DE102014209679A1 - Verfahren und Vorrichtung für ein Hüllkurven-Trackingsystem - Google Patents

Abstract

Eine Kommunikationseinheit weist einen Hochfrequenz-Sender (500), im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, auf, aufweisend: Ein Leistungsverstärkermodul (555), im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; und ein Hüllkurven-Trackingsystem (505), das funktionsfähig mit dem PA-Modul (555) verbunden ist und einen Versorgungsmodulator besitzt, der angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul (555) als Folge auf eine Anzahl von Eingangsabtastwerten eines Hüllkurvensignals veränderbar zu steuern; wobei das Hüllkurven-Trackingsystem (505) weiter mindestens ein Änderungsratenmodul (518) enthält, das angeordnet ist, um eine maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangssignalabtastwerten bei der Bereitstellung einer veränderbaren Leistungsversorgung an das PA-Modul (555) neu zu verteilen.

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung der Effizienz eines Hüllkurven-Trackingsystems, im Folgenden auch als ET-System bezeichnet, für ein Leistungsverstärkermodul zum Beispiel in einem Hochfrequenz (HF) Sendermodul einer drahtlosen Kommunikationseinheit gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4.
• 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 erfordert 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 an sich schon 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 Entwerten 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 finalen HF-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-Bit-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 Linearitätsprobleme zu überwinden, sind eine Anzahl von Lösungen vorgeschlagen worden, welche Hüllkurven-Tracking mit digitaler Vorverzerrung (digital pre-distortion, DPD) auf das HF-Signal kombinieren können, um die Robustheit von Nachbarkanalschutz (adjacent channel protection, ACP) zu verbessern. Da allerdings das Hüllkurven-Trackingsystem meistens eine Mehrchipimplementierung ist, welche Funktionsblöcke im digitalen Basisband (BB), im analogen BB, HF-Sendeempfänger, Power-Management und Leistungsvertärker (PA) einschließt, kann eine gleichbleibende Hüllkurven-Trackingsystemperformance über alle Baugruppen durch Hardware nicht leicht gewährleistet werden.
• Die Gesamtsendereffizienz hängt zum großen Teil von der Effizienz von sowohl dem Leistungsverstärker (PA) als auch dem Versorgungsmodulatorpfad ab. Im Besonderen haben die Erfinder erkannt, dass die Effizienz gewöhnlich abnimmt, wenn die Eingangssignalbandbreite zunimmt.
• Eine Zahl von anderen Modulatordesigns sind bekannt. Zum Beispiel kann ein lineares Regulator-/Modulatordesign verwendet werden, wobei das Signal-Tracking, obwohl es schnell ist, bekannterweise unter geringer Effizienz leidet. Als eine Folge der geringen Effizienz wird dieses Design bzw. dieser Schaltungsaufbau selten, wenn überhaupt, für ET-Anwendungen benutzt. Ein anderes Beispiel ist ein Hybridmodulator, welcher einen schaltenden Modulator und einen linearen Verstärker aufweist. In Hybridmodulatoren wird der größte Teil der Hüllkurvenenergie durch den schaltenden Modulator erbracht, während die weite Bandbreite des Hüllkurvensignals durch den linearen Verstärker unterstützt wird. Allerdings muss der lineare Verstärker große Hüllkurvenbandbreiten verarbeiten können und außerdem Schaltrauschen unterdrücken. Diese Anforderungen haben einen nachteiligen Einfluss auf die Effizienz des Hybridmodulators.
• Eine Abhandlung mit dem Titel „Slew-rate limited envelopes for driving envelope tracking amplifiers" (von Gabriel Montoro et all, veröffentlicht vom Dept. of Signal Theory and Communications der University Politecnica de Catalunya in Barcelona, Spanien) beschreibt eine Technik, welche einen Maximalwert für einen Änderungsratenbegrenzer in einem ET-Pfad einstellt, für die aber herausgefunden wurde, dass sie einige Verzögerungen und außerhalb des Bandes liegende Ausstrahlungen des Versorgungsmodulators unter sich ändernden Lastbedingungen hervorruft.
• Noch eine weitere Abhandlung mit dem Titel „A DSP structure authorizing reducedbandwidth DC/DC Converters for Dynamic Supply of RF Power Amplifiers in Wideband Applications" (von Albert Cesari et all, veröffentlicht von der Groupe Integration de Systemes de Gestion de I'Energie in Toulouse, Frankreich) beschreibt eine Technik, die einen Spitzenwert eines Originalhüllkurvensignals verfolgt, für die jedoch herausgefunden wurde, dass sie ebenfalls einige Verzögerungen hervorruft und wegen der Verwendung eines DC/DC-Wandlereingang-Stufensignals unerwünschte, außerhalb des Bandes liegende Ausstrahlungen des Versorgungsmodulators generiert.
• Daher besteht ein Bedarf an einer effizienteren und kosteneffektiveren Lösung des Problems der Verbesserung für die Gesamtsendereffizienz und insbesondere der Versorgungsmodulatoreffizienz.
• Zusammenfassung
• Dies berücksichtigend zielt die Erfindung darauf, ein System und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um die vorangegangenen Nachteile abzuschwächen, zu veringern oder zu beseitigen.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt jeweils durch eine Kommunikationseinheit und ein Verfahren zum Hüllkurver-Tracking in einer drahtlosen Kommunikationseinheit nach den Ansprüchen 1 und 4.
• Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung.
• Wie aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung klarer ersichtlich wird, weist die Kommunikationseinheit einen Hochfrequenz-(HF-)Sender auf, aufweisend: ein Leistungsverstärker-Modul, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; ein Hüllkurven-Trackingsystem, das funktionsfähig verbunden mit dem PA-Modul ist und einen Versorgungsmodulator aufweist, der angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul in Abhängigkeit von einer Anzahl an Eingangsabtastwerten eines Hüllkurvensignals veränderlich zu steuern. Weiter weist das Hüllkurven-Trackingsystem mindestens ein Änderungsratenmodul auf, das angeordnet ist, um eine maximale Änderungsrate über die Anzahl an Eingangsabtastwerten bei der Bereitstellung einer variablen Leistungsversorgung für das PA-Modul neu zu verteilen.
• Auf diese Weise verteilt das mindestens eine Änderungsratenmodul eine maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangsignalabtastwerten neu und verhindert infolgedessen ein stufenförmiges Eingangssignal an den Versorgungsmodulator, welches außerhalb des Bandes liegende Ausstrahlungen bewirken würde, insbesondere unter sich ändernden Lastbedingungen. Folglich wird eine effizientere und kosteneffektivere Lösung des Problems zur Verbesserung der Gesamtsendereffizienz erzielt, und insbesondere die Versorgungsmodulationseffizienz verbessert.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann der Versorgungsmodulator mindestens einen DC/DC-Wandler aufweisen, der funktionsfähig mit einem linearen Verstärker verbunden ist, welcher angeordnet ist, um eine veränderbare Leistungsversorgung für das PA-Modul zu generieren, so dass das mindestens eine Änderungsratenmodul die neu verteilte maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangsabtastwerten des Hüllkurvensignals an den mindestens einen DC/DC-Wandler bereitstellen kann. Auf diese Weise verteilt das mindestens eine Änderungsratenmodul eine maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangssignalabtastwerten neu und verhindert infolgedessen ein stufenförmiges Eingangssignal an einem DC/DC-Wandler oder einem linearen Verstärker im Versorgungsmodulator, welches außerhalb des Bandes liegende Ausstrahlungen bewirken würde, insbesondere unter sich ändernden Lastbedingungen.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann das mindestens eine Änderungsratenmodul angeordnet sein, um die maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangssignalabtastwerten durch Mittelwertbildung über eine Mehrzahl der Anzahl von Eingangssignalabtastwerten zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert neu zu verteilen. Auf diese Weise kann eine einfache und gleichmäßige Verteilung der Änderungsrate erreicht werden.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform ist der Versorgungsmodulator ein Hybridversorgungsmodulator, der einen linearen Verstärker aufweist, und das mindestens eine Änderungsratenmodul ist weiter angeordnet, um eine Bandbreite eines an den linearen Verstärker angelegten Hüllkurvensignals mit der neuen Verteilung der maximalen Änderungsrate der über die Anzahl von Eingangssignalabtastwerten zu reduzieren. Auf diese Weise kann es durch das Reduzieren einer Bandbreite von an den linearen Verstärker angelegten Signalen einen verringerten Pegel von außerhalb des Bandes liegenden Ausstrahlungen, die vom linearen Verstärker ausgesendet werden, und/oder eine vergrößerte Reserve für die Verstärkerleistung geben. Das kann die Verwendung von günstigeren und/oder weniger leistungsfähigen linearen Verstärkern erlauben.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann der Versorgungsmodulator mindestens einer aus der folgenden Gruppe sein: ein Hybridversorgungsmodulator, ein schaltender Modulator, und wobei das mindestens eine Änderungsratenmodul weiter angeordnet sein kann, um eine Bandbreite eines Hüllkurvensignals als einem Eingangssignal des Versorgungsmodulators in einer Neuverteilung einer maximalen Änderungsrate über die Anzahl von Einganssignalabtastwerten zu reduzieren. Auf diese Weise kann eine Vielfalt an Versorgungsmodulatorentwürfen verwendet werden, um von den hier beschriebenen Konzepten zu profitieren.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann das Hüllkurven-Trackingsystem einen Hüllkurvendetektor aufweisen, der angeordnet ist, um eine Hüllkurve eines Eingangssignals zu erfassen und die erfasste Hüllkurve an mindestens ein Hüllkurvenzuordnungsmodul bereitzustellen, welches angeordnet ist, um die Hüllkurve des Eingangssignals an einen Versorgungsspannungseingang an das mindestens eine Änderungsratenmodul zuzuordnen. Auf diese Weise kann das mindestens eine Änderungsratenmodul eine Änderungsrate einer zugeordneten, an einen Versorgungseingang des PA anzulegenden Referenzspannung begrenzen.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann das Hüllkurven-Trackingsystem mindestens zwei Hüllkurvenzuordnungsmodule aufweisen, wobei ein erstes Hüllkurvenzuordnungsmodul angeordnet sein kann, um die Hüllkurve des Eingangssignals zuzuordnen, um eine Versorgungsspannung für einen linearen Verstärker zur Verfügung zu stellen, der funktionsfähig mit dem mindestens einen Änderungsratenmodul verbunden ist; und ein zweites Hüllkurvenzuordnungsmodul ist angeordnet, um die Hüllkurve des Eingangssignals zuzuordnen, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul zur Verfügung zu stellen.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform weist der HF-Sender weiter ein Modul zur digitalen Vorverzerrung auf, das angeordnet ist, um das Eingangshüllkurvensignal zu empfangen und vorzuverzerren, wobei das zweite Hüllkurvenzuordnungsmodul angeordnet ist, um eine Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals an das Modul zur digitalen Vorverzerrung bereitzustellen, so dass das Modul zur digitalen Vorverzerrung das Eingangshüllkurvensignal zumindest teilweise basierend auf der Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals verzerrt.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform weist das Hüllkurven-Trackinsystem mindestens zwei Änderungsratenmodule auf, die funktionsfähig mit den jeweiligen mindestens zwei Hüllkurvenzuordnungsmodulen verbunden sind, wobei ein zweites Änderungsratenmodul funktionsfähig zwischen einem zweiten Hüllkurvenzuordnungsmodul und dem linearen Verstärker verbunden und angeordnet ist, um eine in der Änderungsrate angepasste Darstellung einer Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals an den linearen Verstärker bereitzustellen.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann der HF-Sender weiter ein Modul zur digitalen Vorverzerrung aufweisen, das angeordnet ist, um das Eingangshüllkurvensignal zu empfangen und vorzuverzerren, wobei sowohl ein erstes Änderungsratenmodul als auch das zweite Änderungsratenmodul angeordnet sind, um eine in der Änderungsrate angepasste Darstellung der Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals an das Modul zur digitalen Vorverzerrung beireitzustellen, so dass das Modul zur digitalen Vorverzerrung das Eingangshüllkurvensignal mindestens teilweise basierend auf den Eingangshüllkurvenangaben des Eingangshüllkurvensignals verzerrt.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine integrierte Schaltung für eine Kommunikationseinheit bereitgestellt, die einen Hochfrequenz-, HF-, Sender aufweist, der ein Leistungsverstärkermodul, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet, aufweist. Die integrierte Schaltung weist ein Hüllkurven-Trackingsystem auf, das funktionsfähig mit dem PA-Modul verbunden ist, aufweisend: einen Versorgungsmodulator, der angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul als Folge einer Anzahl von Eingangssignalabtastwerten eines Hüllkurvensignals veränderbar zu steuern; und mindestens ein Änderungsratenmodul, das angeordnet ist, um eine maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangssignalabtastwerten bei der Bereitstellung einer veränderbaren Leistungsversorgung für das PA-Modul neu zu verteilen.
• Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren eines Hüllkurven-Trackings in einer drahtlosen Kommunikationseinheit bereitgestellt, die einen Hochfrequenzsender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, aufweist, der ein Leistungsverstärkermodul, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet, besitzt, und ein Hüllkurven-Trackingsystem, welches einen Versorgungsmodulator aufweist. Das Verfahren weist auf: Empfangen eines Eingangssignals mit einer Hüllkurve, die sich mit der Zeit verändert, an einem Eingang des HF-Senders; Erfassen einer Hüllkurve des Eingangssignals; Zuordnen der erfassten Hüllkurve des Eingangssignals zu einer Leistungsversorgungsspannung, die an das PA-Modul anzulegen ist, um ein Spannungsreferenzsignal zu erzeugen; Abtasten des erzeugten Spannungsreferenzsignals; Neuverteilen einer maximalen Änderungsrate über eine Mahrzahl von Eingangssignalabtastwerten des erzeugten Spannungsreferenzsignals, um einen Ausgangsabtastwert bereitzustellen und eine Versorgungsspannung für das PA-Modul veränderbar zu steuern.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform weist das Abtasten des erzeugten Spannungsreferenzsignals auf: Verarbeiten einer Mehrzahl von Eingangssignalabtastwerten; und Berechnen einer aktuellen Änderungsrate jedes Eingangssignalabtastwertes.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform kann das Verfahren weiter ein Wiederholen des Abtastens des erzeugten Spannungsreferenzsignals und ein Neuverteilen der maximalen Änderungsrate über eine Anzahl von Eingangssignalabtastwerten des erzeugten Spannungsreferenzsignals aufweisen, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul veränderbar zu steuern.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform weist das Umverteilen einer maximalen Änderungsrate über eine Mehrzahl von Eingangssignalabtastwerten des erzeugten Spannungsreferenzsignals eine Mittelwertbildung über eine Mehrzahl der Anzahl der Eingangssignalabtastwerte zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert auf.
• In einer beispielhaft gewählten Ausführungsform weist das Neuverteilen einer maximalen Änderungsrate über eine Mehrzahl von Eingangssignalabtastwetren des erzeugten Spannungsreferenzsignals ein gleichmäßiges Verteilen der maximalen Änderungsrate über ein Ausgangssignal auf.
• 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.
• Diese und andere Ziele der Erfindung werden offensichtlich und erkärt mit Bezug auf die nachfolgen beschriebenen Ausführungsformen.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Im Folgenden wird die Erfindung weiter durch Beispiele unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen dargestellt. Davon:
• 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) einsetzt.
• 4 stellt ein vereinfachtes allgemeines Blockdiagramm eines Beispiels einer Kommunikationseinheit dar.
• 5 stellt ein Blockdiagramm einer Schaltung zur dynamischen Leistungsverstärkerversorgungsmodulation dar, welche Hüllkurven-Tracking einsetzt und in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepasst ist.
• 6 stellt ein Beispielflussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Leistungsverstärkerversorgungsmodulationsschaltung dar, welche Hüllkurven-Tracking übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung einsetzt.
• 7 stellt ein weiteres Blockdiagramm einer Schaltung zur dynamischen Leistungsverstärkerversorgungsmodulation dar, welche Hüllkurven-Tracking einsetzt und in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepasst ist.
• 8 stellt noch ein weiteres Blockdiagramm einer Schaltung zur dynamischen Leistungsverstärkerversorgungsmodulation, übereinstimmend mit einigen Beispielen der Erfindung, dar.
• 9 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.
• Wie vorgehend detailliert beschrieben, gibt es viele bekannte Techniken zur Erhöhung der Performance und Effizienz eines Leistungsverstärkermoduls. Eine bekannte Technik, wie in Blockdiagramm 100 von 1 dargestellt, bezieht sich auf eine Steuerung der Versorgungsspannung 120 zum Leistungsverstärker 140. Die dargetsellte 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. Diese Technik ist bekannt dafür, dass sie hohe Effizienz liefert, aber dass die Geschwindigkeit des Signal-Trackings begrenzt ist. Daher werden in Designs für Durchschnittsleistungs-Tracking (APT) typischerweise DC/DC-Wandler verwendet, um Signal-Tracking auszuführen. Ein bekanntes Problem bei dieser Technik ist, dass APT bei höheren Ausgangsleistungspegeln weniger effizient 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. ET-Systeme sind oft auch ausgelegt, um die Linearität durch Auswählen einer HF-PA-Versorgungsspannung 220 abhängig von einer konstanten PA-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. 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 zur 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 dahtlosen 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 Augangsspannung 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-Last 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 entscheidend für die Systemperformance ist eine zeitliche Anpassung zwischen dem HF-Signal und der Vpa am PA.
• Noch eine weitere bekannte Technik 300 ist, Hüllkurven-Tracking (ET) mit digitaler Vorverzerrung (digital pre-distortion, DPD) zu kombinieren, wie in 3 dargestellt. Hier wird ein Steuern/Verändern der Eingangswellenform/des Eingangsignals 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. Wieder wird ein digitales (Quadratur-)Eingangssignal 302 über eine digitale Vorverzerrungsfunktion (DPD) 326, deren Ausgang einen Eingangsleistungspegel 335 für den HF-PA 340 zur Verfügung stellt, an einen HF-Sender 330 angelegt. Gleichzeitig wird das digitale (Quadratur-)Eingangssignal 302 an einen Hüllkurvendetektor 304 angelegt, der angeordnet ist, um eine Echtzeithüllkurve des zu sendenden (z. B. auszustrahlenden) Signals zu bestimmen. Das vom Hüllkurvendetektor 304 ausgegebene bestimmte Echtzeithüllkurvensignal wird in eine Hüllkurvenzuordnungsfunktion 310 gegeben, welche angeordnet ist, um eine passende an den PA 340 anzulegende Steuerspannung (Vdc) 320 zu bestimmen.
• Beispiele der Erfindung werden hier in Form von einer ET-Architektur beschrieben, die eine dynamische Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung aufweist, welche ausgelegt ist, um eine Änderungsrate und/oder eine Bandbreite eines Hüllkurvensignals oder einer Spannungsversorgungsreferenz zu reduzieren, um eine Versorgungsmodulatoreffizienz zu verbessern. Auf diese Weise kann die gesamte Effizienz des Senders verbessert werden, da die gesamte Effizienz des Sendersystems gleich dem Produkt aus der Versorgungsmodulatoreffizienz und der PA-Effizienz ist. In einem Beispiel kann eine reduzierte Bandbreite des Hüllkurvensignals an den Eingang eines schaltenden Modulators oder eines Hybridmodulators angelegt werden, um seine Effizienz zu erhöhen, zum Beispiel um Schaltverluste und/oder eine Bandbreitenanforderung für analoge Schaltungen, die im Sender enthalten sind, zu reduzieren. In einem Beispiel kann eine redzierte Bandbreite des Hüllkurvensignals als Versorgungsspannung eines in einem Hybridmodulator verwendeten linearen Verstärkers verwendet werden, um dessen Effizienz zu erhöhen, zum Beispiel um eine Spannungsreserve des linearen Verstärkers zu reduzieren und damit seine Betriebseffizienz zu erhöhen.
• 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, das Leistungsverstärkermodul 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.
• 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 Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 500 dargestellt, die in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepaßt ist. In einem Beispiel kann die dynamische Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 500 in der Kommunikationseinheit 400 aus 4 eingesetzt sein. Das Beispielblockdiagramm einer dynamischen Leistungsverstäker-Versorgungsmodulationsschaltung 500 unterstützt sowohl ET als auch optional digitale Vorverzerrung (DPD).
• Das Hüllkurven-Trackingsystem weist auf: einen Hüllkurvendetektor 505, der angeordnet ist, eine momentane Hüllkurve des Eingangssendesignals 510, das heißt des digitalen I/Q-Eingangssignals 510, zu erhalten und zu erfassen und einen Hüllkurvenwert davon zu berechnen, wobei ein Versorgungsmodulator 520 funktionsfähig mit einer Versorgung 535 des PA-Moduls 555 verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung dafür veränderbar zu regeln.
• Weiter kann in diesem dargestellten Beispiel der Hüllkurvendetektor 505 funktionsfähig mit einem ersten Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-1 515 verbunden sein, welches einen Zuordnungswert (Vref1) vom berechneten Hüllkurvenwert des digitalen I/Q-Eingangssignals 510 basierend auf der erfassten Hüllkurve an den Versorgungsspannungsmodulator 520 (manchmal als ein ET-Modulator oder Versorgungsmodulator bezeichnet) bereitstellt. Der Zuordnungswert (Vref1) wird verwendet, um eine Versorgungsspannung des linearen Verstärkers 570 zu generieren, um einen Zielausgangsleistungspegel 540 vom PA 555 zu erzeugen. In diesem Beispiel kann das Verwenden von Hüllkurven-Tracking, um das Ausgangssignal des PA 555 zu steuern, die Effizienz des PA 555 verbessern, und das Verwenden von Hüllkurven-Tracking, um das Ausgangssignal des linearen Verstärkers 570 zu steuern, kann die Effizienz des linearen Verstärkers 570 verbessern.
• In diesem dargestellten Beispiel kann ein Änderungsratenreduzierungsmodul 518 funktionsfähig zwischen dem ersten Hüllkurvenzuordnungsmodul-1 515 und dem Versorgungsspannungsmodulator 520 verbunden sein. Der Versorgungsspannungsmodulator 520, der in diesem Beispiel ein Hybridversorgungsspannungsmodulator ist, weist einen ersten DC/DC-Wandler 522 auf, der angeordnet ist, um eine in der Änderungsrate modifizierte Version (V1) des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref1) zu erhalten.
• Der erste DC/DC-Wandler 522 gibt dann ein umgewandeltes Spannungsreferenzsignal an den linearen Verstärker 570 aus. Auf diese Weise ist das Änderungsratenreduzierungsmodul 518 in der Lage, die Versorgungsspannung des linearen Verstärkers 570 zu steuern. In einem Beispiel kann das Steuern des Änderungsratenreduzierungsmoduls 518 durch eine Steuerung 414 aus 4 ausgeführt werden. In anderen Beispielen kann die Steuerung des Änderungsratenreduzierungsmodul 518 durch jedes andere Signalprozessor- oder Steuermodul ausgeführt werden.
• Der lineare Verstärker 570 erhält auch einen zweiten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswert (Vref2), ausgegeben von einem zweiten Hüllkurvenzuordnungsmodul-2 525, um die PA-Versorungsspannung Vpa 535 zu generieren. In Übereinstimmung mit einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine exaktere Steuerung von Vpa 535 die PA-Effizienz durch Reduzierung des Spannungsspielraums des PA 555 verbessern. Auf die gleiche Weise wie das erste Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-1 515 erhält auch das zweite Hüllkurvenzuordnungsmodul-2 525 den berechneten Hüllkurvenwert vom Hüllkurvendetektor 505 und stellt einen Zuordnungswert direkt an den linearen Verstärker zur Verfügung. Insbesondere weist der HF-Sender 500 weiter eine zweite Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente 525 auf, die funktionsfähig mit dem Hüllkurvendetektor 505 verbunden und angeordnet ist, um ein Eingangssignal (Vref2) an den linearen Verstärker 570 des Versorgungsmodulators 520 zur Verfügung zu stellen.
• In Übereinstimmung mit einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die Kommunikationseinheit einen Hochfrequenz-, HF-, Sender 500 auf, aufweisend: einen Sendepfad, aufweisend: ein Modul zur digitalen Vorverzerrung, DPD, 560, das angeordnet ist, um ein Eingangssignal, d. h. ein digitales I/Q-Eingangssignal 510, zu erhalten und zu verzerren; und einen HF-Sendeblock 550, der angeordnet ist, um das verzerrte Sendesignal zu erhalten und um das digital vorverzerrte Signal in eine analoge Form umzuwandeln, das verzerrte Sendesignal zu verstärken und hochzusetzen und um das verstärkte, hochgesetzte und verzerrte Sendesignal 530 an das PA-Modul 555 anzulegen. In einigen Beispielen kann die DPD 560 zusätzlich ein Steuersignal (nicht gezeigt) erhalten, um die (digitalen) Basisbandsignale anzupassen, um vom PA 555 eingeführte AM-AM- und AM-PM-Verzerrung auszugleichen. Dieses wird typischerweise erzeugt und über einen Kuppler, der sich zwischen dem PA 555 und einer Antenne (nicht gezeigt) befindet, zurückgeführt. Insbesondere kann die DPD 560 in Übereinstimmung mit einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung optional auch ein zweites Eingangssignal (Vref2) von einem Ausgang vom zweiten Hüllkurvenzuordnungsmodul-2 525 erhalten. Auf diese Weise kann eine verbesserte PA-Linearität erreicht werden, wenn die DPD eine Angabe des momentanen Hüllkurvensignalpegels erhält. Die digital vorverzerrten Ausgangssignale der DPD 560 werden an ein HF-Sendemodul 550 angelegt, welches die Signale in analoge Form umwandelt und das Signal zum Anlegen an den PA 555 in ein HF-Signal hochsetzt. In einigen Beispielen kann das HF-Sendemodul 550 weiter einen Tiefpassfilter, einen Verstärker mit veränderbarer Verstärkung, einen Mischer und einen Frequenzsynthesizer (nicht gezeigt) aufweisen. In einem Beispiel wird eine Kalibrierung einer Sendekette des HF-Sendermoduls 550 durchgeführt, um den PA 555 und analoge Sendeverstärkungsfunktionen, die im HF-Sendermodul 550 enthalten sind, zu kalibrieren.
• Der Ausgang des linearen Verstärkers 570 ist angeordnet, um die Versorgung (Vpa) 535 des PA-Moduls 555 mit einer passenden DC-Pegelverschiebung zu generieren, die durch eine Additionsverbindung 572, welche auch ein Eingangssignal vom zweiten DC/DC-Wandler 575 erhält, eingeführt wird. Der zweite DC/DC-Wandler 575 erhält einen DC-Pegelverschiebungswert (V3) vom DSP 580 basierend auf einem Sendeleistungssteuersignal (transmit power control, TPC) und stellt einen Anpassungswert zwischen Ausgangsspannung des linearen Verstärkers und Vpa 535 zur Verfügung. Der DC-Pegelverschiebungswert (V3) vom DSP 580 ist die DC-Komponente von Vpa 535, welche vom DSP 580 mit Informationen von einem Sendeleistungssteuermodul (TPC-Modul, nicht gezeigt) berechnet wird, basierend auf einem speziellen Standard wie etwa 3GPPTM. In Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsfromen der Erfindung ist das Änderungsratenreduzierungsmodul 518 angeordnet, um eine gleichmäßige und daher reduzierte Neuverteilung einer maximalen Änderungsrate und Bandbreite der Signalhüllkurve (erster Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswert (Vref1)) zur Verfügung zu stellen, um die Effizienz des Versorgungsmodulators 520 zu verbessern. Zum Beispiel kann das Ausgangssignal (V1) vom Änderungsratenreduzierungsmodul 518 eine Effizienz des (Hybrid-)Versorgungsmodulators 520 durch Reduzieren eines Spannungsspielraums des linearen Verstärkers 570 verbessern. Weiterhin kann der erste Hüllkurven-Trackingpfad, der V1 erzeugt, mit einer viel niedrigeren Abtastrate betrieben werden als der zweite Hüllkurven-Trackingpfad (der Vref2 erzeugt), um mehr Energie zu sparen.
• Um die Arbeitsweise des Änderungsratenreduzierungsmoduls 518 am besten einschätzen zu können, sei folgende Eingangssequenz betrachtet: [0 0 0 0 0 3]. Eine Ausgangssequenz von einem bekannten Versorgungsmodulator, die aus dieser Eingangssequenz folgen würde, wäre: [0 0 0 1 2 3]. Wie dargestellt, ist die Änderungsrate nicht gleichmäßig über das abgetastete Eingangssignal verteilt, was somit zu möglichen Überlast- oder Unterlast-Problemen führt.
• Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik ist jedoch beim Einsetzen des Änderungsratenreduzierungsmoduls 518 gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung die Ausgangssequenz von 5: [0,6 1,2 1,8 2,4 3,0]. Auf diese Weise ist nun die Änderungsrate gleichmäßig verteilt und leicht zu handhaben, was somit Überlast- oder Unterlast-Probleme verhindert.
• Nun Bezug nehmend auf 6 wird ein Beispielflussdiagramm 600 zum Steuern einer Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung dargestellt, die Hüllkurven-Tracking in Übereinstimmung mit einigen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung einsetzt. Das Flussdiagramm beginnt bei 602 und geht zu 603 über, wo ein Eingangssignal erhalten wird und eine Mehrzahl von Abtastwerten des Eingangssignals verarbeitet werden. Bei 604 kann zum Beispiel das Änderungsratenreduzierungsmodul 518 aus 5 N Eingangssignalabtastwerte [1] nehmen: (vpa_i(n – N + m), m = 0 ... N – 1) [1] für jeden Ausgangsabtastwert [2], der etwa vom ersten Hüllkurve-zu-Referenzspannung(Vref-)Zuordnungsmodul-1 515 aus 5 bereitgestellt wird: vpa_o(n – N) [2]
• Für dieses Beispiel ist Vpa_i gleich Vref1 und ist Vpa_o gleich V1 aus 5.
• Bei 606 kann das Änderungsratenreduzierungsmodul 518 dann angeordnet sein, um eine aktuelle Änderungsrate von jedem Eingangssignalabtastwert [1] zu berechnen, zum Beispiel gemäß [3]:

  
• Bei 608 und basierend darauf kann das Änderungsratenreduzierungsmodul 518 dann angeordnet sein, um einen einzelnen aktuellen Ausgangswert durch gleichmäßiges Neunverteilen einer maximalen Änderungsrate einer Mehrzahl von Eingangsabtastwerten über den einzelnen Ausgangswert zu beeinflussen, zum Beispiel gemäß [4]: vpa_o(n – N) = vpa_o(n – N – 1) + max[S(1), S(2), S(3), ..., S(N)) [4]
• In einem Beispiel kann bei 610 das Änderungsratenreduzierungsmodul 518 dann diesen Vorgang für den nächsten und folgende(n) Ausgangsabtastwert(e) [2] wiederholen, bis die Übertragung beendet ist, wenn der Vorgang bei 612 endet.
• Auf diese Weise kann die Änderungsrate der Signalhüllkurve (erster Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswert (Vref1)) gleichmäßig verteilt und leicht handhabbar sein. Somit kann in einigen Beispielen Überlast oder Unterlast durch die Signalhüllkurve vermieden werden. Weiterhin kann die in der Änderungsrate modifizierte Version (V1) des ersten Hüllkurvensignals besser in der Lage sein, dem Spitzenwert des Originalhüllkurvensignals zu folgen. Zusätzlich können sowohl die Bandbreite als auch die Änderungsrate des ersten Hüllkurvensignals reduziert werden. Eine solche Lösung für das zuvor genannte Problem ist von bemerkenswert geringer Komplexität.
• Bezug nehmend auf 7 wird ein Blockdiagramm einer weiteren dynamischen Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 700 dargestellt, die in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepasst ist. In einem Beispiel kann die dynamische Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 700 in der Kommunikationseinheit 400 aus 4 eingestzt werden. Das Beispielblockdiagramm einer dynamischen Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 700 unterstützt sowohl ET als auch optional digitale Vorverzerrung (DPD). Das dargestellte Beispiel aus 7 besitzt viele gemeinsame Eigenschaften mit 5, daher werden nur zusätzliche Aspekte detailliert erklärt.
• In einigen Beispielen kann die weitere dynamische Leistungsverstärker-Versorgungsmodulatorschaltung 700 ein Hüllkurvendetektormodul 705 aufweisen, das funktionsfähig ist, ein digitales I/Q-Eingangssignal 710 zu erhalten und einen Hüllkurvenwert von dem digitalen I/Q-Signal 710 zu berechnen. In diesem dargestellten Beispiel ist der Hüllkurvendetektor 705 funktionsfähig mit einem einzelnen (im Vergleich zu 5) Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-2 715 verbunden, welches einen Zuordnungswert basierend auf der erfassten Hüllkurve zu einem Eingangssignal (V2) an einen Versorgungsspannungsmodulator 720 zur Verfügung stellen kann, um eine PA-Versorgungsspannung (Vpa) 735 zu generieren, und damit einen Zielausgangsleistungspegel 740 vom PA 755 zu generieren. In diesem Beispiel kann das Verwenden von Hüllkurven-Tracking, um den Ausgang des PA 755 zu steuern, die Effizienz des PA 755 verbessern, zum Beispiel durch Reduzieren einer vom PA 755 benutzten Spannungsreserve (z. B. eines zu unterstützenden Spannungsbereichs).
• In diesem dargstellten Beispiel kann ein (zweites) Änderungsratenreduzierungsmodul 718 funktionsfähig zwischen dem (zweiten) Hüllkurvenzuordnungsmodul-2 715 und dem Versorgungsspannungsmodulator 720 verbunden sein. Der Versorgungsspannungsmodulator 720, der in diesem Beispiel entweder ein Hybridversorgungsspannungsmodulator oder ein schaltender Versorgungsspannungsmodulator sein und einen (zweiten) DC/DC-Wandler (nicht gezeigt) aufweisen kann, ist angeordnet, um eine in der Änderungsrate modifizierte Version (V2) des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref2) zu erhalten.
• Durch genaues Steuern des (zweiten) Änderungsratenreduzierungsmoduls 718 und der Signale oder Werte, die davon ausgegeben werden, kann die in der Änderungsrate modifizierte Version (V2) des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref2) eine Effizienz einer Hybridmodulatorausführung des Versorgungsmodulators 720 verbessern, zum Beispiel durch Reduzieren einer Bandbreite und Änderungsrate von V2 und damit Reduzieren einer oder mehrerer Performance-Anforderungen, die an einen linearen Verstärker eines Hybridmodulators gestellt werden. Alternativ kann durch genaues Steuern des (zweiten) Änderungsratenreduzierungsmoduls 718 die in der Änderungsrate modfizierte Version (V2) des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref2) ein Effizienzergebnis einer Ausführung eines schaltenden Modulators des Versorgungsmodulators 720 durch Reduzieren einer Bandbreite und Änderungsrate von V2 und damit Reduzieren einer oder mehrerer Performance-Anforderungen, die an den schaltenden Modulator gestellt werden, verbessern. Somit kann auf diese Weise das (zweite) Änderungsratenreduzierungsmodul 718 konfiguriert werden, um eine Änderungsrate und/oder eine Signalbandbreite des ET-Signals (Vref2), das vom zweiten Hüllkurvenzuordnungsmodul-2 715 ausgegeben wird, zu reduzieren. In einem Beispiel kann das Steuern des Änderungsratenreduzierungsmoduls 718 durch eine Steuerung 414 aus 4 durchgeführt werden. In anderen Beispielen kann das Steuern des Änderungsratenreduzierungsmoduls 718 durch jedes andere Signalprozessor- oder Steuermodul durchgeführt werden.
• Um auf die Linearitätsanforderungen des Senders einzugehen, kann das digitale I/Q-Eingangssignal 710 auch in die DPD 760 gegeben werden. Die DPD 760 erhält das digitale I/Q-Signal 710 und passt es an, um AM-AM- und AM-PM-Verzerrungen auszugleichen, die durch den PA 755 eingeführt werden. Insbesondere erhält die DPD 760 in Übereinstimmung mit einigen Beispielausführungsformen der Erfindung optional auch ein zweites Eingangssignal (V2) von einem Ausgang des (zweiten) Änderungsratenreduzierungsmoduls 718, abhängig vom Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref2-)Zuordnungswert. Auf diese Weise kann eine verbesserte PA-Linearität erreicht werden, mit der DPD, die zusätzlich eine Angabe des momentanen Hüllkurvensignalpegels erhält, so wie vom Änderungsratenreduzierungsmodul 718 angepasst. Die digital vorverzerrten Ausgangssignale von der DPD 760 werden an das HF-Sendermodul 750 angelegt, welches die Signale in analoge Form umwandelt und das Signal in ein HF-Signal zum Anlegen an den PA 755 hochsetzt. In einigen Beispielen kann das HF-Sendermodul 750 weiter einen Tiefpassfilter, einen Verstärker mit veränderbarer Verstärkung, einen Mischer und einen Frequenzsynthesizer (nicht gezeigt) aufweisen.
• In Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ist das Änderungsratenreduzierungsmodul 718 angeordnet, um eine gleichmäßige Neuverteilung (und damit Reduzierung) der Änderungsrate und Bandbreite des Signalhüllkurvenzuordnungswerts (erster Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswert (Vref2)) zur Verfügung zu stellen, um die Effizienz der Versorgungsmodulators 720 zu verbessern. Zum Beispiel kann das Ausgangssignal (V2) des Änderungsratenreduzierungsmoduls 718 eine Effizienz des (hybriden) Versorgungsmodulatos 720 durch Reduzieren der Bandbreite und/oder Änderungsrate des (hybriden) Versorgungsmodulators 720 verbessern.
• Bezug nehmend auf 8 wird ein Beispielblockdiagramm einer dynamischen Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 800 dargestellt, die in Übereinstimmung mit einigen Beispielen der Erfindung angepasst ist. In einem Beispiel kann die dynamische Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 800 in der Kommunikationseinheit 400 aus 4 eingesetzt werden. In Übereinstimmung mit einigen Beispielausführungsformen der Erfindung weist das Hüllkurven-Trackingsystem einen Hüllkurvendetektor 805 auf, der angeordnet ist, um einen momentanen Hüllkurvenwert des eingegebenen digitalen I/Q-Sendesignals 810 zu erfassen. Weiter ist in diesem dargestellten Beispiel ein Ausgang des Hüllkurvendetektors 805 funktionsfähig mit einem ersten Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-1 815 verbunden, welches einen Zuordnungswert abhängig vom berechneten Hüllkurvenwert an einen Leistungsverstärker-Versorgungsspannungsmodulator 820 zur Verfügung stellt. Die erste Hüllkurve-zu-Versorgung-Zuordnungskomponente 815 ist angeordnet, um einen Versorgungsspannungspegel (V1) eines linearen Verstärkers 870 des Versorgungsmodulators 820 basierend auf einer erfassten Hüllkurve einzustellen, wobei der Versorgungsmodulator 820 funktionsfähig mit einer Versorgung 835 des PA-Moduls 855 verbunden und angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung davon veränderbar zu steuern.
• Das Beispielblockdiagramm einer dynamischen Leistungsverstärker-Versorgungsmodulationsschaltung 800 untersützt sowohl ET als auch optional digitale Vorverzerrung (DPD). In diesem Beispiel ist der Leistungsverstärker-Versorgungsspannungsmodulator 820 ein Hybridmodulator.
• Zusätzlich ist in diesem dargestellten Beispiel der Hüllkurvendetektor 805 auch funktionsfähig mit einem zweiten Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-2 825 verbunden, welches ebenso einen Zuordnungswert abhängig vom berechneten Hüllkurvenwert an den Leistungsverstärker-Versorgungsspannungsmodulator 820 zur Verfügung stellt. In diesem Beispiel werden die zwei Zuordnungswerte an einen linearen Verstärker 870 zur Verfügung gestellt, um eine PA-Versorgungsspannung (Vpa) 835 zu generieren, welche im Wechsel einen Zielausgangsleistungspegel 840 aus dem PA 855 erzeugt.
• In diesem dargestellten Beispiel wird jeder der Zuordnungswerte in die jeweiligen Änderungsratenreduzierungsmodule 818, 802 gegeben, um die Zuordnungswerte gemäß einer gewünschten reduzierten Änderungsrate und/oder reduzierten Bandbreite der Signale (Vref1 und Vref2), welche durch sie hindurchlaufen, zu modifizieren. Somit kann ein erstes Änderungsratenreduzierungsmodul 818 funktionsfähig zwischen dem ersten Hüllkurvenzuordnungsmodul-1 815 und dem Versorgungsspannungsmodulator 820 verbunden sein. Der Versorgungsspannungsmodulator 820, der in diesem Beispiel ein hybrider Versorgungsspannungsmodulator ist, weist einen ersten DC/DC-Wandler 822 auf, der angeordnet ist, um die erste in der Änderungsrate modifizierte Version (V1) des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswertes (Vref1) zu erhalten. Auf diese Weise ist das Änderungsratenreduzierungsmodul 818 in der Lage, die Versorgungsspannung des linearen Verstärkers 870 durch Steuerung/Beeinflussung der ersten in der Änderungsrate modifizierten Version (V1) des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref1) zu steuern. In einem Beispiel kann die erste in der Änderungsrate modifizierte Version (V1) des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref1) in der Lage sein, die Betriebseffizienz des hybriden Versorgungsspannungsmodulators durch Reduzieren einer vom linearen Verstärker 870 verwendeten Spannungsreserve zu verbessern.
• In diesem Beispiel ist ein zweites Änderungsratenreduzierungsmodul 802 funktionsfähig zwischen dem zweiten Hüllkurvenzuordnungsmodul-2 825 und dem Versorgungsspannungsmodulator 820 verbunden. In diesem Beispiel erhält der lineare Verstärker 870 auch eine in der Änderungsrate modifizierte Version (V2) des zweiten Hüllkurve-zu-Vref2-Zuordnungswerts (Vref2), welcher vom zweiten Hüllkurvenzuordnungsmodul-2 825 ausgegeben wird, um die PA-Versorgungsspannung Vpa 835 zu generieren. In Übereinstimmung mit einigen Beispielausführungsformen kann die in der Änderungsrate modifizierte Version (V2) des zweiten Hüllkurve-zu-Vref2-Zuordnungswerts (Vref2) die Betriebseffizienz des hybriden Versorgungsmodulators 820 durch Reduzieren einer Betriebsbandbreite und/oder einer Änderungsratenanforderung des linearen Verstärkers 870 verbessern.
• Daher sind in Übereinstimmung mit Beispielausführungsformen der Erfindung das erste Änderungsratenreduzierungsmodul 818 und das zweite Änderungsratenreduzierungsmodul 802 angeordnet, um eine gleichmäßige (und deswegen reduzierte) Neuverteilung der Änderungsrate und Bandbreite des ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref1) und des zweiten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungswerts (Vref2) zur Verfügung zu stellen, um die Effizienz der Versorgungsmodulators 820 zu verbessern.
• Der Ausgang des linearen Verstärkers 870 ist angeordnet, um eine Versorgung (Vpa) 835 des PA-Moduls 855 mit einer passenden DC-Pegelverschiebung zu generieren, welche durch die Additionsverbindung 872, die auch ein Eingangssignal von einem zweiten DC/DC-Wandler 875 erhält, eingeführt wird. Der zweite DC/DC-Wandler 875 erhält einen DC-Pegelverschiebungswert (V3) vom digitalen Signalprozessor (DSP) 880, basierend auf einem Sendeleistungsregelungssignal (transmit power control, TPC), und stellt einen Anpasswert zwischen Ausgangsspannung des linearen Verstärkers und Vpa 835 zur Verfügung. Der DC-Pegelverschiebungswert (V3) vom DSP 880 ist die Gleichspannungskomponente von Vpa 835, die vom DSP 880 mit Informationen von einem Sendeleistungsregelungsmodul (TPC, nicht gezeigt) basierend auf z. B. einem spezifischen Standard, wie 3GPPTM, berechnet wird.
• In einem Beispiel kann der Pfad für die erste in der Änderungsrate modifizierte Version (V1) bei einer viel geringeren Abtastrate betrieben werden als der Pfad für die zweite in der Änderungsrate modifizierten Version (V2), um noch mehr Energie zu sparen. Auf diese Weise ermöglicht dieses Beispiel die Verwendung von kostengünstigeren und weniger leistungsfähigen DC/DC-Wandlern 822, 875 im Hybridmodulator 820.
• Um die Linearitätsanforderungen des Senders zu adressieren, kann das digitale I/Q-Eingangssignal 810 auch in eine DPD 860 gegeben werden. Die DPD 860 erhält Eingangssignale, um das digitale I/Q-Eingangssignal 810 anzupassen, um Verzerrungen durch Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation (AM-AM) und Amplitudenmodulation-zu-Phasenmodulation (AM-PM), die durch den PA 855 eingeführt werden, auszugleichen. Insbesondere kann die DPD 860 in Übereinstimmung mit einigen Beispielausführungsformen der Erfindung optional auch ein zweites Eingangssignal (V1) von einem Ausgang des (ersten) Änderungsratenreduzierungsmoduls 818 erhalten, das abhängig vom Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref1-)Zuordnungswert ist, der vom ersten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungsmodul-1 818 ausgegeben wird. Wie erwähnt, wird in einem Beispiel das (erste) Änderungsratenreduzierungsmodul 818 verwendet, um die Bandbreite und/oder Änderungsrate des Ausgangssignals (Vref1) des ersten Hüllkurvenzuordnungsmoduls-1 815 zu reduzieren, um die Effizienz des linearen Verstärkers 870 zu verbessern. Als solches wird das zweite Eingangssignal (V1), das vom (ersten) Änderungsratenreduzierungsmodul 818 ausgegeben wird, verwendet, um die Versorgungsspannung des linearen Verstärkers 870 zu steuern, und die Effizienz des linearen Verstärkers 870 kann durch Reduzieren der Spannungsreserve des linearen Verstärkers 870 durch das erste Hüllkurvenzuordnungsmodul-1 815 weiter verbessert werden. Allerdings kann dies in einigen Realisierungen Verzerrungen des Ausgangssignals des linearen Verstärkers 870 und damit von Vpa 835 und daher des PA-Ausgangssignals 840 verursachen. Deshalb ist es nützlich, das zweite Eingangssignal (V1) von einem Ausgang des (ersten) Änderungsratenreduzierungsmoduls 818 an die DPD 860 zur Verfügung zu stellen, damit die DPD 860 jede solche erzeugte Nicht-Linearität ausgleichen kann.
• Weiter kann in Übereinstimmung mit einigen Beispielausführungsformen der Erfindung die DPD 860 optional auch ein drittes Eingangssignal (V2) von einem Ausgang des (zweiten) Änderungsratenreduzierungsmoduls 802 erhalten, das abhängig vom Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref2-)Zuordnungswert ist, der vom zweiten Hüllkurve-zu-Vref-Zuordnungsmodul-2 825 ausgegeben wird. In einem Beispiel kann das dritte Eingangssignal (V2) verwendet werden, um Vpa 835 zu steuern, und damit wird, wenn die Bandbreite und/oder Änderungsrate von V2 reduziert ist, der DPD 860 eine Darstellung des dritten Eingangssignals (V2) zur Verfügung gestellt, um den Umstand auszugleichen, dass der PA 855 nicht länger bei konstanter Verstärkung betrieben wird.
• Insbesondere werden im Beispiel von 8 das zweite Eingangssignal (V1) und das dritte Eingangssignal (V2) vorteilhafterweise unabhängig gesteuert und an die DPD 860 angelegt, im Vergleich zu dem Vref-Signal, welches in 5 an die DPD 560 angelegt wird, wodurch eine höhere Flexibilität und Kontrolle im PA-Linearisierungsablauf zur Verfügung gestellt wird.
• Auf diese Weise kann mit der DPD, die eine Angabe des momentanen Hüllkurvensignalpegels erhält, eine verbesserte PA-Linearität erreicht werden. Die digital vorverzerrten Ausgangssignale aus der DPD 860 werden in das HF-Sendermodul 850 gegeben, welches die Signale in analoge Form umwandelt und das Signal in ein HF-Signal zum Anlegen an den PA 855 hochsetzt. In einigen Beispielen kann das HF-Sendermodul 850 weiter einen Tiefpassfilter, einen Verstärker mit veränderbarer Verstärkung, einen Mischer und einen Frequenzsynthesizer (nicht gezeigt) aufweisen.
• Nun Bezug nehemend auf 9 wird ein typisches Computersystem 900 dargestellt, das 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 900 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 900 kann einen oder mehrere Prozessoren, so wie einen Prozessor 904 enthalten. Der Prozessor 904 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 904 mit einem Bus 902 oder einem anderen Kommunikationsmedium verbunden.
• Das Computersystem 900 kann auch einen Hauptspeicher 908, wie ein Random Access Memory (RAM) oder einen anderen dynmischen Speicher, zum Speichern von Informationen und Anweisungen, welche von dem Prozessor 904 auszuführen sind, enthalten. Der Hauptspeicher 908 kann auch zum Speichern von temporären Variablen oder anderen Zwischeninformationen während einer Ausführung von Anweisungen, welche von dem Prozessor 904 auszuführen sind, verwendet werden. Das Computersystem 900 kann in ähnlicher Weise ein Read Only Memory (ROM) oder eine andere statische Speichervorrichtung enthalten, welche mit dem Bus 902 verbunden ist, um statische Informationen und Anweisungen für den Prozessor 904 zu speichern.
• In einigen Beispielen kann das Computersystem 900 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 900 kann auch ein Informationsspeichersystem 910 enthalten, welches zum Beispiel ein Medienlaufwerk 912 und eine Schnittstelle 920 für Wechselspeicher enthalten kann. Das Medienlaufwerk 912 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 918 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 912 ausgelesen und beschrieben wird. Wie diese Beispiele zeigen, können die Speichermedien 918 ein computerlesbares Speichermedium enthalten, welche eine besondere Computersoftware oder Daten darauf gespeichert haben.
• In alternativen Ausführungsformen kann das Informationsspeichersystem 910 andere ähnliche Komponenten enthalten, die es erlauben, Computerprogramme oder andere Anweisungen oder Daten in das Computersystem 900 zu laden. Solche Komponenten können zum Beispiel eine wechselbare Speichereinheit 922 und eine Schnittstelle 920, wie eine Programmcartridge und eine Cartridgeschnittstelle, einen wechselbaren Speicher (zum Beispiel ein Flashmemory oder ein anderes wechselbares Speichermodul) und einen Speicherschlitz und andere abnehmbare Speichereinheiten 922 und Schittstellen 920, enthalten, welche erlauben, dass Software und Daten von der Wechselspeichereinheit 918 zum Computersystem 900 übertragen werden können.
• Das Computersystem 900 kann auch eine Kommunikationsschnittstelle 924 enthalten. Die Kommunikationsschnittstelle 924 kann verwendet werden, um zu erlauben, dass Software und Daten zwischen dem Computersystem 900 und externen Vorrichtungen übertragen werden können. Beispiele für Kommunikationsschnittstellen 924 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 924 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 924 empfangen zu werden. Diese Signale werden der Kommunikationsschnittstelle 924 über einen Kanal 928 zur Verfügung gestellt. Dieser Kanal 928 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 oder das gesamte Computersystem 900 funktionsfähig durch ein Echtzeitkommunikationsnetzwerk, zum Beispiel das Internet, verbunden sein. Daher kann in eingen Fällen der Aufbau eines Computersystems 900 geographisch über ein Netzwerk verteilt sein, mit den Mitteln und der Fähigkeit, die verteilten Teile des Computersystems 900 simultan zu betreiben. In einigen weiteren Ausführungsformen kann das Computersystem 900 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 908, die Speichervorrichtung 918 oder die Speichereinheit 922 zu beziehen. Diese und andere Formen von computerlesbaren Medien können eine oder mehrere Anweisungen zur Verwendung von dem Prozessor 904 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 900, 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 900 geladen werden, zum Beispiel durch Verwenden eines abnehmbaren Speicherlaufwerks 922, eines Laufwerks 912 oder einer Kommunikationsschnittstelle 924. Die Steuerlogik (in diesem Beispiel Softwareanweisungen oder Computerprogrammcode) veranlasst den Prozessor 904, wenn sie vom Prozessor 904 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.
• Alle Kombinationen und Unterkombinationen der vorgehend beschriebenen Merkmale gehören ebenso zur Erfindung.
• Zusammenfassend weist eine Kommunikationseinheit 400 einen Hochfrequenz-Sender, im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, auf, aufweisend: Ein Leistungsverstärkermodul 424, 555, 755, 855, im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; und ein Hüllkurven-Trackingsystem 505, 705, 805, das funktionsfähig mit dem PA-Modul 424, 555, 755, 855 verbunden ist und einen Versorgungsmodulator 520, 720, 820 besitzt, der angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul 424, 555, 755, 855 als Folge auf eine Anzahl von Eingangsabtastwerten eines Hüllkurvensignals veränderbar zu steuern; wobei das Hüllkurven-Trackingsystem 505, 705, 805 weiter mindestens ein Änderungsratenmodul 518, 718, 818 enthält, das angeordnet ist, um eine maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangssignalabtastwerten bei der Bereitstellung einer veränderbaren Leistungsversorgung an das PA-Modul 424, 555, 755, 855 neu zu verteilen.
• Bezugszeichenliste

105

Durchschnittsleistung

110

Durchschnittsleistungs-Tracking (average power tracking – APT) Vpa Zuordnung

115

Gleichspannungswandler

120

PA-Versorgungsspannung (Vpa)

130

HF-Sender

140

Leistungsverstärker (PA)

202

Eingangssignal I + jQ

204

Hüllkurvendetektor

210

Hüllkurvenzuordnung

212

Verzögerungsteuerung

214

Versorgungsmodulator

220

PA-Versorgungsspannung (Vpa)

225

PA-Ausgangssignal

230

HF-Sender

235

PA-Eingangsleistung (Pin)

240

Leistungsverstärker (PA)

302

Eingangssignal I + jQ

304

Hüllkurvendetektor

310

Hüllkurvenzuordnung

320

Versorgungsspannung

325

HF-PA-Ausgangssignal

326

Digitale Vorverzerrung

330

HF-Sender

335

PA-Eingangsleistung

340

Leistungsverstärker

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

505

Hüllkurvendetektor

510

Eingangssignal I + jQ

515

Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-1

518

Änderungsratenreduzierungsmodul-1

520

Versorgungsmodulator

522

Gleichspannungswandler

525

Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-2

530

PA-Eingangsleistung

535

PA-Versorgungsspannung

540

Soll-Ausgangsleistung

550

HF-Sender

555

Leistungsverstärker

560

Digitale Vorverzerrung

570

linearer Verstärker

572

Addierer

575

Gleichspannungswandler

580

Digitaler Signalprozessor

595

Nachschlagtabellen, LUT(s)

705

Hüllkurvendetektor

710

Eingangssignal I + jQ

715

Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-2

718

Änderungsratenreduzierungsmodul-2

720

Versorgungsmodulator

730

PA-Eingangsleistung

735

PA-Versorgungsspannung

740

Soll-Ausgangsleistung

750

HF-Sender

755

Leistungsverstärker

760

Digitale Vorverzerrung

805

Hüllkurvendetektor

802

Änderungsratenreduzierungsmodul-2

810

Eingangssignal I + jQ

815

Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-1

818

Änderungsratenreduzierungsmodul-1

820

Versorgungsmodulator

822

Gleichspannungswandler

825

Hüllkurve-zu-Referenzspannung-(Vref-)Zuordnungsmodul-2

830

PA-Eingangsleistung

835

PA-Versorgungsspannung

840

Soll-Ausgangsleistung

850

HF-Sender

855

Leistungsverstärker

860

Digitale Vorverzerrung

870

linearer Verstärker

872

Addierer

875

Gleichspannungswandler

880

Digitaler Signalprozessor

900

Computer-System

902

Bus

904

Prozessor

908

Speicher

910

Speichervorrichtungen

912

Medienlaufwerk

918

Medien

920

Speichereinheitsschnittstelle

922

Speichereinheit

924

Kommunikationsschnittstelle

928

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 Nicht-Patentliteratur
• „Slew-rate limited envelopes for driving envelope tracking amplifiers” (von Gabriel Montoro et all, veröffentlicht vom Dept. of Signal Theory and Communications der University Politecnica de Catalunya in Barcelona, Spanien) [0009]
• „A DSP structure authorizing reducedbandwidth DC/DC Converters for Dynamic Supply of RF Power Amplifiers in Wideband Applications” (von Albert Cesari et all, veröffentlicht von der Groupe Integration de Systemes de Gestion de I'Energie in Toulouse, Frankreich) [0010]

Claims (10)

1. Eine Kommunikationseinheit (400), aufweisend: einen Hochfrequenz-Sender (500, 750), im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, aufweisend: ein Leistungsverstärkermodul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855), im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet; und ein Hüllkurven-Trackingsystem (505, 705), das funktionsfähig mit dem PA-Modul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855) verbunden ist und gekennzeichnet ist durch einen Versorgungsmodulator (425, 520, 720, 820), der angeordnet ist, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855) als Folge auf eine Anzahl von Eingangsabtastwerten eines Hüllkurvensignals veränderbar zu steuern; wobei das Hüllkurven-Trackingsystem (505, 705) weiter mindestens ein Änderungsratenmodul (518, 718, 818) aufweist, das angeordnet ist, um eine maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangssignalabtastwerten bei der Bereitstellung einer veränderbaren Leistungsversorgung an das PA-Modul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855) neu zu verteilen.
2. Kommunikationseinheit (400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsmodulator (425, 520, 720, 820) mindestens einen DC/DC-Wandler (522, 822) aufweist, der funktionsfähig mit einem linearen Verstärker (570, 870) verbunden ist, der angeordnet ist, um die veränderbare Leistungsversorgung zum PA-Modul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855) zu generieren, so dass das mindestens eine Änderungsratenmodul (518, 718, 818) die neu verteilte maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangsabtastwerten des Hüllkurvensignals an den mindestens einen DC/DC-Wandler (522, 822) zur Verfügung stellt.
3. Kommunikationseinheit (400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsmodulator (425, 520, 720, 820) mindestens einer ist aus einer Gruppe aus: einem hybriden Versorgungsmodulator, einem schaltenden Modulator, und wobei das mindestens eine Änderungsratenmodul (518, 718, 818) weiter angeordnet ist, um eine Bandbreite eines Hüllkurvensignals als einem Eingangssignal des Versorgungsmodulators (425, 520, 720, 820) in einer Neuverteilung einer maximalen Änderungsrate über die Anzahl von Eingangsabtastwerten zu reduzieren.
4. Verfahren zum Hüllkurven-Tracking in einer drahtlosen Kommunikationseinheit (400), die einen Hochfrequenz-Sender (500, 750), im Folgenden auch als HF-Sender bezeichnet, aufweist, der ein Leistungsverstärkermodul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855), im Folgenden auch als PA-Modul bezeichnet, und ein Hüllkurven-Trackingsystem (505, 705) besitzt, welches einen Versorgungsmodulator (425, 520, 720, 820) und mindestens ein Änderungsratenmodul (518, 718, 818) aufweist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Erhalten eines Eingangssignals mit einer Hüllkurve, die sich mit der Zeit verändert, an einem Eingang des HF-Senders (500, 750); Erfassen einer Hüllkurve des Eingangssignals; Zuordnen der erfassten Hüllkurve des Eingangssignals zu einer Leistungsversorgungsspannung, welche an das PA-Modul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855) anzulegen ist, um ein Spannungsreferenzsignal zu erzeugen; Abtasten des erzeugten Spannungsreferenzsignals; Neuverteilen einer maximalen Änderungsrate über eine Anzahl von Eingangsabtastwerten des erzeugten Spannungsreferenzsignals, um einen Ausgangsabtastwert zur Verfügung zu stellen, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855) veränderbar zu regeln.
5. Verfahren nach Anspruch 4, weiter gekennzeichnet durch Bereitstellen einer in der Änderungsrate angepassten Darstellung einer Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals an einen linearen Verstärker (570, 870) des Versorgungsmodulators (425, 520, 720, 820).
6. Kommunikationseinheit (400) nach einem der Anspüche 1 bis 3 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Änderungsrate über die Anzahl von Eingangsabtastwerten neu verteilt wird durch Mittelwertbildung und gleichmäßiges Neuverteilen einer Mehrzahl der Anzahl von Eingangsabtastwerten zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert.
7. Kommunikationseinheit (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Hüllkurven-Trackingsystem (505, 705), gekennzeichnet ist durch: einen Hüllkurvendetektor, der angeordnet ist, um eine Hüllkurve eines Eingangssignals zu erfassen; ein erstes Hüllkurvenzuordnungsmodul (515, 715, 815), das angeordnet ist, um die Hüllkurve des Eingangssignals zuzuordnen, um eine Versorgungsspannung für einen linearen Verstärker (570, 870) zur Verfügung zu stellen, der funktionsfähig mit dem mindestens einen Änderungsratenmodul (518, 718, 818) verbunden ist; und ein zweites Hüllkurvenzuordnungsmodul (525, 725, 825), das angeordnet ist, um die Hüllkurve des Eingangssignals zuzuordnen, um eine Versorgungsspannung für das PA-Modul (424, 500, 555, 700, 755, 800, 855) zur Verfügung zu stellen.
8. Kommunikationseinheit (400) oder Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Sender (500, 750) weiter ein Modul zur digitalen Vorverzerrung aufweist, das angeordnet ist, um das Eingangshüllkurvensignal zu erhalten und vorzuverzerren, wobei das zweite Hüllkurvenzuordnungsmodul (525, 725, 825) angeordnet ist, eine Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals an das Modul zur digitalen Vorverzerrung zur Verfügung zu stellen, so dass das Modul zur digitalen Vorverzerrung das Eingangshüllkurvensignal zumindest teilweise basierend auf der Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals verzerrt.
9. Kommunikationseinheit (400) oder Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllkurven-Trackinsystem (505, 705) mindestens zwei Änderungsratenmodule aufweist, die funktionsfähig mit den jeweiligen mindestens zwei Hüllkurvenzuordnungsmodulen verbunden sind, und der HF-Sender (500, 750) weiter ein Modul zur digitalen Vorverzerrung aufweist, das angeordnet ist, das Eingangshüllkurvensignal zu erhalten und vorzuverzerren, wobei beide, ein erstes Änderungsratenmodul (518, 718, 818) und ein zweites Änderungsratenmodul (802), angeordnet sind, um eine in der Änderungsrate angepasste Darstellung der Eingangshüllkurvenangabe des Eingangshüllkurvensignals an das Modul zur digitalen Vorverzerrung zur Verfügung zu stellen, so dass das Modul zur digitalen Vorverzerrung das Eingangshüllkurvensignal zumindest teilweise basierend auf den Eingangshüllkurvenangaben des Eingangshüllkurvensignals verzerrt.
10. Ein nicht-flüchtiges Computerprogrammprodukt (900), gekennzeichnet durch einen ausführbaren Programmcode zum Hüllkurven-Tracking in einer drahtlosen Kommunikationseinheit, die einen Hochfrequenz, HF-, Sender (500, 750) aufweist, wobei der ausführbare Programmcode funktionsfähig ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9 durchzuführen, wenn er in einer Kommunikationseinheit (400) ausgeführt wird.

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