用于vco頻率調(diào)整的電路、無(wú)線通信單元和頻率產(chǎn)生方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于調(diào)整壓控振蕩器(voltage controlled oscillator, VCO)頻率的電路、通信單元和方法，并特別涉及一種用于推移或負(fù)載牽引(pushing or loadpulling) VCO頻率以避免4FMod雜散信號(hào)的電路、通信單元和方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]在電信領(lǐng)域，有一個(gè)近期趨勢(shì)是，設(shè)備制造商設(shè)計(jì)出能夠操作在多個(gè)頻帶的無(wú)線通信單元，使得相同的設(shè)備能夠在不同的地理區(qū)域中操作，也能夠在不同的服務(wù)提供商和不同的通信技術(shù)之間進(jìn)行切換。支持在多個(gè)信道上通信的所有無(wú)線/移動(dòng)電話通信設(shè)備使用多個(gè)頻率。
[0003]因此，在射頻(RF)通信單元領(lǐng)域，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了支持跨多個(gè)及不同頻率通信的架構(gòu)。通常情況下，單一架構(gòu)通過(guò)提供可變的、可編程的頻率產(chǎn)生信號(hào)，能夠支持多個(gè)頻率，例如用于長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolut1n, LTE?)的通信頻帶13和26。
[0004]在LTE?中，有許多類型的信號(hào)配置，一些信號(hào)配置具有寬的帶寬并集中于載波頻率；而其它的信號(hào)配置卻沒(méi)有。例如，在LTE?上行鏈路中，具有某些已分配的資源塊(Resource Block, RB)配置的信號(hào)可以占用從載波頻率偏移的頻譜(已知的單邊帶(Single Side Band，SSB)調(diào)制技術(shù)采用類似的方式)。這些信號(hào)可以類似于從載波頻率僅僅偏移180kHz的連續(xù)波(Continuous Wave, Cff)單音，該180kHz對(duì)于鎖相環(huán)(Phase LockedLoop，以下簡(jiǎn)稱PLL)頻率牽引來(lái)說(shuō)可以是顯著的偏移量。
[0005]圖1為基本的PLL 100的簡(jiǎn)化方框圖，包括相位檢測(cè)器110、環(huán)路濾波器120、壓控振蕩器130和分頻器140。相位檢測(cè)器110比較輸入信號(hào)105與自分頻器140輸出的參考信號(hào)fREF 106，以產(chǎn)生與信號(hào)105和106間的相位差成比例的誤差信號(hào)fOT 107。環(huán)路濾波器120提取誤差信號(hào)107的低頻內(nèi)容，其被輸入到壓控振蕩器130。壓控振蕩器130在其輸出信號(hào)?._ 108(與誤差信號(hào)107成比例)中產(chǎn)生一變化。輸出信號(hào)Ut 108中的變化通常還被產(chǎn)生參考信號(hào)fREF 106的分頻器140所分頻。通過(guò)將該參考信號(hào)fREF 106反饋到相位檢測(cè)器110，形成了確保輸入信號(hào)105具有與參考信號(hào)fREF 106相同相位的閉環(huán)系統(tǒng)。
[0006]在某些情況下，這些信號(hào)也可以從載波分隔開(kāi)幾乎10MHz。在這種情況下，調(diào)制信號(hào)的諧波可以在功率放大器(Power Amplifier，以下簡(jiǎn)稱PA)驅(qū)動(dòng)器級(jí)中與期望信號(hào)交互調(diào)制(inter-modulate)，從而產(chǎn)生帶外雜散產(chǎn)物。如圖2的簡(jiǎn)化頻率響應(yīng)代表所示，此類帶外雜散產(chǎn)物可包括初級(jí)(primary)4Fmod雜散信號(hào)210，其是由于基帶信號(hào)的上轉(zhuǎn)換三次諧波與本地振蕩器(Local Oscillator，以下簡(jiǎn)稱L0)信號(hào)混頻。也可能生成次級(jí)(secondary)4Fmod雜散信號(hào)，它是初級(jí)的鏡像(image)，因此弱很多。在頻率方面，初級(jí)4Fmod信號(hào)總是位于從期望信號(hào)到LO信號(hào)的另一側(cè)。如果LO信號(hào)和期望信號(hào)之間的頻率差被表示為“F”，則期望信號(hào)220和初級(jí)4Fmod信號(hào)之間的頻率差為4F。目前已知的避免生成有問(wèn)題的4Fmod信號(hào)的技術(shù)，如US 2011/0143697A1所闡述的，是通過(guò)修改上混頻器來(lái)充當(dāng)諧波抑制混頻器。
[0007]LTE 2O 中的正交頻分調(diào)制(Orthogonal Frequency Divis1n Modulat1n，OFDM)創(chuàng)建高達(dá)一百個(gè)資源塊(Resource Block，以下簡(jiǎn)稱RB)，每個(gè)都包含具有15kHz間隔的12個(gè)副載波，遍布在信道帶寬上。對(duì)于從本地振蕩器(LO)頻率偏移fs的資源塊，發(fā)射器的非線性在從LO頻率偏移匕的奇數(shù)倍:_3fs，+5fs，-7fs，...處引起反互調(diào)(counter-1ntermodulat1n, CU)產(chǎn)物。這些雜散信號(hào)，直接地或由于功率放大器的非線性而重新混頻，可能會(huì)落在其它頻帶。例如，當(dāng)強(qiáng)信號(hào)以等于鎖相環(huán)(一半)帶寬(圖中示為PLL Bff) 230的偏移出現(xiàn)在PA輸出220處時(shí)，會(huì)發(fā)生非常強(qiáng)的頻率牽引240，并且PLL在抵抗它時(shí)不太有效。這一問(wèn)題的一種已知解決方案是增加PLL的帶寬。然而，這樣的解決方案會(huì)增加輸出噪聲。最壞的情況是當(dāng)在信道的邊緣傳輸一個(gè)或幾個(gè)資源塊。反互調(diào)項(xiàng)首先由混頻器產(chǎn)生。例如，放置在混頻器之后的驅(qū)動(dòng)放大器(Drive Amplifier，DA)由于高層諧波邊帶(high-level harmonic sideband)將導(dǎo)致這些項(xiàng)再次產(chǎn)生。反互調(diào)問(wèn)題通常通過(guò)使用將減小PA輸入處三次諧波的諧波抑制混頻器來(lái)解決。
[0008]振蕩器對(duì)其電源電壓(supply voltage)是敏感的。電源電壓的變化改變了輸出頻率，通常被稱為VCO頻率推移(frequency pushing)。功率放大器的輸出功率引起顯著的電流在電源電壓和地之間流動(dòng)。一部分這種電流流動(dòng)改變了 VCO電源，并且這是以調(diào)制的速度發(fā)生，其可以是許多MHz。在這種情況下，PLL無(wú)法糾正它。推移因子被定義為每伏電源電壓變化中每赫茲的輸出頻率變化(通常表示為MHz/V)。
[0009]相反，壓控振蕩器的牽引因子量化其對(duì)輸出負(fù)載變化的敏感性。這是一個(gè)緩慢的過(guò)程，并且通常PLL可以足夠快速地動(dòng)作以糾正這一損害。如果輸出負(fù)載變化，則該振蕩器的頻率也變化而作為響應(yīng)。VCO的輸出負(fù)載的變化改變了它的電壓駐波比(VoltageStanding Wave Rat1，VSWR)性能以及回波損耗。在一些范例中，牽引因子可以通過(guò)使用緩沖的輸出而被最小化。通常情況下，調(diào)整振蕩器的電源電壓的模擬電路被用于對(duì)抗(combat)PLL牽引。VCO推移降低了輸出頻譜，并通常通過(guò)增加鎖相環(huán)帶寬或減少VCO電源由于輸出的擾動(dòng)幅度來(lái)解決。
[0010]有一種避免射頻損害的普遍需求，特別是關(guān)于LTE載波頻率以及與VCO推移和/或4Fmod相關(guān)的問(wèn)題。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0011]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于VCO頻率調(diào)整的電路、無(wú)線通信單元和頻率產(chǎn)生方法，以緩解、減輕或消除上述一個(gè)或多個(gè)缺陷。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于VCO頻率調(diào)整的電路，包含:頻率產(chǎn)生電路，包含鎖相環(huán)，被設(shè)置為產(chǎn)生載波頻率；控制器，耦接于所述頻率產(chǎn)生電路并被設(shè)置為確定由所述頻率產(chǎn)生電路輸出的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)的頻率位置，并提供控制信號(hào)以調(diào)整由所述頻率產(chǎn)生電路產(chǎn)生的所述載波頻率。其中，所述控制器被設(shè)置為與所述鎖相環(huán)協(xié)作以在第一頻率方向上的所述產(chǎn)生的載波頻率中引入頻率偏移；以及在與所述第一頻率方向相反的第二頻率方向上的基帶發(fā)射信號(hào)中引入補(bǔ)償頻率偏移。
[0013]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述電路可包括耦接于所述控制器的基帶電路，以及所述基帶發(fā)射信號(hào)是數(shù)字基帶發(fā)射信號(hào)，并且所述控制器通過(guò)發(fā)送數(shù)字控制信號(hào)給所述頻率產(chǎn)生電路來(lái)在所述產(chǎn)生的載波頻率中引入頻率偏移。
[0014]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器可基于以下至少其中之一來(lái)確定所述產(chǎn)生的載波頻率中的所述頻率偏移:發(fā)射信號(hào)輸出功率電平、所述鎖相環(huán)能夠牽引所述產(chǎn)生的載波頻率多遠(yuǎn)的認(rèn)識(shí)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器引入的所述頻率偏移為可被接納的最小偏移量，使得所述鎖相環(huán)能夠牽引所述載波頻率加上所述頻率偏移并仍然減少干擾到相鄰頻帶。
[0016]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，由所述控制器選擇所述引入的頻率偏移以執(zhí)行以下至少其中之一:對(duì)于所述載波頻率通過(guò)選擇相鄰頻帶來(lái)將4Fmod干擾減少到可接受的功率電平，將所述4Fmod干擾移動(dòng)到所述頻率產(chǎn)生電路的帶內(nèi)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，由所述控制器選擇所述引入的頻率偏移，對(duì)于所述載波頻率通過(guò)選擇相鄰頻帶來(lái)將LTE?頻帶13中的所述4Fmod干擾減少到可接受的功率電平。
[0018]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)置為確定對(duì)于所選擇的頻帶和所配置的無(wú)線承載，所述產(chǎn)生的載波頻率至無(wú)線承載的中心頻率的差是否小于所述引入的頻率偏移，使得推移發(fā)生。
[0019]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器包括快速傅立葉變換函數(shù)，被設(shè)置為在時(shí)域和頻域至少其中之一來(lái)評(píng)估所述鎖相環(huán)的相位誤差信號(hào)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器可被設(shè)置為基于所述評(píng)估的相位誤差信號(hào)來(lái)重新定位至少一個(gè)無(wú)線承載。
[0021]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器可被設(shè)置為:確定由所述頻率產(chǎn)生電路產(chǎn)生的多個(gè)頻率的位置；確定來(lái)自所述多個(gè)頻率的一個(gè)或多個(gè)頻率，推移發(fā)生的位置；以及作為響應(yīng)，使所述產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)頻率的一調(diào)整達(dá)到比具有所述頻率偏移的所述產(chǎn)生的載波頻率更高的頻率。
[0022]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器可被設(shè)置為將基帶頻譜轉(zhuǎn)換到中頻，以引入所述補(bǔ)償頻率偏移，同時(shí)應(yīng)用所述頻率偏移以通過(guò)相同的中頻在相反的方向轉(zhuǎn)移所述產(chǎn)生的載波頻率。
[0023]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器可被設(shè)置為通過(guò)使用兩點(diǎn)調(diào)制來(lái)在第一頻率方向的所述產(chǎn)生的載波頻率中弓I入所述頻率偏移。
[0024]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述頻率產(chǎn)生電路可包括數(shù)控振蕩器，以及所述頻率產(chǎn)生電路還可包括Σ-Δ調(diào)制器，使得所述兩點(diǎn)調(diào)制的第一個(gè)點(diǎn)被應(yīng)用至所述數(shù)控振蕩器的輸入以及所述兩點(diǎn)調(diào)制的第二點(diǎn)被應(yīng)用至所述Σ-Δ調(diào)制器的輸入。
[0025]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述頻率產(chǎn)生電路進(jìn)一步可包括快速傅立葉變換模塊，所述快速傅里葉變換模塊耦接于所述鎖相環(huán)并被設(shè)置為評(píng)估所述鎖相環(huán)中的相位誤差信號(hào)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述快速傅里葉變換模塊可被設(shè)置為時(shí)域功率估計(jì)，以估計(jì)被應(yīng)用到所述快速傅里葉變換模塊的信號(hào)的時(shí)間窗口內(nèi)誤差信號(hào)的方差。
[0027]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述快速傅里葉變換模塊可被設(shè)置為提供包含在所述鎖相環(huán)內(nèi)的信號(hào)頻率分量的誤差信號(hào)功率的指示。
[0028]根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例，所述控制器可被設(shè)置為通過(guò)應(yīng)用頻率輸入到位于所述鎖相環(huán)內(nèi)的Σ-Δ調(diào)制器，使用一點(diǎn)調(diào)制在第一頻率方向的所述產(chǎn)生的載波頻率中引入頻率偏移。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種無(wú)線通信單元，包含:頻率產(chǎn)生電路，包含鎖相環(huán)，被設(shè)置為產(chǎn)生載波頻率；控制器，耦接于所述頻率產(chǎn)生電路并被設(shè)置為確定由