DE112022000229T5

DE112022000229T5 - Digital unterstützter Radiofrequenz-Sender

Info

Publication number: DE112022000229T5
Application number: DE112022000229.8T
Authority: DE
Inventors: Seong-sik Myoung; Ryun Woo KIM
Original assignee: Newracom Inc
Current assignee: Newracom Inc
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2023-09-21
Also published as: KR20230117229A; CN116746055A; US20220216834A1; US11973472B2; WO2022150817A1

Abstract

Ein Radiofrequenz (RF)-Sender enthält einen analogen RF-Leistungsverstärker und ein digitales Korrekturmodul für den dynamische Fehlervektorbetrag (DEVM). Das DEVM-Korrekturmodul kompensiert zeitabhängige Änderungen der momentanen Verstärkung des RF-Leistungsverstärkers. Bei den zeitabhängigen Änderungen kann es sich um Änderungen handeln, die während einer Periode auftreten, in der der RF-Leistungsverstärker eingeschaltet ist. Der RF-Sender kann außerdem eine oder mehrere analoge Basisbandschaltungen und ein oder mehrere entsprechende digitale Basisband-Vorverzerrungsmodule (DPD) enthalten, die Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation-(AM2AM)-Nichtlinearitäten in den analogen Basisbandschaltungen kompensieren. Das digitale DEVM-Korrekturmodul und die Basisband-DPD-Module können jeweils Nachschlagetabellen enthalten, deren Werte durch entsprechende Kalibrierungsvorgänge bestimmt werden.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/134,153 , die am 05. Januar 2021 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Moderne Internet-of-Things (IoT)-Anwendungen erfordern einen geringen Stromverbrauch und eine kleine Siliziumfläche, um eine längere Batterielebensdauer und niedrige Kosten zu erreichen. Aufgrund dieser strengen Anforderungen an einen geringen Stromverbrauch und eine kleine Siliziumfläche wird die Leistung oft in einem Kompromiss geopfert. Bei der Entwicklung von RF-Sendern hat dies zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Linearität und einem Anstieg der momentanen Verstärkungsschwankungen geführt.
Nichtlinearität kann als eine vom Eingabesignal abhängige Änderung der Verstärkung definiert werden. Im Idealfall wäre die Verstärkung jedes einzelnen Schaltkreises und einer ganzen Kette von Schaltkreisen über den gesamten Bereich der Designstufen des Eingabesignals konstant. Die Verstärkung von realen analogen Blöcken, wie z. B. Leistungsverstärkern, ist jedoch in der Regel nicht konstant, wenn sich der Wert des Eingabesignals ändert; bei Leistungsverstärkern ist dies auf den Betrieb von Leistungsverstärkern mit starken Signalen zurückzuführen.
Im traditionellen RF-Design gilt der Leistungsverstärker als einzige dominante Quelle der Nichtlinearität, und die digitale Vorverzerrung (DPD) des Eingabesignals ist eine beliebte und wirksame Lösung, um eine verminderte Linearität des Leistungsverstärkers zu kompensieren, da DPD einfach zu realisieren ist und eine hervorragende Leistungsverbesserung bietet.
Die RF-Nichtlinearität umfasst die Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation (AM2AM) und die Amplitudenmodulation-zu-Phasenmodulation (AM2PM) Nichtlinearität. Bei einem modulierten Eingabesignal mit korrekter Spektrumformung und Fehlervektorbetrag (EVM) und mit einem reduzierten Verhältnis von Spitzenleistung zu mittlerer Leistung (PAPR) können die Spektrumform und die EVM-Leistung aufgrund der RF-Nichtlinearität des Leistungsverstärkers beeinträchtigt sein. DPD des modulierten Eingabesignals kann die AM2AM-Nichtlinearität und AM2PM-Nichtlinearität des Leistungsverstärkers kompensieren.
Neu entwickelte RF-Sender für IoT-Anwendungen weisen jedoch aufgrund ihrer Niedrigleistungsbauweise eine kompliziertere Nichtlinearität auf. Während bei älteren Bauweisen der Leistungsverstärker die einzige dominante Nichtlinearitätsquelle war, können bei neueren Bauweisen nicht nur der Leistungsverstärker, sondern auch Basisbandschaltungen wie analoge Tiefpassfilter (LPFs) und analoge Mischer Spannung-zu-Strom Wandler zu einer signifikanten Nichtlinearität bei IoT RF-Sendern mit geringer Leistung beitragen.
Eine weitere Beeinträchtigung der Leistung eines drahtlosen RF-Senders ist die Änderung der momentanen Verstärkung aufgrund des dynamischen Ein- und Ausschaltens des Senders. Wenn der Sender für die Signalübertragung eingeschaltet wird, kann die Leistungsaufnahme des Leistungsverstärkers zu einem Anstieg der Temperatur des Leistungsverstärkers und der anderen mit ihm verbundenen Schaltungen im selben Gerät führen. Da die Verstärkung von analogen Geräten stark von der Temperatur abhängt, kann dies dazu führen, dass die Verstärkung des Leistungsverstärkers und der Übertragungskette im Laufe der Zeit variiert. Wenn in drahtlosen Netzwerkgeräten diese Änderung der momentanen Verstärkung einen Amplitudenunterschied zwischen einer Zeitdauer, in der ein Trainingsfeld (z. B. ein Long Training Field (LTF) eines Geräts, das nach einem der Standards der IEEE Std 802.11-Familie für drahtlose Netzwerke arbeitet) übertragen wird, und einer nachfolgenden Zeitdauer, in der Daten übertragen werden, verursacht, kann die Änderung der Verstärkung eine ungenaue Skalierung der Datenkonstellation und eine Verschlechterung des DEVM (dynamischer Fehlervektorbetrag, engl.: Dynamic Error Vector Magnitude) bewirken, was zu einem Anstieg der Fehlerrate oder einem Abnahme der erreichbaren Bitrate der Übertragung führen kann.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an Lösungen, die die komplexen Nichtlinearitäten und Änderungen der momentanen Verstärkung kompensieren und korrigieren, die in Sendern, wie z. B. in Sendern für IoT-Geräte, auftreten, und insbesondere an physikalisch kompakten Lösungen mit geringem Stromverbrauch für diese Probleme.
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Senderschaltungen und insbesondere auf RF-Senderschaltungen mit digitalen und analogen Komponenten, bei denen Nichtlinearität und Änderungen der momentanen Verstärkung durch die digitalen Komponenten kompensiert werden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform umfasst ein Radiofrequenz (RF)-Sender einen RF-Leistungsverstärker, der analoge Schaltungen umfasst und so konfiguriert ist, dass er ein moduliertes RF-Signal verstärkt, und ein Korrekturmodul für den dynamischen Fehlervektorbetrag (DEVM), das digitale Schaltungen umfasst. Das DEVM-Korrekturmodul ist so konfiguriert, dass es zeitabhängige Änderungen der momentanen Verstärkung des RF-Leistungsverstärkers kompensiert, und eine Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls wird zur Erzeugung des modulierten RF-Signals verwendet.
In Ausführungsformen ist das DEVM-Korrekturmodul so konfiguriert, dass es einen Eingabewert empfängt, einen Index bestimmt, der einer verstrichenen Zeit nach dem Einschalten des RF-Leistungsverstärkers entspricht, einen Verstärkungswert entsprechend dem Index bestimmt und die Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls durch Multiplikation des Eingabewertes mit dem Verstärkungswert erzeugt.
In Ausführungsformen ist der Eingabewert komplexwertig, die Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls ist komplexwertig, die Bestimmung des Verstärkungswerts gemäß dem Index umfasst die Bestimmung eines ersten Verstärkungswerts gemäß dem Index und die Bestimmung eines zweiten Verstärkungswerts gemäß dem Index, und die Erzeugung der Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls umfasst die Erzeugung einer realen Komponente des Ausgabesignals durch Multiplikation einer realen Komponente des Eingabesignals mit dem ersten Verstärkungswert und die Erzeugung einer imaginären Komponente des Ausgabesignals durch Multiplikation einer imaginären Komponente des Eingabesignals mit dem zweiten Verstärkungswert.
In Ausführungsformen umfasst der RF-Sender ferner einen ersten Basisbandpfad, der analoge Schaltungen umfasst und so konfiguriert ist, dass er eine reale Komponente oder eine imaginäre Komponente eines komplexwertigen Signals verarbeitet, das unter Verwendung des Ausgabesignals des DEVM-Korrekturmoduls erzeugt wird, eine Mischerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie das modulierte RF-Signal durch Modulieren eines Trägersignals entsprechend einem Ausgabesignal des ersten Basisbandpfads erzeugt, und ein erstes digitales Basisband-Vorverzerrungsmodul (DPD-Modul), das digitale Schaltungen umfasst und so konfiguriert ist, dass es Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation (AM2AM)- Nichtlinearitäten des ersten Basisbandpfads kompensiert.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Radiofrequenz (RF)-Senders, der einen RF-Leistungsverstärker umfasst, die folgenden Schritte: Bestimmen einer Dauer zwischen einem Beginn einer Übertragung eines Pakets und einer Übertragung eines in dem Paket enthaltenen Symbols, Bestimmen eines Verstärkungswerts entsprechend der Dauer, wobei der Verstärkungswert einer momentanen Änderung der Verstärkung des RF-Leistungsverstärkers entspricht, Bestimmen eines kompensierten Wertes für das Symbol durch Multiplizieren eines Wertes des Symbols mit dem Verstärkungswert, Bestimmen eines modulierten RF-Signals auf der Grundlage des kompensierten Wertes, Einschalten des RF-Leistungsverstärkers zu einem Zeitpunkt, der dem Beginn der Übertragung des Pakets entspricht, und Senden eines dem Symbol entsprechenden Signals unter Verwendung des RF-Leistungsverstärkers und auf der Grundlage des modulierten RF-Signals.
In einigen Ausführungsformen wird der Verstärkungswert durch Auswahl eines Wertes aus einer Vielzahl von Werten in einer Verstärkungs-Nachschlagetabelle (LUT) bestimmt.
In Ausführungsformen umfasst das Bestimmen des modulierten RF-Signals auf der Grundlage des kompensierten Wertes das Auswählen, unter Verwendung des kompensierten Wertes, eines Nichtlinearitätskorrekturfaktors aus einer Vielzahl von Werten in einer Basisband-Nichtlinearitäts-LUT, wobei die Vielzahl von Werten in einer Basisband-Nichtlinearität einer Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation-(AM2AM)-Nichtlinearität einer Basisbandschaltung des Senders entspricht, Multiplizieren des kompensierten Wertes mit dem Nichtlinearitätskorrekturfaktor der Basisbandschaltung, Verarbeiten des Ergebnisses der Multiplikation unter Verwendung der Basisbandschaltung und Bestimmen des modulierten RF-Signals auf der Grundlage einer Ausgabe der Basisbandschaltung.
In Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die Durchführung eines ersten Kalibrierungsvorgangs, um die mehreren Werte der Basisband-Nichtlinearitäts-LUT zu bestimmen, und nach Durchführung des ersten Kalibrierungsvorgangs die Durchführung eines zweiten Kalibrierungsvorgangs, um die mehreren Werte der Verstärkungs-LUT zu bestimmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 zeigt einen Teil eines Senders gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt die zeitabhängige Änderung der Verstärkung eines Leistungsverstärkers in einem Sender gemäß einer Ausführungsform.
3 zeigt ein Format eines von einem Sender übertragenen Pakets gemäß einer Ausführungsform.
4A zeigt die Verschlechterung des dynamischen Fehlervektorbetrags (DEVM).
4B zeigt eine reduzierte DEVM Verschlechterung, die in einem Sender gemäß einer Ausführungsform erreicht wird.
5 zeigt eine DEVM-Korrekturschaltung gemäß einer Ausführungsform.
6 zeigt ein Verfahren zur Durchführung von DEVM Korrektur gemäß einer Ausführungsform.
7 zeigt die Korrektur von zeitabhängiger Änderung der Verstärkung eines Leistungsverstärkers in einem Sender gemäß einer Ausführungsform.
8A zeigt Amplituden-zu-Amplituden-Nichtlinearität (AM2AM) von Basisbandschaltungen eines Senders gemäß einer Ausführungsform.
8B zeigt Ausgabekorrekturfaktoren, die der AM2AM-Nichtlinearität der in 8A gezeigten Basisbandschaltungen entsprechen.
8C zeigt korrigierte AM2AM-Nichtlinearität der Basisbandschaltungen gemäß einer Ausführungsform.
IG. 9 zeigt eine digitale Basisband-Vorverzerrungsschaltung (DPD) zur Korrektur der AM2AM-Nichtlinearität von Basisbandschaltungen in einem Sender gemäß einer Ausführungsform.
10 zeigt ein Verfahren zur Durchführung von Basisband-DPD gemäß einer Ausführungsform.
11 zeigt eine Schaltung zur Durchführung einer I-Q Diskrepanz/Lokale-Oszillator-Leckage (IQ/LO) Kompensation in einem Sender gemäß einer Ausführungsform.
12 zeigt ein Verfahren zur Durchführung der Kalibrierung von Schaltungen in einem Sender gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen wird im Folgenden zusammen mit den begleitenden Figuren gegeben. Der Umfang dieser Offenbarung ist nur durch die Ansprüche begrenzt und umfasst zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente. Obwohl die Schritte der verschiedenen Verfahren in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, sind die Ausführungsformen nicht unbedingt darauf beschränkt, in der aufgeführten Reihenfolge ausgeführt zu werden. In einigen Ausführungsformen können bestimmte Vorgänge gleichzeitig, in einer anderen als der beschriebenen Reihenfolge oder überhaupt nicht durchgeführt werden.
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis zu ermöglichen. Diese Einzelheiten dienen nur als Beispiel, und Ausführungsformen können gemäß den Ansprüchen auch ohne einige oder alle dieser spezifischen Einzelheiten der Offenbarung ausgeführt werden. Aus Gründen der Klarheit wurde technischer Stoff, der auf den technischen Gebieten, die mit dieser Offenbarung in Zusammenhang stehen, bekannt ist, nicht im Detail beschrieben, um die Offenbarung nicht unnötig zu verkomplizieren.
1 zeigt einen Teil einer Übertragungskette 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Übertragungskette umfasst einen digitalen Teil, in dem Signale primär als digitale Signale verarbeitet werden, die ein oder mehrere Bits mit jeweiligen diskreten Werten umfassen, die 0 oder 1 entsprechen, und einen analogen Teil, in dem Signale primär als analoge Signale verarbeitet werden, die kontinuierliche Werte haben, die einen Betrag einer Spannung oder eines Stroms innerhalb eines kontinuierlichen Bereichs darstellen.
Der digitale Teil der Übertragungskette 100 umfasst ein Modemmodul 102, ein digitales Vorverzerrungs (DPD)-Modul 106 im Radiofrequenzbereich (RF), ein dynamischer Fehlervektorbetrag (DEVM)-Korrekturmodul 106, ein IQ-Diskrepanz-/Lokale-Oszillator-Leckage (IQ/LO)-Kompensationsmodul 108, ein I-Pfad-Basisband (BB)-DPD-Modul 110I, ein Q-Pfad-BB-DPD-Modul 110Q, einen I-Pfad-Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) 112I und einen Q-Pfad-Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) 112Q. In bestimmten Ausführungsformen können die Module im digitalen Teil der Übertragungskette mit speziell angefertigten elektronischen Schaltungen, feldprogrammierbarer Logik, Prozessoren, die auf nichttransitorischen computerlesbaren Medien gespeicherte Computerprogrammierungsanweisungen ausführen, oder Kombinationen davon implementiert werden, aber die Ausführungsformen sind darauf nicht beschränkt.
Der analoge Teil der Übertragungskette 100 umfasst einen I-Pfad-Tiefpassfilter (LPF) 114I, einen Q-Pfad-LPF 114Q, einen I-Pfad-Spannung-zu-Strom (V2I)-Wandler 120I, einen Q-Pfad-V2I-Wandler 120Q, einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 124, eine Teilerschaltung 126, einen Mischer 128, einen Leistungsverstärker (PA) 130 und eine Lastschaltung 132, die einen Notch-filter umfasst. In Ausführungsformen sind die oben aufgeführten Komponenten des analogen Teils der Übertragungskette 100 jeweils speziell angefertigte elektronische Schaltungen, aber Ausführungsformen sind darauf nicht beschränkt.
Das Modem 102 kann ein Ausgabesignal erzeugen, das eine Folge von digitalen Werten umfasst. Die digitalen Werte können komplexe Zahlen darstellen, und dementsprechend kann jeder digitale Wert einen realen Wert (I) und einen komplexen Wert (Q) enthalten, die jeweils als eine durch eine Vielzahl von Bits dargestellte Zahl ausgedrückt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Modem 102 ein Modem sein, das für die Erzeugung von Signalen nach einem drahtlosen Standard ausgelegt ist. Zum Beispiel kann das Modem 102 ein IEEE Std 802.11ah-Modem sein.
Das DEVM-Korrekturmodul 104 kompensiert die Änderungen in der momentanen Verstärkung der Übertragungskette 100, die beispielsweise dadurch entstehen können, dass die Übertragungskette 100 eine Temperaturänderung erfährt, nachdem die Übertragungskette 100 mit dem Senden begonnen hat. Das DEVM-Korrekturmodul 104 erzeugt ein Ausgabesignal durch Anwendung einer zeitlich variierenden Verstärkung auf ein vom Modem erhaltenes Signal.
In Ausführungsformen kann ein Crest-Faktor-Reduktions (CFR)/Spektrumformungs-Filter (SSF)-Modul (nicht dargestellt) die Ausgabe des Modems 102 verarbeiten und die verarbeitete Ausgabe an das DEVM-Korrekturmodul 104 bereitstellen. Die Verarbeitung des Ausgabesignals des Modems 102 durch das CFR/SSF-Modul sorgt für korrekte(n) Spektrumformung und Fehlervektorbetrag (EVM) und reduziert das Verhältnis von Spitzenleistung zu mittlerer Leistung (PAPR) des Ausgabesignals.
Das RF-DPD-Modul 106 vorverzerrt die Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls 104, um Nichtlinearitäten im PA 130 zu kompensieren, insbesondere Änderungen in der Verstärkung des PA 130, die von dem Betrag des Eingabesignals in das PA 130 abhängen. Das RF-DPD-Modul 106 kann so konfiguriert werden, dass es die Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation (AM2AM)-Nichtlinearität, die Amplitudenmodulation-zu-Phasenmodulation (AM2PM)-Nichtlinearität oder beide kompensiert.
Das IQ/LO-Kompensationsmodul 108 modifiziert die Ausgabe des RF-DPD-Moduls 106, um jegliche Diskrepanz zwischen dem analogen Teil des realen (I) Pfads und dem analogen Teil des imaginären (Q) Pfads, DC offset im Mischer 128, lokale Oszillatorleckage oder Kombinationen davon zu kompensieren. Dieser Vorgang kann auch als Trägerunterdrückungs/Bildabweisungs (CS/IR)-Kalibrierung bezeichnet werden. Das IQ/LO-Kompensationsmodul 108 kann Eingabesignale empfangen, die aus komplexwertigen Zahlen bestehen, und kann eine reale Komponente und eine imaginäre Komponente ausgeben, die jeweils aus entsprechenden realen Zahlen bestehen.
Die reale Komponente der Ausgabe des IQ/LO-Kompensationsmoduls 108 wird an das I-Pfad-BB-DPD-Modul 110I bereitgestellt, und die imaginäre Komponente der Ausgabe des IQ/LO-Kompensationsmoduls 108 wird an das Q-Pfad-BB-DPD-Modul 110Q bereitgestellt.
Das I-Pfad-BB-DPD-Modul 110I kompensiert die Nichtlinearität, die durch I-Pfad-Basisbandblöcke wie den I-Pfad-LPF 114I, den I-Pfad-V2I-Wandler 120I und den Mischer 128 verursacht wird. Das I-Pfad-BB-DPD-Modul 110I kann nur AM2AM-Verzerrungen kompensieren, da die Signale im I-Pfad reellwertige (d. h. nicht komplexwertige) Signale sind.
In ähnlicher Weise kompensiert das Q-Pfad-BB-DPD-Modul 110Q die Nichtlinearität, die durch Q-Pfad-Basisbandblöcke wie den Q-Pfad-LPF 114Q, den Q-Pfad-V2I-Wandler 120Q und den Mischer 128 verursacht wird. Das Q-Pfad-BB-DPD-Modul 110Q kann nur AM2AM-Verzerrungen kompensieren, da die Signale im Q-Pfad reellwertige (d. h. nicht komplexwertige) Signale sind.
Der I-Pfad-DAC 112I wandelt die Ausgabe des I-Pfad-BB-DPD-Moduls 110I von digitalen Multibitwerten in entsprechende analoge Werte um. Der Q-Pfad-DAC 112Q wandelt die Ausgabe des Q-Pfad-BB-DPD-Moduls 110Q von digitalen Multibitwerten in entsprechende analoge Werte um. In einer beispielhaften Ausführungsform haben die DACs 112I und 112Q eine Abtastrate f_s von 32 MHz.
Der I-Pfad-LPF 114I filtert die Ausgabe des I-Pfad-DAC 112I. In einer beispielhaften Ausführungsform hat der I-Pfad-LPF 114I eine wählbare Cutoff-frequenz (zum Beispiel kann die Cutoff-frequenz so konfiguriert werden, dass sie 1,5 MHz, 3 MHz oder 6 MHz beträgt), aber Ausführungsformen sind darauf nicht beschränkt.
In ähnlicher Weise filtert der Q-Pfad-LPF 114Q die Ausgabe des Q-Pfad-DAC 112Q. In einer beispielhaften Ausführungsform hat der Q-Pfad-LPF 114Q eine wählbare Cutoff-frequenz (beispielsweise kann die Cutoff-frequenz so konfiguriert werden, dass sie 1,5 MHz, 3 MHz oder 6 MHz beträgt), aber Ausführungsformen sind darauf nicht beschränkt.
Der I-Pfad-V2I-Wandler 120I erzeugt einen Ausgangsstrom, der einer von der I-Pfad-LPF 114I empfangenen Eingangsspannung entspricht. Der Q-Pfad-V2I-Wandler 120Q erzeugt einen Ausgangsstrom, der einer von der Q-Pfad-LPF 114I empfangenen Eingangsspannung entspricht.
Die jeweiligen Eingangsspannungen der V2I-Wandler 120I und 120Q können als Differenzsignale empfangen werden, wobei die Eingangsspannung einer Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen eines Paares von Signalen entspricht. In Ausführungsformen können die jeweiligen Ausgangsströme der V2I-Wandler 120I und 120Q als Differenzsignale erzeugt werden, wobei der Ausgangsstrom einer Differenz zwischen den Strömen eines Paares von Signalen entspricht.
Der VCO 124 erzeugt ein RF-Signal mit einer Frequenz, die von einer dem VCO 124 zugeführten Steuerspannung abhängt. In einer illustrativen Ausführungsform erzeugt der VCO 124 ein Signal mit einer Frequenz im Bereich von 2,56 bis 3,84 GHz, entsprechend der Steuerspannung.
Die Teilerschaltung 126 erzeugt ein Trägersignal, indem sie eine Frequenzteilung am Ausgang des VCO 124 durchführt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Verhältnis der Frequenzteilung wählbar. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Teilerschaltung 126 beispielsweise das Ausgabesignal des VCO 124 in Abhängigkeit von einem der Teilerschaltung 126 zugeführten Steuersignal entweder durch 4 oder durch 6 teilen. Dementsprechend kann in einer illustrativen Ausführungsform, in der der VCO 124 ein Signal mit einer Frequenz im Bereich von 2,56 bis 3,84 GHz erzeugt, die Teilerschaltung 126 ein Trägersignal mit einer Frequenz von 426 MHZ bis 640 MHz erzeugen, wenn das Verhältnis auf 6 eingestellt ist, und mit einer Frequenz von 640 MHZ bis 960 MHz, wenn das Verhältnis auf 4 eingestellt ist.
Der Mischer 128 kombiniert die Ausgaben der V2I-Wandler 120I und 120Q und die Ausgabe der Teilerschaltung 126, um ein moduliertes RF-Signal zu erzeugen.
Der PA 130 verstärkt das modulierte RF-Signal und liefert es an die Lastschaltung 132. Die Lastschaltung 132 kann beispielsweise einen abstimmbaren Notch-filter enthalten, der so konfiguriert ist, dass er zweite Harmonische des modulierten RF-Signals herausfiltert, die durch Nichtlinearitäten im PA 130 verursacht werden. Die Lastschaltung 132 kann ferner einen Lasttransformator zur Impedanzanpassung, zur Isolierung, zur Umwandlung des differenziellen Ausgabesignals des PA 130 in ein unsymmetrisches Signal oder Kombinationen davon umfassen. Die Lastschaltung 132 kann ein Ausgabesignal erzeugen, das an eine Antenne oder ein anderes RF-Übertragungsmedium (z. B. Koaxialkabel, Streifenleitung, Twist-Pair-Kabel o. Ä.) bereitgestellt werden kann.
Ein digital unterstützter RF-Sender gemäß einer Ausführungsform umfasst RF/Analog-Blöcke mit ihren Beeinträchtigungen und ein digitales Frontend (DFE), das die Kalibrierung und Kompensation der RF/Analog-Beeinträchtigungen vornimmt. Die RF/Analog-Beeinträchtigungen und ihre Kompensationen sind wie folgt:

a. Bei RF-Nichtlinearität, die von den RF-Blöcken wie dem Leistungsverstärker verursacht wird und die AM2AM- und AM2PM-Verzerrungen enthalten kann, wird diese durch einen RF-DPD-Schaltkreis oder -Prozess kompensiert. Diese Beeinträchtigung kann auch durch Back-End-Blöcke verursacht werden, die eine I- (In-Phase) und Q- (Quadratur-Phase) Zusammenführung durchführen, wie z. B. ein Aufwärtswandlungsmischer.
b. Bei BB (Base-Band)-Nichtlinearität, die durch die Basisbandblöcke wie den Spannungs-Strom-Wandler des Mischers oder den LPF (Low Pass Filter) verursacht wird, der nur eine AM2AM-Verzerrung aufweist, weil er durch die Front-End-Blöcke vor der I- und Q-Zusammenführung verursacht wird, wird diese Beeinträchtigung durch BB-DPD-Schaltungen oder -Prozesse kompensiert. Ein BB DPD-Schaltkreis oder -Prozess kann für jeden I-Signalpfad und Q-Signalpfad enthalten sein.
c. Bei Änderungen der momentanen Verstärkung, die hauptsächlich im Leistungsverstärker auftreten, wird diese Beeinträchtigung durch eine DEVM-Korrekturschaltung oder einen DEVM-Korrekturprozess kompensiert, die/der eine variable momentane Verstärkung mit dem gleichen Betrag, aber entgegengesetzter Polarität (gemessen in Dezibel (dB)) wie die momentane Verstärkung des Leistungsverstärkers aufweist. Die DEVM-Korrekturschaltung oder der DEVM-Korrekturprozess kann mit der Übertragungsaktivierung (z. B. mit dem Einschalten des Leistungsverstärkers) synchronisiert werden.
d. Zur Kompensation der IQ-Diskrepanz (oder Bildabweisung, IR) und/oder des DC-Offsets (oder Trägerunterdrückung, CS) des Mischers kann ein IQ/LO-Kompensationsschaltkreis oder -prozess verwendet werden.

Die Kalibrierungen auf dem DFE können in der in 1 dargestellten Reihenfolge für DEVM-Korrektur, RF DPD, CS/IR-Kalibrierung und BB DPD erfolgen. Diese Reihenfolge entspricht genau der umgekehrten Reihenfolge der RF/Analog-Beeinträchtigungen wie BB-Nichtlinearität, Trägerleckage und IQ-Diskrepanz, RF-Nichtlinearität und Änderung der momentanen Verstärkung des Leistungsverstärkers.
2 zeigt die zeitabhängige Änderung der Verstärkung eines Leistungsverstärkers (PA), wie z. B. des PA 130 in 1, in einem Sender gemäß einer Ausführungsform. Das Diagramm zeigt die PA Verstärkung auf der Y-Achse (normiert auf die nominale stationäre Verstärkung des PA) und die Zeit seit dem Einschalten des PA auf der X-Achse. Das Diagramm zeigt die PA-Verstärkung, wie sie in Intervallen von etwa 30 Mikrosekunden gemessen wird.
Der PA arbeitet bei einer ersten Temperatur, wenn er zum ersten Mal eingeschaltet wird, und dementsprechend steigt die Verstärkung in den ersten wenigen zehn Mikrosekunden schnell auf ein relativ hohes Niveau (+0,3 dB) an. Danach sinkt die PA Verstärkung, da die vom PA abgegebene Leistung die Temperatur des PA über die erste Temperatur ansteigen lässt, so dass die PA Verstärkung nach 2 Millisekunden auf einen Nennwert gesunken ist (hier als 0 dB angenommen).
3 zeigt ein Format eines Pakets 300, das von einem Sender gemäß einer Ausführungsform übertragen wird. Hier ist das Paket 300 in einem Format mit Elementen, die typisch für Pakete sind, die von einem drahtlosen Gerät übertragen werden, das in einem drahtlosen Netzwerk nach IEEE Standard 802.11 arbeitet. Das Paket 300 ist in der gleichen Zeitskala dargestellt wie die PA Verstärkung in 2.
Das Paket 300 enthält ein kurzes Trainingsfeld (STF) 302, ein langes Trainingsfeld (LTF) 304, ein Signalfeld (SIG) 306 und eine Nutzlast 308, die je nach Art des Pakets und des einzuhaltenden Standards ein Servicefeld, ein Datenfeld, einen Rest, eine Auffüllung oder Kombinationen davon enthalten kann.
Das STF 302 kann von einem Gerät, das das Paket 300 empfängt, für die Paketerfassung, die automatische Verstärkungsregelung (AGC), die anfängliche Schätzung des Frequenzoffsets und die anfängliche Zeitsynchronisation verwendet werden. Das LTF 304 kann für die Kanalschätzung und für eine genauere Schätzung des Frequenzoffsets und der Zeitsynchronisation verwendet werden.
Wenn die Verstärkung der PA, die das Paket 300 überträgt, während der anfänglichen Zeitspanne, in der das STF 302 und LTF 304 übertragen werden, anders ist als während der Zeitspanne, in der die Nutzlast 308 übertragen wird, wie in 4 gezeigt, dann werden die AGC und die Kanalschätzung, die unter Verwendung des STF 302 und LTF 304 bestimmt werden, in Bezug auf die Symbole in der Nutzlast 308 nicht genau sein. Infolgedessen kann die Anzahl der Symbole in der Nutzlast 308 (im Folgenden Nutzlastsymbole), die fehlerhaft dekodiert werden, zunehmen, insbesondere wenn Datenkonstellationen mit einer großen Anzahl von Punkten (wie in Symbolen, die mit Quadratur-Amplitudenmodulation mit 64 Werten pro Symbol (QAM-64) moduliert sind) verwendet werden.
4A und 4B veranschaulichen die Verschlechterung des dynamischen Fehlervektorbetrags (DEVM), die durch die Änderung der PA Verstärkung während einer Übertragung des Pakets 300 von 3 verursacht wird. 4A zeigt ein Diagramm der empfangenen Werte von Nutzlastsymbolen, die in QAM-64 übertragen werden, relativ zu ihren idealen Werten, wenn die zeitabhängige Änderung der PA Verstärkung nicht kompensiert wird, und 4B zeigt ein Diagramm der Werte von Nutzlastsymbolen, die in QAM-64 übertragen werden, relativ zu ihren idealen Werten, wenn die zeitabhängige Änderung PA Verstärkung durch eine DEVM-Korrekturschaltung gemäß einer Ausführungsform kompensiert wird. In 4A und 4B stellt die X-Achse die Werte der realen (I) Komponente der Symbole dar, und die Y-Achse stellt den Wert der imaginären (Q) Komponente dar.
Insbesondere 4A illustriert einen Fall, in dem die PA Verstärkung bei der Übertragung des LTF 302 und des STF 304 um 0,3 dB höher ist als die PA Verstärkung bei der Übertragung der Nutzlastsymbole, nachdem die empfangenen Symbole gemäß der AGC und Kanalschätzungswerten verarbeitet wurden, die unter Verwendung des STF 302 und LTF 304 bestimmt wurden. 4B zeigt den gleichen Fall, mit der Ausnahme, dass die zeitabhängige Änderung der PA Verstärkung im Sender durch eine DEVM-Korrekturschaltung oder einen Prozess gemäß einer Ausführungsform kompensiert wurde.
In 4A liegen die Werte der empfangenen Symbole (die grauen Punkte) tendenziell näher an der Mitte des Diagramms als an der Mitte der durch die Kreise angezeigten Idealwerte und fallen in einigen Fällen außerhalb der Kreise, insbesondere bei Werten mit höheren absoluten Beträgen. Im Gegensatz dazu liegen die Werte der empfangenen Symbole in 4B eher in der Mitte der Kreise und fallen weniger oft außerhalb der Kreise. Dementsprechend sind Fehler bei der Interpretation der Werte der empfangenen Symbole in dem in 4B dargestellten Fall weniger häufig als in dem in 4A dargestellten Fall.
5 illustriert eine DEVM-Korrekturschaltung 504 gemäß einer Ausführungsform. Die DEVM-Korrekturschaltung 504 kann in dem DEVM-Korrekturmodul 104 von 1 enthalten sein.
Die DEVM-Korrekturschaltung 504 umfasst ein UND-Gatter 550, einen Zähler 552, eine Zählende-Erfassungsschaltung 554, eine Verstärkungs-Nachschlagetabelle (LUT) 556, eine erste Multiplizierschaltung 5581 und eine zweite Multiplizierschaltung 558Q. Die Verstärkungs-LUT 556 kann eine Vielzahl von Registern, einen flüchtigen Speicher wie einen Random Access Memory (RAM) oder einen nichtflüchtigen Speicher wie einen Read-Only Memory (ROM) oder Flash-Speicher umfassen.
Die DEVM-Korrekturschaltung 504 empfängt eine Eingabe, die aus einer I-Eingabe IN_I und einer Q-Eingabe IN_Q besteht, die den I- und Q-Komponenten eines komplexen Wertes entsprechen können. Sowohl die I-Eingabe IN_I als auch die Q-Eingabe IN_Q können Mehrbit-Signale sein, die Werte in binärer Form ausdrücken.
In der in 5 dargestellten Ausführungsform multipliziert die DEVM-Korrekturschaltung 504 die Werte der I-Eingabe IN_I und der Q-Eingabe IN_Q mit den I- und Q-Verstärkungsanpassungswerten LUT_I und LUT_Q, die aus der Verstärkungs-LUT 556 ausgelesen werden, um die Werte einer I-Ausgabe OUT_I bzw. einer Q-Ausgabe OUT_Q zu erzeugen.
In anderen Ausführungsformen multipliziert die DEVM-Korrekturschaltung 504 die Werte der I-Eingabe IN_I und der Q-Eingabe IN_Q mit demselben Verstärkungsanpassungswert, der aus der Verstärkungs-LUT 556 ausgelesen wird, um die Werte der I-Ausgabe OUT_I und der Q-Ausgabe OUT_Q zu erzeugen; d.h. in anderen Ausführungsformen wird ein einzelner Wert aus der Verstärkungs-LUT 556 sowohl als I-als auch als Q-Verstärkungsanpassungswert LUT_I und LUT_Q verwendet.
Die aus der Verstärkungs-LUT 556 ausgelesenen I- und Q-Verstärkungsanpassungswerte LUT_I und LUT_Q werden entsprechend dem vom Zähler 552 ausgegebenen Mehrbit binären Signalindex bestimmt. Der Zähler 552 wird durch ein Übertragungsstartsignal TXstart zurückgesetzt (Setzen des Signalindex auf eine vorgegebene Konstante wie z. B. Null) und dann mit einer Rate inkrementiert, die der Frequenz eines Taktsignals SCLK entspricht, wenn eine Taktfreischaltausgabe CEN der Zählende-Erfassungsschaltung 554 ausgegeben wird. Das Übertragungsstartsignal TXstart kann als Reaktion auf das Einschalten eines Leistungsverstärkers (z.B. PA 130 von 1) zur Vorbereitung der Durchführung einer Übertragung ausgegeben werden. Die Ausgabe des TXstart-Signals kann einer steigenden oder fallenden Flanke des TXstart-Signals entsprechen (wenn die Reset-Eingabe R des Zählers 552 flankengetriggert ist) oder einem positiven oder negativen Impuls (wenn die Reset-Eingabe R des Zählers 552 durch einen hohen oder niedrigen Pegel aktiviert wird).
Die Taktfreischaltausgabe CEN der Zählende-Erfassungsschaltung 554 wird ausgegeben, wenn der Zähler 552 zurückgesetzt wird, und bleibt aktiv, bis die Zählende-Erfassungsschaltung 554 feststellt, dass der Wert des Indexsignals einen Zählendwert erreicht hat.
Der Zählerendwert kann einer Zeit nach dem Einschalten entsprechen, zu der sich die Temperatur (oder die der Temperatur entsprechende Änderung der Verstärkung) der eingeschalteten Schaltung (wie der oben erwähnte Leistungsverstärker) stabilisiert hat. Beispielsweise zeigt 2, dass sich die Verstärkung eines Leistungsverstärkers etwas mehr als 2 Millisekunden nach dem Einschalten auf einen Wert nahe dem Nennwert einpendeln kann. Dementsprechend kann, wenn das Taktsignal SCLK eine Frequenz (zum Beispiel) von 8 KHz hat und der Zähler 552 durch das Übertragungsstartsignal TXstart auf Null zurückgesetzt wird, der Zählerendwert gleich 2 Millisekunden mal 8 KHz = 16 sein; Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Wenn die Zählende-Erfassungsschaltung 554 erkennt, dass der Wert des Indexsignals einen Zählerendwert erreicht hat, deaktiviert sie die Taktfreischaltausgabe CEN, was das UND-Gatter 550 veranlasst, das Taktsignal SCLK nicht mehr an den Zähler bereitzustellen, und dadurch bewirkt, dass der Signalindex auf dem Zählerendwert gehalten wird.
Dementsprechend werden in Ausführungsformen die Werte der I- und Q-Verstärkungsanpassungswerte LUT_I und LUT_Q, die aus der Verstärkungs-LUT 556 ausgelesen werden, durch eine Zeitspanne bestimmt, die seit dem letzten Einschalten eines Leistungsverstärkers vergangen ist, und dementsprechend sind die Verstärkungsanpassungen, die auf die Werte der I-Eingabe IN_I und der Q-Eingabe IN_Q angewendet werden, um die Werte der I-Ausgabe OUT_I und der Q-Ausgabe OUT_Q zu erzeugen, abhängig von der Zeitspanne, die seit dem letzten Einschalten des Leistungsverstärkers vergangen ist.
In Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Verstärkungs-LUTs in der Verstärkungs-LUT 556 gespeichert werden, und die verwendete Verstärkungs-LUT kann entsprechend einem Ausgabeleistungspegel des Leistungsverstärkers, einer Umgebungstemperatur der Vorrichtung, die den Leistungsverstärker enthält, oder Kombinationen davon ausgewählt werden.
In Ausführungsformen kann ein Tabellenauswahlsignal TabSel verwendet werden, um auszuwählen, welche Verstärkungs-LUT verwendet wird, um die I- und Q-Verstärkungsanpassungswerte LUT_I und LUT_Q zu erzeugen, und das Tabellenauswahlsignal TabSel kann einen Wert haben, der entsprechend einer ausgewählten Ausgabeleistung, einer Umgebungstemperatur oder Ähnlichem oder Kombinationen davon bestimmt wird.
In einer anderen Ausführungsform kann anhand des Signalindex bestimmt werden, welche Verstärkungs-LUT verwendet wird. Zum Beispiel kann eine erste Verstärkungs-LUT innerhalb der Verstärkungs-LUT 556 Indexwerten von 0 bis 15 entsprechen, eine zweite Verstärkungs-LUT innerhalb der Verstärkungs-LUT 556 kann Indexwerten von 16 bis 31 entsprechen, und so weiter. Welche Verstärkungs-LUT verwendet wird, kann durch die Auswahl des Wertes des Zählers 552 beim Zurücksetzen und des Zählerendwertes entsprechend einer ausgewählten Ausgabeleistung, einer Umgebungstemperatur, einer Wartezeit zwischen Paketen, einem aktuellen Arbeitszyklus des Leistungsverstärkers oder Ähnlichem oder Kombinationen davon bestimmt werden. Wenn der Leistungsverstärker beispielsweise mit voller Leistung arbeitet, kann der Wert des Zählers 552 beim Zurücksetzen 0 (Null) und der Zählerendwert 15 sein, und wenn der Leistungsverstärker mit halber Leistung arbeitet, kann der Wert des Zählers 552 beim Zurücksetzen 16 und der Zählerendwert 31 sein. In einem anderen Beispiel kann der Wert, auf den der Zähler 552 zurückgesetzt wird, entsprechend einer Wartezeit seit der Übertragung eines vorherigen Pakets variieren, indem er beispielsweise größer ist, wenn die Wartezeit kurz ist, was widerspiegelt, dass die Chiptemperatur aufgrund der vorherigen Übertragung noch erhöht sein kann. Die noch erhöhte Chiptemperatur kann dazu führen, dass der Leistungsverstärker beim Einschalten näher an seiner stationären Verstärkung ist und sich in kürzerer Zeit auf seine stationäre Verstärkung einpendelt.
In Ausführungsformen kann die Frequenz des Taktsignals SCLK niedriger sein als eine Rate, mit der neue Werte der I-Eingabe IN_I und der Q-Eingabe IN_Q an die DEVM-Korrekturschaltung 504 bereitgestellt werden; beispielsweise kann das Taktsignal SCLK eine Periode von 128 Mikrosekunden haben, und neue Werte der I-Eingabe IN_I und der Q-Eingabe IN_Q können alle 4 oder 16 Mikrosekunden bereitgestellt werden, wobei 4 oder 16 Mikrosekunden eine Symboldauer eines übertragenen Symbols ist. In solchen Ausführungsformen kann ein I-Verstärkungsanpassungswert LUT_I, der einem einzelnen Wert des Signalindex entspricht, verwendet werden, um eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Werten der I-Ausgabe OUT_I aus jeweiligen Werten der I-Eingabe IN_I zu erzeugen, und ein Q-Verstärkungsanpassungswert LUT_Q, der diesem Wert des Signalindex entspricht, kann verwendet werden, um eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Werten der Q-Ausgabe OUT_Q aus jeweiligen Werten der Q-Eingabe IN_Q zu erzeugen. Wenn beispielsweise das Taktsignal SCLK eine Periode von 128 Mikrosekunden hat und die Symboldauer 4 Mikrosekunden beträgt, kann jeder Wert der I- und Q-Verstärkungsanpassungswerte LUT_I und LUT_Q, die aus der Verstärkungs-LUT 556 ausgelesen werden, verwendet werden, um I- und Q-Werte zu verarbeiten, die 32 Symbolen entsprechen.
In einer anderen Ausführungsform kann die Periode des Taktsignals SCLK der Periode eines vom Sender übertragenen Symbols entsprechen. Wenn zum Beispiel die vom Sender übertragenen Symbole sowohl Symbole mit Perioden von 4 Mikrosekunden als auch Symbole mit Perioden von 16 Mikrosekunden enthalten, kann in einer Ausführungsform das Taktsignal SCLK eine Periode von 4 Mikrosekunden haben, und in einer anderen Ausführungsform kann das Taktsignal SCLK eine Periode von 16 Mikrosekunden haben.
6 zeigt einen Prozess 604 zur Durchführung der DEVM-Korrektur gemäß einer Ausführungsform. Der Prozess 604 kann von einer Schaltung wie der DEVM-Korrekturschaltung 504 von 5 durchgeführt werden, oder er kann von einem Prozessor durchgeführt werden, der Programmieranweisungen ausführt, die auf einem nicht transitorischen computerlesbaren Medium gespeichert sind.
Im Schritt S610 bestimmt der Prozess 604, ob eine Übertragung (TX) beginnt, d.h. ob ein Leistungsverstärker eingeschaltet wird. Wenn die Übertragung beginnt, fährt der Prozess 604 mit Schritt S612 fort. Wenn die Übertragung bereits im Gange ist oder nicht im Gange ist, geht der Prozess 604 zu Schritt S614 weiter.
In Schritt S612 setzt der Prozess 604 einen Index auf 0. Der Prozess 604 fährt dann mit Schritt S620 fort.
In Schritt S614 bestimmt der Prozess 604, ob der Index kleiner als ein Zählendwert (Ende) ist. Wenn der Index kleiner ist als der Zählendwert, dann arbeitet der Prozess 604 während einer Zeitspanne zu Beginn der Übertragung, in der sich die momentane Verstärkung des Leistungsverstärkers ändern kann, und dementsprechend geht der Prozess 604 zu Schritt S616 über. Andernfalls fährt der Prozess 604 mit Schritt S620 fort.
In Schritt S616 bestimmt der Prozess 604, ob es an der Zeit ist, den Index zu erhöhen, weil der Prozess 604 in eine nächste Taktperiode eingetreten ist. Das heißt, der Prozess 604 bestimmt, ob die Zeit, die verstrichen ist, seit der Index zuletzt inkrementiert oder zurückgesetzt wurde, gleich oder größer ist als eine Periode eines Taktsignals, wie der Takt SCLK von 5. Wenn der Prozess 604 in eine nächste Taktperiode eingetreten ist, fährt der Prozess 604 mit Schritt S618 fort; andernfalls fährt der Prozess 604 mit Schritt S620 fort.
In Schritt S618 erhöht der Prozess 604 den Wert des Index. Der Prozess 604 fährt dann mit Schritt S620 fort.
In Schritt S620 bestimmt der Prozess 604, ob ein neuer Eingabewert zur Verarbeitung bereitgestellt wurde. In einer Ausführungsform kann der Prozess 604 feststellen, dass ein neuer Eingabewert zur Verarbeitung in jedem Zyklus des Symboltaktes mit einer Periode, die gleich der Dauer eines übertragenen Symbols ist, bereitgestellt wurde. Wenn der Prozess 604 feststellt, dass ein neuer Eingabewert bereitgestellt wurde, fährt der Prozess 604 mit Schritt S622 fort; andernfalls fährt der Prozess 604 mit Schritt S610 fort.
In Schritt S622 liest der Prozess einen Index^th LUT I-Wert LUTG_I[Index] und einen Index^th LUT Q-Wert LUTG_Q[Index] aus einer LUT, erzeugt einen neuen Wert einer I-Ausgabe OUT_I durch Multiplizieren des Index^th LUT I-Wertes LUTGi[Index] mit der I-Komponente IN_I des neuen Eingabewertes und erzeugt einen neuen Wert einer Q-Ausgabe OUT_Q durch Multiplizieren des Index^th LUT Q-Wertes LUTG_Q[Index] mit der I-Komponente IN_I des neuen Eingabewertes.
In einer Ausführungsform kann der Prozess 604 einen einzelnen Index^th LUT-Wert LUTG[Index] lesen und ihn sowohl als den Index^th LUT 1-Wert LUTG_I[Index] als auch als den Index^th LUT Q-Wert LUTG_Q[Index] verwenden.
Das Verfahren 604 geht dann von Schritt S622 zu Schritt S610 über.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform von 5 kann der Prozess 604 unter Verwendung einer ausgewählten aus einer Vielzahl von Verstärkungs-LUTs arbeiten, die in der Vorrichtung einschließlich des Senders gespeichert sind, wobei die ausgewählte Verstärkungs-LUT entsprechend einem Betriebsparameter (wie einer ausgewählten Ausgabeleistung, einer Wartezeit zwischen Paketen oder einem aktuellen Arbeitszyklus), einem Umgebungsparameter (wie einer aktuellen Umgebungstemperatur) oder einer Kombination davon entsprechend der Vorrichtung ausgewählt wird.
In Ausführungsformen kann der Prozess 604 oder die DEVM-Korrekturschaltung 504 wie folgt arbeiten: $O U T_{I} = {\begin{matrix} I N_{I} \times L U T G_{I} [I n d e x], 0 \leq I n d e x \leq T_{S} / P, u n d \\ I N_{I} \times L U T G_{I} [T_{S} / P] . I n d e x > T_{S} / P \end{matrix}$
$O U T_{Q} = {\begin{matrix} I N_{Q} \times L U T G_{Q} [I n d e x], 0 \leq I n d e x \leq T_{S} / P, u n d \\ I N_{Q} \times L U T G_{Q} [T_{S} / P] . I n d e x > T_{S} / P \end{matrix}$
wobei IN_I eine reale Komponente eines komplexen Eingabewerts ist, IN_Q eine imaginäre Komponente des komplexen Eingabewerts ist, Index eine natürliche Zahl ist, die einer verstrichenen Zeit seit dem Einschalten eines Leistungsverstärkers entspricht, T_S eine Zeit seit dem Einschalten des Leistungsverstärkers ist, bei der davon ausgegangen wird, dass sich eine momentane Verstärkung des Leistungsverstärkers auf einen Nennwert eingestellt hat, P eine Zeitspanne ist, die einem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Werten von Index entspricht, LUTG_I[Index] ein I-Pfad-Verstärkungs-LUT-Eintrag ist, der dem Wert von Index entspricht, LUTG_Q[Index} ein Q-Pfad-Verstärkungs-LUT-Eintrag ist, der dem Wert von Index entspricht, OUT_I eine reale Komponente eines komplexen Ausgabewertes ist und OUT_Q eine imaginäre Komponente des komplexen Ausgabewertes ist.
7 zeigt die Korrektur der zeitabhängigen Änderung der Verstärkung eines Leistungsverstärkers (PA) in einem Sender gemäß einer Ausführungsform. Im Beispiel von 17 werden 16 Zeitsegmente für die DEVM-Korrektur verwendet, die 16 Einträgen (oder 16 Paare von I- und Q-Einträgen) in einer Verstärkungs-LUT entsprechen. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt.
In diesem Beispiel ist die Länge jedes Zeitsegments variabel mit einem Maximum von 128usec. Die obere Linie ist die gemessene Änderung der Verstärkung des Leistungsverstärkers und die mittlere Linie zeigt die Restfehlerverstärkungsänderung nach der Kalibrierung. In diesem Beispiel beträgt die Auflösung der DEVM-Korrekturverstärkung 0,05 dB.
Wie in der Abbildung gezeigt, beträgt die Reständerung der Verstärkung nach der Korrektur durch eine Ausführungsform weniger als 0,05 dB, was zeigt, dass die Änderung der momentanen Verstärkung des Leistungsverstärkers gut kompensiert wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die dynamische EVM-Verschlechterung korrigieren, die durch zeitabhängige Änderungen der momentanen Verstärkung in einem Leistungsverstärker verursacht wird, indem in den digitalen Schaltungen des Senders die momentane Amplitude des Eingabesignals, das den analogen Blöcken zugeführt wird, in einer Weise angepasst wird, die der Änderung der momentanen Verstärkung entgegengesetzt ist. Die Ausführungsformen sind den Konzepten für dynamische EVM-Korrektur der verwandten Lehren (wie z.B. das Vorheizen des Leistungsverstärkers) überlegen, da sie keinen zusätzlichen Stromverbrauch verursachen und digital durchgeführt werden und daher nicht von Prozess-, Spannungs- und Temperaturschwankungen (PVT) beeinflusst werden.
Darüber hinaus kompensieren die DEVM-Korrekturschaltungen und -Prozesse gemäß den Ausführungsformen die Änderung der analogen Verstärkung selbst und können sich daher auf Kalibrierungsergebnisse stützen, die unabhängig von dem drahtlosen Standard (oder einem Teil davon) sind, nach dem der Sender, der die Ausführungsform verwendet, zu einem bestimmten Zeitpunkt arbeitet. Beispielsweise haben IEEE Std 802.11ah CBW1 (1 MHz Kanalbandbreite) Pakete ein anderes STF- und LTF-Timing als IEEE Std 802.11ah CBW2 (2 MHz Kanalbandbreite) und CBW4 (4 MHz Kanalbandbreite) Pakete, aber auch wenn die 802. 11ah-Übertragungen mit 1 MHz und 2 MHz/4 MHz unterschiedliche STF- und LTF-Längen und Timings aufweisen, kann eine dynamische EVM-Korrekturschaltung oder ein dynamischer EVM-Korrekturprozess gemäß einer Ausführungsform die Änderungen der momentanen Verstärkung des Leistungsverstärkers für beide Fälle auf der Grundlage desselben Satzes von Verstärkungs-LUT-Einträgen korrekt kompensieren.
8A zeigt die Amplituden-zu-Amplituden (AM2AM)-Nichtlinearität von Basisbandschaltungen eines Senders gemäß einer Ausführungsform. Die Basisbandschaltungen entsprechen analogen Schaltungen, die eines der I- und Q-Signale separat verarbeiten, bevor die I- und Q-Signale zur Modulation der Trägerfrequenz der RF-Übertragung verwendet werden. In einem Fall können die Basisbandschaltungen den I-Pfad-LPF 114IvonFIG. 1, die I-Pfad-V2I-Schaltung 120I von 1 oder beide umfassen. In einem anderen Fall können die Basisbandschaltungen den Q-Pfad LPF 114Q von 1, die Q-Pfad V2I-Schaltung 120Q von 1 oder beide umfassen.
Die gestrichelte Linie in 8A stellt die ideale Eingabeamplitude-zu-Ausgabeamplitude-Antwort einer Basisbandschaltung dar. Die durchgezogene Linie in 8A stellt die tatsächliche Eingabeamplitude-zu-Ausgabeamplitude-Antwort einer Basisbandschaltung dar. Die Abweichung der durchgezogenen Linie von der gestrichelten Linie entspricht der AM2AM-Nichtlinearität.
8B zeigt Ausgabekorrekturfaktoren, die der AM2AM-Nichtlinearität der in 8A dargestellten Basisbandschaltung entsprechen. Durch Verwendung von Messungen der Basisbandschaltungen, die während eines Kalibrierungsverfahrens durchgeführt wurden, können ein Basisband-Nichtlinearitätsmodell und eine Übertragungsfunktion durch Kurvenanpassung bestimmt werden. Die Ausgabekorrekturfaktoren entsprechen dem Kehrwert der Übertragungsfunktion.
8C zeigt die Korrektur der AM2AM-Nichtlinearität der Basisbandschaltungen gemäß einer Ausführungsform. Die Korrektur der AM2AM-Nichtlinearität kann durchgeführt werden, indem ein Wert einer Eingabe zu den Basisbandschaltungen mit einem Wert multipliziert wird, der aus den Ausgabekorrekturfaktoren entsprechend dem Wert der Eingabe ausgewählt wird, und das Ergebnis der Multiplikation der Basisbandschaltung als Ersatz für den Wert der Eingabe bereitgestellt wird.
Da die I- und Q-Pfade jeweils ihre eigenen Basisbandschaltungen haben, die physikalisch getrennt sein können, können die jeweiligen Basisbandschaltungen der I- und Q-Pfade eine unterschiedliche Nichtlinearität aufweisen. In diesem Fall können die I- und Q-Basisbandschaltungen separat kalibriert werden, was zu unterschiedlichen Ausgabekorrekturfaktoren führt. Dementsprechend können für die I- und Q-Pfade jeweils separate LUTs verwendet werden, die die jeweiligen Ausgabekorrekturfaktoren speichern.
9 zeigt eine digitale Basisband-Vorverzerrungsschaltung (DPD) 910 zur Korrektur der AM2AM-Nichtlinearität von Basisbandschaltungen in einem Sender gemäß einer Ausführungsform. Die Basisband-DPD-Schaltung 910 kann zur Implementierung in das I-Pfad-Basisband-DPD-Modul 110I von 1, das Q-Pfad-Basisband-DPD-Modul 110Q von 1 oder in beiden verwendet werden.
Die Basisband-DPD-Schaltung 910 umfasst eine Absolutwertschaltung 912, eine Verstärkungs-Nachschlagetabelle (LUT) 914 und eine Multiplizierschaltung 916. In Ausführungsformen sind die Absolutwertschaltung 912, die Verstärkungs-LUT 914 und die Multiplizierschaltung 916 jeweils digitale Schaltungen.
Die Absolutwertschaltung 912 nimmt ein Eingabesignal IN entgegen und erzeugt ein Indexsignal BDIndex, das dem Absolutwert eines Wertes des Eingabesignals IN entspricht. Das Indexsignal BDIndex wird als Adresse für die Verstärkungs-LUT 914 bereitgestellt, um einen LUT-Verstärkungswert LUTG aus der Verstärkungs-LUT 914 auszuwählen. Der Wert des Eingabesignals IN wird dann mit dem LUT-Verstärkungswert LUTG multipliziert, um einen Wert des Ausgabesignals OUT zu erzeugen.
In Ausführungsformen, in denen die Werte des Eingabesignals IN immer positiv sind oder in denen die Verstärkungs-LUT 914 sowohl positive als auch negative Werte verwenden kann, um den LUT-Verstärkungswert LUTG auszuwählen, kann die Absolutwertschaltung 912 entfallen und der Wert des Eingabesignals IN als das Indexsignal BDIndex für die Verstärkungs-LUT 914 verwendet werden.
In Ausführungsformen kann die Verstärkungs-LUT 914 eine Vielzahl von Registern, einen flüchtigen Speicher wie einen statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM) oder einen dynamischen RAM (DRAM) oder einen nichtflüchtigen Speicher wie einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen elektrisch löschbaren ROM (EEROM) oder einen Flash-Speicher umfassen. Die in der Verstärkungs-LUT 914 gespeicherten Werte können durch einen Kalibrierungsprozess bestimmt werden, der die AM2AM-Nichtlinearität des Basisband-Signalpfads bestimmt, in dem die Basisband-DPD-Schaltung 910 enthalten ist.
In Ausführungsformen kann das Indexsignal BDIndex weniger Bits haben als die Werte des Eingabesignals. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform, in der das Eingabesignal IN N Bits mit Wertigkeit hat, das Indexsignal BDIndex gemäß nur den M höchstwertigen Bits des Eingabesignals IN bestimmt werden, wobei M größer als eins und kleiner als N ist. In einer illustrativen Ausführungsform kann M 6 sein.
10 zeigt einen Prozess 1010 zur Durchführung von Basisband-DPD gemäß einer Ausführungsform. Der Prozess 604 kann von einer Schaltung wie der Basisband-DPD-Schaltung 910 von 9 durchgeführt werden, oder er kann von einem Prozessor durchgeführt werden, der Programmieranweisungen ausführt, die auf einem nichttransitorischen computerlesbaren Medium gespeichert sind.
Im Schritt S1002 empfängt der Prozess 1010 den nächsten Wert der Eingabe.
In Schritt S1004 bestimmt der Prozess 1012 einen Basisband-DPD-Index BDIndex auf der Grundlage eines Absolutwerts des empfangenen Werts der Eingabe. In Ausführungsformen kann der Index BDIndex direkt aus dem empfangenen Wert der Eingabe bestimmt werden, ohne den absoluten Wert zu berücksichtigen. In Ausführungsformen wird der Index BDIndex auf der Grundlage von weniger als allen Bits bestimmt, aus denen sich die Eingabe zusammensetzt; beispielsweise kann der Index BDIndex unter Verwendung nur der M höchstwertigen Bits einer Eingabe mit N Bits bestimmt werden, wobei M und N positive ganze Zahlen sind und 1 < M < N.
In Schritt S1006 wird der Index BDIndex verwendet, um einen Basisband-DPD-Verstärkungswert BDGain aus einer Nachschlagetabelle (LUT) auszuwählen. Wenn der Prozess 1010 verwendet wird, um die Nichtlinearität von analogen Schaltungen eines I-Pfades eines Senders zu kompensieren, können die Werte in der LUT spezifisch für analoge Schaltungen des I-Pfades sein, und wenn der Prozess 1010 verwendet wird, um die Nichtlinearität von analogen Schaltungen eines Q-Pfades eines Senders zu kompensieren, können die Werte in der LUT spezifisch für analoge Schaltungen des Q-Pfades sein.
In Schritt S1008 wird der empfangene Wert der Eingabe mit dem ausgewählten Basisband-DPD-Verstärkungswert BDGain multipliziert, um einen Wert der Ausgabe zu erzeugen.
11 zeigt eine IQ/LO-Kompensationsschaltung 1108 zur Durchführung einer I-Q-Diskrepanz/Lokale-Oszillator-Leckage-Kompensation (IQ/LO) in einem Sender gemäß einer Ausführungsform. Die Schaltung 1108 kann in dem IQ/LO-Kompensationsmodul 108 von 1 enthalten sein.
Die IQ/LO-Kompensationsschaltung 1108 verarbeitet ein komplexwertiges Eingabesignal, das aus einem realen Eingabesignal I_IN und einem imaginären Eingabesignal Q_IN besteht, unter Verwendung eines Amplitudendiskrepanzwerts ε, eines Phasendiskrepanzwerts φ, eines realen DC-Offset-Werts I_DC und eines imaginären DC-Offset-Werts Q_DC.
Der Amplitudendiskrepanzwert ε wird (z. B. durch einen Kalibrierungsvorgang) entsprechend einer Differenz in der Verstärkung zwischen analogen Schaltungen eines I-Pfades eines Senders und analogen Schaltungen eines Q-Pfades des Senders bestimmt. Der Phasendiskrepanzwert φ wird (z. B. durch einen Kalibrierungsvorgang) entsprechend einer Differenz in der Phasenantwort zwischen den analogen Schaltungen eines I-Pfades des Senders und den analogen Schaltungen eines Q-Pfades des Senders bestimmt.
Der reale DC-Offset-Wert I_DC und der imaginäre DC-Offset-Wert Q_DC werden ausgewählt, um lokale Oszillator Leckage zu kompensieren, die in den RF-Blöcken der I- und Q-Pfade erzeugt wird.
Die IQ/LO-Kompensationsschaltung 1108 umfasst eine erste, zweite, dritte und vierte Multiplizierschaltung 1112, 1114, 1116 und 1118 sowie eine erste, zweite, dritte und vierte Addierschaltung 1122, 1124, 1126 und 1128. Alle Schaltungen in der IQ/LO-Kompensationsschaltung 1108 sind digitale Schaltungen.
Die erste Multiplizierschaltung 1112 multipliziert die Werte des realen Eingabe I_IN mit eins plus dem Amplitudendiskrepanzwert ε. Die zweite Multiplizierschaltung 1114 multipliziert die Werte der realen Eingabe I_IN mit dem Phasendiskrepanzwert φ.
Die vierte Multiplizierschaltung 1118 multipliziert Werte der imaginären Eingabe Q_IN mit eins minus dem Amplitudendiskrepanzwert ε. Die dritte Multiplizierschaltung 1116 multipliziert Werte der imaginären Eingabe Q_IN mit dem Phasendiskrepanzwert φ.
Die erste und die dritte Addierschaltung 1122 und 1126 addieren die Ausgabe der ersten Multiplizierschaltung 1112, die Ausgabe der dritten Multiplizierschaltung 1116 und den realen DC-Offset-Wert IDC, um die Werte der realen Ausgabe I_OUT zu erzeugen. Die zweite und vierte Addierschaltung 1124 und 1128 addieren die Ausgabe der zweiten Multiplizierschaltung 1114, die Ausgabe der vierten Multiplizierschaltung 1118 und den imaginären DC-Offset-Wert Q_DC, um Werte der imaginären Ausgabe Q_OUT zu erzeugen.
12 zeigt ein Verfahren 1200 zur Durchführung der Kalibrierung von Schaltungen in einem Sender gemäß einer Ausführungsform. In Ausführungsformen kann der gesamte Prozess 1200 oder ein Teil davon als Teil eines Prozesses zur Herstellung einer Vorrichtung einschließlich des Senders gemäß einer Ausführungsform durchgeführt werden. In anderen Ausführungsformen kann ein Teil des Prozesses 1200 an einem Beispielgerät, das eine Ausführungsform enthält, durchgeführt werden, und die resultierenden Kalibrierungsergebnisse können zur Kalibrierung der entsprechenden Module einer Vielzahl gleichartiger Geräte verwendet werden.
Wenn der Sender gemäß einer Ausführungsform unter Verwendung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen, die in einem Modul enthalten sind, implementiert wird, kann der Prozess 1200 auf Modulebene durchgeführt werden. Das Verfahren 1200 wird unter Bezugnahme auf den Sender 100 von 1 beschrieben.
In Schritt 1202 führte der Prozess 1200 eine IQ-Diskrepanz- und eine DC-Offset-Kalibrierung für den Sender durch, um die Parameter (z. B. ε, φ, I_DC und Q_DC) zu bestimmen, die in dem IQ/LO-Kompensationsmodul 108 von 1 verwendet werden sollen. Die IQ-Diskrepanz und der DC-Offset können stark von der Verstärkung der Kette abhängen; in diesem Fall kann der Schritt S1202 für eine Vielzahl unterschiedlicher Verstärkungseinstellungen ausgeführt werden. Techniken zur Implementierung von Schritt S1202 sind in der einschlägigen Fachwelt bekannt und werden daher im Interesse der Kompaktheit der Darstellung weggelassen.
Sobald die Parameter für die IQ-Diskrepanz und den DC-Offset bestimmt sind, werden sie programmiert und/oder in das IQ/LO-Kompensationsmodul 108 geladen, um während der verbleibenden Kalibrierungsprozesse des Prozesses 1200 verwendet zu werden.
In Schritt S1204 bestimmt der Prozess 1204, ob die verbleibenden Kalibrierungen unter Verwendung einer Rückkopplungsschaltung durchgeführt werden. Wenn die Rückkopplungsschaltung verwendet wird, wird eine Empfängerschaltung des Geräts verwendet, um die Ausgabe des Senders zu messen, und um genaue Ergebnisse zu erhalten, kann diese Empfängerschaltung kalibriert werden, um bestimmte Beeinträchtigungen der Empfängerschaltung zu beseitigen. Wenn keine Rückkopplungsschaltung verwendet wird (z. B. wenn die Senderausgabe von externen Testgeräten gemessen wird), muss die Empfängerschaltung nicht kalibriert werden.
Wenn die Rückkopplungsschaltung in den verbleibenden Kalibrierungen des Prozesses 1200 verwendet werden soll, geht der Prozess 1200 in Schritt S1204 zu Schritt S1206 über; andernfalls geht der Prozess 1200 zu Schritt S1208 über.
In Schritt S1206 führt der Prozess 1200 eine IQ-Diskrepanz- und eine DC-Offset-Kalibrierung für die Empfängerschaltung durch und wendet die Ergebnisse auf die Empfängerschaltung an. Techniken zur Implementierung von Schritt S1206 sind in verwandten Lehren bekannt und werden daher im Interesse der Kompaktheit der Darstellung weggelassen.
In einigen Ausführungsformen wird für die verbleibenden Kalibrierungen immer eine Rückkopplungsschaltung verwendet, und dementsprechend kann der Schritt S1204 entfallen, und das Verfahren 1200 geht nach dem Schritt S1202 direkt zum Schritt S1206 über. In anderen Ausführungsformen wird eine Rückkopplungsschaltung nie für die verbleibenden Kalibrierungen verwendet, und dementsprechend können die Schritte S1204 und S1206 ausgelassen werden, und der Prozess 1200 geht direkt zu Schritt S1208 nach Schritt S1202 über.
In Schritt S1208 wird die Verstärkung des Mischers 128 verringert, um die RF-Nichtlinearität zu beseitigen (oder zumindest erheblich zu verringern), die durch den Mischer und die ihm in der Übertragungskette folgenden Schaltungen während der DPD-Kalibrierung im Basisband (BB) verursacht wird, die auf Schritt S1208 folgt. Die Verringerung der Verstärkung erfolgt, weil das RF-DPD-Modul 106 noch nicht kalibriert worden ist und die Verringerung der Verstärkung des Mischers 128 die Nichtlinearität in der Verstärkung des Leistungsverstärkers 130 verringert.
Im Schritt S1210 veranlasst der Prozess 1200, dass ein reines I-Signal vom Sender 100 übertragen wird, so dass die Nichtlinearität des Basisband-I-Pfads bestimmt werden kann. Für den Basisband-I-Pfad ist das reale Signal erforderlich, das imaginäre Signal jedoch nicht. Um das reale Signal mit variabler Amplitude zu erzeugen, wird der Basisband-Q-Pfad abgeschaltet und der Sender überträgt nur das I-Signal eines modulierten Signals mit nicht-konstanter Einhüllenden, das am oder vor dem IQ/LO-Kompensationsmodul 108 bereitgestellt wird. Das modulierte Signal mit nicht-konstanter Einhüllender kann zum Beispiel ein orthogonales Frequenzmultiplexsignal (OFDM) sein, das moduliert ist.
In Schritt S1212 erfasst der Prozess 1200 die Senderausgabe und bestimmt die AM2AM-Nichtlinearität des Basisband-I-Pfads durch Vergleichen der Amplitude des modulierten Signals mit nicht-konstanter Einhüllenden mit der Amplitude des entsprechenden, vom Sender erzeugten Ausgabesignals. In einigen Fällen kann das vom Sender erzeugte Ausgabesignal mit einer Rückkopplungsschaltung erfasst werden; in anderen Fällen kann es mit einem Signalerfassungsgerät erfasst werden. Das modulierte Signal mit nicht-konstanter Einhüllenden kann mit Hilfe einer Signalabladestelle der digitalen Hardware oder einer digitalen Schaltungssimulation bestimmt werden.
Da die maximale Amplitude des dem Leistungsverstärker 130 zugeführten Signals durch den im Schritt S1208 durchgeführten Backoff der Verstärkung des Mischers niedrig gehalten wird, trägt der Leistungsverstärker 130 während des Schritts S1212 nicht zu einer signifikanten Nichtlinearität in der Ausgabe des Senders 100 bei.
In Schritt S1214 verwendet der Prozess 1200 die AM2AM-Nichtlinearität der in Schritt S1212 bestimmten analogen Basisband-I-Pfad-Schaltungen, um Kompensationswerte für die Basisband-I-Pfad-Verstärkungs-LUT zu bestimmen.
In einigen Fällen ist der Basisband-Q-Pfad dem Basisband-I-Pfad ausreichend ähnlich und unterliegt ausreichend ähnlichen Betriebsbedingungen, so dass die Kalibrierung für den Basisband-I-Pfad auch für den Basisband-Q-Pfad verwendet werden kann. In solchen Fällen fährt das Verfahren 1200 im Schritt S1216 mit dem Schritt S1218 fort. Andernfalls, wenn der Basisband-Q-Pfad unabhängig kalibriert werden soll, geht das Verfahren 1200 in Schritt S1216 zu Schritt S1220 über.
In Schritt S1218 werden, da die Kalibrierung des Basisband-I-Pfads als Kalibrierung für den Basisband-Q-Pfad verwendet werden soll, die Kompensationswerte für die Basisband-Q-Pfad-Verstärkungs-LUT so eingestellt, dass sie Kopien der Kompensationswerte für die Basisband-I-Pfad-Verstärkungs-LUT sind.
Im Schritt S1220 veranlasst der Prozess 1200, dass ein reines Q-Signal durch den Sender 100 übertragen wird, so dass die Basisband-Q-Pfad-Nichtlinearität bestimmt werden kann. Für den Basisband-Q-Pfad ist das imaginäre Signal erforderlich, das reale Signal jedoch nicht. Um das imaginäre Signal mit variabler Amplitude zu erzeugen, wird der Basisband-I-Pfad abgeschaltet, und der Sender überträgt nur das Q-Signal eines modulierten Signals mit nicht konstanter Einhüllenden, das am oder vor dem IQ/LO-Kompensationsmodul 108 bereitgestellt wird.
In Schritt S1222 erfasst der Prozess 1200 die Senderausgabe und bestimmt die AM2AM-Nichtlinearität des Basisband-Q-Pfads durch Vergleichen der Amplitude des modulierten Signals mit nicht konstanter Einhüllenden mit der Amplitude des entsprechenden Ausgabesignals, das vom Sender erzeugt wird, wie in Bezug auf den Basisband-I-Pfad in Schritt S1212 oben beschrieben.
In Schritt S1224 verwendet der Prozess 1200 die AM2AM-Nichtlinearität der analogen Basisband-Q-Pfad-Schaltungen, die in Schritt S1222 bestimmt wurden, um Kompensationswerte für die Basisband-Q-Pfad-Verstärkungs-LUT zu bestimmen.
In Schritt S1226 lädt der Prozess 1200 die ermittelten Kompensationswerte für die Basisband-I-Pfad-Verstärkungs-LUT in die Verstärkungs-LUT des I-Pfad-Basisband-DPD-Moduls 110I, und lädt die ermittelten Kompensationswerte für die Basisband-Q-Pfad-Verstärkungs-LUT in die Verstärkungs-LUT des I-Pfad-Basisband-DPD-Moduls 110Q.
In Schritt S1230 wird die Verstärkung des Mischers 128 auf das Maximum eingestellt, so dass die Nichtlinearitäten des PA 130 gemessen werden können.
In Schritt S1232 veranlasst der Prozess 1200 den Sender, ein komplexwertiges Signal zu senden (d.h. ein Signal, das sowohl I- (reale) als auch Q- (imaginäre) Komponenten enthält), so dass die AM2AM- und AM2PM-Nichtlinearität des PA 130 bestimmt werden kann. Das komplexwertige Signal hat eine variable Amplitude.
In Schritt S1234 erfasst der Prozess 1200 die Senderausgabe und das komplexwertige Signal, das zur Erzeugung der Senderausgabe verwendet wird.
Im Schritt S1236 bestimmt der Prozess 1200 Kompensationswerte für das RF-DPD-Modul 106 durch Vergleichen der Amplituden und Phasen der erfassten Senderausgabe mit den entsprechenden Werten des komplexwertigen Signals.
In Schritt S1238 aktualisiert der Prozess 1200 das RF DPD-Modul 106 mit den in Schritt S1236 bestimmten Werten. An diesem Punkt des Prozesses 1200 werden die IQ/LO-Nichtlinearität des Mischers 128, die Basisband-I-Pfad-Nichtlinearität, die Basisband-Q-Pfad-Nichtlinearität und die nicht zeitabhängige AM2AM- und AM2PM-Nichtlinearität des PA 130 durch die Komponenten für den Sender 100 kompensiert und linearisiert.
In Schritt S1240 veranlasst der Prozess 1200 den Sender, ein DEVM-Kompensations-Trainingssignal zu senden. In einer Ausführungsform ist das DEVM-Kompensations-Trainingssignal ein Einzeltonsignal mit einer nicht variierenden Amplitude, das unmittelbar nach dem Einschalten des PA 130 übertragen wird. In einigen Ausführungsformen basiert das DEVM-Kompensations-Trainingssignal auf einem Eingabesignal, das nur reelle (im Gegensatz zu komplexen oder imaginären) Werte aufweist. In einer Ausführungsform wird das Eingabesignal am oder vor dem RF DPD-Modul 104 bereitgestellt.
In Schritt S1242 erfasst der Prozess 1200 die Senderausgabe mit einer definierten Zeit- und Signalamplitudenauflösung. Die Signalerfassung wird mit dem Einschalten des PA 130 synchronisiert. Zum Beispiel kann der Prozess 1200 die Ausgabe des PA 130 in Intervallen von 128 Mikrosekunden für die zwei Millisekunden nach dem Einschalten des PA 130 erfassen, und die erfassten Daten können eine Amplitudenauflösung von 0,01 Dezibel haben.
Der Prozess 1200 kann auch die Eingabe zum PA 130 erfassen oder ein Simulationsergebnis oder ein mathematisches Modell verwenden, um eine Näherung an die Eingabe zum PA 130 zu erzeugen.
In Schritt S1244 bestimmt der Prozess 1200 Korrekturwerte für die momentane Verstärkung für die LUT des DEVM-Korrekturmoduls 104, indem er ein Verhältnis zwischen jeder erfassten Ausgabe des PA 130 aus Schritt S1242 zu jeder entsprechenden Eingabe (erfasst oder modelliert) in den PA 130 bestimmt. In einer Ausführungsform kann das Verhältnis durch einen Normalisierungsfaktor skaliert werden, so dass das ideale Verhältnis, wenn das PA 130 einen stabilen Zustand erreicht hat, 1 ist.
Die Korrekturwerte für die momentane Verstärkung für jede erfasste Ausgabe entsprechen dem multiplikativen Kehrwert des ermittelten Verhältnisses. Wenn beispielsweise die erfasste Ausgabe des PA 130 128 Mikrosekunden nach dem Einschalten des PA 130 das 1,11-fache der erfassten oder modellierten Eingabe (nach der Normalisierung) beträgt, würde der Korrekturwert der momentanen Verstärkung 0,9 betragen. Ein anderes Beispiel: Wenn das Verhältnis zwischen der Ausgabe des PA 130 und seiner Eingabe bei 128 Mikrosekunden +0,3 Dezibel (dB) beträgt, würde der Kehrwert des ermittelten Verhältnisses -0,3 dB betragen.
In Schritt S1246 wird die LUT des DEVM-Korrekturmoduls 104 mit den in Schritt S1244 bestimmten Korrekturwerten der momentanen Verstärkung aktualisiert. Zum Beispiel, bezogen auf das DEVM-Korrekturmodul 504 von 5, wenn der Korrekturwert der momentanen Verstärkung für 128, 256 und 384 Mikrosekunden, nachdem der PA 130 eingeschaltet wurde, 0,30, 0,30 bzw. 0,25 dB ist und die Periode des Takts SCLK 128 Mikrosekunden beträgt, dann würden die Einträge in der Verstärkungs-LUT 556, die den Indexwerten 1, 2 und 3 entsprechen, jeweils 0,30, 0,30 und 0,25 dB entsprechen.
Sobald der Schritt S1246 abgeschlossen ist, ist der Sender 100 so konfiguriert, dass er alle seine RF- und analogen Beeinträchtigungen kompensiert, und dementsprechend ist der Sender 100 bereit, verwendet zu werden. Um die Notwendigkeit einer Wiederholung des Prozesses 1200 zu verringern oder zu beseitigen, kann der durch den Prozess 1200 ermittelte Kompensationswert in den entsprechenden Schaltkreisen des Senders 100 gespeichert werden, oder er kann in einem nichtflüchtigen Speicher eines Geräts, das den Sender 100 enthält, gespeichert und als Teil der Initialisierung dieses Geräts in den Sender 100 geladen werden. Die Werte können beispielsweise in einem Flash-Speicher, einem elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), einem mit einer Sicherungs- programmierbaren ROM oder ähnlichem gespeichert werden.
Ausführungsformen verbessern die Leistung eines Senders, indem sie verschiedene analoge Beeinträchtigungen wie komplexe RF- und BB-Nichtlinearität und Änderungen der momentanen Verstärkung kompensieren. Die Ausführungsformen ermöglichen diese Verbesserung, ohne die Größe des Senders wesentlich zu erhöhen, bei geringer Leistungsaufnahme und mit hoher Immunität gegenüber PVT-Schwankungen, da die Kompensationsblöcke kompakte Blöcke sind, die im digitalen Bereich realisiert werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen elektronische Vorrichtungen, z. B. eine oder mehrere eingekapselte (engl.: packaged) Halbleitervorrichtungen, die so konfiguriert sind, dass sie eine oder mehrere der hierin beschriebenen Operationen durchführen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in einem einzigen Halbleiterchip implementiert werden. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den derzeit als praktisch angesehenen Ausführungsformen beschrieben wurde, sind die Ausführungsformen nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt, sondern können im Gegenteil verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen umfassen, die im Rahmen des Anliegens und des Umfangs der beigefügten Ansprüche enthalten sind. Die Reihenfolge der in einem Verfahren beschriebenen Vorgänge ist beispielhaft, und einige Vorgänge können in anderer Reihenfolge durchgeführt werden. Außerdem können zwei oder mehr Ausführungsformen kombiniert werden. Die Reihenfolge der in den Ausführungsformen beschriebenen Vorgänge dient der Veranschaulichung und kann, sofern nicht anders vorgeschrieben, geändert werden. Darüber hinaus können Merkmale von zwei oder mehr Ausführungsformen kombiniert werden, um eine neue Ausführungsform zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 63134153 [0001]

Claims

Radiofrequenz-Sender, RF-Sender (100), umfassend: einen Radiofrequenz-Leistungsverstärker, RF-Leistungsverstärker (130), der analoge Schaltungen umfasst und konfiguriert ist, ein moduliertes Radiofrequenz-Signal, RF-Signal, zu verstärken; und ein Korrekturmodul für den dynamischen Fehlervektorbetrag, DEVM-Korrekturmodul (104), das digitale Schaltungen umfasst, wobei das DEVM-Korrekturmodul (104) konfiguriert ist, zeitabhängige Änderungen einer momentanen Verstärkung des RF-Leistungsverstärkers (130) zu kompensieren, wobei eine Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) verwendet wird, um das modulierte RF-Signal zu erzeugen.
RF-Sender (100) nach Anspruch 1, wobei das DEVM-Korrekturmodul (104) konfiguriert ist, einen Eingabewert zu empfangen; und einen Index zu bestimmen, der einer verstrichenen Zeit nach dem Einschalten des RF-Leistungsverstärkers (130) entspricht; ein Verstärkungswert entsprechend dem Index zu bestimmen; und die Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) durch Multiplizieren des Eingabewerts mit dem Verstärkungswert zu erzeugen.
RF-Sender (100) nach Anspruch 2, wobei der Eingabewert komplexwertig ist, wobei die Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) komplexwertig ist, wobei das Bestimmen des Verstärkungswertes entsprechend dem Index das Bestimmen eines ersten Verstärkungswertes entsprechend dem Index und das Bestimmen eines zweiten Verstärkungswertes entsprechend dem Index umfasst, und wobei das Erzeugen der Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) folgendes umfasst: Erzeugen einer realen Komponente des Ausgabesignals durch Multiplizieren einer realen Komponente des Eingabesignals mit dem ersten Verstärkungswert; und Erzeugen einer imaginären Komponente des Ausgabesignals durch Multiplizieren einer imaginären Komponente des Eingabesignals mit dem zweiten Verstärkungswert.
RF-Sender (100) nach Anspruch 1, wobei das DEVM-Korrekturmodul (104) umfasst: eine Zählerschaltung (552), die konfiguriert ist, als Reaktion auf das Einschalten des Leistungsverstärkers (130) einen Index auf einen anfänglichen Zählwert zu setzen, den Index mit einer vorgegebenen Rate zu erhöhen, falls aktiviert, und den Index nicht zu erhöhen, falls deaktiviert; eine Zählende-Erfassungsschaltung (554), die konfiguriert ist, die Zählerschaltung (552) zu aktivieren, wenn ein Wert des Index kleiner als ein Zählerendwert ist, und die Zählerschaltung (552) zu deaktivieren, wenn ein Wert des Index größer als der Zählerendwert ist; eine Verstärkungs-Nachschlagetabelle, Verstärkungs-LUT (556, 914), die konfiguriert ist, einen Verstärkungswert in Übereinstimmung mit dem Index zu produzieren; und eine Multiplizierschaltung (558I, 558Q, 916), die konfiguriert ist, die Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) durch Multiplizieren eines von dem DEVM-Korrekturmodul (104) empfangenen Eingabesignals mit dem Verstärkungswert zu erzeugen.
RF-Sender (100) nach Anspruch 4, wobei das Eingabesignal komplexwertig ist und die Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) komplexwertig ist, wobei der Verstärkungswert eine erste Verstärkungskomponente und eine zweite Verstärkungskomponente enthält, und wobei die Multiplizierschaltung (558I, 558Q, 916) umfasst: einen ersten Multiplizierer (558I), der so konfiguriert ist, dass er eine reale Komponente der Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) durch Multiplizieren einer realen Komponente des Eingabesignals mit der ersten Verstärkungskomponente erzeugt, und einen zweiten Multiplizierer (558Q), der so konfiguriert ist, dass er eine imaginäre Komponente der Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) erzeugt, indem er eine imaginäre Komponente des Eingabesignals mit der zweiten Verstärkungskomponente multipliziert.
RF-Sender (100) nach Anspruch 4, wobei der anfängliche Zählwert, der Zählerendwert oder beide gemäß einem oder mehreren Betriebsparametern, einem oder mehreren Umgebungsparametern oder einer Kombination davon bestimmt werden.
RF-Sender (100) nach Anspruch 4, wobei das DEVM-Korrekturmodul (104) eine Vielzahl von Nachschlagetabellen, LUTs, umfasst und die Verstärkungs-LUT (556, 914) entsprechend einem oder mehreren Betriebsparametern, einem oder mehreren Umgebungsparametern oder einer Kombination davon aus der Vielzahl von LUTs ausgewählt wird.
RF-Sender (100) nach Anspruch 4, wobei die Werte in der Verstärkungs-LUT (556, 914) entsprechend einem Kalibrierungsprozess bestimmt werden.
RF-Sender (100) nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: einen ersten Basisbandpfad, der analoge Schaltungen umfasst und konfiguriert ist, um eine reale Komponente eines komplexwertigen Signals zu verarbeiten, das unter Verwendung der Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) erzeugt wird; eine Mischerschaltung (128), die konfiguriert ist, um das modulierte RF-Signal durch Modulieren eines Trägersignals entsprechend einer Ausgabe des ersten Basisbandpfads zu erzeugen; ein erstes digitales Basisband-Vorverzerrungsmodul, erstes Basisband-DPD-Modul (110I, 910), das digitale Schaltungen umfasst und konfiguriert ist, um Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation-Nichtlinearitäten, AM2AM-Nichtlinearitäten, des ersten Basisbandpfads zu kompensieren.
RF-Sender (100) nach Anspruch 9, der ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Basisbandpfad, der analoge Schaltungen umfasst und konfiguriert ist, um eine imaginäre Komponente des komplexwertigen Signals zu verarbeiten, das unter Verwendung der Ausgabe des DEVM-Korrekturmoduls (104) erzeugt wird; die Mischerschaltung (128), die konfiguriert ist, um das modulierte RF-Signal durch Modulieren des Trägersignal entsprechend der Ausgabe des ersten Basisbandpfades und einer Ausgabe des zweiten Basisbandpfades zu erzeugen; und ein zweites Basisband-DPD-Modul (110Q, 910), das digitale Schaltungen umfasst und konfiguriert ist, um AM2AM-Nichtlinearitäten des zweiten Basisbandpfades zu kompensieren.
RF-Sender (100) nach Anspruch 10, wobei das erste Basisband-DPD-Modul (110I, 910) umfasst: eine Indexerzeugungsschaltung (912), die konfiguriert ist, um einen Index entsprechend einem Wert eines Eingabesignals zu erzeugen, das dem ersten Basisband-DPD-Modul (110I, 910) zugeführt wird; eine Verstärkungs-Nachschlagetabelle, Verstärkungs-LUT (556, 914); und eine Multiplizierschaltung (558I, 558Q, 916), die konfiguriert ist, um einen Ausgabewert des ersten Basisband-DPD-Moduls (110I, 910) zu erzeugen, indem sie den Wert des Eingabesignals mit einem Verstärkungswert multipliziert, der unter Verwendung des Index aus der Verstärkungs-LUT (556, 914) erhalten wird.
RF-Sender (100) nach Anspruch 11, wobei die Indexerzeugungsschaltung (912) den Index auf der Grundlage eines Absolutbetrags des Wertes des Eingabesignals erzeugt.
RF-Sender (100) nach Anspruch 11, wobei das Eingabesignal N Bits enthält, wobei N eine natürliche Zahl größer als 2 ist, und wobei die Indexerzeugungsschaltung (912) den Index auf der Grundlage von M höchstwertigen Bits des Eingabesignals erzeugt, wobei M größer als 1 und kleiner als N ist.
Verfahren zum Betreiben eines Radiofrequenz-Senders, RF-Sender (100), der einen Radiofrequenz-Leistungsverstärker, RF-Leistungsverstärker (130), umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Dauer zwischen einem Beginn einer Übertragung eines Pakets und einer Übertragung eines in dem Paket enthaltenen Symbols; Bestimmen eines Verstärkungswertes entsprechend der Dauer, wobei der Verstärkungswert einer Änderung der momentanen Verstärkung des RF-Leistungsverstärkers (130) entspricht; Bestimmen eines kompensierten Wertes für das Symbol durch Multiplizieren eines Wertes des Symbols mit dem Verstärkungswert; Bestimmen eines modulierten RF-Signals basierend auf dem kompensierten Wert; Einschalten des RF-Leistungsverstärkers (130) zu einem Zeitpunkt, der dem Beginn der Übertragung des Pakets entspricht; und Senden eines Signals, das dem Symbol entspricht, unter Verwendung des RF-Leistungsverstärkers (130) und auf der Grundlage des modulierten RF-Signals.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Verstärkungswert dem Kehrwert einer normalisierten Verstärkung des RF-Leistungsverstärkers (130) entspricht, wenn das dem Symbol entsprechende Signal übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 14 umfasst ferner die Bestimmung des Verstärkungswerts in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern, einem oder mehreren Umgebungsparametern oder einer Kombination davon.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Verstärkungswert durch Auswahl eines Wertes aus einer Vielzahl von Werten in einer Verstärkungs-Nachschlagetabelle, Verstärkungs-LUT (556, 914), bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Auswahl der Verstärkungs-LUT (556, 914) aus einer Vielzahl von Nachschlagetabellen, LUTs, gemäß einem oder mehreren Betriebsparametern, einem oder mehreren Umgebungsparametern oder einer Kombination davon.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Bestimmen des modulierten RF-Signals basierend auf dem kompensierten Wert Folgendes umfasst: Auswählen, unter Verwendung des kompensierten Wertes, eines Nichtlinearitätskorrekturfaktors aus einer Vielzahl von Werten in einer Basisband-Nichtlinearitäts-LUT, wobei die Vielzahl von Werten in einer Basisband-Nichtlinearität einer Amplitudenmodulation-zu-Amplitudenmodulation-Nichtlinearität, AM2AM-Nichtlinearität, einer Basisbandschaltung des Senders (100) entspricht; Multiplizieren des kompensierten Wertes mit dem der Nichtlinearitätskorrekturfaktor der Basisbandschaltung; Verarbeiten des Ergebnisses der Multiplikation unter Verwendung der Basisbandschaltung; und Bestimmen des modulierten RF-Signals basierend auf der Ausgabe der Basisbandschaltung.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Durchführen eines ersten Kalibrierungsvorgangs, um die Vielzahl von Werten der Basisband-Nichtlinearitäts-LUT zu bestimmen; und nach der Durchführung des ersten Kalibrierungsvorgangs, Durchführen eines zweiten Kalibrierungsvorgangs, um die mehreren Werte der Verstärkungs-LUT zu bestimmen.