ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Эта заявка испрашивает приоритет предварительной заявки № 60/537,145 на выдачу патента США, зарегистрированной 16 января 2004 года, озаглавленной ENVELOPE ELIMINATION AND RESTORATION (EER) WITH PRE-DISTORTION & AUTO-CALIBRATION FOR EDGE TRANSMITTER (ВОССТАНОВЛЕНИЕ И РЕЖЕКЦИЯ ОГИБАЮЩЕЙ (ERR) С ПРЕДЫСКАЖЕНИЕМ И АВТОКАЛИБРОВКОЙ ДЛЯ ПЕРЕДАТЧИКА СТАНДАРТА TDGE); которая таким образом включена в материалы настоящей заявки посредством ссылки, во всей ее полноте.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Усилители с переменным коэффициентом усиления широко используются в устройствах связи. Такие усилители могут использоваться, например, в приемном тракте устройства беспроводной связи в качестве части схемы автоматической регулировки усиления (АРУ, AGC). Усилитель с переменным коэффициентом усиления может использоваться для поддержания диапазона амплитуд сигналов промежуточной частоты для последующей обработки. Усилители с переменным коэффициентом усиления также могут использоваться в передающем тракте устройства беспроводной связи. Усилитель с переменным коэффициентом усиления может использоваться, например, для установки мощности передаваемого сигнала.
Конечно, реальный усилитель не обладает характеристиками идеального усилителя. Идеальный усилитель может выдавать неограниченные величины выходной мощности и может быть совершенно линейным. Однако обычно усилитель вносит некоторое нелинейное искажение. Усилитель может, например, создавать гармоники и продукты искажений высшего порядка. Дополнительно, усилитель с переменным коэффициентом усиления может вызывать переменные фазовые задержки, основанные на значении коэффициента усиления. Технологические различия между усилителями и партиями усилителей могут вызывать отклонения в передаточной функции усиления. Дополнительно, коэффициент усиления усилителя, в дБ, может быть линейной функцией управляющего входного сигнала.
Для многих применений, искажение, вносимое усилителем, может быть незначительным и может не учитываться. Однако для других применений величина искажения сигнала, вносимого усилителем, может неблагоприятно воздействовать на качество сигнала в той степени, что линия связи существенно ухудшается.
Например, передатчик в системе беспроводной телефонной связи, работающей в соответствии со стандартами глобальной системы мобильной связи (GSM), такими как определенные в спецификациях ETSI (Европейского института стандартов по телекоммуникациям) 3GPP (проекта партнерства третьего поколения), работают при гаусовской манипуляции с минимальным сдвигом (GMSK). GMSK характеризуется как имеющая постоянную огибающую. Спецификации GSM эволюционировали для включения режима передачи данных, упоминаемого как развитие стандарта GSM с увеличенной скоростью передачи данных (EDGE). Передатчик, работающий в сети радиодоступа GSM EDGE (GERAN), может работать с модуляцией GMSK или может работать с модуляцией на основе фазовой манипуляции (PSK) 3π/8. Модуляция с PSK 3π/8 не обладает постоянной огибающей, но, взамен, обладает огибающей, которая изменяется приблизительно на 17 дБ. Изменение в амплитудной огибающей накладывает дополнительные ограничения на рабочую характеристику усилителя. Беспроводные передатчики, содержащие усилители, которые изначально конфигурировались для работы с использованием модуляции GMSK с постоянной огибающей, могут не обеспечивать удовлетворительную работу при использовании модуляции PSK 3π/8.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Желательно увеличить коэффициент полезного действия усилителя посредством снижения величины искажения, которую усилитель вносит в усиливаемый сигнал. Минимизация эффектов искажения усилителя предусматривает более эффективные и лучше работающие реализации устройств связи.
Раскрыты способы и устройство для предыскажения и автокалибровки AM и PM усилителя. Искажение усилителя AM и PM может корректироваться с использованием предыскажения. Характеристики искажения AM и PM усилителя определяются с использованием технологии автокалибровки. Характеристики усилителя могут быть сохранены в отдельных справочных таблицах. В качестве альтернативы, инверсия характеристик усилителя может быть сохранена в отдельных таблицах преобразования. Сигналы, которые должны усиливаться, описываются в полярном формате, содержащем фазовую составляющую с нормализованной амплитудой и амплитудную составляющую. Фазовая составляющая может быть предыскажена посредством применения к сигналу инверсии характеристик искажения PM. Подобным образом, амплитудная составляющая может быть предыскажена посредством применения к сигналу инверсии характеристик искажения AM. Предыскаженная фазовая составляющая может усиливаться с использованием усилителя с ранее определенными характеристиками. Предыскаженная амплитудная составляющая может использоваться для установки коэффициента усиления усилителя с ранее определенными характеристиками.
Изобретение включает в себя способ формирования скомпенсированного по искажению сигнала, включающий в себя формирование полярного представления сигнала, содержащего составляющую огибающей сигнала и фазовую составляющую сигнала, предыскажение составляющей огибающей сигнала для формирования предыскаженной составляющей огибающей сигнала, предыскажение фазовой составляющей сигнала для формирования предыскаженной фазовой составляющей сигнала, и амплитудное модулирование предыскаженной фазовой составляющей сигнала предыскаженной составляющей огибающей сигнала для формирования скомпенсированного по искажению сигнала.
Изобретение также включает в себя способ формирования скомпенсированного по искажению сигнала, содержащий прием значения уставки регулирования мощности, определение рабочего диапазона из множества диапазонов на основании значения уставки регулирования мощности, определение значения огибающей сигнала, определение значения компенсации искажения на основании рабочего диапазона и значения огибающей сигнала и применение значения компенсации искажения к сигналу для формирования скомпенсированного по искажению сигнала.
Изобретение включает в себя способ калибровки модуля предыскажений, содержащий формирование сигнала калибровки, усиление сигнала калибровки частично на основании значения уставки регулирования мощности для формирования усиленного сигнала калибровки, прием выборки сигнала, основанной на усиленном сигнале калибровки, сравнение характеристики выборки сигнала с аналогичной характеристикой сигнала калибровки, определение характеристики искажения на основании сравнения и сохранение характеристики искажения в таблице преобразования модуля предыскажений для калибровки модуля предыскажений.
Изобретение также включает в себя устройство для формирования скомпенсированного по искажениям сигнала, включающее в себя модуль выбора диапазона, сконфигурированный для приема значения уставки регулирования мощности и определения рабочего диапазона частично на основании значения уставки регулирования мощности, таблицу преобразования, сконфигурированную для хранения множества значений компенсации искажения в каждом из множества рабочих диапазонов, и интерполятор, сконфигурированный для осуществления доступа к части таблицы преобразования частично на основании рабочего диапазона, определения компенсации искажения и применения компенсации искажения к сигналу для формирования скомпенсированного по искажениям сигнала.
Изобретение также включает в себя устройство для формирования скомпенсированного по искажениям сигнала, включающее в себя преобразователь из прямоугольного в полярное представление для преобразования представления сигнала в прямоугольной системе координат в полярное представление сигнала, содержащее составляющую огибающей сигнала и фазовую составляющую сигнала, первый модуль предыскажения, связанный с преобразователем из прямоугольного в полярное представление и сконфигурированный для предыскажения составляющей огибающей сигнала для формирования предыскаженного сигнала огибающей, второй модуль предыскажения, связанный с преобразователем из прямоугольного в полярное представление и сконфигурированный для предыскажения фазовой составляющей сигнала для формирования предыскаженного фазового сигнала, усилитель мощности, соединенный с первым и вторым модулями предыскажений и сконфигурированный для модулирования предыскаженного фазового сигнала по амплитуде, частично на основании предыскаженного сигнала огибающей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки, цели и преимущества вариантов осуществления изобретения поясняются в подробном описании, изложенном ниже, со ссылками на чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены идентичными ссылочными позициями.
Фиг.1 - функциональная структурная схема некомпенсированного сигнального тракта передатчика.
Фиг.2А - график амплитудной маски огибающей согласно предшествующему уровню техники для передатчика GSM EDGE.
Фиг.2В - график спектральной маски согласно предшествующему уровню техники для передатчика GSM EDGE.
Фиг.3 - график примера амплитудной передаточной характеристики усилителя.
Фиг.4 - график примера фазовой передаточной характеристики усилителя.
Фиг.5А-5В - функциональные структурные схемы вариантов осуществления модулей предыскажения и частей модулей предыскажения.
Фиг.6А-6F - функциональные структурные схемы вариантов осуществления передатчика, реализующего предыскажение.
Фиг.7 - функциональные структурные схемы варианта осуществления системы автокалибровки усилителя.
Фиг.8 - блок-схема алгоритма варианта осуществления процесса предыскажения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Влияния искажения усилителя могут быть уменьшены до приемлемых уровней посредством предыскажения сигналов для усилителя. Искажение сигнала, привносимое усилителем мощности с переменным коэффициентом усиления в устройстве беспроводной связи, может быть минимизировано посредством предыскажения сигнала регулировки усиления, фазы входного сигнала или сочетания обоих вариантов.
Для того, чтобы скомпенсировать влияния искажения усилителя, усилитель может быть охарактеризован посредством измерения рабочей характеристики усилителя. В качестве альтернативы, характеристики усилителя могут быть предоставлены производителем или могут быть обобщены по многочисленным усилителям с использованием статистической выборки, статистического снятия характеристик или математического моделирования. Могут быть определены амплитудные передаточные характеристики или амплитудная передаточная функция усилителя. Дополнительно, фазовые характеристики могут быть определены по диапазону коэффициента усиления усилителя.
Характеристики усилителя могут определяться на одной частоте или на множестве частот. Дополнительно, характеристики усилителя могут быть определены при одной температуре или могут быть описаны при множестве температур. Количество определяемых частотных или температурных характеристик может зависеть от изменений, испытываемых усилителем или усилительным модулем, характеристики которых определяются.
Характеристики усилителя могут быть сохранены в отдельной таблице преобразования. Модуль предыскажения может определять инверсию характеристик усилителя. Инверсными характеристиками являются характеристики предыскажения, которые могут использоваться для инвертирования или устранения влияний характеристик усилителя. Модуль предыскажения также может включать в себя модуль интерполятора, который сконфигурирован для осуществления интерполяции между двумя или более точками на характеристике усилителя. Интерполятор может осуществлять интерполяцию между точками с использованием, например, линейной интерполяции или интерполяции более высокого порядка.
Сигнал с изменяющейся огибающей может быть описан в полярных координатах как фазор единичной амплитуды и амплитудная составляющая. Один или оба из указанных фазора и амплитудной составляющей могут быть предыскажены, чтобы скомпенсировать влияния искажения последующих усилительных каскадов.
Таким образом, нелинейности усилителя по амплитуде или огибающей могут быть скорректированы независимо от фазовых нелинейностей. Чтобы скорректировать амплитудные искажения усилителя, амплитудная составляющая сигнала предыскажается инверсией амплитудных характеристик искажения усилителя, предварительно сохраненных в таблице преобразования.
Подобным образом, чтобы скорректировать фазовые искажения усилителя, фазовая составляющая сигнала предыскажается инверсией фазовых характеристик искажения усилителя, предварительно сохраненных в таблице преобразования.
В вышеприведенном обсуждении и во всем описании изобретения термин «усилитель» или «усилительный модуль» могут использоваться для обозначения одиночного усилителя, усилительного модуля, содержащего один или более усилителей, или множества усилителей, которые могут быть соединены друг с другом непосредственно или могут содержать промежуточные элементы, расположенные между усилительными каскадами. Дополнительно, хотя вышеприведенное обсуждение и описание изобретения в целом ссылаются на предыскажение, сигналы могут искажаться для коменсации эффектов искажения предшествующих усилителей.
На фиг.1 представлена функциональная структурная схема части некомпенсированного передатчика 100, которая может быть типичной для части передатчика GSM. Передатчик 100 включает в себя процессор 110 полосы частот модулирующих сигналов, имеющий синфазный (I) и квадратурный (Q) выходы. Выходы I и Q процессора 110 полосы частот модулирующих сигналов соединены с соответствующими цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП, DAC) 112 и 114.
Выходные сигналы I и Q из ЦАП 112 и 114 затем преобразуются с повышением частоты до требуемой РЧ (радиочастоты, RF) с использованием повышающего преобразователя 120. Повышающий преобразователь 120 может быть выполнен с возможностью реализации любого преобразования с повышением частоты, в том числе, но не в качестве ограничения, прямого преобразования с повышением частоты, двойного преобразования, повышающего преобразования системы фазовой автоподстройки частоты со сдвигом (OPLL) и тому подобного, или некоторого другого преобразования с повышением частоты.
В одном из вариантов осуществления, преобразованный синфазный сигнал преобразуется с повышением частоты в РЧ-сигнал с использованием первого смесителя, на который подается сигнал гетеродина (LO). Подобным образом, преобразованный квадратурный сигнал преобразуется с повышением частоты с использованием второго смесителя. На второй смеситель подается выходной сигнал LO со сдвигом на 90 градусов, вводимым фазовращателем.
Выходы первого и второго смесителей могут быть присоединены ко входам объединителя сигналов, который суммирует два сигнала вместе. Выход объединителя сигналов может быть присоединен к усилительному модулю 150.
Усилительный модуль 150 может включать в себя усилитель 160 с переменным коэффициентом усиления. Коэффициент усиления усилителя 160 с переменным коэффициентом усиления может регулироваться посредством установки значения управляющего напряжения. Управляющее напряжение может быть подано на вход, такой как неинвертирующий вход дифференциального усилителя 154. Выход дифференциального усилителя 154 соединен с затвором полевого транзистора (FET) 152, который может быть сконфигурирован, например, для изменения напряжения питания для усилителя 160 с переменным коэффициентом усиления, для того чтобы изменять его коэффициент усиления. Модуль 156 обратной связи подает напряжение питания усилителя 160 с переменным коэффициентом усиления на другой вход, например, инвертирующий вход, дифференциального усилителя 154. Передаточная функция модуля 156 обратной связи может обеспечивать необходимое соотношение между значением управляющего напряжения и напряжением питания усилителя 160 с переменным коэффициентом усиления.
Таким образом, выходная мощность из передатчика 100 может регулироваться определением выходной мощности на выходе процессора 110 полосы частот модулирующих сигналов, добавлением или вычитанием коэффициентов усиления различных модулей с постоянными коэффициентами усиления и установкой управляющего напряжения на усилительном модуле 150 для установки коэффициента усиления усилителя 160 с переменным коэффициентом усиления на требуемый коэффициент усиления, необходимый для достижения требуемой выходной мощности.
Конфигурация некомпенсированного передатчика 100, по существу, не обеспечивает никакой компенсации для амплитудных или фазовых искажений. Выходной сигнал из процессора 110 полосы частот модулирующих сигналов подвергается кумулятивным искажениям от каждого из последующих каскадов.
Большинство модулей сигнальной обработки имеют постоянный коэффициент усиления. Каждый из модулей с постоянным коэффициентом усиления не может значительно изменяться по диапазону изменяющегося по амплитуде сигнала, такого как сигнал GSM EDGE, который изменяется приблизительно на 17 дБ. Однако кумулятивное амплитудное искажение может значительно ухудшать сигнал. Дополнительно, усилительный модуль 150 и, в частности, усилитель 160 с переменным коэффициентом усиления может вносить значительные амплитудные искажения в части диапазона усиления. Подобным образом, каждый из каскадов сигнальной обработки может вносить фазовое искажение в сигнал.
Амплитудное искажение, которое может быть охарактеризовано как искажение амплитудной модуляции (AM), и фазовое искажение, которое может быть охарактеризовано как искажение фазовой модуляции (PM), могут сильно влиять на способность передатчика, такого как передатчик 100 по фиг.1, удовлетворять техническим требованиям системы.
На фиг.2А представлен график временной маски 200 огибающей для передатчика, работающего в соответствии со спецификацией GSM EDGE беспроводной телефонной связи. Системой GSM является система множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), содержащая определенные временные интервалы для передачи и приема сигналов связи. Таким образом, спецификация ограничивает временной кадр со связанной с ним мощностью, в течение которого передатчик может наращивать мощность передачи при передаче в заданном временном интервале. Дополнительно, спецификация ограничивает временной кадр со связанной с ним мощностью, в течение которого передатчик может понижать мощность после заданного временного интервала. Временная маска 200 огибающей также определяет ограничения изменения амплитуды во время заданного временного интервала. Амплитудные искажения в тракте передачи оказывают влияние на способность передатчика соответствовать заданной временной маске 200 огибающей.
В дополнение к соответствию временной маске 200 огибающей, передатчик должен удовлетворять спектральной маске 210. На фиг.2А представлен график спектральной маски 210 передатчика для передатчика GSM EDGE. Спектральная маска 210 передатчика задает спектральное распределение сигнала. Передатчик ограничен заданной спектральной маской 210 для минимизации помех, создаваемых передатчиком в соседних каналах. Искажения AM высшего порядка могут вносить вклад в формирование внеполосных спектральных составляющих. В дополнение, искажения PM и фазовые погрешности могут вносить вклад в уровень боковых полос сигнала. Искажение PM приводит к повышению уровней боковых полос и снижает способность передатчика соответствовать спектральной маске 210.
Искажение AM и PM, вносимое элементами в тракте передачи, в частности, усилительным модулем, может быть скорректировано определением характеристик искажения и предыскажением сигналов. На фиг.3 представлен график варианта осуществления характеристической кривой 300 коэффициента усиления, которая может быть включена в часть модуля предыскажения.
В одном из вариантов осуществления, характеристическая кривая 300 может быть сохранена в таблице преобразования, как описано ниже. Характеристическая кривая 300 может указывать уровень искажения AM, которое будет вносить усилительный модуль, если сигнал AM подается на вход управляющего напряжения. Так как характеристическая кривая 300 указывает искажение AM для входного сигнала AM, характеристическая кривая 300 отражает искажение AM-AM, вносимое усилительным модулем. В еще одном варианте осуществления, подмножество точек, используемых для формирования характеристической кривой 300, может быть сохранено в таблице преобразования. В другом варианте осуществления к точкам на характеристической кривой 300 может быть подогнан полином, например, посредством определения полинома заранее заданного порядка, который обеспечивает наименьшую среднеквадратическую ошибку. В другом варианте осуществления, характеристическая кривая 300 может быть сохранена в виде множества кусочно-непрерывных полиномов, причем каждый полином соответствует части характеристической кривой 300. Например, характеристическая кривая 300 может быть разделена на множество участков, и полином, такой как кубический сплайн, может подгоняться к точкам каждого участка. Другие варианты осуществления могут использовать сочетание методов или некоторые другие методы.
На характеристической кривой 300 по фиг.3 выходная мощность усилительного модуля, такого как усилительный модуль 150 по фиг.1, может измеряться для равноотстоящих значений управляющего напряжения и предопределенной входной мощности. В качестве альтернативы, коэффициент усиления усилительного модуля может измеряться при изменяющихся значениях управляющего напряжения. В других вариантах осуществления, значения управляющего напряжения не должны быть равноотстоящими и могут быть расположены с промежутками относительно изменения в выходной мощности относительно отклонения от линейной характеристики или относительно некоторого другого фактора.
На фиг.4 показан график варианта осуществления характеристической кривой 400 фазового сдвига, которая может быть включена в часть модуля предыскажения. Характеристическая кривая 400 показывает фазовый сдвиг усилительного модуля относительно равномерных приращений значения управляющего напряжения. Так как характеристическая кривая 400 обеспечивает указание искажения PM для входного сигнала AM, причем характеристическая кривая 400 отражает искажение AM-PM, вносимое усилительным модулем. Как в случае характеристической кривой мощности или коэффициента усиления, характеристическая кривая 400 или некоторая производная характеристической кривой 400 может быть сохранена в таблице преобразования в виде отдельных точек или образующего полинома. Дополнительно, хотя характеристическая кривая показана для равноотстоящих значений управляющего напряжения, характеристическая кривая 400 необязательно должна определяться с использованием равномерного разнесения управляющего напряжения.
На фиг.5А показана функциональная структурная схема варианта осуществления модуля 500 предыскажения. Модуль 500 предыскажения может быть сконфигурирован для обеспечения выходного сигнала предыскажения для формирования искажения AM-AM либо искажения AM-PM. Модуль 500 предыскажения может включать в себя один или более сигнальных входов и один или более сигнальных выходов. Входные сигналы и результирующие выходные сигналы могут зависеть от того, сконфигурирован ли модуль 500 предыскажения для формированияискажения AM-AM или AM-PM.
Если модуль 500 предыскажения сконфигурирован для получения искажения AM-AM, то входной сигнал включает в себя амплитудную огибающую, которая может включать в себя уставку регулировки усиления или регулирования мощности, как показано на фиг.6В и 6D. В другом варианте осуществления, входной сигнал модуля 500 предыскажения AM-AM может включать в себя амплитудную огибающую и отдельный сигнал регулировки усиления, как показано на фиг.6A и 6C. Выходной сигнал модуля 500 предыскажения AM-AM представляет предыскаженный сигнал огибающей.
Если модуль 500 предыскажения сконфигурирован для получения искажения AM-PM, входной сигнал может быть таким же, как для модуля предыскажения AM-AM, как на фиг.6С и 6D, или может быть предыскаженным сигналом огибающей, как на фиг.6А и 6В.Сигнальный выход модуля 500 предыскажения AM-PM может представлять фазовую погрешность или фазовый сдвиг, который может использоваться фазовращателем для компенсации фазора.
В одном из вариантов осуществления, модуль 500 предыскажения может включать в себя модуль 510 выбора диапазона, связанный с основной таблицей 520 предыскажения. Основная таблица 520 предыскажения может быть сконфигурирована для хранения полной характеристической кривой. Как описано выше, характеристическая кривая может храниться в любом из вариантов осуществления, включая, но не в качестве ограничения, предопределенное количество точек, полиномиальную кривую, множество кусочно-непрерывных линейных участков, множество кусочно-непрерывных линейных полиномов и тому подобное.
В одном из вариантов осуществления, модуль 510 выбора диапазона принимает значение уставки регулирования мощности, которое может быть значением регулировки усиления, и определяет часть характеристической кривой, сохраненной в основной таблице 520 предыскажения, соответствующей такому значению уставки регулирования мощности. Модуль 510 выбора диапазона может затем извлекать, по меньшей мере, часть характеристической кривой из основной таблицы 520 предыскажения и записывать часть в таблицу 536 преобразования в интерполяторе 530.
Интерполятор 530 может быть сконфигурирован для осуществления интерполяции между двумя или более точками, сохраненными в таблице 536 преобразования. Интерполятор 530 может включать в себя процессор, присоединенный к памяти 536, сконфигурированной для выполнения интерполяции. Выход интерполятора 530 может представлять предыскаженный сигнал, когда модуль 500 предыскажения сконфигурирован для предыскажения AM-AM, и может представлять фазовый сдвиг или фазовую коррекцию, когда модуль 500 предыскажения сконфигурирован для предыскажения AM-PM. Более подробное описание вариантов осуществления модуля 500 предыскажения предоставлено ниже.
Модуль 500 предыскажения может быть сконфигурирован для приема уставки регулирования мощности и сигнала огибающей для усилительного модуля в качестве входных сигналов. Уставка регулирования мощности может соответствовать номинальной выходной мощности, требуемой от передатчика. Уставка регулирования мощности может быть подана на вход модуля 510 выбора диапазона. Сигнал огибающей может представлять AM относительно уставки регулирования мощности и подается в качестве входного сигнала в интерполятор 530.
Модуль 510 выбора диапазона может быть сконфигурирован для определения, частично на основании значения уставки регулирования мощности, одного из множества предопределенных диапазонов, сохраненных в основной таблице 520 предыскажения. В одном из вариантов осуществления, модуль 500 предыскажения может быть сконфигурирован для хранения множества характеристических кривых в основной таблице 520 предыскажения, соответствующей множеству перекрывающихся диапазонов.
Каждая из сохраненных характеристических кривых может быть оптимизирована для конкретного диапазона значений уставки регулирования мощности. Например, в первом диапазоне коэффициент усиления усилительного модуля может быть относительно линейным, а характеристическая кривая, соответствующая диапазону, может иметь минимальное количество точек. Однако во втором диапазоне коэффициент усиления усилительного модуля может изменяться нелинейно, а соответствующая характеристическая кривая для диапазона может иметь относительно большое количество точек. Следовательно, чтобы минимизировать потребности в памяти для таблицы преобразования, может храниться множество перекрывающихся характеристических кривых, причем каждая характеристическая кривая, оптимизирована для конкретного диапазона. В других вариантах осуществления, может использоваться одна характеристическая кривая, а модуль 510 выбора диапазона может быть опущен. В дополнительных других вариантах осуществления, сигнал огибающей может включать в себя уставку регулирования мощности, а интерполятор 530 может быть сконфигурирован для выполнения выбора диапазона. Следовательно, в этой конфигурации модуль 510 выбора диапазона может быть опущен.
Модуль 510 выбора диапазона может определять подходящий участок или часть характеристической кривой, сохраненной в основной таблице 520 предыскажения, и также может выдавать сигнал в интерполятор 530 для указания активной характеристической кривой. Модуль 510 выбора диапазона может записывать часть характеристической кривой в таблицу 536 преобразования. В качестве альтернативы, интерполятор 530 может принимать сигнал из модуля 510 выбора диапазона и записывать часть характеристической кривой в таблицу 536 преобразования. Интерполятор 530 принимает сигнал огибающей и просматривает ближайшее значение в таблице 536 преобразования, соответствующее значению сигнала огибающей.
Если значение управляющего напряжения не сохранено в таблице 536 преобразования, интерполятор 530 может быть сконфигурирован для осуществления интерполяции между двумя граничными значениями, сохраненными в таблице 536 преобразования. В одном из вариантов осуществления, интерполятор 530 может быть сконфигурирован для выполнения линейной интерполяции между ближайшими сохраненными значениями, которые находятся выше и ниже требуемого значения управляющего напряжения. В других вариантах осуществления, интерполятор 530 может быть сконфигурирован для выполнения аппроксимации кривой с использованием двух или более сохраненных значений. В других дополнительных вариантах осуществления, интерполятор 530 может реализовать некоторый другой метод интерполяции.
Выход интерполятора 530 представляет значение предыскаженного сигнала огибающей, когда модуль 500 предыскажения сконфигурирован для предыскажения AM-AM, и представляет фазовый сдвиг, когда модуль 500 предыскажения сконфигурирован для предыскажения AM-PM.
На фиг.5В показана функциональная структурная схема, которая показывает вариант осуществления того, каким образом основная таблица 520 предыскажения может быть сформирована для предыскажения AM-AM либо AM-PM. В варианте осуществления, показанном на фиг.5В, основная таблица 520 предыскажения включает в себя таблицу 526 номинальной измеренной чувствительности, таблицу 522 частотной компенсации, таблицу 524 температурной компенсации и таблицу 528 компенсации напряжения батареи. Значения таблицы 526 номинальной измеренной чувствительности, таблицы 522 частотной компенсации, таблицы 524 температурной компенсации и таблицы 528 компенсации напряжения батареи суммируются в сумматоре 540 сигнала и соответствуют значениям в основной таблицы 520 предыскажения для конкретных условий температуры, частоты и напряжения батареи. Другие варианты осуществления могут использовать дополнительные или меньшее количество корректировочных таблиц.
Дополнительная таблица 522 частотной компенсации, таблица 524 температурной компенсации и таблица 528 компенсации напряжения батареи может использоваться для дополнительного повышения точности основной таблицы 520 предыскажения. Значения, сохраненные, например, в таблице преобразования AM-AM, могут представлять характеристическую кривую коэффициента усиления для усилительного модуля на конкретной частоте и при конкретной температуре. Например, таблица 526 номинальной измеренной чувствительности может хранить кривую измеренной чувствительности для частоты, которая является приблизительно центром рабочей полосы частот. Дополнительно, характеристическая кривая, сохраненная в таблице 526 номинальной измеренной чувствительности, могла бы быть определена при типичной рабочей температуре, такой как 25°C.
Однако характеристическая кривая может быть незначительно разной для разных частот, разных температур или разных напряжений батареи. Например, коэффициент усиления усилительного модуля может становиться нелинейным при более низких уровнях мощности для более высоких температур. Следовательно, таблица 524 температурной компенсации может быть сконфигурирована для хранения смещений или поправок для характеристических кривых, сохраненных в таблице 526 номинальной измеренной чувствительности для одной или более температур. Температуры могут быть определены непосредственно с использованием температурного датчика (не показан) или посредством некоторого опосредованного метода. Подобным образом, таблица 522 частотной компенсации может быть сконфигурирована для хранения корректировок или сдвигов для характеристической кривой для одной или более частот. Например, таблица 522 частотной компенсации может хранить поправочные данные для частоты, близкой к нижнему краю рабочего диапазона частот, и поправочные данные для частоты, близкой к верхнему краю рабочего диапазона частот. Подобным образом, таблица 528 компенсации напряжения батареи может использоваться для хранения корректировочных данных, соответствующих разным напряжениям батареи.
Для таблицы 522 частотной компенсации, таблицы 524 температурной компенсации и таблицы 528 компенсации напряжения батареи может быть удобным хранить смещения или поправки вместо хранения множества отдельных характеристических кривых для разных температур, частот и напряжений. Использование значений смещения или компенсации предоставляет значениям компенсации возможность суммироваться с номинальным значением, сохраненным в таблице 526 номинальной измеренной чувствительности.
На фиг.6А показана функциональная структурная схема передатчика 600, реализующего предыскажение, чтобы компенсировать искажение AM-AM, а также искажение AM-PM. Передатчик 600 сконфигурирован как передатчик беспроводной связи, сконфигурированный для передачи сигналов GSM GMSK и EDGE. Однако способы и устройство предыскажения не ограничиваются GSM и EDGE, а могут использоваться для предыскажения сигналов в устройствах, сконфигурированных для других схем модуляции, включая, но не в качестве ограничения, cdma2000, IMT 2000, ортогональное мультиплексирование с разделением частоты и тому подобное, а также другие стандарты связи. Структурная схема показывает функциональные структурные элементы, которые связаны с предыскажением, при этом другие функциональные структурные элементы опущены для наглядности. Передатчик 600 может быть нестрого разделен на цифровую часть и аналоговую часть.
Цифровая часть может включать в себя цифровую часть полосы частот модулирующих сигналов, которая выполняет большую часть сигнальной обработки и предыскажения. Цифровая часть полосы частот модулирующих сигналов передатчика 600 может быть реализована в пределах интегральной схемы, такой как специализированная интегральная схема (ASIC). Аналоговая часть может включать в себя части полосы частот модулирующих сигналов или промежуточной частоты (ПЧ, IF) и может включать в себя РЧ-части. Например, в одном из вариантов осуществления, аналоговая часть, выполняющая преобразование частоты из полосы частот модулирующих сигналов в выходную РЧ-частоту, может быть выполнена на РЧ интегральной схеме (RFIC). Преобразование частоты может выполняться согласно любому методу частотного преобразования, в том числе, OPLL, двойного преобразования, или другому методу. Модуль усилителя мощности, имеющий переменный коэффициент усиления, может быть соединен с выходом RFIC и может быть сконфигурирован для приведения выходного сигнала к требуемому уровню мощности.
Передатчик 600 сконфигурирован для обеспечения предыскажения амплитудной и фазовой составляющих полярного представления модулирующего сигнала. Передатчик 600 также сконфигурирован для компенсации амплитудной огибающей с использованием предыскажения AM-AM и для компенсации фазовой составляющей с использованием предыскажения AM-PM.
Цифровая часть полосы частот модулирующих сигналов может включать в себя преобразователь 602 из прямоугольных в полярные координаты, который обеспечивает преобразование входного сигнала прямоугольных координат в полярные координаты, содержащие амплитудную составляющую и фазор с нормализованной амплитудой. Например, цифровой модулирующий сигнал может быть сформирован как квадратурный сигнал, содержащий составляющие I и Q. Квадратурный сигнал преобразуется в полярные координаты в преобразователе 602 из прямоугольных в полярные координаты.
Выходной сигнал амплитудной составляющей преобразователя 602 из прямоугольных в полярные координаты представляет огибающую амплитуды модулирующего сигнала. Амплитудная составляющая полярного сигнала подает на вход умножителя 612. Модуль 610 линейного изменения мощности соединен со вторым входом умножителя 612. Модуль 610 линейного изменения мощности сконфигурирован для масштабирования сигнала огибающей для обеспечения соответствия предопределенной маске временной огибающей мощности. Модуль 610 линейного изменения мощности может быть сконфигурирован, например, для обеспечения линейного изменения мощности GSM или EDGE для сигнала, чтобы соответствовать требованиям, таким как показанные на фиг.2А. Модуль 610 линейного изменения мощности сконфигурирован для масштабирования сигнала огибающей. Выход умножителя 612 соединен с входом первого модуля 500а предыскажения, сконфигурированного для обеспечения предыскажения AM-AM.
Выход модуля 620 регулировки усиления соединен с входом первого модуля 500а предыскажения, сконфигурированного для обеспечения предыскажения AM-AM. Первый модуль 500а предыскажения может быть сконфигурирован, например, в качестве модуля предыскажения по фиг.5А. Первый модуль 500а предыскажения может определять диапазон характеристической кривой на основании значения входного сигнала, предоставленного модулем 620 регулировки усиления. Первый модуль предыскажения может хранить в таблице 536а преобразования часть характеристической кривой для усилительного модуля 650, извлеченную из основной таблицы предыскажения (не показана). Первый модуль 500а предыскажения также может включать в себя интерполятор 530а, который сконфигурирован для приема сигнала огибающей линейно изменяемой мощности из умножителя 612, определения по таблице 536а преобразования величины компенсации или величины искажения и применения предыскажения к сигналу огибающей линейно изменяемой мощности.
Предыскаженный выходной сигнал из первого модуля 500а предыскажения подается на вход мультиплексора 630 и вход второго модуля 500b предыскажения. Мультиплексор 630 может быть сконфигурирован для выбора одного из множества сигналов огибающих, которые должны применяться к усилительному модулю 650. Например, мультиплексор 630 может управляться для выбора одного из множества входных сигналов на основании режима работы передатчика 600.
В варианте осуществления, показанном на фиг.6А, выход первого модуля 500а предыскажения соединен с входом мультиплексора 630. Модуль 631 линейного изменения мощности GSM также может быть соединен с входом мультиплексора 630. Модуль 631 линейного изменения мощности GSM может быть сконфигурирован для обеспечения маски временной огибающей мощности для GSM-режима работы. Дополнительные модули или управляющие сигналы могут быть соединены с дополнительными входами мультиплексора 630 и могут выбираться для подходящих рабочих режимов.
Выход мультиплексора 630 может быть соединен с дискретизатором 632 с повышенной частотой, который сконфигурирован для дискретизации с повышенной частотой сигнала огибающей, обеспеченного мультиплексором 630. Дискретизатор 632 может использоваться для улучшения SNR (отношения сигнал/шум) на входе усилителя мощности и снижает требования к аналоговой фильтрации, следующей за цифроаналоговым преобразованием. Дискретизатор 632 с повышенной частотой также может использоваться для обеспечения лучшего разрешения для модулей выравнивания задержки. Модуль 634 целочисленной задержки может быть соединен с выходом дискретизатора 632 с повышенной частотой и может быть сконфигурирован для задерживания предыскаженной амплитудной огибающей на целое число периодов тактовых импульсов. Выход модуля 634 целочисленной задержки соединен с модулем 636 дробной задержки, который может быть сконфигурирован для задерживания предыскаженной амплитудной огибающей на долю периода тактовых импульсов. Модули 634 и 636 целочисленной и дробной задержки могут быть сконфигурированы для введения задержки, позволяющей синхронизировать предопределенный сигнал огибающей с фазовым сигналом. Выход модуля 636 дробной задержки может быть соединен с цифроаналоговым преобразователем (ЦАП, DAC) 640 регулирования мощности, обеспечивающим преобразование цифрового сигнала в аналоговое представление.
Аналоговый выход ЦАП 640 регулирования мощности соединен с усилителем 642 сигнала. Выходной сигнал ЦАП 640 регулирования мощности может представлять один выходной сигнал из цифрового процессора полосы частот модулирующих сигналов. Выходной сигнал ЦАП 640 регулирования мощности может быть, например, дифференциальным сигналом. ЦАП 640 регулирования мощности может иметь дифференциальный выход для обеспечения помехоустойчивости. Усилитель 642 сигнала может иметь, например, дифференциальный вход и униполярный выход, а может быть сконфигурирован как буфер с единичным коэффициентом усиления или усилитель с коэффициентом усиления. Выход усилителя 642 сигнала соединен с входом регулирования мощности усилительного модуля 650.
Нормализованный фазорный выход преобразователя 602 из прямоугольных в полярные координаты может быть предыскажен способом, подобным способу предыскажения сигнала амплитуды или огибающей. Фазорный выход преобразователя 602 из прямоугольных в полярные координаты соединен с входом модуля 660 фазовращателя. Модуль 660 фазовращателя может представлять собой, например, схему CORDIC со входом фазовой коррекции.
Модуль 660 фазовращателя может иметь другой вход, на который подается фазовая компенсация из второго модуля 500b предыскажения. Как описано выше, второй модуль 500b предыскажения может быть соединен с выходом первого модуля 500а предыскажения. Второй модуль 500b предыскажения может быть сконфигурирован для хранения фазовой характеристической кривой, такой как кривая, показанная на фиг.4. Характеристическая кривая может храниться в таблице 536b преобразования AM-PM и использоваться интерполятором 530b для определения величины фазовой компенсации, которая должна применяться к фазору.
Второй модуль 500b предыскажения подает значение фазовой компенсации на модуль 660 фазовращателя. Затем модуль 660 фазовращателя осуществляет предыскажение фазового сигнала посредством поворота фазора на величину фазовой компенсации.
Модуль 660 фазовращателя также может быть сконфигурирован для преобразования скомпенсированного по фазе фазора в систему прямоугольных координат посредством формирования соответствующих значений сигнала I и Q. Выход синфазного сигнала модуля 660 фазовращателя может быть соединен с синфазным умножителем 672, а выход квадратурного сигнала модуля 660 фазовращателя может быть соединен с квадратурным умножителем 674. Цифровой модуль 670 линейного изменения модулирующего сигнала может быть сконфигурирован для возбуждения входов синфазного и квадратурного умножителей 672 и 674 и может масштабировать сигналы фазора, например, в зависимости от временных характеристик системы. Выходы масштабированных сигналов I и Q фазового и квадратурного умножителей 672 и 674 соединены с соответствующими синфазным и квадратурным дискретизаторами 681 и 683 с повышенной частотой. Выходы которых соединены, соответственно, с модулями 682 и 684 задержек I и Q.
Модули 682 и 684 синфазной и квадратурной задержек могут обеспечивать задержку I и Q тракта фазового сигнала до задержки, испытываемой сигналом огибающей. Выходы модулей 682 и 684 синфазной и квадратурной задержек соединены с соответствующими синфазным и квадратурным ЦАП 686 и 688. Синфазный и квадратурный ЦАП 686 и 688 преобразуют цифровые сигналы в аналоговые представления. ЦАП 686 и 688 могут, например, формировать дифференциальные аналоговые выходные сигналы для повышения помехоустойчивости сигнала.
Выходы из ЦАП 686 и 688 соединены с модулем преобразования с повышенной частотой, который может выполнять преобразование с повышенной частотой любым из множества способов. В вариантах осуществления по фиг. 6А, выходы ЦАП 686 и 688 соединены с соответствующими синфазным и квадратурным смесителями 692 и 694. Гетеродин (LO) 690, предназначенный для формирования гетеродинного сигнала, соединен с входом LO синфазного смесителя 692. LO 690 также соединен с фазовращателем 698, обеспечивающим формирование квадратурного сигнала LO. Квадратурный сигнал LO может быть соединен с входом LO квадратурного смесителя 694. Выход синфазного смесителя 692 и выход квадратурного смесителя 694 могут быть соединены с соответствующими входами сумматора 696 сигнала, обеспечивающего суммирование двух составляющих сигнала для формирования составного сигнала. Составной сигнал подается на вход усилительного модуля 650.
Предыскаженный сигнал огибающей регулирует коэффициент усиления усилительного модуля 650. Таким образом, усилительный модуль 650 усиливает составной сигнал до уровня мощности, регулируемого согласно уставке регулирования мощности. Дополнительно, так как коэффициент усиления усилительного модуля 650 изменяется посредством сигнала огибающей, амплитуда выходного сигнала усилительного модуля 650 изменяется согласно огибающей сигнала. Таким образом, усилительный модуль 650 модулируется по амплитуде для восстановления огибающей сигнала.
Так как значение напряжения, управляющего усилением усилительного модуля 650 предыскажается для компенсации, по меньшей мере, искажения АМ, вносимого усилительным модулем, выходной сигнал усилительного модуля 650 корректируется с учетом искажения АМ. Подобным образом, фазор, который формирует сигнальные составляющие I и Q составного сигнала, введенного в усилительный модуль 650, компенсируется с учетом искажения PM вторым модулем 500b предыскажения и модулем 660 фазовращателя. Таким образом, фазовый выходной сигнал усилительного модуля 650 компенсируется с учетом, по меньшей мере, искажения PM, вносимого усилительным модулем 650.
На фиг.6В представлена функциональная структурная схема еще одного варианта осуществления передатчика 600, реализующего предыскажение AM и PM. Вариант осуществления, показанный на фиг.6В, подобен варианту осуществления по фиг.6А, за исключением конфигурации входных сигналов первого модуля 500а предыскажения.
Выход модуля 620 регулировки усиления связан с входом модуля 610 линейного изменения мощности вместо входа первого модуля 500а предыскажения. Модуль 610 линейного изменения мощности может обеспечивать объединение сигнала регулировки усиления с сигналом линейного изменения мощности, например, посредством суммирования двух сигналов, чтобы формировать выходной сигнал, который является объединенным сигналом линейного изменения мощности и регулировки усиления. Выходной масштабированный сигнал огибающей из умножителя 612 подается на вход первого модуля 500а предыскажения.
Первый модуль 500а предыскажения выполнен с возможностью обработки единственного входного сигнала, содержащего сигнал огибающей, масштабированный объединенным сигналом линейного изменения мощности и регулировки усиления. Так как первый модуль 500а предыскажения работает с единственным входным сигналом, выбор диапазона из основной таблицы предыскажения может быть опущен. Взамен, полная основная таблица предыскажения может храниться в таблице 536а преобразования с обеспечением доступа для интерполятора 530а. Остальные элементы передатчика 600 те же, что и на фиг.6А.
На фиг.6С показана функциональная структурная схема еще одного варианта осуществления передатчика 600, реализующего предыскажение AM и PM. Вариант осуществления, показанный на фиг.6С, подобен варианту осуществления по фиг.6А, за исключением того, что второй модуль 500b предыскажения принимает такие же входные сигналы, как первый модуль 500а предыскажения. То есть, второй модуль 500b предыскажения принимает выходной сигнал модуля 620 регулировки усиления и масштабированный сигнал огибающей из умножителя 612.
Таким образом, второй модуль 500b предыскажения может обеспечивать определение диапазона характеристической кривой AM-PM, сохраненной в основной таблице предыскажения (не показана), на основании значения регулировки усиления и загрузки части характеристической кривой в таблицу 536b преобразования. Интерполятор 530b может интерполировать уровень предыскажения на основании значения сигнала огибающей. Остальные элементы передатчика 600 те же, что и на фиг.6А.
На фиг.6D показана функциональная структурная схема еще одного варианта осуществления передатчика 600, реализующего предыскажение AM и PM. Вариант осуществления, показанный на фиг.6D, подобен варианту осуществления по фиг.6B, за исключением того, что второй модуль 500b предыскажения принимает такие же входные сигналы, как первый модуль 500а предыскажения. Поэтому, второй модуль 500b предыскажения обрабатывает единственный входной сигнал, содержащий сигнал огибающей, масштабированный объединенным сигналом линейного изменения мощности и регулировки усиления. Второй модуль предыскажения, таким образом, обрабатывает неискаженный масштабированный сигнал огибающей взамен предыскаженного сигнала огибающей. Остальные элементы передатчика 600 те же, что и на фиг.6А.
На фиг.6Е показана функциональная структурная схема еще одного варианта осуществления передатчика 600, реализующего предыскажение AM и PM. Вариант осуществления, показанный на фиг.6Е, подобен варианту осуществления по фиг.6А, за исключением способа, которым коэффициент усиления и линейное изменение мощности применяются к нормализованному сигналу. В варианте осуществления, показанном на фиг.6А, коэффициент усиления и линейное изменение мощности применяются к нормализованному сигналу до амплитудного предыскажения. В варианте осуществления, показанном на фиг.6Е, линейное изменение мощности применяется к амплитудному сигналу после операции амплитудного предыскажения.
Цифровая часть полосы частот модулирующих сигналов может включать в себя преобразователь 602 из прямоугольных в полярные координаты, обеспечивающий преобразование входного сигнала прямоугольных координат в полярные координаты, содержащие амплитудную составляющую и фазор с нормализованной амплитудой. Выходной сигнал нормализованной амплитудной огибающей из преобразователя 602 из прямоугольных в полярные координаты подается на вход первого модуля 500а предыскажения. Ранее, в варианте осуществления, показанном на фиг.6А, амплитудная огибающая масштабировалась модулем 610 линейного изменения мощности в умножителе 612 до подачи на первый модуль 500а предыскажения.
Выходной сигнал огибающей из преобразователя 602 из прямоугольных в полярные координаты и выходной сигнал модуля 620 регулировки усиления также подаются на вход второго модуля 500b предыскажения. Первый модуль 500а предыскажения оперирует входными сигналами, чтобы осуществлять предыскажение сигнала огибающей. Предыскаженный выходной сигнал первого модуля 500а предыскажения подается на вход умножителя 612.
Модуль 610 линейного изменения мощности подает сигнал линейного изменения мощности на другой вход умножителя 612. Выходным сигналом умножителя 612 является предыскаженный сигнал амплитудной огибающей, масштабированный линейным изменением мощности. Выходной сигнал умножителя 612 подается на вход мультиплексора 630. Остальная часть обработки амплитудного сигнала может быть идентична обработке амплитудного сигнала, выполняемой согласно варианту осуществления по фиг.6А, и опущена здесь ради краткости.
Обработка сигнала фазового предыскажения, выполняемая согласно варианту осуществления по фиг.6Е, в значительной степени идентична обработке сигнала фазового предыскажения, выполняемой согласно варианту осуществления по фиг.6С. Разница заключается во входных сигналах, подаваемых на второй модуль 500b предыскажения.
Как описано выше, величина фазового предыскажения, применяемого для компенсации фазора, изменяется в зависимости от величины амплитудного сигнала. Поэтому второй модуль 500b предыскажения может выполняться с возможностью приема таких же входных сигналов, что и первый модуль 500а предыскажения, а также сигналов из модуля 610 линейного изменения мощности. Второй модуль 500b предыскажения может использовать входные сигналы для определения амплитуды составного сигнала амплитудной огибающей. В еще одном варианте осуществления, показанном на фиг.6F, второй модуль 500b предыскажения может принимать в качестве входного сигнала выходной сигнал умножителя 612, которым является составной сигнал амплитудной огибающей.
Второй модуль 500b предыскажения подает управляющий сигнал на модуль 660 фазовращателя. Остальная часть обработки сигнала фазового предыскажения, выполняемой согласно вариантам осуществления по фиг.6Е и 6F, та же, что и обработка сигнала фазового предыскажения, выполняемая согласно варианту осуществления по фиг.6А, поэтому ее описание в целях краткости опущено.
На фиг.7 показана функциональная структурная схема варианта осуществления системы автокалибровки усилителя. На фиг.7 система автокалибровки реализована с использованием преобразователя с повышением частоты и калибровочного преобразователя с понижением частоты, совместно использующих один и тот же гетеродин. Преобразователь с повышением частоты и калибровочный преобразователь с понижением частоты может быть реализован с блоками приемопередатчика 700. Приемопередатчиком 700 может быть, например, беспроводный телефон, такой как беспроводный телефон, предназначенный для работы в соответствии со стандартом GSM.
Приемопередатчик 700 может включать в себя процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов, связанный с РЧ-частью 720. РЧ-часть 720 также может быть связана с блоком 760 PA/входного каскада. Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может представлять собой, например, процессор полосы частот модулирующих сигналов по фиг. с 6А по 6F. Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов, например, может быть реализован в виде единой интегральной схемы полосы частот модулирующих сигналов.
Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может включать в себя генератор 716 колебаний, процессор 718, одну или более таблиц 526 номинального измерения AM-AM или AM-PM и память 712 IQ-выборок Rx (приема). Процессор 718 может быть присоединен к памяти 712 IQ-выборок Rx и может выполнять операции над содержимым памяти выборок, для формирования таблицы 526 номинального измерения. Таблица 526 номинального измерения может включать в себя таблицы 536а и 536b преобразования AM-AM и AM-PM, показанные в процессорах полосы частот модулирующих сигналов по фиг. с 6А по 6F, и может включать в себя основную таблицу предыскажения, показанную на фиг.5А и 5B.
Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может включать в себя генератор 716 колебаний, предназначенный для формирования сигнала огибающей и нормализованных сигналов I и Q, которые в типовом случае являются частью передающего тракта приемопередатчика 700. Выход генератора 716 колебаний может избирательно связываться с сигнальными линиями I, Q и огибающей процессора 710 полосы частот модулирующих сигналов. Сигналы огибающей, I и Q также могут подаваться на входы памяти 712 IQ-выборок Rx. Память 712 IQ-выборок Rx также может включать в себя входы, предназначенные для соединения с выходами АЦП 714, на который подаются принимаемые сигналы I и Q, которые формируются в приемном тракте приемопередатчика 700.
РЧ-часть 720 может включать в себя каскады частотного преобразования и усиления на промежуточной частоте для передающего и приемного сигнальных трактов. РЧ-часть 720, например, может быть реализована в единой интегральной схеме.
В варианте осуществления, показанном на фиг.7, РЧ-часть 720 включает в себя первый фильтр 722а нижних частот (ФНЧ, LPF), предназначенный для приема и фильтрации сигнала огибающей из процессора 710 полосы частот модулирующих сигналов. Выход первого ФНЧ 722a соединен с усилителю 732а огибающей, обеспечивающему усиление сигнала огибающей на промежуточной частоте.
РЧ-часть 720 также включает в себя второй и третий ФНЧ 722b и 722c, предназначенные для приема и фильтрации сигналов I и Q соответственно из процессора 710 полосы частот модулирующих сигналов. Выходы второго и третьего ФНЧ 722b и 722c соединены, соответственно, с усилителями 732b и 732c I и Q. Выходы усилителей 732b и 732c I и Q соединены, соответственно, со смесителями 736a и 736b I и Q, обеспечивающими частоте преобразование сигналов I и Q. На гетеродинные входы смесителей 736a и 736b I и Q подаются гетеродинные сигналы, сформированные посредством геродина (LO) 740, возбуждающего делитель 742 сигналов, который также может вносить фазовый сдвиг 90°. В приемопередатчике 700 также может использоваться и другой метод преобразования с повышением частоты.
Преобразованные по частоте выходные сигналы из смесителей 736a и 736b I и Q подаются на сумматор 750 сигналов, который суммирует составляющие I и Q сигнала. Выход сумматора 750 сигналов соединен с полосовым фильтром 752 и усилителем 754 с АРУ.
Усиленные сигналы огибающей и квадратурные сигналы с выхода передающего тракта РЧ-части могут подаваться на усилитель мощности блока 760 PA/входного каскада. Сигнал огибающей из усилителя 732а огибающей РЧ-части 720 может использоваться для управления блоком 762 смещения усилителя 770 мощности. Квадратурная составляющая сигнала может подаваться на вход усилителя 770 мощности. Выход усилителя 770 мощности может подаваться на переключатель 780, который может обеспечивать избирательное соединение антенны 790 с передающим или приемным трактом приемопередатчика 700. Переключатель 780 также может упоминаться как переключающий мультиплексор, так как он может мультиплексировать операции передачи и приема посредством переключения требуемого сигнального тракта на антенну 790.
Приемный тракт приемопередатчика 700 включает в себя приемный фильтр 764, который может быть, например, GSM приемным фильтром на поверхностных акустических волнах (SAW). Приемный фильтр 764 также может обеспечивать преобразование принятого сигнала в дифференциальный сигнал.
РЧ-часть 720 преобразует по частоте принятые дифференциальные сигналы для обработки в процессоре полосы частот модулирующих сигналов. Принятые дифференциальные сигналы подаются на приемный усилитель 756, который возбуждает приемные смесители 738a и 738b I и Q соответственно. Гетеродинные входы приемных смесителей 738a и 738b I и Q возбуждаются одним и тем же гетеродином 740 и делителем 742 сигнала, используемым для передающего тракта. На выход приемных смесителей 738a и 738b I и Q выдаются принятые сигналы I и Q полосы частот модулирующих сигналов.
Сигналы I и Q полосы частот модулирующих сигналов усиливаются соответственно в усилителях 734а и 734b полосы частот модулирующих сигналов, а затем фильтруются, соответственно, в фильтрах 724a и 724b полосы частот модулирующих сигналов I и Q. Отфильтрованные сигналы I и Q подаются в процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов, где они подаются на АЦП 714, а из АЦП 714 - на входы памяти 712 IQ-выборок Rx.
Искажение AM-AM и AM-PM приемопередатчика может быть откалибровано посредством формирования калибровочного сигнала в процессоре 710 полосы частот модулирующих сигналов и его передачи через передающий тракт приемопередатчика 700. Сигнал калибровки передачи затем может контролироваться с использованием приемного тракта приемопередатчика 700.
Приемопередатчик 700 включает в себя ответвитель 782 и аттенюатор 784, которые обеспечивают непосредственное ответвление сигнала передачи на предопределенном уровне ответвления. Ответвитель 782 может быть, например, направленным ответвителем. Выходной сигнал аттенюатора 784 может быть подан в буферный усилитель 785 в РЧ-части 720. Реализация ответвителя 782 и аттенюатора 784 в приемопередатчике 700 предоставляет возможность разработчику более эффективно ограничивать ответвление сигнала передачи. Дополнительно, сигнал передачи может передаваться в обход приемного фильтра 764, который может быть узкополосным SAW-фильтром. Процесс калибровки не основывается на канал утечки передачи, который может быть ослаблен настолько, что повлияет на возможность калибровки низких уровней мощности. Хотя ответвитель 782 показан как ответвляющий выходной сигнал переключателя 780 на входе антенны 790, ответвитель также может быть расположен на входе переключателя 780, вблизи выхода усилителя 770 мощности.
Дополнительно, хотя процесс калибровки описан с использованием интегрированного приемника, процесс калибровки может работать с использованием внешнего приемника, обеспечивающего ответвление сигнала с выхода передатчика и подачи сигнала приема на вход памяти 712 выборок Rx, к примеру, посредством подачи на вход АЦП 714. Внешний приемник может быть выполнен с возможностью использования того же гетеродинного сигнала, что и передатчик.
Приемопередатчик 700 также может быть выполнен с возможностью использования сигнала утечки передачи, возникающей в блоке 760 PA/входного каскада, для ответвления сигнала калибровки передачи в приемный сигнальный тракт. Утечка передачи может быть, например, на в 50 дБ ниже уровня мощности передачи.
В одном из вариантов осуществления, калибровка искажения AM-AM и AM-PM приемопередатчика 700 может выполняться посредством начального формирования известного калибровочного сигнала, который может использовать предопределенный сигнатурный код, с использованием процессора 710 полосы частот модулирующих сигналов. Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может устанавливать сигнал огибающей на предопределенном уровне, соответствующем предопределенному уровню мощности передачи. Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может подать составляющие сигнала огибающей и сигналов I и Q калибровочного сигнала на входы памяти 712 IQ-выборок Rx.
РЧ-часть 720 может обеспечивать частотное преобразование калибровочного сигнала на известную частоту, которая может быть, например, частотой передачи или частотой приема приемопередатчика 700. РЧ-часть 720 подает преобразованный по частоте калибровочный сигнал в блок 760 PA/входного каскада, где сигнал усиливается в соответствии с сигналом огибающей, приложенным к блоку 762 смещения PA.
Через ответвитель 782, аттенюатор 784 и буферный усилитель 755, или с использованием утечки передатчика, некоторая часть сигнала передачи ответвляется в приемный сигнальный тракт приемопередатчика 700. Выходной сигнал буферного усилителя 785 может быть подан на входы смесителей 738а и 738b, а сигнал утечки передатчика может быть подан приемным фильтром 764 в приемный сигнальный тракт РЧ-части 720. РЧ-часть 720 преобразует по частоте сигнал обратно в сигналы I и Q полосы модулирующих частот. Сигналы I и Q подаются в процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов, где они подаются на АЦП 714 и приемные входы I и Q памяти 712 IQ-выборок Rx.
Память 712 IQ-выборок Rx может обеспечивать формирование кривой измерения с использованием принятых сигналов I и Q в виде выходных сигналов функции, входными сигналами которой являются сигналы I и Q генератора 716 колебаний. Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может сохранять измеренные значения в памяти 712 IQ-выборок Rx и может использовать процессор 718 для дополнительной обработки значений для формирования значений таблицы 526 номинальных измерений.
Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов также может сохранять мощность принятых сигналов по отношению к предопределенной мощности. Предопределенной мощностью может быть, например, полная мощность PA. В варианте осуществления, полная мощность PA может измеряться с использованием измерителя мощности (не показан), связанного внешним образом с приемопередатчиком 700.
Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может повторять процесс калибровки для предопределенного количества сигналов огибающей, чтобы полностью получить характеристики приемопередатчика 700. Процессор 710 полосы частот модулирующих сигналов может изменять по времени фазу калибровочного сигнала, чтобы синхронизировать по времени тракты сигналов I и Q.
Хотя процесс калибровки может выполняться совершенно автономно, может быть полезным отдельно калибровать дисбаланс приема посредством приема тонального сигнала известной фазы и определения фазового дисбаланса приемного тракта. Приемопередатчик 700, таким образом, может более точно соотносить характеристики дисбалансов с дисбалансами в тракте передачи.
Хотя описанный процесс калибровки может быть адаптирован для использования с любыми из вариантов осуществления, показанными на фиг.6А-6F, может быть полезным использовать конфигурацию, в которой модуль предыскажения AM-PM принимает предыскаженный сигнал огибающей в качестве входного сигнала. В такой конфигурации, предыскажение AM-PM является просто отрицательной величиной измеренной фазы.
Таким образом, в качестве примера, измеритель мощности может быть связан с выходом передачи приемопередатчика 700. Генератор 716 колебаний может формировать постоянный сигнал фазора для входов I и Q. Генератор 716 колебаний также может управляться для увеличения амплитуды сигнала огибающей до тех пор, пока измеритель мощности не определит максимальную выходную мощность усилителя 770 мощности. Выходной сигнал из АЦП 714 может считываться для определения соответствующей опорной точки. Остальные отсчеты мощности могут затем определяться по отношению к максимальному отсчету мощности.
Генератор 716 колебаний может обеспечивать постоянное значение фазора в линиях I и Q. Это соответствует подаче DC-значения (постоянного тока) в каждую из линий I и Q. Генератор 716 колебаний в таком случае может выдавать значение сигнала огибающей, которое соответствует выходной мощности, меньшей, чем максимальная выходная мощность.
Приемный тракт обрабатывает сигнал, а АЦП 714 преобразует восстановленные сигналы I Rx и Q Rx. Эти сигналы подаются в память 712 IQ-выборок Rx и представляют выходную характеристику для заданного входного сигнала. Таким образом, приемный сигнальный тракт определяет фазу и амплитуду, соответствующие заданному сигналу фазы и огибающей, выданному генератором 712 колебаний. Может использоваться одиночное измерение I Rx и Q Rx, или некоторое количество измерений может быть усреднено для усреднения тепловых и фазовых составляющих шума. Генератор 712 колебаний может формировать еще один сигнал огибающей, а приемопередатчик может повторять процесс до тех пор, пока не определено достаточно характеристических кривых.
Как описано выше, более точная калибровка может быть реализована, если любой фазовый дисбаланс устранен или скомпенсирован до выполнения калибровки. Кроме того, чтобы дополнительно улучшить точность процесса калибровки, требуется учитывать DC-смещение приема и сигнальные составляющие, обусловленные утечкой с входа усилителя 770 мощности в приемный сигнальный тракт.
Дисбаланс фазы приема может корректироваться, например, с использованием внешнего генератора сигнала, связанного с приемником и предназначенного для выдачи сигнала с известной фазой. В качестве альтернативы, генератор 716 колебаний может формировать предопределенный сигнал, а тракты I и Q приемника могут настраиваться для достижения минимальной остаточной составляющей боковой полосы.
Утечка со входа усилителя 770 мощности в приемный тракт вносит вклад в погрешности при калибровке. Результат утечки входного сигнала PA заключается в добавлении DC-смещения в приемный калибровочный сигнал. Таким образом, DC-смещение, обусловленное утечкой входного сигнала PA, и DC-смещение Rx оба могут компенсироваться с использованием одного и того же измерения. Усилитель 770 мощности может быть отключен, в то время как генератор 712 колебаний подает мощный сигнал на вход усилителя 770 мощности. Любой результирующий сигнал на выходе АЦП 714 может быть обусловлен DC-смещением и утечкой входного сигнала PA. Характеристическая кривая может быть скомпенсирована с учетом этой составляющей сигнала.
Вышеприведенный процесс калибровки предполагает, что коэффициент усиления приемного тракта остается постоянным. Однако динамический диапазон приемника и, в частности, АЦП 714, может быть недостаточным для измерения характеристической кривой с единственным коэффициентом усиления приемного тракта. Таким образом, коэффициент усиления приемного сигнального тракта может настраиваться один или более раз в процессе калибровки. Так как вклад в утечку входного сигнала PA и DC-смещение может изменяться в зависимости от уровня усиления приемного тракта, измерение и коррекция этих вкладов должны повторяться для каждой настройки усиления приемного тракта, используемой во время калибровки.
Синхронизация по времени сигнала огибающей относительно фазора является важной рабочей характеристикой передатчика. Задержки в трактах сигнала огибающей и фазового сигнала могут регулироваться для выравнивания по времени сигнальных трактов. Эти модули задержки показаны в вариантах осуществления по фиг.6А-6F. Сигнальные тракты могут юстироваться с использованием тракта калибровки Rx или с использованием внешнего оборудования.
Генератор 716 колебаний может формировать известный сигнал, который изменяет фазу и амплитуду во времени, такой как синусоидальное колебание. Если используется внешнее оборудование, то оно может синхронизироваться с выходным сигналом генератора 716 колебаний и может обеспечивать контроль выходного сигнала передатчика. Модули задержки, в таком случае, могут регулироваться для выравнивания по времени сигнальных трактов.
Если используется тракт калибровки Rx, выходной сигнал генератора 716 колебаний памяти 712 IQ-выборок Rx может сравниваться с принятыми сигналами с выхода АЦП 714. Модули задержки могут регулироваться для выравнивания по времени сигнальных трактов.
Хотя результаты процесса калибровки могут использоваться непосредственно в качестве характеристических кривых, сохраненных в основных таблицах предыскажения, может быть полезным дополнительно обрабатывать калибровочные данные. Дополнительная обработка может использоваться для сглаживания характеристических кривых, чтобы удалить незначительные погрешности, которые оказывают несоразмерное влияние на качество предыскаженных сигналов.
Например, при получении характеристик искажения AM-AM, малые погрешности измерения амплитуды при высоких мощностях сигнала могут несоразмерно ухудшить выходной РЧ-спектр сигнала, который предыскажен с использованием характеристик. Это может быть следствием относительно пологого наклона кривой усиления для усилителя мощности при высоких уровнях мощности. Подобным образом, при измерении характеристических кривых AM-AM или AM-PM на измерения влияет шум, такой как тепловой шум или фазовый шум.
Поэтому для компенсации небольших погрешностей измерения, которые потенциально могут вносить вклад в ухудшения в предыскаженном выходном РЧ-спектре, измеренные характеристические кривые могут обрабатываться для сглаживания малых погрешностей измерения. Один из подходов, описанных ранее, состоит в том, чтобы использовать кусочные кубические (третьего порядка) кривые, аппроксимирующие измеренные характеристики искажения.
Если желательна непрерывность в каждой из точек измерения, аппроксимация сплайновой кривой может быть предпочтительной. Характеристические кривые могут использовать точки измерения, которые приблизительно соответствуют шагам 0,5 дБ в выходной мощности. Характеристические кривые AM-AM и AM-PM могут быть аппроксимированы с использованием некоторых основных сплайнов, если наклоны двух кривых до некоторой степени коррелируются.
На фиг.8 показана блок-схема последовательности операций процесса 800 предыскажения. Процесс 800 может выполняться, например, передатчиком по фиг.6А или 6В. Передатчик начинает процесс 800 на этапе 810 формированием полярного представления сигнала. Полярное представление включает в себя составляющую огибающей сигнала, которая может представлять амплитуду сигнала, и фазовую составляющую сигнала, которая может быть нормализованным фазором, используемым для представления фазовой составляющей. Передатчик затем переходит на этап 820 и предыскажает составляющую огибающей сигнала. Передатчик затем переходит на этап 830 и предыскажает фазовую составляющую сигнала. После предыскажения обеих составляющих сигнала передатчик переходит на этап 840 и модулирует по амплитуде предыскаженную фазовую составляющую сигнала предыскаженной составляющей огибающей сигнала, чтобы восстановить огибающую для сигнала. Результатом является предыскаженный сигнал, который при обработке нелинейными элементами обработки сигнала формирует неискаженный сигнал.
Выше раскрыты устройство и способы для компенсации искажения сигнала, вносимого при обработке сигнала. Устройство и способы могут быть сконфигурированы для компенсации искажения сигнала посредством отделения и восстановления огибающей во взаимосвязи с предыскажением. Сигнал может преобразовываться из системы прямоугольных координат в систему полярных координат, содержащую амплитудную и фазовую составляющие.
Фазовая составляющая может быть предыскажена для компенсации фазовых искажений, внесенных сигнальным трактом. Скомпенсированная фазовая составляющая имеет нормализованную амплитуду, которая не изменяется. Скомпенсированная фазовая составляющая может подаваться на вход каскада усиления, содержащего один или более усилителей, предназначенных для усиления сигнала для передачи.
Амплитудная составляющая может быть предыскажена для компенсации нелинейностей усиления в сигнальном тракте. Амплитудная составляющая может затем использоваться для регулировки усиления одного или более усилительных каскадов для восстановления огибающей для фазовой составляющей.
Модуль предыскажения может быть реализован для каждого из амплитудного и фазового предыскажения. Модуль предыскажения может включать в себя модуль выбора диапазона, который сконфигурирован для приема значения уставки регулирования номинальной мощности, таблицу преобразования, предназначенную для хранения характеристики, которая должна предыскажаться, и интерполятор, предназначенный для приема сигнала выбора диапазона, извлечения соответствующих характеристик из таблицы преобразования и применения предыскажения к сигналу.
Модули предыскажения и характеристики, сохраненные в таблицах преобразования модулей предыскажения, могут определяться в процедуре калибровки, которая может представлять собой процедуру автокалибровки. В одном из вариантов осуществления, калибровочный сигнал формируется в передающем тракте и ответвляется в приемный тракт. Принятый сигнал сравнивается с калибровочным сигналом для определения величины искажения, внесенного в сигнал. Сравнение сигналов может повторяться для разных уровней мощности для определения характеристик искажения, таких как искажение AM-AM и искажение AM-PM.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с вариантами осуществления, раскрытыми в материалах настоящей заявки, могут быть реализованы или выполнены процессором общего применения, цифровым сигнальным процессором (ЦСП, DSP), специализированной интегральной схемой (ASIC), процессором вычислителя с сокращенным набором команд (RISC), программируемой вентильной матрицей (FPGA) или другим программируемым логическим устройством, дискретной вентильной или транзисторной логикой, дискретными аппаратными компонентами или любой их комбинацией, предназначенной для выполнения функций, описанных в материалах настоящей заявки. Процессором общего применения может быть микропроцессор, но в альтернативном варианте процессором может быть любой процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован в виде сочетания вычислительных устройств, например, сочетания ЦСП и микропроцессора, большого количества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в соединении с ЦСП-ядром или любой другой такой конфигурации.
Модуль программного обеспечения может находиться в памяти ОЗУ (оперативного запоминающего устройства, RAM), флэш-памяти, памяти ПЗУ (постоянного запоминающего устройства, ROM), памяти ЭСПЗУ (электрически программируемого ПЗУ, EPROM), памяти ЭСППЗУ (электрически стираемого и программируемого ПЗУ, EEPROM), регистрах, на жестком диске, съемном диске, CD-ROM (ПЗУ на компакт-диске) или любом другом виде запоминающего носителя, известном в данной области техники. Примерный запоминающий носитель связан с процессором так, что процессор может считывать и записывать информацию на запоминающий носитель. В альтернативном варианте, запоминающий носитель может встраиваться в процессор.
Этапы способа, процесса или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми вариантами осуществления, могут быть воплощены непосредственно в аппаратных средствах, в программно-реализованном модуле, исполняемом процессором, или в сочетании этих двух вариантов. Различные этапы или действия в способе или процессе могут выполняться в показанном порядке, или могут выполняться в другом порядке. Дополнительно, один или более этапов процесса или способа могут быть опущены, либо один или более этапов процесса или способа могут быть добавлены к способам и процессам. Дополнительный этап, структурный элемент или действие могут быть добавлены в начале, конце или между существующими элементами способов и процессов.
Вышеприведенное описание раскрытых вариантов осуществления предназначено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны для специалистов в данной области техники, а общие определенные принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без изменения сущности и объема изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается показанными вариантами осуществления, но должно соответствовать наиболее широкому объему, совместному с принципами и новыми раскрытыми признаками.
Изобретение относится к устройствам связи. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия посредством снижения величины искажения, вносимого усилителем. Способы и устройство для предыскажения и автокалибровки AM и ФМ усилителя. Характеристики искажения AM и ФМ усилителя определяются с использованием метода автокалибровки. Характеристики усилителя могут быть сохранены в отдельных таблицах (526, 712) преобразования. В качестве альтернативы, инверсия характеристик усилителя может быть сохранена в отдельных таблицах преобразования. Сигналы, которые должны усиливаться, описываются в полярном формате, содержащем фазовую составляющую с нормализованной амплитудой и амплитудную составляющую. Фазовая составляющая может быть предыскажена посредством применения к сигналу инверсии характеристик искажения РМ. Подобным образом амплитудная составляющая может быть предыскажена посредством применения к сигналу инверсии характеристик искажения AM. Предыскаженная фазовая составляющая может усиливаться с использованием предварительно полученных характеристик усилителя. Предыскаженная амплитудная составляющая может использоваться для установки коэффициента усиления усилителя с предварительно определенными характеристиками. 5 н. и 43 з.п. ф-лы, 8 ил.
| Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ФАЗОВОГО СДВИГА В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ (ВАРИАНТЫ) | 1993 |
|
RU2115222C1 |
| Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
| US 6496062 В1, 17.12.2002 | |||
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
