CN105812015A - 高度集成的射频收发器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及高度集成的射频收发器。对于小型蜂窝，收发器要求较高的性能，同时保持系统效率。本公开内容描述了一种高度集成的蜂窝收发机，通过片上提供一个或多个数字功能到蜂窝收发机中的相同裸片而提供这样的特征。有效地，蜂窝收发器的范围和边界被扩展至超越所述收发器的数据转换器，以包括多种数字功能，从而集成蜂窝收发机中的更多信号链。集成可以大大降低基带处理的复杂性，降低整体收发器系统的成本，降低功耗，并在同一时间受益于集成改进的数字功能。

Description

高度集成的射频收发器

相关申请的交叉引用

本申请请求于2015年1月14日提交的、标题为“HIGHLYINTEGRATEDRADIOFREQUENCYTRANSCEIVER”的美国临时专利申请序列号为No.62/103,395，其在本文通过引用的方式以其全文并入。

技术领域

本发明涉及集成电路的领域，尤其是高度集成的射频收发器。

背景技术

本射频收发器包括在单个封装中的发射器和接收器。收发器用于蜂窝无线网络的移动蜂窝塔，其被提供是为了便于用户设备和网络之间的无线接入和无线通信。这样的移动手机基站通常被称为不同术语，依赖于用于实现塔的无线电接入功能和利用塔架的电信网络的一部分的无线电接入技术的类型。当在例如GSM的2G或2.5G通讯网络实施时，移动手机基站通常被称为基站收发信台(BTS)。当在诸如UMTS3G的电信网络实施时，移动手机基站通常被称为NodeB(有时缩写为NBS)。当在诸如长期演进(LTE)的4G电信网络实施时，移动蜂窝基站通常被称为的eNodeB(有时简称为eNB)。在下文中，术语“基站”用作描述独立于电信网络的任何特定类型的移动单元的通用术语，即描述在用户设备和电信网络的核心之间的无线接入的无线接入点。用户设备包括移动电话，平板电脑，以及具有无线连接的设备等。大的基站(或宏蜂窝)可以具有一定范围的数十公里，并且可以一次支持许多用户。在宏小区中的收发器通常设计为高性能，没有太多关注成本或功耗效率。小外形的收发器用于手机，提供手机和移动手机基站之间的无线通信。在手机中的收发器通常设计具有合理的或普通性能，成本低而消耗少量的电力。

除了在宏小区所使用，收发机也可用于小蜂窝基站(其中，再次取决于网络，使用“基站”以外的术语，例如家庭eNodeB，简化为HeNB，用于LTE网络，但如这里所定义地，“基站”也用于覆盖这些网络节点)，这在本质上是全功能的无线接入点作为宏单元，但配置为提供比宏蜂窝较小的区域接近覆盖，例如，商业或居住环境。通常，小单元无线接入点在比宏蜂窝较低的功率水平的运行，并用作10米至1或2公里之间的范围的低功率无线电接入节点。小蜂窝可以包括毫微微蜂窝、微微蜂窝和微蜂窝。这些小蜂窝有时用来卸载数据业务，以便更有效地利用无线电频谱。例如，小蜂窝提供了家庭内高品质的蜂窝式电话，允许每个人在家庭无限语音和数据的使用。小蜂窝克服基站的3G信号穿透墙壁的限制，并且能够进行高速访问移动数据服务，例如浏览互联网、下载音乐和视频流。凭借其巨大的优势，数百万或数十亿可能的小蜂窝已经或将要部署。

发明内容

对于小蜂窝，由于有限的电源和散热预算，收发器要求较高的系统性能，同时保持系统效率。此外，越来越多的大量多输入多输出(MIMO)基站阵列可以有消耗的总基站功率的较大部分的许多收发器元件。在这样的设置中，每个收发器单元必须降低功率，以便大规模MIMO是广泛部署可行的。本公开内容描述了一种高度集成的蜂窝收发机，通过在蜂窝收发机的相同管芯片上提供一个或多个数字功能而提供更高的效率。有效地，蜂窝收发器的范围和边界被扩展至超越所述收发器的数据转换器，以包括多种特别实施的数字功能，从而在蜂窝收发机中集成更多的信号链。集成可以大大降低基带处理的复杂性，降低整体收发器系统的成本，降低功耗和接口带宽，并在同一时间可以受益于数字功能本身通过整合的改进。

附图说明

为了提供本公开内容和特征和优点的更完整理解，可结合附图参考下面的描述，其中类似的参考数字表示相同的部件，其中：

图1示出收发机系统的示例性体系结构；

图2A示出根据本公开的一些实施例的示例性收发器系统，包括具有片上集成的数字功能的高度集成的蜂窝收发机；

图2B示出根据本公开的一些实施例，DPD模块的示例性实施方式的扩展视图；

图3示出根据本公开的一些实施例的另一种示例性收发器系统，包括片上集成数字功能的高度集成的蜂窝收发机；

图4示出根据本公开的一些实施例，从第一发送路径泄露到第一接收路径的一个或多个失真分量；

图5示出根据本公开的一些实施例，片上集成的高集成度蜂窝收发器的示例性发射分量消除模块；

图6示出根据本公开的一些实施例，被片上集成高度集成的全双工蜂窝收发机的另一示例性发射分量消除模块；

图7示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的示例性闭环增益控制模块；

图8A示出根据本公开的一些实施例的电压驻波比，以及它如何可以测量；

图8B示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的示例性电压驻波比监控模块；

图8C示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的另一示例性电压驻波比监控模块；

图9示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的示例性功率放大器偏置控制模块；和

图10示出根据本公开的一些实施例，片上集成数字功能的示例性高度集成的蜂窝式收发机系统的示例性框图。

具体实施方式

小蜂窝的无线电设计的独特挑战和解决方案

小蜂窝，它必须以类似于手机的成本提供基站预期的服务质量(QoS)，对无线电设计者提出了独特的挑战。特别是，小蜂窝优选在宏蜂窝的成本和物理尺寸的一小部分提供高品质的语音服务和高速移动数据服务。小蜂窝的成本可受小蜂窝的组件或部件的数量的影响。如果离散部件的数量减少，采购零件的成本可以降低。为了进一步降低成本，小蜂窝优选具有集成电路来降低配置、标定和测试。物理尺寸可以通过减少部件复杂性和除去笨重的组件而减小。尽管小蜂窝一般在低功率发射(相比于宏单元)，电源效率仍令人担忧。

传统上，用于手机的收发器经设计以降低成本(用于大批量生产)和物理尺寸。然而，用于设计手机的更便宜和更小收发器的设计问题对于小蜂窝完全不同。在一个示例中，功率降低技术和/或其它数字函数经常未设置有手机的收发机，因为净功率减少太小使得功耗降低技术值得(或正的净功率减少根本不可能实现)。然而，在小蜂窝中的收发机(其通常比手机收发器消耗相对更多的功率)可以大大受益于由功率降低技术提供的相当大的净功率降低。在另一示例中，虽然高度集成收发器从生产的角度来看对于手机是有意义的，和用于手机的高度集成的收发器经设计比小蜂窝的收发机的要求满足通常远更宽松的要求。小蜂窝的无线电规格为比规范手机变得更加困难；小范围制造商往往选择支付离散组件以获得最佳性能。

对于小型蜂窝，集成功率降低技术和/或其它数字函数可以大大降低成本，并同时提供高的性能。当制造商不再需要购买很多分立组件时，成本降低。如果数字功能可以补偿先前由那些庞大的分立组件提供的功能，如果集成数字功能可以代替否则笨重的分立元件，物理尺寸可以减小。当厂家都在大城市地区生产数以百计的小蜂窝，或者当服务提供使用许多小蜂窝(成千上万的小天线各配有一个收发器)更换大的宏蜂窝，大容量和高品质可以以低成本和具有较高的性能极大受益于高度整合的蜂窝收发机的解决方案。当设计小蜂窝的高度集成无线收发器时，有许多不平凡的技术挑战和考虑。使用适当的设计，所得到的高度集成的蜂窝式解决方案可提供高性能低成本。

具有重型基带处理的收发器系统

图1示出收发机系统的示例性体系结构。在这个例子中，收发器系统(例如，无线电)包括基带处理器102和蜂窝收发器104，都设置在单独的芯片或不同的物理单元。例如，小蜂窝提供者可从公司购买蜂窝收发机104，以及小蜂窝提供者将设计专门的处理器作为基带处理102来补充蜂窝收发机104。蜂窝收发机104具有用于发射路径，用于发送发送信号。发射路径可至少由例如数模转换器(DAC)132、滤波器134、混频器136发射。在通过天线传输之前，发射信号可以通过功率放大器(PA)107被放大。多个发射路径可以被提供用于多个发射信道/带，这取决于应用。蜂窝收发器104具有用于接收接收信号中的接收路径。接收路径可以通过至少例如混频器146、滤波器144和模数(ADC)转换器142来表示。更多接收路径可以提供用于多个接收信道/带，这取决于应用。在这个例子中，收发器系统是半双工系统，其中，仅一个路径可在一个时间传送或接收(和不同时发射和接收)。收发机系统可以包括双工器105，其可以用来隔离发送路径和接收路径，同时允许两者共享公共天线。在一些实施例中，收发器系统是全双工系统(没有双工器)，其中，两个或更多个路径可以传同时输和接收。

该基带处理器102(具有各种射频(RF)功能)型地被实现在现场可编程门阵列(FPGA)或特定用途集成电路(ASIC)。基带处理102可以包括重型或高度密集的数字功能，在提供所述数字信号到蜂窝式收发机104之前，处理数字信号。例如，基带处理器104包括数字预失真(DPD)106以预失真或调整该数字信号，以改进功率放大器(PA)107。基带处理器102的线性度可包括波峰因子降低(CFR)108，用于限制发射信号的动态范围。基带处理102可以包括数字上变频(DUC)110，用于上变频调制解调器114的发射路径的数字信号的取样率(例如，从基带到某些中间频率)。基带处理102可以包括数字下变频(DDC)112，用于下变频蜂窝收发器104的接收路径的数字信号的取样率(例如，从某些中频到基带)。

为了提供(闭环)数字预失真，蜂窝收发器104可包括观测接收(ORX)路径，用于观察PA107的输出和反馈信号提供到所述DPD206。在一些情况下，ORX路径可从外部通过某些其他组件来提供。ORX路径可以通过至少例如混频器156、滤波器154和模数转换器152来表示，其中该混频器156可与发送路径的混频器136共享公共本机振荡器(LO)160。

如上所述，基带处理102通常是接口蜂窝收发机的高度密集的数字块，以形成收发机系统，诸如用于小型蜂窝的无线电。在本示例中，数据转换器(例如，152，132，142)和基带处理102之间的接口通常是高速串行数据接口，诸如JESD204B转换器接口，如图所示。接口允许数字数据可以通过许多通道以非常高的数位每秒(bps的)的传输(例如，数百个兆比特每秒几十千兆比特每秒的)仅具有几个销。

图1所示的示例性架构可以提供小蜂窝所要求的性能，但有几个缺点。一个缺点在于该基带处理102是复杂的，并且可能需要一个或多个分立部件，这会增加成本。另一个缺点是消耗大量电能的高速串行接口(需要实际硬件以提供数据接口)。功率效率是小蜂窝或低功率基站的大问题，并且在接口消耗的功率可以是显性的贡献者。

具有集成数字预失真(和波峰因数减少)的高度集成的无线收发器

并非提供基带处理中的数字功能，高度集成的蜂窝收发机通过片上提供一个或多个数字功能到在该蜂窝收发机中的同一硅片而解决一些上述提到的缺点。有效地，蜂窝收发机的范围和边界扩展到超越数据转换器，从而片上集成更多的信号链和数字功能到蜂窝收发机的相同硅片。本公开详细介绍了各种数字功能；本领域技术人员可理解：数字功能的任何合适的和可行的组合可以被集成到蜂窝收发器的相同硅片。

图2A示出根据本公开的一些实施例的示例性收发器系统，包括具有片上集成的数字功能的高度集成的蜂窝收发机。收发机系统具有基带处理器202和蜂窝收发器204。在本例中，高度集成的蜂窝收发机204有片上一些数字功能。该收发器204包括发送路径用于发送发射信号，其中发射路径可通过至少例如数模转换器232、滤波器234和混频器236表示，收发器204还包括接收路径，用于接收表示信号，其中该接收路径可通过至少例如混频器246、滤波器244和ADC242表示。相反于图1所示的体系结构，图2A的收发机系统包括数字预失真来表示(DPD)模块206用于提高发送路径和/或功率放大器207用于发送路径的线性度。特别是，发射路径、接收路径以及DPD模块206被提供在单个硅片上。

DPD模块206提供用于传输是在补偿用于发送路径和/或功率放大器207的非线性的信号，作为其处理的结果。因此，在DPD模块206的数字处理之后，发送路径的DAC232被配置成从数字到模拟域转换DPD模块的输出，然后该过滤器234被配置为过滤所述模拟发射信号以去除DAC采样谐波工件(图像)，和混频器236配置为基于本地振荡器260将所述信号调制到中频(IF)或RF载波频率。

混频器246的接收路径被配置以混合从IF或RF载波所接收的信号到基带。接收路径的过滤器244被配置以去除带外的分量。接收路径的ADC242被配置为由下面描述的TX分量消除模块308转换模拟数字域的滤波信号到从数字域，例如用于进行进一步处理。

蜂窝收发机204内集成DPD模块206可减少具有离散块用于提供DPD的成本，或许更重要的，结合DPD模块206可以降低功耗。通常情况下，DPD模块206是非线性的，并在DPD的输出端的信号带宽一般比在DPD的输入端的信号带宽显著较宽(例如，5×)。通常，更宽的带宽意味着更高量的数据流量，更宽的串行链路，和更快的接口进行计时。正如在图2A中，芯片边界(即，高速串行数据接口之间的边界)具有比之前较低的带宽(例如，当与图1相比较)。假定功率消耗是时钟线性(或正方形)，处于所述DPD模块206的输出接口可以比处于DPD模块206的输入端消耗至少5倍的功率(或在信号链的更靠后的任何点，更接近基带)。更不用说，当带宽较低时，高速串行数据接口所需的通道数目也可以减少。

注意，当DPD模块206被集成到单一裸片时，DPD模块206在物理上并置并相邻数据转换器(例如，232)，高速串行数据接口(例如，JESD204B)是没有必要的。相反，DPD模块206和DAC232之间的连接可以通过放下DPD模块206的输出缓冲器和DAC232的输入缓冲器之间的铜轨迹设置(从而避免DPD模块206和DAC232之间的串行数据接口)。

集成DPD到与收发器的相同裸片是不平凡的，尤其如果所得的收发器204必须保持低功耗和小的物理尺寸。为了进行有效的收发器，该DPD模块206优选具有占地面积小、操作简单，而且功耗低。为了实现小体积，DPD模块206可以使用各种技术来减少所述DPD模块206的复杂性，同时提供合理的性能。该技术可以包括扩展、粗量化、组合查表、稀疏样本相关。

图2B示出根据本公开的一些实施例，DPD模块280的示范性实施的扩展视图，其中可以实施例如作为DPD模块206。如图2B所示，在DPD模块280接收的高分辨率、低采样率的信号首先由上采样模块262上采样，以产生可表示DPD模型中非线性产品的高采样率信号，而不侵犯尼奎斯特速率的频谱混叠。为了使DPD表现良好，并取消宽的带宽的非线性失真产物，DPD模块需要高采样率的输入信号进行操作。在DPD模块内包括上采样模块262，或者至少在DPD模块的相同半导体管芯，有利地减小了接口DPD模块的要求，因为它仅需要支持低采样率的输入信号，同时允许由仍然能够所有DPD操作适用于高采样率的信号以采取DPD的全部优势。

在上采样之后，高采样速率信号被提供给的幅度平方264，配置为计算接收高分辨率复值输入信号的幅度平方作为I²+Q²，其中I是复数值基带输入信号的实部，和Q是复值基带输入信号的虚部。扩张器功能266，诸如μ定律(μ律)的功能，可以在幅度平方264之后直接插入，并且被配置以当寻址查找表(LUT)的DPD模块280时以减少用于索引的比特数。这种减少268允许更有效地使用LUT的动态范围来实现LUT，因此，允许使用小得多的LUT作为LUT268。需要较小的LUT结果在更小的芯片面积。在一些实现中，通过16次减少在LUT268中的条目数是可能的，从而导致了LUT268的16倍更低区域，它允许DPD模块280中集成收发器204。

在各种实施例中，LUT268可以被配置，使得LUT的条目268翘曲或重新索引以撤消扩器功能266的效果，并且还适用于从I²+Q²块264计算复值基带输入信号的数量级所需的期望平方根函数.无需否则使用昂贵的平方根或迭代的CORDIC函数计算幅度为sqrt(I²+Q²)，降低功耗和面积使用率。

在一些实施方案中，LUT268可是结合多个查找表成一个单一的，更宽输出的查找表的组合LUT，以进一步减少占用空间。

进一步在DPD模块中实施LUT输出的粗量化，例如LUT268的输出，到比输出的较小位数否则(如到10位)将进一步降低存储在LUT以及因此执行区域的比特数。

各种延迟块270、、272可以执行LUT输出的零或多个样品延迟，表示在数字预失真模型的记忆效应。存储器延迟可基于记忆多项式模型、广义存储器多项式、维纳-Hammerstein模型、或本领域中已知的其他DPD模型。

根据所采用的DPD模型，延迟LUT值与原来的复数基带信号的乘法可被执行，并且结果求和不同的延迟(框274)。总和的结果给出复值基带DPD输出信号。

收发机204可以进一步包括观察接收(ORX)路径，用于观测功率放大器207的输出，并提供反馈信号给DPD3模块206。ORX路径可以通过至少例如混频器表示256、滤波器254ADC252(其中，混合器256可以与发送路径共享本地振荡器(LO)260)。ORX路径也被提供到收发机204相同的单管芯。DPD模块206与ADC252之间的连接可以通过铺设在ADC252的输出缓冲器和DPD模块206的输入缓冲器之间的铜轨迹来提供。避免了ADC252和DPD模块206之间的耗电高速串行数据接口的需要，从而提供更省电。为了完全消除对高速串行链接的需要，收发机可优选地集成其他需要ORX数据的所有其他功能，包括闭环增益控制和(如果需要)VSWR测量。

整合DPD模块和在同一裸片上的ORX路径允许ORX路径成为占空循环(接通的时间可以是低至1-2％的一小部分)，以节省功率显著。通常情况下，从ORXADC块152接口道高速串行JESD204B不容易长大并迅速回落，这就排除ORX负载循环，但是，与DPD模块的整合，并不需要这种高速串行接口，使工作循环是可能的。注意，收发机可仍然具有主接收机，在块142，但ORX接收机可以消除或用于其他目的，例如发射噪音消除。

收发机204可以进一步包括波峰因子降低(CFR)模块208，用于限制发射信号的动态范围。CFR模块208可以连接到所述DPD模块206的输入。CFR模块208也被提供到收发器的相同单个管芯。整合CFR模块208具有集成DPD模块206的相似优点，由于整合CFR模块208与收发机204可以潜在地降低带宽，从而减少通过串行接口链路消耗的功率。整合CFR模块208还可以减少基带处理202的复杂性，并且可以特别适合于具有40纳米(nm)或更小节点的收发器。

集成数字上下变频

尽管图2A中未示出，但芯片边界可以继续扩展至调制解调器214和210的DUC之间的界面(以虚线表示)。高速串行数据接口将被转移到所述芯片边界。措辞不同，收发机204还可以包括数字上变频器(DUC)模块210，用于上变频发射路径的信号的采样率。所述DUC模块210还提供到单个裸片。在所述芯片边界时，调制解调器214提供了用于个人语音和数据业务信道信号在或接近基带(在相对低的带宽)，以及所述DUC210向上转换的信号，然后输出具有较宽输出带宽的信号。例如，DUC模块210的输入可以为5兆赫，以及DUC模块210的输出可以是100兆赫兹，具有20倍增加的带宽。DUC模块210的输入可具有最低的信号带宽。接口时钟越低，功耗越低，特别是当还考虑到移动芯片边界超越DPD模块206的功率节省。集成DUC模块210可以特别适合于由较小节点制成的收发器(例如，28纳米或更小)，这可以允许高速和密数字功能被芯片上实现到同一裸片中。

同样地，芯片边界还可以扩展到调制解调器214和DDC212之间的连接(与虚线表示)。高速串行数据接口被移到上述芯片边界。措辞不同，收发机204还可以包括数字下转换器(DDC)模块212，用于向下变换接收路径的信号的采样率。DDC的模块212还提供在单个裸片上，从而提供结合所述DUC模块210的类似优点。

当提供数字功能的多个模块都位于尽可能接近到数据转换器(例如，252，232，242)，当芯片边界移向基带更靠近时，作为数字时钟的结果的功率消耗被降低。

集成包络跟踪用于发送路径

图3示出根据本公开的一些实施例的另一种示例性收发器系统，包括片上集成数字功能的高度集成的蜂窝收发机。收发机系统包括基带处理器202和蜂窝收发器304。除了上述数字功能，其他数字功能可以同时被集成到收发机304。收发机304可以包括包络跟踪模块306，用于调节施加到功率放大器207的电源电压。包络跟踪模块306可连续地调整施加到功率放大器207的电源电压，以确保放大器207对于传输的每个时刻的所需功率在峰值效率工作。包络跟踪模块306的优点是发射路径效率的改进。包络跟踪模块306被连接到DPD模块206的输入(或CFR模块208的输出)，以及包络跟踪模块306还提供到单个裸片。有利的是，集成包络跟踪模块306减少了基带处理202的复杂性，并能潜在地减少提供所述收发机系统(由无需包括单独的离散的包络跟踪块)的成本。

集成接收路径的发射分量消除

收发机304还可以包括发射分量消除模块308，用于滤出接收路径中发射信号的一个或多个分量(例如，在ADC242的输出的发送信号)，和观察接收(ORX)路径，用于观测功率放大器207的输出和提供到发射分量消除模块308的反馈信号。ORX路径提供可以通过至少例如混频器366、滤波器364和ADC362表示(其中，混频器366可与混合器接收路径246共享相同的本地振荡器(LO)368)。发射分量消除模块308和至少一部分的观察路径还提供到单个裸片。

发射分量消除模块308可提供多种功能，以改进在接收路径的接收信号，这将更详细地相对于图4-6说明。进一步对这些优点，发射分量消除模块308的集成是特别有益的。正如图3，被提供到收发机304的单个管芯的观察接收路径的至少一部分包括混合器366和本地振荡器(LO)368，用于匹配观测接收路径与接收路径。需要注意，发射分量消除模块308被配置为在接收路径过滤出发射信号的一个或多个分量(或者是基于观测接收路径的信号得到的任何分量)。当过滤出分量或减去分量时，由观察接收路径所提供的反馈信号优选很好地与接收信号(例如，ADC362的输出信号优选地很好地与ADC242的输出相匹配)匹配。相反，如果由观察接收路径所提供的信号不能很好地与接收信号相匹配，良好的取消可能更难实现。

紧密集成可以确保观测接收路径和主接收路径具有一个或多个以下：具有相同的温度变化的匹配接收机、相同的频率响应、共享的LO、共享的ADC时钟、普通的自动增益控制器(AGC)，它可以使得在动态条件下跟踪变得更容易，并降低接口的带宽。而且，主和观测接收路径越紧密地匹配，发射分量消除模块308越简单。相反，如果两条路径都比较不同，需要更多的消除滤波器抽头以平衡和匹配两个路径。

发射分量抵消的示例：发射噪声或失真消除

图4示出根据本公开的一些实施例，从第一发送路径泄露到第一接收路径的一个或多个失真分量。这种失真可以在发射器和/或接收器(如PA或LNA)的有源电路中主动产生，例如，或者无源电路内被动的，诸如双工器或互连电缆。可以从图中可以看出，当发送路径和接收路径共享使用双工器402的同一天线时，一些噪声和/或互调失真分量可以被泄露到接收频带404(例如，导致相邻信道干扰)。如果不处理，从发送路径的泄漏可以饱和和/或脱敏接收路径。为了解决这个问题，某些高性能收发器系统将包括接收路径上昂贵的低噪声放大器(LNA)和/或双工器中昂贵的过滤/隔离，它可以是收发机系统(即，无线)的主要成本和尺寸的组件。当设置适当的过滤时，整合发射分量消除模块可以有利放松LNA和/或双工器的性能要求，或者如果需要完全消除要求。

图5示出根据本公开的一些实施例，片上集成的高集成度蜂窝收发器的示例性发射分量消除模块。图3的发射分量消除模块308过滤出所述发送路径泄露到接收路径的一个或多个失真分量，并且被示出为消除滤波器模块502和适配模块504。名义上，发送路径的泄漏是由具有昂贵双工器506和LNA508解决。使用消除滤波器模块502和适配模块504，用于双工器506和LNA508的要求可大大降低。

在接收路径之后，适配模块504可感测需要的接收信号(在噪声减去之后)，并提供所需的接收信号作为消除滤波器模块502的反馈信号。观察接收路径510还包括(由至少例如混频器516、滤波器518和ADC520表示)，它被耦合到功率放大器512的输出。如果需要的话，观察接收路径510可以通过混频器516与接收路径的混频器522共享相同的LO514被调谐到主要接收路径。观察接收路径510观察功率放大器512的输出，且包括适当的过滤(例如，过滤器524)，以观察在接收频带内的任何发射分量。观察接收路径510输出反馈信号给消除滤波器模块502，这样就可以估算出泄漏(“估计的Tx噪声”)。所估计的泄漏然后可减去或滤出该接收信号，由此提供隔离的效果，并且不需要LNA508和双工器506的高性能。

在图5中所示的例证是根据自适应干扰消除的操作，其中所述观测接收路径510感测双工器506之前在PA512的输出的发射信号(而观测接收路径被调谐到(主)接收路径)。观察到的相关参考用于产生发射分量泄漏的估计。所述消除滤波器模块502与适配模块504在最小二乘或最小均方估计感工作，以最大化观测接收路径和主接收路径之间的相关交叉和最小误差(泄露)和所观察到的接收信号之间的交叉相关。其结果是具有能够估计误差(泄露)并能够从接收信号中去除它的能力。

片上并在与主接收路径的同一裸片上集成发射分量消除模块(例如，消除滤波器模块502和适配模块504和观测接收路径(ORX路径510)提供了能够容易匹配观察接收路径与主接收路径的优点。两条路径越好匹配，发射分量消除模块的性能越好。此外，发射分量消除模块可以更简单，并也许少耗电。

发射分量消除的示例：全双工无线的发射信号消除

不仅发射分量消除模块可以放松双工器的要求，发射分量消除模块甚至可以完全消除双工器。代替具有半双工收发器系统，收发器系统可以是全双工收发机系统中，其中收发机的共用天线可以接收接收信号，并同时发送发送信号(在同一时间)。在接收路径上，接收信号还包括发射路径的实际发射信号(有意与接收路径的所需信号重叠)。措辞不同，收发机是全双工收发器，以及被发射分量消除模块过滤掉的发射信号的一个或多个分量(例如，如果去除双工器390，图3的308)包括接收路径上接收的一个或多个(实际)发射信号分量。

图6示出根据本公开的一些实施例，被片上集成高度集成的全双工蜂窝收发机的另一示例性发射分量消除模块。在这个例子中，图3(如果双工器390被移除)的发射分量消除模块308包括消除滤波器模块602。没有双工器，从发射路径的实际信号可以故意与想要的信号在接收路径重叠，和接收路径可接收需要接收的信号，并以相同的频带发送信号。通过提供消除滤波器模块602和观察接收路径，发射信号可以测量和从接收路径除去(由至少例如第一滤波器618、混频器620、第二滤波器622和ADC624表示)。观测接收路径的混频器620可以与主要接收路径的混频器共享同的LO626，用于匹配两条路径。

有利的是，昂贵双工器不再需要，而且，光谱的容量被有效地加倍(其可以是显著优点，因为频谱是昂贵的)。此外，集成允许主接收路径(具有接收的发送信号)更好与观察接收路径匹配(具有测量发射信号)，其可以使能更简单和/或更好的消除。紧密集成可以确保观测接收路径和主接收路径具有一个或多个以下：具有相同温度变化的匹配接收机，相同的频率响应，共享LO，共享ADC时钟，通的自动增益控制器(AGC)，它可以使在动态条件跟踪变得更容易，以及降低的接口带宽。紧密集成可以使得观察接收路径和主接收路径之间更好的匹配，从而使得容易达到消除滤波器模块602的更好性能。而且，主和观测接收路径越紧密地匹配，消除滤波器模块602可以越简单。相反，如果两个路径更不相似，所述消除滤波器模块602可能需要更多的消除滤波器抽头以平衡或匹配两条路径。

发送样本和接受观察样本之间的采样时间调整

当观测接收路径被集成到收发器的同一管芯以协助片上数字功能时，一些数字功能可以包括附加电路，用于在时间上对准发送(TX)样本和接收观测(ORX)样本。数字功能可以包括DPD模块，和一些模块将在下面描述(例如，闭环增益控制模块和电压驻波比监视模块)。时间对准可以通过内部延迟的TX样本整数样本延迟-先入先出缓冲器和可选的分数延迟全通滤波器实施，以使它们对准ORX样本用于处理(例如，交叉相关性)。

如果TX和ORX(包括PA、电缆、衰减)之间的环路延迟不随时间和温度变化超过1/16个样本，延迟可以在启动时计算并保存为常数，特别是如果电缆在操作期间不进行调整。为了计算延迟，多种方法是可能的。在一个示例中，内部的宽带噪声发生器(线性反馈移位寄存器序列)和内置交叉相关引擎，以获得1/16个样本的对准。该方法通过PA广播非常低级的宽带噪声，并如果水平过高和天线不能在启动时断开时不可能。在另一示例中，可以得知无线本身的内部延迟变量(其由于内部平衡滤波器群延迟变化，等)，用户可以在工厂校准期间确定的外部只路径延迟加法器中编程(从电缆等)。这具有不需要信号通过PA被广播的好处，但将需要外部路径的严格标准化，使得在工厂校准时得知的延迟精确到1/16样本，可替换地，如果这些解决方案不可行，或外部路径可在操作中改变，可利用细化对准并广播实际的联邦通信委员会(FCC)的有效波形的在线跟踪算法。这可花费更多时间收敛和更为复杂，但是如果需要，可以实现。

集成观测接收路径增益调节

使用完全控制一个或多个观测接收(ORX)路径的收发器，收发器负责维护增益索引以防止饱和，并确保良好的接收信号电平。为了最大限度地提高各种数字功能，ORX增益指数应进行调整，使所接收的信号具有从满量程(-3dBFS)后退例如3dB左右的峰值，以在ORX线性之间得到良好的折衷，以及信噪比。收发机可以进一步包括增益调节模块，用于调整任何一个或多个观测接收路径的增益索引，其中，所述增益调节模块还设置到相同的单一芯片。增益调节可以通过内置的自动增益控制(AGC)模块以及收发器中的接收信号强度指示模块来提供。

集成闭环增益控制用于发送路径

除了控制ORX路径的增益，设置在收发机的相同单管芯的片上数字功能也可以控制发送路径的增益。图7示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的示例性闭环增益控制模块。收发机702包括闭环增益控制(CLGC)模块704，用于控制发射路径的增益。此外，收发机702包括观察接收(ORX)路径706，用于观察功率放大器708的输出端和提供反馈信号到闭环增益控制模块704。闭环增益控制模块704和ORX路径706的至少一部分还提供在与收发机的单个管芯702上。当ORX路径706片上设置在和主发送路径的相同芯片上时，所述CLGC模块704可有利测量更可控的环境中的增益，从而提供更好或更简单的增益控制。为了提供增益控制，CLGC模块704可以至少基于信号功率的数字预失真模块712(P_X)的输出的测量结果的增益和反馈信号(P_Y)估计发射路径(GTXC)。

CLGC模块704通过调整无线电的内部发射(TX)710衰减而调节发射链组件(包括收发器和功率放大器)的组合增益到期望的增益值。CLGC模块704可有利地接收用户提供的参数，其用于指定发送路径(G_DTXC)的期望增益，并基于所述用户提供的参数控制发射路径(G_TXC)的增益。措辞方式不同，用户不需要直接调整所述TX710衰减(G_TX)，而是，用户可以输入或选择期望的发射链增益(GDTXC)用于全发射链，例如以dBm为单位在满量程数字(0dBFS)指定的。CLGC算法调整G_TX，使得实际(估计)TX链增益G_TXC等于所要求G_DTXC。

发射链可以最初构造为使得PA708所需的最大输出功率名义上使用至少TX710衰减7-10dB获得。这使得算法CLGC模块704增加增益，以补偿PA708(GPA)的增益变化。典型的增益变化是13分贝，但可实现总30dB范围。绝对TX链增益调节精是1dB或更好。

在给定的用户配置中，有可被确定的参考偏移水平(GOFF)。这可以包括从PA708输出到ORX路径706的物理衰减，例如包括耦合器、功分器和电缆损耗。此外，在基ORX路径706接收增益中有一些变化，由于匹配和其他变化。为了校准出G_OFF，初始设置过程可以被执行。用户可发射或提供典型的恒功率参考波形和设置TX710衰减(GTX)，以给出PA708的合理工作级别(以dBm)。然后用户可以再使用校准功率计仪器来测量所观察的PA708的输出功率。该值(PPA)可以报告或写入到收发器702。收发机可以以dBFS单元报告或提供数字TX信号功率PX(在DPD712之后)，并从提高的PA输出功率测量(PPA)中减去它，得到当前TX链增益G_TXC(在0dBFS以dBm的单元计)。注意，DPD712可以寻求保持总PA的输出功率，包括校准之前和之后的相邻信道泄漏功率。有效地，带外的任何功率可以在DPD校正之后带内移动。DPD的一些迭代可以在进行任何带内功率测量之前运行，因此该值是准确的。收发机702(即，CLGC模块704)可以测量dBFS单元的数字ORX信号功率P_Y。该值P_Y和所提供的PA功率测量P_PA之间的区别代表参考偏置电平G_OFF：

G_OFF＝P_PA-G_ORX-Y_Y

ORX路706增益索引G_ORX可在可能的非线性校正之后去除。基准偏移G_OFF可以不随时间变化，并且可以保存。

当CLGC模块704是在操作中，CLGC模块704可以周期性地(例如，每250毫秒或至少曾经1秒)调整所述TX710衰减(GTX)，以驱动GTXC到所需的TX-链增益G_DTXC设置点。为了估计当前G_TXC，算法测量数字TX信号(P_X)和数字ORX信号功率(P_Y)。CLGC模块704然后减去在启动时测得的参考偏移电平(G_OFF)和当前ORX增益索引(G_ORX)，以获得当前G_TXC的估计，

G_TXC＝P_X-P_Y-G_OFF-G_ORX

然后，该算法调整所述TX710衰减以补偿任何错误：

G_TX(n-1)＝G_TX(n)+(G_DTXC-G_TXC)

如以上所描述的，CLGC模块704的算法可取决于收发机系统的各种增益索引以及功率放大器708的增益。由于这个原因，响应于影响传输路径(G_TXC)的增益的收发器的一个或多个变化，闭环增益控制模块704被配置成更新发射路径的增益(例如，通过调整TX710衰减)。这些变化包括DPD712中算法的更新(这可影响G_DPD)，或影响PA708的增益的偏置控制变化。CLGC模块704可耦合到影响增益索引的数字控制功能，使得那些数字控制功能(或模块)可以传输有关更新/改变的信息和/或通知到CLGC模块704的更新/改变，并基于所述信息和/或通知确定用于发送路径的增益的适当调整。

集成用于发送路径的电压驻波比监控

除了增益控制，其他数字功能可以片上设置在同一裸片上，以提高收发机系统的效率。一个数字功能是电压驻波比(VSWR)监测。电压驻波比是传输系统的效率的一个重要指标(即，收发机系统的发射机)。在典型的传输线上，驻波图案由前向和反向反射就行行波的组合产生。反射波由传输系统的阶段的不匹配的特征阻抗引起，和大的反射指示不良匹配和传输效率。VSWR被定义为最大电压包络和驻波图案的最小电压包络之间的比率。VSWR的测量可用于在启动和运行过程中，以诊断误匹配或检测错误情况(例如，天线断开)。

给出复值反射系数Γ，定义为

$\mathrm{\Γ}=\frac{V_{rev}}{V_{fwd}}$

电压驻波比直接从这个系数来确定

$VSWR=\frac{{\left|V\left(x\right)\right|}_{max}}{{\left|V\left(x\right)\right|}_{min}}=\frac{1+\left|\mathrm{\Γ}\right|}{1-\left|\mathrm{\Γ}\right|}$

图8A示出根据本发明的一些实施例的电压驻波比以及如何可以测量。物理上，在线测量VSWR可以通过在功率放大器804的输出引入环行器802进行，并分别测量正向行波V_fwd(t)和反向/反射行进波V_rev(t)。

图8B示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的示例性电压驻波比监视模块。这个例子显示了两个发射通道/频带收发机820(尽管也可以提供任何合适数字的通道)。每个通道的VSWR可单独测量。收发机820包括电压驻波比监控模块880，用于测量电压驻波比，观察接收路径(或多个观测接收路径)(例如，ORX1和/或ORX2)和向电压驻波比监控模块提供前向行进波的反馈信号，用于观察在功率放大器的输出的正向行波，和向电压驻波比的监测模块提供功率放大器的反向行波的反馈信号。VSWR监控模块880，观察路径的至少一个部分还提供到单个裸片上。

可以从图看出，环行器802的功能是利用定向耦合器(例如，806，808)提供在双工器的天线侧(例如，810，812)。双定向耦合器可用于更好的隔离。可以测量双工器的天线端的正向行波V_fwd(t)和反向/反射行波V_rev(t)，以便观察接收路径可以提供反馈信号到VSWR监控模块880(切换可被提供以选择向前行波或反向/反射行波)。反馈信号允许VSWR监控模块880进行测量，以计算VSWR。

测量VSWR的一种可能方法是使用均方根探测器以(同时)测量正向和反向信号功率，并计算比率来获得，

$\left|\mathrm{\Γ}\right|=\frac{RMS\left\{V_{rev}\left(t\right)\right\}}{RMS\left\{V_{fwd}\left(t\right)\right\}}=\left(\sqrt{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\Σ}}{\left|V_{ref}\left(t\right)\right|}^2}\right)/\left(\sqrt{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\Σ}}{\left|V_{fwd}\left(t\right)\right|}^2}\right)$

虽然上述表达式没有确切反映相位信息，上述表达式可足够用于估计VSWR(在或许较低成本)。为了获得同时测量，可在两个观察接收路径(例如，ORX1和ORX2)切换，同时测量给定发射机的正向RMS和反向信号。

另一种可能的方法是通过两次使用相同的ORX而独立于发射机链执行VSWR测量，以进行时间上分离的两个测量。图8C示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的另一示例性电压驻波比监视模块。由此可以看出，该VSWR监控模块890和ORX1和ORX2可被构造成使两个测量在时间上分开。例如，在t∈[t1；t2]期间进行V_rev(t)的测量，具有环行器的ORX开关设置，然后将开关设置在PA输出，和在t∈[t3；t4]期间测量V_fwd(t)。绝对的RMS功率测量可以在这两个时间变化，因为TX数据信号功率可变化。然而，在相同时间由数字TX发送数据X(t)划分的ORX信号的比率随时间恒定。通过由发射数据X(t)的RMS在每个时间段正常化，反射系数大小仍然可以发现，

$\left|\mathrm{\Γ}\right|=\frac{\left(\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{t=t_1}^{t_2}{\left|V_{ref}\left(t\right)\right|}^2}\right)/\left(\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{t=t_1}^{t_2}{\left|X\left(t\right)\right|}^2}\right)}{\left(\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{t=t_3}^{t_4}{\left|V_{fwd}\left(t\right)\right|}^2}\right)/\left(\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{t=t_3}^{t_4}{\left|X\left(t\right)\right|}^2}\right)}$

类似的基于相关性的方法可以进一步得到Γ相值，它是有益的，因为它可以用于“宏奇偶校验”。发送数据X(t)和ORX信号之间的复值定标是，

(ORX开关设置以反射环形器的信号)

(ORX开关设置为PA输出信号)。

α和β的噪声鲁棒的最小二乘估计值通过交叉关联复数值基带信号进行计算，

$\widehat{\mathrm{\α}}=\left(\sqrt{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\Σ}}{V}_{rev}\left(t\right)X^{*}\left(t\right)}\right)/\left(\sqrt{\underset{t=t_1}{\overset{t_2}{\Σ}}X\left(t\right)X^{*}\left(t\right)}\right)$

$\widehat{\mathrm{\β}}=\left(\sqrt{\underset{t=t_3}{\overset{t_4}{\Σ}}{V}_{fwd}\left(t\right)X^{*}\left(t\right)}\right)/\left(\sqrt{\underset{t=t_3}{\overset{t_4}{\Σ}}X\left(t\right)X^{*}\left(t\right)}\right)$

从其，通过获取比率可发现反射系数，

$\mathrm{\Γ}=\frac{\widehat{\mathrm{\α}}}{\widehat{\mathrm{\β}}}$

注意，TX/ORX采样时间对齐可以使用这种方法更重要，因为和精度可对时间对准敏感。另外，通过此方法测定的相位可取决于在所述时间对准校准阶段的VSWR和匹配。当在同一裸片上片上提供VSWR测量时，TX和ORX样本之间的时间对准有利地更好控制(其可以实现更精确的VSWR测量。因此，Γ相值可只能随着时间的推移进行比较(相对值)，除非执行一些初始阶段校准。

计算Γ(幅度和相位可能)之后，结果(即，驻波比测量)可由VSWR监视模块在基带处理器的串行数据接口发送。测量可以近似每一秒更新。在一些示例中，电压驻波比监控模块可被配置成接收用户提供的参数，指定进行的电压驻波比测量的数量，通常如何进行测量，和/或在经过串行数据接口发送它们之前的测量数，等等。

集成功放偏压控制

可以集成到收发器的的另一种有用的数字功能是功率放大器偏置控制。图9示出根据本公开的一些实施例，片上集成高度集成的蜂窝收发机的示例性功率放大器偏置控制模块。收发机902包括功率放大器(PA)偏置控制模块904，用于监测和控制该功率放大器，其中，所述功率放大器偏置控制模块还提供到收发器902的单个管芯。具体地，功率放大器偏置控制模块904可以测量功放的温度和调整各种PA级的偏置电压，以维持增益一致性并提高功放效率。在一个示例中，PA偏置控制模块904可以一秒钟运行一次。如示例中所示，片上提供到和收发器902的相同管芯的功率放大器偏置控制模块904可包括一个或多个模数转换器、一个或多个查找表(LUT)以及一个或多个DAC。ADC和DAC可以是(内置)辅助ADC/DAC，这意味着整合PA偏置控制模块902中不需要加入ADC和DAC到收发机902。在操作过程中，功率放大器偏置控制模块被配置成从功率放大器的温度传感器906接收一个或多个温度传感器测量。功率放大器偏置控制模块可以包括一个或多个模数转换器，用于转换一个或多个温度传感器测量(从在PA的温度传感器906)到一个或多个数字温度传感器测量值。PA偏置控制模块904还包括一个或多个查找表(LUT)和/或一个或多个映射函数(例如，线、曲线或低阶多项式)，用于映射数字温度传感器的测量值到偏置电压值。LUT或映射函数的这些值可以由用户提供，或通过用户选择。例如，查找表和/或映射函数可通过收发器的用户界面由用户配置。恒定偏移可以被编程到LUT的输入用于单个PA(例如，在参考温度校准)。取决于应用，LUT可以具有不同的分辨率(例如，2度华氏)。代替存储LUT，低阶多项式可用于有利地减少存储器和在值之间内插。功率放大器偏置控制模块904还包括数模转换器，用于转换一个或多个偏置电压值为模拟偏压值。功率放大器偏置控制模块904被配置成输出一个或多个模拟偏压值到功率放大器。

PA偏置控制模块904可以是在收发机系统中特别有利的，其中功率放大器还提供到收发机902的同一管芯，因为监测和控制可以所有内部片上提供(降低功率放大器和收发机902之间传递信号的任何接口和低效率)。

架构或系统注意事项

如本文中广泛所描述的，数字功能集成到收发器提供完整的射频(RF)系统方案，并同时在同一时间比通过分立部分将RF系统放在一起达到更高的系统效率。这样的高度集成的收发器提供高的性能，同时降低成本，功耗和用户复杂性，当所述收发器是小蜂窝(例如，毫微微蜂窝，微微蜂窝，微蜂窝)的一部分时可以是特别有用的。

该系统效率的一个例子是带宽的减小，即，在基带处理器和收发机之间的界面的车道减少(在某些情况下，消除ORX路径的车道)，这导致显著节省功耗。系统效率的另一个例子是，高度集成的蜂窝收发机大大简化用户设计和除去在提供数字控制功能中使用的许多分立元件。然而，这样的系统效率的另一个例子是极大简化其他校准的调度和交互的能力(例如，没有ORX争夺或分享ORX路径，因为收发器具有对ORX路径的完全控制)。

图10示出根据本披露，具有片上集成数字功能的示例性高度集成的蜂窝式收发机系统的示例性框图。收发器的一些实施例1002通常包括一个或多个发射路径1004和一个或多个接收路径1006。此外，收发器1002可以包括一个或更多的发射有关的数字控制模块1008，例如用于控制所述发射路径1004和/或功率放大器，和一个或多个接收相关的数字控制模块，例如用于控制接收路径1006和/或基带处理中的任何一个。这些模块的许多例子在本文中描述，例如，DPD、CFR、DUC、DDC、包络跟踪、发射组分取消、TX和ORX的时间对准、观察路径接收增益调节、用于发送路径的闭环增益控制、VSWR监测、PA偏置控制等。片上具有收发器到相同的管芯的这些模块的任何合适和可行组合由本公开所设想。例如，它可以整合发射分量消除，而不整合DPD。为了提供各自的数字功能，发射有关的数字控制模块1008通常接收由一个或多个观测接收路径(ORX)1007提供的一个或多个反馈信号。

举例来说，收发器1002可包括数字控制模块，用于控制所述收发机的一部分，和观察接收路径，用于观察功率放大器的输出和提供反馈信号给数字控制模块。数字控制模块和观察接收路径中的至少一个部分还提供到与收发机的单个管芯。在某些情况下，其中期望路径的匹配，被提供到单个裸片的观察接收路径的至少部分包括混频器和本地振荡器，用于匹配观测接收路径与发射/接收路径。两个路径可具有匹配接收器，其具有下列一个或多个特征：相同的温度变化，相同的频率响应，共享的LO，共享的ADC时钟，普通的自动增益控制器(AGC)，它可以使在得在动态条件下的跟踪更简单并减少接口带宽。

在一些实施方式中，数字功能中的至少一些部分可以由片上设置到收发器的同一管芯上的微处理器芯1012执行。芯1012可以使用在存储器1004中存储的指令而执行数字功能或算法。收发器可包括存储器1014，用于存储这样的指令，并且此外，用于存储查找表、索引、值，和由数字控制功能使用或产生的任何适当数据。

为了便于配置性，任何数字控制模块可以接收一个或多个用户提供的(配置)传输，其可用于控制收发器1002中的任何一个部分，或在某些情况下，用于影响对收发器1002的任何一部分(和/或PA)进行的测量。这样的功能可以允许用户使系统适应不同的应用。这些参数可以提供极大的灵活性。收发机1002可包括接口1016，配置成允许用户可用由收发器1002的一个或多个(数字控制)模块使用的一个或多个配置参数而配置收发器1002。参数可包括以下一个或多个如下值：所需的值、初始参考值、查找表、函数、误差公差、操作模式、功率效率、性能度量/要求、测量类型、测量次数、测量持续时间、测量/算法的定时、算法的选择、选择性开启或关闭一定算法、发送或接收路径参数、校正算法参数、打开或关闭某些通道、选择的带宽、选择全双工或半双工、选择DPD功能、DPD功能参数、选择不同的数字功能，提供不同的参数用于数字功能、指令/代码用于功能，等等。

为了提供更多的功能，接口1016可以提供一个或多个钩子，允许用户采样收发器的一个或多个信号，和/或一个或多个钩子，允许用户在收发机注入一个或多个信号。该功能可特别有用于校准或设置收发机的系统1002和/或系统的数字控制模块，以及使得收发器1002的一定调试功能。

为了提供更多的功能，接口1016可被配置为允许外部装置读取和/或写入到所述收发器的存储器(例如，存储器1014)，其中，所述存储器还设置到单个管芯。接口1016可以是任何合适的串行数据接口，包括允许数据和移出收发器的端口/管脚。

为了提供进一步的功能，接口1016可以连接到电子显示器和/或用户输入设备用于提供交互式用户接口，允许由用户来配置所述收发器具有一个或多个配置参数。例如，所述接口1016包括命令行界面、图形用户界面等。

除了片上和在收发器的同一裸片上提供许多组件，但也可以进一步提供功率放大器用于提供到单芯片的发送路径，以提供甚至更高程度的整合。这种整合可以使得观察在功率放大器的输出简单和更容易，并且可以提高PA数字控制的性能(和降低复杂度)。

实施方式本文中所描述不应与其中收发机和数字功能被提供在单一的片上系统(SoC)的系统混淆。AnSoC表示将计算机或其它电子系统的组件集成单个小包装的一部分。而系统芯片可以包含数字、模拟、混合信号以及经常射频功能，所有这些都可以被提供在单一的包装，SoC的不同部分之间的界面仍然需要(例如，而不是简单地铺设铜轨迹输入和系统的不同部分的输出)，并且这样的接口之间可以非常耗电。

变化和实现

在上述各实施例的讨论中，电容器、时钟、DFF、分频器、电感器、电阻器、放大器、开关、数字核心、晶体管和/或其他组件可以容易地被替换、取代或以其它方式修改，以适应特定的电路需求。此外，应当注意：使用互补电子设备、硬件、软件等提供本公开内容的教导同样可行的方案。

各种零件高度集成的蜂窝收发机系统可以包括电子电路，优选数字电路(虽然模拟电路也可使用)，以执行本文描述的功能。在某些情况下，可以通过专门配置用于执行此处描述的功能的处理器来提供所述装置的一个或多个部分。例如，该处理器可以包括一个或多个特定应用程序组件，或者可以包括被配置为执行在此描述的所述功能的可编程逻辑门。该电路可以在模拟域、数字域、或在混合信号域操作。在一些情况下，所述处理器可以被配置为执行由存储在非临时性计算机平台上的一个或多个指令而执行在此描述的功能。

在一个示例实施例中，本文所述的任何示例性收发机可以被设置在相关联的电子设备以提供小蜂窝，例如电路板。该板可以是一般的电路板，可以装在电子设备的内部电子系统的各种组件，并进一步为其他外围设备提供连接器。更具体地，板可提供的电连接，通过其该系统的其它部件可电通信。根据特定配置的需求、处理需求、计算机设计等，任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、芯片组支持等)，计算机可读的非临时性存储元件等可以适当地耦合到电路板。其它部件(例如，外部存储、另外的传感器、用于音频/视频显示器的控制器以及外围设备)可以通过电缆连接到板的插入式卡，或集成到基板本身。在各种实施例中，功能性描述本文可以以仿真的形式被实现为软件或固件中的一个或多个可配置(如可编程)，布置在支持这些功能的结构元件上运行。提供所述仿真的软件或固件可以提供一种包括指令以允许处理器执行这些功能的非临时性计算机可读存储介质上。

此外，还必须要注意，所有的规格、尺寸以及本文所概述的关系(例如，处理器，逻辑运算，数量等)只被提供用于示例的目的，仅教学。这样的信息可以变化相当大，而不脱离本公开的精神或所附的权利要求(若有的话)或所附实施例的范围。规格只适用于非限制性示例，因此，它们应被理解为这样。在前面的描述，示例实施例已经描述参考特定的处理器和/或部件的安排。可以对这样的实施方式进行各种修改和改变，而不脱离所附权利要求书(如果有的话)或所附示例的范围。相应地，说明书和附图应被视为说明性的而不是在限制性的意义。

注意，对于许多例子本文提供，相互作用可以以二，三，四个或更多个电部件来描述。然而，这项工作已经完成，为清楚起见，并仅作为示例。应当理解，该系统可以以任何合适的方式进行合并。沿着类似的设计替代方案，任何示出的组件，模块和图的元件可以以各种可能的配置相结合，所有这些显然本规范的范围之内。在某些情况下，可能更容易描述的一个或多个一组给定流的功能仅由参考电元件的数量有限。应当理解的是，图和其教导的电路都是现成可扩展性和可容纳大量的组件，以及更复杂/精密的安排和配置。因此，提供了不应该限制的范围或抑制电路的广泛教导的实施例为可能应用于其它架构无数。

注意，在本说明书中，引用的各种特征(例如，元件，结构，模块，组件，步骤，操作，特性等)包含在“一个实施例”，“示例实施例”，“实施例”，“另一实施例”，“一些实施例”，“各种实施例”，“其他实施例”，“替代实施例”等旨在表示，任何这样的功能都包含在本公开内容的一个或一个以上实施例，而是可或可以不以相同的实施例不一定被组合。

同样重要的是要注意，数字功能的收发机只有说明一些可以由图中所示的系统内执行或者可能的功能。其中的一些操作可在适当情况下被删除或移除，或者这些操作可以被很大修改或改变，而不脱离本公开的范围。另外，这些操作的定时可以大大改变。前面的操作流程已经提供了用于示例的目的和讨论。极大的灵活性是通过在任何合适的布置，年表，配置和定时机制在此描述的实施例提供可在不脱离本公开的教导的情况下可以提供的。

许多其它改变、替代、变化、改变和修改可以确定为本领域技术人员所熟知的，它的目的是：本发明包括落入所附权利要求书(如果有的话)或所附的例子的范围内的所有这样的改变、替换、变化、改变和修改。需要注意，上面描述的装置的所有可选特征也可以相对于该方法或本文中所描述，并且可以在任何地方被使用在一个或多个实施例在实施例中具体过程中实施。

选定的例子

示例1.一种具有片上数字功能的高度集成蜂窝收发机，该收发机包括：用于发送发射信号的第一发射路径；第一接收路径，用于接收接收信号；数字预失真模块，用于提高发射路径的线性和/或用于发送路径的功率放大器；其中，所述第一发射路径、第一接收路径和数字预失真模块被提供在单个硅片上。

示例2.如示例1所述的收发机，可任选地包括：第一观察接收路径，用于观察功率放大器的输出和向数字预失真模块提供第一反馈信号；其中所述第一观察接收路径还提供到相同的单一裸片。

示例3.如上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：波峰因数降低模块，用于限制发射信号的动态范围；其中，所述波峰因数降低模块被连接到数字预失真模块的输入，和波峰因数降低模块还设置到单个裸片。

示例4.在上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：的数字上变频器模块，用于上变频所述第一发射路径的第一信号的第一采样率；其中，所述数字上变频器模块也提供到单一裸片。

示例5.如上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：用于下变频所述第一接收路径的第二信号的第二采样速率的数字下转换模块；其中，数字下转换器模块也提供到单一裸片。

示例6.如上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：包络跟踪模块，用于调整施加到功率放大器的电源电压；其中，所述包络跟踪模块被连接到输入到数字预失真模块，和包络跟踪模块还设置到单个裸片。

示例7.如上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：发射分量消除模块，用于滤波出发射信号的一个或多个分量的第一接收路径；第二观察接收路径用于观测所述功率放大器的输出和提供第二反馈信号给发射分量消除模块；其中，所述发射分量消除模块的第一观察路径的至少一部分也提供到单个裸片。

示例8.如示例7所述的收发机，可任选地包括被提供到单个裸片的第二观察接收路径的至少所述部分，包括混频器和本地振荡器，用于匹配第二观察接收路径和第一接收路径。

示例9.如示例7或8所述的收发器，可任选地包括发射信号的一个或多个分量，其包含从所述第一发射路径泄露到第一接收路径的一个或多个失真分量。

示例10.如示例7或8所述的收发器，可任选地包括：收发机是全双工收发机；以及发射信号的一个或多个分量包括在第一接收路径上接收的发送信号的一个或多个分量。

示例11.如上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：用于控制所述收发机的一部分的数字控制模块；第三观测接收路径，用于观察功率放大器的输出并且提供第三反馈信号到数字控制模块；其中，所述数字控制模块和第三观察接收路径的至少一部分还提供到单个裸片，和被提供到单个裸片的第三观察接收路径的至少一部分包括混频器和本机振荡器，用于匹配第三观测接收路径与所述第一发射路径或第一接收路径。

示例11.1如示例11所述的收发器，可任选地包括数字控制模块，被配置成接收用于控制收发器的部分的第一用户提供参数。

示例12.在上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：增益调节模块，用于调整任何一个或多个观测接收路径的增益索引；其中，所述增益调节模块还设置到单个裸片。

示例13.在上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：用于控制所述第一发射路径的增益的闭环增益控制模块；第四观测接收路径，用于观察功率放大器的输出并提供第四反馈信号到闭环增益控制模块；其中，所述闭环增益控制模块和第四观察接收路径的至少一部分路径也提供到单个裸片。

示例14.如示例13所述的收发器，可任选地包括闭环增益控制模块，还被配置为基于所述数字预失真模块的输出的信号功率的测量和第四反馈信号，估计所述第一发射路径的增益。

示例15.如示例13或14所述的收发器，可任选地包括闭环增益控制模块，被配置成接收第二用户提供的参数，用于指定所述第一发射路径的所需增益，和基于所述第二用户提供的参数控制第一增益发送路径。

示例16.示例13-15中的任一项所述的收发器，可任选地包括闭环增益控制模块，被配置成响应于收发器的一个或多个改变影响第一发射路径的增益，而更新第一发射路径的增益。

示例17.在上述示例中的任一项所述的收发器，还包括：用于测量电压驻波比的电压驻波比监视模块；第五观测接收路径(和任选的进一步观察接收路径)，用于观察在功率放大器的输出的正向行波，并提供用于前向行进波的电压驻波比监控模块的第五反馈信号，和用于观察在功率放大器的输出端的反向行波，以及用于提供第六反馈信号的反向行波到电压驻波比监视模块；其中，所述电压驻波比的监测模块和第五观察接收路径的至少一部分还提供到单个裸片。

示例18.如示例17所述的收发器，其中，所述电压驻波比监视模块被配置成接收第三用户提供的参数，其指定进行电压驻波比测量的数量。

示例19.在上述示例中的任一项所述的收发器，进一步包括：用于监测和控制所述功率放大器的功率放大器偏置控制模块；其中，所述功率放大器偏置控制模块还提供到单个裸片。

示例20.如示例19所述的收发器，可任选地包括功率放大器偏置控制模块，被配置成接收来自所述功率放大器的温度传感器的一个或多个温度传感器测量。

示例21.如示例20所述的收发器，可任选地包括功率放大器偏置控制模块，包括一个或多个模数转换器，用于将一个或多个温度传感器测量到的一个或多个数字温度传感器的测量值。

示例22.如示例19-21中的任一项所述的收发器，可任选地包括功率放大器偏置控制模块，还包括一个查询表和/或映射函数映射的数字温度传感器的测量值到偏置电压值。

示例23.如示例19-21中的任一项所述的收发器，可任选地包括功率放大器偏置控制模块，还包括数字模拟转换器，用于将一个或多个偏置电压值转换为模拟偏压值。

示例24.如示例19-23中的任一项所述的收发器，可任选地包括功率放大器偏置控制模块，被配置成输出一个或多个模拟偏压值到功率放大器。

示例25.如示例22所述的收发器，可任选地包括由用户通过收发器的用户接口配置的查找表和/或映射函数。

示例A.如上述示例中的任一项所述的收发器，可任选地包括：第一接口，被配置成允许用户使用可通过收发器的一个或多个(数字控制)模块使用的一个或多个配置参数来配置所述收发器。

示例B.如上述示例任何一个的收发机，可选地包括：第二接口，被配置为提供一个或多个钩子，允许用户采样收发器的一个或多个信号的。

示例C.如上述示例任何一个的收发机，可选的包括：第三接口，被配置为提供一个或多个钩子，允许用户在收发机注入一个或多个信号。

示例D.如上述示例任何一个的收发机，可选的包括：第四接口，被配置为允许外部装置读取和/或写入到所述收发器的存储器，其中所述存储器还设置到该单裸片。

示例E.如上述示例任何一个的收发机，可选的包括：第五接口，连接到电子显示器，和/或用户输入设备，用于提供交互式用户界面，允许用户使用一个或多个配置参数配置所述收发器。

示例F.如上述示例任何一个的收发机，可选的包括：用于发送路径的功率放大器还被提供到单个裸片。

示例G.如上述示例任何一个的收发机，可选的包括：收发机是小蜂窝(毫微微蜂窝，微微蜂窝，微蜂窝)的一部分。

小单元基站和MMIMO实施方式的所选示例

如本文前面所述，根据各种本发明的实施例的集成蜂窝收发信机特别适合于在蜂窝无线电信网络或大量的MIMO阵列的小蜂窝基站，其中所描述的每个数组元素可以具有收发器，如本文所述。下面的实施例概述特别有利于这样的设置的功能。

实施例1提供用于在大规模的MIMO阵列中的蜂窝无线电信通信网络中的小蜂窝基站中使用集成的蜂窝收发信机，所述收发机，包括：发射路径，用于发射发射信号，所述发射路径包括至少数字-模拟转换器(232)的序列，过滤器(234)和频器(236)；和用于提高发送路径和/或功率放大器用于发送路径的线性设置在发射路径和构成的数字预失真(DPD)模块，以提供输入到数字模拟转换器、过滤器和发射路径的序列，其中所述DPD模块包括查找表(LUT)，用于对在DPD模块接收的输入信号执行一个或多个功能的计算和被配置为应用扩展到输入信号的混频器，以减少用于寻址LUT中(即，用于显示输入值到LUT比特)的位数，并且发送路径和DPD模块被提供在单个硅片上。

示例2提供根据示例1的收发机，其中，所述DPD模块还包括上采样模块，配置成增加在DPD模块接收的输入信号的采样速率，和其中由DPD模块执行的进一步操作以增加的采样率对输入信号执行

示例3提供根据示例1或2的收发器，还包括：第一观测接收路径，用于观察配置成放大发射路径的输出的功率放大器的输出和向所述DPD模块提供第一反馈信号，其中第一观测接收路径被提供到该DPD模块被提供的单个裸片。

示例4提供根据示例3的收发器，其中，所述收发机被配置为占空比第一观察接收路径。

示例5提供根据示例4的收发器，其中，占空比循环所述第一观察接收路径包括接通第一观测接收路径的时间小于5％。

示例6提供根据任一前述示例的收发器，其中，所述LUT包括条目重新索引，以对LUT的输入启用平方根函数的计算，所述LUT包括输入信号的幅度平方。

示例7提供根据任一前述实施例的收发器，其中用DPD模块被配置为施加粗糙量化，以以减少用于显示使用LUT执行的计算的结果的位数(用于呈现所述LUT的输出的比特)。

示例8提供根据前述任一实施例的收发器，还包括：包络线跟踪模块，用于接收提供给DPD模块的输入信号和调节施加到配置功率放大器的电源电压进行放大的输出发射路径，其中该包络线跟踪模块被提供到该DPD模块被提供的单个裸片。

示例9提供根据前述任一实施例的收发器，还包括：用于提供输入信号到DPD模块的波峰因数降低模块，由波峰因数降低模块处理所述输入信号，以限制发射的动态范围信号，其中，波峰因数降低模块被提供到该DPD模块被提供的单个裸片。

示例10提供根据前述实施例中的任何一个的收发信机，还包括：数字上变频器模块，用于增加发射信号的样本率(即上传送的发射路径的信号)，其中，所述数字上变频器模块被提供到该DPD模块被提供到的单个管芯。

示例11提供根据前述实施例中的任何一个的收发信机，还包括：接收路径，用于接收接收信号，所述接收路径包括至少混频器(246)，过滤器(244)以及模拟到数字转换器(242)；数字下变频器模块，用于降低接收信号的采样速率(即上传送接收路径的信号)，其中该接收路径和数字下变频器模块被提供到该DPD模块被提供到单个裸片。

示例12提供根据前述实施例中的任何一个的收发信机，还包括：接收路径，用于接收一个接收信号，所述接收路径包括至少混频器(246)，过滤器(244)，以及模拟到数字转换器(242)；接收路径中设置的发射分量消除模块，用于滤出接收路径中发射信号的一个或多个分量，其中该发射分量消除模块被提供到该DPD模块被提供到的单个裸片。

示例13提供根据示例12的收发信机，还包括：第二观察接收路径，用于观察配置成放大发射路径的输出的功率放大器的输出和向所述发射分量消除模块提供第二反馈信号，其中第二观察接收路径被提供到该发射分量消除模块被提供到的单个裸片。

示例14提供根据示例12或13的收发信机，还包括：混频器和本地振荡器，用于匹配第二观察接收路径与接收路径，其中该混频器和本机振荡器被提供到该发射分量消除模块和第二观察接收被提供到的单个管芯。

示例15提供根据实施例12-14的任一种的收发信机，其中发射信号的一个或多个分量被滤出在接收路径包括：从所述发送路径泄漏到接收路径中的一个或多个失真分量。

示例16提供根据任一示例12-15的收发器，其中该收发信机是全双工收发器，其中在接收路径中滤出发射信号的一个或多个分量包括：在接收路径上接收的一个或多个发射信号分量。

示例17提供根据前述示例中的任何一个的收发信机，还包括：闭环增益控制模块，被配置为控制所述发射路径的增益；以及第三观测接收路径，用于观察配置成放大发射路径的输出的功率放大器的输出以及向闭环增益控制模块提供第三反馈信号，其中，闭环增益控制模块和第三观察部分的至少部分提供到DPD模块提供到的单芯片。

示例18提供根据示例17的收发器，其中，闭环增益控制模块还被配置来基于所述DPD模块的输出和所述第三反馈信号的信号功率测量而估计发射路径的增益。

示例19提供根据实施例17或18的收发器，其中所述闭环增益控制模块还被配置成接收用于指定发射路径的所需增益的用户定义的参数，并基于用户定义的参数控制所述发送路径的增益。

示例20提供根据示例17-19的任一项的收发器，其中，响应于发射路径的增益的收发器的一个或多个改变，所述闭环增益控制模块还被配置来更新发射路径的增益。

Claims (20)

1.一种用于蜂窝无线电信网络的小单元基站的集成蜂窝收发器，所述收发器包括：

传输路径，用于传输传输信号；以及

提供在传输路径中的数字预失真(DPD)模块，用于改进所述传输路径和/或用于所述传输路径的功率放大器的线性，并经配置以向所述传输路径提供输入，

其中：

DPD模块包括查询表，用于执行对在所述DPD模块接收的输入信号执行一个或多个功能，并经配置以应用对所述输入信号的扩展以减少用于定址所述LUT的位数，和

所述传输路径和所述DPD模块被提供在单个芯片上。

2.根据权利要求1所述的收发器，其中，所述DPD模块进一步包括上采样模块，经配置以增加在所述DPD模块接收的输入信号的采样率，以及其中由所述DPD模块执行的进一步操作以增加的采样率对输入信号执行。

3.根据权利要求1所述的收发器，进一步包括：

第一观察接收路径，用于观察功率放大器的输出和向所述DPD模块提供第一反馈信号，所述功率放大器经配置以放大所述传输路径的输出，

其中，所述第一观察接收路径被提供在单个芯片上。

4.根据权利要求3所述的收发器，其中所述收发器经配置以占循环第一观察接收路径。

5.根据权利要求4所述的收发器，其中第一观察接收路径的占空循环包括接通第一观测接收路径上的时间小于5％。

6.根据权利要求1所述的收发器，其中所述LUT包括条目重新索引，以使得平方根函数的计算。

7.根据权利要求1所述的收发器，其中，所述DPD模块被配置为施加粗糙量化，以减少用于显示使用LUT执行的计算的结果的位数。

8.根据权利要求1所述的收发器，进一步包括：

包络线跟踪模块，用于接收提供给DPD模块的输入信号和调节施加到功率放大器的电源电压，所述功率放大器经配置成放大发射路径的输出，

其中所述包络跟踪模块被提供到单个芯片。

9.根据权利要求1所述的收发器，进一步包括：

波峰因数降低模块，用于提供输入信号到DPD模块，由波峰因数降低模块处理的输入信号，以限制发射信号的动态范围

其中所述波峰因数减少模块提供到单一芯片。

10.根据权利要求1所述的收发器，进一步包括：

数字上转换模块，用于增加发射信号的取样速率，

其中，数字上变频器模块被提供到单个芯片。

11.根据权利要求1所述的收发器，进一步包括：

接收路径，用于接收接收信号；

数字下转换模块，用于了降低接收信号的采样速率，

其中所述接收路径和数字下变频器模块被提供到单个芯片。

12.根据权利要求1所述的收发器，进一步包括：

接收路径，用于接收接收信号；

设置在接收路径中的发射分量消除模块，用于滤出接收路径中发射信号的一个或多个分量，

其中所述接收路径和发射分量消除模块被提供到单个芯片。

13.根据权利要求12所述的收发器，进一步包括：

第二观察接收用于观察配置成放大发射路径的输出的功率放大电路的输出并用于提供第二反馈信号到所述发射分量消除模块路径，

其中，所述第二观测接收路径提供到单一芯片。

14.根据权利要求12所述的收发器，进一步包括：

混频器和本地振荡器，用于匹配第二观察接收路径与接收路径，

其中所述混频器和本机振荡器被提供到单个芯片。

15.根据权利要求12所述的收发器，其中，所述发射信号的一个或多个分量包括从所述发送路径泄漏到接收路径的一个或多个失真分量。

16.根据权利要求12所述的收发器，其中，所述收发器是全双工收发器，并且其中所述发射信号的一个或多个分量包括接收路径上接收的一个或多个发射信号分量。

17.根据权利要求1所述的收发器，进一步包括：

闭环增益控制模块，配置为控制所述发射路径的增益；和

第三观测接收路径，用于配置成观察放大发射路径的输出并向闭环增益控制模块提供第三反馈信号，所述功率放大器经配置以放大功率放大器的输出，

其中，所述闭环增益控制模块和第三观测的至少一部分接收路径被提供到单个芯片。

18.根据权利要求17所述的收发器，其中所述的闭环增益控制模块还被配置以基于所述DPD模块的输出的信号功率测量和所述第三反馈信号而估计发射路径的增益。

19.根据权利要求17所述的收发器，其中，所述闭环增益控制模块还被配置成接收指定所述发送路径的所需增益的参数，并基于所述参数控制发射路径的增益。

20.根据权利要求1所述的收发器，其中，响应于在影响到传输路径的增益的收发器的一个或多个改变，所述闭环增益控制模块还被配置来更新发送路径的增益。