JP2015535668A - マルチレベル電力増幅器システムのための線形化回路および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に開示される主題は、概して、無線周波数(RF)システムに関し、より具体的には、マルチレベル電力増幅器システムのための回路および技術に関する。
当技術分野で公知のように、無線周波数(RF)電力増幅器システムにおいて、高効率と高線形性との両方を達成することが、長年にわたる課題である。そのようなシステムにおける効率を改善する1つの手段が、電力増幅器システムが、動作状態のセットの間の離散遷移を用いて切り替えられるアーキテクチャである。例えば、これは、RF増幅器システムを含み、F電力増幅器システムの一部として提供される1つ以上の電力増幅器のためのドレインバイアス電圧が、2つ以上の可能なソースまたはレベル(例えば、複数の離散供給電圧の中から選択される)から動的に選択される。
代替として、および本明細書に説明される概念、システム、および技術の一側面によると、いくつかの動作条件のための離散レベルのセットの間で切り替え、ドレインバイアスを他の条件のための連続エンベロープトラッキングを提供する入力に切り替える、電力増幅器システムを提供することができることが認識されている。そのような条件として、連続エンベロープトラッキングの効率ペナルティがそれほど厳密ではないように、非常に低いバンド幅または電力レベルにおいて動作するときが挙げられ得る。
ここで、図1を参照すると、例示的システム10では、ドレインバイアスの動的切替が存在する。システム10は、例えば、この例示的実施形態では、RF電力増幅器(PA)として提供される無線周波数(RF)増幅器の電力供給入力に結合されることができる、複数のレベルを提供する入力ソース24(例えば、電力供給)を有する例示的RF伝送器10に対応してもよい。
式中、G0[n]は、データ独立型動的誤差を表し、G1[n]は、動的利得誤差を表す。多くの場合において適用可能である簡概化では、G0[n]は、約ゼロであり、G1[n]のみと作用する(または逆もまた同様である)ことが推定され得る。より一般的には、データと誤差との間におけるより高次多項式適合(例えば、rにおける二次項、三次項、またはより高次の項を含む)を考慮してもよく、またはe[n]が現在のデータおよびnよりも前の時間におけるデータから導出する寄与の合計として近似される「メモリ多項式」の公式を考慮してもよい。
ここで、図16を参照すると、パルスキャンセルシステム170が、パルスパラメータを生成し、パラメータをパルス生成プロセッサに提供する、パルス推定プロセッサ172を含む。パルス推定およびパルス生成プロセッサは、パルスp[n]を発生させ、パルスを加算回路174の第1の入力に提供する。加算回路の第2の入力が、データストリームr[n]を受信し、加算回路の出力が、DPDシステム176の入力に結合される。図16のパルスキャンセルシステムは、図8に例証されるような例示的線形化ブロックの「パルスキャンセル」部分と同一またはそれに類似してもよいことに留意されたい。
この乗算技術は、小誤差係数G1に関するp[n]における付加的G1成分にあたり、G1が小さくない場合でも適用可能である。これらの技術の全てにおいて、パルスが適切に誤差をキャンセルするように、補償パルスと遷移およびデータ信号の時間整合に慎重に対処しなければならないことに留意することは、重要である。
Claims (62)
- 入力およびRF出力を有するシステムであって、前記システムは、
1つ以上のRF増幅器であって、それぞれは、RF入力、RF出力、および電力供給入力を有する、1つ以上のRF増幅器と、
前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つの前記電力供給入力に電力供給電圧を提供するように結合された電圧制御ユニットであって、前記電圧制御ユニットは、伝送される信号の1つ以上の信号特性に部分的に基づいて、異なる入力またはレベルの中から前記電力供給電圧を動的に選択する、電圧制御ユニットと、
前記電圧制御ユニットに結合された前記少なくとも1つのRF増幅器のそれぞれに結合された線形化システムであって、前記線形化システムは、前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つに対する前記RF入力が予歪される前記システムの線形性を改善するためのものであり、前記印加された予歪は、少なくとも部分的に、電力供給レベルの選択によってインデックス化される、線形化システムと
を備える、システム。 - 前記RF増幅器は、RF電力増幅器として提供される、請求項1に記載のシステム。
- 前記線形化システムは、少なくとも部分的に、前記選択された電力供給レベルまたは入力に基づいて、インデックス化される、請求項1に記載のシステム。
- 前記線形化システムが、少なくとも部分的に、前記選択された電力供給レベルまたは入力に基づいて、インデックス化されるように、前記線形化システムを訓練するための手段をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記RF増幅器の電力供給入力に印加される電圧が、レベルの離散セットの中から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記RF増幅器の電力供給入力に印加される電圧が、第1のセットの動作条件のための電圧レベルの離散セットの中から、および前記第1のセットに含まれない他の動作条件のための連続エンベロープトラッキングを提供する入力から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つの前記電力供給入力の選択における変化による、前記システムのRF出力の外乱は、前記1つ以上のRF増幅器のうちの1つのRF入力を介して導入される信号によって補償される、請求項1に記載のシステム。
- 前記システムは、第1および第2の電力増幅器を有し、前記第1の電力増幅器の電力供給入力選択における変化による、前記システムのRF出力の外乱は、前記第2の電力増幅器のRF入力を介して導入される信号によって補償される、請求項7に記載のシステム。
- 前記補償信号は、前記1つ以上のRF増幅器のうちの1つに対する入力のためのベースバンド信号内における付加的成分として導入される、請求項7に記載のシステム。
- 前記補償信号は、前記1つ以上のRF増幅器のうちの1つに対する入力のためのベースバンド信号内におけるデジタルデータに適用される倍数因子として導入される、請求項7に記載のシステム。
- 入力およびRF出力を有する電力増幅器システムであって、前記電力増幅器システムは、
1つ以上の電力増幅器であって、それぞれは、RF入力、RF出力、および電力供給入力を有し、少なくとも1つの電力増幅器のために前記電力供給入力に提供される電力供給電圧は、伝送される信号の1つ以上の信号特性に部分的に基づいて、異なる入力またはレベルの中から動的に選択される、1つ以上の電力増幅器
を備え、
前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つの電力供給入力の選択における変化による、前記電力増幅器システムのRF出力におけるRF出力信号の変動は、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つのRF入力に提供される補償信号によって補償される、電力増幅器システム。 - 第1の電力増幅器のための前記電力供給入力の選択における変化による、前記電力増幅器システムのRF出力信号の変動は、前記第1の電力増幅器のRF入力を介して導入される信号によって補償される、請求項11に記載の電力増幅器システム。
- 前記電力増幅器システムは、第1および第2の電力増幅器を有し、前記第1の電力増幅器の電力供給入力選択における変化による、前記電力増幅器システムのRF出力におけるRF出力信号の変動は、前記第2の電力増幅器のRF入力を介して導入される信号によって補償される、請求項11に記載の電力増幅器システム。
- 前記補償信号は、前記1つ以上の電力増幅器のうちの1つに対する入力のためのベースバンド信号内における付加的成分として、前記RF入力に提供される、請求項11に記載の電力増幅器システム。
- 前記補償信号は、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つに対する入力のためのベースバンド信号内において提供されるデジタルデータに適用される倍数因子として提供される、請求項11に記載の電力増幅器システム。
- データ入力およびRF出力を有する電力増幅器システムであって、前記電力増幅器システムは、
前記電力増幅器システムのデータ入力に提供されるデータに少なくとも部分的に基づいて、動作状態の離散セットの間で切り替えられる1つ以上の電力増幅器と、
前記1つ以上の電力増幅器の少なくとも1つに結合された状態ベースのデジタル予歪(SB−DPD)システムであって、前記SB−DPDシステムは、前記1つ以上の電力増幅器の1つ以上に提供される信号の予歪によって前記電力増幅器システムの線形性を改善するためのものであり、前記予歪は、少なくとも部分的に、前記1つ以上の電力増幅器の動作状態に依存する、SB−DPDシステムと
を備える、電力増幅器システム。 - 前記動作状態のセットは、少なくとも部分的に、前記1つ以上の電力増幅器の少なくとも1つのための少なくとも1つのドレインバイアス電圧の選択によって決定され、前記少なくとも1つのドレインバイアス電圧は、複数のソースまたはレベルの中から選択される、請求項16に記載の電力増幅器システム。
- 前記1つ以上の電力増幅器は、複数の電力増幅器に対応し、前記複数の電力増幅器のそれぞれは、1つ以上の動作状態を有し、
前記複数の電力増幅器のそれぞれのための前記動作状態のセットは、少なくとも部分的に、電力増幅を提供するように選択される電力増幅器の数によって決定される、請求項16に記載の電力増幅器システム。 - 前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つに結合されたパルスキャンセルシステムをさらに備え、前記動作状態の離散セットの間の切り替えによる、前記電力増幅器システムのRF出力におけるRF出力信号の変動は、少なくとも部分的に、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つのRF入力を介して導入されるキャンセル信号によって、前記電力増幅器出力においてキャンセルされる、請求項16に記載の電力増幅器システム。
- 前記電力増幅器システムの出力においてRF出力信号の少なくとも一部を結合するように配置されたカプラをさらに備え、
前記キャンセル信号は、少なくとも部分的に、前記カプラによって測定された信号から決定される、請求項19に記載の電力増幅器システム。 - 入力およびRF出力を有するシステムであって、前記システムは、
1つ以上のRF増幅器であって、それぞれは、RF入力、RF出力、および電力供給入力を有する、1つ以上のRF増幅器と、
前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つの電力供給入力に電力供給電圧を提供するように結合された電圧制御ユニットであって、前記電圧制御ユニットは、増幅される信号の1つ以上の信号特性に部分的に基づいて、異なる入力またはレベルの中から前記電力供給電圧を動的に選択する、電圧制御ユニットと、
前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つへの前記RF入力を予歪することによって、前記システムの線形性を改善する線形化ユニットと
を備える、システム。 - 前記線形化ユニットは、デジタル予歪ユニットを含む、請求項21に記載のシステム。
- 前記線形化ユニットは、少なくとも部分的に、1つ以上の選択された電力供給レベルまたは入力に基づいて、インデックス化される、請求項22に記載のシステム。
- 少なくとも部分的に、前記選択された電力供給レベルまたは入力にインデックス化される様式において、前記線形化ユニットを訓練するための手段をさらに備える、請求項22に記載のシステム。
- 前記電圧制御ユニットは、レベルの離散セットの中から、第1のRF増幅器の前記電力供給入力に印加される前記電力供給電圧を動的に選択する、請求項21に記載のシステム。
- 前記電圧制御ユニットは、第1のセットの動作条件のための電圧レベルの離散セットの中から第1のRF増幅器のための前記電力供給電圧を動的に選択し、前記第1のセットに含まれない他の動作条件に関する前記第1のRF増幅器のための連続エンベロープトラッキングを提供する、請求項21に記載のシステム。
- 前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つの前記電力供給入力の選択における変化による、前記システムのRF出力の外乱は、前記1つ以上のRF増幅器のうちの1つのRF入力を介して導入される信号によって補償される、請求項21に記載のシステム。
- 前記システムは、第1および第2の電力増幅器を有し、前記第1の電力増幅器の電力供給入力選択における変化による、前記システムのRF出力の外乱は、前記第2の電力増幅器のRF入力を介して導入される信号によって補償される、請求項27に記載のシステム。
- 前記補償信号は、前記1つ以上のRF増幅器のうちの1つに対する入力のためのベースバンド信号内における付加的成分として導入される、請求項27に記載のシステム。
- 前記補償信号は、前記1つ以上のRF増幅器のうちの1つに対する入力のためのベースバンド信号内におけるデジタルデータに適用される倍数因子として導入される、請求項27に記載のシステム。
- 前記線形化ユニットは、前記少なくとも1つのRF増幅器のRF入力を決定するベースバンド信号にデジタル予歪を提供することによって前記システムの線形性を改善するように構成されている、請求項21に記載のシステム。
- 前記線形化ユニットは、異なる入力またはレベルの中からの前記電力供給電圧の選択と、前記システムのRF出力に基づく前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つに提供される前記RF入力との間における時間的整合を調節するように構成されている、請求項21に記載のシステム。
- データ入力およびRF出力を有する電力増幅器システムであって、前記電力増幅器システムは、
前記電力増幅器システムのデータ入力に提供されるデータに少なくとも部分的に基づいて、動作状態の離散セットの間で切り替えられる1つ以上の電力増幅器と、
前記少なくとも1つの電力増幅器に提供される信号のデジタル予歪によって前記電力増幅器システムの線形性を改善するために、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つに結合されているデジタル予歪(DPD)システムと
を備える、電力増幅器システム。 - 前記動作状態の離散セットは、少なくとも部分的に、前記1つ以上の電力増幅器の少なくとも1つのための少なくとも1つのドレインバイアス電圧の選択によって決定され、前記少なくとも1つのドレインバイアス電圧は、複数のソースまたはレベルの中から選択される、請求項33に記載の電力増幅器システム。
- 前記1つ以上の電力増幅器は、複数の電力増幅器に対応し、前記複数の電力増幅器のそれぞれは、1つ以上の動作状態を有し、
前記複数の電力増幅器のそれぞれのための前記動作状態のセットは、少なくとも部分的に、電力増幅を提供するように選択される電力増幅器の数によって決定される、請求項33に記載の電力増幅器システム。 - 前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つに結合されたパルスキャンセルシステムをさらに備え、前記動作状態の離散セットの間の切り替えによる、前記電力増幅器システムのRF出力におけるRF出力信号の変動は、少なくとも部分的に、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つのRF入力を介して導入されるキャンセル信号によって前記電力増幅器出力においてキャンセルされる、請求項33に記載の電力増幅器システム。
- 前記電力増幅器システムの出力におけるRF出力信号の少なくとも一部を結合するように配置されたカプラをさらに備え、
前記キャンセル信号は、少なくとも部分的に、前記カプラによって結合される信号から決定される、請求項36に記載の電力増幅器システム。 - 前記デジタル予歪(DPD)システムは、予歪されたデジタル信号を前記少なくとも1つの電力増幅器のためのRF入力信号に変換する少なくとも1つのデジタル/RF変調器を含む、請求項33に記載の電力増幅器システム。
- 前記デジタル予歪(DPD)システムは、動作状態の間の1つ以上の電力増幅器の前記切替と、前記電力増幅器システムの感知されたRF出力信号に少なくとも部分的に基づく前記少なくとも1つの電力増幅器に対する予歪されたRF入力信号の印加との間の時間的整合を調節するように構成されている、請求項38に記載の電力増幅器システム。
- 前記デジタル予歪(DPD)システムは、動作状態に少なくとも部分的に基づいて、前記時間的整合を調節するように構成されている、請求項39に記載の電力増幅器システム。
- 信号レベルに対する複数の可能性な状態遷移点が存在する、請求項33に記載の電力増幅器システム。
- 前記電力増幅器システムは、伝送器の一部として実装され、
前記デジタル予歪システムは、伝送されるデータのサンプルに少なくとも部分的に基づいて、訓練を行う予歪訓練システムを含む、請求項33に記載の電力増幅器システム。 - 前記デジタル予歪システムは、前記PAシステムの選択された状態、最後の遷移以降の持続時間、および前記遷移点における信号レベルのうちの1つ以上によって、インデックス化された訓練を行う予歪訓練システムを含む、請求項33に記載の電力増幅器システム。
- 前記デジタル予歪システムは、前記電力供給レベルの間の遷移の間、ゲート訓練データを使用することにより、データのサンプルを除外する予歪訓練システムを含む、請求項33に記載の電力増幅器システム。
- 入力およびRF出力を有する無線周波数(RF)システムであって、前記システムは、
1つ以上のRF増幅器であって、それぞれは、RF入力、RF出力、および電力供給入力を有する、1つ以上のRF増幅器と、
前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つの電力供給入力に電力供給電圧を提供するように結合された電圧制御ユニットであって、前記電圧制御ユニットは、増幅される信号の1つ以上の信号特性に少なくとも部分的に基づいて、3つ以上の離散電圧レベルの中から前記電力供給電圧を動的に選択するように構成されている、電圧制御ユニットと
を備える、システム。 - 前記1つ以上のRF増幅器は、1つ以上のRF電力増幅器として提供される、請求項45に記載のシステム。
- 前記電圧制御ユニットは、前記増幅される信号の1つ以上の信号特性に少なくとも部分的に基づいて、4つ以上の離散電圧レベルの中から前記電力供給電圧を動的に選択する、請求項45に記載のシステム。
- 前記電圧制御ユニットによって前記少なくとも1つのRF増幅器の電力供給入力に提供される前記電力供給電圧は、第1のセットの動作条件のための前記3つ以上の離散電圧レベルの中から選択され、前記第1のセットに含まれない他の動作条件のための連続エンベロープトラッキングを提供する入力から導出される、請求項45に記載のシステム。
- 前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つの前記選択された電力供給電圧レベルにおける変化による、前記システムのRF出力の外乱は、前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つのRF入力を介して印加された信号によって補償される、請求項45に記載のシステム。
- 前記システムは、第1および第2の電力増幅器を有し、前記第1の電力増幅器の電力供給入力選択における変化による、前記システムのRF出力の外乱は、前記第2の電力増幅器のRF入力を介して導入される信号によって補償される、請求項49に記載のシステム。
- 前記補償信号は、ベースバンド信号内における付加的成分として導入される、請求項49に記載のシステム。
- 前記補償信号は、ベースバンド信号内におけるデジタルデータに適用される倍数因子として導入される、請求項49に記載のシステム。
- 前記電圧制御ユニットと関連付けられる前記RF増幅器のそれぞれに結合された線形化ユニットをさらに備え、前記線形化ユニットは、前記1つ以上のRF増幅器のうちの少なくとも1つに対する前記RF入力を予歪することによって前記システムの線形性を改善するように構成され、前記予歪は、少なくとも部分的に、前記選択された電力供給電圧レベルにインデックス化される、請求項45に記載のシステム。
- 入力およびRF出力を有する無線周波数(RF)電力増幅器システムであって、前記電力増幅器システムは、
1つ以上の電力増幅器であって、それぞれは、RF入力、RF出力、および電力供給入力を有し、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つの電力供給入力に提供される電力供給電圧は、増幅される信号の1つ以上の信号特性に少なくとも部分的に基づいて、3つ以上の異なる電圧レベルの中から動的に選択される、1つ以上の電力増幅器
を備える、電力増幅器システム。 - 前記少なくとも1つの電力増幅器の電力供給入力に提供される前記電力供給電圧は、前記増幅される信号の1つ以上の信号特性に少なくとも部分的に基づいて、4つ以上の異なる電圧レベルの中から動的に選択される、請求項54に記載の電力増幅器システム。
- 前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つの電力供給入力の選択における変化による、前記電力増幅器システムのRF出力におけるRF出力信号の変動は、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つのRF入力に提供される補償信号によって補償される、請求項55に記載の電力増幅器システム。
- データ入力およびRF出力を有する無線周波数(RF)電力増幅器システムであって、前記電力増幅器システムは、
電力増幅器システムのデータ入力に提供されるデータに少なくとも部分的に基づいて、3つ以上の動作状態の離散セットの間で切り替えられる1つ以上の電力増幅器を備える、電力増幅器システム。 - 前記3つ以上の動作状態の離散セットは、少なくとも部分的に、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つのための少なくとも1つのドレインバイアス電圧の選択によって決定され、前記少なくとも1つのドレインバイアス電圧は、複数のソースまたはレベルの中から選択される、請求項57に記載の電力増幅器システム。
- 前記1つ以上の電力増幅器は、複数の電力増幅器を含み、前記複数の電力増幅器のそれぞれは、1つ以上の動作状態を有し、
前記複数の電力増幅器のそれぞれのための前記動作状態のセットは、少なくとも部分的に、電力増幅を提供するように選択される電力増幅器の数によって決定される、請求項57に記載の電力増幅器システム。 - パルスキャンセルシステムをさらに備え、前記パルスキャンセルシステムは、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つのRF入力においてキャンセル信号を導入することによって、前記動作状態の離散セットの間で切り替えることによってもたらされる前記電力増幅器システムのRF出力におけるRF出力信号の変動を少なくとも部分的にキャンセルするために、前記1つ以上の電力増幅器のうちの少なくとも1つに結合されている、請求項57に記載の電力増幅器システム。
- 前記電力増幅器システムのRF出力信号の少なくとも一部を前記パルスキャンセルシステムに結合するカプラをさらに備え、前記パルスキャンセルシステムは、前記結合された信号から少なくとも部分的に基づいて、1つ以上のキャンセル信号を生成するように構成されている、請求項60に記載の電力増幅器システム。
- 前記1つ以上の電力増幅器は、前記電力増幅器システムのデータ入力に提供されるデータに少なくとも部分的に基づいて、4つ以上の動作状態の離散セットの間で切り替えられる、請求項60に記載の電力増幅器システム。
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