TWI502899B - 射頻發射器、集成電路設備、無線通訊單元及方法 - Google Patents

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Description

射頻發射器、集成電路設備、無線通訊單元及方法
本發明係關於射頻發射器、集成電路設備、無線通訊單元及其通訊方法。
隨著深亞微米CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝的不斷進步，數位電路變得更小且更省電。然而，深亞微米CMOS工藝對改變類比電路的大小並不是特別有效。因此，在很多設備(如射頻(RF))發射器中，為了能夠更多使用深亞微米CMOS工藝以減小尺寸，總是希望盡可能多地(例如在數位訊號處理算法的協助下)移除類比組件或類比電路。
此外，很多傳統的射頻發射器使用線性功率放大器(PA)，由於線性功放的效率通常較低，導致此類傳統的射頻發射器的效率也較低。因此，與具有較高效率的開關模式功率放大器相比，在射頻發射器中使用開關模式功率放大器替代傳統的線性功率放大器更具有吸引力。
因此，需要提供一種射頻發射器，其能夠藉由數位處理算法的援助，利用開關模式功率放大器，來減少功率放大器的尺寸以及提高功率放大器的效率。然而，開關模式功率放大器通常表現出高度非線性的輸入輸出關係，而且往往需要採用噪聲整形技術，以滿足各種無線標準並存的嚴格要求。
數位極發射器係採用開關模式功率放大器的一種習知發射器設計，由此能夠汲取深亞微米CMOS工藝技術的優勢。因此，這種數位極發射器能夠實現高效率，同時僅需要一個小的矽片面積。然而，伴隨這些習知的發射器設計的問題是，由於AM(幅度調制)和PM(相位調制)訊號在極發射器中固有的帶寬膨脹特性，它們只適用於窄帶調制訊號。
泥合極發射器設計採用二維(同相/正交)調制的優勢，從而實現寬帶相位調制。然而，這種混合極性發射器的一個問題是，他們受到幅度和相位量化 噪聲的不利影響，因此需要有效的噪聲整形。
另外，基於同相/正交(In-phase/Quadrature，簡稱I/Q)射頻數位-類比轉換器(Digital-Analog converter，簡稱DAC)的發射器也很習知。當該I/Q射頻DAC的輸出被組合在類比(射頻)域時，該I/Q射頻DAC將DAC的功能和混頻器的功能相結合。然而，這種發射器設計需要一個線性功率放大器，且直接的(direct)I/Q射頻DAC的功效比數位極發射器設計更低。
另一種習知的射頻發射器(主要是窄帶)設計採用自適應預失真，該自適應預失真使用了增量總和(delta-sigma)調制器，以實現功放非線性自動反函數。此類設計相對簡單且可供給低精度的DAC使用。然而，這種設計仍然包括一般常規架構，使得功率放大器的效率仍然較低。
據預計，對數位輔助/數位密集的射頻發射器的需求將越來越多。然而，數位算法受到電路速度可用性的侷限，因此，從可實現的角度來看，尋找簡單而有效的數位算法是至關重要的。目前可用的已出版文獻中，有時會討論到在高時鐘頻率(如載波頻率的四倍)中運行的數位算法。然而，這種時鐘頻率在實際的CMOS和/或用戶通訊單元中是無法實現的。
因此，本發明實施例之一目的在於提供可提高效率且易於實現小型化的射頻發射器、集成電路設備、無線通訊單元及其通訊方法。
本發明之一實施例提供一種射頻發射器包含至少一個數位訊號處理模組以及至少一個功放模組。該數位訊號處理模組包含至少一個數位預失真組件，該數位預失真組件用於：接收至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號；將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一第一同相預失真數位控制字符以及一第二正交預失真數位控制字符中；以及輸出該同相以及正交預失真數位控制字符。該至少一個功放模組，其包 含一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件，該至少一個功放模組用於：接收該同相以及正交預失真數位控制字符；以及基於至少部分所述同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以藉由該射頻介面傳輸。
本發明還提供一種集成電路設備，該集成電路設備包含：至少一個數位訊號處理模組，其包含至少一個數位預失真組件，該數位預失真組件用於：接收至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號；將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一第一同相預失真數位控制字符以及一第二正交預失真數位控制字符中；以及輸出該同相以及正交預失真數位控制字符到至少一個功放模組，該功放模組包括一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件，從而基於至少部分同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以進行傳輸。
本發明又提供一種無線通訊單元，其包括一射頻發射器，該射頻發射器包含：至少一個數位訊號處理模組，其包含至少一個數位預失真組件，該數位預失真組件用於：接收至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號；將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一個第一同相預失真數位控制字符以及一個第二正交預失真數位控制字符；以及輸出該同相以及正交預失真數位控制字符；以及至少一個功放模組，其包含一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個至少部分基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件，該至少一個功放模組用於：接收由該至少一個數位訊號處理模組輸出的同相以及正交預失真數位控制字符；以及基於至少部分同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以藉由該射頻介面傳輸。
本發明另提供一種產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法包括：接收 至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號；將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一個第一同相預失真數位控制字符以及一個第二正交數位預失真數位控制字符；以及提供該同相以及正交數位預失真數位控制字符到至少一個功放模組，該功放模組包含一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個至少部分基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件；以及基於至少部分同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以藉由該射頻介面傳輸。
上述的射頻發射器以及無線通訊單元不需要使用線性預驅動放大器或基帶濾波器，而是使用數位控制的功放單元，使得功放模組的功耗大大降低，且減少了類比電路的使用，從而容易實現小型化。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
本發明提供與本發明的一些實施例相匹配的射頻(RF)發射器，該射頻發射器用於無線通訊手持設備。然，本發明並不限於本實施方式，其還可以在其他可代替的實施例中實現。
請參閱圖1，其為本發明實施例提供的電子設備100的簡化圖。本實施 例中，該電子設備100為一個無線通訊手機。該電子設備100包括天線102以及可與該天線102耦合的複數種射頻收發器組件或電路。本實施例中，天線102可耦接於一個雙工濾波器或天線開關104，該雙工濾波器或天線開關104可隔離一接收器鏈106與一發射器鏈107。在先前技術中，該接收器鏈106通常包括射頻接收電路以提供接收、濾波和中頻(intermediate)或基帶頻率轉換功能。相反，該發射器鏈107通常包括射頻發射電路，以提供調制和功率放大功能。一振盪器130則用於提供接收器鏈106和發射器鏈107所需的振盪訊號。
該電子設備100還包括訊號處理邏輯單元108。該訊號處理邏輯單元108的一個輸出可提供至一個合適的用戶界面(UI)110，該用戶界面110可由顯示器、鍵盤、麥克風、揚聲器等組成。該訊號處理邏輯單元108還可耦合到一個存儲有操作條件(如藉由多種技術實現的解碼/編碼功能等等)的存儲器單元116，例如，(易失性)隨機存取存儲器(RAM)、(非易失性)只讀存儲器(ROM)、閃存或其他任意組合的記憶體技術。該訊號處理邏輯單元108通常耦接於一計時器118，以控制電子設備100內的操作時鐘。
這種無線通訊手機的發射器鏈107包括用於接收輸入訊號的發射電路。在本實施方式中，該發射電路為該訊號處理邏輯單元108，該輸入訊號包括將要藉由RF介面進行傳輸的訊息。該發射器鏈107進一步用於輸出一個包含將要被傳輸的訊息的射頻訊號。本實施例中，該將要被傳輸的訊息經由該天線開關傳輸到該天線102。如此，發射器鏈107通常需要進行數模轉換、混頻、噪聲整形和輸入訊號放大等操作，以產生該射頻訊號輸出。
請參閱圖2，其為本發明一實施例的射頻發射器200。在本實施例中，該射頻發射器200可用於圖1所示的發射器鏈107中。圖2所示的射頻發射器200包括一個數位訊號處理模組210，用於接收一個或複數個複雜的輸入訊號，該複雜的輸入訊號包括即將藉由一射頻介面(例如，圖1的天線102)進行傳輸的訊息。在本實施例中，該數位訊號處理模組210用於接收來自一數位 基帶(DBB)組件(如圖1的訊號處理邏輯單元108)的I/Q(同相/正交)的輸入訊號，該I/Q輸入訊號包括第一(同相)訊號分量(即I)222和第二(正交)訊號分量(即Q)224。該數位訊號處理模組210進一步用於將接收到的複雜輸入訊號222、224映射到一第一同相數位控制字符(IDPA_W)212以及一第二正交數位控制字符(QDPA_W)214，並用於輸出該同相和正交數位控制字符至一功放模組230(如一個二維數位功放模組(2D-DPA))。
本實施例中，該功放模組230包括第一(同相)開關模式功放單元組以及第二(正交)開關模式功放單元組(下面結合圖5詳細描述)。該功放模組230用於基於至少一部份所接收到的同相和正交數位控制字符，接收由該數位訊號處理模組210輸出的該數位控制字符，並產生一個類比射頻訊號，以能夠藉由該射頻介面(例如該天線102)進行傳輸。
在這種方式下，射頻發射器200包括一個基於複雜訊號的架構，例如，一個基於I/Q的架構，以此適用於窄帶和寬帶調制輸入訊號。於此相反的是，例如，一個數位極性架構，其因為極性架構的AM(幅度調制)和PM(相位調制)輸入訊號的固有帶寬膨脹特性而僅適用於窄帶調制訊號。此外，這種基於I/Q的架構避免了執行複雜算法的需求，如通常為數位極性架構所需要的CORDIC(坐標旋轉數位計算機)算法。而且，該射頻發射器200還將數位域延伸到該功放模組230，從而比傳統的射頻架構更能夠利用數位組件的可擴展性和高效性。另外，圖2中的射頻發射器200還可利用開關模式功放單元組的高效性。
開關模式功放單元組通常表現出高度非線性的輸入輸出關係，尤其是當輸出功率較高時。因此，該數位訊號處理模組210用於將輸入訊號222、224(在下文作更詳細的說明)二維非均勻映射到該數位控制字符212、214。在這種方式中，輸入訊號222、224的二維非均勻映射提供了輸入訊號222、224的預失真，從而能夠使開關模式功放單元組的非線性特性在數位域範圍內得到補償。
在本發明的一些實施例中，數位預失真要求具有大於所接收到的複雜輸入訊號的採樣率(例如，在輸入訊號採樣率的三倍的範圍內)，以在二維數位預失真(2DDPD)組件250的輸出保持一定的頻譜。因此，圖2的射頻發射器200的該數位訊號處理模組210包括一個上採樣/過濾組件240，該上採樣/過濾組件240用於對接收到的複雜輸入訊號222、224執行上採樣操作，以增加採樣率至該功放模組230的輸入數據速率。此外，對於其他實施例，該功放輸入模組230的輸入可包括”採樣以及保持”的操作。如此，可在功放模組230的輸出觀察到所謂的DAC圖像，該DAC圖像被產生在功放模組230輸入處所產生的採樣頻率分割。因此，輸入訊號222、224的上採樣率可增加此類圖像的間距。
圖2的射頻發射器200的數位訊號處理模組210進一步包括數位預失真組件250，該數位預失真組件250用於將該上採樣輸入訊號(即I_u和Q_u)242、244非均勻映射到數位控制字符212、214上。該數位控制字符212、214被輸出到一個或複數個輸出端口231，以耦合到功放模組230的一個或複數個輸入端口。
雖然圖2所示的一個獨立的集成電路包括可耦接至一個不同的功放模組230的至少一個該訊號處理模組210，在其他方式中，該集成電路也可替換為至少包括訊號處理模組210和功放模組230的功能的其他集成電路。
如圖3所示，該數位訊號處理模組210可包括一個數位預失真組件250，該數位預失真組件250用於接收該複雜輸入訊號的上採樣同相和正交分量242、244，且在預失真配置文件(profile)350內，為接收到的複雜輸入訊號識別出一個最匹配的預定向量，以及將所找到的預定向量映射到一組將要輸出的數位控制字符。因此，該數位預失真組件250可使用該預失真配置文件350進行量化，並同時將預失真應用到所接收到的複雜輸入訊號的上採樣同相和正交分量242、244中。在一些實施例中，該預失真配置文件350至少部分基於該功放模組230的輸入/輸出關係，尤其是基於功放模組230的開關模式功 放單元組的輸入/輸出關係。藉由這種方式，預失真可應用到補償了功放模組特性(特別是非線性的開關模式功放單元特點)的上採樣輸入訊號242、244中。
如圖2和圖3所示的實施例，該數位預失真組件250係在一個前饋路徑(feed-forward path，與反饋路徑相反)中實現。在這種方式中，該數位預失真組件250能夠為每個輸入樣本直接補償功放模組230的非線性特性。這種依據樣本的數位預失真比在反饋路徑中平均跨越複數個輸入樣本的數位預失真更準確，且反應更靈敏。
如圖3所示，藉由上採樣該接收到的複雜輸入訊號222、224，而將其中的採樣率增加至功放模組230的輸入數據率，使得數位預失真模組組件250和功放模組230能夠使用同一個時鐘訊號310。
因此，在圖3的實施例中，該數位訊號處理模組210用於接收該複雜的(I/Q)輸入訊號222、224，且將該接收到的訊號上採樣和非均勻映射到數位控制字符212、214，使得預失真可應用於補償功放模組230的非線性特點，並且能夠輸出數位控制字符212、214至所述功放模組230。其中，該數位控制字符212、214用於驅動功放模組230輸出類比射頻訊號，該類比射頻訊號代表該上採樣複雜(I/Q)輸入訊號242、244。特別的，用於將該上採樣輸入訊號分量242、244映射至數位控制字符212、214的該預失真配置文件350，可至少部分基於功放模組開關模式功放單元組230的輸入/輸出關係，來自適應補償開關模式功放單元組的非線性特性。為此，本實施例的數位訊號處理模組210在射頻發射器200的前饋路徑中提供二維(I/Q)數位預失真功能。
請參閱圖4，本發明另一實施例的射頻發射器400包括一個數位訊號處理模組410，該數位訊號處理模組410用於接收來自數位基帶組件(如圖1訊號處理邏輯單元108)的一個複雜(I/Q)輸入訊號222、224，並將接收到的複雜輸入訊號222、224映射到數位控制字符212、214，以輸出數位控制字符212、214到功放模組230。在本實施例中，該數位訊號處理模組410包括一個上取樣組件240，該上取樣組件240用於對接收到的複雜輸入訊號222、224進行 上採樣，以將其中的上採樣率增加到功放模組230的輸入數據速率。該數位處理模組410還包括一個數位預失真組件250，其用於將上採樣輸入訊號242、244非均勻映射到該數位控制字符212、214。
圖4的該數位訊號處理模組圖410進一步包括一個噪聲整形組件420，該噪聲整形組件420用於接收該複雜輸入訊號。本實施例中，該複雜輸入訊號包括第一(同相)和第二(正交)上採樣訊號分量242、244，以及包括來自數位預失真組件250的一個或複數個反饋訊號422、424。該噪聲整形組件420進一步基於所接收到的至少部分反饋訊號422、424，將噪聲整形應用到所接收到的上採樣訊號分量242、244中，並將經過噪聲整形後的輸入訊號分量442、444輸出至所述數位預失真組件250。在這種方式中，該數位預失真組件250用於將該經過上採樣以及噪聲整形的輸入訊號分量442、444非均勻映射到該數位控制字符212、214。
藉由這種方式，複雜輸入訊號222、224的噪音整形過程可在數位域以及前饋路徑內進行，而且先於非均勻映射到數位控制字符212、214的過程，使得在遠離載波區域的噪聲整形能夠被保持，從而改善了所需的遠頻段的頻譜。特別的，可以想到這種噪聲整形還可藉由可配置和/或可編程的噪聲傳遞函數來實現。由此，該射頻發射器400可進行配置和/或編程，以執行所需的噪聲整形來滿足嚴格的複數個不同的無線標準共存的要求。
如圖4所示，噪聲整形組件420和數位預失真組件250可用於形成一個增量總和(delta-sigma)調制器450。藉由這種方式，該增量總和調制器450可用於接收該上採樣複雜(I/Q)輸入訊號242、244，且能夠將接收到的訊號非均勻映射到數位控制字符212、214，使得噪聲整形和預失真可應用於補償該功放模組230的非線性特性，並輸出數位控制字符212、214至所述功放模組230。其中，該數位控制字符212、214用於驅動該功放模組230輸出類比射頻訊號，該類比射頻訊號代表該上採樣複雜(I/Q)輸入訊號242、244。特別是，上述的用於將該上採樣輸入訊號分量242、244映射至數位控制字符212、214 的預失真配置文件350，可至少部分基於功放模組開關模式功放單元組230的輸入/輸出關係，來適當補償開關模式功放單元組的非線性特性。
優選的，在增量總和調制器450中，藉由這種方式執行量化和二維數位預失真，可產生相應於所述預失真文件的量化噪聲，從而能夠實現噪聲整形。相比之下，如果二維數位預失真於增量總和調制器450後執行，則該噪聲整形效果將由於該功放模組230的非線性特性，而至少在某一程度上顯得不佳，使得在功放模組230的輸出見不到這種噪音整形，這是由於數位預失真只能夠在頻率接近訊號時減輕非線性特性，而噪聲整形往往在遠離訊號頻帶的頻段。
請參閱圖5，其為功放模組230的一個實施例的簡化圖。該功放模組230用於至少部分基於接收到的數位控制字符212、214，接收數位訊號處理模組210輸出的數位控制字符212、214，並輸出類比射頻訊號530以藉由射頻介面傳輸。本實施例中，藉由圖1的天線102傳輸。該功放模組230包括第一開關模式功放單元組(I-PA)510以及第二開關模式功放單元組(Q-PA)520。該第一開關模式功放單元組510用於接收至少一部分該第一(例如，同相)數位控制字符212，並基於接收到的至少部分數位控制字符212生成該類比射頻訊號530的第一(同相)分量532。相反，該第二開關模式功放單元組520用於接收至少部分第二(正交)數位控制字符214，並基於接收到的至少部分數位控制字符214產生類比射頻訊號530的第二(正交)分量534。分別獨立的所述分量532、534隨後被結合起來以產生該複雜的類比射頻訊號530。
在這種方式中，藉由提供第一、第二開關模式功放單元組510、520，為複數個對應的多維度分量分別接收各自的數位控制字符(例如，複雜(I/Q)訊號)，並為此分別產生放大後的分量532、534(隨後可能被結合)，可獲得一個能夠數位控制生成一個多維(如I/Q)放大的訊號的功放模組230。
在一些實施例中，每個開關模式功放單元組510、520可用於接收至少部分對應的包含N比特的數位控制字符212、214。此外，每個開關模式功放單 元組510、520可包括N個開關模式功放單元570，每個功放單元570用於接收對應的數位控制字符212、214的控制位元。本實施例的開關模式功放單元570包括一個高效的D類反向結構。每個開關模式功放單元570用於接收一個對應的控制位元575，並基於接收到的控制位元575的值，選擇性地輸出一個電流訊號(Iout+/Iout-)574。每個功放單元組510、520的該開關模式功放單元570的輸出耦合在一起，從而使得單個的功放單元570的輸出電流訊號(Iout+/Iout-)574被結合起來，以提供類比射頻訊號530的各個分量532、534。功放單元組510、520中的每一個的單個開關模式功放單元570的輸出電流訊號(Iout+/Iout-)574可按照各自的控制位元的意義(significance)進行加權。在這種方式中，每個功放單元組510、520的組合後的輸出電流訊號574可代表所接收到的數位控制字符212、214的值。
圖5所示的功放模組230可實現將數位-類比轉換功能結合功放功能來簡化射頻發射器400的設計。此外，提供獨立的開關模式功放單元組510、520以支持複雜I/Q輸入訊號的分離的I和Q分量，使得該功放模組230適用於窄帶和寬帶調制輸入訊號。
進一步的，圖5所示的該功放模組230的第一、第二開關模式功放單元組510、520用於接收各自的載波頻率訊號540、545(下面將詳述)，並進一步根據至少一部分接收到的載波頻率訊號540、545，來產生類比射頻訊號530的分量532、534。例如，載波頻率訊號540、545可分別提供至每一個單獨的開關模式功放單元(在功放單元570內)。在這種方式中，圖5所示的功放模組230可將混合功能實現至功放功能以及數位-類比轉換功能中。
本實施例中，該功放模組230還包括第一(同相)相位選擇器550，該第一相位選擇器550用於接收一個第一載波頻率訊號(LO_I)552和一個同相相位標誌訊號554，並基於接收到的至少部分同相相位標誌訊號554，輸出一個同相載波頻率訊號540至包括極性的第一(同相)開關模式功放單元組510。該功放模組230進一步包括一個第二(正交)相位選擇器555，該第二相位選擇器555 用於接收一個第二載波頻率訊號(LO_Q)557和一個正交相位標誌訊號559，並基於接收到的至少部分正交相位標誌訊號559，輸出一個正交載波頻率訊號545至所述包括極性的第二(正交)開關模式功放單元組520。
本實施例的功放模組230更包括一個幅度以及標誌發生器模組560。該幅度以及標誌發生器模組560用於接收該數位訊號處理模組210輸出的數位控制字符212、214，並從每一個數位控制字符212、214產生對應的幅度控制字符512、514以及標誌訊號554、559，該幅度控制字符512、514分別包括數位控制字符212、214各自的幅度分量，該標誌訊號554、559分別包括數位控制字符212、214各自的標誌分量。然後，提供該幅度控制字符512、514至各自的開關模式功放單元組510、520，且提供該訊號標誌554、559至各自的相位選擇器550、555。在這種方式中，該同相和正交訊號分量的標誌和幅度可分離，從而有利於開關模式功放單元組510、520的使用。
優選的，因為數位域延伸到功放模組230，因此沒有必要使用線性預驅動放大器或基帶濾波器。此外，使用數位控制的功放單元，使得功放模組230的功耗隨大致上瞬時的射頻輸出功率變化。
該功放模組230的輸出阻抗係關於訊號功率電平(signal power level)的函數(即壓縮函數)。因此，每個開關模式功放單元組510、520的有效載荷將包括一個組合，該組合包括作用於輸出訊號530的負載以及一個相反的(opposing)開關模式功放單元組510、520的輸出阻抗。例如，第一(同相)功放單元組510的有效載荷包括一個由作用於該輸出訊號530的負載和第二(正交)功放單元組520的輸出阻抗所組成的組合。因此，第一(同相)開關模式功放單元組510的有效負載係Q訊道功率電平的函數，第二(正交)開關模式功放單元組520的有效載荷係I訊道功率電平的函數。因此，本實施例的功放模組230的非線性特性並不完全是一個複雜訊號功率(|I|2+|Q|2)的函數，同時也取決於提供至該功放模組230的同相和正交數位控制字符212、214。因此，雖然AM-AM和/或AM-PM校正對於傳統的具有短時內存(short memory) 的功放裝置通常已經足夠，然，二維預失真還是需要用來補償這種數位功放模組230的非線性特性，例如圖2和4所示的藉由數位訊號處理模組所提供的預失真。
請參閱圖6，其為本發明實施例提供的方法的簡化流程圖600，該方法用於產生射頻類比訊號以在射頻介面傳輸。該方法以步驟605開始。然後，轉到步驟610，接收包含有將要藉由射頻介面傳輸的訊息的數位同相和正交輸入訊號。接下來，在步驟615中，將所接收到的輸入訊號上採樣至一功放模組的一個輸入數據速率。步驟620中，根據後續的(步驟625)數位預失真階段的反饋，將上採樣後的輸入訊號進行噪聲整形。步驟625中，基於功放模組的非均勻預失真配置文件，對經過噪聲整形以及上採樣操作後的輸入訊號執行二維數位預失真操作，以產生同相和正交數位控制字符。接下來，在步驟630中，分離同相和正交控制字符的幅度和標誌分量。步驟635中，基於(至少部分)同相和正交控制字符各自的標誌分量，產生標誌過的同相和正交載波頻率訊號。步驟640中，提供同相和正交控制字符的幅度分量以及標誌過的同相和正交載波頻率訊號給各自的同相和正交開關模式功放單元組，以產生同相和正交類比射頻分量訊號。步驟645中，將同相和正交類比射頻分量訊號組合，以生成一個複雜的類比射頻訊號，該類比射頻訊號包括將要在射頻介面傳輸的訊息。該方法以步驟650結束。
綜上所述，本發明實施例的射頻發射器以及無線通訊單元不需要使用線性預驅動放大器或基帶濾波器，而是使用數位控制的功放單元，使得功放模組230的功耗大大降低，且減少了類比電路的使用，從而容易實現小型化。
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‧‧‧電子設備
102‧‧‧天線
104‧‧‧天線開關
106‧‧‧接收器鏈
107‧‧‧發射器鏈
108‧‧‧訊號處理邏輯單元
110‧‧‧用戶界面
116‧‧‧存儲器單元
118‧‧‧計時器
130‧‧‧振盪器
200‧‧‧射頻發射器
210、410‧‧‧數位訊號處理模組
212、214‧‧‧數位控制字符
222、224‧‧‧輸入訊號
230‧‧‧功放模組
231‧‧‧輸出端口
240‧‧‧上採樣/過濾組件
242、244‧‧‧上採樣同相和正交分量
250‧‧‧數位預失真組件
310‧‧‧時鐘訊號
350‧‧‧預失真配置文件
400‧‧‧射頻發射器
420‧‧‧噪聲整形組件
442、444‧‧‧輸入訊號分量
450‧‧‧增量總和調制器
510‧‧‧第一開關模式功放單元組
512、514‧‧‧幅度控制字符
520‧‧‧第二開關模式功放單元組
530‧‧‧類比射頻訊號
532‧‧‧第一(同相)分量
534‧‧‧第二(正交)分量
540‧‧‧同相載波頻率訊號
545‧‧‧正交載波頻率訊號
550‧‧‧第一(同相)相位選擇器
552‧‧‧第一載波頻率訊號
554‧‧‧同相相位標誌訊號
555‧‧‧第二(正交)相位選擇器
557‧‧‧第二載波頻率訊號
559‧‧‧正交相位標誌訊號
560‧‧‧幅度以及標誌發生器模組
570‧‧‧功放單元
574‧‧‧電流訊號
575‧‧‧控制位元
圖1係本發明一實施例提供的電子設備的部分功能模組圖。
圖2係圖1的電子設備的射頻發射器的簡化示意圖。
圖3係圖2的射頻發射器的數位訊號處理模組的簡化示意圖。
圖4係本發明另一實施例提供的射頻發射器的簡化示意圖。
圖5係圖2和/或圖4的射頻發射器的功放模組的功能模組圖。
圖6係本發明一實施例提供的用於產生射頻類比射頻訊號以在射頻介面傳輸的方法的簡化流程圖。
108‧‧‧訊號處理邏輯單元
200‧‧‧射頻發射器
210‧‧‧數位訊號處理模組
212、214‧‧‧數位控制字符
222、224‧‧‧輸入訊號
230‧‧‧功放模組
231‧‧‧輸出端口
240‧‧‧上採樣/過濾組件
242、244‧‧‧上採樣同相和正交分量
250‧‧‧數位預失真組件

Claims (20)

  1. 一種射頻發射器，其改良在於，其包含：至少一個數位訊號處理模組，用於：接收至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號，將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一第一同相預失真數位控制字符以及一第二正交預失真數位控制字符中，以及輸出該同相以及正交預失真數位控制字符；以及至少一個功放模組，其包含一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件，該至少一功放模組運作於數位域內，以及該至少一個功放模組用於：接收該同相以及正交預失真數位控制字符，以及基於至少部分所述同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以藉由該射頻介面傳輸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的射頻發射器，其中，該至少一個數位訊號處理模組還用於：在該預失真配置文件中，為接收到的複雜輸入訊號識別出一個最匹配的預定向量，以及將所識別的預定向量映射到一組將要輸出的數位控制字符中。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的射頻發射器，其中，該二維的預失真配置文件基於該功放模組的開關模式功放單元組的輸入/輸出關係。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的射頻發射器，其中，該至少一個數位訊號處理模組包含至少一個噪聲整形組件以及至少一個數位預失真組件，該噪聲整形組件用於接收該至少一個複雜輸入訊號以及至少一個該數位預失真組件的回饋訊號，並基於至少部分該回饋訊號，將噪聲整形應用到至少一個所述複雜輸入訊號，以輸出至少一個經過噪聲整形的複雜輸入訊號；所述數位 預失真組件用於接收所述經過噪聲整形的輸入訊號，並將該經過噪聲整形的輸入訊號二維非均勻映射到該第一同相預失真數位控制字符以及該第二正交預失真數位控制字符，以輸出該映射後的同相以及正交數位控制字符。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的射頻發射器，其中，該至少一個噪聲整形組件以及該至少一個數位預失真組件形成至少一個增量總和調制器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的射頻發射器，其中，該至少一個數位訊號處理模組包含一個上採樣組件，該上採樣組件用於對接收到的至少一個複雜輸入訊號進行上採樣，以將該複雜輸入訊號的採樣率增加到該功放模組的輸入數據速率中。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的射頻發射器，其中，該第一開關模式功放單元組用於接收至少部分所述第一同相預失真數位控制字符，並基於該至少部分數位控制字符生成該類比射頻訊號的第一同相分量；該第二開關模式功放單元組用於接收至少部分所述第二正交預失真數位控制字符，並基於該至少部分數位控制字符產生類比射頻訊號的第二正交分量。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的射頻發射器，其中，該第一同相開關模式功放單元組以及該第二正交開關模式功放單元組還接收各自的載波頻率訊號，並根據接收到的載波頻率訊號的至少一部分，對應產生類比射頻訊號的同相以及正交分量。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的射頻發射器，其中，該至少一個功放模組進一步包含：第一同相相位選擇器，用於接收該載波頻率訊號以及一第一同相標誌訊 號，並輸出一個第一同相載波頻率訊號至該第一同相開關模式功放單元組；以及第二正交相選擇器，用於接收該載波頻率訊號以及一第二正交相位標誌訊號，並輸出一個第二正交載波頻率訊號至該第二正交開關模式功放單元組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的射頻發射器，其中，該至少一個功放模組進一步包含一個幅度以及標誌發生器模組以用於：接收該數位訊號處理模組輸出的數位控制字符；以及從每一個數位控制字符產生對應的幅度控制字符以及標誌訊號，該幅度控制字符包括對應的預失真數位控制字符的幅度分量，該標誌訊號包括對應的預失真數位控制字符的標誌分量。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的射頻發射器，其中，每個所述開關模式功放單元組包括複數個D類反向結構開關模式功放單元。
  12. 一種集成電路設備，其改良在於，其包含：至少一個數位訊號處理模組，其包含至少一個數位預失真組件，該數位預失真組件用於：接收至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號，將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一第一同相預失真數位控制字符以及一第二正交預失真數位控制字符中；以及至少一個功放模組，運作於數位域內，用於接收該同相以及正交預失真數位控制字符，該功放模組包括一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件，該預失真配置文件基於至少部分同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以進行傳輸。
  13. 一種無線通訊單元，其包括一射頻發射器，其改良在於，該射頻發射器包含：至少一個數位訊號處理模組，其用於：接收至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號；將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一個第一同相預失真數位控制字符以及一個第二正交預失真數位控制字符；以及輸出該同相以及正交預失真數位控制字符；以及至少一個功放模組，運作於數位域內，其包含一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個至少部分基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件，該至少一個功放模組用於：接收由該至少一個數位訊號處理模組輸出的同相以及正交預失真數位控制字符；以及基於至少部分同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以藉由該射頻介面傳輸。
  14. 一種產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法包括：接收至少一個包含將要藉由一個射頻介面傳輸的訊息的複雜輸入訊號；將至少一個接收到的複雜輸入訊號二維非均勻映射到一個第一同相預失真數位控制字符以及一個第二正交數位預失真數位控制字符；以及提供該同相以及正交數位預失真數位控制字符到至少一個功放模組，該至少一功放模組運作於數位域內，該功放模組包含一第一同相開關模式功放單元組以及一第二正交開關模式功放單元組，該二維非均勻映射包含一個至少部分基於該功放模組的輸入/輸出關係的預失真配置文件；以及基於至少部分同相以及正交預失真數位控制字符，產生一個類比射頻訊號以藉由該射頻介面傳輸。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法，進一步包括：在該預失真配置文件中，為接收到的複雜輸入訊號識別出一個最匹配的預定向量；以及將所識別的預定向量映射到一組將要輸出的所述數位控制字符。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法，其中，該二維的預失真配置文件至少部分基於該基於功放模組的開關模式功放單元組的輸入/輸出關係。
  17. 如申請專利範圍第14項所述的產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法，其中，所述接收至少一個複雜輸入訊號的步驟包括：接收至少一個該數位預失真組件的回饋訊號；基於至少部分該回饋訊號，將噪聲整形應用到至少一個所述複雜輸入訊號；以及輸出至少一個經過噪聲整形的複雜輸入訊號；所述執行二維非均勻映射的步驟包括：接收所述經過噪聲整形的輸入訊號；將該經過噪聲整形的輸入訊號二維非均勻映射到該第一同相預失真數位控制字符以及一個第二正交預失真數位控制字符；以及輸出該同相以及正交數位控制字符。
  18. 如申請專利範圍第14項所述的產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法，進一步包括：對接收到的至少一個複雜輸入訊號進行上採樣，以將該複雜輸入訊號的 採樣率增加到該功放模組的輸入數據速率中。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法，其中，所述產生類比射頻訊號的步驟包括：該第一開關模式功放單元組接收至少一部分所述第一同相預失真數位控制字符，並基於該至少部分數位控制字符生成該類比射頻訊號的第一同相分量；該第二開關模式功放單元組接收至少部分所述第二正交預失真數位控制字符，並基於該至少部分數位控制字符產生類比射頻訊號的第二正交分量。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的產生射頻訊號以藉由射頻介面傳輸的方法，進一步包括：接收該數位控制字符；以及從每一個數位控制字符產生對應的幅度控制字符以及標誌訊號，該幅度控制字符包括對應的預失真數位控制字符的幅度分量，該標誌訊號包括對應的預失真數位控制字符的標誌分量。
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