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    • 专利摘要:
    一種射頻傳送器架構包含至少一個數位訊號處理模組。該數位訊號處理模組可設置為操作在至少第一模式。其中，該至少一個數位訊號處理模組用於接收一數位輸入訊號，基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，從一組減少的數位功率放大器(DPA)控制值集合中選擇複數個DPA控制值，執行內插該複數個選定的DPA控制值，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值，以及將代表該接收到的數位輸入訊號的該確定的DPA控制值輸出到至少一個DPA元件。
    公开号:TW201301777A
    申请号:TW101122194
    申请日:2012-06-21
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Chun-Hsien Peng；Julia Liu；Chao Lu；Hua Wang；Paul Cheng-Po Liang
    申请人:Mediatek Singapore Pte Ltd；
    IPC主号:H04B1-00
    专利说明:
    RF傳送器架構、積體電路設備、無線通訊單元及其方法
    本發明涉及射頻(RF)傳送器架構、積體電路設備、無線通訊單元和方法。本發明適用但不僅限於對透過RF介面進行傳輸的訊號執行數位預失真的方法和裝置。
    深亞微米CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝上的進步使得數位電路變得更小且更省電。然而，類比電路並沒有隨著深亞微米CMOS工藝的發展而得到很好地發展。因此，需要一些設備，例如射頻傳送器，以在數位訊號處理演算法的輔助下，盡可能多地減少類比元件的使用。
    傳統的射頻傳送器使用線性功率放大器(power amplifier，簡稱PA)。因此，由於其中使用的PA的低效率，使得這種傳統射頻傳送器的效率通常也很低。與此比較，開關模式PA具有非常高的效率，從而使這種開關模式PA更具有吸引力來替代在射頻傳送器中的傳統線性PA。
    因此，極需一種射頻傳送器，其可以利用開關模式PA，透過數位處理演算法的輔助而減少尺寸並提高電源效率。然而，開關模式PA通常由於，例如，在同相/正交(IQ)傳送器架構中的PA的I路徑與Q路徑之間的負載相互作用(load interaction)，而表現出高非線性的輸入-輸出關係。因此，開關模式PA架構需要非線性補償。除了PA需要這種非線性的補償之外，這種IQ傳送器設計也需要補償I路徑和Q路徑之間的失衡(例如，由於本地振盪器(LO)的不匹配以及I-部分PA和Q-部分的不匹配引起的失衡)。
    數位極性傳送器(digital polar transmitter)是另一種類型的常用傳送器設計，其也透過在壓縮模式下運行PA來實現高效率。數位極性傳送器設計存在的一個問題是，由於在極性架構中，將IQ訊號轉換成調幅(AM)和調相(PM)的過程中存在固有的頻寬擴展特性，這種數位極性傳送器只適用於窄帶調製訊號。
    為了適應工作時的信息透過量越來越高的需求，一些無線標準已提出支持具有峰值-平均值功率比(peak-to-average power ratio，簡稱PAPR)和頻寬為5MHz到20MHz或更高(如在IEEE802.11ac標準下為160MHz)的調製訊號，例如WCDMA(寬頻碼分多址)、LTE(長期演進)、WLAN(無線局域網)的IEEE802.11標準等。因此，也希望有一個通用的傳送器架構，其可支援多模式和多頻寬操作，同時實現低功耗和小型化。
    因此，需要一種改進的射頻傳送器架構，以及需要一種方法來對透過RF介面傳輸的訊號執行數位預失真和數位補償技術。
    有鑑於此，需要提供一種射頻(RF)傳送器架構、積體電路設備、無線通訊單元和方法來解決上述技術問題。
    本發明一實施提供一種射頻傳送器架構，包含至少一個數位訊號處理模組。該至少一個數位訊號處理模組可操作在至少第一模式，該至少一個數位訊號處理模組用於：接收一數位輸入訊號；基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，從一組減少的數位功率放大器(DPA)控制值集合中選擇複數個DPA控制值；對該複數個選定的DPA控制值執行內插(interpolation)，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值；以及將代表該接收到的數位輸入訊號的該確定的DPA控制值輸出到至少一個DPA元件。
    本發明另一實施例提供一種積體電路設備，包含至少一個數位訊號處理模組。該至少一個數位訊號處理模組可操作在至少一第一模式，該至少一個數位訊號處理模組用於：接收一數位輸入訊號；基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，從一組減少的數位功率放大器(DPA)控制值集合中選擇複數個DPA控制值；對該複數個選定的DPA控制值執行內插(interpolation)，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值；以及將代表該接收到的數位輸入訊號的該確定的DPA控制值輸出到至少一個DPA元件。
    本發明又一實施例提供一種無線通訊單元，包含如申請專利範圍第1-14項中任一項所述的射頻傳送器架構。
    本發明再一實施例提供一種對透過一射頻介面傳輸的訊號執行數位預失真的方法，在一第一模式中，該方法包含：接收一數位輸入訊號；基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，從一組減少的數位功率放大器(DPA)控制值集合中選擇複數個DPA控制值；對該複數個選定的DPA控制值執行內插(interpolation)，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值；以及將代表該接收到的數位輸入訊號的該確定的DPA控制值輸出到至少一個DPA元件。
    由於當該數位訊號處理模組工作在第一模式時，該接收到的數位輸入訊號用於從一組減少的DPA控制值集合中選擇複數個DPA控制值，所以只需要對該減少的DPA控制值集合進行校準，以對DPA模組的整個預失真分佈圖執行預失真功能訓練。因此，與校準全部、未減少的DPA控制值集合所需要的時間相比，執行這種校準所需要的時間量可顯著降低。
    現在以一個射頻(radio frequency，簡稱RF)傳送器架構的實施例來對本發明進行描述，該射頻傳送器架構用於一個無線通訊手機，並與本發明的一些實施例相適應。然而，值得注意的是，所述的發明構思並不限於實施例中描述的特定技術特徵，且可被等同實施在其他替代應用中。
    請參照圖1，其為本發明一實施例的一電子設備100的一部分的簡化示意圖。在本發明實施例中，該電子設備100是一個無線通訊手機。該電子設備100包含天線102、耦接到天線102的各種已知的RF收發器元件或電路。本實施例中，該天線102可耦接到一個雙工濾波器/天線開關104，該雙工濾波器/天線開關104可隔離一個接收器鏈106和一個傳送器鏈107。本領域熟知技藝者可知，接收器鏈106通常包含RF接收器電路，以提供接收、過濾和中頻(intermediate)或基頻轉換。相反，該傳送器鏈107通常包含射頻傳送電路，以提供調製和功率放大。接收器鏈106和傳送器鏈107中的每一者根據一振盪器130產生的振盪訊號進行操作。
    該電子設備100更完整地還包含訊號處理邏輯108。來自該訊號處理邏輯108的輸出可提供到一個合適的用戶介面(UI)110，包含例如顯示器、鍵盤、麥克風、揚聲器等。該訊號處理邏輯108還可以耦接到一個儲存操作命令(regime)的記憶元件116，例如儲存解碼/編碼功能之類，且該記憶元件116可由複數種技術實現，例如由隨機存取記憶體(RAM)(易失性)、(非易失性)唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體或任何這些或其他記憶體技術的結合來實現。一計時器118通常耦接於該訊號處理邏輯108，以控制電子設備100中的操作時序。
    本領域技術人員可以理解，這種無線通訊手機的傳送器鏈107包含用於接收輸入訊號的傳送器電路，本實施例中，該輸入訊號例如來自該訊號處理邏輯108。該輸入訊號包含即將透過一RF介面傳輸的資訊。該傳送器鏈107進一步用於輸出射頻訊號，本實施例中，該射頻訊號包含將要透過雙工濾波器/天線開關104傳送到天線102的資訊。如此，該傳送器鏈107通常需要執行數位至類比轉換、混頻、雜訊整形和輸入訊號放大，以產生該射頻訊號輸出。
    請參照圖2，其為一射頻傳送器架構200的實施例，其適用于本發明的一些實施例，例如可在圖1的傳送器鏈107中實現。圖2的射頻傳送器架構200包含一個數位訊號處理(數位預失真)模組(在圖2中記為“數位預失真器”)210，用於接收一個或複數個包含將要經由RF介面(例如，透過天線102)傳輸的資訊的數位輸入訊號。在所示的例子中，數位訊號處理模組210用於接收來自數位基帶元件的訊號，如來自圖1的訊號處理邏輯108(圖2表示為“基帶訊號發生器”)的訊號。一IQ(同相/正交)輸入訊號包含第一(同相)訊號元件222和第二(正交)訊號元件224。數位訊號處理模組210進一步用於將接收到的複數(complex)的輸入訊號222、224映射到一個第一維數位控制字元(如同相控制字元212)和一個第二維數位控制字元(如正交控制字元214)，並輸出該第一維和第二維數位控制字元212、214到一數位功率放大器(DPA)模組230(圖2中標記為RF-功率-DAC)。在本實施例中，由數位訊號處理模組210接收到的訊號包含該IQ訊號的上採樣版本。在這種方式中，該數位訊號處理模組210接收到的訊號可被上採樣，以將其取樣速率提高到該DPA模組230的輸入資料速率。
    本實施例中，DPA模組230包含第一(同相)組開關模式功率單元(記為“I-功率DAC”)232和第二(正交)組開關模式功率單元(記為“Q-功率DAC”)234。該DPA模組230用於接收由該數位訊號處理模組210輸出的該數位控制字元212、214(也被記為“IDPA_W”和“QDPA_W”)，並基於至少部分該接收到的(同相和正交)數位控制字元212、214，產生一類比射頻訊號(即RF輸出)240以透過一個射頻介面傳輸，例如，透過天線102傳輸。
    在這種方式中，該射頻傳送器架構200包含一個基於複數訊號的架構，例如一個基於IQ的架構，因此適用於窄帶和寬頻調製輸入訊號。與其相反的是，例如，一個數位極性架構，由於IQ訊號轉換成調幅(AM)和調相(PM)導致的固有頻寬膨脹特性，它僅適用於窄帶調製訊號。此外，該射頻傳送器架構200將數位域延伸到DPA模組230，可利用數位元件的可擴展性和效率，從而比傳統的(線性)PA架構具有更大的廣度(greater extent)。此外，圖2所示的該射頻傳送器架構200具有開關模式功率單元的效率優勢。
    該第一組開關模式功率單元232用於接收至少部分該第一(如同相)數位控制字元212和基於至少部分該接收到的數位控制字元212，生成該類比射頻訊號240的第一(如同相)分量。相反，該第二組開關模式功率單元234用於接收至少部分第二(如正交)數位控制字元214，並基於至少部分該接收到的數位控制字元214，產生該類比射頻訊號240的第二(如正交)分量。該兩個單獨的分量隨後在結合器245中被結合起來，以產生該複數類比射頻訊號240。
    在這種方式中，透過提供複數組開關模式功率單元232、234以分別接收該數位控制字元212、214，而獲得一個多維(例如複數IQ)訊號的對應分量，並分別產生放大後的分量(其隨後可被結合)，從而能夠使該DPA模組230被數位化控制來生成一個多維(如IQ)的放大訊號。
    如圖3所示，本實施例中的開關模式功率單元300包含來自該第一(同相)組232的一個功率單元，且該開關模式功率單元300包含一個高效率反相D類結構(inverse Class D structure)。每個開關模式功率單元300用於接收一個對應的控制位(BB)375，以及基於該接收到的控制位375的值來選擇性輸出一電流訊號(Iout+/Iout-)374。每組232、234中的該開關模式功率單元300的輸出被可操作性地耦接在一起，使得單獨的功率單元輸出電流訊號(Iout+/Iout-)374被結合起來，以提供該類比射頻訊號240的對應分量。每組232、234中的該開關模式功率單元300的該輸出電流訊號(Iout+/Iout-)374可按照各自的控制位375的重要性進行加權。在這種方式下，每組232、234的結合後的輸出電流訊號可代表該接收到的數位控制字元的值。
    優選的，圖2和圖3中所示的DPA模組230，能夠使數位至類比轉換功能與功率放大器的功能相結合，從而簡化了射頻傳送器的設計。此外，提供獨立的開關模式功率單元組232、234，以分別支援複數IQ輸入訊號的I和Q分量，使得DPA模組230適用於窄帶和寬頻調製輸入訊號。
    如圖3所示，圖2中的DPA模組230的該開關模式功率單元組232、234進一步用於接收各自的載波頻率訊號(LO_I+/LO_I)340，以及進一步基於至少部分接收到的該載波頻率訊號340，生成該類比射頻訊號240的對應分量。例如，對應的載波頻率訊號340可提供給每一個開關模式功率單元300，如圖3的功率單元300內部所示。在這種方式中，圖2所示的DPA模組230也可以使混頻功能與功率放大器功能、數位至類比轉換功能相結合。
    本實施例中，該DPA模組230包含相位選擇器250，用於接收複數個載波頻率訊號(LO_I/LO_Q)252和標誌訊號(標誌(IDPA_W)/標誌(QDPA_W))254，以及基於至少部分該接收到的標誌訊號254，輸出載波頻率訊號340到該包含一極性(polarity)的開關模式功率單元組232、234。
    本實施例的DPA模組230進一步包含一大小和標誌發生器模組(記為“Mag及Sign Gen”)260。該大小和標誌發生器模組260用於接收該數位訊號處理模組210輸出的數位控制字元212、214，並從數位控制字元212、214中的每一者產生一大小控制字元(Mag(IDPA_W)/Mag(QDPA_W))375以及一標誌訊號254，該大小控制字元包含對應數位控制字元212、214的大小分量，該標誌訊號254包含對應於該數位控制字元212、214的標誌分量。然後，該大小控制字元375被提供給對應的開關模式功率單元組232、234，且該標誌訊號254提供給對應的相位選擇器250。在這種方式中，該同相和正交訊號分量的標誌和大小可能會被分離，以方便該開關模式功率單元300使用。
    優選的，因為數位域延伸到DPA模組230，所以無需使用線性預驅動(pre-driver)放大器或基帶濾波器。此外，數控功率單元的使用，能夠賦予DPA模組230的功率消耗及瞬間(instantaneous)RF輸出功率可被調整。
    該DPA模組230的輸出阻抗是訊號功率位準(即壓縮)的函數。因此，開關模式功率單元組232、234中的一者的有效載荷(effective load)包含出現在輸出訊號240的負載和(opposing)開關模式功率單元組232、234中的另一者的輸出阻抗的組合。例如，該第一(同相)功率單元組232的有效載荷包含出現在輸出訊號240的負載和該第二(正交)功率單元組234的輸出阻抗的組合。因此，該第一(同相)開關模式功率單元組232的有效載荷是Q-通道功率位準的函數，該第二(正交)開關模式功率單元組234的有效載荷是I-通道功率位準的函數。因此，本實施例的DPA模組230的非線性特性不僅僅是該複數訊號功率(|I|2+|Q|2)的函數，而同時也依賴於提供到DPA模組230的該同相和正交數位控制字元。
    圖4為該DPA模組230的一二維(2D)非線性輸入-輸出映射分佈圖(mapping profile)410以及該DPA模組230的擴散(spread)AM-AM(amplitude-amplitude)曲線420的一實施例。與傳統的通常由AM-AM和AM-PM失真而賦予其非線性特點的線性放大器相反，本實施例中的DPA模組230受到二維非線性(2D-non-linearity)的不良影響。這是因為I和Q分量的輸出電流在結合器245處相加，而且，在本實施例中，使用一個占空比為50%的本地振盪器(LO)來進行混頻。這種非正交混頻導致I通道功率單元組232和Q通道功率單元組234之間產生負載交互(load interaction)。圖4顯示了該二維非線性分佈圖的特點，該分佈圖包含該DPA模組230的輸出分佈和擴散的AM-AM響應。因此，雖然AM-AM和/或AM-PM校正對於傳統的具有短期記憶體的線性電源放大器來說通常是足夠的，但是仍需要2D預失真來補償這種DPA模組230的非線性特性。
    除了上述確認過的非線性特性，還要求對DPA模組230中的I和Q分量之間的失衡進行補償，所述失衡是由於例如是本地振盪器(LO)不匹配、I部分PA和Q部分PA的不匹配等等原因導致。
    現在請參照圖5，其顯示了該數位訊號處理模組210的一個實施例的簡化框圖。該數位訊號處理模組210包含用於操作在第一傳輸模式中的數位預失真器，其中該數位訊號處理模組210用於接收一數位輸入訊號(即，上採樣器輸出訊號)510、對該接收到的數位輸入訊號510執行預失真、以及向該DPA模組230輸出一代表該接收到的數位輸入訊號510的數位控制值。這種數位預失真可以透過使用基於多項式(polynomial)的技術，或基於查閱資料表(或類似)的技術執行。基於多項式的技術由於需要獲得多項式係數，計算複雜，從而限制了實現這種預失真的速度。
    因此，在上述實施例中，該數位訊號處理模組210用於執行一個基於查閱資料表(lookup table，簡稱LUT)的技術。特別的，該數位訊號處理模組210用於在DPA模組230的預失真二維分佈圖中識別一資料點，該資料點與該接收到的數位輸入訊號510對應，以及將所識別到的資料點映射(例如，使用一LUT)到一代表該接收到的數位輸入訊號510的數位控制值，例如，透過LUT方式進行。在這種方式下，透過適當地將DPA模組230的二維預失真分佈圖中的資料點映射到DPA模組230的DPA控制值，使得預失真可應用於接收到的數位輸入訊號510，充分補償了出現在一單一預失真級中的特定RF架構的每個RF減損(impairment)(如PA的非線性特性、IQ失衡等等)。在這種方式中，預失真功能得以簡化，且被更有效地執行在相對較高的速度。
    在上述實施例中，該數位訊號處理模組210用於接收該上採樣二維(IQ)輸入訊號作為該數位輸入訊號510，以及輸出一二維(I/Q)數位控制值520至該DPA模組230，其中，該上採樣二維(IQ)輸入訊號包含該第一(同相)訊號分量222和第二(正交)訊號分量224(圖2)。這種二維數位控制值520可包含，例如，兩個13位元控制字元、對應該DPA模組230的I和Q路徑中的每一個的一個13位元控制字元。因此，每個13位元控制字元可包含一個範圍從-4095到+4095的值。如此，該數位訊號處理模組210可用於輸出一二維數位控制值，該二維數位控制值包含8191x8191個可能的數位控制字元對組合中的一個。在本實施例中，具有67092481個可能的數位控制值。
    如前所述，需要數位預失真來補償RF減損，該RF減損例如是由PA的非線性、IQ失衡、AM/AM和AM/PM失真、以及記憶體效應等引起的(視所涉及的架構類型而定)。這種RF減損通常因設備而異，也可以隨時間而變化(例如，由於溫度的變化與元件的老化)。正因為如此，通常有必要“訓練(train)”每個設備的預失真功能，以根據特定設備的具體要求來校正該預失真功能。這種訓練動作通常需要在首次使用RF傳送電路之前進行，也可定期執行以補償後續變化。
    更有效地，要求在DPA模組230的整個分佈圖(profile)上執行這種預失真功能的訓練操作。如上所述，這樣的分佈圖可能對應到大量可能的數位控制值，例如，上面例子中的13位元DPA控制字元實施例中有67092481個。在如此大量的DPA控制值上全部執行校準將會花費一段非常長的時間，而且該射頻傳送電路在預失真功能的校準期間長時間無法正常工作。
    因此，根據本發明的一些實施例，該數位訊號處理模組210基於至少部分該接收到的數位輸入訊號510，從減少的一組DPA控制值集合(即，在上述實施例中，在2D LUT 540的內容中)中選擇複數個DPA控制值，並執行該複數個選定的DPA控制值的內插(interpolation)，以從一組代表該接收到的訊號510的未減少的DPA控制值中確定一個DPA控制值520，以及將該代表該接收到的數位輸入訊號510的確定的DPA控制值520輸出至該DPA模組230。
    透過這種方式，以及根據在下文中的更詳細的描述，因為該接收到的數位輸入訊號510用於從減少的一組DPA控制值集合中選擇DPA控制值，所以只有該減少的DPA控制值集合需要被校準，從而實現對DPA模組230的整個預失真分佈圖執行校正預失真功能訓練(training)。因此，與校準全部未減少的DPA控制值集合所需要的時間相比，執行這種校準所需要的時間量可顯著降低。此外，透過執行該選定的DPA控制值的內插以從該代表該接收到的數位輸入訊號510的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值，基本上能夠保持控制該DPA模組230的精準度。
    在圖5的實施例中，該數位訊號處理模組210包含一集群索引(cluster index)搜索元件(記為“集群索引搜索”)530，其用於接收該數位輸入訊號510，並從一組DPA分佈資料點中識別複數個最接近該接收到的數位輸入訊號510的資料點。例如，如圖6所示，該集群索引搜索元件530可用於在一二維複數資料點陣列600中選擇資料點605的一個集群610。特別的，在本實施例中，該集群索引搜索元件530可用於選擇位於點615周圍的資料點605的一個集群610，該點615由該接收到的輸入訊號510的第一(同相)訊號分量222和第二(正交)訊號分量224(圖2)定義。集群索引搜索元件530的輸出535，也就是輸入到2D LUT(查閱資料表)540的資料點605的一個被選中的集群610。
    該2D LUT 540用於映射該DPA控制值到該二維複數資料點陣列600內的資料點605。因此，如圖6所示，該2D LUT 540用於根據接收到的由集群搜索元件530輸出的資料點605的集群610，檢索(retrieve)DPA控制值625的“集群”620，其中，該DPA控制值625被映射到該資料點605的接收到的集群610。透過這種方式，該集群搜索元件530和2D LUT 540用於在該DPA分佈圖的資料點陣列(即，在上述實施例中，保存在一記憶體的2D LUT裡面的內容)中識別複數個最接近該接收到的數位輸入訊號615的資料點605，以及檢索映射到識別後的資料點605的DPA控制值625的集群620。該2D LUT 540輸出該DPA控制值的選定的集群620到一個2D內插元件(表示為“二維內插”)550。值得注意的是，該二維複數資料點陣列600內的該資料點605的數量小於DPA模組230的DPA控制值的數量。如此，該映射到資料點605的DPA控制值包含一組減少了的DPA控制值集合。
    該2D內插元件550接收由2D LUT 540輸出的DPA控制值625的選定的集群620，該2D LUT 540包含來自一組減少的DPA控制值集合的DPA控制值(在本實施例中，即那些映射到該DPA分佈圖的資料點605)。在上述實施例中，該2D內插元件550進一步用於接收該數位輸入訊號510，並執行對該DPA控制值625的集群620的內插，例如線性內插、拉格朗日(Lagrange)多項式內插、樣條(spline)內插、三次方(cubic)內插等，以從代表該接收到的數位輸入訊號615的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值630(圖6)。然後，該2D內插元件550將該內插後的DPA控制值630作為該二維(I/Q)數位控制值520輸出到該DPA模組230。
    該數位訊號處理模組210還包含一個自適應演算法元件(圖中表示為“2D自適應演算法(2D Adaptive Algorithm)”)560。當該訊號處理模組210被配置為運行在第二(訓練)模式時，該自適應演算法元件560用於執行該數位訊號處理模組210的校準。例如，如圖7所示，當被配置為工作在第一(傳輸)模式“A”時，該數位訊號處理模組210用於接收一二維上採樣基帶訊號作為該數位輸入訊號510、執行如上所述的該接收到的數位輸入訊號的預失真，以及將該內插過的DPA控制值630作為該二維(I/Q)數位控制值520輸出到該DPA模組230。相反，當該數位訊號處理模組210被配置運行在第二(訓練)模式“B”時，該數位訊號處理模組210用於接收包含一訓練訊號(Xi(l,m))710的一數位參考訊號，並輸出一DPA控制值(Yi(l,m))720到該DPA模組230，該DPA控制值(Yi(l,m))720代表該接收到的訓練訊號(Xi(l,m))710。該數位訊號處理模組210進一步用於從該DPA模組230的一輸出端740接收一回饋訊號(Fi(l,m))730，並基於至少部分該接收到的回饋訊號(Fi(l,m))730執行校準。該數位訊號處理模組210可動態配置(例如透過軟體)，以在該第一和第二模式之間切換操作。
    特別的，對於上述實施例，當該數位訊號處理模組210運作在該第二(訓練)模式時，該數位訊號處理模組210的自適應演算法元件560用於接收該訓練訊號(Xi(l,m))710，並輸出其中一個資料點760至該2D LUT 540，該資料點760來自代表該訓練訊號710的該組DPA分佈圖的資料點集合，且該資料點760被一DPA控制值映射到。當該自適應演算法元件560接收到該資料點760之後，該2D LUT 540輸出對應的DPA控制值720到該DPA模組230。因此，當數位訊號處理模組210工作在第二(訓練)模式時，該數位訊號處理模組210用於根據該接收到的訓練訊號710，輸出一DPA控制值，該DPA控制值來自減少了的DPA控制值集合(即那些已映射到該DPA分佈圖的資料點605(圖6)的DPA控制值)。
    在上述實施例中，透過一內部回饋路徑750提供該回饋訊號730，該內部回饋路徑750包含一個衰減器752，用於接收以及衰減該DPA模組230輸出的訊號740，以確保混頻器不過載(over-driven)。混頻器754接收來自該衰減器752的衰減過的回饋訊號，並將該衰減過的回饋訊號與提供到該DPA模組230的載波頻率訊號252混頻，以將該衰減過的回饋訊號從一傳輸射頻頻率降低到基帶頻率。然後，該回饋訊號由一類比濾波器756在類比至數位轉換器(ADC)758將該類比回饋訊號轉換成被該數位訊號處理模組210接收的數位回饋訊號730之前進行濾波。在這種方式中，提供到該數位訊號處理模組210的該數位回饋訊號730可包含一對應於該數位訓練訊號710的格式。
    根據本發明的一些實施例，該數位訓練訊號710可包含代表在DPA控制字元集合中的一個資料點的一個值，該DPA控制字元與該減少的DPA控制值集合相互映射。此外，該數位訊號處理模組210的自適應演算法元件560可透過基於至少部分該接收到的回饋訊號730來更新映射到該數位訓練訊號資料點的一DPA控制值，而在第二(訓練)模式中執行校準(例如在一個反覆運算過程(iterative process)中)，使得該接收到的回饋訊號730的一個值與該訓練訊號(已知的參考訊號)710的資料點的值基本一致。例如，該自適應演算法元件560可用於將該數位訓練訊號(已知的參考訊號)710與該回饋訊號730進行比較，並基於該比較結果，更新對應映射到該訓練訊號的資料點值的DPA控制值。
    例如，如圖8所示，該訓練訊號710可包含代表二維複數資料點陣列600內的一資料點605的一個值，其中，該二維複數資料點陣列600與2D LUT 540內的DPA控制值相互映射。因此，該訓練訊號710可記為Xi(l,m)；l=1,2,...,L；m=1,2,...,M；其中l和m分別是該訓練訊號的I和Q分量的表格索引，以及(L x M)是該二維複數資料點陣列600的行列大小。同樣，該LUT輸出的DPA控制值720可表示為Yi(l,m)。不失一般性，，可以假設該回饋增益等於1(unity)。因此，可以在一二維梯度(2D gradient)搜索上實現校準項目，以適當地將一個DPA控制值映射到該二維複數資料點陣列600內的資料點605，如下：Y i+1(l,m)=Y i (l,m)+μE i (l,m),i=0,1,...,N-1 式子1
    其中，i表示第i次反覆運算，μ是一個步進大小(step size)(實際值)，Ei(l,m)是一個複數誤差值，N是反覆運算總數。
    接下來，使X i (l,m)=x i (I)(l,m)+jx i (Q)(l,m)表示該訓練訊號，其中該訓練訊號與在第i個反覆運算中的該索引(l,m)的表格內容相關，其中x i (I)(l,m){-4095,...,0,...,4095}和x i (Q)(l,m){-4095,...0,...,4095}是13位元數位輸入訊號分量。該2D LUT 540的輸出720 Yi(l,m)(即該DPA控制值)被輸出到該DPA模組230。在這種方式中，直接從該DPA模組230的輸出740匯出的該回饋訊號730 Fi(l,m))直接對應到該2D LUT 540的輸出720 Yi(l,m)(沒有執行內插)。根據該回饋訊號Fi(l,m)以及已知的訓練訊號Xi(l,m)，該複數誤差值可根據下面式子匯出：E i (l,m)=GX i (l,m)-F i (l,m),i=0,1,...,N-1 式子2其中，G是需要的線性增益。因此，經過N次反覆運算之後，該2D LUT 540可被更新以及校準，以獲得：Y (O)(l,m)=Y N (l,m) 式子3
    其中，根據該DPA模組230的特定射頻減損，映射到該二維複數資料點陣列600中的DPA資料點605的該減少的DPA控制值將適當的預失真應用到該接收到的訊號。
    值得注意的是，由於當該數位訊號處理模組210工作在第一(傳輸)模式時，該接收到的數位輸入訊號510用於從一組減少的DPA控制值集合中選擇複數個DPA控制值，所以只需要對該減少的DPA控制值集合(即，在本實施例中，在2D LUT 540的內容中)進行校準，以對DPA模組230的整個預失真分佈圖執行預失真功能訓練。因此，與校準全部、未減少的DPA控制值集合所需要的時間相比，執行這種校準所需要的時間量可顯著降低。例如，如果是為一二維的13位元控制值進行一個全尺寸大小為(8191x8191)的LUT的校準，將需要校準67092481個可能的數位控制值。相比之下，利用一組減少了的DPA控制值集合，其具有尺寸大小減少了的LUT(例如，一個(64x64)的LUT)，只需要校準4096個可能的數位控制值。因此，可顯著節省校準時間和記憶體需求。
    如前所述，當該數位訊號處理模組210工作在第一(傳輸)模式時，本實施例中的該數位訊號處理模組210根據該校準過的減少的DPA控制值集合，以及映射到該接收到的數位輸入訊號510的DPA控制值的一個選定集群的後續內插(interpolation)，而將二維數位預失真應用到該接收到的數位輸入訊號510。與傳統的線性架構類似，本實施例的DPA模組230的特定架構遭受到IQ不匹配(mismatch)以及功率放大器(PA)的非線性特性的不利影響。按照慣例，該IQ不匹配和PA非線性分開進行補償，例如使用一個單調(single-tone)訊號，在執行預失真之前校準該IQ不匹配來補償該功率放大器的非線性。然而，在本實施例中，該IQ不匹配和該功率放大器的非線性可透過在校準過程中的取得的非對稱輸入-輸出映射而被共同補償，從而簡化了預失真功能並提高了效率。
    此外，對於傳統PA的一些校準，該AM/AM和AM/PM被分開校準(AM/PM跟隨AM/AM校準)。該傳統的AM/AM校準是基於具有不同幅度的參考訊號和來自內部回饋路徑的基帶失真訊號的。相比之下，在本發明的實施例中，該2D LUT 540可根據上面的描述進行校準，使得該LUT輸入(訓練訊號)和來自內部回饋路徑的該觀察到的基帶訊號之間的關係與各自的振幅線性相關。同理，傳統AM/PM校準採用的概念與AM/AM校準相同。而在本發明的實施例中，具有不同幅度的訓練訊號與同時來自於該內部回饋路徑的基帶失真訊號相結合之後，可以用來校準同一個校準級中的LUT的所有資料點。
    請參照圖9和圖10，其顯示了對透過一RF介面傳輸的訊號執行數位預失真的方法的部分簡化流程圖900和1000。在操作的第一(傳輸)模式中，該方法的第一部分以在步驟910中接收到一數位輸入訊號開始，該數位輸入訊號例如是在圖5和圖7中所示的該上採樣數位訊號510。接下來，在步驟920中，在該DPA分佈圖中確定最接近該輸入訊號的資料點集群。然後，在步驟930中，從一LUT中檢索到來自於一組減少的DPA控制值集合的複數個DPA控制值，其中，該複數個DPA控制值映射到該確定的資料點的集群。在這種方式下，基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，將複數個DPA控制值從一組減少的DPA控制值集合中選擇出來。然後，在步驟940中，執行對該複數個選定的DPA控制值的內插，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一“最佳的”DPA控制值。然後，在步驟950中，將從該組代表接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定的“最佳的”該DPA控制值輸出到一DPA模組。然後，該方法的第一部分以步驟960結束。
    在操作的第二(訓練)模式期間，該方法的第二部分以在步驟1010中開啟對2D LUT 540內的每個點的更新機制而開始。接下來，該方法移到步驟1020，其中，在本實施例中，發送包含一數位IQ訊號的一訓練訊號Xi(l,m)。然後，在步驟1030中，一映射到LUT內的接收到的訓練訊號值的對應的DPA控制字元Yi(l,m)被檢索出來，並在步驟1040中被輸出到該DPA模組。在步驟1050中，從該DPA模組的輸出端獲得該檢索到的DPA控制字元的回饋訊號Fi(l,m)。然後，在步驟1060中，判斷具有線性增益G的該訓練訊號Xi(l,m)是否大致等於被該檢索到的DPA控制字元映射到的該回饋訊號Fi(l,m)。如果不是，該方法轉到步驟1070，在該步驟中，更新映射到該訓練訊號Xi(l,m)值的該DPA控制值，以使該回饋訊號Fi(l,m)等於該具有線性增益G的訓練訊號Xi(l,m)的值。然後，該方法返回到步驟1040。請參照回到步驟1060，如果該具有線性增益G的訓練訊號Xi(l,m)大致等於供該檢索到的DPA控制字元映射的該回饋訊號Fi(l,m)，則該方法轉到步驟1080，停止該更新機制。
    本發明的上述實施例中，大部分能夠使用本領域技術人員熟知的電子元件和電路來實現。因此，為了能夠理解和評估本發明的基本的以及潛在的概念，以及為了不混淆或分散本發明的教導思想，沒有對比如上所示的必要考慮細節更大範圍地進行解釋。
    雖然本發明已經以具體實施方式揭露如上，然在不脫離本發明的範圍內，可以做一些改動，且本發明的保護範圍應以權利要求所界定的範圍為准。
    本處所討論到的連接可以是任何類型的適合傳輸訊號的對應節點、單元或設備，例如，透過中繼裝置。因此，除非暗示或明確說明，否則，該連接可以是，例如，直接連接或間接連接。該連接可以被說明或描述為單個連接、複數個連接、單向連接或雙向連接。然而，在不同實施方式中，連接的實施可能不同。例如，使用單獨的單向連接而非雙向連接，反之亦然。此外，複數個連接可能被替換成傳輸多路串列訊號的單一連接或採用多工方式。同樣，攜帶複數個訊號的單一連接可能會被分離成攜帶這些訊號的子訊號的複數個不同連接。因此，存在許多選擇方式來傳輸訊號。
    上述的每一個訊號可設計為正或負邏輯。對於負邏輯訊號，該訊號是低電平有效，邏輯真狀態對應到邏輯電平“0”。對於正邏輯訊號，訊號是高電平有效，邏輯真狀態對應到邏輯電平“1”。請注意，所述的訊號可以被設計為正或負邏輯訊號。因此，在替代實施例中，那些描述為正邏輯訊號的訊號可作為負邏輯訊號來實現，而那些描述為負邏輯訊號的訊號可作為正邏輯訊號來實現。
    此外，當提到將訊號、狀態位元、或類似的裝置翻譯為其邏輯真或邏輯假狀態時，使用“斷言”或“設定”和“否定”(或“反斷言”或“清除”)。如果邏輯真狀態是邏輯電平“1”，則其邏輯假狀態就是邏輯電平“0”。如果邏輯真狀態是邏輯電平“0”，則邏輯假狀態是邏輯電平“1”。
    本領域技術人員可以理解，邏輯塊之間的邊界只是用來示意，在替代實施例中，可將邏輯塊或電路元件結合起來，或根據各種邏輯塊或電路元件來強加替換的分解功能。因此，可以理解，上面所描述的架構僅僅是範例，實際上可以採用許多其他的架構來實現相同的功能。
    元件的任何設置以達到相同的功能都是有效“關聯”的，從而能夠實現所需的功能。因此，任何兩個上述元件相結合以實現特定功能均可以看成是相互“關聯”，從而實現所需的功能，不管是架構亦或是中間元件。同樣，任何兩個這樣關聯的元件也可以被看作是互相“可操作地連接”或“可操作地耦接”以實現所需的功能。
    此外，本領域技術人員可以理解，上述描述的操作之間的邊界只是用來示意。該複數個操作結合成一個單一操作，單個操作也可以分佈在額外的複數個操作中，且操作可以執行在至少部分重疊的時間點。此外，替代的實施例可能包含複數個特定操作的實例，以及操作順序可能會在其他各種實施例中變化。
    然而，其他修改、變形和替代也是有可能的。因此，上述說明書和附圖應看作是示意性說明，而非狹義說明。
    在說明書及權利要求書當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中的技術人員應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權利要求書並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的基準。在通篇說明書及權利要求書當中所提及的「包含」是開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接於第二裝置，或透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。
    對應的，其他的實施例也涵蓋在下面的申請專利範圍內。
    100‧‧‧電子設備
    102‧‧‧天線
    104‧‧‧雙工濾波器/天線開關
    106‧‧‧接收器鏈
    107‧‧‧傳送器鏈
    108‧‧‧訊號處理邏輯
    110‧‧‧用戶介面(UI)
    116‧‧‧記憶元件
    118‧‧‧計時器
    130‧‧‧振盪器
    200‧‧‧射頻傳送器架構
    210‧‧‧數位訊號處理(數位預失真)模組
    212‧‧‧同相控制字元
    214‧‧‧正交控制字元
    222‧‧‧第一(同相)訊號元件
    224‧‧‧第二(正交)訊號元件
    230‧‧‧數位功率放大器(DPA)模組
    232‧‧‧第一(同相)組開關模式功率單元
    234‧‧‧第二(正交)組開關模式功率單元
    240‧‧‧類比射頻訊號
    245‧‧‧結合器
    250‧‧‧相位選擇器
    252‧‧‧載波頻率訊號
    254‧‧‧標誌訊號
    260‧‧‧大小和標誌發生器模組
    300‧‧‧開關模式功率單元
    340‧‧‧載波頻率訊號
    374‧‧‧電流訊號
    375‧‧‧控制位
    420‧‧‧擴散AM-AM曲線
    510‧‧‧數位輸入訊號
    520‧‧‧二維(I/Q)數位控制值
    530‧‧‧集群索引搜索元件
    535‧‧‧輸出端
    540‧‧‧2D LUT
    550‧‧‧2D內插元件
    560‧‧‧2D自適應演算法
    600‧‧‧二維複數資料點陣列
    605‧‧‧資料點
    610、620‧‧‧集群
    615‧‧‧上採樣器輸出訊號
    625‧‧‧DPA控制值
    630‧‧‧內插的DPA控制值
    710‧‧‧訓練訊號
    720‧‧‧DPA控制值輸出
    730‧‧‧回饋訊號
    740‧‧‧輸出端
    750‧‧‧內部回饋路徑
    752‧‧‧衰減器
    754‧‧‧混頻器
    756‧‧‧類比濾波器
    758‧‧‧類比至數位轉換器
    760‧‧‧資料點
    圖1為一個電子設備的一部分的簡化框圖實施例。
    圖2為了一個射頻傳送器架構的實施例。
    圖3為一個開關模式功率單元的實施例。
    圖4為數位功率放大器的一個二維非線性輸入-輸出映射分佈圖的實施例。
    圖5和圖7為數位訊號處理模組的一個實施例的簡化框圖。
    圖6為圖5的數位訊號處理模組內的映射和內插值的簡化實施例。
    圖8為圖7的數位訊號處理模組的一個訓練(training)訊號的簡化實施例。
    圖9和10為實現一訊號的數位預失真以透過一射頻介面傳輸的一種方法的部分簡化流程圖。
    102‧‧‧天線
    108‧‧‧訊號處理邏輯
    200‧‧‧射頻傳送器架構
    210‧‧‧數位訊號處理(數位預失真)模組
    212‧‧‧同相控制字元
    214‧‧‧正交控制字元
    222‧‧‧第一(同相)訊號元件
    224‧‧‧第二(正交)訊號元件
    230‧‧‧數位功率放大器模組
    232‧‧‧第一(同相)組開關模式功率單元
    234‧‧‧第二(正交)組開關模式功率單元
    240‧‧‧類比射頻訊號
    245‧‧‧結合器
    250‧‧‧相位選擇器
    252‧‧‧載波頻率訊號
    254‧‧‧標誌訊號
    260‧‧‧大小和標誌發生器模組
    375‧‧‧控制位
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] 一種射頻傳送器架構，包含至少一個數位訊號處理模組，該至少一個數位訊號處理模組可操作在至少第一模式，其中，該至少一個數位訊號處理模組用於：接收一數位輸入訊號；基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，從一組減少的數位功率放大器(DPA)控制值集合中選擇複數個DPA控制值；對該複數個選定的DPA控制值執行內插(interpolation)，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值；以及將代表該接收到的數位輸入訊號的該確定的DPA控制值輸出到至少一個DPA元件。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的射頻傳送器架構，其中，當操作在該第一模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於：從已經被該減少的DPA控制值集合映射到的一組DPA分佈圖的資料點中，識別最接近於該接收到的數位輸入訊號的複數個資料點；以及選擇映射到該識別出的資料點的複數個DPA控制值以用來執行內插。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述的射頻傳送器架構，其中，該至少一個數位訊號處理模組用於從一個檢索表中檢索映射到該識別到的資料點的DPA控制值。
    [4] 如申請專利範圍第2項所述的射頻傳送器架構，其中，該數位輸入訊號包含一個二維訊號，且當操作在該第一模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於：從一個二維資料分佈圖的一組資料點中識別出最接近該接收到的數位輸入訊號的複數個資料點的一二維集群，其中，該複數個資料點已被該組減少的DPA控制值集合映射到；以及選擇映射到該識別出的資料點的複數個DPA控制值以執行內插。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述的射頻傳送器架構，其中，該接收到的數位輸入訊號包含一同相/正交(I/Q)訊號。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述的射頻傳送器架構，其中，該接收到的數位輸入訊號包含一上採樣基帶訊號。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述的射頻傳送器架構，其中，當操作在該第一模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於對該接收到的數位輸入訊號執行數位預失真。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述的射頻傳送器架構，其中，當操作在該第一模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於對該接收到的數位輸入訊號執行數位預失真以補償DPA非線性、同相/正交路徑失衡以及DPA記憶體效應中的至少一個。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述的射頻傳送器架構，其中，該至少一個數位訊號處理模組可設置為操作在至少一個第二模式，在該至少一個第二模式中，該至少一個數位訊號處理模組用於：接收一數位參考訊號；將代表該接收到的數位參考訊號的一DPA控制值輸出到該至少一個DPA元件；接收從該至少一個DPA元件輸出的一個回饋訊號；以及基於至少部分該接收到的回饋訊號執行校準。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述的射頻傳送器架構，其中，當操作在該至少一個第二模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於將來自代表該接收到的數位參考訊號的減少的DPA控制值集合的一DPA控制值輸出到該至少一個DPA元件。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述的射頻傳送器架構，其中，當操作在該至少一個第二模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於：接收包含代表一資料點的值的數位參考訊號，該資料點被該減少的DPA控制值集合中的一個DPA控制值映射到；以及將被映射到的該DPA控制值輸出到該至少一個DPA元件。
    [12] 如申請專利範圍第11項所述的射頻傳送器架構，其中，該至少一個數位訊號處理模組用於基於至少部分該接收到的回饋訊號，透過更新來自該DPA控制值集合的該至少一個DPA控制值來執行校準。
    [13] 如申請專利範圍第12項所述的射頻傳送器架構，其中，當操作在該至少一個第二模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於更新該映射到代表該接收到的數位參考訊號的該資料點的DPA控制值，以使該接收到的回饋訊號的值與該接收到的數位參考訊號的值趨於相等。
    [14] 如申請專利範圍第9項所述的射頻傳送器架構，其中，當操作在該至少一個第二模式時，該至少一個數位訊號處理模組用於：比較該數位參考訊號和該回饋訊號；以及基於至少部分該比較結果，更新來自該減少的DPA控制值集合的至少一個DPA控制值。
    [15] 一種積體電路設備，包含至少一個數位訊號處理模組，該至少一個數位訊號處理模組可操作在至少一第一模式，其中，該至少一個數位訊號處理模組用於：接收一數位輸入訊號；基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，從一組減少的數位功率放大器(DPA)控制值集合中選擇複數個DPA控制值；對該複數個選定的DPA控制值執行內插(interpolation)，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值；以及將代表該接收到的數位輸入訊號的該確定的DPA控制值輸出到至少一個DPA元件。
    [16] 如申請專利範圍第15項所述的積體電路設備，其中，該至少一個數位訊號處理模組可設置為操作在至少一個第二模式，在該至少一個第二模式中，該至少一個數位訊號處理模組用於：接收一數位參考訊號；將代表該接收到的數位參考訊號的一DPA控制值輸出到該至少一個DPA元件；接收從該至少一個DPA元件輸出的一個回饋訊號；以及基於至少部分該接收到的回饋訊號執行校準。
    [17] 一種無線通訊單元，包含如申請專利範圍第1-14項中任一項所述的射頻傳送器架構。
    [18] 一種對透過一射頻介面傳輸的訊號執行數位預失真的方法，在一第一模式中，該方法包含：接收一數位輸入訊號；基於至少部分該接收到的數位輸入訊號，從一組減少的數位功率放大器(DPA)控制值集合中選擇複數個DPA控制值；對該複數個選定的DPA控制值執行內插(interpolation)，以從一組代表該接收到的數位輸入訊號的未減少的DPA控制值集合中確定一DPA控制值；以及將代表該接收到的數位輸入訊號的該確定的DPA控制值輸出到至少一個DPA元件。
    [19] 如申請專利範圍第18項所述的對透過一射頻介面傳輸的訊號執行數位預失真的方法，在至少一第二模式中，該方法包含：接收一數位參考訊號；將代表該接收到的數位參考訊號的一DPA控制值輸出到該至少一個DPA元件；接收從該至少一個DPA元件輸出的一個回饋訊號；以及基於至少部分該接收到的回饋訊號執行校準。
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