TW201822513A - 發射器，通信單元以及用於限制頻譜再生的方法 - Google Patents

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Abstract

一種發射器，包括：信號產生器，用於產生表示待發送的信號的數位基帶信號；數位預失真電路，用於對數位基帶信號進行預失真；功率放大器，用於放大預失真後的信號；數位預失真電路包括：第一信號整形電路，用於採用第一包絡整形對數位信號的至少一幅度進行整形，以產生第一DPD信號；第二信號整形電路，用於應用第二包絡整形到所述數位信號，將得到的第二包絡整形的信號應用到第一DPD信號，產生第二包絡整形的DPD信號；和乘法器，用於將數位基帶信號與第二包絡整形的DPD信號相乘，輸出數位化的預失真後的信號。

Description

發射器，通信單元以及用於限制頻譜再生的方法
本發明總體涉及一種發射器，通信單元以及用於控制或者限制頻譜再生的方法，特別涉及一種控制或者限制使用數位預失真的無線通訊單元中發射器內頻譜再生的裝置和方法。
本發明的關鍵點和應用是發射器和射頻功率放大器領域，該發射器和射頻功率放大器能夠在無線電信應用中使用。對無線電通信系統可用的有限頻譜的持續壓力迫使頻譜效率的線性調製方案的發展。由於這些線性調製方案的包絡波動，導致被傳遞到天線的平均功率小於最大可能功率，導致功率放大器的效率降低。具體的，在該領域中，在發展能夠提供在放大器的回退(線性)區域中的有用性能的高功率效率的拓撲上已付出大量研究和努力。
線性調製機制需要調製信號的線性放大，以減小頻譜再生中的不想要的帶外發射。然而，使用在典型的RF功率放大器中的有源器件本質上是非線性的。僅僅當被消耗的直流功率的一小部分被轉換成RF功率，放大器的傳遞函數（transfer function）才能用線性近似，即，作為一個理想的放大器。這種操作模式提供了DC到RF功率轉換的低效率。
此外，可擕式設備（使用者設備）的重點是增加電池壽命。為了獲得線性和效率，使用線性化技術來改進更有效放大器類別的線性度，例如，“AB”類放大器，“B”或者“C”類放大器。存在多種線性化技術，例如笛卡爾回饋（Cartesian Feedback），前饋（Feed-forward）和自我調整數位預失真（Adaptive Digital Pre-distortion, DPD），它們在設計線性發射機時經常使用。
為了增加在發射上行鏈路通信通道中使用的位元速率，正在研究具有幅度調製（AM）分量的更大的星座調製方案，並且確實需要該研究。 這些調製方案，例如十六位元正交幅度調製（16-QAM），需要線性功率放大器PA並且與調製包絡波形的高“波峰（crest）”因數（即波動程度）相關聯。 這與先前經常使用的恒定包絡調製方案相反，並且可以顯著降低功率效率和線性度。
為了説明克服這種效率和線性度問題，針對各種通信標準，已經提出了許多技術。
請參考第1圖，如第1圖所示，示出了啟用WiFi™的設備的已知輸出功率頻譜遮罩（mask）100，示出了WiFi™傳輸的載波頻率115的輸出功率限制與頻寬。如圖所示，在啟用WiFi™的設備中，輸出功率頻譜100需求限制了輸出功率105。線性化技術，例如使用預失真，可用於對發射信號進行線性化，但是線性化技術不能防止在遠離載波頻率115的較低輸出功率電平上的頻譜再生110。所以，期望有更好地控制頻譜再生的機制。
第2圖示出了使用數位預失真（DPD）技術的已知發射器架構的框圖200。這裡，信號產生器205產生DPD數位訓練信號Xref 210，DPD數位訓練信號Xref 210通過發射器電路傳輸，在數位至類比轉換器（DAC）220中被轉換成類比形式，類比形式的數位訓練信號被傳輸到功率放大器225，使得輸出信號XPA 230是DPD數位訓練信號Xref 210的放大的模擬形式，例如 。輸出信號XPA的一部分230被傳輸回到DPD電路，並在類比至數位轉換器ADC 235中被轉換成數位形式XLB，並且隨後在比較電路245中與DPD數位訓練信號Xref210進行比較。校準電路（引擎）250通過分析來自比較電路245的輸出並確定PA非線性（幅度調製到幅度調製（AM至AM）和幅度調製到相位調製（AM至PM））影響，確定發射器電路（特別是功率放大器225）如何影響DPD數位訓練信號（Xref）210。然後，校準電路（引擎）250調整補償電路215中的相位和增益分量，該補償電路215可以是DPD補償電路，該DPD補償電路有效地對輸入信號（例如，DPD數位訓練信號Xref 210）進行預失真，以補償隨後由發射器電路對輸入信號造成的非線性和失真影響。以這種方式，從功率放大器輸出線性發射信號，其中由補償電路215施加的DPD將消除所產生的發射信號中固有的非線性效應。
為了滿足輸出功率頻譜的需求限制，如第1圖所示，發射器通常通過PA的回饋信號的輸出功率頻譜密度（Power Spectrum Density, PSD）測量來選擇性地啟用或禁用DPD補償電路，例如基於輸出功率頻譜的測量結果來選擇性地啟用或禁用DPD補償電路。或者，為了滿足輸出功率頻譜的需求限制，如第1圖所示，發射器可以僅衰減整個輸出信號，以降低整個工作頻寬的輸出功率，以便滿足頻譜遮罩（spectrum mask）。
現有技術提供了一種包絡共用技術，其中DPD的係數被調整以提供軟消波式（soft-clip type）濾波器響應特性，相對於硬消波式（hard-clip type）濾波器響應特性，減少了調製信號的峰-均值功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）。然而，這種技術最適合於通信標準的較高調製編碼機制版本。由史蒂夫撰寫的書，題為“用於無線通訊的射頻功率放大器”，還描述了一種在輸入信號採樣時補償預失真的機制。
因此，需要一種更有效和更具成本效益的解決方案來減少發射器中的頻譜再生，特別是對於採用諸如DPD之類的線性化技術的RF發射器。
本發明實施例提供一種發射器，通信單元以及限制頻譜再生的方法，以限制發射器中的頻譜再生。
本發明第一方面提供一發射器，該發射器包括：信號產生器，用於產生表示待發送的信號的數位基帶信號；數位預失真DPD電路，用於預失真所述數位基帶信號；功率放大器，用於放大預失真後的信號。DPD電路包括第一信號整形電路，第二整形電路和乘法器，該第一信號整形電路用於接收數位信號（該數位信號可以是所產生的數位基帶信號或者校準信號），採用第一包絡整形，以對所述數位信號的至少一幅度進行整形，以產生第一DPD信號；該第二整形電路可操作的耦接該第一信號整形電路的輸出，用於應用第二包絡整形到所述數位信號（該數位信號可以是所產生的數位基帶信號或者校準信號），得到第二包絡整形的信號(比如第二包絡整形後的數位信號)，並且應用第二包絡整形的信號到所述第一DPD信號，以產生第二包絡整形的DPD信號；乘法器，用於接收數位基帶信號和第二包絡整形的DPD信號，以及將數位基帶信號與第二包絡整形的DPD信號相乘，並輸出待發送的數位化的預失真後的信號。
以這種方式描述了發射器架構，例如，一個發射器使用DPD電路，該DPD電路能夠根據被施加到待發送的信號上的整形，控制發射的調製信號的頻譜再生。在一些例子中，整形可以通過控制和調整DPD電路中施加到待發送信號的DPD值來實現。
在一可選實施例中，DPD電路可以進一步包括DPD增益電路，用於接收和調整第一DPD信號的增益，並且輸出增益調整後的第一DPD信號給第二信號整形電路。在可選實施例中，DPD電路進一步包括耦接到DPD增益電路的查閱資料表，用於提供增益調整值到所述DPD增益電路，所述增益調整值將被DPD增益電路施加到所述第一DPD信號。
在一可選實施例中，處理器，與第一信號整形電路和第二信號整形電路耦接，用於確定將要施加的特定整形控制(fTX(x))，其中所述第一信號整形電路和第二信號整形電路用於應用整形到DPD電路，以對所產生信號的幅度進行預失真。在一可選實施例中，其中特定整形控制(fTX(x))的階數是處理器所確定的多項式整形的複數個可選階數中的階數（order）。其中，第一信號整形電路和第二信號整形電路用於應用多項式整形到DPD電路，以對所產生的信號的幅度進行預失真，比如使得所述數位預失真電路對數位基帶信號的幅度預失真。在這個可選實施例中，第二信號整形電路所施加的多項式整形(fTX(x))可以是abs(x)的函數，以及與待發送的信號的幅度控制相對應，其中abs(x)表示|x|。在這個可選實施例中，除了第一信號整形電路被用於採用幅度調製AM控制以及相位調製PM控制以外，第二信號整形電路用於僅施加幅度調製AM控制到所產生的信號（如數位基帶信號或者校準信號）來進行整形。其中，對於多項式整形(fTX(x))可以採用如下形式，fTX(x) = 1-a*|x|2 或者 ，其中，a是係數，本申請對此不做限制。
在一可選實施例中，整形可以採用非多項式(non-polynomial)整形。在該例子中，發射器可以進一步包括至少一個查閱資料表LUT，其中，查閱資料表LUT包括DPD值，該DPD值至少被第一信號整形電路和第二信號整形電路中的至少一個存儲。LUT存儲DPD資料，考慮了第一信號整形電路對所產生的信號（如數位基帶信號或者校準信號）施加幅度調製控制所產生的相位調製PM效應（PM effect），DPD資料被調整。
在一些實施例中，可以通過如下一種方式調整第一包絡整形或者第二包絡整形：1、通道頻率；2、標準（11a/b/n/ac/ax）；3、調製編碼方案（modulation coding scheme，MCS）；4、調製頻寬；或者5、輸出功率。
在一些實施例中，在補償過程中，包絡整形可以被確定以及被應用到DPD電路，以對所產生的數位基帶信號的包絡進行預失真。在該例子中，第一整形可以包括在DPD補償路徑中施加到輸入數位信號的第一多項式整形，應用多項式整形後的輸入數位信號到DPD增益電路，以對多項式整形後的輸入數位信號進行預失真，並且應用預失真後的多項式整形後的輸入數位信號到第二多項式整形電路，以對施加到所產生的輸入數位信號的幅度的預失真進行整形。
根據本發明第二方面，提供一種通信單元，該通信單元具有發射器，該發射器包括信號產生器，該信號產生器用於產生數位基帶信號，所述數位基帶信號表示待發送的包絡信號；數位預失真DPD電路，用於對所述數位基帶信號進行預失真；功率放大器，用於放大預失真後的信號；第一信號整形電路，可操作的DPD預失真電路，用於接收數位信號以及採用第一包絡整形，以對所述數位信號的至少一幅度進行整形，並產生第一DPD信號；第二信號整形電路可操作的耦接到第一信號整形電路的輸出，用於接收所述數位信號和應用第二包絡整形到所述數位信號，得到第二包絡整形的信號，並且將第二包絡整形的信號應用到所述第一DPD信號，並且產生第二包絡整形的DPD信號；以及乘法器，用於接收所述數位信號和第二包絡整形的DPD信號，將所述數位信號與所述第二包絡整形的DPD信號相乘，輸出待發送的數位化的經過預失真的信號。
根據本發明第三方面，提供一種限制發射器中頻譜再生的方法。該方法包括：產生代表待發送信號的數位基帶信號；應用第一包絡整形到所述數位基帶信號，以形成第一包絡整形的數位預失真信號；識別與所述第一包絡整形的數位預失真信號相關的幅度調製補償係數；使用識別出的幅度調製補償係數，應用第二包絡整形到所述數位基帶信號，以形成第二包絡整形的數位預失真信號；將所述數位基帶信號與所述第二包絡整形的數位預失真信號相乘，以輸出待發送的數位化的預失真後的信號。以這種方式，施加到所產生信號的至少一幅度的DPD整形控制了頻譜再生。
本發明提供的發射器，通信單元和用於限制發射器頻譜再生的方法通過利用第一包絡整形和第二包絡整形，以得到包絡整形的DPD信號，再利用包絡整形的DPD信號對數位基帶信號進行預失真，得到待發送的數位化的預失真後的信號，以便消除待發送的信號中固有的非線性效應。
本申請後續將描述本發明的一些細節。然而，應當理解的是，也可以在沒有這些具體細節的情況下實現本發明。在其他情況下，未示出公知的電路，結構和技術以免模糊對本發明的理解。所屬領域具有通常知識者應當理解的是，可以在沒有這些細節的情況下實現本發明。所屬領域具有通常知識者使用本申請所包含的描述就可以執行本發明而無需過多的實驗。
後續將以使用在無線通訊單元中的信號整形來描述本發明例子，無線通訊單元例如可以是啟用WiFi™的長期演進（Long Term Evolved, LTE）中的使用者設備。本發明的一些實施例描述能被用於提供多項式整形的技術，其他實施例描述不需要多項式整形的技術。所以，可以執行信號或者信號包絡的任意整形。本文提及的信號整形的概念可以被應用到想控制頻譜再生的任何場景。在本發明實施例的場景中，術語信號的多項式整形包括應用信號的逆多項式整形（inverse of the polynomial shaping）。本發明的例子也可以以信號的通用階數的多項式整形來描述。然而，在其他實施例中，可以假定任意整形功能可以通過任意其他方式實施，例如，通過訪問LUT和使用來自LUT的資料，以從本文描述的概念中受益。在一些例子中，特定整形控制(fTX(x))可以是多項式整形的複數個可選階數中選擇的多項式整形的階數，以對所產生信號的至少一幅度進行預失真。
本發明的例子將以被應用到線性化技術的信號多項式整形來描述，例如數位預失真（digital pre-distortion），使得信號的整形或者多項式整形能被應用作為DPD操作的一部分。然而，信號的整形或者多項式整形可以被應用到其他線性技術，或者任何使用對待發送信號進行數位整形的系統。本發明的實施例也在如下一個或者兩個路徑中的一個路徑中以信號包絡的整形或者多項式整形來描述：校準路徑（例如DPD校準路徑），補償路徑（例如DPD補償路徑）。
對DPD訓練信號執行校準，以及在一些實施例中，在出廠設置中啟動校準，或者在終端後續的上電中啟動校準，或者回應於溫度變化而啟動校準，由此，訓練信號被用於確定要使用的合適的發射器線性化值。在DPD補償階段，發射器輸出調製信號到接收器，該調製信號能夠被DPD整形或者多項式整形控制補償。
雖然，本申請通過使用對射頻發射器的預失真描述本發明，但是可以理解的是本發明提出的概念可以相應的應用到低頻發射器和/或毫米波（millimeter wave）發射器。
此外，由於本發明的所示實施例大部分可以使用本領域技術人員已知的電子元件和電路來實現，為了瞭解和理解本發明的基本概念，並且為了不使本發明的教導混淆或分散注意力，有些細節不用詳細描述。
現在參考第3圖，示出本發明實施例採用的無線通訊單元300的框圖。在實踐中，純粹為了解釋本發明實施例，基於無線使用者通信單元（wireless subscriber communication unit）來描述無線通訊單元，在一些例子中，無線使用者通信單元可以是支援WiFi™通信的智慧手機。無線通訊單元300包括用於發射信號和/或接收信號的天線裝置302和天線開關304，其中天線裝置302與天線開關304耦接，天線開關304提供無線通訊單元300內的接收鏈和發射鏈之間的隔離。一個或複數個接收鏈，包括接收器前端電路306（有效提供接收，濾波和中頻或基帶頻率轉換）。接收器前端電路306耦接到信號處理模組308（通常由數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）實現）。所屬領域具有通常知識者可以理解的是，在一些情況下，接收器電路或元件的集成度可以取決於實現。
控制器314保持無線通訊單元300的總體操作控制。控制器314耦接到接收器前端電路306和信號處理模組308。在一些示例中，控制器314還耦接到緩衝器模組317和記憶體設備316，該記憶體設備316選擇性地存儲與操作功能有關的資料，諸如與DPD增益有關的資訊，查閱資料表資訊（例如用於DPD的），多項式整形演算法和/或函數（function），逆多項式（inverse polynomial shaping）整形演算法和/或函數等。在一些實施例中，所使用的整形涵蓋任何整形或者任意階數的多項式整形。在任意（arbitrary）階數的多項式整形環境中，整形也涵蓋任意階數的逆多項式整形。在其他例子中，也可以不採用多項式整形執行整形，可以使用來自查閱資料表（LUT）的資料實現整形。在這種情況下，通過LUT執行的整形也可以涵蓋第二LUT，以執行逆整形。計時器318可操作地耦接到控制器314，以控制無線通訊單元300內的操作的時間（信號相關的發送或接收時間）。
發射鏈包括發射器/調製電路322和耦接到天線裝置302的功率放大器324，天線裝置302可以包括天線陣列或複數個天線。發射器/調製電路322和功率放大器324可操作地響應於控制器314。在一些示例中，信號處理模組308和/或控制器314可接收來自一個或複數個輸入裝置或偵測器模組320的輸入。頻率產生電路328包括至少一個本地振盪器LO 327，並且可操作地耦接到接收器前端電路306和發射器/調製電路322，並且用於向接收器前端電路306和/或發射器/調製電路322提供本地振盪器信號329。
在示例實施例中，發射鏈包括數位信號調整或者整形電路321，該數位信號調整或者整形電路321可位於發射器/調製電路322中或信號處理器308內，或任何其它合適的電路中，如圖所示。在這裡描述的一些示例中，數位信號調整或者整形電路321可以包括使用DPD查閱資料表（look-up-table, LUT）的DPD功能，如後續圖中所示出的。在示例性實施例中，信號處理器308生成數位信號，例如DPD數位訓練信號，該DPD數位訓練信號通過發射器/調製電路322傳輸，被通常位於發射器/調製電路322中的DAC轉換成類比形式，類比形式的DPD數位訓練信號被傳遞到功率放大器324，使得功率放大器324的輸出信號325是DPD數位訓練信號的放大的類比表示。輸出信號325的部分326在下轉換器和類比至數位轉換器（ADC）350中被轉換回數位形式並被傳遞回數位信號調整或者整形電路321。根據本文參照第4圖至第7圖描述的任何一個或複數個示例，數位信號調整或者整形電路321被配置為對輸入信號包絡施加任意整形或者任意階數的多項式整形。在一些實施例中，多項式整形控制(fTX(x))可以包括從多項式複數個可選階數中選擇出多項式階數，以對所產生信號的至少一幅度進行預失真（predistort）。
顯然，無線通訊單元300內的複數個元件可以以離散或集成的元件形式實現，因此，最終結構可以是專用於應用或基於設計的。
第4圖示出了根據本發明一些示例的利用數字預失真（DPD）補償配置的包絡整形的第一示例框圖400。在該例子中，信號產生器405產生調製信號410，該調製信號通過發射器電路傳送，並被可選的DAC（未示出）轉換成類比形式，並被進一步傳遞到功率放大器324，使得功率放大器324的輸出信號(XPA) 326是調製信號410的放大後的類比表示。在第4圖所示例子中，使用任意(arbitary)整形功能，在該例子中，該任意整形功能以信號整形控制函數示出。然而，在其他例子中，假定任意整形功能可以通過任何其他方式實現，例如通過訪問LUT和使用來自LUT的資料實現。
在該例子中，調製信號410被輸入到第一信號整形控制處理電路422，該第一信號整形控制處理電路422對調製信號410執行第一整形操作，得到第一數位預失真DPD信號。其中，在一實施方式中，該第一數位預失真信號可以是調製信號的整形後的包絡(例如調製信號的包絡的整形後表示)，或者稱為整形後的幅度(例如調製信號的幅度的整形後表示)。第一信號整形控制處理電路422輸出第一數位預失真DPD信號到第一DPD增益電路425，該第一DPD增益電路425用於計算第一AM（增益）補償係數和/或PM補償係數。在該例子中，第一信號整形控制的信號處理以如下等式[1]給出，其中，該第一信號整形控制處理電路422輸出該f1(x)：[1]
其中，x表示調製信號410。
根據利用DPD補償的信號包絡整形的第一示例，第一AM（增益）補償係數和/或PM補償係數以及調製信號本身被輸入到第二信號整形控制處理電路420，該第二信號整形控制處理電路420執行第二整形操作。根據等式[1]和[2]的fTX(x)，第二信號整形控制處理電路420對第一AM（增益）補償係數和/或PM補償係數執行期望的第二包絡整形控制操作，輸出第二包絡整形的數位預失真DPD信號417到乘法器415。乘法器415將調製信號與第二包絡整形的DPD信號417相乘，以產生信號到功率放大器324，使得功率放大器324輸出較低頻譜再生的功率放大輸出信號326，其中第二包絡整形的DPD信號417可以包括第二AM補償係數和PM補償係數。以這種方式，從功率放大器324輸出包絡整形後的發送信號，其中，包絡整形後的發送信號的固有非線性效應被消除。
在該例子中，第二信號整形控制處理電路420用於在DPD補償過程中施加整形或者通用階數的多項式整形，以用於控制發送信號的頻譜再生，以滿足WiFi™的頻譜遮罩。在該例子中，第二信號整形控制處理電路420包括處理器475，處理器475用於將整形函數（例如等式[2]中的fTX(x)）應用到調製信號410，然後與來自增益計算電路425（即第一DPD增益電路）的信號y在乘法器455中相乘，該增益計算電路425（即第一DPD增益電路）用於計算AM（增益）補償係數, 其中，第二信號整形控制處理電路420的輸出可以是f2(x,y)。[2]
在一些例子中，在DPD補償安排中應用整形或者通用階數多項式整形。在一些例子中，增益計算電路425可以根據輸入的DPD查閱資料表（LUT）獲得AM（增益）補償係數和/或PM補償係數。在一些例子中，LUT可以將增益應用到第一信號整形控制處理電路422的輸出和信號產生器電路410的輸出，並對第一信號整形控制處理電路422的輸出整形。
在一些可選例子中，DPD補償可以是多項式DPD，以代替增益調整的信號或者LUT DPD。此處，離散的AM-AM以及AM-PM補償資料被存儲在DPD LUT以及補償係數由離散的AM-AM以及AM-PM補償資料內插得到。同時，對於多項式DPD，多項式係數被存儲在記憶體中，以及補償係數通過多項式計算來計算。由於PA非線性因此需要兩個整形模組。
在一些例子中，假定非多項式實現方式可以避免在低輸出功率上和PA的飽和區域上不必要的失真，以及非多項式實現方式可以使用如下整形函數的中的一個： 如果，則[3] 如果，則[4] 如果，則[5]
此外，在一些例子中，fTX(x)可以是存儲在LUT中的任意的整形函數。其中，x表示調製信號；x0和x1可以是根據設計決定的值。a3是係數。
在一些例子中，假定執行的整形操作可以通過如下一種來調整：（1）通道頻率；（2）標準(11a/b/n/ac/ax) ；（3）調製編碼方案（modulation coding scheme，MCS）；（4）調製頻寬；或者（5）輸出功率。
期望的整形fTX(x)在各通道頻率上會不相同。例如，一般來說，為了避免對鄰居系統造成干擾，在頻帶邊緣上的頻帶需求會很困難。所以，需要通過另一種整形而不是帶內通道所使用的整形，來更好的改善這種通道頻率上的頻譜再生。
相似的，發射器需求和模擬行為在標準（802.11a/b/n/ac/ax），調製編碼方案MCS，調製頻寬，以及輸出功率上會有不同。所以準備複數個LUT來支持多種整形，這些整形由發射器參數控制，例如通道頻率，標準，調製編碼方案MCS，調製頻寬，和/或輸出功率。
參考第5圖，根據本發明一些例子，示出採用數字預失真DPP補償安排的包絡整形的第二示例框圖500。採用數位預失真DPP補償安排的包絡整形的第二示例框500與第4圖中的第一補償安排使用相似的策略，第二示例框500具有第二DPD增益電路525，以代替第4圖中的第一信號整形控制處理電路（例如第4圖中的422），第一增益計算電路425以及第二信號整形控制處理電路420。第5圖所示的例子應用任意整形函數或者通用階數多項式整形函數。然而，在其他例子中，假定任意整形函數可以由其他方式實現，例如通過訪問LUT以及使用LUT的資料。以這種方式，第4圖中兩個整形操作（420以及422）以及第一增益計算電路（425）的傳輸函數可以是預先計算的以及作為第二DPD增益存儲在DPD LUT。在該例子中，沒有即時的執行整形，傳輸函數被預先計算了並且可以使用DPD LUT中適當的第二DPD增益值來實現。相應的，與第4圖的電路相比，第5圖的電路中可以減少硬體（或者固件）。
請參考第6圖，根據本發明一些例子，示出採用DPD補償的包絡整形的第一示例流程600。在該例子中，在步驟601，執行校準過程，其中可以使用通用的DPD校準技術來執行校準過程。該校準過程可以包括發送校準信號到發射器，對校準信號施加DPD調整，以及比較參考信號（例如輸入的校準信號）和來自發射器功率放大器的回饋信號，以及相應的更新DPD值，例如DPD LUT中的DPD值。該校準過程可以被執行一次或者多次，例如該校準過程可以被執行以精調DPD值。
然後執行補償過程。在步驟602中，產生調製信號並發出調製信號，該調製信號可以與傳統的輸出信號“x”相同，該調製信號通過發射器電路傳輸，並且在可選的數位至類比轉換器中被轉換成類比形式，以及類比形式的調製信號被傳輸到功率放大器。在步驟604中，根據等式[1]，對調製信號或調製信號的幅度調製部分施加第一信號整形。
在步驟606中，從DPD LUT中或者從多項式DPD中計算AM（增益）補償係數。在步驟608，根據等式[2]，對調製信號應用第二信號整形控制。在步驟610中，將第二信號整形控制的輸出（例如經過處理的AM補償係數，即第二AM補償係數）與調製信號相乘，得到DPD補償後的信號，並且將該DPD補償後的信號輸入到功率放大器中。以這種方式，該流程與第4圖中電路的流程的操作方式相似。
可替代的，採用與第5圖中電路相似的方式，預先計算的DPD增益補償可以被施加到調製信號，此可以在第7圖中的示例流程700中示出。在這個例子中，在步驟701，執行校準過程，其中可以使用公知的技術執行校準過程。校準流程可以包括：發出校準信號到發射器，對校準信號施加DPD調整，以及比較來自發射器功率放大器的回饋信號和參考信號（例如輸入的校準信號），相應的更新DPD值，例如更新DPD LUT中的DPD值。該校準過程被執行一次或者多次，例如，該校準過程被執行以精調DPD值。
在該例子中，通過預先計算DPD增益補償執行預計算過程，其中，該預先計算的DPD增益補償等於第4圖中兩個整形操作420,422和AM（增益）補償係數電路425的計算的結合。在該例子中，在步驟704中，根據等式[1]中的函數，對校準信號施加第一信號整形控制。在一些例子中，步驟704中的校準信號可以是對應DPD LUT值的離散電平。在步驟706中，計算AM補償係數，並且可選擇性的計算PM補償係數。在步驟708中，根據等式[2]中的函數，對已計算的AM係數應用第二信號整形控制。在步驟712，將第二信號整形控制的輸出保存在另一個LUT（例如DPD增益-2）。
然後執行補償過程，在步驟714中產生併發出調製信號，以及在步驟716中對調製信號施加預計算的DPD值，該步驟716可以在調製信號被通過發射器電路傳遞，在可選的類比到數位轉換器中被轉換成類比形式以及特別的傳遞到功率放大器之前執行。第7圖的步驟714中的例子應用任意整形函數，然而，在其他例子中，可以假想多項式整形控制函數可以採用其他方式作為示例來實施，例如通過訪問LUT並且使用來自LUT的資料。
在一些例子中，由於較低頻譜再生，本文所描述的例子可以增加較低階數調製信號的發射器輸出功率，只要輸出功率滿足頻譜遮罩規範。
在一些例子中，例如在WiFi™系統中，本文所描述的示例可以增強通信覆蓋，例如在通信標準沒有指定最大輸出功率的情況下增強通信覆蓋。 這樣的通信標準可以採用低調制編碼方案（modulation coding scheme，MCS），使得本文所描述的例子可以改進頻譜遮罩。
在一些例子中，傳統的DPD校準加上整形補償技術可以不需要額外的用於整形的DPD LUT,這種傳統的DPD校準加上整形補償技術與在校準步驟中插入整形步驟相比，其具有實施上的優點。
在DPD補償意義上，執行傳統的校準並且使用第2圖中的公知補償方式支援較高階調製（256 QAM），DPD LUT可以用於提供較好的誤差向量幅度（Error Vector Magnitude, EVM）。相比之下，根據一些例子，第4圖-6中新穎的整形或者通用階數多項式整形DPD補償技術可以更好的支援低階調製（例如BPSK）。而且，DPD LUT加上包絡整形提供低的頻譜再生。有利的是，在該例子中，不需要額外的DPD校準時間和額外的LUT（例如節省管芯（die）空間）。
在前面的說明書中，已經參考本發明的實施例的具體實施例描述了本發明。然而，在不脫離如所附權利要求所述的本發明的範圍的情況下，可以對其進行各種修改和改變。
本領域技術人員將認識到，邏輯塊之間的邊界僅僅是說明性的，並且替代實施例可以合併邏輯塊或電路元件或者在各種邏輯塊或電路元件上施加替代的功能分解。因此，應當理解，這裡描述的架構僅僅是示例性的，並且實際上可以使用能實現相同功能的許多其他架構。
然而，其他修改，變化和替代也是可能的。因此，說明書和附圖被認為是用於說明的目的而不是對本發明的限制。
實現相同功能的組件的任何佈置被有效地“關聯”，使得實現期望的功能。因此，這裡組合以實現特定功能的任何兩個組件可被視為彼此“相關聯”，使得實現期望的功能，而不管架構或中間組件如何。 類似地，如此相關聯的任何兩個元件也可被視為彼此“可操作地連接”或“可操作地耦接”，以實現期望的功能。
此外，本領域技術人員將認識到，上述操作之間的界限僅僅是說明性的。複數個操作可以組合成單個操作，單個操作可以分成複數個操作，並且可以在時間上至少部分地重疊執行這些操作。此外，替代實施例可以包括特定操作的複數個實例，並且可以在各種其他實施例中改變操作的順序。
例如，在一些示例性實施例中，設想單個處理器可以被配置為執行上述電路的複數個功能和操作。此外，在一些示例性實施例中，雖然已經單獨描述了複數個LUT（例如，存儲第一和第二DPD增益），從而它們可以存儲在獨立的記憶體元件中，但是可以設想一個或者每個可以形成單個LUT或者記憶體元件的一部分。
另外，例如，各種元件/模組或其部分可以被實現為物理電路或可轉換成物理電路的邏輯表示的軟體或代碼，例如以任何適當類型的硬體描述語言。然而，也可以採取其他修改，變化和替代。因此，說明書和附圖被認為是說明性的而不是限制性的。
在權利要求中，放置在括弧之間的任何附圖標記不應被解釋為限制權利要求。“包括”是開放性用語，表示“包括但不限於”。此外，除非另有說明，諸如“第一”和“第二”之類的術語用於區分這些術語所描述的元素。因此，這些術語不意在表示這些元素的時間優先順序或其他優先順序。在不同的權利要求中記載某些技術特徵並不表示不能利用這些技術特徵的組合。
本文所討論的連接可以是適於從相應的節點，單元或設備傳送信號的任何類型的連接，例如經由中間元件。因此，除非另有暗示或陳述，連接可以例如是直接連接或間接連接。可以參考單個連接，複數個連接，單向連接或雙向連接來示出或描述連接。然而，不同的示例可能改變連接的實現方式。例如，可以使用單獨的單向連接，而不是雙向連接，反之亦然。此外，複數個連接可以用串列或時間複用方式傳輸複數個信號的單個連接來代替。同樣地，承載複數個信號的單個連接可以被分離成各種不同的連接，這些連接承載這些信號的子集。因此，可以選擇多種方式傳輸信號。
應當理解，為了清楚的目的，上面的描述參照不同的功能單元和處理器描述了本發明的實施例。然而，顯而易見的是，可以使用不同功能單元或處理器之間的任何合適的功能分佈，例如一個或複數個整形電路等，其也在本發明的保護範圍之內。因此，對特定功能單元的引用僅被視為對提供所描述的功能的適當方式的引用，而不是指示嚴格的邏輯或物理結構或組織。
儘管已經結合一些實施例描述了本發明，但是並不意圖限制於這裡闡述的特定形式。 相反，本發明的範圍僅由所附權利要求來限定。 另外，雖然特徵可能看起來結合特定實施例來描述，但是本領域技術人員將認識到，所描述的實施例的各種特徵可以根據本發明進行組合。 在權利要求中，術語“包括”不排除其他元件或步驟的存在。
此外，雖然獨立的列出，但是可以通過例如單個單元或處理器來實現複數個裝置，元件或方法步驟。另外，雖然各個特徵可以包括在不同的權利要求中，但是這些可以有利地組合，並且包含在不同權利要求中並不意味著特徵的組合是不可行和/或不利的。而且，將特徵包括在多組權利要求的一組權利要求中並不意味著該特徵僅適用於該組權利要求，應該理解為該特徵同樣適用於其他組權利要求。
此外，權利要求中的特徵的順序並不意味著必須按照此順序來執行，特別地，方法權利要求中的各個步驟的順序並不意味著必須按照該循序執行步驟。相反，步驟可以以任何合適的循序執行。此外，“第一”“第二”這種描述方式不是表示單個，其並不排除複數個情況。
因此，本申請已經描述了較低頻譜再生的解決方案，基本上減輕了現有技術裝置的上述缺點。
雖然已經根據幾個實施例描述了本發明，但是所屬領域具有通常知識者可以理解的是，本發明不限於所描述的實施例。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧輸出功率頻譜遮罩
105‧‧‧輸出功率
110‧‧‧頻譜再生
115‧‧‧載波頻率
205‧‧‧信號產生器
210, 240, 230‧‧‧信號
225‧‧‧功率放大器
220‧‧‧數位至類比轉換器
235‧‧‧類比至數位轉換器
245‧‧‧比較電路
250‧‧‧校準電路
215‧‧‧補償電路
300‧‧‧無線通訊單元
302‧‧‧天線裝置
304‧‧‧天線開關
306‧‧‧接收器前端電路
314‧‧‧控制器
308‧‧‧信號處理模組
316‧‧‧記憶體設備
317‧‧‧緩衝器模組
318‧‧‧計時器
322‧‧‧發射器/調製電路
321‧‧‧數位信號調整或者整形電路
350‧‧‧下轉換器和類比至數位轉換器
329, 323, 340, 325, 326‧‧‧信號
327‧‧‧本地振盪器
328‧‧‧頻率產生電路
405‧‧‧信號產生器
410, 326, 417, 410‧‧‧信號
324‧‧‧功率放大器
415‧‧‧乘法器
420‧‧‧第二信號整形控制處理電路
422‧‧‧第一信號整形控制處理電路
425‧‧‧第一DPD增益電路
475‧‧‧處理器
455‧‧‧乘法器
525‧‧‧第二DPD增益電路
400, 500‧‧‧框圖
600, 700‧‧‧流程
601, 602, 604, 606, 608, 610, 701, 704, 706, 708, 712, 714, 716‧‧‧步驟
第1圖示出具有功率限制對應WiFi™發送頻率的輸出功率頻譜； 第2圖示出使用數位預失真技術的發射器架構的結構圖； 第3圖示出基於本發明實施例的通信單元的簡化框圖； 第4圖示出基於本發明實施例的採用數位預失真（DPD）補償配置的包絡整形的第一示例框圖； 第5圖示出基於本發明一些實施例的採用數位預失真（DPD）補償配置的包絡整形的第二示例框圖； 第6圖基於本發明一些實施例的採用數位預失真（DPD）補償的包絡整形的第一示例流程圖; 第7圖示出基於本發明一些實施例的採用數位預失真（DPD）補償的包絡整形的第二示例框圖。

Claims (13)

  1. 一種發射器，包括： 信號產生器，用於產生表示待發送的信號的數位基帶信號； 數位預失真電路，用於對所述數位基帶信號進行預失真； 功率放大器，用於放大預失真後的信號； 其中，所述數位預失真電路包括：第一信號整形電路，第二信號整形電路和乘法器； 所述第一信號整形電路，用於接收數位信號，採用第一包絡整形對所述數位信號的至少一幅度進行整形，以產生第一數位預失真信號； 所述第二信號整形電路，可操作的耦接所述第一信號整形電路的輸出，用於接收所述數位信號，以及應用第二包絡整形到對所述數位信號，得到第二包絡整形的信號，並且將所述第二包絡整形的信號應用到所述第一數位預失真信號，並且產生第二包絡整形的數位預失真信號； 乘法器，用於接收所述數位基帶信號和所述第二包絡整形的數位預失真信號，以及將所述數位基帶信號與所述第二包絡整形的數位預失真信號相乘，並輸出待發送的數位化的預失真後的信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發射器，所述數位預失真電路進一步包括： 數位預失真增益電路，用於接收和調整所述第一數位預失真信號的增益並且輸出增益調整後的第一數位預失真信號到所述第二信號整形電路。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發射器，所述數位預失真電路進一步包括：查閱資料表，用於提供由所述數位預失真增益電路施加到所述第一數位預失真信號的增益調整值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的所述的發射器，進一步包括處理器，所述處理器耦接所述第一信號整形電路和所述第二信號整形處理電路，用於確定要施加的任意整形控制fTX (x) ，其中所述第一信號整形電路和所述第二信號整形處理電路應用所述任意整形控制fTX (x)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的發射器，其中，所述第一信號整形電路執行如下功能：，其中，所述x是所述數位信號。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的發射器，其中，所述第二信號整形電路執行如下功能：，其中，所述x是所述數位信號，所述y包括幅度調製補償係數和/或相位調製補償係數，所述y是基於所述第一數位預失真信號得到的。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的發射器，其中，所述任意整形控制fTX (x)的階數是多項式整形的複數個可選階數中的階數，由所述第二信號整形電路施加的所述多項式整形是abs(x)的函數並且與所述待發送的信號的幅度控制相對應。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的發射器，其中，除了所述第一信號整形電路採用幅度調製控制和相位調製控制之外，所述第二信號整形電路僅採用幅度調製控制對所述數位信號進行整形。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發射器，其中，所述第一包絡整形和/或所述第二包絡整形是根據如下整形函數中一個使用非多項式整形： 如果， 則如果， 則； 如果， 則; 其中，x1 和x0 是根據設計得到的設定值。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的發射器，其中，進一步包括至少一個查閱資料表，其中，所述至少一個查閱資料表包括數字預失真值，所述數位預失真值被調整以考慮由於所述第一信號整形電路對所述數位信號的幅度調製進行整形導致的相位調製效應。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的發射器，其中，所述數位信號是數位基帶信號或者校準信號。
  12. 一種限制發射器中頻譜再生的方法，該方法包括： 產生代表待發送信號的數位基帶信號； 應用第一包絡整形到所述數位基帶信號，以形成第一包絡整形的數位預失真信號； 識別與所述第一包絡整形的數位預失真信號相關的幅度調製補償係數； 使用識別出的幅度調製補償係數，應用第二包絡整形到所述數位基帶信號，以形成第二包絡整形的數位預失真信號； 將所述數位基帶信號與所述第二包絡整形的數位預失真信號相乘，以輸出待發送的數位化的預失真後的信號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，進一步包括：在校準過程中，計算所述第一包絡整形的數位預失真信號的幅度調製補償係數，並存儲所述第一包絡整形的數位預失真信號的幅度調製補償係數到查閱資料表； 所述識別與所述第一整形的數位預失真信號相關的幅度調製補償係數包括：提取存儲在所述查閱資料表中的幅度調製補償係數，調整所述第一包絡整形的數位預失真信號的增益。
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