用于功率调制的具有减小的带宽的包络提取

摘要

本发明涉及用于功率调制的具有减小的带宽的包络提取。根据一个实施例，一种系统包括：数字数据调制器，配置为用以产生编码符号；包络检测器，配置为用以接收所述编码符号并用以估计与所述编码符号相关的发送功率信号；峰值检测器，配置为用以接收所述发送功率信息，从所述接收的发送功率信息的两个或更多的连续数据点检测峰值发送功率，并产生表示所述所述检测到的峰值发送功率的功率调节信号；和数模转换器(DAC)，配置为用以接收所述功率调节信号并提供参考电压给与RF放大器有关的电源。

说明书

本申请要求于2011年4月29日提交的美国临时申请No.61/480,876的权益， 其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及RF包络的提取，更具体地，涉及采用减小带宽方法的发送功 率调制的RF包络的提取。

背景技术

下面的包络用于较低带宽系统中以调制射频(RF)功率放大器的供给功率来 节省功率。然而，这些系统可能通过所述功率交换频率完全超过所述RF包络的 带宽的需求来限制。在较新的通信标准的情况下，例如长期演进(LTE)和宽带码 分多址(WCDMA)，保持所述交换频率在所述RF带宽之上可能并不实际。交换 频率典型地是限制在大约6兆赫(MHz)，而用于LTE的所述RF包络带宽，例如， 是大约20-40MHz。采用现有的方法和装置以追踪LTE带宽包络可能要求大于 60MHz的交换频率。例如，在数字域产生包络和利用数模转换器(DAC)转换成 模拟，由于与所述包络有关的更高的数据速率和带宽，可以要求增强的硅芯片 区域和功率消耗。这会限制用于较新的RF通信标准例如第三代(3G)，第四代 (4G)，和其他将来的RF应用的设计的灵活性和选择性，因为这些更高的带宽， 更高的频率DAC执行会超过功率预算。

附图说明

如下述详细说明来进行，和基于附图的参考，所要求的主题的实施例的特 征和优点将变得清楚，其中类似的数字描述类似的部件，并且其中：

图1图示与本发明一致的无线传输系统的示例实施例的方框图；

图2图示与本发明一致的包络产生器的示例实施例的方框图；

图3图示与本发明的示例实施例一致的星座图；

图4图示与本发明的示例实施例一致的功率包络；

图5图示与本发明一致的示例实施例的操作的流程图。

虽然下述详细说明将以说明的实施例作为参考来进行，其多种替换，修改 和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。

具体实施方式

通常，该发明提供利用较低带宽估计方法以及增强的功率效率来提取和追 踪较高带宽RF包络的系统和方法，所述估计的包络可以用以调节RF功率放大 器的供给电压。在一些实施例中，在较高的带宽系统中，例如LTE，WCDMA 等，能够实现多个RF功率放大器的有效调制。有效的功率调制可以有益地扩展 装置，例如蜂窝电话或其他移动通信装置的计费操作之间的特性。

基于包络追踪的电源调制可以用在具有较高峰均比正交调制的系统中，例 如正交幅度调制(QAM)。从这样的系统中的RF全波形中提取包络可以使用较高 的带宽并因此使用较高的功率实施方式来完成。然而，对于移动电子装置来说， 用以检测和追踪带宽的功率可能是起反作用的，因为检测和追踪带宽可能比采 用较高频率，较高带宽检测和追踪方案通过调制RF功率放大器的供给功率所节 约的功率耗费得更多。

在本发明的一个实施例中，系统和方法可以在一些正交调制系统，例如 QAM中利用较低的符号数据速率。QAM调制通过周期地调整正弦电磁波的相 位和幅度来编码数字信息。每个相位和幅度的组合被称为一个符号并代表一个 数字比特流模式。所述较低的符号数据速率和相应的较低的幅度利用小查询表 允许所述包络的近似。在一些实施例中，仅仅一些采样的幅度可以组合以产生 具有较低数据速率和较低带宽的包络。该较低带宽，较低频率(LF)的包络是实际 RF包络的近似，并可以利用较低带宽DAC转换成模拟信号。在一些实施例中， 所述较低带宽可以允许追踪所述LF包络，所述追踪采用较低带宽以及更有效的 DC-DC电源调节器提供供给电压给RF功率放大器达到足够发送所述数据流的 水平而没有大量的失真或限幅。

在一些实施例中，所述LF包络可以采用减小了尺寸的数字电路和在数字 基带或收发机IC中的DAC来产生。在一些实施例中，采用所述LF包络可以 避免高带宽追踪DAC的需要并能够允许具有较低追踪带宽的追踪功率转换器 以获取所述DAC的输出并为所述RF功率放大器提供调制的供给电压。所述供 给电压可以基于所检测的带宽来调制以使所述RF功率放大器发送信号，其采用 仅仅足够的功率以传送没有大量限幅或相反失真所发送的信号。这样的调制可 以有效地扩展电子装置的计费事件之间的操作间隔，所述电子装置依赖于有限 的功率电源，例如电池。

图1图示与本发明一致的无线传输系统的示例实施例的方框图100。所示 出的是调制器101，插值模块102，同相(I)信道DAC103，正交(Q)信道DAC104， 混频器105，RF放大器106，包络产生器107，和电源调节器108，例如DC-DC 转换器。所述调制器101，例如QAM调制器，可以接收将要发送的数据流109 并将所述数据流109编码为符号I_sym，Q_sym，分别代表所述同相和正交相位分量。 所述符号I_sym，Q_sym可以代表在所述数据流中的比特模式。例如，对于16-QAM 调制来说，每个符号I_sym，Q_sym可以代表在所述数据流109中的四个比特的组合。 在64-QAM调制器中，每个符号I_sym，Q_sym可以代表在所述数据流109中的6 个比特。其他调制方案在不脱离本主题的范围的情况下都是可以的。所述QAM 符号I_sym，Q_sym可以代表两个用以调制所述数据流109的载波I(t)，Q(t)的幅度和 相位。所述插值器102将所述符号I_sym，Q_sym映射至复平面然后向上取样并插入 以在连续符号间提供平滑过渡。所述每个载波信号的向上取样的数据可以被表 示为I和Q。所述向上取样的数据I，Q利用所述I DAC103和所述Q DAC104 可以转换成模拟值。所述混频器105采用本振器110混频所述信号以提供已调 制的信号，例如已调制的射频信号，给功率放大器106用以发送。

在一些实施例中，包络产生器107监测所述数据流109并估计功率以发送 所述数据流。所述估计的功率信息可以用以提供参考信号给调节器108以调节 给所述RF放大器106的供给电压，以便可以将最小量的功率提供给所述RF放 大器106以恰当地发送所述数据流。例如，数据的某种模式可以以比数据的其 他模式少的功率来发送。如下述所讨论的，所述调制器符号I_sym，Q_sym可以用以 识别所述数据流109的比特模式以及查询表可以用以估计采用所述RF放大器 106恰当地发送所述数据流109所需的所述供给功率。根据所述特定的被发送的 比特模式的要求调制所述RF放大器的所述发送功率可以在电子装置，例如移动 电子装置的计费特征中节约大量的能源。调制所述RF放大器的所述发送功率也 可以提供热量的节省，这能够减小所述RF放大器的压力，能够延长所述RF放 大器和其他从所述RF放大器吸收热量的器件的寿命。

图2图示了与本发明一致的包络产生器107的示例实施例的方框图200。 包络产生器107包括包络检测器220和峰值检测器221。所述包络检测器220 从所述发送系统接收所述数字符号I_sym，Q_sym并计算与已编码比特模式相关的所 述功率包络。所述包络检测器220然后计算所述符号I_sym，Q_sym的平方和以估计 所述功率包络信息。所述功率检测器可以采用所述符号的平方和的平方根，例 如√(I_sym²+Q_sym²)来估计发送功率信息，包括低频(LF)功率包络。这些值的每一个 都是带宽限制的。在一些实施例中，定义所述LF功率包络的所述值可以通过查 询表来表示以减小在计算和追踪所述LF功率包络中所生出的所述计算功率。所 述查询表可以通过符号I_sym，Q_sym来索引。在一些实施例中，可以将所述LF包 络的潜在功率值组合，其中那些值一个紧挨着另一个，因此进一步减小查询表 的尺寸并减轻在检测和追踪所述LF包络上的所述计算努力。所述峰值检测器 221从所述功率检测器220接收所述LF包络信息并提供功率信息给功率参考 DAC222。在一些实施例中，所述峰值检测器可以执行许多连续的采样值的数 字最大值功能。在一些实施例中，所述数字最大值功能可以由其他合适的非线 性功能所替代。这些连续的采样值数量能够为用以优化功率节省的可编程的参 数。所述峰值检测器221可以利用许多来自所述LF包络信息的连续采样值检测 峰值功率。例如，所述峰值检测器可以利用所述LF包络信息的10个连续数据 点更新所述功率信息。可以理解所述LF包络的数据点的其他量可以用来检测在 所述LF包络中的峰值并更新所述功率信息至所述功率参考DAC222。所述峰值 检测器也可以采用低通滤波器以进一步平滑和减小提供给所述功率DAC222的 所述功率信息的所述带宽。在一些实施例中，所述功率DAC222可以提供参考 给电源或功率调节器108，例如DC-DC转换器，以提供供给电压给所述RF功 率放大器106以发送在所述调制器101所接收的所述数据流109。

图3图示与本发明的示例实施例一致的星座图300。所示为64-QAM符号 的示例星座图以及通过64-QAM调制器编码的数据流的可能过渡路线。每个符 号可以通过星座图300中的每个符号点来表示。每个符号点能够与6个二进制 数的模式相关。在所图示的星座图300中，所述符号点以8×8阵列排列，每个 符号点用一个小方块示出，例如方块301。与每个点相关的是参照所述星座图的 原点的幅度，A，和角度，θ，所以在示例调制器中，I_sym＝Acos(θ)，Q_sym＝Asin (θ)。图3的所述星座图300包括符号点间的过渡路线302。沿着所述过渡路线 302能够提供与数据流相关的所述比特模式的指示。通过当确定所述数据流的每 个连续符号时插入所述过渡路线302，上述讨论的向上取样能够用以平滑连续符 号点间的过渡路线302。可以理解在不脱离本主题的所述范围的情况下其他数字 调制技术都是可以的，例如，将更多或更少比特调制为每个符号的其他QAM调 制技术。

图4图示与本发明的示例实施例一致的功率包络400。所示为高频功率包 络401和通过示例LF包络产生器产生的所述LF包络402之间的关系。所述图 表图示所述高频功率包络401与发送数据流有关。所述高频功率包络401包括 所述功率包络的峰值间的快速变换。所述图表也图示了包络检测输出信号403， 例如图2的所述包络检测器220的所述输出信号。相比之下，所述LF包络产生 器能够利用低频技术估计功率包络402，例如包络检测器的峰值检测和低通滤 波，这使所述功率放大器的有效功率调节最佳化而保存用以检测和追踪特定数 据流的所述功率包络的计算资源。

图5图示与本发明一致的示例实施例的操作流程图500。在操作510，从 数字数据调制器接收编码符号。在一些实施例中，所述编码符号可以是QAM调 制信号的同相或正交分量。在操作520，估计与所述编码符号有关的所述发送功 率信息。所述估计可以利用由编码符号来索引的查询表的帮助来执行。在操作 530，从所述发送功率信息的两个或更多个连续数据点检测峰值发送功率。在操 作540，产生代表所述检测到的峰值发送功率的功率调节信号。

在这里所描述的所述方法的实施例可以在一种系统中执行，所述系统包括 一个或多个存储介质，所述存储介质具有单独地或组合地存储于其上的指令， 所述指令当被一个或多个处理器执行时执行所述方法。这里，所述处理器可以 包括，例如，系统CPU(例如，核心处理器)和/或可编程电路。因此，打算根据 在这里描述的方法的操作可以被分布在多个物理装置上，例如在多个不同物理 位置上的处理结构上。同样，打算所述方法操作可以单独地或以子组合来执行， 这对本领域技术人员来说是可以理解的。因此，不是所述流程图的所有的每个 操作都需要被执行，本发明明确的意图是所有这些操作的子组合都是可用的， 这对本领域普通技术人员来说是可以理解的。

所述存储介质可以包括任何类型的有形的介质，例如，任何类型的磁盘， 包括软盘，光盘，只读存储器光盘(CD-ROM)，可重写光盘(CD-RW)，数字化视 频光盘(DVD)和磁光盘，半导体装置，例如只读存储器(ROM)，随机存取存储 器(RAM)，例如动静态RAM，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可 编程只读存储器(EEPROM)，闪存，磁卡或光卡，或任何类型的适于存储电指令 的媒体。

在这里每个实施例中所采用的“电路”，可以例如单独地或以任何组合形式 包括硬连线的电路，可编程的电路，状态机电路，和/或存储由可编程电路所执 行的指令的固件。

在这里所使用的术语和表达是作为说明术语来使用而并不是限制，并不打 算使用这样的术语和表达来排除所示和所描述的特征的任何等效物(或其中部 分)，并且认识到在所述权利要求的范围内的各种修改都是可能的。因此，所述 权利要求旨在覆盖所有这样的等效。在这里描述了各种特征，方面和实施例。 所述特征，方面，和实施例容许相互组合以及与变化和修改组合，这对本领域 技术人员来说是可以理解。因此，本发明应当被认为包含这些组合，变化和修 改。