发送方法以及发送装置

申请号 CN200780039422.8 申请日 2007-10-25 公开(公告)号 CN101529718A 公开(公告)日 2009-09-09
申请人 松下电器产业株式会社; 发明人 厄尔·麦丘恩; 加里·多; 韦恩·李; 戴尔·弗劳尔斯;
摘要 基于包含发送功率的变化量ΔP的信息的发送功率控制 信号 ,选择是参照功率 放大器 (103)的输出功率电平,进行压缩模式与非压缩模式间的模式切换,还是不参照 功率放大器 (103)的输出功率电平,进行压缩模式与非压缩模式间的模式切换。由此,能够仅在实质上需要时才使检测 电路 (106)、LPF(108)和ADC(109)等的测量单元动作,从而能够以低消耗功率抑 制模 式切换所造成的发送功率的变动(输出功率的不连续)。
权利要求

1、发送方法,用于具有压缩模式和非压缩模式的两种功率放大器动作模 式的通信用发送装置,该发送方法包括:
第一模式切换步骤,参照功率放大器的输出功率电平,进行所述压缩模 式和非压缩模式之间的模式切换;
第二模式切换步骤,不参照所述功率放大器的输出功率电平,进行所述 压缩模式和非压缩模式之间的模式切换;以及
选择步骤,选择是进行所述第一模式切换步骤,还是进行所述第二模式 切换步骤。
2、如权利要求1所述的发送方法,
在所述选择步骤中,基于包含发送功率的变化量的信息的发送功率控制 信号,选择是进行所述第一模式切换步骤,还是进行所述第二模式切换步骤。
3、如权利要求1所述的发送方法,还包括以下步骤:
定义重叠功率电平区域,在所述重叠功率电平区域中,所述功率放大器 在压缩模式和非压缩模式的两种动作模式下输出大致相等的输出功率电平。
4、如权利要求3所述的发送方法,
在所述选择步骤中,基于是否在所述重叠功率电平区域的范围内,选择 是进行所述第一模式切换步骤,还是进行所述第二模式切换步骤。
5、如权利要求3所述的发送方法,
所述第一模式切换步骤和第二模式切换步骤包括以下步骤:
基于包含发送功率的变化量的信息的发送功率控制信号,在判断为所述 功率放大器在所述重叠功率电平区域的范围内的情况下,将所述功率放大器 的动作模式决定为压缩模式或非压缩模式。
6、如权利要求5所述的发送方法,还包括以下步骤:
在使所述功率放大器以所决定的动作模式动作时,参照预先记录了所期 望的输出功率电平的功率表格。
7、如权利要求1所述的发送方法,
所述选择步骤还包括以下步骤:
在所述第一模式切换步骤中,使测量所述功率放大器的输出功率的测量 系统动作,在所述第二模式切换步骤中,不使所述测量系统动作。
8、如权利要求1所述的发送方法,
所述第一模式切换步骤包括以下步骤:
在判断从非压缩切换到压缩模式的动作模式时,基于动作模式切换前的 所述功率放大器的第一输出功率电平,以及将所述功率放大器的动作模式切 换到压缩模式的、动作模式切换后的所述功率放大器的第二输出功率电平, 决定是切换到压缩模式,还是维持非压缩模式。
9、如权利要求8所述的发送方法,还包括以下步骤:
在判断为将动作模式切换到压缩模式时进行控制,以使切换前的非压缩 模式下的所述功率放大器的第一输出功率电平接近切换后的压缩模式下的所 述功率放大器的第二输出功率电平。
10、如权利要求1所述的发送方法,
在使所述功率放大器以非压缩模式动作的情况下,
通过使输入到所述功率放大器的无线频率信号输入端子的无线频率相位 调制信号的功率电平变化,控制所述功率放大器的输出功率电平。
11、如权利要求1所述的发送方法,
在使所述功率放大器以压缩模式动作的情况下,
通过使提供给所述功率放大器的电源输入端子的电源的振幅变化,控制 所述功率放大器的输出功率电平。
12、如权利要求11所述的发送方法,
在通过使提供给所述功率放大器的电源输入端子的电源的振幅变化来控 制所述功率放大器的输出功率电平时,
将一等幅的无线频率相位调制信号提供给所述功率放大器的无线频率信 号输入端子。
13、发送装置,包括:
功率放大器,具有压缩模式和非压缩模式的两种动作模式;以及
发送功率控制单元,通过控制被提供给所述功率放大器的无线频率相位 调制信号和电源电压,切换所述两种动作模式,并抑制模式切换时的模式间 的所述功率放大器的输出功率电平差。
14、如权利要求13所述的发送装置,还包括:
测量单元,测量所述功率放大器的输出功率电平,
所述发送功率控制单元基于包含发送功率的变化量的信息的发送功率控 制信号,
选择是使用所述测量单元的测量结果抑制所述输出功率电平差,还是不 抑制所述输出功率电平差。
15、如权利要求13所述的发送装置,
所述发送功率控制单元具有重叠控制区域,在所述重叠控制区域中能够 控制所述功率放大器,使其在压缩模式和非压缩模式的两种动作模式下输出 大致相等的输出功率电平,基于包含发送功率的变化量的信息的发送功率控 制信号,所述功率放大器在所述重叠控制区域的范围内,将其动作模式决定 为压缩模式或非压缩模式。
16、极化调制发送装置,包括:
功率放大器,具有压缩模式和非压缩模式的两种动作模式;
电源电压形成单元,形成基于振幅分量信号的电源电压,并提供给所述 功率放大器的电源输入端子;
无线频率相位调制信号形成单元,形成无线频率相位调制信号,并提供 给所述功率放大器的无线频率信号输入端子;
测量单元,测量所述功率放大器的输出功率电平;以及
发送功率控制单元,通过控制被提供给所述功率放大器的所述无线频率 相位调制信号和所述电源电压,进行所述两种动作模式的模式切换,
所述发送功率控制单元具有参照所述测量单元的测量结果进行所述模式 切换的第一模式,以及不参照所述测量结果进行所述模式切换的第二模式。
17、如权利要求16所述的极化调制发送装置,
所述发送功率控制单元基于包含发送功率的变化量的信息的发送功率控 制信号,选择是进行所述第一模式,还是进行所述第二模式。
18、如权利要求16所述的极化调制发送装置,
所述发送功率控制单元具有重叠控制区域,在所述重叠控制区域中能够 控制所述功率放大器,使其在压缩模式和非压缩模式的两种动作模式下输出 大致相等的输出功率电平,基于要控制的所述输出功率电平是否在所述重叠 控制区域的范围内,选择是进行所述第一模式,还是进行所述第二模式。
19、如权利要求16所述的极化调制发送装置,还包括:
可变放大电路,基于相位路径标量系数放大所述无线频率相位调制信号, 并输出到所述功率放大器;以及
振幅控制电路,基于振幅路径标量系数放大基于所述振幅分量信号的电 源电压,并输出到所述功率放大器,
所述发送功率控制单元在压缩模式与非压缩模式的功率边界,基于所述 测量单元的测量结果,使所述相位路径标量系数和所述振幅路径标量系数的 至少一方变化。
20、发送方法,用于具有压缩模式和非压缩模式的两种功率放大器动作 模式的通信用发送装置,
功率放大器被定义重叠功率电平区域,在所述重叠功率电平区域中,在 压缩模式和非压缩模式的两种动作模式下输出大致相等的输出功率电平,
在该发送方法中,基于包含发送功率的变化量的信息的发送功率控制信 号,所述功率放大器在所述重叠功率电平区域的范围内,将所述功率放大器 的动作模式决定为压缩模式或非压缩模式。

说明书全文

技术领域

发明涉及使用了功率放大器(以下称为PA)的发送装置和发送方法。

背景技术

蜂窝通信技术为了满足利用者对高速且可靠的通信的要求而不断发展。 模拟通信系统的第一代(1G)已经由数字通信系统的第二代(2G)取代,该第二 代例如为GSM(Global System for Mobile Communications,全球移动通信系 统)。近几年,这些2G系统通过引入GPRS(General Packet Radio Service,通 用分组无线服务)而增强,扩展的GSM即EDGE(enhanced data rates for GSM evolution,GSM演进增强性数据率)无线服务的数据速率被增强。由此,利用 者除了语音通信之外还能够进行数据通信。当前,作为UMTS(Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)被周知的第三代(3G) 使用了W-CDMA(Wide-Band Code Division Multiple Access,宽带码分多址), 在全球进行着为了更高速且可靠地进行语音通信和数据通信的改善。
蜂窝无线系统的发展给使用者带来了好处,另一方面,为了实现更大的 数据吞吐量,而且由于有效地利用可利用的无线频率(RF)的必要性增加了, 制定了更严格的通信标准。这些更严格的标准要求终端制造商提出使机器根 据更复杂的调制方式和高度的功率控制条件地动作的解决方案。例如,相对 于GSM采用恒定包络线调制方式,EDGE和W-CDMA技术使用更精巧的非 恒定包络信号。EDGE和W-CDMA也对终端的无线发送机要求在较宽的动 态范围控制输出功率。具体而言,EDGE标准要求发送机具有在30dB的范围 控制输出功率的能。另一方面,W-CDMA标准要求发送机具有在80dB的 范围控制输出功率的能力。
W-CDMA标准所制定的较宽的动态范围的输出功率控制是随 W-CDMA无线接口采用了直接扩散CDMA信号方式而产生的。在以CDMA 为基础的系统中,所有的移动终端共享相同的无线资源。因此,关键在于在 基站与移动台之间的各个物理信道不使用所需以上的功率。为了实现该程度 的功率控制,W-CDMA系统中采用了TPC(transmit power control,发送功率 控制)结构。也就是说,网络的基站在下行链路(DL)方向将TPC命令发送到移 动终端。TPC命令为,要求移动终端例如以+/-1,2,3,...dB为单位增加 或减少使用上行链路(UL)的发送功率电平,由此,作为系统的功率电平受到 管理,维持在所允许的程度。
通过现有的RF发送机(例如,使用了正交调制的发送机),难以实现较宽 的动态范围的输出功率。这是因为,这种发送机所利用的功率放大器(PA)要 求以较高的直线性动作,以防频谱再生和不必要的相邻信道干扰。例如在利 用像EDGE和W-CDMA那样的非恒定包络信号方式时,该直线性的要求会 出问题。这是因为,为了防止峰值信号的消波所造成的信号失真,需要降低 对PA的驱动电平。另外,为了可靠地进行信号保真,需要提供附加的线性化 资源。可惜,这些保持直线性的努力导致整体功率效率的降低。
极化调制发送装置是为了避免以现有的正交调制为基础的发送装置中的 问题的代替方法。如下述说明,极化调制发送装置是低功率(energy)型的。 这是因为,不要求使PA以高直线性动作,能够进行较宽的动态范围的输出功 率控制。
图1是典型的极化调制发送装置10的结构图。如图所示,极化调制发送 装置10包括:极化信号生成电路1、振幅控制电路2、PA4、天线5以及相位 调制信号生成电路3。
极化信号生成电路1根据输入信号而动作,生成包含输入信号的振幅信 息的包络分量信号(以下有时将其称为振幅分量信号),以及包含输入信号的相 位信息的恒定包络的相位分量信号。包络分量信号沿着振幅路径输入到振幅 控制电路2,等幅的相位分量信号输入到相位调制信号生成电路3。相位调制 信号生成电路3输入等幅的相位分量信号,生成等幅的相位调制RF信号, 并将其沿着相位路径输入到PA4的RF输入。振幅控制电路2输入沿着振幅 路径的包络分量信号,获得振幅调制后的电源电压,该振幅调制后的电源电 压具有由输入到功率控制输入端子的发送功率控制信号决定的功率电平。
振幅调制后的电源电压被输入到PA4的电源输入端子。由此,PA4根据 所述振幅调制后的电源电压,对相位路径中的等幅的相位调制RF信号进行 放大。PA4的该动作可以认为是将相位调制RF信号与振幅调制信号合成的动 作。PA4的输出信号由天线5辐射,发送到系统基站。
在极化调制发送装置10中,通过使PA4的增益变化来进行信号包络线 的变化和输出功率控制,所以不要求在现有的发送装置中所要求的RF电路 的直线性。另外,与现有的发送装置相比,频带内和频带外双方的输出噪声 显著地降低。极化调制发送装置10的其他的优点为,能够在较宽的动态范围 控制输出功率。该优点通过采用如下结构实现,即,在要求较高发送功率的 期间内使PA4以压缩模式动作,而在要求较低发送功率的期间内使PA4以非 压缩模式动作。
在压缩模式下,发送装置10的输出功率由提供给PA4的集电极(或漏极) 节点的、振幅调制后的电源电压控制,另一方面,等幅的相位调制RF信号 的功率保持为一定。在非压缩模式下,对于PA4的输出功率而言,通过将与 振幅路径的包络相乘的标量(scaling)系数维持不变的同时使与在相位路径的 驱动信号相乘的系数变化,来控制功率。但是,在非压缩模式下,不一定必 须将与振幅路径的包络相乘的标量系数维持不变。
实际上,压缩模式本质上是非常正确的。另一方面,在非压缩模式下, 发送装置以不如压缩模式正确的状态使PA4动作。

发明内容

本发明需要解决的问题
然而,现有的发送装置中,在发送功率控制时切换压缩模式(C模式)和 非压缩模式(U模式)的情况下,由于各个模式的特性的差(温度产生的变动、 时效变化产生的变动、负载变动等)的原因,有可能发生最大超过5dB的发送 功率的变动。
对此,使用图2简单地说明。图2中示出了以下情形,即,压缩模式下 的输出功率比较正确,但是非压缩模式下的输出功率由于(温度产生的变动、 时效变化产生的变动、负载变动等)变动的原因而发生变化。
如图2所示,非压缩模式的输出功率因各种原因容易发生变动,所以在 切换压缩模式和非压缩模式时输出功率成为不连续的可能性较大,其结果, 发生发送功率的大幅度变动的可能性较大。
此外,3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴项目) 25.101中,要求了发送功率的误差满足图3~图5所示的条件。但是,在切 换压缩模式和非压缩模式时,现有的发送装置难以满足3GPP 25.101所制定 的要求。
以下更详细地说明。适用于需要80dB的输出功率控制的W-CDMA应 用(application)时,虽然极化调制发送装置10完全能够实现与其响应的较宽的 动态范围的输出功率,但是因输出功率的误差,难以进行功率控制。
用于推广UMTS和W-CDMA标准的标准基础的3GPP,对移动终端要 求根据来自基站的TPC命令,以离散性的步长(例如,+/-1dB,+/-2dB, +/-3dB.........)增减输出功率。UMTS标准也指定了在某个特定的容许范围内 进行这些功率增减步长。
例如,如图3的表格所示,TPC命令使输出功率(增减)+/-1dB步长的情 况下,要求了其结果的输出功率落在目标输出功率的+/-0.5dB以内。于是, 例如,假设移动终端的发送装置以0dBm动作,且接收到“1”的TPC命令,则 移动终端的发送装置需要进行调整以使发送功率落在+0.5dBm与1.5dBm的 范围内。在为更大的步长大小的2dB和3dB的步长大小时,允许了+/-1dB和 +/-1.5dB的更宽的容许范围。
如图5的表格所示,在3GPP UMTS标准中也对功率命令组(power command group)制定了累积性的容许范围。例如,对于各自同样地由1dB的 步长大小构成的10个TPC命令而言,要求了输出功率电平落在目标输出功 率电平的+/-2dB以内。
根据图3的表格的一览以及图4可知,对一个TPC命令最严格的步长大 小为,与表示+/-1dB的TPC命令(要求+/-0.5dB的容许)对应的步长。
可惜,在图1的极化调制发送装置10中,在包括从非压缩模式切换到压 缩模式那样的模式功率电平步长时,并不一定总满足该容许值。
对于从非压缩模式到压缩模式的模式切换后的输出功率电平而言,理想 的是连续的。在PA4以压缩模式动作时,功率电平的步长相当正确。但是, 如图2所示,在进行了模式切换的区域附近,观察到输出功率曲线上的不连 续(或“隔离”)。在某种环境下,观察到压缩模式的功率电平曲线与非压缩模式 的功率电平曲线之间的不连续非常大,不满足UMTS标准所制定的、相对1dB 步长大小的+/-0.5dB的容许值。
因此,期待着如下方法及装置,即,在极化调制发送装置的模式切换时, 能够控制发送功率的不连续,以使功率电平曲线满足无线标准的功率控制精 度条件。
本发明的目的为,提供在发送功率控制时切换压缩模式和非压缩模式的 情况下,能够抑制发送功率的变动(输出功率的不连续)的发送方法和发送装 置,所述压缩模式本质上是正确的,而所述非压缩模式则不如压缩模式正确。
解决问题的方案
本发明的发送方法的一个方面为用于具有压缩模式和非压缩模式的两种 功率放大器动作模式的通信用发送装置的发送方法,该发送方法包括:第一 模式切换步骤,参照功率放大器的输出功率电平,进行所述压缩模式和非压 缩模式之间的模式切换;第二模式切换步骤,不参照所述功率放大器的输出 功率电平,进行所述压缩模式和非压缩模式之间的模式切换;以及选择步骤, 选择是进行所述第一模式切换步骤,还是进行所述第二模式切换步骤。
本发明的发送方法的一个方面为,在所述选择步骤中,基于包含发送功 率的变化量的信息的发送功率控制信号,选择是进行所述第一模式切换步骤, 还是进行所述第二模式切换步骤。
本发明的发送装置的一个方面所采用的结构包括:功率放大器,具有压 缩模式和非压缩模式的两种动作模式;以及发送功率控制单元,通过控制被 提供给所述功率放大器的RF相位调制信号和电源电压,切换所述两种动作 模式,并抑制模式切换时的模式间的所述功率放大器的输出功率电平差。
本发明的发送装置的一个方面所采用的结构还包括:测量单元,测量所 述功率放大器的输出功率电平,所述发送功率控制单元基于包含发送功率的 变化量的信息的发送功率控制信号,选择是使用所述测量单元的测量结果抑 制所述输出功率电平差,还是不抑制所述输出功率电平差。
本发明的效果
根据本发明,可以实现在发送功率控制时切换压缩模式和非压缩模式的 情况下,能够抑制发送功率的变动(输出功率的不连续)的发送方法和发送装 置。
附图说明
图1是表示现有的极化调制发送装置的结构例的方框图
图2是表示模式切换所造成的发送功率的变动(输出功率的不连续)的图。
图3是表示在3GPP UMTS标准中的、对于各个输出功率步长大小命令 的功率控制容许值的图。
图4是汇集了容许步长大小(step size)的图。
图5是表示在3GPP UMTS标准中的、对于各个组的功率命令的累积性 的功率控制容许值的图。
图6是表示本发明实施方式的发送装置的结构的方框图。
图7是表示图6的极化调制发送装置具有压缩模式、非压缩模式、重叠 (overlap)区域的情况下的、作为输出功率的要素的振幅(AM)路径包络标量以 及相位(PM)路径振幅标量的图。
图8是表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从压缩模式向非压缩 模式的转移动作的图。
图9是表示非压缩模式的输出功率大的情况下的、从压缩模式向非压缩 模式的转移动作的图。
图10是表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从非压缩模式向压缩 模式的转移动作的图。
图11是表示非压缩模式的输出功率大的情况下的、从非压缩模式向压缩 模式的转移动作的图。
图12A是表示非压缩模式的输出功率大的情况下的、从压缩模式向非压 缩模式的-1dB步长序列的图;图12B是表示非压缩模式的输出功率大的情况 下的、从压缩模式向非压缩模式的-2dB步长序列的图;图12C是表示非压缩 模式的输出功率大的情况下的、从压缩模式向非压缩模式的-3dB步长序列的 图。
图13是表示非压缩模式的输出功率大的情况下的、从压缩模式向非压缩 模式的转移动作的图。
图14是表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从压缩模式向非压缩 模式的-1dB步长序列的图。
图15是表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从压缩模式向非压缩 模式的转移动作的图。
图16是表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从非压缩模式向压缩 模式的+1dB步长序列的图。
图17是表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从非压缩模式向压缩 模式的转移动作的图。
图18是表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从非压缩模式向压缩 模式的+1dB步长序列的图。
图19是详细地表示非压缩模式的输出功率小的情况下的、从非压缩模式 向压缩模式的转移动作的图。
图20是表示实施方式的极化调制发送装置的各种动作区域的图。
图21是用于说明实施方式1中的压缩模式的动作的流程图
图22是用于说明实施方式1中的非压缩模式的动作的流程图。
图23是表示图6的发送装置的功率放大器以1、2、3dB的功率电平步 长大小从非压缩模式切换到压缩模式的情况下的过程的模式开关图解(mode switch diagram)。
图24A是表示在实施方式2中图6的发送装置从非压缩模式开始的情况 下,如何使用功率调整算法(power alignment algorithm)进行从非压缩模式到 压缩模式的切换动作的流程图。
图24B是表示在实施方式2中图6的发送装置从非压缩模式开始的情况 下,如何使用功率调整算法进行从非压缩模式到压缩模式的切换动作的流程 图。

具体实施方式

以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。
在以下的实施方式中,说明在使用了极化调制方式的发送装置中适用了 本发明的情形,但是本发明并不限于在使用了极化调制方式的发送装置中采 用的情形,可以广泛适用于使用了功率放大器(PA)的发送装置。本发明例如 适合用于移动终端。
(实施方式1)
图6表示本发明实施方式的发送装置的结构。发送装置100包括:极化 信号生成电路101、相位调制信号生成电路102、功率放大器(PA)103、振幅 控制电路104、由可变增益放大器(VGA)和/或衰减器构成的可变放大电路 105、天线111、以及功率调整环路(PAL,power alignment loop)110。PAL110 包括:检测PA103的输出功率的检测电路(例如,PIN二极管或其它半导体检 测器)106、低通滤波器(LPF)108、模拟数字变换器(ADC)109、以及发送功率 控制单元107。
极化信号生成电路101从输入信号生成振幅分量信号和相位分量信号。 具体而言,极化信号生成电路101根据输入信号而动作,生成包含了输入信 号的振幅信息的包络分量信号(振幅分量信号),以及包含了输入信号的相位信 息的恒定包络的相位分量信号(相位分量信号)。包络分量信号沿着振幅路径输 入到振幅控制电路104,等幅的相位分量信号输入到相位调制信号生成电路 102。
相位调制信号生成电路102从相位分量信号生成RF相位调制信号。可 变放大电路105基于由PAL110获取的相位路径标量系数(Phase-path magnitude scaling)S10,对RF相位调制信号进行放大或衰减,将由此进行了 标量后的RF相位调制信号提供给PA103的RF信号输入端子。
振幅控制电路104将来自发送功率控制单元107的振幅路径标量系数 (AM-path envelope scaling)S11与振幅分量信号相乘,从而形成PA103的电源 电压,并将其提供给PA103的电源输入端子。
发送功率控制单元107通过低通滤波器(LPF)108和模拟数字变换器 (ADC)109,输入检测电路106的输出。而且,发送功率控制单元107输入发 送功率控制信号。发送功率控制单元107基于包含在发送功率控制信号中的 发送功率控制(TPC)命令与检测电路106的检测结果,形成相位路径标量系数 S10和振幅路径标量系数S11,并控制发送装置100的发送功率。
实际,发送功率控制单元107将标量系数S11和S10分别输出到振幅控 制电路104和可变放大电路105,从而控制PA103的电源电压和PA103的输 入信号(RF相位调制信号)电平。发送功率控制单元107使用以发送功率控制 信号(TPC命令)为地址参照表格而得到的标量系数(相位标量系数和振幅标量 系数)的原来的值,以及从检测电路106的检测结果求得的标量系数的校正值, 来计算最终的标量系数S10和S11。也就是说,本实施方式的发送功率控制 单元107具有使TPC命令和标量系数相关联的表格(以下将其称为“功率表 格”)。
以下说明一例标量系数的计算方法。假设功率表格中的标量系数如表1 所示。
表1:存储在功率表格中的数据组的一例
  地址   输出功率电平设定值   相位路径标量系数   振幅路径标量系数   001   -11dBm   90   100   002   -10dBm   100   100   003   -9dBm   110   100   004   -8dBm   120   100   ...   ...   ...   100
这里,对于以下情况说明相位路径标量系数的计算方法,即,正在以非 压缩模式动作的发送装置100的“相位路径标量系数为100,PA103输出 -10dBm”时,发送功率控制单元107动作,并判断为“与压缩模式动作的输出 功率电平之间的电平差为0.3dBm,所以提高PA103的输出功率”。
根据表1,作为从非压缩模式动作时的相位路径标量系数“100”的变化量, 加上相当于输出功率电平的增加量“+0.3dBm”的相位路径标量系数的增加量 “+3”,从而使相位路径标量系数变为“103”。
另外,将PA103的输出仅提高“+1dBm”时也可以不进行上述的计算,还 可以直接参照与存储了标量系数“100”的“地址002”相邻的“地址003”。
图7表示设置在发送功率控制单元107中的功率表格的标量系数组的情 形。在压缩模式下,发送装置100的输出功率由提供给PA103的集电极(或漏 极)节点的、振幅调制后的电源电压控制,另一方面,等幅的相位调制RF信 号的功率保持为一定。在非压缩模式下,对于PA103的输出功率而言,通过 将与振幅路径的包络相乘的标量系数维持不变的同时使与在相位路径的驱动 信号相乘的标量系数变化,来控制功率。但是,无论在哪一动作模式中,都 并不一定必须将不用于功率控制的一方的标量系数(在压缩模式时为与相位 调制RF信号相乘的相位路径标量系数,在非压缩模式时为与振幅路径的包 络相乘的相位路径标量系数)维持不变,也可以进行调整,以便改善功率放大 器的输出的失真特性和噪声特性,或者进行输出功率的校正。
实际上,如图7所示,发送功率控制单元107具有压缩模式用的标量系 数组(set)和非压缩模式用的标量系数组。在本实施方式的情况下,压缩模 式用的标量系数组和非压缩模式用的标量系数组在模式转移区域内设置有重 叠区域。
使用图7详细地说明本实施方式的发送功率控制单元107。
在压缩模式下,通过变更与振幅路径的包络(振幅分量信号)相乘的振幅 路径标量系数,从而控制发送功率。具体而言,PA103以压缩模式(右端的垂 直虚线的右侧)动作时,通过维持RF相位调制信号的电平(即,使相位路径标 量系数不变)的同时使振幅路径标量系数改变,从而实现功率控制。
在非压缩模式下,通过变更与相位路径的RF相位调制信号相乘的相位 路径标量系数,从而控制发送功率。具体而言,PA103以非压缩模式(左端的 垂直虚线的左侧)动作时,通过将与振幅路径的包络(振幅分量信号)相乘的振 幅路径标量系数维持不变的同时使相位路径标量系数改变,从而实现功率控 制。另外,在非压缩模式中,只有包络线位于AM路径上。
重叠区域是指,无论是选择了压缩模式时还是选择了非压缩模式时,都 有能够生成所需的输出功率的范围。具体而言,实际,只要具有图7中以实 线所示的振幅路径标量系数和相位路径标量系数,则能够实现压缩模式和非 压缩模式,但是在本实施方式的情况下,除了以实线所示的标量系数组之外, 通过还具有以虚线所示的标量系数组来扩大压缩模式的区域和非压缩模式的 区域,从而设置有能够使PA103以压缩模式和非压缩模式中的任意一个模式 动作的重叠区域。
校准(calibration)区域是模式转移受到影响的输出功率范围。具体而言, 它是在模式转移时发送功率可能发生不连续,而有可能需要校准的输出功率 范围。
在本实施方式的情况下,功率调整环路110的检测电路106、LPF108和 ADC109仅在需要时才动作。具体而言,基于输入到发送功率控制单元107 的TPC命令,将开/关(on/off)控制信号S20送出到LPF108和ADC109。例如, 如图4所示,在TPC命令表示1dB、2dB和3dB等的容许值严格的目标步长 大小时,输出开控制信号作为开/关控制信号S20。与此相对,在TPC命令表 示4dB以上等的容许值宽松的目标步长大小时,输出关控制信号作为开/关控 制信号S20。通过这样处理,能够使功率调整环路110仅在实质上需要时才 动作,从而能够降低消耗功率。
例如如下式所示,发送装置100跟踪发送功率的绝对值PLEV的变化。
PLEV k = Σ k = 1 N - 1 TPC k + PLEV 0
其中,PLEV表示发送功率的绝对值,TPC表示各个发送功率控制命令 所表示的步长大小(图3中的0,±0dB,±1dB,±2dB或±3dB)。而且,PLEV0 表示进行功率控制前的发送功率。
在发送功率控制单元107中,如下定义了模式转移阈值
如果假设Pc,min为以压缩模式能够实现的最小功率电平(dBm),则在 PLEVk≥Pc,min且PLEVk+TPCk+1<Pc,min时进行从压缩模式到非压缩模式的切 换。在PLEVk<Pc,min且PLEVk+TPCk+1≥Pc,min时进行从非压缩模式到压缩模 式的切换。
图8是表示转移目的地的非压缩模式的输出功率小于转移源的压缩模式 的输出功率的情况下的、从压缩模式向非压缩模式的转移动作的图。图9是 表示转移目的地的非压缩模式的输出功率大于转移源的压缩模式的输出功率 的情况下的、从压缩模式向非压缩模式的转移动作的图。
在图8和图9的情况下,发送装置100维持压缩模式,直到在压缩模式 的能力上最小的功率Pc,min为止。发送装置100以在非压缩模式也获取与压 缩模式相同的输出功率为目的,检测非压缩模式从原来的功率校准值变动了 多少(漂移(drift)量)。发送装置100利用PAL110检测该漂移量。然后,发 送装置100为了去除非压缩模式的变动,也就是为了抑制压缩模式与非压缩 模式之间的不连续,对在非压缩模式的功率的参数(标量系数S10和S11)进行 校正。
通过这样处理,在图8和图9中,即使在如果不进行校正则转移到以实 线表示的非压缩模式的输出功率直线而输出功率的不连续较大的情况下,通 过进行校正也转移到以虚线表示的非压缩模式的输出功率直线,其结果,从 压缩模式转移到非压缩模式时的输出功率的不连续被抑制。
图10和图11是表示从非压缩模式向压缩模式的转移动作的图。图10 示出了转移源的非压缩模式的输出功率小于转移目的地的压缩模式的输出功 率的情况下的转移动作。而且,图11示出了转移源的非压缩模式的输出功率 大于转移目的地的压缩模式的输出功率的情况下的转移动作。
以下说明图10的转移动作。在非压缩模式的动作点a,输出功率命令到 达以压缩模式能够实现的最小功率电平Pc,min时,发送装置100使检测电路 106、LPF108和ADC109动作来测量实际的输出功率,并检测实际的功率与 Pc,min之间的差作为非压缩模式的漂移量。发送功率控制单元107基于该漂 移量,持续非压缩模式地将输出功率提高到动作点b,该动作点b为实际的 输出功率电平成为Pc,min的动作点。在非压缩模式下到达动作点b时,发送 装置100使模式转移到压缩模式的动作点c,之后以压缩模式进行动作。这样, 在输出功率命令到达以压缩模式能够实现的最小功率电平Pc,min时(即,到达 动作点a时),经由动作点b地转移到压缩模式的动作点c而不是立即转移到 动作点c,从而能够以输出功率的变动小的状态进行从动作点b到动作点c 的模式转移。
以下说明图11的转移动作。在非压缩模式的动作点a,输出功率命令到 达以压缩模式能够实现的最小功率电平Pc,min时,发送装置100使检测电路 106、LPF108和ADC109动作来测量实际的输出功率,并检测实际的功率与 Pc,min之间的差作为非压缩模式的漂移量。发送功率控制单元107基于该漂 移量(或者在动作点a的实际的输出功率),求能够获取与动作点a的输出功率 相等的输出功率的压缩模式的标量系数S10和S11并将其输出,从而使模式 转移到压缩模式的动作点b。这样,在输出功率命令到达以压缩模式能够实 现的最小功率电平Pc,min时(即,到达动作点a时),转移到能够获取与动作 点a的输出功率相等的输出功率的压缩模式的动作点b而不是转移到压缩模 式的Pc,min的动作点b’,从而能够以输出功率的变动小的状态进行从动作点 a到动作点b的模式转移。
也就是说,如图10和图11所示,平方向的转移(图10中的从动作点b 向动作点c的转移,以及图11中的从动作点a向动作点b的转移)是维持来自 发送装置100的实际的输出功率地进行的。TPC命令等于作为对象的从非压 缩模式到压缩模式的转移功率时,发送装置100测量非压缩模式的漂移量。 如图10所示,如果漂移向较小的方向上发生,则发送装置100留在非压缩模 式的状态直到非压缩模式的功率到达重叠区域为止,而到达重叠区域时转移 到压缩模式。如图11所示,如果变动向较大的方向上发生,则发送装置100 检索功率表格,维持输出功率地转移到压缩模式。
图12A、图12B和图12C是分别表示转移目的地的非压缩模式的输出功 率大于转移源的压缩模式的输出功率的情况下的、从压缩模式向非压缩模式 的转移动作的图。作为单纯的情形,图12A示出了每次-1dB地降低输出功率 的情形。图12B示出了每次-2dB地降低输出功率的情形。图12C示出了每 次-3dB地降低输出功率的情形。
图12A、图12B和图12C基本上表示与图9同样的动作。也就是说,即 使在如果不进行校正则转移到以实线表示的非压缩模式的输出功率直线而输 出功率的不连续变大的情况下,通过进行校正也转移到以虚线表示的非压缩 模式的输出功率直线,其结果,从压缩模式转移到非压缩模式时的输出功率 的不连续被抑制。
图13是详细地示出了在转移目的地的非压缩模式的输出功率大于转移 源的压缩模式的输出功率的情况下,发送装置100如何从压缩模式转移到非 压缩模式的图。
图13表示一例以W-CDMA标准发送时的动作模式的转移状态。对本技 术领域的技术人员显而易见的是,采用W-CDMA方式时,在码元与码元之 间,将功率放大器的输出变更为所指定的输出功率电平。
图13中认为该码元与码元之间的边界位于0μsec处。另外,在3GPP的 规格中,在码元边界的前后±25μsec的期间内没有关于功率放大器的输出功率 电平的规定,所以输出功率电平并不需要落在设定功率的容许值的范围内。
因此,在本实施方式的发送装置100中,在码元边界的前后25μsec的期 间内,切换到压缩模式和非压缩模式的两种动作模式,调查两种动作模式下 的功率放大器的输出功率电平,基于其结果进行动作模式的切换动作。
发送装置100在图13所示的各个点(A)~(O)进行以下动作。这里,Vdet 为检测电路106的输出。
(A)测量压缩模式下的检测电路106的输出电压Vdet。
(B)以相同的输出功率,将模式切换到非压缩模式。
(C)等待至Vdet稳定。
(D)对发送功率控制单元107引入非压缩模式下的Vdet。
(E)基于(A)的Vdet与(D)的Vdet之间的差,计算非压缩模式的功率校正 值。
(F)基于在(E)中求出的校正值设定相位路径标量系数(另外,还可以改变 振幅路径标量系数)以使非压缩模式下的输出功率等于(或接近)压缩模式下的 输出功率,来控制非压缩模式。
(G)等待至Vdet稳定。
(H)对发送功率控制单元107引入新的Vdet。
(I)基于(A)的Vdet与(H)的Vdet之间的差,计算更正确的非压缩模式的 功率校正值。
(J)基于在(I)中更新后的校正值设定相位路径标量系数(另外,还可以改变 振幅路径标量系数),以使非压缩模式下的输出功率等于(或接近)压缩模式下 的输出功率,从而控制非压缩模式。
(K)等待至Vdet稳定。
(L)对发送功率控制单元107引入新的Vdet。
(M)基于(A)的Vdet与(L)的Vdet之间的差,计算非压缩模式的最终的功 率校正值。
(N)基于在(M)中的校正值设定相位路径标量系数(另外,还可以改变振幅 路径标量系数),以使非压缩模式下的输出功率等于(或接近)压缩模式下的输 出功率,从而更新非压缩模式,进入新的TPC步骤。
(O)执行TPC步骤。
另外,最终的校正值用于发送装置100进行非压缩模式的期间。
图14是表示转移目的地的非压缩模式的输出功率小于转移源的压缩模 式的输出功率的情况下的、从压缩模式向非压缩模式的转移动作的图。作为 简单的情形,图14示出了每次-1dB地降低输出功率的情形。图14基本上示 出了与图8同样的动作。也就是说,即使在如果不进行校正则转移到以实线 表示的非压缩模式的输出功率直线而输出功率的不连续变大的情况下,通过 进行校正也转移到以虚线表示的非压缩模式的输出功率直线,其结果,从压 缩模式转移到非压缩模式时的输出功率的不连续被抑制。
图15是详细地示出了在转移目的地的非压缩模式的输出功率小于转移 源的压缩模式的输出功率的情况下,发送装置如何从压缩模式转移到非压缩 模式的图。另外,图15中的时间轴的说明与图13相同。
发送装置100在图13所示的各个点(A)~(O)进行以下动作。
(A)测量压缩模式下的检测电路106的输出电压Vdet。
(B)以相同的输出功率命令,将模式切换到非压缩模式。
(C)等待至Vdet稳定。
(D)对发送功率控制单元107引入非压缩模式下的Vdet。
(E)基于(A)的Vdet与(D)的Vdet之间的差,计算非压缩模式的最初的功 率校正值。
(F)基于在(E)中求出的校正值设定相位路径标量系数(另外,还可以改变 振幅路径标量系数)以使非压缩模式下的输出功率等于(或接近)压缩模式下的 输出功率,从而控制非压缩模式。
(G)等待至Vdet稳定。
(H)对发送功率控制单元107引入新的Vdet。
(I)基于(A)的Vdet与(H)的Vdet之间的差,计算更正确的非压缩模式的 功率校正值。
(J)基于在(I)中更新后的校正值设定相位路径标量系数(另外,还可以改变 振幅路径标量系数)以使非压缩模式下的输出功率等于(或接近)压缩模式下的 输出功率,从而控制非压缩模式。
(K)等待至Vdet稳定。
(L)对发送功率控制单元107引入新的Vdet。
(M)基于(A)的Vdet与(L)的Vdet之间的差,计算非压缩模式的最终的功 率校正值。
(N)基于在(M)中的校正值设定相位路径标量系数(另外,还可以改变振幅 路径标量系数)以使非压缩模式下的输出功率等于(或接近)压缩模式下的输出 功率,从而更新非压缩模式,进入新的TPC步骤。
(O)执行TPC步骤。
然后,说明从非压缩模式转移到压缩模式的情形。
首先,说明+1dB步长。
图16示出了转移源的非压缩模式的输出功率小于转移目的地的压缩模 式的输出功率的情况下的、从非压缩模式向压缩模式的转移动作。作为简单 的情形,图16示出了每次+1dB地提高输出功率的情形。
图16基本上示出了与图10同样的动作。也就是说,在输出功率命令到 达了以压缩模式能够实现的最小功率电平Pc,min时(即,到达动作点a时), 经由动作点b’和b地转移到压缩模式的动作点c而不是立即转移到动作点c, 从而能够以输出功率的变动较小的状态进行从动作点b到动作点c的模式转 移。
图17是详细地示出了在转移源的非压缩模式的输出功率小于转移目的 地的压缩模式的输出功率的情况下,发送装置100如何从非压缩模式转移到 压缩模式的图。图17表示例如在图16中从动作点b转移到动作点c时的动 作。另外,图17中的时间轴的说明与图13相同。
发送装置100在图17所示的各个点(A)~(I)进行以下动作。
(A)测量非压缩模式下的检测电路106的输出电压Vdet。
(B)以相同的输出功率命令,将模式切换到压缩模式。
(C)等待至Vdet稳定。
(D)对发送功率控制单元107引入压缩模式下的Vdet。
(E)基于(A)的Vdet与(D)的Vdet之间的差,计算与非压缩模式之间的功 率误差。
(F)从功率表格上的压缩模式标量系数组中,选择使(E)中的功率误差变小 的地址(参照表1)。
(G)根据TPC命令,变更与在(F)中选择出的地址对应的标量系数组。
(H)使用在(G)中变更后的标量系数组,控制压缩模式。
(I)执行TPC步骤。
图18是表示转移源的非压缩模式的输出功率大于转移目的地的压缩模 式的输出功率的情况下的、从非压缩模式向压缩模式的转移动作的图。作为 简单的情形,图18示出了每次+1dB地提高输出功率的情形。
图18基本上示出了与图11同样的动作。也就是说,在输出功率命令到 达了以压缩模式能够实现的最小功率电平Pc,min时(即,到达动作点a时), 转移到能够获取与动作点a的输出功率相等的输出功率的压缩模式的动作点 b而不是转移到压缩模式下的Pc,min的动作点b’,从而能够以输出功率的变 动较小的状态进行从动作点a到动作点b的模式转移。
图19是详细地示出了在转移源的非压缩模式的输出功率大于转移目的 地的压缩模式的输出功率的情况下,发送装置100如何从非压缩模式转移到 压缩模式的图。图19表示例如在图18中从动作点a转移到动作点b时的动 作。另外,图19中的时间轴的说明与图13相同。
发送装置100在图19所示的各个点(A)~(I)进行以下动作。
(A)测量非压缩模式下的检测电路106的输出电压Vdet。
(B)以相同的输出功率命令,将模式切换到压缩模式。
(C)等待至Vdet稳定。
(D)对发送功率控制单元107引入压缩模式下的Vdet。
(E)基于(A)的Vdet与(D)的Vdet之间的差,计算与非压缩模式之间的功 率误差。
(F)从功率表格上的压缩模式标量系数组中,选择使(E)中的功率误差变小 的地址(参照表1)。
(G)根据TPC命令,变更与在(F)中选择出的地址对应的标量系数组。
(H)使用在(G)中变更后的标量系数组,控制压缩模式。
(I)执行TPC步骤。
另外,在以4dB以上的步长大小转移到压缩模式的情况下,不进行功率 调整环路110的功率调整动作。这是因为,4dB的功率步长的容许为±2.0dB, 即使不进行功率调整环路110的功率调整动作,也能够实现该容许。另外, 如果因规格需要将余量(margin)增加到±2.0dB,也可以适用温度校正。
同样地,在以4dB以上的步长大小转移到非压缩模式的情况下,也不进 行功率调整环路110的功率调整。对于更大的步长大小,赋予了更大的容许 误差。最大的容许值±6.0dB超过了非压缩模式的总变动量。
如上所述,在本实施方式中,在接收到表示规定值以上的步长大小的TPC 命令时,不进行功率调整环路110的功率调整,从而能够降低不必要的消耗 功率。
接着,使用图21和图22的流程图说明本实施方式的发送装置100的整 体动作。
先说明在流程图中所使用的参数。
Pao:用于功率调整环路110的可变增益放大电路105的增益偏移(dB), 仅适合非压缩模式。
Ptable:存储在功率表格中的输出功率电平设定值(dBm)。
Pca:通过检测电路106测量出的实际的压缩模式的功率(dBm)。
Pua:通过检测电路106测量出的实际的非压缩模式的功率(dBm)。
另外,图20中的各个参数的含义如下。
Pc,min:压缩模式的功率的最小值(dBm)。
Pu,max:非压缩模式的功率的最大值(dBm)。
Pda:正在动作的检测电路106的功率阈值(dBm),其是非压缩模式下 的最小容许值,而且是在重叠区域实际能够做出的功率电平。
Pd,min:在功率电平为Pc,min时实际可测量的最小值(dBm),由于在 检测电路106中的缺陷,表示与Pc,min对应的最小的注册值。
在本实施方式中,发送装置100的PA103被设定为在发送功率大于第一 阈值的期间内以压缩模式动作,而在发送功率小于第二阈值的期间内以非压 缩模式动作。
图20是明确示出了压缩动作区域和非压缩动作区域的图。Pu,max对应 于所述第一阈值,Pc,max对应于所述第二阈值。如上所述,重叠区域是不管 使用压缩模式还是使用非压缩模式,都能够实现相同的输出功率的功率电平 区域。也可以对重叠区域的边界进行程序设计(programming)。如果进行程 序设计,则能够将发送装置100适用于多种无线通信系统的动作,而且能够 分组容纳具有不同动态特性的多个功率放大器。
图21是用于说明压缩模式的动作的流程图。
发送装置100接收到包含发送功率的变化量ΔP的信息(例如,TPC命令) 的新的发送功率控制信号后,在步骤ST1中,发送功率控制单元107检测该 发送功率控制信号(TPC命令)所指示的功率的变化量ΔP,如果没有变化则结 束流程,如果有变化则转移到步骤ST2。在步骤ST2中,如果加上变化量ΔP 的值为重叠区域的最低值Pc,min以上(ST2:“否”),则发送功率控制单元107 判断为能够直接进行压缩模式,转移到步骤ST3使功率变化ΔP。与此相对, 如果在步骤ST2中加上变化量ΔP的值小于重叠区域的最低值Pc,min(ST2: “是”),则判断为需要转移到非压缩模式,并转移到步骤ST4。
在步骤ST4中得到肯定结果意味着功率的变化大而不需要功率调整环路 110,此时,转移到步骤ST5而简单地将模式转移到非压缩模式后,进入步骤 ST3。与此相对,发送功率控制单元107在步骤ST4中得到否定结果,则判 断为需要进行功率调整环路动作,并转移到步骤ST6。
发送装置100在步骤ST6中使测量系统即功率调整环路110中的检测电 路106、LPF108以及ADC109动作,在步骤ST7中测量压缩模式下的PA103 的输出功率Pca,在步骤ST8中将模式切换到非压缩模式,在步骤ST9中测 量非压缩模式下的PA103的输出功率Pua。在步骤ST10中,发送功率控制单 元107进行误差校正,在步骤ST11中确认误差校正是否结束了,若误差校正 结束,则在步骤ST12中停止测量系统即功率调整环路110中的检测电路106、 LPF108以及ADC109的动作,转移到步骤ST3。除此之外,反复进行步骤 ST9和步骤ST10。另外,对于在步骤ST11中的误差校正的结束确认而言, 例如既可以根据误差(Pca-Pua)是否落在某个范围内来确认,也可以根据步骤 ST9和ST10的重复次数是否到达规定值来确认。
图22是用于说明发送装置100最初设为非压缩模式的情况下的动作的流 程图。
发送装置100接收到包含发送功率的变化量ΔP的信息(例如,TPC命令) 的新的发送功率控制信号后,在步骤ST21中,发送功率控制单元107检测该 发送功率控制信号(TPC命令)所指示的功率的变化量ΔP,如果没有变化则结 束流程(即,在非压缩模式下继续进行当前的功率电平的动作,继续该动作直 到接收到指示变更功率电平的TPC命令为止),如果有变化则转移到步骤 ST22,使功率变化ΔP(即,使Ptable=Ptable+ΔP)。
在步骤ST23中,判断新设定的功率表格是否落在非压缩模式的区域内。 通过比较Ptable+ΔP和Pda,判断Ptable+ΔP是否大于Pda来进行该动作。如 上所述,Pda与用于满足容许值的非压缩模式下的最小功率电平相对应。在 判断为Ptable+ΔP不大于Pda的情况下,则结束流程,发送装置100继续进 行非压缩模式动作。另一方面,判断为Ptable+ΔP大于Pda(即,判断为落在 非压缩模式的区域内的情况下),转移到步骤ST24。在步骤ST24中,判断变 化量ΔP是否在增加的方向上。在步骤ST23和ST24中均得到肯定结果意味 着所指定的功率未落在非压缩模式的区域内,所以转移到步骤ST25。否则, 结束流程,继续进行非压缩模式动作。
在步骤ST25中,判断Ptable+ΔP是否大于非压缩模式下的最大可能功率 电平Pu,max。在步骤ST25中得到肯定结果意味着功率变化大而不需要功率 调整环路动作,此时,发送功率控制单元107转移到步骤ST26而简单地将模 式转移到压缩模式。与此相对,发送功率控制单元107在步骤ST25中得到否 定结果,则判断为需要进行功率调整环路动作,转移到步骤ST27。
发送装置100在步骤ST27中使测量系统即功率调整环路110中的检测 电路106、LPF108以及ADC109动作,在步骤ST28中测量非压缩模式下的 PA103的输出功率Pua。在步骤ST29中,在确认实际测量出的非压缩模式下 的输出功率Pua是否到达重叠区域,在未到达时在步骤ST30中停止测量系统 即功率调整环路110中的检测电路106、LPF108以及ADC109的动作,在非 压缩模式下以新的功率电平设定进行动作,并结束流程。
与此相对,在确认非压缩模式的输出功率到达重叠区域时(判断为 Pua≥Pd,min时),转移到步骤ST31,使非压缩模式的功率与最近的压缩模式 的功率匹配。
如上所述,根据本实施方式,具有两种功率放大器动作模式,在第一动 作模式(压缩模式)本质上正确,第二动作模式(非压缩模式)本质上正确性较差 的情况下,将第一动作模式下的功率放大器输出的测量值用于校正第二动作 模式下的功率放大器输出,从而在本质上正确的第一动作模式与本质上正确 性较差的第二模式之间进行切换时,能够抑制模式切换所造成的发送功率的 变动(输出功率的不连续)。
另外,根据本实施方式,设置第一动作模式(压缩模式)用的标量系数组 和第二动作模式(非压缩模式)用的标量系数组,并使用该标量系数组控制发送 功率,从而在本质上正确的第一动作模式与本质上正确性较差的第二模式之 间进行切换时,能够抑制模式切换所造成的发送功率的变动(输出功率的不连 续),所述第一动作模式用的标量系数组和第二动作模式用的标量系数组中, 在第一动作模式和第二动作模式的功率边界设置了互相重叠的区域。
另外,根据本实施方式,通过选择第一模式切换或第二模式切换,能够 仅在实质上需要时才使检测电路106、LPF108和SDC109等的测量单元动作, 从而能够以低消耗功率抑制模式切换所造成的发送功率的变动(输出功率的 不连续),所述第一模式切换参照PA103的输出功率电平进行压缩模式和非压 缩模式之间的模式切换,所述第二模式切换不参照PA103的输出功率电平进 行压缩模式和非压缩模式之间的模式切换。
(实施方式2)
在本实施方式中,提供如下方法和装置,即,以实施方式1的方法和装 置作为基础,进而能够满足例如如图4所示的功率控制精度要求。
使PA103以压缩模式动作还是以非压缩模式动作,取决于应用。在适用 于W-CDMA时的代表性的实施方式中,压缩模式下的最小功率电平(Pc,min) 被制定为0dBm,重叠区域为6dB宽度(在+/-2dB上加上附加的2dB作为余 量)。
在动作时,发送装置100受到输出功率的增减的命令,以便符合网络动 作环境。例如,如上所述,在UMTS应用中,TPC命令要求发送装置100例 如以+/-1dB,+/-2dB,.........为单位增减输出功率。如果,如上所述在非压 缩模式区域内从当前的功率电平增加了ΔP功率电平步长的情况下,输出功率 电平还处在非压缩模式区域内,发送装置100从功率表格中只读出任意的振 幅路径标量系数和/或相位路径标量系数,使用新的功率电平记述在表格中 作为地址。然后,发送功率控制单元107将该标量系数提供给振幅控制电路 104和可变放大电路105,从而进行功率电平的变更。
如果功率电平的增加大而超过重叠区域(例如,从非压缩模式区域进入压 缩模式区域),则发送控制单元107读出用于将PA103设定为新的模式的新的 功率电平的、适当的振幅路径标量系数和相位路径标量系数,从而进行模式 切换。对于这些较大的步长大小,由于输出功率电平的容许值大,所以在两 个模式之间不需要进行校准。
被命令更小的步长宽度时的状况不同,增加ΔP的功率电平时,输出功 率电平进入重叠区域内。发生这样的情况时,为了决定是否需要进行从非压 缩模式切换到压缩模式的模式,以及为了决定需要多少步长以用于保证所得 的功率电平的变化满足规定的输出功率电平控制容许值,起动发送装置100 的功率调整环路110。
如上所述,因为发送装置100中的相位路径内的电气电路元件的动态特 性的误差,在压缩模式的输出功率电平曲线与非压缩模式的输出功率电平曲 线之间,可观察到不连续或间隔。可惜,如果以在重叠区域的功率电平进行 模式切换,则由于该不连续,有时难以满足功率控制容许值。例如,在 W-CDMA标准中,对1dB的功率步长大小允许了+/-0.5dB的容许值。
本实施方式中,在功率电平进入重叠区域时,为了保证实施无线标准所 制定的功率控制容许值,启动功率调整环路110。更具体而言,变更后的功 率电平落在重叠区域的范围内时,发送装置100的功率调整环路110执行用 于决定标量系数的算法,该标量系数是为了由振幅控制电路104和可变增益 放大电路105获取目标功率电平所需的标量系数。通过一个以上的集成电路, 按照规定的规则执行该算法。该集成电路即可以是与发送装置100独立的集 成电路,也可以是包括发送装置100中的其它元件的一部分或全部的集成电 路。实际的标量系数和/或校正系数存储在表格中,可以根据发送功率控制单 元107所接收的功率控制信号(TPC命令)进行检索。
在发送功率控制单元107基于由TPC命令所示的功率电平步长ΔP将输 出功率电平从非压缩模式区域增加到压缩模式区域的情况下,功率调整环路 110的算法为了将可变增益放大电路105的设定维持不变的同时决定压缩模 式的功率电平而动作,所述压缩模式的功率电平为与满足可适用的无线标准 的功率控制精度规格的功率电平最近的压缩模式的功率电平。但是,为了可 靠地进行满足要求的精度的功率控制,需要将附加的功率电平列入在功率表 格中。
以下说明以所有的功率设定的设定误差都均等为前提的情形。例如,考 虑以下的情况,即W-CDMA系统的发送装置100受到每次ΔP=1dB地变更 输出功率电平的指令,假设当前的输出功率电平即Ptable在名义上设定为 -1dBm的电平,而且最低的压缩模式的功率电平为0dBm。对ΔP=1dB允许 了+/-0.5dB的功率控制容许值,所以假设功率电平变更前的输出功率电平在 -1.25至-0.75dBm的范围内即可。
如图23A的模式转移图所示,功率电平的ΔP=1dB的增加为在-0.25至 +0.25dBm的范围内的Ptable+ΔP的输出功率电平。向与0dBm的功率电平最 近的、可利用的压缩模式的模式切换,满足W-CDMA规格所允许的+/-0.5dB 的功率精度容许值,且还甚至满足更严格的最大容许步长大小误差 +/-0.25dB。
可惜,并不是在从非压缩模式向压缩模式的所有的功率电平转移中都满 足最大容许步长大小误差+/-0.25dB。例如,假设当前的非压缩模式的功率电 平即Ptable为-0.7dBm。
ΔP=+1dB的功率电平步长为0.3dBm的非压缩模式功率电平,其为 0.3+/-0.5dBm(即-0.2dBm至0.8dBm)的容许范围。与+/-0.25dB(本说明书中为 +/-0.5dB)的最大容许步长大小误差合计在一起,向与1dBm的功率电平最近 的压缩模式的转移提供1+/-0.25dBm(即0.75dBm至+1.25dBm)的范围的功率。
这样的模式转移中的功率电平范围的上端值比-0.2dBm至0.8dBm的容 许范围的上限容许电平大。因此,如果允许以1dB功率电平进行向压缩模式 的模式切换,则无法满足W-CDMA规格下的功率控制容许值。到 0dBm(0+/-0.25dBm即-0.25dBm至+0.25dBm)的压缩模式功率电平的转移的 功率电平范围的下端值比-0.2dBm至0.8dBm的容许范围的下限容许电平小, 所以也同样无法满足规格。
根据本实施方式,将附加的压缩模式功率电平加到功率表格中,并将其 用于从非压缩模式向压缩模式的模式切换。由此,能够满足所使用的无线标 准所指定的功率控制精度。
例如,通过在压缩模式的功率上加上0.5dBm的功率,并将其存储在功 率表格中,从而能够在W-CDMA标准下的1dB步长大小时满足+/-0.5dB的 功率控制精度要求。
通过考虑上述例子,即接收了表示1dB的功率增加的命令,执行了从非 压缩模式下的0.3dBm向压缩模式下的0.5dBm的模式切换的例子,能够确认 满足W-CDMA规格的事实。可以看到,功率电平范围(0.5dBm+/-0.25dB)的 上限和下限的功率电平都在-0.2dBm至0.8dBm的容许范围内。本领域的技术 人员容易得知,能够确认即使采用其它的功率电平也能够满足规格。
为了也可靠地满足累积性的容许值(图5),也可以将附加的功率电平值添 加到压缩模式的功率表格中。例如,如图23A所示,如果包含了1.25dB的电 平,则通过其后的1dB的功率电平命令,从0.5dBm移动到1.25dBm, 2dBm,......。
为了更大的功率电平步长大小,无须将附加的功率表格输入(如上述的例 中的0.25dBm和1.25dBm)引入到功率表格中。这是因为,对于更大的步长大 小的功率控制容许值更宽松。
图23B和图23C表示例如在发送装置100被指示每次ΔP=2dB或ΔP=3dB 地增加输出功率电平的情况下的、从非压缩模式向压缩模式的模式转移。2dB 步长大小的功率控制容许值为+/-1dB(参见图3的表格),3dB步长大小的功率 控制容许值为+/-2dB,由于这些容许值都较宽,所以能够在满足+/-0.5dB的 最大步长大小误差的同时,转移到现存的压缩模式功率电平。
图24A和图24B是用于说明发送装置100最初设为非压缩模式的情况下 的本实施方式的动作的流程图。另外,由于已经使用图22说明了步骤ST21 至ST30的处理,所以说明步骤ST31以后的处理。
若在步骤ST29中得到Ptable+ΔP进入了重叠区域(ST29:“是”)的结论, 则为了判断是否被要求从非压缩模式向压缩模式的模式切换,功率调整环路 算法判断新的功率电平Ptable+ΔP是否进入在图23A、图23B或图23C中标 注了阴影的区域内。为了做出该判断,如在步骤ST31和ST32所示,发送装 置100的发送功率控制单元107使PA103为压缩模式,并使PA103以在压缩 模式下能够使用的最低的输出电平动作。
然后,在步骤ST33(图24B)中,通过检测电路106测量压缩模式下的实 际的输出Pca,并与在步骤ST28中测量出的实际的输出功率比较。然后,在 步骤ST34中,功率调整环路算法判断Pca-Pua是否为0.25dB以下。如果 Pca-Pua为0.25dB以下,则该事实意味着未到达重叠区域,不需要在非压缩 模式的功率电平与压缩模式的功率电平之间进行功率调整(即校准)。由于非压 缩模式功率模式曲线上的误差足够小,所以不需要进行对压缩模式功率电平 的功率调整,可直接利用预先校正功率表格输入。此时,在步骤ST35中转移 到非压缩模式,在ST36中将从功率表格读出的标量系数组返回到非压缩模式 的标量系数组。
但是,如果Pca-Pua大于0.25dB,由于偏离较大,需要进行调整到最近 的压缩模式功率电平的功率调整。在步骤ST37中基于Pua与Pca之间的差进 行切换到压缩模式的模式切换,并选择适当的压缩模式的功率表格输入,由 此实现该调整。如果重叠区域因装置特性而变化,则“切换”状态的值也反映 新的重叠区域而变化。一旦完成校准之后,在步骤ST39中停止功率调整环路 110的测量系统的动作,然后发送装置100继续进行压缩模式功率电平下的 动作,直到接收到新的功率电平变更命令为止。
本说明书基于2006年10月25日提交的美国专利申请US60/854,072及 2006年12月14日提交的美国专利申请US60/875,084。其内容都包含于此以 资参考。
工业实用性
本发明例如适合用于极化调制发送装置。
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