählen. Sobald die Anpassungen/Werte bestimmt/ausgewählt sind, lädt die Steuerung den Verzögerungswert in die Verzögerungssteuerung 525, lädt einen oder mehrere Werte in die Hüllkurve-zu-Versorgung-LUT zum Hüllkurvenzuordnungsmodul 515 und (optional) lädt einen oder mehrere Werte in die Hüllkurve-zu-Phase-LUT (nicht gezeigt) in einer DPD 560 und passt die Ausgangsimpedanz in einem einstellbaren Anpassnetzwerk 545 an.
In diesem Beispiel kann der Versorgungsmodulator 520 durch unabhängiges und zusätzliches Bereitstellen einer Steuerspannung 580 zu einem einstellbaren Anpassnetzwerk 545 zur Steuerung der Lastimpedanz in der Lage sein, eine niedrigere Versorgungsspannung am Leistungsverstärker 555 anzulegen, wodurch verglichen zum Beispiel mit der Anordnung aus 3 eine möglicherweise verbesserte Leistungsverstärker-Effizienz zur Verfügung gestellt wird.
In verschiedenen Beispielen wird gezeigt, dass ein einstellbares Anpassnetzwerk 545 z. B. die Form eines Zweibereichs-L-Typ-Netzwerks haben kann, wie es in der Veröffentlichung von Edmund Neo und anderen "Adaptive Multi-Band Multi-Mode Power Amplifier Using Integrated Varactor-Based Tunable Matching Networks", JSSC 2008, beschrieben wird. Alternativ kann das einstellbare Anpassnetzwerk 545 in anderen Beispielen z. B. die Form eines L-Typ-Netzwerks, eines Π-Typ Netzwerks, eines übertragergekoppelten Netzwerks, eines Übertragungsleitungsnetzwerks oder eines T-Typ-Netzwerks haben.
Übereinstimmend mit einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ist nennenswert, dass die Kommunikationseinheit einen Hochfrequenz-, HF-, Sender 500 aufweist, aufweisend: einen Sendepfad, aufweisend: ein Modul zur digitalen Vorverzerrung, DPD, 560, das angeordnet ist, ein Eingangssignal zu erhalten und zu verzerren; und einen HF-Sendeblock 550, der angeordnet ist, um das verzerrte Sendesignal zu erhalten und um das verzerrte Sendesignal zu verstärken und hochzusetzen und um das verstärkte, hochgesetzte, verzerrte Sendesignal an das PA-Modul anzulegen, und ein Leistungsverstärker-, PA-, Modul 555. Das Hüllkurven-Trackingsystem weist auf: einen Hüllkurvendetektor 510, der angeordnet ist, um eine momentane Hüllkurve des Eingangssendesignals zu messen, eine Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente 515, die angeordnet ist, um einen Versorgungspannungspegel basierend auf der gemessenen Hüllkurve einzustellen, und einen Versorgungsmodulator 520, der funktionsfähig mit einer Versorgung 535 des PA-Moduls 555 verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung dafür veränderlich zu steuern. Insbesondere weist der HF-Sender 500 weiter einen Leistungsregler 575 auf, der funktionsfähig verbunden und angeordnet ist, um Pegel einzustellen innerhalb von jedem von: dem DPD-Modul 560, dem HF-Sendeblock 550, einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente 515. Auf diese Weise kann der Leistungsregler 575 in der Lage sein, einzeln die Performance jedes einzelnen, einer DPD, einer HF-Senderschaltung und eines ET-Systems einzustellen und zu optimieren, und dabei zugleich Effizienz und Linearität zu verbessern. In einigen Beispielen kann der Leistungsregler 575 eine Rückmeldung von einer Auswahl an Messungen an verschiedenen Punkten des HF-Senders 500 erhalten, um Feinabstimmungen der obigen Einstellung vorzunehmen und die Performance der verschiedenen Schaltungen zu optimieren. Einige dieser Messungen können eines oder mehrere von Leistung, Spannung, Strom, Phase, Latenz, PA-Last, usw. aufweisen.
6 stellt ein Beispielflussdiagramm 600 eines Verfahrens zum Steuern einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung in einem Kalibrierungszustand übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung dar. Das Flussdiagramm beginnt bei 602 und geht zu 604 über, wo in einer Kalibierungs-/Testbetriebsart eine Eingangsleistung eines Leistungsverstärkers über eine Anzahl von Eingangsleistungspegeln laufen gelassen wird, um einen Bereich von gewünschten und/oder möglichen Ausgangsleistungen zu erzeugen.
Bei 606 wird die Leistungsverstärkerausgangsimpedanz zum Beispiel durch eine Lastregelung 565 aus 5 basierend auf in 608 bereitgestellten Load-Pull-Daten eingestellt. In einem Beispiel wird die Leistungsverstärkerausgangsimpedanz, basierend auf zusätzlichen Techniken, die verwendet werden, um eine PA-Effizienz wie hier beschrieben zu verbessern, mit weniger Stromverbrauch eingestellt. In diesem Beispiel sind Load-Pull-Daten 608 des Leistungsverstärkers im Vorraus bekannt und können eine Reihe von Ausgangsleistungspegeln/-werten für die Senderschaltung aufweisen, welche zum Beispiel gemessen und in einer Nachschlagtabelle oder einem Speichermodul gespeichert wurden. In diesem Beispiel können die gemessenen Ausgangsleistungswerte einer Reihe von bestimmten PA-Ausgangsimpedanzwerten entsprechen. Zum Beispiel kann sich eine Ausgangsleistung von 27 dBm auf einen ersten Impedanzwert beziehen, eine Ausgangsleistung von 25 dBm kann sich auf einen zweiten Impedanzwert beziehen und eine Ausgangsleistung von z. B. 17 dBm kann sich auf einen N-ten Impedanzwert beziehen.
Bei 610 wird eine konstante Verstärkung des Leistungsverstärkers basierend auf einer eingestellten Leistungsverstärkerausgangsimpedanz bestimmt. Bei 612 bestimmt das Flussdiagramm eine Zuordnung von Leistungsverstärkereingangsleistung zu Versorgungsspannung für die bestimmte konstante Verstärkung des Leistungsverstärkers. Bei 614 werden die bestimmten in 612 erhaltenen Zuordnungswerte gespeichert, zum Beispiel in einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Nachschlagtabelle (LUT).
Bei 618 kann eine Zeitverzögerung zwischen dem Leistungsverstärkereingangssignal und der Verwendung der ET-Versorgungsspannung bestimmt werden. Bei 620 werden die bestimmten in 618 erhaltenen Verzögerungswerte gespeichert, zum Beispiel in einer Verzögerungsausgleich-Nachschlagtabelle (LUT), bevor sie an ein Verzögerungssteuermodul angelegt werden, zum Beispiel das Verzögerungssteuermodul 525.
Bei 622 bestimmt das Verfahren, ob die Phase des Leistungsdurchlaufens abgeschlossen ist. Wenn sie abgeschlossen ist, endet das Verfahren bei 624, andernfalls geht das Verfahren zurück zu 604, nachdem es bei 626 eine weitere Leistungsverstärkerausgangsleistung aus der Liste der gewünschten Ausgangsleistungen ausgewählt hat.
Auf diese Weise ist es möglich, Eingangs-(und somit Ausgangs-)leistungswerte für einen Leistungsverstärker durchlaufen zu lassen, um geeignete LUTs mit den benötigten Werten zu erstellen.
In einigen Beispielen kann ein zusätzlicher Arbeitsschritt 616 verwendet werden, wenn die Zuordnung einer Leistungsverstärkereingangsleistung zu einer AM/PM-Phase bestimmt werden muss. In diesem Fall können bei 617 die resultierenden bestimmten Daten in einer Hüllkurve-zu-Phase-LUT gespeichert werden. In diesem dargestellten Beispiel kann jedes Leistungsverstärkerausgangssignal in der gewünschten Liste nach der Kalibrierung seine eigenen LUTs, Verzögerungswerte und Leistungsverstärkerausgangsimpedanzwerte aufweisen.
Nun Bezug nehmend auf 7 wird ein Beispielflussdiagramm 700 für eine Steuerung einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung im Übertragungsbetriebszustand/modus übereinstimmend mit einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Das Flussdiagramm beginnt bei 702 und geht über zu 704, wo vor dem Senden eines Zeitabschnitts von übertragenen Signalen mit einer Leistungsverstärker-Sollausgangsleitsung eine relative Leistungsverstärkerausgangsimpedanz zusammen mit LUTs und Verzögerungswerten in Übereinstimmung mit der Sollausgangsleistung ausgewählt wird. In einem Beispiel können solche Werte unter Verwendung des Verfahrens aus 6 bestimmt worden sein. Bei 706 wird ein Verzögerungswert, z. B. der in 618 aus 6 berechnete Verzögerungswert 620, in eine Verzögerungssteuerung geladen, zum Beispiel das Verzögerungssteuermodul 525 aus 5. Bei 708 wird eine Hüllkurve-zu-Versorgung-LUT, z. B. die in 612 aus 6 berechnete Hüllkurve-zu-Versorgung-LUT 614, in ein Hüllkurven-Zuordnungsmodul geladen, zum Beispiel das Hüllkurven-Zuordnungsmodul 515 aus 5. Bei 712 wird die Ausgangsimpedanz des Senders in Übereinstimmung mit der Durchschnittsausgangsleistung angepasst, was in einigen Beispielen durch die Lastregelung 565 aus 5 durchgeführt wird.
In einigen Beispielen kann ein zusätzlicher optionaler Arbeitsschritt 710 verwendet werden, wenn ein optionales digitales Vorverzerrungsmodul verwendet wird, zum Beispiel das digitale Vorverzerrungsmodul 560 aus 5. In diesem Fall wird die optionale, in 616 aus 6 berechnete Hüllkurve-zu-Phase-LUT 617 in das digitale Vorverzerrungsmodul geladen, zum Beispiel das digitale Vorverzerrungsmodul 560 aus 5.
Nun Bezug nehmend auf 8 wird ein Beispielblockdiagramm einer weiteren dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 800 dargestellt, die eingerichtet ist, um Lastregelung mit Rückkopplungsdetektion in Übereinstimmung mit einigen weiteren Beispielen der Erfindung zur Verfügung zu stellen. In einem Beispiel kann die weitere dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 800 in der Kommunikationseinheit 400 aus 4 eingesetzt werden. Das dargestellte Beispiel aus 8 besitzt viele gemeinsame Eigenschaften mit 5, und so werden nur zusätzliche Aspekte detailliert behandelt. In diesem Beispiel ist ein Impedanzdetektor 802 (welcher in einigen Beispielen ein Bauteil, Modul oder eine Schaltung sein kann) funktionsfähig mit einer Lastregelung 865 verbunden.
In diesem Beispiel kann ein Impedanzdetektor 802 funktionsfähig mit einem Koppler 804 verbunden sein, der sich zwischen dem Ausgang des PA 555 und dem einstellbaren Anpassnetzwerk 845 befindet und angeordnet ist, um einen Teil des gesendeten vom PA 555 ausgegebenen Signals zu empfangen, einschließlich jeder Signalreflektion von dem einstellbaren Anpassnetzwerk 845. Auf diese Weise ist der Impedanzdetektor 802 in der Lage, einen Lastimpedanzwert zu bestimmen, zum Beispiel basierend auf dem Signalpegel (der Signalamplitude und -phase) des PA-Ausgangssignals und jeglicher Signalreflektion (der Signalamplitude und -phase) von dem einstellbaren Anpassnetzwerk 845, wie es am Koppler 804 abgetastet wurde, und um den berechneten PA-Ausgangssignal/-Lastimpedanzwert 805 an einen Lastregler 865 zu liefern. So kann in diesem Beispiel der Lastregler 865 in der Lage sein, den berechneten Lastimpedanzwert 805 zu verwenden und einen Rückkopplungssteuerwert 806 zu bestimmen, welcher dazu vorgesehen ist, an einen Leistungsregler 875 angelegt zu werden. Auf diese Weise ist der Leistungsregler 875 dann in der Lage, die Steuersignale anzupassen, welche an eine DPD 860 und/oder an ein Hüllkurvenzuordnungsmodul 815 angelegt werden, um den berechneten Lastimpedanzwert 805 und/oder jede Änderung eines solchen Wertes zu reflektieren. Zusätzlich oder alternativ kann ein Lastregler 865 in der Lage sein, den berechneten Lastimpedanzwert 805 zu verwenden, um zu bestimmen, wie das einstellbare Anpassnetzwerk 845 über das Ausgangssignal 880 des Lastreglers 865 anzupassen ist. In einem Beispiel kann die Ausgangsimpedanz eines Leistungsverstärkers 555 nicht nur basierend auf der durchschnittlichen PA-Ausgangsleistung gesteuert werden, sondern kann auch durch die wirkliche Ausgangsimpedanz gesteuert werden, welche hinter dem einstellbaren Anpassnetzwerk 845 gemessen werden kann, zum Beispiel zwischen der Senderkette und der Empfängerkette, wenn es dort keine genügende Isolierung gibt.
Nun Bezug nehmend auf 9 wird ein Beispielblockdiagramm einer noch weiteren dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 900 dargestellt, die eingerichtet ist, um mindestens eines der folgenden Verfahren zur Verfügung zu stellen: Lastregelung, Verstärkungsregelung, Hüllkurvenzuordnungssteuerung, digitale Vorverzerrungssteuerung, mit Rückkopplungsdetektion, in Übereinstimmung mit einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Das dargestellte Beispiel aus 9 basiert auf ET und einem übertragerbasierenden Spannungskombinator. Das dargestellte Beispiel aus 9 besitzt auch viele gemeinsame Eigenschaften mit 5 und 8, und so werden nur zusätzliche Aspekte detailliert behandelt.
In diesem Beispiel kann der Ausgang vom PA-Versorgungsmodulatormodul 920 verwendet werden, um eine Mehrzahl von parallel angeordneten Leistungsverstärkermodulen 910, 912, 914 zu versorgen, welche von mindestens einem Steuermodul 916 gesteuert werden. In diesem Beispiel kann das Steuermodul 916 ein Kombinator-Steuermodul sein, welches funktionsfähig ist, um wahlweise eines oder mehrere der benötigten Leistungsverstärkermodule 910, 912, 914 zu aktivieren 980, und dabei möglicherweise die Ausgangslastimpedanz des gesamten PA 955 zu verändern.
In diesem Beispiel kann Hüllkurven-Tracking mit einer übertragerbasierenden Spannungskombinator-Anordnung kombiniert werden, um die Ausgangslastimpedanz zu beeinflussen. In einem Beispiel kann solch eine übertragerbasierende Spannungskombinator-Anordnung in einem digitalen CMOS PA (CMOS DPA) verwendet werden.
In diesem Beispiel kann eine Vielzahl von Leistungsverstärkermodulen 910, 912, 914 über eine Reihe von induktiv gekoppelten Spulen 920 funktionsfähig mit einer Widerstandslast (R_L) 918 verbunden sein. In einigen Beispielen kann die Reihe von induktiv gekoppelten Spulen 920 mit einem magnetischen Kern zum Beispiel aus Eisen verwendet werden, um eine Reihe von Übertragern zu bilden. In einigen Beispielen kann die Reihe von induktiv gekoppelten Spulen eine Isolierung zwischen der Vielzahl von Leistungsverstärkermodulen 910, 912, 914 und der Widerstandslast (R_L) 918 bieten. So können in diesem Beispiel eines oder mehrere der Vielzahl von Leistungsverstärkermodulen 910, 912, 914 zu jeder einzelnen Zeit aktiviert sein. Es ist anzumerken, dass das dargestellte Bespiel aus 9 nicht als einschränkend ausgelegt werden soll, und mehr oder weniger als drei Leistungsverstärker 910, 912, 914 ebenso vorstellbar sind.
In diesem Beispiel kann z. B. während einer Kalibierungsbetriebsart die noch weitere dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 900 funktionsfähig sein, um für jeden Durchschnittsleistungswert zu bestimmen, welches eine oder welche mehrere der benötigten Leistungsverstärkermodule 910, 912, 914 zu verwenden sind. Danach ist während einer Einsatz-Sendebetriebsart ein Steuermodul 916 angeordnet, um die ausgewählte und bestimmte Anzahl von Leistungsverstärkermodulen 910, 912, 914 über Schalter 911 zu aktivieren. Somit kann in diesem Beispiel die Ausgangslastimpedanz der Widerstandslast (R_L) 918 des gesamten PA 955 verändert werden.
In diesem Beispiel kann die noch weitere dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 900 auch funktionsfähig sein, um Hüllkurvenzuordnungs-LUT(s) 995 entsprechend der ausgewählten Leistungsverstärkermodule 910, 912, 914 zu bestimmen. Außerdem kann in einigen Beispielen die noch weitere dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 900 funktionsfähig sein, um Zuordnungs-LUT(s) 995 des digitalen Vorverzerrungsmoduls 560 zu bestimmen. Weiter kann die noch weitere dynamische Leistungsverstärkermodulationsschaltung 900 auch funktionsfähig sein, um eine Verzögerung zwischen dem Eingangssignal (den Eingangssignalen) der Leistungsverstärkermodule 910, 912, 914 und einer Versorungsspannung eines Versorgungsmodulatormoduls 920 zu bestimmen, und um eine Verzögerungssteuerfunktion 525 entsprechend anzupassen.
In diesem Beispiel kann während einer Einsatz-Sendebetriebsart die noch weitere dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 900 funktionsfähig sein, um die vorher bestimmten Hüllkurvenzuordnungs-LUT(s) in ein Hüllkurvenzuordnungsmodul 915 zu laden. Weiter kann die noch weitere dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 900 funktionsfähig sein, um vorher bestimmte DPD-Zuordnungs-LUT(s) in ein DPD-Modul 960 zu laden. Weiter kann in einigen Beispielen die noch weitere dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 900 funktionsfähig sein, so dass ein Steuermodul 916 selektiv die benötigten Leistungsverstärkermodule 910, 912, 914 entsprechend einer momentanen durchschnittlichen Ausgangsleistung in die Sendkette schalten kann.
Nun Bezug nehmend auf 10 wird ein weiteres Beispielflussdiagramm 1000 zur Kalibrierung einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung gemäß einiger beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In diesem Beispiel kann das Flussdiagramm Hüllkurven-Tracking mit Lastregelung verwenden, um eine Effizienz des Leistungsverstärkers zu verbessern, zum Beispiel die in 9 dargestellte noch weitere Lastmodulationsschaltung 900 verwendend. Das Flussdiagramm beginnt bei 1002 und geht über zu 1004, wo ein Eingangssignal zu mindestens einer Leistungsvertärkermodulausgangsleistung über einen Leistungswertebereich durchlaufen gelassen wird, um eine Liste von Ausgangsleistungen über einen Eingangssignalwertebereich für das mindestens eine Leistungsverstärkermodul zu erzeugen. So können in einigen Beispielen eine Vielzahl von Leistungsverstärkermerkmalen, z. B. PA-Verstärkungspegel, für eine Vielzahl von Leistungsverstärkermodulen gewonnen werden. Bei 1006 kann ein Steuermodul, zum Beispiel das Kombinator-Steuermodul 916 aus 9, funktionsfähig sein, um eine ausgewählte Zahl von identifizierten Leistungsverstärkermodulen zu aktivieren, um eine gewünschte Zielausgangsleistung zu erreichen. Bei 1010 wird eine konstante Leistungsverstärkermodulverstärkung basierend auf der eingestellten Leistungsverstärkerausgangsimpedanz bestimmt. Bei 1012 bestimmt das Flussdiagramm eine Zuordnung von Leistungsverstärkereingangsleistung zu Versorgungsspannung für die vorher in 1010 bestimmte konstante Leistungsverstärkerverstärkung. Bei 1014 werden die bestimmten in 1012 gewonnenen Zordnungswerte gespeichert, zum Beispiel in einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Nachschlagtabelle (LUT).
In einigen Beispielen kann eine zusätzlicher optionaler Arbeitsschritt 1016 verwendet werden, wenn die Zuordnung einer Leistungsverstärkereingangsleistung zu einer AM/PM Phase bestimmt werden muss. In diesem Fall können bei 1017 die resultierenden bestimmten Daten in einer Hüllkurve-zu-Phase-LUT gespeichert werden. In diesem dargestellten Beispiel kann jedes Leistungsverstärkerausgangssignal in der gewünschten Liste nach der Kalibrierung seine eigenen LUTs, Verzögerungswerte und Leistungsverstärkerausgangsimpedanzwerte aufweisen.
Bei 1018 kann eine Zeitverzögerung zwischen dem Leistungsverstärkereingangssignal und dem Anlegen der ET-Versorgungsspannung bestimmt werden. Bei 1020 werden die bestimmten in 1018 gewonnenen Verzögerungswerte gespeichert, zum Beispiel in einer Verzögerungsausgleichs-Nachschlagtabelle (LUT), bevor sie an ein Verzögerungssteuermodul gegeben werden, zum Beispiel das Verzögerungssteuermodul 525.
Bei 1022 bestimmt das Verfahren, ob die Phase des Durchlaufens der Leistung beendet wurde. Wenn sie beendet wurde, endet das Verfahren bei 1024, andernfalls geht das Verfahren zurück zu 1004, nachdem es bei 1026 eine weitere Leistungsverstärkerausgangsleistung aus der gewünschten Ausgangsleistungsliste gewählt hat.
Auf diese Weise ist es möglich, Eingangs-(und daher auch Ausgangs-)Leistungswerte über eine Zahl von Leistungsvertärkermodulen durchlaufen zu lassen, um einen Satz von geeigneten LUTs mit den benötigten Werten zu erstellen.
Bezug nehmend auf 11 wird noch ein weiteres Blockdiagramm einer dynamischen Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 1100 dargestellt, die in Übereinstimmung mit einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung angepasst ist. Das dargestellte Beispiel aus 11 hat viele Merkmale gemeinsam mit 5 und 8, und so werden nur zusätzliche Apsekte detailliert besprochen. In diesem Beispiel, anders als in 5, wird die Sendeleistung nicht verwendet, um die Parameter des einstellbaren Anpassnetzwerks 1145 zu steuern. Stattdessen wird ein gemessenes Hüllkurveneingangssignal 510 an ein Hüllkurve-zu-Anpassung-Zuordnungsmodul 1102, welches angeordnet ist, ein gemessenes Hüllkurveneingangssignal auf eine geeignete Anpasskonfiguration des einstellbaren Anpassnetzwerks 1145 abzubilden. Das Ausgangssignal des Hüllkurve-zu-Anpassung-Zuordnungsmoduls 1102 ist ein Steuersignal, das an ein weiteres Verzögerungssteuermodul 1104 angelegt wird, bevor das einstellbare Anpassnetzwerk umkonfiguriert wird. Auf diese Weise ist das Verzögerungssteuermodul 1104 in der Lage, das einstellbare Anpassnetzwerk 1145 in einer zeitlich synchronisierten Weise zum Eingangssignal 505 umzukonfigurieren, welches bearbeitet (z. B. in der DPD 560 vorverzerrt, in dem HF-Sendemodul 550 und dem PA 555 in ein analoges Signal umgewandelt, frequenzgewandelt, gefiltert und verstärkt) und an ein einstellbares Anpassnetzwerk angelegt wurde. So kann die Anordnung aus 11 als eine technische Ausführung einer gemeinsamen/doppelten Versorgungs- und Lastmodulation für den Leistungsverstärker 555 angesehen werden.
In einer Kalibrierungsphase kann die dynamische Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung 1100 funktionsfähig sein, um die Versorgungspannung, Lastimpedanz und Leistungsverstärkereingangsleistung durchlaufen zu lassen und mindestens eine Kombination aus Versorgungsspannung, Lastimpedanz, Leistungsverstärkereingangsleistung und Phase für jede Ausgangsleistung zu bestimmen, zum Beispiel in Übereinstimmung mit einer maximalen Leistungsverstärkereffizienz. Weiter kann in einigen Beispielen die Verzögerung zwischen dem Leistungsverstärkermoduleingangssignal, bzw. den Leistungsverstärkermoduleingangssignalen, und der Versorgungsspannung bestimmt und an das einstellbare Anpassnetzwerk 1145 gegeben werden.
In einer Sendephase können zugeordnete LUT-Werte zur Konfigurierung des einstellbaren Anpassnetzwerks 1145 in das Hüllkurve-zu-Anpassung-Zuordnungsmodul 1102 geladen werden. Zum Beispiel kann ein erster Satz von Last-LUT-Zuordnungswerten an eine Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente angelegt werden, ein zweiter Satz von Last-LUT-Zuordnungswerten kann an eine Hüllkurve-zu-Anpassung-Zuordnungskomponente angelegt werden und/oder ein dritter Satz von LUT-Zuordnungswerten kann an eine DPD-Komponente angelegt werden. Weiter kann in einigen Beispielen mindestens eine Verzögerungs-LUT (nicht ausdrücklich gezeigt aber Teil von LUTs 1195) mit beiden Verzögerungssteuerungen 1104 und 525 verbunden sein, um Verzögerungen auf durch diese hindurchlaufende Signale anzuwenden. In einigen anderen Beispielen können ein oder mehrere vorher bestimmte Verzögerungswerte in beide Verzögerungssteuerungen 1104 und 525 geladen werden.
Bezug nehmend auf 12 wird ein Beispielflussdiagramm 1200 eines Verfahrens zur Steuerung einer Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Zunächst wird bei 1202 eine Leistungsverstärkermoduleingangsleistung aus einer Liste von gewünschten Eingangsleistungen durch die Schaltung durchlaufen gelassen. Bei 1204 wird eine Leistungsverstärkermodulversorgungsspannung aus einer Liste von gewünschten Versorgunsspannungen durch die Schaltung durchlaufen gelassen. Bei 1206 wird auch eine Leistungsverstärkerausgangsimpedanz aus einer Liste von gewünschten Leistungsverstärkerausgangslasten durch die Schaltung durchlaufen gelassen. Bei jeder der Einstellungen aus 1202, 1204, 1206 wird bei 1208 die gesamte Stromaufnahme zusammen mit Leistungsverstärker AM/AM- und AM/PM-Werten für jede Kombination aus Leistungsverstärkereingangsleistung, Versorgungsspannung und Ausgangsimpedanz gemessen.
Bei 1210 wird eine Leistungsverstärkersollausgangsleistung gewählt. Bei 1212 kann eine Interpolation über den gemessenen Ausgangsleistungsbereich verwendet werden, um eine Kombination von verschiedenen Werten zu bestimmen, um die gewählte Leistungsverstärkersollausgangsleistung von 1210 zu erreichen, zum Beispiel ein Satz von Werten, welche weniger Stromaufnahme benötigen.
Bei 1214 können der Wert (bzw. die Werte) von 1212 in einer oder mehreren LUTs gespeichert werden. In einigen Beispielen können die eine oder mehrere LUTs eines oder mehrere von AM/AM, AM/PM, Ausgangsimpedanz und Versorgungsspannung enthalten. Bei 1216 bestimmt das Flussdiagramm, ob die Phase des Durchlaufens abgeschlossen wurde (oder nicht). Wenn bei 1216 bestimmt wird, dass die Phase des Duchlaufens nicht abgeschlossen wurde, dann kehrt der Ablauf zu Schritt 1212 zurück, wobei eine Interpolation über den gemessenen Bereich der Ausgangsleistung verwendet werden kann, um eine Kombination aus verschiedenen Werten zu bestimmen, um die gewählte Leistungsverstärkersollausgangsleistung aus 1210 zu erreichen, zum Beispiel ein Satz von Werten, welche weniger Stromaufnahme benötigen. Andernfalls fährt der Ablauf nach 1216 zu Schritt 1218 fort und sowohl eine Verzögerung zwischen dem Leistungsverstärkereingangssignal und einer Versorgungsspannung als auch die Verzögerung zwischen dem Leistungsverstärkersignal und dem Eingangssignal des einstellbaren Anpassnetzwerks werden bestimmt. Bei 1220 können die vorher in 1218 bestimmten Verzögerungswerte daher gespeichert werden, bis sie verwendet werden.
Auf diese Weise können die verschiedenen vorgehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen den Vorteil aus beiden, ET- und Lastregelungs-Techniken, nutzen, und damit eine leistungseffizientere PA-Architektur mit besserer Linearität bieten. Insbesondere können unterschiedliche Impedanzwerte in der Lastregelungstechnik untergebracht werden, zusammen mit einer Verwendung von beidem Vin-Vpa- und Vin-PM-Zuordnung für unterschiedliche Durchschnittsausgangsleistungsanforderungen. Weiter sind Anordnungen und Verfahren zum Suchen von Vin-Vpa- und Vin-PM beschrieben worden, welche vorteilhafterweise nicht von unterschiedlicher PA-Ausgangslast und -Ausgangleistung abhängig sind.
Nun Bezug nehmend auf 13 wird ein typisches Computersystem 1300 dargestellt, die verwendet werden kann, um eine softwaregesteuerte Leistungsregelungsfunktionalität in Ausführungsformen der Erfindung umzusetzen, welche Hüllkurven-Tracking und Lastregelung verwenden. Computersysteme dieser Art können in drahtlosen Kommunikationseinheiten verwendet werden, wie etwa Basisstationen eNodeBs. Fachleute auf dem betreffenden Gebiet werden auch erkennen, wie die Erfindung unter Verwendung anderer Computersysteme oder -architekturen umgesetzt werden kann. Zum Beispiel kann das Computersystem 1300 einen Desktop-, Laptop- oder Notebook-Computer, eine tragbare Computervorrichtung (PDA, Mobiltelefon, Palmtop, usw.), Großrechner, Server, Client oder jede andere Art von spezieller oder Mehrzweck-Computervorrichtung darstellen, wie sie für eine gegebene Anwendung oder Umgebung gewünscht wird. Das Computersystem 1300 kann einen oder mehrere Prozessoren, so wie einen Prozessor 1304 enthalten. Der Prozessor 1304 kann unter Verwendung eines Mehrzweck- oder Spezialrechenwerks, so wie zum Beispiel einem Mikroprozessor, einem Mikrocontroller oder anderer Steuerlogik, ausgeführt sein. In diesem Beispiel ist der Prozessor 1304 mit einem Bus 1302 oder einem anderen Kommunikationsmedium verbunden.
Das Computersystem 1300 kann auch einen Hauptspeicher 1308, wie ein Random Access Memory (RAM) oder einen anderen dynmischen Speicher, zum Speichern von Informationen und Anweisungen, welche von dem Prozessor 1304 auszuführen sind, enthalten. Der Hauptspeicher 1308 kann auch zum Speichern von temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während einer Ausführung von Anweisungen, welche von dem Prozessor 1304 auszuführen sind, verwendet werden.
Das Computersystem 1300 kann in ähnlicher Weise ein Read Only Memory (ROM) oder eine andere statische Speichervorrichtung enthalten, welche mit dem Bus 1302 verbunden ist, um statische Informationen und Anweisungen für den Prozessor 1304 zu speichern.
In einigen Beispielen kann das Computersystem 1300 funktionsfähig sein, um verschiedene Softwareprogramme auszuführen, um eine Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung in einem Kalibrierungszustand zu steuern und/oder um eine Leistungsverstärkerlastmodulationsschaltung in einem Sendezustand zu steuern.
Das Computersystem 1300 kann auch ein Informationsspeichersystem 1310 enthalten, welches zum Beispiel ein Medienlaufwerk 1312 und eine Schnittstelle 1320 für Wechselspeicher enthalten kann. Das Medienlaufwerk 1312 kann ein Laufwerk oder einen anderen Mechanismus enthalten, um feste oder wechselbare Speichermedien zu unterstützen, so wie ein Hard Disk Laufwerk, ein Floppy Disk Laufwerk, ein Magnetbandlaufwerk, ein Laufwerk für optisches Disks, ein Compact Disk (CD) oder digital Video (DVD) Lese- oder Schreiblaufwerk (R oder RW) oder ein anderes Laufwerk für wechselbare oder feste Medien. Speichermedien 1318 können zum Beispiel eine Hard Disk, eine Floppy Disk, ein magnetisches Band, eine optische Disk, eine CD oder DVD oder ein anderes festes oder wechselbares Medium enthalten, welches vom Medienlaufwerk 1312 ausgelesen und beschrieben wird. Wie diese Beispiele zeigen, können die Speichermedien ein computerlesbares Speichermedium enthalten, welches eine besondere Computersoftware oder Daten darauf gespeichert hat.
In alternativen Ausführungsformen kann das Informationsspeichersystem 1310 andere ähnliche Komponenten enthalten, die es erlauben, Computerprogramme oder andere Anweisungen oder Daten in das Computersystem 1300 zu laden. Solche Komponenten können zum Beispiel eine wechselbare Speichereinheit 1322 und eine Schnittstelle 1320, wie eine Programmcartridge und eine Cartridgeschnittstelle, einen wechselbaren Speicher (zum Beispiel ein Flashmemory oder andere wechselbare Speichermodule) und einen Speicherschlitz und andere abnehmbare Speichereinheiten 1322 und Schittstellen 1320, enthalten, welche erlauben, dass Software und Daten von der Wechselspeichereinheit 1318 zum Computersystem 1300 übertragen werden können.
Das Computersystem 1300 kann auch eine Kommunikationsschnittstelle 1324 enthalten. Die Kommunikationsschnittstelle 1324 kann verwendet werden, um zu erlauben, dass Software und Daten zwischen dem Computersystem 1300 und externen Vorrichtungen übertragen werden können. Beispiele für Kommunikationsschnittstellen 1324 können ein Modem, eine Netzwerkschnittstelle (so wie eine Ethernet- oder eine NIC-Karte), einen Kommunikationsanschluss (so wie zum Beispiel einen Universal Serial Bus (USB) Anschluss), einen PCMCIA-Schlitz und -Karte, usw. enthalten. Software und Daten, welche über die Kommunikationsschnittstelle 1324 übertragen werden, besitzen die Form von Signalen, die elektronisch, elektromagnetisch und optisch sein können oder andere Signale, die in der Lage sind, von der Kommunikationsschnittstelle 1324 empfangen zu werden. Diese Signale werden der Kommunikationsschnittstelle 1324 über einen Kanal 1328 zur Verfügung gestellt. Dieser Kanal 1328 kann Signale befördern und kann unter Verwendung eines drahtlosen Mediums, einer Leitung oder eines Kabels, einer Lichtleitfaser oder eines anderen Kommunikationsmediums ausgeführt sein. Einige Beispiel eines Kanals enthalten eine Telefonleitung, eine Mobiltelefonverbindung, eine HF-Verbindung, eine Netzwerkschnittstelle, ein Local- oder Wide Area Network und andere Kommunikationskanäle.
In einigen weiteren alternativen Ausführungsformen können Teile des oder das gesamte Computersystem 1300 funktionsfähig durch ein Echtzeitkommunikationsnetzwerk, zum Beispiel das Internet, verbunden sein. Daher kann in eingen Fällen der Aufbau eines Computersystems 1300 geographisch über ein Netzwerk verteilt sein, mit den Mitteln und der Fähigkeit, die verteilten Teile des Computersystems 1300 simultan zu betreiben. In einigen weiteren Ausführungsformen kann das Computersystem 1300 über ein verteiltes Computernetzwerk funktionsfähig mit einem oder mehreren weiteren Computersystemen verbunden sein.
In diesem Dokument können die Begriffe ”Computerprogrammprodukt”, ”computerlesbares Medium” und ähnliche allgemein verwendet werden, um sich auf Medien wie zum Beispiel den Speicher 1308, die Speichervorrichtung 1318 oder die Speichereinheit 1322 zu beziehen. Diese und andere Formen von computerlesbaren Medien können eine oder mehrere Anweisungen zur Verwendung von dem Prozessor 1304 speichern, um den Prozessor zu veranlassen, festgelegte Operationen auszuführen. Solche Anweisungen, allgemein bekannt als ”Computerprogrammcode” (welcher in Form von Computerprogrammen oder anderen Gruppierungen geordnet werden kann), ermöglichen dem Computersystem 1300, wenn sie ausgeführt werden, Funktionen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen. Es ist zu beachten, dass der Code den Prozessor direkt veranlassen kann, festgelegte Operationen auszuführen, dass er kompiliert werden kann, um dies zu tun, und/oder dass er mit anderen Software-, Hardware und/oder Firmware-Elementen (z. B. Bibliotheken zur Ausführung von Standardfunktionen) kombiniert werden kann, um dies zu tun.
In einer Ausführungsform, in der die Elemente durch Verwendung von Software ausgeführt sind, kann die Software auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein und in das Computersystem 1300 geladen werden, zum Beispiel durch Verwenden eines abnehmbaren Speicherlaufwerks 1322, eines Laufwerks 1312 oder einer Kommunikationsschnittstelle 1324. Die Steuerlogik (in diesem Beispiel Softwareanweisungen oder Computerprogrammcode) veranlasst den Prozessor 1304, wenn sie vom Prozessor 1304 ausgeführt wird, die Funktionen der Erfindung wie hier beschrieben auszuführen.
In der vorangehenden Spezifikation wurde die Erfindung unter Bezug auf spezielle Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen darin gemacht werden können, ohne vom breiteren Umfang und Geltungsbereich der Erfindung, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass die Grenzen zwischen logischen Blöcken lediglich veranschaulichend sind, und dass alternative Ausführungsformen logische Blöcke oder Schaltungselemente zusammenfassen können oder eine alternative Zerlegung von Funktionalität für verschiedene logische Blöcke oder Schaltungselemente einführen können. So muss verstanden werden, dass die hier dargestellten Architekturen lediglich beispielhaft sind, und dass in der Tat viele andere Architekturen ausgeführt werden können, welche dieselbe Funktionalität erreichen.
Jede Anordnung von Komponenten, um dieselbe Funktionalität zu erreichen, ist gewissermaßen ”verbunden”, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird. Daher können beliebige zwei Komponenten, die hier kombiniert sind, um eine bestimmte Funktionalität zu erreichen, als miteinander ”verbunden” angesehen werden, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird, unabhängig von Architekturen oder dazwischenliegenden Komponenten. Ähnlich können beliebige zwei so verbundene Komponenten auch als miteinander ”funktionsfähig verbunden” oder ”funktionsfähig gekoppelt” angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen.
Weiter werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass Grenzen zwischen den vorher beschriebenen Operationen lediglich veranschaulichend sind. Die mehrfachen Operationen können zu einer einzigen Operation kombiniert werden, eine einzelne Operation kann in zusätzliche Operationen aufgeteilt werden, und Operationen können zumindest teilweise zeitlich überlappend ausgeführt werden. Darüber hinaus können alternative Ausführungsformen mehrfache Realisierungen einer bestimmten Operation enthalten und die Reihenfolge der Operationen kann in verschiedenen anderen Ausführungsformen gewechselt werden.
Zum Beispiel ist in einigen beispielhaften Ausführungsformen vorstellbar, dass der Leistungsregler und der Lastregler in einem einzigen Regler kombiniert werden können. Weiter ist es vorstellbar, dass in einigen beispielhaften Ausführungsformen von den LUTs, obwohl sie einzeln beschrieben wurden und dadurch der Eindruck entsteht, dass sie separate Speicherelemente aufweisen, eine Anzahl oder alle einen Teil eines einzigen LUT- oder Speicherelements bilden können.
Auch können zum Beispiel die verschiedenen Komponenten/Module oder ihre Teile als Software- oder Code-Darstellungen von physikalischen Schaltungen oder von logischen in physikalische Schaltungen umwandelbare Darstellungen, so wie in einer Hardwarebeschreibungssprache jeder passenden Art, ausgeführt werden.
Auch ist die Erfindung nicht auf physikalische Vorrichtungen oder Einheiten begrenzt, welche in nicht-programmierbarer Hardware ausgeführt sind, sondern kann ebenso in programmierbaren Vorrichtungen oder Einheiten angewendet werden, um die gewünschten Vorrichtungsfunktionen durch Operationen mit einem passenden Programmcode auszuführen, so wie Großrechner, Kleincomputer, Server, Workstations, Personalcomputer, Notepads, Personal Digital Assistents, elektronische Spiele, automotive und andere eingebettete Systeme, Mobiltelefone und verschiedene andere drahtlose Vorrichtungen, die in dieser Anmeldung im Allgemeinen als ”Computersysteme” bezeichnet werden.
Andere Modifikationen, Variationen und Alternativen sind jedoch ebenso möglich. Die Beschreibungen und Zeichnungen sind entsprechend in erläuterndem Sinn und nicht in einem begrenzenden Sinn zu betrachten.
In den Ansprüchen sollen alle Bezugszeichen, die in Klammern gesetzt sind, nicht als den Anspruch einschränkend angesehen werden. Das Wort ”aufweisend” schließt nicht die Gegenwart von anderen Elementen oder Schritten als der aufgezählten aus. Weiter sind die Begriffe ”ein” oder ”eine” wie hier verwendet als eins oder mehr als eins definiert. Auch soll die Verwendung von einführenden Formulierungen wie ”mindestens eins” und ”eins oder mehrere” in den Ansprüchen nicht so gesehen werden, dass die Einführung eines anderen Anspruchselements durch die unbestimmten Artikel ”ein”, ”eine”, usw. irgendeinen bestimmten Anspruch, welcher ein solches eingeführtes Anspruchselement umfasst, auf Erfindungen einschränkt, die nur ein solches Element enthalten, selbst wenn derselbe Anspruch die einführenden Formulierungen ”eins oder mehrere” oder ”mindestens eins” und unbestimmte Artikel wie ”ein”, ”eine”, usw. enthält. Das Gleiche gilt für die Verwendung von bestimmten Artikeln. Wenn nicht anders festgelegt, werden Begriffe wie ”erst”, ”erster”, usw. und ”zweit”, ”zweiter”, usw. verwendet, um willkürlich zwischen den Elementen zu unterscheiden, die durch solche Begriffe bezeichnet sind. So sind diese Begriffe nicht notwendigerweise vorgesehen, um eine zeitliche oder andere Priorisierung solcher Elemente anzuzeigen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in wechselseitig unterschiedlichen Ansprüchen vorgetragen werden, zeigt nicht an, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht zum Vorteil verwendet werden kann.
Fachleute auf dem Gebiet werden leicht bemerken, dass zahlreiche Modifikationen und Abänderungen der Vorrichtung und des Verfahrens gemacht werden können, während die Lehren der Erfindung beibehalten werden. Entsprechend sollte die obige Offenbarung nur als durch den Umfang der angehängten Ansprüche begrenzt angesehen werden.
Zusammenfassend weist eine Kommunikationseinheit einen Hochfrequenz-Sender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, auf, aufweisend: ein Leistungsverstärkermodul, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; ein Hüllkurven-Trackingsystem, das funktionsfähig mit dem PA-Modul verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungspannung für das PA-Modul veränderbar zu steuern; und ein Lastregelsystem, das funktionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls verbunden und angeordnet ist, um eine Leistungsverstärkerausgangslast zu steuern.
Bezugszeichenliste

105: Durchschnittsleistung
110: Durchschnittsieistungs-Tracking (average power tracking – APT) Vpa Zuordnung
115: Gleichspannungswandler
120: PA-Versorgungsspannung (Vpa)
125: Eingangssignal I + jQ
130: HF-Sender
135: PA-Eingangsleistung (Pin)
140: Leistungsverstärker (PA)
145: Feste Last
202: Eingangssignal I + jQ
204: Hüllkurvendetektor
210: Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnung
212: Verzögerungsteuerung
214: Versorgungsmodulator
220: PA-Versorgungsspannung (Vpa)
225: PA-Ausgangssignal
230: HF-Sender
235: PA-Eingangsleistung (Pin)
240: Leistungsverstärker (PA)
245: Feste Last
302: Eingangssignal I + jQ
304: Hüllkurvendetektor
310: Hüllkurvenzuordnung
312: Verzögerungssteuerung
314: Operationsverstärker
316: Steuerspannung
320: Versorgungsspannung
325: HF-PA-Ausgangssignal
326: Digitale Vorverzerrung
330: HF-Sender
335: PA-Eingangsleistung
340: Leistungsverstärker
345: einstellbares Anpassnetzwerk
402: Antenne
404: Antennenschalter/Duplexfilter
406: Empfängereingangsschaltung
408: Signalverarbeitungsfunktion
410: Benutzerschnittstelle
414: Steuerung
416: Speichervorrichtung
418: Timerfunktion
420: Benutzerschnittstelle
422: Sender-/Modulationsschaltung
424: PA-Modul oder integrierte PA-Schaltung
425: Versorgungsspannungsmodulator
426: Koppler
428: Signalverarbeitungsfunktion
440: Abwärtswandler
445: Rückkopplungssignalbestimmung
505: Hüllkurvendetektor
510: Eingangssignal I + jQ
515: Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnung
520: Versorgungsmodulator
525: Verzögerungssteuerung
530: PA-Eingangsleistung
535: PA-Versorgungsspannung
540: Soll-Ausgangsleistung
545: einstellbares Anpassnetzwerk
550: HF-Sender
555: Leistungsverstärker
560: Digitale Vorverzerrung
565: Lastregler
570: Abtastwert vom Sendeausgangssignal
575: Leistungsregler
580: Steuerspannung
595: Nachschlagtabellen, LUT(s)
802: Impedanzdetektor
804: Koppler
805: Lastimpedanzwert
806: Nachschlagtabellen, LUT(s)
815: Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnung
845: einstellbares Anpassnetzwerk
860: digitale Vorverzerrung
875: Leistungssteuerung
880: Wert zum einstellen des Anpassnetzwerks
895: eine oder mehrere Nachschlagtabellen, LUT(s)
912: Leistungsverstärker
914: Leistungsverstärker
911: Schalter
915: Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnung
916: Lastregler
920: Versorgungsmodulator
935: PA-Eingangsleistung
950: HF-Sender
955: PA-Eingangsleistung
960: digitale Vorverzerrung
975: Leistungsregler
980: Leistungsverstärkeraktivierung
995: Nachschlagtabellen, LUT(s)
1102: Hüllkurve-zu-Anpassung-Zuordnungsmodul
1104: Verzögerungssteuerung
1145: einstellbares Anpassnetzwerk
1195: eine oder mehrere Nachschlagtabellen, LUT(s)
1300: Computer-System
1302: Bus
1304: Prozessor
1308: Speicher
1310: Speichervorrichtungen
1312: Laufwerk
1318: Medium
1320: Speichereinheitsschnittstelle
1322: Speichereinheit
1324: Kommunikationsschnittstelle
1328: Übertragungskanal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 008093945 B2 [0015]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Edmund Neo und anderen ”Adaptive Multi-Band Multi-Mode Power Amplifier Using Integrated Varactor-Based Tunable Matching Networks”, JSSC 2008 [0079]

Claims

Eine Kommunikationseinheit (500), aufweisend: einen Hochfrequenz-Sender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, aufweisend: ein Modul (555) zur Leistungsverstärkung, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; ein Hüllkurven-Trackingsystem, im Folgenden auch als ET-System bezeichnet, das funktionsfähig mit dem PA-Modul (555) verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung (535) für das PA-Modul (555) veränderbar zu steuern; und ein Lastregelsystem (565), das funktionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls (555) verbunden und angeordnet ist, eine Leistungsverstärkerausgangslast zu regeln.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 1, wobei das Lastregelsystem (565) mindestens einen Lastregler aufweist, der funktionsfähig mit einem einstellbaren Anpassnetzwerk (545) verbunden ist, das funktionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls (555) verbunden und angeordnet ist, um eine Leistungsverstärkerausgangslast einzustellen.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Lastregler eine durchschnittsleistungsbasierte PA-Lastregelung durchführt, wobei der mindestens eine Lastregler für eine Mehrzahl von Durchschnittsausgangsleistungspegeln des PA-Moduls (555) eine Ausgangslastimpedanz für den Ausgang des PA-Moduls (555) auswählt und einstellt.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 3, wobei die Ausgangslastimpedanz für den Ausgang des PA-Moduls (555), welche durch den mindestens einen Lastregler ausgewählt und eingestellt wird, in eine Nachschlagtabelle (595), im Folgenden auch als Lookuptable, LUT, bezeichnet, eingetragen oder aus einer Nachschlagtabelle (595) ausgelesen wird.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 4, wobei die Ausgangslastimpedanz für den Ausgang des PA-Moduls (555) durch den mindestens einen Lastregler ausgewählt und eingestellt wird, um eine bestimmte Verstärkung des PA-Moduls für einen bestimmten PA-Stromverbrauch zur Verfügung zu stellen.
Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiter einen schaltbaren übertragerbasierten Spannungskombinator aufweist, der funktionsfähig mit einer Mehrzahl von Leistungsverstärkern (910; 912; 914), PAs, des PA-Moduls verbunden ist, so dass eine Ausgangsleistung und eine Last des PA-Moduls durch gleichzeitiges Anlegen eines Eingangssignals an eine Anzahl der PAs wählbar ist.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 6, weiter aufweisend eine Kombinatorsteuerung, die funktionsfähig durch jeweilige Schalter (911) mit jeweiligen Eingängen der Mehrzahl von PAs (910; 912; 914) verbunden und angeordnet ist, um ein Eingangssignal entsprechend einer Betriebsdurchschnittsausgangsleistung und Ausgangslastimpedanz für die kombinierten PAs an eine Anzahl von PAs zu schalten.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 7, wobei ein Leistungsregler (575; 875) angeordnet ist, um eine Änderung einer an das PA-Modul (555) anzulegenden Versorgungsspannung entsprechend einer Änderung einer Ausgangslastimpedanz auszuwählen.
Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die weiter einen Hüllkurvendetektor (505) aufweist, der angeordnet ist, um eine Hüllkurve eines Eingangssignals zu messen und ein Hüllkurvenanzeigensignal an beides, eine Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente (515) im ET-System und eine Hüllkurve-zu-Last-Anpassung-Zuordnungskomponente (1102) im Lastregelsystem, anzulegen.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 9, wobei die Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente (515) im ET-System funktionsfähig mit einem Versorgungsmodulator (520) verbunden ist, um eine konstante Verstärkungs-ET-Zuordnung einer PA-Versorgungsspannung (535) bereitzustellen, welche AM/AM-Effekte des PA-Moduls (555) ausgleicht.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 9 oder 10, die weiter ein Lastanpassung-Verzögerungssteuermodul (1104) aufweist, das funktionsfähig mit der Hüllkurve-zu-Last-Anpassung-Zuordnungskomponente (1102) im Lastregelsystem verbunden ist, wobei das Lastanpassung-Verzögerungssteuermodul (1104) eine zeitliche Ausrichtung eines Laststeuersignals zwischen einem Laststeuerpfad des Lastregelsystems und einem Sendepfad des HF-Senders anpasst, um die Lastregelung zu mindestens einer momentanen Hüllkurve eines zu verstärkenden Wellenformsignals auszurichten.
Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die weiter einen Koppler (804) aufweist, der funktionsfähig mit einem Impedanzdetektor (802) verbunden und angeordnet ist, einen Teil eines Ausgangssignals (540) des PA-Moduls (555) zu erhalten und den Ausgangssignalteil an den Impedanzdetektor (540) bereitzustellen, welcher angeordnet ist, um eine PA-Lastimpedanzanzeige (805) an den Lastregler (865) zu liefern.
Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Hüllkurven-Trackingsystem mindestens einen Leistungsregler (575; 875; 975) zum Einstellen von Leistungspegeln im Hüllkurven-Trackingsystem aufweist.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 13, die weiter ein Modul (560; 860; 960) zur digitalen Vorverzerrung, im Folgenden auch als DPD-Modul bezeichnet, aufweist, das angeordnet ist, um ein Eingangssendesignal zu erhalten und zu verzerren, um das verzerrte Sendesignal an einen HF-Sendeblock auszugeben, um das verzerrte Sendesignal zu verstärken und hochzusetzen, und um das verstärkte, hochgesetzte, verzerrte Sendesignal (530; 935) an das PA-Modul (555) anzulegen, wobei der Leistungsregler (575; 875; 975) funktionsfähig verbunden und angeordnet ist, um Leistungspegel im HF-Sendeblock (550; 950), DPD-Modul (560; 860; 960) und der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente (515; 815; 915) einzustellen.
Kommunikationseinheit nach Anspruch 13 oder 14, die weiter einen Lastregler (565; 865; 916) aufweist, der funktionsfähig mit dem Leistungsregler (575; 875; 975) verbunden ist, so dass der Leistungsregler (575; 875; 975) als Folge einer bestimmten PA-Modul-Ausgangslast Leistungspegel im HF-Sendeblock (550; 950), DPD-Modul (560; 860; 960) und der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente (515; 815; 915) einstellt.
Kommunikationseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die weiter ein Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungssteuermodul (525) aufweist, das funktionsfähig mit der Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente (515) im ET-System verbunden ist, wobei das Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungssteuermodul (525) eine zeitliche Ausrichtung zwischen dem Hüllkurven-Trackingpfad des Hüllkurven-Trackingsystems und einem Sendepfad des HF-Senders anpasst, um die Hüllkurven-Tracking-Leistungsverstärkermodul-Versorgungsspannung (535) zu mindestens einer momentanen Hüllkurve eines zu verstärkenden Wellenformsignals auszurichten.
Eine integrierte Schaltung für eine Kommunikationseinheit, die einen Hochfrequenz-Sender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, aufweist, der ein Hüllkurven-Trackingsystem aufweist; wobei die integrierte Schaltung aufweist: ein Leistungsverstäker-Modul, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; mindestens einen Teil eines Hüllkurven-Trackingsystems, das funktionsfähig mit dem PA-Modul verbunden und angeordnet ist, eine Versorgungsspannung für das PA-Modul veränderbar zu steuern; und mindestens einen Teil eines Lastregelsystems, das funktionsfähig mit einem Ausgang des PA-Moduls verbunden und angeordnet ist, um eine Leistungsverstärkerausgangslast zu regeln.
Ein Verfahren zum Hüllkurven-Tracking in einer Einheit zur drahtlosen Kommunikation, die einen Hochfrequenz-Sender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines Eingangssignals mit einer Hüllkurve, die sich mit der Zeit verändert, an einem Eingang des HF-Senders; Messen einer Hüllkurve des Eingangssignals; Einstellen eines Wertes in einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente in einem Hüllkurven-Trackingsystem, um eine Versorgungsspannung für ein Leistungsverstärker-Modul, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet, innerhalb des HF-Senders zu setzen; Empfangen von mindestens einer Anzeige eines Ausgangssignals des PA-Moduls; und Anpassen einer PA-Ausgangslast als Folge davon.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Anpassen einer PA-Ausgangslast als Folge davon aufweist: Auswählen einer Mehrzahl von PA-Ausgangsleistungsbetriebspunkten, Bestimmen einer passenden PA-Ausgangsimpedanz für jeden PA-Ausgangsleistungsbetriebspunkt in Abhängigkeit von PA-Verstärkung und Leistungsaufnahme; und Anpassen einer PA-Ausgangslastimpedanz als Folge davon.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Bestimmen einer passenden PA-Ausgangsimpedanz für jeden PA-Ausgangsleistungsbetriebspunkt weiter ein Bestimmen einer an die Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente anzulegenden Versorgungsspannung und einer auf ein einstellbares Anpassnetzwerk anzuwendenden Lastimpedanzzuordnung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Einstellen eines Wertes in einer Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente eines oder mehr der Folgenden aufweist: Laden eines Wertes für eine Hüllkurven-Zuordnungsnachschlagtabelle in einem Hüllkurven-Zuordnungsmodul, Laden eines Wertes für ein digitales Vorverzerrungs-Modul, im Folgenden auch als DPD-Modul bezeichnet, Laden von mindestens einem Verzögerungswert in mindestens einem von: einem Hüllkurve-zu-Versorgung-Verzögerungssteuermodul, einem Hüllkurve-zu-Last-Anpassung-Zuordnung-Verzögerungssteuermodul.
Ein nicht-flüchtiges Computerprogrammprodukt, aufweisend einen ausführbaren Programmcode zum Hüllkurven-Tracking in einer Einheit zur drahtlosen Kommunikation, die einen Hochfrequenz-Sender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, aufweist, wobei der ausführbare Programmcode funktionsfähig ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 durchzuführen, wenn er in einer Kommunikationseinheit ausgeführt wird.