用于数字预失真的可配置非线性滤波器的制作方法

用于数字预失真的可配置非线性滤波器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年10月26日提交的题为“configurable non-linear filter for digital pre-distortion”的美国临时专利申请第63/198530号的优先权，其内容通过引用整体并入本文.
技术领域
3.所公开的技术总体上涉及无线电收发器，并且更具体地涉及补偿功率放大器中的电荷俘获效应的数字预失真(dpd)技术。


背景技术：

4.无线电收发器可用于多种射频(rf)通信系统。例如，收发器可以被包括在基站或移动设备中以发送和接收与多种通信标准相关联的信号，包括例如蜂窝和/或无线局域网(wlan)标准。收发器还可用于雷达系统、仪器仪表、工业电子设备、军事电子设备、膝上型计算机、数字无线电和/或其他电子设备。
5.rf通信系统还可以包括功率放大器，用于将来自收发器的rf传输信号放大到适合无线传输的功率电平。存在各种类型的功率放大器，包括利用硅(si)基器件、砷化镓(gaa)基器件、磷化铟(inp)基器件、碳化硅(sic)基器件和氮化镓(gan)基器件。各种类型的功率放大器可以在成本、性能和/或工作频率方面提供不同的优势。例如，虽然基于硅的功率放大器通常提供较低的制造成本，但在某些性能指标方面，一些基于硅的功率放大器与其化合物半导体对应物相比较差。
6.功率放大器中使用的器件，例如场效应晶体管(fet)或双极晶体管，可以表现出各种瞬态非理想器件特性。例如，fet可以在操作期间捕获电荷，这可能会暂时改变器件特性，例如有效阈值电压和/或漏极电流。需要硬件和/或软件解决方案来补偿瞬态非理想行为，包括与功率放大器晶体管相关的电荷俘获导致的行为。


技术实现要素：

7.本公开涉及数字预失真(dpd)系统，并且具体地涉及包括用于考虑功率放大器的电荷俘获效应的可配置非线性矩阵的dpd系统。在某些实施方案中，提供了一种dpd系统，其使用可配置的非线性滤波器来提供灵活性以解决功率放大器中的电荷俘获效应。例如，dpd系统可以包括非线性滤波器(例如拉盖尔滤波器)，其中使用多个抽取比抽取输入的数字传输数据并选择性地提供给非线性滤波器(例如，使用纵横开关)并且其中行本身具有可配置的系数。因此，非线性滤波器以可配置的行、列、时间常数和抽取操作，以提供灵活性以解决跨越从几微秒到几毫秒的时间范围内的电荷俘获效应。
8.dpd系统与多个抽取捕获和/或多个非抽取样本一起工作，其中抽取可以在捕获传输数据流和功率放大器(pa)输出数据流之后执行，并校正样本和子样本时间对齐2个流之间。
9.一些实施方案可包括射频(rf)通信系统，包括：发射器，被配置为输出rf发射信号；和功率放大器，被配置为放大rf发射信号。另外，所述发射器包括数字预失真(dpd)系统，被配置为对所述rf发射信号进行预失真，所述dpd系统包括具有多行的可配置非线性滤波器，其中至少一行以可配置的抽取比操作。
10.在一些实施方案中，所述dpd系统包括多个抽取器，以及耦合在多个抽取器和所述可配置非线性滤波器的多行之间的纵横开关。
11.在一些实施方案中，所述多个抽取器中的至少一部分具有单独可控的抽取比。
12.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器以多个不同的时间常数进行操作。
13.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器补偿所述功率放大器的电荷俘获效应。
14.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器是拉盖尔滤波器。
15.在一些实施方案中，所述拉盖尔滤波器以与矩阵列对应的可编程数量的滤波器级进行操作。
16.在一些实施方案中，所述多行的多个系数是可编程的。
17.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括：一组输入抽取滤波器，被配置为选择性地降低所述非线性滤波器的操作率。
18.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括：一组输出插值滤波器，被配置为补偿由该组输入抽取滤波器提供的降低的操作率。
19.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器包括共享无限脉冲响应(iir)滤波器的两行或更多行。
20.在一些实施方案中，可配置非线性滤波器的所有行共享iir滤波器。
21.在一些实施方案中，所述iir滤波器包括具有浮动存储器级的转置流水线结构。
22.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括第一多个查找表(lut)，被配置为向所述可配置非线性滤波器的多行提供数据。
23.在一些实施方案中，所述第一多个lut被配置为提供非线性传递函数的分段线性插值。
24.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括第二多个lut，被配置为处理从多行输出的数据。
25.在一些实施方案中，所述dpd系统还包括gmp电路，该电路与所述可配置非线性滤波器结合操作以提供dpd。
26.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器与所述gmp电路速率匹配。
27.在一些实施方案中，所述gmp电路对数据流进行操作，并且所述可配置非线性滤波器对所述数据流的早期版本进行操作。
28.一些实施方案可包括rf通信系统的发射器，发射器包括：数字发射电路，被配置为生成同相(i)发射信号和正交相位(q)发射信号，其中所述数字发射电路包括数字预失真(dpd)系统，被配置为预失真所述i发射信号和所述q发射信号以补偿下游功率放大器非线性，其中所述数字预失真系统包括具有多行的非线性滤波器，其中至少一行以可配置的抽取比操作。
29.在一些实施方案中，所述dpd系统包括多个抽取器，以及耦合在多个抽取器和所述
可配置非线性滤波器的多行之间的纵横开关。
30.在一些实施方案中，所述多个抽取器中的至少一部分具有单独可控的抽取比。
31.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器以多个不同的时间常数进行操作。
32.在一些实施方案中，可配置的非线性滤波器补偿电荷俘获效应。
33.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器是拉盖尔滤波器。
34.在一些实施方案中，所述拉盖尔滤波器以与矩阵列对应的可编程数量的滤波器级进行操作。
35.在一些实施方案中，所述多行的多个系数是可编程的。
36.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括：一组输入抽取滤波器，被配置为选择性地降低所述非线性滤波器的操作率。
37.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括：一组输出插值滤波器，被配置为补偿由该组输入抽取滤波器提供的降低的操作率。
38.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器包括共享无限脉冲响应(iir)滤波器的两行或更多行。
39.在一些实施方案中，可配置非线性滤波器的所有行共享iir滤波器。
40.在一些实施方案中，所述iir滤波器包括具有浮动存储器级的转置流水线结构。
41.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括第一多个查找表(lut)，被配置为向所述可配置非线性滤波器的多行提供数据。
42.在一些实施方案中，所述第一多个lut被配置为提供非线性传递函数的分段线性插值。
43.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器还包括第二多个lut，被配置为处理从多行输出的数据。
44.在一些实施方案中，所述dpd系统还包括gmp电路，该电路与所述可配置非线性滤波器结合操作以提供dpd。
45.在一些实施方案中，所述可配置非线性滤波器与所述gmp电路速率匹配。
46.在一些实施方案中，所述gmp电路对数据流进行操作，并且所述可配置非线性滤波器对所述数据流的早期版本进行操作。
47.一些实施方案描述一种rf通信系统中数字预失真的方法。该方法包括：生成同相(i)发射信号和正交相位(q)发射信号；使用数字预失真(dpd)系统对所述i发射信号和所述q发射信号进行预失真以补偿功率放大器的非线性；和配置所述数字预失真系统的至少一行非线性滤波器的抽取比。
附图说明
48.图1a是射频(rf)通信系统的一个实施例的示意图。
49.图1b是一组图表，描绘了使用数字预失真(dpd)的功率放大器线性化的一个示例。
50.图1c是功率放大器的输出功率与输入功率的一个例子的图表。
51.图2a是rf通信系统的另一个实施例的示意图。
52.图2b是rf通信系统的另一个实施例的示意图。
53.图3是rf通信系统的另一个实施例的示意图，其中非线性拉盖尔滤波器电路用于
校正低频噪声，而广义记忆多项式(gmp)电路用于校正高频噪声。
54.图4a说明了一个示例架构，用于识别laguerre执行器训练的初始条件。
55.图4c示出了根据一些实施例的具有浮动存储器的串联的2个iir滤波器352、354(其中x表示乘法器)的信号流。
56.图4b图示了根据一些实施例的用于串联的2个iir滤波器352、354(其中x表示乘法器)的信号流。
57.图5是根据一个实施例的可配置非线性滤波器的示意图。
58.图6是拉盖尔无限脉冲响应(iir)滤波器矩阵的一个实施例的示意图。
59.图7a是图6的拉盖尔滤波器矩阵的iir转置结构的一个实施例的示意图。
60.图7b是图6的拉盖尔滤波器矩阵的转置流水线iir结构的一个实施例的示意图。
61.图8是描绘用于适应的抽取数据的捕获的一个实施例的图。
具体实施方式
62.以下对实施例的详细描述呈现了对本发明的具体实施例的各种描述。然而，本发明可以以多种不同的方式实施。在本说明书中，参考了附图，其中相同的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。应当理解，图中所示的元件不一定按比例绘制。此外，应当理解，某些实施例可以包括比附图和/或附图中所示的元件的子集更多的元件。此外，一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。
63.如上所述，用于功率放大器的器件可以基于多种不同的半导体材料系统。例如，一些功率半导体器件基于硅技术，例如基于si的横向扩散金属氧化物半导体(ldmos)器件，其可以提供优于其他类型的功率半导体器件的成本优势。对于某些应用，例如需要相对较高频率(例如超过4ghz)、相对较高功率(例如超过100w)和/或相对较高功率效率的应用，基于化合物半导体的功率半导体器件(例如，基于gan的功率放大器)可用作更高性能的替代方案。基于gan的功率放大器与其他技术(例如基于硅的技术)相比具有某些优势，包括效率和频率范围的改进(例如，更高的单位增益截止频率或f
t
)以及其他优势。
64.虽然对基于gan等化合物半导体的高性能功率放大器的需求一直在稳步上升，但它们的实施仅限于相对低容量的应用，例如军事/航空航天。有限的实施部分是由于制造成本，目前明显高于基于硅的技术。
65.除了成本方面的考虑，基于化合物半导体的功率半导体器件也需要进行某些技术改进。一种这样的改进与减少电荷俘获和/或减轻已经在功率放大器中观察到的电荷俘获的影响相关联。已经观察到电荷俘获的多种不利影响，包括但不限于跨导频率色散、直流漏极特性的电流崩溃、栅极滞后瞬变、漏极滞后瞬变和/或受限的微波功率输出。
66.数字预失真(dpd)系统通过操纵通信信号的基带表示来运行。例如，可以使用查找表(lut)和/或乘法器将数字补偿应用于基带信号的同相(i)和正交相位(q)分量，以在基带创建预失真信号。当预失真信号上变频到射频(rf)时，添加的预失真组件允许下游功率放大器输出更接近原始基带信号的预期线性上变频的rf波形。
67.本公开涉及dpd系统，尤其涉及包括用于考虑功率放大器的电荷俘获效应的可配置非线性矩阵的dpd系统。
68.在某些实施例中，提供了一种dpd系统，其使用可配置的非线性滤波器来提供灵活
性以解决功率放大器中的电荷俘获效应。例如，dpd系统可以包括非线性滤波器(例如，拉盖尔滤波器)，其中使用多个抽取比抽取输入的数字传输数据并选择性地提供给非线性滤波器的不同行(例如，使用纵横开关)并且其中行本身具有可配置的系数。因此，非线性滤波器以可配置的行、时间常数和抽取操作来提供灵活性以解决跨越从几微秒到几毫秒的时间范围内的电荷俘获效应。
69.dpd系统与多个抽取捕获和/或多个非抽取样本一起工作，其中抽取可以在捕获传输数据流和功率放大器(pa)输出数据流之后执行，并校正两个流之间的样本和子样本时间对齐。
70.使用dpd电路的射频通信系统示例
71.图1a是rf通信系统10的一个实施例的示意图。rf通信系统10包括收发器1、前端系统2和天线3。收发器1包括dpd电路4和输入功率定向耦合器6，而前端系统2包括功率放大器5和输出功率定向耦合器7。
72.为清楚起见，仅描绘了收发器1和前端系统2的某些组件。然而，收发器1和前端系统2可以包括附加组件。此外，输入功率检测和输出功率检测的其他配置也是可能的，包括但不限于在前端系统2上执行输入功率检测的配置。
73.如图1a所示，收发器1向前端系统2提供rf发射信号tx。此外，rf发射信号tx被功率放大器5放大以生成用于天线3的放大发射信号。
74.在该示例中，输入功率定向耦合器6提供功率放大器输入功率的本地观察。此外，输出功率定向耦合器7用于产生指示功率放大器输出功率的观测信号obs。因此，收发器1使用指示功率放大器的输入功率和输出功率的观察数据进行操作。尽管描述了用于输入功率和输出功率的观察电路的一个示例，但是可以以其他方式进行观察。
75.在所示实施例中，收发器1生成具有由dpd电路4提供的预失真的rf发射信号tx。dpd电路4可以根据本公开的一个或多个特征用可配置的非线性矩阵来实现。
76.图1b是一组曲线图120、140、160，描绘了使用dpd的功率放大器线性化的一个示例。这些曲线图包括图1a的dpd电路4的输出信号对输入信号的第一曲线图120。该曲线图还包括图1a的功率放大器5的输出信号对输入信号的第二曲线图140。该图还包括图1a的dpd电路4和功率放大器5的组合的输出信号对信号的第三图160。
77.如图1b所示，dpd运行以提供补偿功率放大器非线性的预加重。例如，可以在基带处对复包络执行dpd，以提供对功率放大器逆模型的曲线拟合。例如，多项式的总和可以拟合到补偿功率放大器非线性的所需包络形状。
78.图1c是功率放大器的输出功率对输入功率的一个示例的曲线图180。曲线图180表示具有和不具有dpd的图1a的功率放大器5的示例性能。如图1c所示，当使用dpd时，功率放大器5可以在没有增益压缩的情况下以更高的输入功率运行。
79.示例rf通信系统应用观测数据训练dpd电路
80.图2a是rf通信系统60的另一个实施例的示意图。rf通信系统60包括收发器51、前端系统12和天线13。
81.如图2a所示，收发器51向前端系统12提供rf发射信号tx，并从前端系统12接收观察信号obs。虽然图2a中未示出，但可以在收发器51和前端系统12之间传送附加信号，例如接收信号、控制信号、附加发射信号和/或附加观察信号。
82.在所示实施例中，收发器51包括数字发射电路52、i路径数模转换器(dac)23a、q路径dac 23b、i路径混频器24a、q路径混频器24b、可变增益放大器(vga)25、定向耦合器26、lo 27和观测接收器29。数字发射电路52包括dpd电路53。
83.尽管示出了具有dpd的收发器的一个示例，但是本文的教导适用于以多种方式实现的收发器。因此，其他实现是可能的。
84.在所示实施例中，数字发射电路52产生一对正交信号，对应于数字i信号和数字q信号。数字i信号和数字q信号由dpd生成。dpd电路53可以包括根据这里的任何实施例实现的可配置非线性滤波器。
85.在所示实施例中，i路径dac 23a将来自数字发射电路22的数字i信号转换为差分模拟i信号。i-路径混频器24a从lo 27接收i时钟信号，i-路径混频器24a使用该信号对差分模拟i信号进行上变频。q路径dac 23b将来自数字发送电路22的数字q信号转换为差分模拟q信号。在没有正交误差的情况下，模拟i信号和模拟q信号具有90度的相位分离，并且可以作为待传输信号的复数表示。q路径混频器24b从lo 27接收q时钟信号，q路径混频器24b使用该q时钟信号对差分模拟q信号进行上变频。i路径混频器24a的输出和q路径混频器24b的输出被组合以产生差分上变频信号，该信号被vga 25放大以产生rf发射信号tx。在这个例子中，i时钟信号和q时钟信号是差分的。
86.如图2a所示，观测接收器29处理来自定向耦合器26的本地观测信号和来自前端系统12的观测信号obs以产生提供给数字发射电路52的观测数据。观测数据可以用于训练dpd电路53。观察数据还可以用于多种其他功能，例如发射功率控制。
87.在图示的实施例中，i路径混频器24a和q路径混频器24b是模拟混频器，其混合模拟i和q信号。
88.图2b是rf通信系统70的另一个实施例的示意图。rf通信系统70包括收发器61、前端系统12和天线13。
89.在所示实施例中，收发器61包括数字发射电路52(包括dpd电路53)、数字混频器42、rf数模转换器(dac)45、vga 25、定向耦合器26、lo 27和观察接收器29。
90.与图2a的rf通信系统60相比，图2b的rf通信系统70被实施为在模数转换之前执行混合。因此，与使用模拟混频器的图2a的rf通信系统60相比，图2b的rf通信系统70使用数字混频器42。
91.在所示实施例中，数字混频器42从数字发射电路52接收数字i信号和数字q信号。数字i信号和数字q信号是用dpd生成的。dpd电路53可以包括根据这里的任何实施例实现的可配置非线性滤波器。数字混频器52还从lo 27接收i时钟信号和q时钟信号。此外，数字混频器52输出上变频发射信号的数字表示，其由rf adc 43处理以生成模拟上变频发射信号(在本例中是差分的)。模拟上变频发射信号由vga 25放大以产生rf发射信号tx。
92.在某些实施方式中，数字混频器42用于计算((i*lo_i)-(q*lo_q))，其中i是数字i信号，q是数字q信号，lo_i是i时钟信号，而lo_q是q时钟信号。
93.在图示的实施例中，这里的收发器可以处理各种频率的信号，不仅包括30mhz和7ghz之间的rf信号，还包括更高频率的信号，例如x波段(大约7ghz到12ghz)、ku频段(约12ghz至18ghz)、k频段(约18ghz至27ghz)、ka频段(约27ghz至40ghz)、v频段(约40ghz至75ghz)，和/或w频段(约75ghz至110ghz)中的信号。因此，这里的教导适用于多种rf通信系
统，包括微波系统。
94.使用拉盖尔滤波器的射频通信系统示例
95.图3是rf通信系统300的另一实施例的示意图，其中非线性拉盖尔滤波器电路310用于校正低频噪声并且广义记忆多项式(gmp)电路312用于校正高频噪声。rf通信系统300可以校正功率放大器的电荷俘获效应和宽带失真。
96.图3图示了rf通信系统300，根据一些实施例，其包括用于校正窄带失真的第一非线性滤波器网络(在该示例中为非线性拉盖尔滤波器电路310)和用于校正宽带失真的第二非线性滤波器网络(在该示例中为gmp电路312)。rf通信系统300可以包括致动器302、功率放大器304(在这个例子中包括fet，例如gan fet)、最小二乘模块306和反馈致动器308。
97.在所示实施例中，致动器302可以包括第一非线性滤波器网络310，其被配置为补偿功率放大器的窄带失真，例如从10khz到0.1hz的频率。第一非线性滤波器网络310可以包括多个非线性滤波器，例如无限脉冲响应(iir)滤波器。在该实施例中，iir滤波器可以共同用作拉盖尔滤波器。第一非线性滤波器网络310可以包括iir滤波器的级联或链。在一些实施方案中，第一个滤波器是低通滤波器，iir滤波器链中的后续滤波器都是通滤波器。在一些实施方案中，第一非线性滤波器网络310的滤波器彼此正交。iir滤波器的使用使系统能够使用长时间常数来解决窄带电荷陷阱效应。拉盖尔滤波器用于校正窄带电荷俘获效应尚不为人所知。非线性滤波器可以根据这里的任何实施例来实现。
98.在一些实施方案中，第二非线性滤波器网络312可以被配置为补偿功率放大器的宽带失真。第二非线性滤波器网络312可以包括多个非线性滤波器，例如有限脉冲响应(fir)滤波器。fir滤波器可以共同用作通用记忆多项式(gmp)滤波器或gmp电路。在一些实施方案中，第二非线性滤波器网络312可以包括补偿宽带失真的数字预失真(dpd)系统和/或dpd滤波器网络。gmp电路可以配置为补偿功率放大器的高频噪声。尽管示出了具有gmp电路的示例，但其他实现方式也是可能的，包括但不限于滤波器实现volterra系列的实现方式。
99.在一些实施方案中，输入信号x被馈入第一非线性滤波器网络310以产生补偿窄带失真的信号。可以将相同的输入信号馈入第二非线性滤波器网络312以补偿宽带失真。第一非线性滤波器网络310和第二非线性滤波器网络312的输出的组合由加法器314相加。加法器314的输出被馈入功率放大器304。在一些实施方案中，输入信号x对应于由基带处理器提供的数字数据流(例如同相(i)和正交(q)数据)。
100.尽管显示为直接提供给功率放大器304，但加法器314的输出可以对应于由一个或多个数模转换器(dac)、一个或多个混频器、一个或多个可变增益放大器(vga)和/或其他电路以生成提供给功率放大器304的输入端的rf发射信号。
101.在一些实施方案中，功率放大器304的输出和输入也用于拟合逆模型，例如反馈致动器308。反馈致动器可以用于训练用于应用dpd的致动器。功率放大器304的输出可以馈入另一个第一非线性滤波器网络318和另一个第二非线性滤波器网络316。在一些实施方案中，功率放大器304的输入功率和/或输出功率由定向耦合器捕获，然后由观测接收器处理以生成观测功率的数字表示。
102.继续参考图3，加法器320将另一个第一非线性滤波器网络318和另一个第二非线性滤波器网络316的输出相加。然后，在该实施例中，功率放大器304的输入通过另一个加法
器322被加法器320的输出减去。另一个加法器322的输出通过最小二乘模块306进行处理。最小二乘模块306的输出被另一个第二非线性滤波器网络316使用。
103.在一些实施方案中，反馈致动器可以包括第一非线性滤波器网络，例如拉盖尔滤波器，以及第二非线性滤波器网络，例如gmp滤波器。
104.在一些实施方案中，第一非线性滤波器网络与第二非线性滤波器网络并联设置。在图示的实施例中，非线性滤波器和gmp电路并联布置。在其他实施例中，第一非线性滤波器网络与第二非线性滤波器网络串联布置。第一非线性滤波网络设置在第二非线性滤波网络之后，其中第二非线性滤波网络适应高频失真，第一非线性滤波网络适应低频电荷俘获失真。
105.在图示的实施例中，功率放大器304放大具有载波频率的rf信号。此外，由第一非线性滤波器网络310(例如，拉盖尔滤波器)校正的窄带失真可对应于围绕载波频率的有限带宽并在与电荷俘获动力学相关联的长时间尺度上发生的失真。例如，载波频率附近的带宽bw可以与时间常数τ(bw
∝
1/τ)成反比，因此电荷俘获效应与长时间常数和窄带宽相关。这种窄带失真在本文中也称为功率放大器的低频噪声。
106.在所示实施例中，由第二非线性滤波器网络312(例如，gmp滤波器)校正的宽带失真可以包括功率放大器中的非线性(非电荷陷阱非线性)发生在比窄带失真更短的时间尺度上。因此，与这种非线性相关的时间常数很小，相应的带宽很宽。这种宽带失真在本文中也称为功率放大器的高频噪声。
107.图4a图示了用于使用1行和3列拉盖尔滤波器构建拉盖尔滤波器矩阵的示例架构400。每行中的第一个滤波器可以包括低通滤波器，而同一行中的其他滤波器可以都是通滤波器。所有滤波器都是iir滤波器。这些iir滤波器的传递函数为
[0108][0109]
l0是低通滤波器，l1是全通滤波器(τ延迟)。
[0110]“tau”是时间常数，fs是拉盖尔结构运行的采样率。
[0111]
图4b示出了根据一些实施例的串联的2个iir滤波器352、354(其中x表示乘法器)的信号流。下图中的第一个滤波器352是l0，其中b01＝0；因此乘数消失了。
[0112]
图4c图示了根据一些实施例的具有浮动存储器的串联的2个iir滤波器352、354(其中x表示乘法器)的信号流。为了跨时钟周期重用乘法器和加法器以进行iir计算，系统可以实现浮动存储器元件mem1 472和mem2 474，它们记住每个iir滤波器的输出并将其用作下一个时钟周期中下一个iir滤波器的输入。
[0113]
尽管这里的某些实施例是在拉盖尔滤波器的上下文中描述的，但是这里的教导适用于非线性滤波器的其他实现方式。
[0114]
可配置非线性滤波器的示例架构
[0115]
图5是根据一个实施例的可配置非线性滤波器500的示意图。在此示例中，可配置非线性滤波器是使用laguerre滤波器配置实现的。
[0116]
在所示实施例中，图5的可配置非线性滤波器500提供了考虑功率放大器中的电荷俘获效应的灵活性。
[0117]
在所示实施例中，可配置非线性滤波器500包括多路复用器502，该多路复用器通
过波峰因数降低(cfr)电路接收从信号路径捕获的各种信号(在本例中包括输入信号、中间信号和输出信号)，下面更详细地解释。在一些实施方案中，可配置非线性滤波器500不仅接收cfr电路的输出，而且接收cfr电路的输入和/或cfr电路的中间信号。cfr电路的输出可以是在信号发送到gmp执行器之前从cfr电路的输出中获取的信号。
[0118]
在所示的实施例中，拉盖尔滤波器对幅度进行操作，因此可以使用如图5所示的cordic引擎506与幅度提取器一起操作。在某些实现中，cordic 506引擎仅使用加法器而不使用乘法器进行操作，从而简化硬件实现。尽管描述了使用cordic 506的实施例，但其他实现方式也是可能的。cordic引擎506提供代表信号包络的信号幅度。
[0119]
在所示实施例中，包括一组一阶级联积分梳状(cic)抽取滤波器512a、512b、512c、512d以降低拉盖尔滤波器矩阵的操作率。支持多种抽取比。在某些实施方式中，包括积分和转储滤波器以消除cic中的梳状结构。抽取滤波器512a、512b、512c、512d可以并行执行抽取。z z
[0120]
在所示实施例中，使用多个抽取比抽取数据并选择性地将数据提供给非线性滤波器的不同行(在该示例中使用纵横开关516)并且其中行本身具有可配置的系数。因此，非线性滤波器以可配置的行、列、时间常数和抽取操作，以提供灵活性以解决跨越从几微秒到几毫秒的时间范围内的电荷俘获效应。
[0121]
在所示实施例中，四个抽取滤波器512a、512b、512c、512d各自具有不同的抽取比。因此，相同输入信号的四个副本可以分别以不同的抽取比抽取。
[0122]
在所示实施例中，延迟管理也可用于将ct dpd数据路径与gmp数据路径相匹配。例如，由于cic抽取器512a、512b、512c、512d包括在图5的实施例中，ct dpd数据路径可以具有比gmp路径更高的群延迟。尽管可以在gmp路径中有意引入更多延迟，但这种延迟是不可取的。
[0123]
为避免gmp路径延迟的负面影响，非线性滤波器数据路径的输入可以从“早期”点分接。因此，不是向可配置非线性滤波器500和gmp电路提供相同的输入数据流，可配置非线性滤波器500可以使用早期数据进行操作。例如，可以使用波峰因数降低(cfr)电路和一个或多个半带滤波器来处理提供给gmp电路的数据流，非线性滤波器可以在cfr电路和/或半带滤波器之前接收数据。
[0124]
为了平衡整体延迟，延迟可以在抽取率和输入率以及最终输出率之间传播。此外，通过以抽取率延迟，延迟线成本降低。例如，由于抽取速率下的1个延迟单位(输入速率为n)等于输入速率下的n个延迟单位，因此延迟线减少了n倍。可配置非线性滤波器500可以在信号抽取之前和/或之后应用延迟。例如，可以在抽取之前应用细延迟510a、510b、510c、510d(细延迟510)，并且可以在抽取之后应用粗延迟514a、514b、514c、514d(粗延迟514)。
[0125]
如图5所示，包括交叉开关516以将任何cic抽取滤波器路由到拉盖尔滤波器矩阵的任何行。因此，交叉开关有助于将与特定抽取率关联的数据路由到1行或多行(时间常数)。由于行具有可配置的系数，因此可以以不同的时间常数进行操作，因此提供了适用于各种抽取比和时间常数的灵活性。在图示的例子中，有八个拉盖尔滤波器组。交叉开关516确定将通过八个对应的拉盖尔滤波器处理四个信号中的哪一个。因此，系统可以评估跨越不同时间常数的不同模型，减少针对特定功率放大器校准系统的负载。另一个优点是，虽然给定的温度会表现出特定的时间常数，因为电荷俘获被重新激活，但由于多个时间常数跨
度，系统不需要跟踪功率放大器与环境空气的时间常数变化。
[0126]
继续参考图5，在输入功率级(klut 518a、518b、518c-统称为klut 518-在图5中)中具有查找表的非线性传递函数是使用内插lut实现的。例如，可以在laguerre矩阵中的每一行包含一个内插的lut。
[0127]
在某些实现中，传递函数可以分解为k个均匀间隔的分段线性区域。然而，k个非均匀间隔的分段线性区域也可以用来提高局部线性度，并为高度非线性的区域提供更多的分段区域。
[0128]
在所示实施例中，lut可用于存储每个分段线性区域的(x，y)坐标以及斜率。此外，实际输出是通过两个连续的lut值之间的线性插值获得的。在某些实现中，斜率是离线计算的，并在计算lut内容时存储在lut中。在其他实现中，斜率是在硬件中动态计算的。
[0129]
在图示的实施例中，lut可以以多种方式实现，例如，k深的lut来存储每个区域的y坐标。k可以具有任何合适的值，包括但不限于2b以使lut地址解码变得简单(b msbits输入)。
[0130]
继续参考图5，内插lut也用于laguerre iir输出级中的非线性传递函数(图5中的fbox 524a、524b、524c、524d、524e、524f、524g、524h)。在图5的示例中，使用了n个lut，但在给定的输入周期内只需要访问一个lut。因此，可以使用一个单片存储单元而不是n个存储单元进行存储，从而节省面积和功率。在其他实施例中，可以使用非拉盖尔非线性滤波器代替拉盖尔滤波器。
[0131]
在图示的实施例中，klut的输出被输入到拉盖尔iir滤波器552a、552b、552c、552d、552e、552f、552g、552h中。如下面的示例所示，有八个laguerre过滤器组。八个laguerre过滤器组中的每一个都包括laguerre过滤器和fboxes。例如，第一laguerre滤波器组可以包括laguerre iir滤波器552a、552b、552c、552d和fbox 524a、524b、524c、524d。第四laguerre滤波器组可包括laguerre iir滤波器552e、552f、552g、552h和fbox 524e、524f、524g、524h。在本例中，使用了32个iir滤波器。如图5所示，fbox累加器530a、530b用于对每一行中的fbox输出求和。fboxes可以计算laguerre滤波器输出的非线性，这是非线性门校正的实际执行器函数。
[0132]
在所示实施例中，一阶cic内插器532a、532b被包括在输出端以反转输入端的cic抽取的影响。因此，cic内插器532a、532b通过以抽取发生之前的速率内插信号来取消对信号的抽取。使用一阶cic内插器532a、532b允许简单的样本重复，因此成本低且性能降低很少或没有。然而，其他实现方式也是可能的。cic内插器532a、532b的输出可经由加法器534相加以产生laguerre滤波器输出。
[0133]
在某些实施例中，二阶cic内插器(线性内插器538)用于改变输入速率以匹配ct dpd数据路径速率(例如，其可以是输入速率的1x或2x或4x)。
[0134]
在所示实施例中，提供了包括laguerre iir滤波器的运行时可配置行/列结构的滤波器矩阵。滤波器矩阵以输入速率/n的抽取率工作，并在行加列结构中提供多达“n”个iir滤波器和“n”个f-box。n可以是任何合适的值，包括例如介于2和128之间，或更具体地介于16和64之间(例如，32)。尽管提供了n的示例值，但其他实现方式也是可能的。
[0135]
继续参考图5，图5的非线性滤波器的输出可以通过加法器544与gmp电路(参见例如图3的实施例的gmp电路312)组合。结合起来，非线性滤波器的速率可以与通过gmp电路的
常规数据路径的速率相匹配，由于在主数据路径中插入了滤波器，这可能是更高的速率。通过诸如图5所示的可配置非线性滤波器500的路径在本文中也称为ct dpd数据路径。为了灵活性，系统可以包括可编程缩放控制536以获得拉盖尔输出。该系统可以包括精细延迟元件540以匹配gmp和laguerre路径之间的残余延迟。该系统可以包括在ct输入数据上的延迟528，以在数据到达最终复数乘法器之前补偿拉盖尔路径上的延迟。该系统可以包括选择器520，其选择ct dpd自适应算法使用哪个抽取器(或抽取比)。自适应算法一次以串行方式处理1个抽取率和连接到该抽取率的行。该系统可以包括捕获缓冲器526以捕获抽取的lg路径数据、基带tx数据和orx数据。内容用于自适应算法，该算法微调flut/fbox内容并提供线性化。该系统可以包括dpd输入端口508。
[0136]
laguerre iir滤波器矩阵示例
[0137]
图6是laguerre无限脉冲响应(iir)滤波器矩阵600的一个实施例的示意图。图7a是图6的laguerre滤波器矩阵的iir转置结构700的一个实施例的示意图。图7b是用于图6的拉盖尔滤波器矩阵的转置流水线iir结构750的一个实施例的示意图。图6-7b的滤波器矩阵结构可以包括在可配置非线性滤波器中，例如图5的可配置非线性滤波器。
[0138]
继续参考图5至7b，在某些实施例中，在1个输入时钟周期中计算每个iir滤波器，从而使用1个hw iir单元在1个抽取周期中计算n个iir滤波器。这将laguerre滤波器矩阵的面积要求减少了n。
[0139]
在某些实现中，行和列是可编程的。在某些实现中可以限制所有活动行中的总活动列(例如，不超过“n”)。
[0140]
在某些实施例中，每个iir是一阶，输出是当前和先前输入以及先前输出的函数。因此，每个iir阶段的输出被记住并用于更新状态变量和计算下一个周期的下一个状态的输出。
[0141]
在一些实施方案中，laguerre无限脉冲响应(iir)滤波器矩阵600可以包括多个级(1到n)602a、602b、602n。每个级602a、602b、602n可以包括多个(1到m个)非线性滤波器，例如laguerre iir滤波器。1到m个滤波器中的每一个(或至少一些)可以包括第一非线性低通滤波器(lpf)604a、604b、604n，并且可能包括一个或多个非线性全通滤波器606a、608a、606b、608b、606n、608n。对于每一级602a、602b、602n，lpf和可能的一个或多个全通滤波器可以串联布置。lpf滤波器可以接收信号，通过lpf对信号进行处理，将信号输出到一系列的全通滤波器，再通过全通滤波器对信号进行处理。在一些实施方案中，第一非线性滤波器网络的滤波器彼此正交。例如，lpf可以允许频率低于某个截止频率的信号通过lpf，随后的全通滤波器可以允许信号仅通过相位修改而对幅度没有影响或影响很小。
[0142]
非线性函数f(v
kl
)可以包括v
kl
的记忆多项式展开，例如，
[0143]
在一些实施方案中，级602a、602b、602n(例如，1到m个滤波器，每一级可以包括lpf和可能的一个或多个全通滤波器)彼此并联布置。在一些实施方案中，1至m个过滤器中的每一个包括校正元件，在此进一步详细描述。级602a、602b、602n中的每一级可考虑不同的时间常数，因为电荷陷阱失真可在跨各种时间尺度的多个响应中发生。
[0144]
在一些实施方案中，从数字上变频器(x)接收复数基带信号，该信号可以包括同相
和正交相位(i/q)信号。该系统通过绝对值块确定复基带信号的绝对信号来生成信号的包络。例如，坐标旋转数字计算(cordic)电路可用于处理数字i和数字q数据以生成数字包络。绝对值模块输出信号的包络。
[0145]
在一些实施方案中，该系统将绝对值块的输出传播到多个校正元件。多个校正元件向信号引入非线性。例如，多个校正元件可以采用绝对值块的输出的指数。第一校正元件可以采用绝对值块的输出的1指数。第二个校正元素可以采用绝对值块输出的2指数。n个校正元素可以采用绝对值块输出的n个指数。因此，校正元件采用包络的非线性幂。
[0146]
在一些实施方案中，1到n个校正元件的输出被传播到对应的1到n个非线性滤波器602a、602b、602n，例如1到n个laguerre滤波器。第一滤波器604a、604b、604n可以包括低通滤波器，而其余滤波器606a、606b、606n、608a、608b、608n可以包括全通滤波器。以下是低通滤波器(lpf)和全通滤波器(bpf)的数字表示。
[0147]
级0：lpf.
[0148]
级1-l：bpf.
[0149][0150]
a1是滤波器系数，fs是采样率(例如，在100mhz范围内)，τ是电荷陷阱效应的时间常数(例如，微秒、毫秒)。时间常数可以通过查看功率放大器的电荷陷阱效应来确定。然后，可以确定a1滤波器系数。
[0151]
在一些实施方案中，1至n个非线性滤波器256a、256b、256n的输出经由加法器相加以产生低频增益项g
lag
。低频增益项g
lag
表示窄带频率校正增益。
[0152]
在一些实施方案中，低频增益项g
lag
与通过乘法器输入的复基带信号相乘，产生校正信号以校正电荷俘获效应u
lag
。
[0153]
在一些实施方案中，第一非线性网络和/或第二非线性网络至少部分地以软件实现(例如，由数字信号处理器作为全数字解决方案实现)。在一些实施方案中，第一非线性网络和/或第二非线性网络至少部分地以固件实现。
[0154]
如图7a的实施例700所示，以x[n]作为输入计算整个拉盖尔iir矩阵702，并使用3个乘法器706、708、712和2个加法器710、716。laguerre iir矩阵702输出y1，这是下一个循环的输入。下一个循环使用相同的乘法器722、718、730和加法器724、728来确定y2。此外，如图7b所示，可以使用具有浮动存储器级的转置流水线结构750。然后对于第三个周期(未播种)，y2将成为laguerre iir矩阵的新输入，并且相同的乘法器和加法器将与y2作为新输入一起使用。因此，乘法器和加法器跨时间重复使用，以便计算1个iir的每个周期。在某些实施例中，除了图7a的延迟714、726之外，mem1 768和mem2 772跨时间(循环)从一级到下一级在空间中浮动。
[0155]
在图7b中，输入x存储在mem2 756中，乘法器760、758、770用于确定y1，y1用作下一周期的输入，其中乘法器776、774、786和加法器778、782用于计算y2。转置流水线iir结构(只有1个乘法和1个周期的加法)适用于高频操作。此外，如果存在比输入时钟快m倍的时钟，则可以计算m*n iir、fboxes或者可以支持慢m倍的输入时钟。
[0156]
在某些实施例中，滤波器矩阵是通过仲裁来实现的。例如，可以使用不同行请求者
之间的iir硬件资源仲裁。
[0157]
这种仲裁可能是有益的，因为不同的行可以以不同的抽取比运行，并且它们的抽取阶段可以彼此异步，并且在某些实现中，仅提供一个iir硬件单元以跨时间共享。
[0158]
在某些实施例中，使用循环仲裁。例如，第一行“r”被授予该行列数的iir资源；一旦完成，如果它请求访问iir资源，则第“r 1”行被参与；否则r 2,....
[0159]
这种方法是有利的，因为一行不能早于n个周期请求资源，其中n是抽取率。例如，在n＝32的一种实现中，限制情况是7行在同一周期内请求访问，并且它们的请求被排成队列等待被授予；并且在紧接的下一个周期中，第8行请求访问。如果每行有4列(4个iir)，则在第8行访问iir资源之前将经过28个周期。它仍将在第29-32个周期完成，并且只能在第33个周期请求访问，因为最小抽取比为32。
[0160]
数据抽取的示例时序图
[0161]
图8是描绘用于适应的抽取数据的捕获的一个实施例的图。在图表800中，系统首先确定iir状态变量以确定irr的当前状态(图表810的第一脉冲)。然后，当已知iir的当前状态时，系统可以开始计算给定新输入的下一个输出(图810的第二个脉冲)。因此，系统捕获样本，即来自下一个抽取周期的输入。捕获的输入可以包括laguerre滤波器的输入、功率放大器的输出，例如曲线图840。曲线图830包括被laguerre滤波器调制的cfr输出。抽取的数据捕获按周期捕获，如图820所示。
[0162]
在某些实施例中，对于跨多个时间常数的给定抽取比，在软件中进行适应。例如，通过控制iir系数，每个时间常数都可以由laguerre矩阵的给定行处理。iir系数决定了时间常数(反之亦然)。
[0163]
在所示出的实施例中，适配过程试图获得应用了dpd的功率放大器的估计模型。
[0164]
在本文的某些实施例中，模型中的抽取的拉盖尔输出和下采样的非线性滤波器数据路径信号用于构建功率放大器模型。功率放大器输出也由观测接收器进行下采样和处理。
[0165]
为了在模型中产生抽取的laguerre输出，需要执行器中iir滤波器的当前状态和执行器中的连续抽取输入样本来构建特定时间点的iir输出。可以同时捕获多个时间常数(行)的抽取输入样本以及下采样的主要非线性滤波器数据路径。在某些实现中，抽取和下采样频率和相位是可编程的以允许灵活性。
[0166]
在某些实现中，只有一个抽取的laguerre输入用于捕获所有行(时间常数)，这有助于减少捕获缓冲区空间。
[0167]
结论
[0168]
在上文中，应当理解，任何一个实施例的任何特征可以与任何其他实施例的任何其他特征组合或替代。
[0169]
本公开的方面可以在各种电子设备中实现。电子设备的示例可包括但不限于消费电子产品、消费电子产品的部件、电子测试设备、诸如基站的蜂窝通信基础设施等。电子设备的示例可包括但不限于不限于：智能手机等移动电话、智能手表或耳机等可穿戴计算设备、电话、电视、电脑显示器、电脑、调制解调器、手持电脑、笔记本电脑计算机、平板电脑、个人数字助理(pda)、微波炉、冰箱、车载电子系统如汽车电子系统、立体声系统、dvd播放器、cd播放器、数字音乐播放器如mp3播放器、收音机、摄像机、数码相机等照相机、便携式存储
芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、外围设备、时钟等。此外，电子设备可以包括未完成的产品。
[0170]
除非上下文另有明确要求，在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等应被解释为具有包容性，而不是排他性或穷举性的意思；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
[0171]
前述描述可将元件或特征称为“连接”或“耦合”在一起。如本文所用，除非另有明确说明，“连接”是指一个元件/特征直接或间接连接到另一元件/特征，并且不一定是机械连接。同样，除非另有明确说明，“耦合”是指一个元件/特征直接或间接耦合到另一个元件/特征，而不一定是机械耦合。因此，尽管图中所示的各种示意图描绘了元件和组件的示例布置，但在实际实施例中可能存在额外的中间元件、装置、特征或组件(假设所描绘的电路的功能性没有受到不利影响)。此外，本技术中使用的“在此”、“以上”、“以下”以及类似含义的词语，均指本技术的整体，而不是指本技术的任何特定部分。在上下文允许的情况下，上述详细说明中使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。“或”一词指的是包含两个或多个项目的列表，该词涵盖该词的以下所有解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中项目的任意组合。
[0172]
此外，此处使用的条件语言，例如“可以”、“可能”、“例如”等，除非另有特别说明，或在所使用的上下文中以其他方式理解，通常旨在传达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元素和/或状态。因此，这种条件性语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或状态或者这些特征、元素和/或状态是否被包括或将在任何特定实施例中执行。
[0173]
尽管已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅通过示例的方式呈现，并且不旨在限制本公开的范围。实际上，这里描述的新颖的装置、方法和系统可以以多种其他形式体现；此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对这里描述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。例如，虽然所公开的实施例以给定布置呈现，但替代实施例可以用不同的部件和/或电路拓扑来执行类似的功能，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改一些元件。这些元素中的每一个都可以以多种不同的方式实现。可以组合上述各种实施例的元素和动作的任何合适的组合以提供进一步的实施例。上述各种特征和过程可以彼此独立地实现，或者可以以各种方式组合。本公开的特征的所有可能的组合和子组合旨在落入本公开的范围内。