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具有动态升压功能的开环数字PWM包络跟踪系统

阅读:419发布:2023-02-05

专利汇可以提供具有动态升压功能的开环数字PWM包络跟踪系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且具有动态升压功能的开环数字PWM包络 跟踪 系统。本 发明 描述了当目标/所需功率 放大器 电源 电压 超过预设 阈值 时(例如,所述预设阈值等于系统可用 电源电压 ,比如 电池 电压),动态提升(增大)发射器系统内的 包络跟踪 (envelope tracking,ET) 调制器 的电源电压的系统、装置和方法。通过提升输入所述ET调制器的电源电压,为 功率放大器 (power amplifier,PA)提供的调制电源也得到提高。这样,减轻或避免了所述目标/所需PA电源电压高于所述可用电源电压时通常会发生的电压截断现象,而且减少了传输 信号 的失真。,下面是具有动态升压功能的开环数字PWM包络跟踪系统专利的具体信息内容。

1.一种发射器,其特征在于,包括:
包络发生器,用于接收待发送的数据信号,并基于接收的数据信号生成包络信号;
与所述包络发生器耦合的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)发生器,用于输出PWM信号;以及
与所述PWM发生器耦合的包络跟踪(envelope tracking,ET)调制器,用于接收所述PWM信号和输出功率放大器(power amplifier,PA)开关电源;所述ET调制器还用于接收第一电源电压或第二电源电压,以响应ET调制器升压使能信号,其中,所述第二电源电压高于所述第一电源电压。
2.根据权利要求1所述的发射器,其特征在于,还包括:
ET升压模式控制器,用于当所述包络信号幅值大于预设值时,生成所述ET调制器升压使能信号。
3.根据权利要求1所述的发射器,其特征在于,还包括:
与所述第一电源电压、所述第二电源电压,以及所述ET调制器耦合的开关电路,用于切换和输出所述第一电源电压或所述第二电源电压到所述ET调制器。
4.根据权利要求3所述的发射器,其特征在于,所述开关电路包括:
与所述第一电源电压耦合的第一开关;
与所述第二电源电压耦合的第二开关;
其中,所述第一开关和所述第二开关选择性地将所述第一电源电压或所述第二电源电压输出到所述ET调制器,以响应所述ET调制器升压使能信号。
5.根据权利要求1所述的发射器,其特征在于,还包括:
升压电路,用于接收所述第一电源电压,并生成所述第二电源电压。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发射器,其特征在于,还包括:
感知电路,用于感知和生成表示所述第一电源电压的感知信号;以及
复用器,用于接收所述感知信号和表示所述第二电源电压的升压信号,并选择性地将所述感知信号或所述升压信号输出到所述PWM发生器,以响应所述ET调制器升压使能信号。
7.根据权利要求6所述的发射器,其特征在于,所述感知电路包括用于生成数字形式的所述感知信号的模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)。
8.根据权利要求6所述的发射器,其特征在于,还包括:
ET升压模式控制器,用于当所述包络信号幅值大于预设值时,生成所述ET调制器升压使能信号。
9.一种动态提升输入发射器中的功率放大器(power amplifier,PA)的电源电压的方法,其特征在于,所述发射器包括包络信号发生器和包络跟踪(envelope tracking,ET)调制器,所述方法包括:
接收第一信号,所述第一信号指示所述发射器的可用电源电压的电压平;
接收从所述包络信号发生器输出的包络信号,所述包络信号是为响应待发送的数据信号而生成的;
比较所述包络信号和所述第一信号;以及
当所述包络信号小于基于所述第一信号的预设阈值时,将所述可用电源电压输入到所述ET调制器;
当所述包络信号大于基于所述第一信号的预设阈值时,将升压电源电压输入到所述ET调制器。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述发射器还包括脉冲带宽调制(pulse width modulation,PWM)发生器,所述方法还包括:
生成PWM信号,以响应所述包络信号;
将所述PWM信号输入到所述ET调制器;
根据所述PWM信号,对所述ET调制器接收的所述可用电源电压或所述升压电源电压进行调制,以输出到功率放大器(power amplifier,PA)。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括:
当所述包络信号大于基于所述第一信号的所述预设阈值时,生成ET调制器升压使能信号。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,还包括:
接收所述可用电源电压;
接收所述升压电源电压;以及
选择性地将所述可用电源电压或所述升压电源电压输入到所述ET调制器,以响应所述ET调制器升压使能信号。
13.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,还包括:
感知所述可用电源电压,生成表示所述可用电源电压的感知信号;以及
接收所述感知信号和表示所述升压电源电压的升压信号,并选择性地将所述感知信号或所述升压信号输出到所述PWM发生器,以响应所述ET调制器升压使能信号。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,还包括:
将所述感知信号转换成数字形式。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法,其特征在于,还包括:
基于所述可用电源电压生成所述升压电源电压,其中,所述升压电源电压高于所述可用电源电压。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,还包括:
当所述包络信号大于基于所述第一信号的所述预设阈值时,生成ET调制器升压使能信号;
接收所述可用电源电压;
接收所述升压电源电压;以及
选择性地将所述可用电源电压或所述升压电源电压输入到所述ET调制器,以响应所述ET调制器升压使能信号。

说明书全文

具有动态升压功能的开环数字PWM包络跟踪系统

[0001] 相关申请案交叉申请
[0002] 本申请要求2015年4月2日递交的发明名称为“具有动态升压功能的开环数字PWM包络跟踪系统(Open Loop Digital PWM Envelope Tracking System with Dynamic Boosting)”的第14/677,288号美国非临时专利申请案的在先申请优先权,该在先申请的全部内容以引入的方式并入本文本中。

技术领域

[0003] 本发明涉及无线通信,具体而言,涉及一种具有功率放大器和包络跟踪调制器的无线发射器。

背景技术

[0004] 在诸如手机等无线通信终端,通过跟踪传输信号的包络来调制功率放大器(power amplifier,PA)的电源电压,可使PA更高效运作,从而降低功耗。该技术称为包络跟踪(envelop trackiong,ET)。在这种系统中对输入PA的电源电压进行调制的电路/组件称为ET调制器。
[0005] 在大多数移动应用中(比如,手机),工作电源电压由电池提供并输入ET调制器进行调制,调制后的电源电压输入到PA。在一些应用中,所需PA电源电压可能比可用电池电压更高。通常情况下,当所需PA电源电压比可用电池电压高时,发射器的输出功率最大。在此期间,ET调制器可以只输出调制后的电源电压,该电源电压等于(或小于)电池电压。这会导致PA电源电压被截断。这种截断现象会导致大量失真,从而会使传输信号劣化,体现为相邻信道功率抑制(adjacent channel power rejection,ACPR)衰减和矢量幅度误差(error vector magnitude,EVM)劣化。
[0006] 因此,需要电路、系统和方法来减轻ET调制器输入PA的电源电压的截断现象,从而提高发射器的性能。

发明内容

[0007] 根据本发明,提供了一种具有包络发生器的发射器,所述包络发生器用于接收待发送的数据信号,并基于接收的数据信号生成包络信号。脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)发生器与所述包络发生器耦合,用于将PWM信号输出到与所述PWM发生器耦合的包络跟踪(envelope tracking,ET)调制器。所述ET调制器用于接收所述PWM信号和输出功率放大器(power amplifier,PA)开关电源,还用于接收第一电源电压或第二电源电压,以响应ET调制器升压使能信号,其中,所述第二电源电压高于所述第一电源电压。
[0008] 在另一实施例中,提供一种动态提升输入发射器中的功率放大器(power amplifier,PA)的电源电压的方法,所述发射器包括包络信号发生器和包络跟踪(envelope tracking,ET)调制器。所述方法包括:接收第一信号,所述第一信号指示所述发射器的可用电源电压的电压平;接收所述包络信号发生器输出的包络信号,所述包络信号是为响应待发送的数据信号而生成的;比较所述包络信号和所述第一信号;(1)当所述包络信号小于基于所述第一信号的预设阈值时,将所述可用电源电压输入到所述ET调制器;(2)当所述包络信号大于基于所述第一信号的所述预设阈值时,将升压电源电压输入到所述ET调制器。
[0009] 在又一实施例中,提供一种包括电源端子的发射器,所述电源端子用于提供来自可用电源的可用电源电压,以供所述发射器使用。升压电路与所述电源端子耦合,用于生成升压电源电压,所述升压电源电压高于所述可用电源电压。包络发生器用于接收所述发射器待发送的数据信号,并生成包络信号以输入到脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)发生器,所述PWM发生器用于输出PWM信号。所述发射器还包括与所述PWM发生器耦合的包络跟踪(envelope tracking,ET)调制器,所述ET调制器用于对ET调制器输入电源电压进行调制。控制器用于接收所述包络信号和指示所述可用电源电压的信号,并由此生成动态升压使能/禁止信号。开关电路与所述可用电源电压和所述升压电源电压耦合,用于选择输入所述可用电源电压或所述升压电源电压作为所述ET调制器输入电源电压。附图说明
[0010] 为了更完整地理解本发明及其优点,现在参考下文结合附图进行的描述,相同的数字表示相同的对象,其中:
[0011] 图1是图示无线通信终端/设备中的现有技术发射器系统的部分电路/组件的图,该发射器系统包括包络跟踪(envelope tracking,ET)系统;
[0012] 图2是图示输入ET调制器的静态原边电源电压以及随时间变化的所需功率放大器示例电源电压的信号波形
[0013] 图3是图示根据本发明的发射器系统的相关部分的图;
[0014] 图4是图示输入动态升压型ET调制器的电源电压以及随时间变化的所需功率放大器示例电源电压的信号波形;
[0015] 图5和图6示出了PWM发生器和用于生成PWM信号的Vsupply电压生成的实施例;
[0016] 图7是图示根据本发明的对升压电源电压进行预充电的概念的图;
[0017] 图8示出了根据本发明的ET调制器和APT调制器不同的替代性实施例;
[0018] 图9示出了示例性无线通信网络,该无线通信网络包括含本发明所述的发射器系统的通信设备;
[0019] 图10是示例性无线通信网络的另一实施例,该无线通信网络包括含本发明所述的发射器系统的通信设备;
[0020] 图11A和图11B示出了可用于实施根据本发明的发射器系统和方法的示例设备的方框图
[0021] 图12示出了根据本发明对图3中的发射器系统的ET调制器电源电压进行提升的过程1400。

具体实施方式

[0022] 本发明描述了供通信系统中无线通信设备/终端的发射器使用的包络跟踪功率放大器和补偿系统。此类无线通信系统可根据任何协议、标准或规范运行,例如,包括全球通信移动系统(Global System for Mobile Communication,GSM)、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)、通用移动通讯系统(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)、全球微波接入互操作性(Worldwide Interoperability for Microwave Access,WiMAX)、WiFi,以及本领域技术人员熟知的其它协议、标准或规范。
[0023] 为了描述的简洁性,省略了通信设备/终端及其发射器系统的多个部分或方面,在此仅描述或显示理解本发明所必需的或相关的一些元件或设备。
[0024] 本发明描述和公开了当目标/所需功率放大器电源电压超过预设阈值时(例如,等于系统可用电源电压,比如电池电压),动态提升(增大)输入ET调制器的电源电压的系统、装置和方法。通过提升输入ET调制器的电源电压,为功率放大器(power amplifier,PA)提供的电源也得到提高。这样,减轻或避免了目标/所需PA电源电压高于可用电源电压时通常会发生的电压截断现象,而且减少了传输信号的失真。
[0025] 总体而言,本发明描述了各种电路和方法,用于感知/测量/确定为ET调制器供电的可用电源电压以及目标/所需PA电源电压。当目标/所需PA电源电压超过基于可用电源电压的预设阈值时,将升压电源电压输入到ET调制器。换言之,输入到ET调制器的电源电压幅值增大或提升到更高的水平。这也称为动态升压。在一实施例中,通过在可用电源电压和升压电源电压之间切换来实现动态升压,其中,升压电源电压由升压电路基于可用电源电压生成。
[0026] 模式控制器接收两个电压值,确定ET调制器接收可用电源电压还是升压电源电压作为输入电压。ET调制器以两种模式之一运行:(1)常规运行模式:可用电源电压输入到ET调制器。(2)升压运行模式:升压电源电压输入到ET调制器。需要理解的是,ET调制器(及其各种实施例)以及本文所述的相关组件均为蜂窝终端、设备或基站的一部分。
[0027] 参考图1,图1所示为无线通信终端/设备中的现有技术发射器系统100的部分电路/组件的方框图。虽然其它电路/组件可能也包含于发射器系统100中,本文仅示出理解本发明所必需的或相关的部分。
[0028] 图1所示的主要组件包括数字基带电路110、收发器120、功率放大器(power amplifier,PA)130,以及包络跟踪(envelope tacking,ET)和平均功率跟踪(average power tracking,APT)调制器140。ET和APT调制器140包括ET调制器142和APT调制器144,其中,ET调制器142具有用于实现包络跟踪功能的开关核,APT调制器144具有为实现APT功能而提供开关核的降压/升压电路。
[0029] 在数字基带电路110内,IQ电源111为数字增益控制电路112提供输入信号(例如,基带信号的数字同相(ID)和正交(QD)分量,未在图1中分别示出),数字增益控制电路112又为数模转换器(digital-to-analog converter,DAC)113提供信号。DAC 113将ID和QD分量转换为模拟同相和正交信号,以输入到收发器120。
[0030] 收发器120(可包括接收器)将模拟同相和正交信号转换为射频(radio frequency,RF)信号X。RF信号X被输入到功率放大器(PA)130进行放大,以在发射器系统100的天线(未示出)传输所需的功率水平下生成RF信号Y。
[0031] 信号ID和QD(增益控制之后)也被输入到生成传输信号的包络波形E的包络发生器114。E信号由预失真电路115进行处理,以运用预失真。对于非理想的ET调制器,可以对波形E进行调整(预失真),进而对频率响应及ET调制器142的非线性进行补偿,以便VCC与波形E更加对应。换言之,对于特定的功率放大器(power amplifier,PA)阻抗特性,可以通过调整(预失真)输入波形E对频率响应及ET调制器142的非线性进行补偿。以上为本技术领域所熟知的技术。
[0032] 波形E被输入到脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)发生器116,PWM发生器116以非重叠(先断后合)高侧和低侧波形PWMH和PWML来驱动(ET和APT调制器140内的)ET调制器142的开关电路。脉冲宽度是一种时间函数,与包络波形E对应。因此,PWM发生器116接收波形E,生成适合的切换信号以输入到ET调制器142,ET调制器142生成PA电源电压VCC(来自设备的原边电源电压Vbat)。
[0033] PWM发生器116还包括Vsupply生成电路117,接收表示原边电源电压Vbat(即ET调制器电源电压)的信号。Vsupply生成电路117用来相应地缩放PWM信号占空比。
[0034] 在ET调制器142的输出开关级,由L1、L2、C1、L3和C2形成的低通电感电容(inductor-capacitor,LC)滤波电路155移除输出电压的高频分量,从而产生所需的PA电源电压波形VCC。需要理解的是,滤波电路155的不同配置会根据需要加以使用。
[0035] APT调制器144包括降压/升压转换器电路146、APT开关147,以及第二LC电路148。平均功率跟踪(APT)调制器144可以在要求平均功率跟踪的不同操作场景进行使用。需要理解的是,可用电源电压可以是任何电压源/电源。在本文所述的实施例中,可用电源电压由可充电电池提供。
[0036] 在一实施例中,系统100包括一些组件,这些组件可使系统与具有不同电压的电池相适应。低速Vbat感知电路170测量或感知原边电源电压Vbat(模拟),并输出模拟信号。使用模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)171将模拟信号转换为数字信号,将数字信号输入到PWM发生器116的Vsupply生成电路117,以缩放PWM输出信号占空比。
[0037] 在图1所示的发射器系统100中,PA的输入信号峰值(数字调制信号的峰值)足够高,从而使所需PA输入电源电压VCC(为了维持可接受的ACPR性能)高于电池的可用电源电压(Vbat)。该场景在图2中示出。
[0038] 图2是示出了相对静态原边电源电压Vbat(大约等于3.4伏特)210和随时间变化的所需PA示例电源电压VCC 220的图。输入到ET调制器142的原边电源电压Vbat受到限制,所以ET调制器142输出的最大PA电源电压VCC同样也受到限制。因此,当所需PA电源电压220高于电源电压Vbat 210时,需要进行限制,PA 130仅接收与电源电压Vbat(大致)相等的电源电压。这会导致电压截断现象,进而导致ACPR衰减和EVM劣化。
[0039] 下表1示出了以下条件下的模拟功率放大器输出频谱和ACPR性能:信号类型:LTE,宽带=20兆赫的所有RB的信号,输出功率=26.5分贝毫瓦,电池电压=3.4伏特。
[0040] 表1
[0041]  'EUTRA' 'EUTRA1' 'EUTRA2'
左边 33.8016 39.6309 39.4673
右边 34.1496 38.468 40.3632
[0042] 以上模拟结果显示了图1所示的系统100的ACPR性能,无需参考本发明的教示。
[0043] 参考图3,图3所示为根据本发明及教示的发射器系统300的一部分电路/组件的方框图。系统300包括多个与图1所示的发射器系统100中的组件相同或类似的组件。出于简洁性目的及便于参考,这些相同/类似的组件与图1所示组件具有相同的参考号,且与图1中描述的相关组件具有相同/相似的功能。
[0044] 发射器系统300还包括用于将提供给ET调制器142的电源电压动态提升到高于设备的原边电源电压(例如,Vbat)水平的系统/电路/方法。当所需PA电源电压Vcc(基于传输信号的包络)等于或高于预设的电压阈值时,提升ET调制器的电源电压。该阈值一般设置为等于或接近原边电源电压(例如,Vbat)的电压水平。
[0045] 如图所示,系统300包括具有ET升压模式控制器或控制电路310的数字基带电路110a,还包括具有ET升压选择电路320的ET和APT调制器140a,可选地,还包括线路控制电路
330。总体而言,ET升压模式控制器310接收表示原边电源电压(例如,Vbat)和所需PA电源电压Vcc(例如,信号E、目标电压)的信号,并生成升压使能/禁止信号。例如,当波形信号E(输入到PWM发生器116)等于或大于Vbat时,控制器310确定使用ET升压使能/禁止信号,使选择电路320选择输入第一电源电压(例如,从降压/升压转换器146输出的升压电压),作为ET调制器142的电源电压。类似地,当波形信号E(输入到PWM发生器116)小于Vbat时,控制器310禁用ET升压使能/禁止信号,选择电路320选择第二电源电压(例如,Vbat)作为提供给ET调制器
142的电源电压。通过监测所需PA电源电压Vcc(例如,信号E)和可用原边电源电压(例如,Vbat),数字基带电路110a可确定是否需要升压。
[0046] 在一实施例中,ET升压选择电路320包括第一开关322和第二开关324。需要理解的是,各种适合的电路、结构或组件可用于提供本文所述的所需切换功能。最好在两个电源电压间进行快速切换,因此,所使用的开关应具有较快的开/关时间。就包络跟踪模式运行来说,可以重用现有的APT升压转换器电路来生成所需ET调制器的升压电源电压(Vout_boost)。可通过适当地配置开关322、324和147的位置将Vout_boost信号路由至ET调制器142。当开关322关闭且开关324和147开启时,ET调制器以常规模式运行,其中,由电池的电源电压Vbat供电。当开关324关闭且开关322和147开启时,ET调制器以升压模式运行,其中,由升压电源电压Vout_boost供电。当开关147关闭且开关322和324开启时,常规的APT模式处于活动状态。在一示例中,Vout_boost的幅值可以为4伏特,而电源电压Vbat的幅值一般小于4伏特。
[0047] 在图3所示的发射器系统300中,PA的输入信号峰值(数字调制信号的峰值)足够高,从而使所需PA输入电源电压VCC(为了维持可接受的ACPR性能)高于电池的可用电源电压(Vbat)。然而,当VCC高于Vbat时,ET升压模式控制器310通过选择电路320选择输入高于Vbat的电源电压。该场景在图4中示出。
[0048] 图4是显示相对静态原边电源电压Vbat(大约等于3.4伏特)210和随时间变化的所需PA示例电源电压VCC 220的图。当所需PA电源电压VCC220大约等于(或高于)原边电源电压Vbat时,在此期间,ET升压模式控制器确定使用升压使能信号,将升压电压作为ET调制器142的电源电压。每个图例编号410表示一个时间段内ET调制器的电源电压(不是所有时间段内的图例编号都为410)。
[0049] 在一示例中,从降压/升压转换器146输出的升压电压等于4伏特,当所需PA电源电压220高于4伏特时,就会发生电压截断现象。在所示的示例中,由于大多数时间内所需电压通常为4伏特或更低,不会发生电压截断现象。因此,本发明减少了当所需电压高于设备的电源电压(例如,Vbat)时发生的电压截断效应。也就是说,在大多PA峰值电压下不会发生电压截断现象。
[0050] 可以理解的是,升压电压的值可能不为4伏特(4伏特仅为一个示例)。升压电压的值在设计时取决于系统300的规范要求(例如,电路配置、功率规格等),但仍然需要高于可用电源电压。
[0051] PA输入信号峰值只有在突发传输过程中才会出现。然而,由于有些峰值很高,线性降级往往也会比较大,这样会导致深度电压截断。通过动态升压架构,对效率的影响较小(因为升压电压很少被使用),而线性增益却能得到很大提高(消除轻度电压截断并减轻深度电压截断)。
[0052] 下表2示出了以下条件下的模拟功率放大器输出频谱和ACPR性能:信号类型:LTE,宽带=20兆赫的所有RB的信号,输出功率=26.5分贝毫瓦,电池电压=3.4伏特。
[0053] 表2
[0054]   'EUTRA' 'EUTRA1' 'EUTRA2'左边 38.2796 44.5026 43.9509
右边 38.7142 44.1211 44.8159
[0055] 通过实行动态ET升压,ACPR显著增加了4至5分贝。
[0056] 综上所述,持续比较负载预失真电路115的输出电压(例如,所需PA电源电压Vcc)和测得的可用电压(例如,电池电压)。若所需电压高于测得的电池电压,电压截断现象可能会出现。为了减轻电压截断现象,以升压电源电压为ET调制器142供电。可以使用基于可用电源电压的预设阈值。在一实施例中,阈值可以等于可用电源电压的值,或者其它更大(更小)的值。在多数应用中,当所需PA电源电压Vcc的幅值大于测得的可用电压(例如,电池电压)时,应该将升压电源电压输入到ET调制器。
[0057] 例如,当所需PA电源电压Vcc>Vbat×A,为升压电源电压设定阈值。A为一个固定的或可调整的系数。假设A为1.05,Vbat等于3.4伏特。在这种情形下,当所需PA电源电压Vcc大约为3.57伏特(3.4×1.05)时,即提升ET电源电压。使用比可用电源电压略大的阈值的原因是,节省电源以及当发生很大电压截断时才使用升压电源电压。换句话说,可容许轻微电压截断,因为其不会导致严重失真,而减轻/避免严重/深度电压截断现象才是更重要的。
[0058] 需要理解的是,输入到ET调制器142的电源电压应该在可用电源电压和升压电源电压之间快速切换,以便升压运行能够在短时间内激活。为了达到这个效果,升压电路146可以持续运行(始终开启)并输出升压电压。由于升压开关324被正常开启,升压空闲状态下的当前功耗相对较低。另外,还可以使用可选的线路控制电路330。与MIPI控制等其它控制方法相比,线路控制直接将控制信号应用于目标电路而不需要对信号进行解码,从而使得反应时间更快。
[0059] PWM发生器116使用ET调制器142的电源电压信息生成PWM信号。一般将电池感知电路170和ADC电路171设计成低速运行(为了节省电流,且电池电压通常只会在低速时发生变化)。在本文描述和教示的ET电源电压动态升压技术中,电路170和171感知到的ET电压变化很快(变化越快越好)。因此,PWM发生器116使用的ET调制器的电源电压信息还应该与电源电压的快速切换相适应。
[0060] 与电路170和171的低速相适应的方法之一是,将升压电源电压设置为固定值(该示例中为4伏特),并选取(1)电池感知ADC 171感知的电压Vbat(更好地跟踪电池电压)或(2)设置为与升压电源电压相等的固定信号电压。图5示出了一种实现该功能的可能实施方式。
[0061] 如图5所示,Vsupply发生器117a接收表示不断感知到的电池电压(来自ADC 171)的数字值,需要进行一些信号处理(由电池感知电路520执行)以在将感知信号输入到PWM发生器116之前对持续监测到的电池电压进行清除和上采样。将表示固定电压的数字值存储于电路510中,电路510为寄存器或其它存储电路。在一实施例中,固定值等于(或大约等于)从升压电路146中输出的升压电源电压值。复用器530选择输出固定电压值(例如,升压电源电压值)或Vbat的值作为Vsupply信息,由PWM发生器116用于生成PWM信号。
[0062] 需要理解的是,使用ET升压使能信号来控制复用器530选择高效使用哪种电压,是对ET调制器的模拟电路功能的一种模拟。这意味着复用器530进行的切换与ET和APT调制器中开关322和324的所在位置相匹配。
[0063] 在另一实施例中(未示出),电源电压感知ADC 171也可用于,当确定使用ET升压信号时(或当所需PA电源电压Vcc高于略小于所感知的Vbat的电压时),提高电源电压感知ADC 171的采样率。这样可以避免使用图5所示的附加电路。
[0064] 参考图6,图6示出了PWM发生器116中的Vsupply生成电路117a的另一实施例。低通滤波器(low pass filter,LPF)600设置于固定电压电路510和复用器530之间的线路,对模拟电路(模拟电路的带宽有所限制,所以总会需要建立时间)的建立过程进行模拟。本文的模拟电路指ET_Boost_En终端/信号以及实际的ET调制器电源电压都具有相同的带宽限制,例如,对开关322和324的有限速度、印刷电路板(printed circuit board,PCB)的数字基带与ET和APT调制器之间的寄生电容,以及线路控制电路330的有限速度等。LPF 600的系数基于实验室的测量结果预先设置,以符合模拟电路的设计,从而提高系统性能。
[0065] 在另一实施例中,当需要较大的信号峰值时,可以对升压电路进行预充电。这样可以减少升压电压的待命时间。图7示出了该方法所涉及的概念。对升压电压电容器进行预充电的精确时间(图7中的t2-t1)由模拟电路的建立时间决定,数值上是可变的。模拟电路的建立时间指APT调制器144内的升压转换器的有限开启速度。升压电压待命时间越短,越能节省功率(电流更小)。
[0066] 如图所述,在时间t1,降压/升压转换器144的输出级开始预充电。在时间t2,预充电完成,输入到ET调制器142的电压由Vbat切换为升压电压(确定使用ET升压使能信号时)。在时间t3,输入到ET调制器142的电压由升压电压切换为Vbat(确定不使用ET升压使能信号时)。时间t4、t5和t6示出了另一个周期,分别表示开始预充电,将ET电源电压由Vbat切换为升压电压,以及切换回Vbat。
[0067] 参考图8,图8提供了图示根据本发明提供的ET和APT调制器140(标识为140b)的另一实施例的详细图。
[0068] 在一实施例中,ET调制器142(标识为142b)包括第一组开关电路143(在图8中标识为800a)和第二组开关电路800b。在图3中仅包括第一组开关电路,而图8所示为ET调制器的开关核的两组开关电路。如图所示,第一开关电路800a的电源电压为Vbat,而第二开关电路800b的电源电压为升压电压。线路控制电路330a使用两组开关电路800a和800b基于ET升压使能信号进行控制。当处于升压模式时,开关电路800b处于活动状态,而开关电路800a处于不活动状态。当处于常规模式时,所述开关电路800a处于活动状态,而开关电路800b处于不活动状态。在实施的过程中,串联开关322和324(参见图3)的导通电阻(on-resistance,Ron)损耗可以避免,这样可以提高整体效率。
[0069] 在另一实施例中,使用升压电容器810而不是升压转换器146来输出升压电压。升压电容器810通过低电压差(low dropuout,LDO)调整器820使用升压转换器146中已提供的升压电压进行充电。本实施例可以简化降压/升压转换器146的设计,同时节省功率。大型升压电容器810无需快速开启升压转换器,因为信号峰值所需要的短突发电流可以由电容器自身提供。
[0070] 需要理解的是,图8中所述的两个实施例可以结合使用,或每个实施例可以单独合入图3中所示的主实施例中。
[0071] 运行
[0072] 参考图12,图12所示为根据本发明的对发射器系统300的ET调制器电源电压进行提升的过程1400。需要理解的是,本文仅描述了理解本发明所必需的相关步骤/功能。
[0073] 在运行过程中,ET升压模式控制器310接收指示目标或所需PA输入电源电压VCC(例如,信号E)的信号,该电压称为Vtarget(步骤1410a)。控制器310还接收指示可用电源电压(例如,Vbat)的信号。该电压称为Vavailable(步骤1410b)。
[0074] 控制器310基于以上两个输入信号来确定是否提升或增大ET调制器142的电源电压(步骤1420)。以上确定方式基于对预定的阈值相关联的Vtarget和Vavailable的比较而实行的。在一实施例中,当Vtarget等于或高于Vavailable时,ET调制器升压被激活。在另一实施例中,当Vtarget>Vavailable×A时,ET调制器升压运行被激活。
[0075] 当被激活时,选择性地输入升压电源电压,为ET调制器142提供电源(步骤1430)。当未被激活(或去激活)时,选择性地输入可用电源电压,为ET调制器142提供电源(步骤
1440)。换言之,ET调制器142的电压在可用电源电压(例如,常规运行)与升压电源电压(例如,升压运行)之间进行选择性切换。需要理解的是,升压电源电压的幅值比可用电源电压的幅值更大。在一实施例中,升压电源电压是通过升压电路(未在图12中示出)在可用电源电压的基础上生成的。
[0076] 另外,当被激活时,选择性地将升压电源电压信号输入到PWM发生器116,该信号用于生成输入到ET调制器142的PWM信号。当未被激活(或去激活)时,选择性地将可用电源信号输入到PWM发生器116,该信号用于生成输入到ET调制器142的PWM信号。
[0077] 因此,第一电源电压被输入到ET调制器142,并在第一种模式(常规运行)下为ET调制器142提供电源。第二电源电压被输入ET调制器142,并在第二种模式(升压运行)下为ET调制器142提供电源。在本发明中,当目标/所需PA输入电源电压VCC符合或超过预定阈值时,将第二电源电压(高于第一电源电压)输入到ET调制器142中。
[0078] 无论在常规运行或升压运行过程中,ET升压模式控制器310接收包络跟踪信号E(或对相同信号进行预失真处理)作为Vtarget,Vtarget对输入到包络发生器114的数据进行跟踪。可以理解的是,输入数据是发射器系统300发送的数据。
[0079] 需要理解的是,上述流程1400的描述同样适用于本文所述的所有实施例。
[0080] 本文描述了各种电路和方法,包括选择两种电源电压(例如,电池电压、升压电压)中的一种输入到ET调制器142。在一实施例中,将目标或所需PA输入电源电压Vcc的信号/值以及可用电池电压的信号/值与数字基带电路110中的信号/值持续进行比较。需要理解的是,基带电路110中的所述信号是数字形式的。
[0081] 在一实施例中,数字基带电路110确定在两种信号/值之间进行切换,因此,不需要用模拟信号进行比较/确定。这样,相对于模拟类的方法,节省了功率。在PWM发生器116中,提供了两种Vsupply生成路径。这两种路径可以实现快速切换,解决了传统低速的电池感知电路中的问题。
[0082] RF通信网络
[0083] 参见图9,图9示出了示例性无线通信网络900的方框图。无线通信网络900应用独创性的包络跟踪系统,该系统具有本文所述的动态提升ET调制器的电源电压的功能。无线通信系统900包括第一无线通信设备1100和第二无线通信设备1104。第一无线通信设备1100包括根据本发明的上述系统300。类似地,第二无线通信系统1104也包括根据本发明的上述系统300。可以理解的是,设备1100和设备1104不需要均包括发射器系统300,其中一个包含系统300或者两个设备都包括系统300。
[0084] 通信设备1100和设备1104分别通过天线1102和天线1106并使用RF信号进行通信,如图所示。
[0085] 示例性无线通信网络900可根据一个或多个无线协议或技术运行,例如,CDMA、TDMA、FDMA、UMTS、LTE等(或者其各种版本)。此外,网络900可以支持电路交换、分组交换或分组数据通信。
[0086] 在图9所述实施例中,第一通信设备1100示为移动台或移动终端(或也可能是固定的),例如无线电话;第二通信设备1104示为基站。但本实施例不作限定。设备1100和设备1104可以是具有无线通信功能的任何设备。如图所示,基站1104包括基站子系统(base transceiver subsystem,BTS)1108,BTS 1108包括系统300。BTS 1108与基站控制器(base station controller,BSC)1110连接。BTS 1108和BSC 1110逻辑上统称为基站1104。有时多个BTS 1108共用一个BSC 1110,BTC 1110管理多个BTS的资源分配。大体上,术语“基站”和“接入网”指与移动台进行无线通信从而进行通信会话(例如,电路交换或分组交换)的任何实体(或一系列实体)。基站1104与公共交换电话网络(public switched telephone network,PSTN)或其它数据或交换网络耦合。该路径可能包括附加元件,例如,与BSC 1110耦合的移动交换中心(mobile switching center,SMC)(未示出)。
[0087] 虽然设备1100和1120在所示图中包括与发射器系统300分离的接收器700,需要理解的是,发射器和接收器(或它的一部分)可以组合形成收发器,或可以配置为一个或多个元件,且本文所述的特征并不构成对设备1100或设备1120,或发射器300或接收器700的限制。
[0088] 以上描述的方法/流程和设备可以合并到无线通信网络中,并由以下所述或附图中描述的设备等实现。
[0089] 图10示出了另一示例性通信系统1200。该通信系统1200应用独创性的包络跟踪系统,该包络跟踪系统具有本文所述的动态提升ET调制器的电压的功能。一般而言,系统1200允许多个无线用户发送和接收数据及其它内容。系统1200可以实行一个或多个信道接入方法,例如,码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)、时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)、频分多址(Frequency Division multiple Access,FDMA)、正交FDMA(orthogonal FDMA,OFDMA),或单载波FDMA(single-carrier FDMA,SC-FDMA)。
[0090] 在该示例中,通信系统1200包括用户设备(user equipment,UE)1210a–1210c、无线接入网(radio access network,RAN)1220a–1220b、核心网1230、公共交换电话网络(public switched telephone network,PSTN)1240、因特网1250,以及其它网络1260。虽然图10中仅示出了一些数量的组件或元件,任意数量的组件或元件都可以包括在系统1200中。
[0091] UE 1210a–1210c用于在系统1200中进行运行和/或通信。例如,UE1210a–1210c用于发送和/或接收无线信号。UE 1210a–1210c中的每一个UE表示任何适合的终端用户设备,可包括以下设备(或可称为):用户设备(user equipment/device,UE)、无线发送/接收单元(wireless transmit/receive unit,WTRU)、移动台、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、智能手机、膝上型计算机、电脑、触摸板、无线传感器、或消费类电子设备等。需要理解的是,UE 1210a–1210c中的一个或多个UE可以包括根据本发明的发射器系统300。
[0092] 此处的RAN 1220a和RAN 1220b分别包括基站1270a和基站1270b。基站1270a–1270b中的每个基站与UE 1210a–1210c中的一个或多个进行无线连接,从而能够接入核心网1230、PSTN 1240、因特网1250,和/或其它网络1260。例如,基站1270a–1270b可以包括(或可以是)一个或多个已知的设备,例如,基站收发信台(base transceiver station,BTS)、基站(NodeB)、演进型NodeB(eNodeB)、家庭NodeB、家庭eNodeB、站点控制器,接入点(access point,AP),或无线路由器。需要理解的是,基站1270a–1270b中的一个或多个基站可以包括根据本发明的发射器系统300。
[0093] 在图10所示的实施例中,基站1270a构成了RAN 1220a的一部分,RAN 1220a可以包括其它基站、元件和/或设备。此外,基站1270b构成了RAN 1220b的一部分,RAN 1220b可以包括其它基站、元件和/或设备。基站1270a–1270b中的每个基站在特定地理区域/范围,有时称为“小区”,发送和/或接收无线信号。在一些实施例中,可以应用多输入多输出(multiple-output multiple input,MIMO)技术,每个小区内具有多个收发器。
[0094] 基站1270a–1270b通过一个或多个空口1290并使用无线通信链路与UE 1210a–1210c中的一个或多个UE进行通信。空口1290可以使用任何适合的无线接入技术。
[0095] 可以考虑让系统1200使用多种信道接入功能,其中包括以上所述方案。在特定实施例中,基站和UE使用LTE、LTE-A和/或LTE-B。当然,也可以使用其它多种接入方案和无线协议。
[0096] RAN 1220a–1220b与核心网1230通信,从而为UE 1210a–1210c提供语音、数据、应用,或者基于IP的语音传输(Voice over Internet Protocol,VoIP)及其它服务。可以理解的是,RAN 1220a–1220b和/或核心网1230可以与一个或多个其它的RAN(未示出)进行直接或间接通信。核心网1230也可以作为其它网络(例如,PSTN 1240、因特网1250,以及其它网络1260)的网关接入。另外,部分或所有UE 1210a–1210c可以包括用于通过不同无线链路并使用不同无线技术和/或协议与不同无线网络通信的功能。
[0097] 图10示出了通信系统的一个示例,但图10可以有各种变化。例如,通信系统1200可以包括适当配置下的任何数量的UE、基站、网络或其它组件。
[0098] 图11A和图11B示出了实现根据本发明的方法和教示的示例性设备。具体而言,图11A示出了示例性的UE 1210,图11B示出了示例性的基站1270。这些组件可以用于所述系统
1200或其它适合的系统。
[0099] 如图11A所示,UE 1210包括至少一个处理单元1300。处理单元1300为UE 1200进行各种处理操作。例如,处理单元1300可进行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理,或使UE 1210在系统1200中运行的任何其它功能。处理单元1300还支持上述详细描述的方法及其教示。每个处理单元1300包括任何适合的进行一个或多个操作的处理或计算设备。每个处理单元1300可包括微处理器微控制器数字信号处理器、现场可编程阵列,或专用集成电路等。
[0100] UE 1210还包括至少一个收发器1302,收发器1302包括发射器系统300。收发器1320用于调制数据或其它内容,以供至少一个天线1304进行传输。收发器1302还用于解调至少一个天线1304接收到的数据或其它内容。每个收发器1302包括任何适合的用于生成信号以供无线传输和/或处理无线接收的信号的结构。每个天线1304包括任何适合的用于发送和/或接收无线信号的结构。一个或多个收发器1302可以在UE 1210中使用,一个或多个天线1304也可以在UE 1210中使用。图中所示的收发器1302为单个功能单元,但也可以实施为至少一个发射器和至少一个单独的接收器。
[0101] UE 1210还包括一个或多个输入/输出设备1306。输入/输出设备1306便于与用户进行交互。每个输入/输出设备1306包括任何适合的用于为用户提供信息或接收来自用户的信息的结构,例如,扬声器、麦克键盘、显示器、触摸屏等。
[0102] 此外,UE 1219包括至少一个存储器1308。存储器1308存储UE 1210使用的、生成的或收集的指令和数据。例如,存储器1308可存储处理单元1300执行的软件固件指令,以及存储用于减轻或避免输入信号干扰的数据。每个存储器1308包括任何适合的易失性和/或非易失性存储和检索设备。任何适合的存储器都可以使用,例如,随机存取存储器(random access memory,RAM)、只读存储器(read only memory,ROM)、硬盘、光盘、用户身份模(subscriber identity module,SIM)卡、记忆棒、安全数码(secure digital,SD)存储卡等。
[0103] 如图11B所示,基站1270包括至少一个处理单元1350、至少一个发射器1352、至少一个接收器1354、一个或多个天线1356,以及至少一个存储器1358。处理单元1350为基站1270进行各种处理操作,例如,信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理,或其它功能。处理单元1350还可以支持上述详细描述的方法和教示。每个处理单元1350包括任何适合的进行一个或多个操作的处理或计算设备。每个处理单元1350可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列,或专用集成电路等。
[0104] 每个发射器1352包括任何适合的用于生成与一个或多个UE或其它设备进行无线传输的信号的结构,还包括以上所述的发射器系统300。每个收发器1354包括任何适合的用于处理从一个或多个UE或其它设备无线接收的信号的结构。尽管至少一个发射器1352和至少一个接收器1354(或者其部件)示为独立的组件,但它们可以集成到收发器中。每个天线1356包括任何适合的用于发送和/或接收无线信号的结构。虽然公共天线1356在图中示为与发射器1352和接收器1354都耦合,但一个或多个天线1356可以与发射器1352耦合,或者一个或多个单独的天线1356可以与接收器1354耦合。每个存储器1358包括任何适合的易失性和/或非易失性存储和检索设备。
[0105] 关于UE 1210和基站1270的详细描述为本领域技术人员所熟知。因此,为了简洁,此处不再描述这些细节。
[0106] 在某些实施例中,一个或多个所述设备的部分或全部功能或流程由计算机可读程序代码构成的且内嵌于计算机可读介质中的计算机程序来实现或提供支持。术语“计算机可读程序代码”包括任意类型的计算机代码,包括源代码、目标代码以及可执行代码。术语“计算机可读介质”包括任何类型的可以被计算机访问的非易失性介质,比如,只读存储器(read only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、硬盘驱动器、光盘(compact disc,CD)、数字化视频光盘(digital video disc,DVD)或者任何其他类型的存储器。
[0107] 为本专利文档中使用的特定术语和短语进行定义是有帮助的。术语“包括”和“包含”以及它们的派生词表示没有限制的包括。术语“或者”是包容性的,意为和/或。短语“与……关联”和“与其关联”以及其派生的短语意味着包括,被包括在内、与……互连、包含、被包含在内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……通信、与……配合、交织、并列、接近、被绑定到或与……绑定、具有、具有……属性,等等。
[0108] 虽然本发明就某些实施例和一般相关方法方面进行了描述,但是对本领域技术人员而言,对实施例和方法的各种更改和变更将是显而易见的。因此,示例实施例的上述描述不限定或约束本发明。正如以下权利要求定义,其它修改、替代以及变更也是可能的,而不偏离本发明的精神和范围。
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