BRPI0702890B1 - transmissor para um dispositivo de comunicação sem fio e método de fornecer um sinal de voltagem de suprimento - Google Patents

Abstract

controle aprimorado de modulos amplificadores de energia regulados por comutador. várias versões aqui descritas relacionam-se a um bloco de gerenciamento de energia e a um bloco de amplificação utilizados no transmissor de um subsistema de comunicação. o bloco de gerenciamento de energia fornece controle aprimorado para o sinal de controle de ganho fornecido a um pré-amplificador e a voltagem de suprimento fornecida a um amplificador de energia que estão ambos no bloco de amplificação. a energia gasta pelo amplificador de energia é otimizada ao empregar um método de controle contínuo em que um ou mais laços de retro-alimentação são empregados para levar em conta várias características dos componentes do transmissor e dos valores de controle.

Description

(54) Título: TRANSMISSOR PARA UM DISPOSITIVO DE COMUNICAÇÃO SEM FIO E MÉTODO DE FORNECER UM SINAL DE VOLTAGEM DE SUPRIMENTO (73) Titular: BLACKBERRY LIMITED. Endereço: 2200 UNIVERSITY AVENUE E„ WATERLOO, ON, CANADÁ(CA) (72) Inventor: WEN-YEN CHAN; NASSERULLAH KLAN.

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 04/12/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 04/12/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

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TRANSMISSOR PARA UM DISPOSITIVO DE COMUNICAÇÃO SEM FIO E MÉTODO DE FORNECER UM SINAL DE VOLTAGEM DE SUPRIMENTO

CAMPO

Esta descrição relaciona-se genericamente a 5 dispositivos de comunicação sem fio e, mais particularmente, ao controle do amplificador de energia regulado por comutador que utiliza acionador de entrada.

HISTÓRICO

Dispositivos de comunicação sem fio de mão são energizados por uma ou mais baterias internas. O principal critério de desempenho para esses dispositivos é a vida útil de suas baterias, e uma grande parcela da energia de bateria é consumida em um bloco de amplificação de energia do transmissor do dispositivo. Em muitas aplicações sem fio manuais, o suprimento de energia no modo comutado, que fornece a voltagem de suprimento a um amplificador de energia no bloco de amplificação de energia, é utilizado para reduzir o consumo geral de energia. No entanto, isto exige o controle cuidadoso do suprimento de energia no modo comutado para atingir economias de energia ótimas. Para simplificar o controle, muitos projetos convencionais utilizam uma técnica de controle de passo fixo, ou contínuo, para controlar o suprimento de energia no modo comutado. No entanto, sem empregar informação adicional, ambas essas técnicas poderão resultar em economias de energia sub-ótimas, poderão ser de calibragem mais complicada, e poderão ter um efeito adverso nos artefatos de compressão do sinal de saída. Com a maioria dos projetos, os artefatos de compressão são muito baixos comparados com a energia do sinal até que a voltagem de

Petição 870180139130, de 08/10/2018, pág. 15/16

2/37 suprimento fornecida ao amplificador de energia aproxima-se de seu limite de energia de transmissão em cujo ponto os artefatos de compressão aumentam.

SUMARIO

Em um aspecto, pelo menos uma versão aqui descrita fornece um transmissor para um dispositivo de comunicação sem fio. O transmissor compreende um bloco de amplificação de energia que compreende um pré-amplificador configurado para amplificar um sinal de transmissão e produzir um sinal de transmissão pré-amplificado; e um amplificador de energia acoplado ao pré-ampli f icador e conf igurado para amplificar o sinal de transmissão pré-amplificado para produzir um sinal de transmissão amplificado. O transmissor ainda compreende um detector acoplado à saída do préamplificador e configurado para fornecer um sinal de saída de pré-amplificador detectado; e um bloco de gerenciamento de energia. O bloco de gerenciamento de energia compreende um bloco de controle regulador de comutação configurado para gerar um sinal de controle de suprimento de comutação com base no sinal de saída de pré-amplificação detectado; e um suprimento de energia no modo comutado acoplado ao bloco de controle regulador de comutação e configurado para gerar um sinal de voltagem de suprimento com base no sinal de controle de suprimento de comutação e fornecer o sinal de voltagem de suprimento para o amplificador de energia.

Em outro aspecto, pelo menos uma versão aqui descrita fornece um dispositivo de comunicação móvel que compreende um processador principal configurado para controlar a operação do dispositivo de comunicação móvel; e um ηίίΗρΗ Ht αίτια de comunicação conectado ao processador

3/37 principal, o subsistema de comunicação sendo configurado para enviar e receber dados. O subsistema dé comunicação compreende um bloco de amplificação de energia, um detector, e um bloco de gerenciamento de energia. O bloco de amplificação de energia compreende um pré-amplificador configurado para amplificar um sinal de transmissão para produzir um sinal de transmissão pré-amplificado; e um amplificador de energia acoplado ao pré-amplificador e configurado para amplificar o sinal de transmissão préamplificado para produzir um sinal de transmissão amplificado. 0 detector é acoplado à saída do préamplificador e configurado para fornecer um sinal de saída de pré-amplificador detectado. O bloco de gerenciamento de energia compreende um bloco de controle regulador de comutação configurado para gerar um sinal de controle de suprimento de comutação configurado para gerar um sinal de controle de suprimento de comutação com base no sinal de saída de pré-amplificador detectado; e um suprimento de energia de modo comutado acoplado ao bloco de controle regulador de comutação e configurado para gerar um sinal de voltagem de suprimento com base no sinal de controle de suprimento de comutação e fornecer o sinal de voltagem de suprimento para o amplificador de energia.

Em ainda outro aspecto, pelo menos uma versão aqui descrita fornece um método de fornecer um sinal de controle de suprimento de comutação para o bloco de amplificação de energia de um transmissor, o bloco de amplificação de energia incluindo um pré-amplificador e um amplificador de energia. O método compreende detectar a saída do préamplificador para fornecer um sinal de saída de pré4/37 amplificador detectado; e gerar um sinal de controle de suprimento de comutação com base no sinal de saída de préamplificação detectado; e gerar o sinal de voltagem de suprimento ao fornecer o sinal de controle de comutação para o suprimento de energia de modo comutado.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

Para uma melhor compreensão das versões exemplares aqui descritas e mostrar mais claramente como elas poderão ser colocadas em vigor, será feita agora referência, apenas por meio de exemplo, aos desenhos acompanhantes em que:

A Figura 1 é um diagrama de blocos de uma versão exemplar de um dispositivo de comunicação sem fio.

A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma versão exemplar de um componente do subsistema de comunicação do dispositivo móvel da Figura 1.

A Figura 3 é um diagrama de blocos de uma versão exemplar de uma parte de um bloco de gerenciamento de energia e um bloco de amplificação do subsistema de comunicação do dispositivo de comunicação sem fio.

A Figura 4 é um diagrama de quadro de f luxo de um método exemplar que pode ser ut i1i zado para encontrar valores apropriados para uma função de transferência de controle de comutação para um bloco de controle de comutação do bloco de gerenciamento de energia. E

A Figura 5 é um diagrama de blocos de uma versão exemplar de uma controladora de limite de energia do bloco de gerenciamento de energia.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Será apreciado que por simplicidade e clareza de ilustração, quando considerado apropriado, os números de

5/37 referência poderão ser repetidos entre as figuras para indicar elementos correspondentes ouí análogos. Além disso, detalhes específicos poderão ser incluídos para fornecer uma compreensão abrangente das versões aqui descritas. No entanto, será compreendido por aqueles de habilidade ordinária na tecnologia que as versões aqui descritas poderão ser praticadas sem esses detalhes específicos. Em outros casos, métodos, procedimentos e componentes bem conhecidos não foram descritos em detalhes de modo a não obscurecer as versões aqui descritas. Ademais, esta descrição não deve ser considerada como limitando o escopo das versões aqui descritas, e sim como meramente descrevendo a implementação das várias versões aqui descritas.

Um dispositivo de comunicação sem fio é um dispositivo de comunicação bilateral com capacidade de comunicação de dados avançada tendo a capacidade de comunicar com outros sistemas de computador. 0 dispositivo de comunicação sem fio também poderá incluir a capacidade para a comunicação de voz. Dependendo da funcionalidade fornecida pelo dispositivo de comunicação sem fio, ele poderá ser aqui referido como um dispositivo de mensagens de dados, um dispositivo de radiochamada bilateral, um telefone celular com capacidade de mensagem de dados, um aparelho de Internet sem fio, ou um dispositivo de comunicação de dados (com ou sem capacidade de telefonia) . O dispositivo de comunicação sem fio comunica-se com outros dispositivos através de uma rede de estações transceptoras.

Com referência primeiro à Figura 1, é nela mostrada um diagrama de blocos de uma versão exemplar de um dispositivo

6/37 de comunicação sem fio 100 que também poderá ser referido como um dispositivo de comunicação móvel. O dispositivo de comunicação sem fio 100 compreende um número de componentes, como a unidade de controle 102 que controla a operação geral do dispositivo de comunicação sem fio 100. A unidade de controle 102 poderá ser um microprocessador ou uma microcontroladora. Qualquer microcontroladora comercialmente disponível, como a microcontroladora disponível da ARM, Motorola, Intel e assemelhadas poderá ser utilizada para a unidade de controle 102.

As funções de comunicação, incluindo a comunicação de dados e possivelmente a de voz, são efetuadas através do subsistema de comunicação 104. O subsistema de comunicação 104 recebe mensagens e envia mensagens para uma rede sem fio 180. Em uma versão, o subsistema de comunicação 104 poderá ser configurado de acordo com as normas CDMA2000, ou com as normas do Global System for Mobile Communication (GSM) e do General Packet Radio Services (GPRS). A rede sem fio GSM/GPRS é utilizada em todo o mundo e espera-se que essas normas eventualmente serão suplantadas pelas normas Enhanced Data GSM Environment (EDGE) e Universal Mobile Telecommunications Service (UMTS). Novas normas ainda estão sendo definidas, mas acredita-se que elas terão similaridades com o comportamento de rede aqui descrito e também será compreendido que se pretende que o dispositivo utilize qualquer outra norma adequada que seja desenvolvida no futuro. O enlace sem fio que conecta o subsistema de comunicação 104 à rede representa um ou mais canais de radiof reqüênc ia {RF) diferentes, operando de acordo com protocolos definidos especificados para a comunicação

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CDMA2000 ou a comunicação GSM/GPRS. Com os protocolos de rede, esses canais são capazes de suportar tanto a comunicação de voz comutada por circuito como a comunicação de dados comutados por pacote.

A unidade de controle 102 também interage com subsistemas adicionais como a memória de acesso aleatório (RAM) 106, a memória flash 108, a tela 110, um subsistema de entrada/saída auxiliar {I/O) 112, uma porta de dados 114, um teclado 116, um alto-falante 118, um microfone 120, um subsistema de comunicação de curto alcance 122 e outros subsistemas de dispositivo 124. Alguns desses componentes poderão ser opcionais dependendo do tipo particular de dispositivo de comunicação sem fio. Outros tipos de dispositivos de armazenamento não voláteis conhecidos na tecnologia poderão ser utilizados em vez da memória flash 108. O teclado 116 poderá ser uma almofada do tipo telefone, um teclado alfanumérico ou outro teclado adequado.

Alguns dos subsistemas do dispositivo de comunicação sem fio 100 efetuam funções relacionadas à comunicação, enquanto outros subsistemas poderão fornecer funções residentes ou no dispositivo. Por meio de exemplo, a tela 110 e o teclado 116 poderão ser utilizados tanto para funções relacionadas com a comunicação, como entrar uma mensagem de texto para transmissão pela rede 180, como funções residentes no dispositivo como a calculadora ou a lista de tarefas. O software de sistema operacional, e vários outros algori tmos, ut i1i zados pela unidade de controle 102 são tipicamente armazenados em um armazém persistente como a memória flash 108, que poderá

8/37 alternativamente ser uma memória de apenas leitura (ROM) ou outro elemento de armazenamento similar (não mostrado). Aqueles habilitados na tecnologia apreciarão que o sistema operacional, aplicações específicas de dispositivos, ou partes das mesmas, poderão ser carregadas temporariamente em um armazém volátil como a RAM 106.

O dispositivo de comunicação sem fio 100 poderá enviar e receber sinais de comunicação pela rede 180 após haverem sido completados os procedimentos de registro ou de ativação de rede necessários. O acesso à rede é associado ao assinante ou usuário do dispositivo de comunicação sem fio 100. Para identificar o assinante, o dispositivo de comunicação sem fio 100 requer um Subscriber Identity Module ou cartão SIM 126 ou um R-UIM (Removable User Identity Module) a ser inserido em uma interface SIM 128 (ou uma interface R-UIM) para comunicar com a rede 180. O cartão SIM ou R-UIM 126 é um tipo de cartão inteligente convencional que é utilizado para identificar o assinante do dispositivo de comunicação sem fio 100 e personalizar o dispositivo de comunicação sem fio 100, entre outras coisas. Alternativamente, informação de identificação do usuário também pode ser programada dentro da memória flash 108. Serviços poderão incluir: varredura na Web e mensagens como correspondência eletrônica, correspondência por voz, Short Message Service (SMS), e Multimedia Messaging Services (MMS). Serviços mais avançados poderão incluir: pondo de venda, serviço de campo e automatização da equipe de vendas.

dispositivo de comunicação sem fio 100 é um dispositivo energizado por bateria e inclui uma interface

9/37 de batería 132 para receber uma ou mais baterias recarregãveis 130. A interface de batería 132 é acoplada a um regulador (não mostrado) que auxilia a bateria 130 a fornecer energia de suprimento V+ para o dispositivo de comunicação sem fio 100. Embora a tecnologia atual faça uso de uma bateria, tecnologias de fontes de energia futuras como microcélulas de combustível poderão fornecer a energia do dispositivo de comunicação sem fio 100,

A unidade de controle 102, além de suas funções de sistema operacional, permite a execução de aplicações de software no dispositivo de comunicação sem fio 100. Um conjunto de aplicações que controlam as operações do dispositivo básico, incluindo aplicações de comunicações de dados e de voz normalmente serão instaladas no dispositivo de comunicação sem fio 100 durante sua fabricação. Outra aplicação que poderá ser carregada no dispositivo de comunicação sem fio 100 poderá ser um gerente de informação pessoal (PIM) . O PIM tem a capacidade de organizar e de gerenciar itens de dados de interesse para o assinante como, mas sem a eles se limitar, correspondência eletrônica, eventos de calendário, correspondências de voz, compromissos, e itens de tarefas. A aplicação PIM tem a capacidade de enviar e de receber itens de dados através da rede sem fio 180. Em uma versão, os itens de dados PIM são perfeitamente integrados, sincronizados, e atualizados através da rede sem fio 180 com os itens de dados correspondentes do assinante do dispositivo de comunicação sem fio armazenados e/ou associados a um sistema de computador hospedeiro. Esta funcionalidade cria um computador hospedeiro espelhado no dispositivo de

10/37 comunicação 100 com relação a esses itens. Isto é particularmente vantajoso quando o sistema de computador hospedeiro é o sistema de computador do escritório do assinante do dispositivo de comunicação sem fio.

Aplicações adicionais também poderão ser carregadas no dispositivo de comunicação sem fio 100 através da rede 180, o subsistema de I/O auxiliar 112, a porta de dados 114, o subsistema de comunicação de curto alcance 122, ou qualquer outro subsistema de dispositivo adequado 124. Esta flexibilidade na instalação da aplicação aumenta a funcionalidade do dispositivo de comunicação sem fio 100 e poderá fornecer funções aprimoradas no dispositivo, funções relacionadas à comunicação, ou as duas. Por exemplo, aplicações de comunicação segura poderão permitir que funções de comércio eletrônico e outras transações financeiras sejam realizadas utilizando o dispositivo de comunicação sem fio 100.

A porta de dados 114 permite ao assinante estabelecer preferências através de um dispositivo externo ou aplicação de software e amplia as capacidades do dispositivo móvel 100 ao fornecer baixas de informação ou de software para o dispositivo móvel 100 que não através de uma rede de comunicação sem fio. A via de baixa alternativa, por exemplo, poderá ser utilizada para carregar uma chave de criptografia no dispositivo móvel 100 através de uma conexão direta e, desta forma, confiável para fornecer comunicação segura no dispositivo.

O subsistema de comunicação de curto alcance 122 fornece a comunicação entre o dispositivo de comunicação sem fio 100 e diferentes sistemas ou dispositivos, sem a

11/37 utilização da rede 180. Por exemplo, o subsistema 122 poderá incluir um dispositivo infravermelho e circuitos e componentes associados para a comunicação de curto alcance. Exemplos da comunicação de curto alcance poderão incluir normas desenvolvidas pela Infrared Data Association (IrDA), Bluetooth, e a família 802.11 de normas desenvolvidas pelo IEEE.

Em uso, o sinal recebido como uma mensagem de texto, uma mensagem de correspondência eletrônica, ou uma baixa de página da Web será processado pelo subsistema de comunicação 104 e entrado na unidade de controle 102. A unidade de controle 102 então processará o sinal recebido para saída na tela 110 ou alternativamente para o subsistema de 1/0 auxiliar 112. O assinante também poderá compor itens de dados, como mensagens de correspondência eletrônica, por exemplo, utilizando o teclado 116 em conjunto com a tela 110 e possivelmente o subsistema de I/O auxiliar 112. O subsistema auxiliar 112 poderá incluir dispositivos como: uma tela de toque, o mouse, esfera para apontar (TrackBall), detector de impressão digital infravermelho, ou uma esfera rolante com capacidade de pressionamento de botão dinâmico. O teclado 116 poderá ser um teclado alfanumérico e/ou o teclado do tipo telefone. O item composto poderá ser transmitido pela rede 150 através do subsistema de comunicação 104.

Para a comunicação de voz, a operação geral do dispositivo de comunicação sem fio 100 é substancialmente similar, exceto que a maioria dos sinais recebidos são emitidos para o alto-falante 118, e a maioria dos sinais para transmissão são transduzidos pelo microfone 120.

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Subsistemas alternativos de 1/0 de voz ou de áudio, como o subsistema de gravação de mensagem de voz, também poderão ser implementados no dispositivo de comunicação sem fio 100. Embora a saída de sinal de voz ou de áudio é efetuada essencialmente através do alto-falante 118, a tela 110 também poderá ser utilizada para fornecer informação adicional como a identidade da parte que chama, a duração da chamada de voz, ou outra informação relacionada a chamada de voz.

Com referência agora à Figura 2, é mostrado um diagrama de blocos do componente subsistema de comunicação 104 da Figura 1. O subsistema de comunicação 104 compreende um receptor 150, um transmissor 152, um ou mais elementos de antena embutidos ou internos 154, 156, osciladores locais (LOs) 158, e um módulo de processamento como o processador de sinal digital (DSP) 160.

O projeto particular do subsistema de comunicação 104 é dependente da rede 18 0 em que o dispositivo móvel 100 pretende operar, assim deve ser compreendido que o projeto ilustrado na Figura 2 serve apenas como um exemplo. Os sinais recebidos pela antena 154 através da rede 180 são entrados no receptor 150, que poderá efetuar funções de receptor comuns como a amplificação do sinal, a conversão descendente da freqüência, a filtragem, a seleção de canal, e a conversão analógico-para-digital (A/D). A conversão A/D de um sinal recebido permite que funções de comunicação mais complexas como a demodulação e a decodificação sejam efetuadas no DSP 160. De maneira similar, os sinais a serem transmitidos são processados, incluindo a modulação e a codificação, pelo DSP 160. Esses sinais processados pelo

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DSP são entrados no transmissor 152 para a conversão digital-para-analógico (D/A), a conversão ascendente da frequência, a filtragem, a amplificação e a transmissão pela rede 180 através da antena 156. O DSP 160 não apenas processa os sinais de comunicação, mas também fornece o controle para o receptor e o transmissor. Por exemplo, os ganhos aplicados aos sinais de comunicação no receptor 150 e no transmissor 180 poderão ser controlados adaptativamente através de algoritmos de controle de ganho automático implementados no DSP 160.

enlace sem fio entre o dispositivo móvel 100 e a rede 180 poderá conter um ou mais canais diferentes, tipicamente canais RF diferentes, e protocolos associados utilizados entre o dispositivo móvel 100 e a rede 180. 0 canal RF é um recurso limitado que precisa ser conservado, tipicamente devido aos limites na largura de banda geral e a energia de bateria limitada do dispositivo móvel 100.

Quando o dispositivo móvel 100 está inteiramente operacional, o transmissor 152 é tipicamente chaveado ou ligado apenas quando estiver enviado para a rede 180 e fica, de outra forma, desligado para conservar recursos. De modo similar, o receptor 150 é periodicamente desligado para conservar energia até ele ser necessário para receber sinais ou informação (se houver) durante períodos de tempo designados.

As várias versões aqui descritas relacionam-se a um bloco de gerenciamento de energia que pode ser utilizado no transmissor 152 do subsistema de comunicação 104. O bloco de gerenciamento de energia fornece o controle aprimorado para o sinal de controle de ganho fornecido ao pré14/37 amplificador e a voltagem de suprimento fornecida a um amplificador de energia. O pré-amplificador e o amplificador de energia estão ambos no bloco de amplificação de energia do transmissor 512. A energia gasta pelo amplificador de energia é otimizada ao empregar um controle contínuo em que pelo menos um laço de retroalimentação é empregado para levar em conta várias características de certos componentes do transmissor incluindo o pré-amplificador e o amplificador de energia bem como vários sinais de controle. A estrutura e a metodologia de processamento empregadas pelo bloco de gerenciamento de energia também resulta em um desempenho no domínio de código constante, como será explicado em maior detalhe abaixo.

Nos sistemas de comunicação que empregam canais de código ortogonais para combinar e separar vários fluxos de dados, o projetista precisa ter cuidado para não combinar, vazar ou acrescentar acidentalmente ruído aos diferentes canais ao distorcer o sinal composto. Na maioria dos projetos, o amplificador final (normalmente o amplificador de energia) é o dispositivo com maior probabilidade de ser acionado dentro da operação não linear. Isto é particularmente verdadeiro quando técnicas de economia de energia são utilizadas. Se o grau em que o amplificador de energia é comprimido varia consideravelmente durante sua faixa de operação, é possível que os efeitos indesejáveis no domínio do código estarão presentes em alguns níveis de energia e não em outros. Isto torna a pré-compensação dos vários canais de código impossível a menos que tenhamos o meio de variar a compensação com a modificação nas demandas

15/37 de energia. O amplificador de energia com compressão quase constante auxiliará no projeto geral de um transmissor com desempenho no domínio de código constante e ajudará a simplificar o projeto de banda base sem sacrificar a eficiência de energia.

Com referência agora à Figura 3, é nela mostrada um diagrama de blocos de uma versão exemplar de uma parte do transmissor 152, o duplexador 260 e a antena 156 do subsistema de comunicação 104. O transmissor 152 inclui um bloco de gerenciamento de energia 202, um detector 203, um acoplador 205, um bloco de amplificação de energia 204, um isolador 209 e um acoplador de saída 211. O isolador 209 e o acoplador de saída 211 são opcionais conforme é descrito mais abaixo. O duplexador 260 também está conectado ao receptor 150 (não mostrado). O bloco de gerenciamento de energia 202 inclui um bloco de controle de limite de energia 207, um bloco de controle regulador de comutação 208, um suprimento de energia no modo comutado 210, um bloco de controle de compensação 212, e um somador 213. O bloco de amplificação de energia 204 inclui um préamplificador 214, e um amplificador de energia 216. Em versões alternativa, o acoplador de saída 211 pode ser alimentado a um detector para a limitação de energia em alguns casos.

Também deve ser observado que o bloco de controle de limite de energia 207, o bloco de controle de compensação 212, o somador 213, e o sinal de controle TX_lim 224 são opcionais em algumas versões. Nessas versões, o sinal AGTC 222 é fornecido como o sinal de controle de ganho 230 para o pré-amplificador 214. Dependendo da aplicação particular,

16/37 bó o laço de controle de limite de energia e o laço de compensação podem ser utilizados separadamente. Esses laços são discutidos em maior detalhe abaixo.

O dispositivo de comunicação sem fio 100 gera um sinal de dado que é para ser transmitido utilizando o transmissor 152. 0 sinal de dado é tipicamente um sinal de freqüência comparativamente baixa que é geralmente referido como o sinal de banda base. O sinal de banda base é processado por vários componentes (não mostrados mas comumente conhecidos daqueles habilitados na tecnologia) do subsistema de comunicação 104 e misturado com um sinal de portadora tendo uma freqüência substancialmente mais alta para produzir um sinal de transmissão 225. O sinal de transmissão 225 é amplificado pelo bloco de amplificação de energia 204 para produzir um sinal de transmissão amplificado 227 para a transmissão sem fio. O sinal de transmissão amplificado 227 é então enviado através do isolador 209, do acoplador de saída 211, e do duplexador 260 para ser irradiado pela antena 156. O isolador 209 protege o bloco de amplificação de energia 204 de reflexos ou outra energia do sinal que vem dos componentes fluxo abaixo, como a antena 156. 0 isolador 209 pode, às vezes, ser utilizado para estabilizar o desempenho do duplexador 260.

O pré-amplificador 214 é um amplificador de ganho variável que produz um sinal de transmissão pré-amplificado 229. O ganho do pré-amplificador 214 é variado para fornecer uma primeira quantidade de ganho dependendo do nível de energia desejado para o sinal de transmissão amplificado 227. O ganho do pré-amplificador 214 é ditado por um sinal de controle de ganho 230 fornecido pelo bloco

17/37 de controle de limite de energia 207. O amplificador de energia 216 então amplifica o sinal de transmissão préamplificado 229 para fornecer o restante do ganho necessário. Um filtro (não mostrado) poderá opcionalmente ser acrescentado após o pré-amplificador 214 para remover o ruído que é introduzido dentro do sinal de transmissão préamplifiçado 229 pelo pré-amplificador 214 e estágios anteriores do dispositivo de comunicação sem fio 100. Uma pessoa habilitada na tecnologia será capaz de selecionar parâmetros apropriados para este filtro.

Em qualquer ponto durante a operação, o amplificador de energia 216 requer um sinal de voltagem de suprimento 232 com uma magnitude que é suficiente de modo que o sinal de transmissão amplificado 227 pode ser produzido com no máximo um nível máximo de distorção aceitável. Se o amplificador de energia 216 está sempre operando com o mesmo nível de distorção aceitável, então uma correção fixa do dado de banda base correspondente pode ser feito para contrapor-se à distorção enquanto economiza energia. Assim, quando o sinal de transmissão amplificado 227 está em qualquer energia dentro da faixa dinâmica do transmissor, o amplificador de energia 216 deve ter espaço superior constante para assegurar que o sinal de transmissão amplificado 227 é, no máximo, sempre distorcido da mesma maneira.

Uma razão para a perda de energia significativa no bloco de amplificação de energia 204 é que o sinal de transmissão amplificado 227 raramente está no nível máximo mencionado acima e normalmente está a um nível de energia bem mais baixo. O espaço superior excessivo entre a

18/37 voltagem de suprimento 232 fornecida ao amplificador de energia 216 e a magnitude do sinal de transmissão amplificado 227 é dissipado como calor. Para evitar esta perda de energia, o suprimento de energia de modo comutado 210 é controlado pelo bloco de controle regulador de comutação 208 para minimizar o espaço superior mas permitir que o amplificador de energia 216 produza o sinal de transmissão amplificado 227 com a energia máxima instantânea que é necessária para a transmissão.

Um sinal de justificação 220 é um sinal de controle que é fornecido ao bloco de gerenciamento de energia 202 pela unidade de controle 102. O sinal de justificação 220 é utilizado para remover a variação unidade-a-unidade durante a calibragem pela fábrica do dispositivo de comunicação sem fio 100. A variação deve-se a recuos causados por variação de peças para os componentes utilizados para construir o transmissor 152 e os laços de controle. O sinal de justificação 220 justifica ou reduz as variações causadas por esses recuos/tolerâncias. Isto pode ser feito ao amostrar a saída do suprimento de energia de modo comutado 210 durante a operação e ajustar o valor para o sinal de justificação 220 para obter um desempenho aceitável. Além disso, os artefatos de compressão do transmissor 152 podem ser medidos e o valor do sinal de justificação 220 ajustado até a quantidade desejada de distorção é observada. O sinal de justificação 220 pode ser opcional em alguns projetos, dependendo da pilha de tolerância.

O detector 203 percebe o sinal de transmissão préamplif içado 22 9, que é o acionamento de entrada para o amplificador de energia 216, através de um acoplador 205. 0

19/37 detector 203 então produz um sinal de saída pré-amplificado detectado 221. Em algumas implementações, o detector 203 pode ser uma aproximação de um verdadeiro detector RMS com uma saída escalada linear. No entanto, detectores tendo outras formas de saída, incluindo a saída em log, também poderão ser utilizados. A localização do detector 203 resulta na estabilidade do laço e em economia de energia ao não acoplar com a saída do amplificador de energia 216 para perceber o sinal de transmissão amplificado 227. A expansão de ganho do amplificador de energia 216 resultaria em um sistema de controle com pólos de mão direita, se o detector 203 for colocado onde ele pode ser influenciado pela expansão do ganho (isto é, no lado da saída do amplificador de energia 216) . Com o detector 203 na saída do amplificador de energia 216, um aumento de energia, causado pela expansão de ganho ou talvez por ruído, por exemplo, faria com que a saída detectada aumentasse e acionasse para cima o sinal de voltagem de suprimento 232. A expansão de ganho resultante aumentaria ainda mais a energia detectada.

O processo então escalaria. Isto é evitado colocando o detector 203 na saída do pré-amplificador 214.

Uma pessoa habilitada na tecnologia pode selecionar o acoplador apropriado 205 a utilizar com o detector 203. Este processo de seleção terá por base parâmetros como o tipo de amplificador de energia 216, sintonia dos vários blocos de controle no bloco de gerenciamento de energia 202, e metas de desempenho geral pretendidas para o bloco de gerenciamento de energia 202. Um acoplador direcional pode ser utilizado para o acoplador 205, mas uma derivação

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resistiva também poderá ser utilizada se o pré-amplificador 214 tiver isolamento reverso suficiente.

O sinal de saída pré-amplifiçado detectado 221 e o sinal de justificação 220 são fornecidos ao bloco de gerenciamento de energia 202 para limitar a energia de saída do bloco de amplificação 204. Isto é feito ao utilizar esses sinais, bem como outra informação discutida abaixo, para efetuar pelo menos uma entre ajustar o ganho do pré-amplificador 214 e controlar o suprimento de energia de modo comutado 210 para fornecer o sinal de voltagem de suprimento 232 a um certo nível. Deve-se observar que a fonte principal de variação no projeto de transmissor não é devida às características térmicas do amplificador de energia 216 mas sim as variações nas características e térmicas e de freqüência do pré-amplificador 214, que são fracas. Consequentemente, ao detectar a energia de saída 229 do pré-amplificador 214, a maioria da variação no transmissor 152 pode ser removida enquanto diminuem as perdas de energia no transmissor 152.

bloco de controle regulador de comutação 208 controla o suprimento de energia de modo comutado 210 para fornecer o sinal de voltagem de suprimento 232 de maneira ótima com base no sinal de justificação 220 e no sinal de saída pré-amplifiçado detectado 221. O bloco de controle de comutação 208 aplica uma função de transferência de controle de comutação para o sinal de saída pré-amplifiçado detectado 221 e o sinal de justificação 220 para gerar um sinal de controle de suprimento de comutação 228 para controlar o suprimento de energia de modo comutado 210. Além disso, em algumas implementações, poderá ser desejável

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Ho filtrar certos componentes de ruído de alta freqüência do sinal de voltagem de suprimento 232. O suprimento de energia de modo comutado 210 poderá ser um conversor comutador DC-DC. Entretanto, uma ampla classe de dispositivos poderá ser utilizada como o suprimento de energia de modo comutado 210 desde que os requisitos de voltagem de saída, de corrente, de eficiência e de ruído do bloco de amplificação 204 sejam satisfeitos.

Através da seleção apropriada do detector 203 e de valores para a função de transferência de controle de comutação, o bloco de controle regulador de comutação 208 pode fornecer valores de controle para o suprimento de energia de modo comutado 210 para manter o amplificador de energia 216 em estado de compressão constante. Isto significa que os artefatos de compressão do sinal de transmissão amplificado 227 são mantidos em uma fração constante do sinal de dado efetivo. Conseqüentemente, economias de energia são otimizadas ao minimizar o custo da voltagem de suprimento do amplificador de energia 216 em todas as energias de transmissão possíveis, e os efeitos da compressão do amplificador de energia 216 sobre o sinal de transmissão amplificado 227 torna-se uma função constante da energia de transmissão. Isto ocorre pois o amplificador de energia 216 está sendo fornecido com uma quantidade mínima de energia de suprimento pelo s inal de voltagem de suprimento 232, enquanto ainda satisfaz várias especificações como a distorção aceitável máxima, por uma ampla gama de energia de transmissão. Isto permite que a compensação estática seja aplicada na banda base e não outro método de compensação que varia com a energia de

22/37 transmissão. Em outras palavras, se a compressão do amplificador de energia 216 muda como uma função da energia, uma compensação dinâmica da energia de domínio de código relativa é necessária. O termo energia de domínio de código refere-se à proporção de energia relativa ao ruído do canal de código em questão (os outros canais são ortogonais e aparecem como ruído). A compensação estática refere-se à fixação da correção do domínio de código para compensar pelas características do hardware mas não para variação na energia.

A função de transferência de controle de comutação é derivada de uma caracterização da resposta do detector 203, curvas de controle do suprimento de energia de modo comutado 210, e a resposta do amplificador de energia 216 ao acionamento de entrada. Esses valores são capturados pelo método 300.

Com referência agora à Figura 3, é nela mostrada um diagrama de quadro de fluxo de um método exemplar 300 que pode ser utilizado para determinar valores apropriados para a função de transferência de controle de comutação para o bloco de controle regulador de comutação 208. O método 300 é efetuado em vários dispositivos de comunicação sem fio e os resultados do teste são agregados para formar a função de transferência de controle de comutação utilizada pelo bloco de controle regulador de comutação 208. O método 300 tem início na etapa 302 em que o transmissor 152 é ativado. Na etapa 304, o sinal de transmissão amplificado 227 e a compressão do amplificador de energia 216 são observados. Na etapa 306, o bloco de controle regulador de comutação 208 é suprimido, e o suprimento de energia de modo comutado

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210 é ajustado até a compressão desejada ser atingida para o amplificador de energia 216. A etapa 306 às vezes salta diretamente (não mostrado) para a etapa 310 se o ajusta da voltagem perturba demais a energia operacional. A saída do detector 203 (isto é, o sinal de saída pré-amplificado detectado 221) e a fixação de controle do suprimento de energia de modo comutado 210 são observados em uma tabela de dados na etapa 308. Na etapa 310, a energia do transmissor 152 é ajustada e as etapas 3 04 a 310 são repetidas até serem obtidos pontos de dados suficientes.

Em outras palavras, a função de transferência de controle de comutação pode ser gerada ao pesquisar vários níveis de energia de saída diferentes para o amplificador de energia 216, e diminuir o sinal de voltagem de suprimento desses níveis até um nível mínimo aceitável de espaço superior ser obtido para cada nível de energia. Isto fornece uma primeira relação entre o nível de energia do amplificador de energia 216 e o nível do sinal de voltagem de suprimento 232. Esses diferentes níveis de energia são então relacionados ao nível do acionamento de entrada (isto é, a saída do detector 203) enquanto o sinal de voltagem de suprimento 232 é mantido no nível mínimo acabado de descobrir para cada nível de energia para obter uma relação entre o nível do ac ionamento de entrada e o nível de energia do amplificador de energia 216. Essas duas relações são então combinadas para definir a função de transferência de controle de comutação entre a saída do detector 203 e a saída do suprimento de energia de modo comutado 210. A resposta em passo da função de transferência de controle de comutação pode então ser observada, quer através de

24/37 modelagem ou de efetivos testes, e certos parâmetros da função de transferência são ajustados para obter um tempo aceitável.

Os pontos de dados gerados através do método 300 são 5 então utilizados para derivar a função de transferência de controle de comutação ótima para o bloco de controle regulador de comutação 208. Uma opção neste ponto é empregar alguma interpolação entre os pontos medidos se assim for desejado. Embora o método 300 gere valores estáticos para obter a função de transferência de controle de comutação do bloco de controle regulador de comutação 208, o método 300 pode ser modificado quando a energia do transmissor é passada de modo que características dinâmicas são observadas. Neste ponto, uma correção opcional pode ser acrescentada para as respostas de tempo dos blocos de gerenciamento de energia e de amplificação 202 e 204. Isto pode ser feito quer em hardware ou em software. As etapas para efetuá-lo são as seguintes: 1) medir a resposta de passo do sistema, 2) analisar o formato da resposta para determinar a compensação necessária para as funções de transferência para satisfazer os requisitos de tempo, 3) aplicar a compensação e testar o sistema, e 4) voltar à etapa um se necessário e repetir até o desempenho ficar satisfatório. Este processo é razoavelmente iterativo pois às vezes são encontrados alguns efeitos colaterais indesejados durante os testes. A função de transferência de controle de comutação pode então ser definida neste ponto ao olhar na resposta de passo dos blocos de gerenciamento de energia e de amplificação 202 e 204 e gerar o inverso

0 apropriado.

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Α função de transferência de controle de comutação empregada pelo bloco de controle regulador de comutação 208 pode ser realizada com hardware ao utilizar um filtro com uma função de passe baixo de primeira ordem linear e um recuo. O filtro é recuado um pouco para compensar pela resposta dos circuitos do comutador/outros circuitos que não operam apropriadamente em 0 volts. A implementação como um filtro pode ser feita ao tomar a resposta de tempo desejada da função de transferência de controle de comutação, aplicar o transforme de Laplace a ela, depois sintetizar o filtro com base nos pólos e zeros que são gerados. Contudo, a função de transferência de controle de comutação também pode ser realizada com software ao utilizar uma tabela de pesquisa.

O tempo de resposta da função de transferência de controle de comutação é levada em conta pois a resposta de tempo do transmissor inteiro 152 esta sujeita a requisitos legais para a relação entre energia e tempo que é dependente da rede. Como tal, a resposta de cada bloco é considerada, pois, por exemplo, o desempenho ruim no suprimento de energia de modo comutado 210 significa que mais compensação é necessária em outro lugar. A resposta de tempo também é um fator quando o software é utilizado para implementar a função de transferência de controle de comutação. Com software, a análise é feita supondo passos de tempo discretos. A resposta de tempo para o software depende em parte da latência garantida do software utilizado para fazer os cálculos e/ou as pesquisas. Em um processador com muitas aplicações processando concorrentemente a resposta de tempo depende de: 1)

26/37 eficiência do código, e 2) o sistema operacional, que pode > assegurar latências garantidas quando da execução de código em tempo real. Em geral, o tempo dos componentes é ajustado para fornecer o melhor encaixe nos requisitos de tempo que são estipulados pela norma e pelos provedores da rede. 0 valor para um parâmetro de tempo poderá precisar ser negociado contra o valor para outro parâmetro de tempo.

sinal de controle de ganho 230 é fixado pelo bloco de controle de limite de energia 207 com base em várias entradas. Um sinal de controle de ganho automático (AGC) 222 e um sinal de controle de limite de transmissão (TX_lim) 224 são fornecidos pela unidade de controle 102. Alternativamente, esses sinais podem ser fornecidos por um processador no subsistema de comunicação 104, se um deles existir. O sinal de controle TX_lim 224 especifica a energia permitida máxima da saída do amplificador de energia 216. O AGC 222 é modificado pela saída do bloco de controle de compensação 212. O bloco de controle de limite de energia 207 também recebe o sinal de saída pré20 amplificado detectado 221, e combina esses sinais para reduzir o acionamento de entrada ao amplificador de energia 216 ao controlar o ganho do pré-amplificador 214. O efeito do acionamento de entrada reduzido é uma redução na energia do sinal de transmissão amplificado 227.

Com referência agora à Figura 5, é nela mostrada um diagrama de blocos de uma versão exemplar do bloco de controle de limite de energia 207. O bloco de controle de limite de energia 207 inclui um somador 402, um Clipper 4 04, um integrador 4 06, uma função de transferência de limitação de energia 408, e um segundo somador 410. O bloco

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Ηύ de controle de limite de energia 207 pode prever uma condição de sobre energia antes dela ocorrer e fornece valores apropriados para o sinal de controle de ganho 230 impedir que ocorra a condição de sobre energia. Isto tem por base a seleção de valores particulares para a função de transferência de limitação de energia 4 08 e pelo exame tanto do sinal de erro de energia (isto é, a saída do somador 213) e a velocidade de mudança do sinal de erro de energia (isto é, o sinal de erro 412) antes de gerar novos valores para o sinal de controle de ganho 230. A velocidade de mudança desses sinais esta relacionada à velocidade de mudança da saída do detector 203. Se houver uma alta velocidade de mudança, é provável haver um exagero da energia de saída e uma condição de excesso de energia resultará.

O sinal de erro de energia é obtido quando o somador 4 02 subtrai o sinal TX lim 224 do sinal de saída préamplifiçado detectado 221. Esta diferença é então passada seqüencialmente através do Clipper 404, do integrador 406, e da função de transferência de limitação de energia 408 para produzir o sinal de erro 412. O Clipper 404 produz um sinal de erro de energia cortado ao converter todos os valores de entrada negativos para zero, e passar valores positivos com um fator de ajuste para dar conta da quantidade de correção considerada necessária para corrigir pelo pior erro AGC. Assim, a saída do Clipper 404 é igual a diferença de amplitude entre o sinal de saída préamplificado detectado 221 e o sinal TX_lim 224 multiplicado por um fator de a j uste quando o sinal de saída pré amplificado detectado 221 é maior que o sinal TX_lim 224. O

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Sy fator de ajuste é utilizado para fins de escala para compensar pela sensibilidade dos vários componentes que são utilizados, Sem o Clipper 404, o bloco de controle de limite de energia 242 forçaria o transmissor 152 a processar na energia máxima independentemente do valor do sinal AGC 222. O integrador 406 então integra o sinal de erro de energia cortado para fornecer um sinal de erro de energia integrado (para atingir erro residual zero na energia transmitida quando o bloco de controle de limite de energia 207 se acomodar). O integrador 406 pode ser implementado em hardware ou em software.

A função de transferência de limitação de energia 408 tem um termo linear e um termo derivativo de primeira ordem. A função de transferência de limitação de energia 4 08 processa o sinal de erro de energia integrado para detectar uma condição de sobre energia antes dela ocorrer. Durante o rápido crescimento da energia de saída, o laço de controle de energia, que inclui o bloco de controle regulador de comutação 208 e o fornecimento de energia de modo comutado 210 poderá não responder com rapidez suficiente por conta própria. Quando uma grande velocidade de mudança do erro integrado é detectada, pode-se supor que o limite foi superado e que o sinal de saída precisa ser cortado rapidamente. Esta funcionalidade é fornecida pelos vários blocos no bloco de controle de limite de energia 207 incluindo a função de transferência de limitação de energia 408, A função de transferência de limitação de energia 408 é escolhida para obter o desempenho transiente do bloco de controle de limite de energia 207. A função de transferência de limitação de energia 408 também compensa

29/37 pelo comportamento do pré-amplificador 214 e outros retardos no transmissor 152. Isto pode ser feito ao aplicar o conhecimento prévio das rampas de energia de formatos diferentes ao controle do limite de energia de transmissão. O termo rampa de energia refere-se à relação entre energia e tempo que é utilizado para transicionar entre diferentes níveis de energia. O conhecimento do formato desejado, isto é, a resposta de tempo, permite um projeto mais preciso da função de transferência de limitação de energia.

Quando o limite de energia do transmissor TX_lim ê superado, o sinal de erro 412 é subtraído do sinal AGC modificado 223 pelo somador 410 para produzir o sinal de controle de ganho 230 para controlar o ganho do préamplificador 214. Alternativamente, se o limite de energia TX_lim não é superado, o sinal de erro tem o valor de 0 e o sinal de controle de ganho 230 é o sinal AGC modificado 223. O sinal AGC modificado 223 é gerado ao subtrair a saída do bloco de controle de compensação 212 do sinal AGC 222.

A função de transferência de limitação de energia 408 pode ser gerada ao selecionar vários valores para o sinal detectado 221, assim testando vários níveis de sobre energia com relação ao valor do sinal de controle de energia de transmissão TX_lim 224, e selecionar valores para a função de transferência tal que o nível do sinal de erro 412 é ajustado de modo que o sinal de controle de ganho 230 resulta em um nível aceitável de acionamento de entrada fornecido pela saída do pré-amplificador 214. Isto fixa as características de estado estável da função de

30/37 transferência de limitação de energia 408. As características transientes da função de transferência de limitação de energia 408 são então observadas ao olhar na resposta de passo da função de transferência de limitação de energia 408. Os valores da função de transferência de limitação de energia 408 são então ajustados de modo que o exagero e o tempo de acomodação da resposta de passo são aceitáveis. Nos projetos que incluem o laço de controle de comutação, o laço de compensação, e o laço de limitação de energia, a função de transferência de controle de comutação e a função de transferência de compensação são selecionadas e sintonizadas antes de sintonizar a função de transferência de limitação de energia.

Dificuldades de calibragem vêm da variação de ganho do amplificador de energia 216 quando a magnitude do sinal de voltagem de suprimento 232 é mudada. À medida que a magnitude do sinal de voltagem de suprimento 232 é aumentada, o ganho do amplificador de energia 216 também aumenta. Em esquemas de controle anteriores, o sinal de voltagem de suprimento 232 era controlado como uma função do sinal AGC 222. Com o aumento do sinal AGC 222, o ganho do amplificador de energia 216 aumenta previsivelmente mas a saída aumenta muito mais rapidamente em certos pontos da curva. Isto é devido ao efeito conjunto de ganho préacionador aumentado e a mudança no ganho no amplificador de energia 216 devido ao sinal de voltagem de suprimento 232. Assim, oscilações na curva de controle podem ser eliminadas ao aplicar compensação adicional ao sinal AGC 222 e fornecer ao pré-amplificador 214 um sinal de controle de ganho modificado 230.

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A topologia mostrada do bloco de gerenciamento de energia 204 na Figura 2 é pro j etada para encarar as deficiências nos esquemas de controle de comutador convencionais. O bloco de gerenciamento de energia 204 emprega um laço de retro-alimentação de compensação para criar uma relação linear entre o sinal AGC 222 e a energia do sinal de transmissão amplificado 227. 0 laço de retroalimentação de compensação 212 é um estimador que amostra o sinal de voltagem de suprimento 232 na saída do fornecimento de energia de modo comutado 210 e traduz o sinal de voltagem de suprimento 232 em um sinal de correção de ganho 234. O sinal de correção de ganho é então subtraído do sinal AGC 222 através do somador 213 para produzir um sinal de controle de ganho modificado 223. O laço de retro-alimentação de compensação age para anular os efeitos danosos introduzidos pela variação da magnitude do sinal de voltagem de suprimento 232 ao amplificador de energia 216.

Uma função de transferência de compensação pode ser utilizada para traduzir um valor para o sinal de voltagem de suprimento 232 a um valor para o sinal de correção de ganho 234. Primeiro, a relação entre o ganho e o sinal de voltagem de suprimento 232 para o amplificador de energia 216 é determinada para vários amplificadores de energia. Uma vez obtida uma relação média, ela é invertida, levando em conta algumas características médias do pré-amplificador 214, como a inclinação de controle do pré-amplificador 214, para produzir a função de transferência de compensação tal que há uma relação linear entre o ganho e o sinal de voltagem de suprimento 232. Uma característica do pré32/37 ól amplificador 214 a considerar é o ganho médio verso a curva de voltagem de controle. As características térmicas podem ser compensadas na energia superior ao casar as características do detector e da cadeia de transmissão. Alternativamente, outro projeto que utiliza compensação de software de força bruta poderá ser utilizado que tem compensação para temperaturas a todos os níveis de energia. Uma vez selecionada a função de transferência de compensação, as propriedades transientes são examinadas ao olhar na resposta de passo para ter certeza que ela se enquadra dentro de limites aceitáveis. Em projetos que utilizam a função de transferência de controle de comutação, a função de transferência de compensação é selecionada e sintonizada após a função de transferência de controle de comutação ter sido selecionada e sintonizada. Nos projetos que também utilizam a função de transferência de limitação de energia, os parâmetros para o bloco de controle de limite de energia 207 são fixados altos para não ter um efeito sobre a seleção e sintonização da função de transferência de compensação.

A função de transferência de compensação poderá ser implementada em software por uma tabela de pesquisa ou em hardware utilizando um filtro de hardware. Quando a função de transferência de compensação é realizada através de uma tabela de pesquisa, o sinal de voltagem de suprimento 232 e sua velocidade de mudança é utilizado para determinar o valor para o sinal de correção de ganho 234. A velocidade de mudança do sinal de voltagem de suprimento 232 pode ser utilizada para antecipar o estado em que estará o amplificador de energia 216 a seguir pois leva algum tempo

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ÓJ>

para os outros circuitos se ajustarem. Em um projeto mais avançado, pode-se monitorar outros parâmetros esconsos.

Quando a função de transferência de compensação é realizada com um filtro, o transforme de Laplace é aplicado à resposta de tempo ou a resposta de impulso que corresponde à função de transferência de compensação, e o filtro é então sintetizado com base nos pólos e zeros que são gerados pela operação de transforme de Laplace. A seleção da função de transferência de compensação permite a compensação não apenas das mudanças de ganho estáticas mas também a variação dinâmica devida aos hiatos no controle de gerenciamento de energia e nos blocos de amplificação de energia 202 e 204. A função de transferência de compensação tem um termo linear e um termo derivativo de primeira ordem.

O efeito do laço de retro-alimentação de compensação é o de linearizar a relação entre a energia do sinal de transmissão amplificado 227 e o sinal AGC 222 para o transmissor 152. Outro resultado é que o laço de retroalimentação de compensação diminui ou adia os efeitos da saturação para esta relação. Outrossim, separar a função de limitação de energia da função de controle de compensação diminui os requisitos de precisão do bloco de controle de compensação 212.

Deve-se observar que a limitação de energia independente da velocidade de dados precisos é fornecida pela escolha do detector 203 e o modo em que o bloco de controle de limite de energia 207 é sintonizado. Com a mudança na proporção de energia de pico para a média, a saída observada do detector 203 varia se ele não for um

34/37 óh verdadeiro detector RMS. A precisão da função de transferência de limitação de energia 408 dependerá de detectar a verdadeira energia RMS. Outrossim, alguns detectores terão uma saída log. Com a saída log, a parte superior da escala é mais comprimida de modo que o controle fino da energia de saída envolve comparar diferenças de voltagem crescentemente menores. Com um detector RMS verdadeiro linear, a medição é independente da velocidade do dado e a extremidade superior da escala é expandida. Contudo, em alguns projetos, um detector não RMS pode ser utilizado.

Como com a função de transferência de controle de comutação, a função de transferência de limitação de energia 408 e a função de transferência de controle de compensação podem ser implementados em hardware com um filtro. Alternativamente, essas funções de transferência poderão ser implementadas com software (isto é, como uma tabela de pesquisa).

Ao colocar o detector 203 após o pré-amplificador 214 e antes do amplificador de energia 216, é possível eliminar o isolador 209 e o acoplador de saída 211. Em contraste, se o detector 203 foi colocado na saída do amplificador de energia 216, o isolador 209 e/ou o acoplador de saída 211 seriam obrigados a impedir que a energia refletida fosse sentida pelo detector 203. Ainda, haveríam perdas de energia no sinal de transmissão amplificado 227 devido a amostragem feita pelo acoplador 205 se ele foi colocado na saída do amplificador de energia 216.

O isolador 209 e o acoplador de saída 211 podem ser removidos pois a isolação reversa do amplificador de

35/37 energia 216 impede que a energia refletida atinja o detector 203. A isolação reversa do amplificador de energia 216 ê indicada pelo parâmetro S_X2 que é a proporção entre a energia na entrada do amplificador de energia 216 e a energia na saída do amplificador de energia 216 quando nenhum sinal de entrada é fornecido ao amplificador de energia 216 e a energia é injetada na saída do amplificador de energia 216. Uma boa isolação reversa pode ser obtida ao controlar a capacitância do portal de dreno do estágio de ganho final do amplificador de energia 216 (para amplificadores de energia FET) ou a capacitância da base coletora do estágio de ganho final do amplificador de energia 216 (para os amplificadores de energia HBT).

A remoção do isolador 209 e do acoplador de saída 211 resulta em uma economia de custo/espaço devido a implementação do transmissor com um número reduzido de componentes- Além disso, a remoção do isolador 209 e do acoplador de saída 211 elimina componentes adicionais quando a energia poderá desviada ou dissipada entre o bloco de amplificação de energia 204 e a antena 156, que reduz a quantidade de perda de energia no sinal de transmissão amplificado 227 antes dele atingir a antena 156.

No entanto, com a remoção do isolador 209 e do acoplador de saída 211, o amplificador de energia 216 precisa ser casado ao duplexador 260 para impedir mudanças na energia induzidas pela carga (especialmente se o isolador 209 é removido). A energia refletida na saída do amplificador de energia 216 como resultado de deslocamentos de carga pode causar mudança na energia â frente ao perturbar o ponto de operação do amplificador de energia

36/37 * 216. Outrossim, a energia refletida pode às vezes perturbar a entrada do amplificador de energia 216 se o isolamento reverso for fraco. No entanto, com um bom isolamento reverso e casamento no duplexador 260, o isolador 209 e o acoplador de saída 211 podem ser removidos sem incorrer as penalidades costumeiras de precisão de energia de saída máxima.

Deve-se observar que a arquitetura do bloco de gerenciamento de energia 202 juntamente com a localização do detector 203 resulta em: 1) limitação de energia, independente da velocidade, e precisa (devido a uma combinação da função de transferência de limitação de energia 408 e a escolha do detector resultando em uma faixa superior expandida), 2) linearização da curva AGTC verso energia de transmissão para o bloco de amplificação 204, e 3) compressão quase constante do amplificador de energia verso energia de transmissor. Ainda, cada função de transferência é sintonizada de maneira apropriada à sua funcionalidade e as funções de transferência utilizadas nos vários blocos são diferentes umas da outras.

A estrutura e o método aqui descritos permitem a operação do amplificador de energia 216 em compressão constante independente da energia do transmissor 152. Isto resulta em: a) economia de energia ótima pois o amplificador de energia 216 é dotado de um mínimo de voltagem de suprimento conforme descrito anteriormente, e b) desempenho de domínio de código constante. A arquitetura do transmissor 152 também permite perdas mais baixas entre o amplificador de energia 216 e a antena 156 sem incorrer penalidades na precisão da energia.

37/37 t O bloco de gerenciamento de energia 204 pode ser > dividido em três subcomponentes: um laço de controle regulador de comutação, um laço de retro-alimentação de compensação e um laço de retro-alimentação de limitação de energia. O laço de controle regulador de comutação inclui o acoplador 205, o detector 203, o bloco de controle regulador de comutação 208, e o suprimento de energia de modo comutado 210. O laço de retro-alimentação de compensação inclui os componentes do laço de controle regulador de comutação bem como o bloco de controle de compensação 212, e o somador 213 e recebe entradas do sinal de controle AGC 222 e o sinal de controle TX_lim 224. O laço de retro-alimentação de limitação de energia inclui o acoplador 203, o detector 203, e o bloco de controle de limitação de energia 207 e recebe entradas da saída do somador 213 e do sinal de controle TX_lim 224.

Varias versões foram aqui descritas apenas por meio de exemplos. Várias modificações e variações poderão ser feitas a essas versões sem desviar do espírito e escopo dessas versões, que são definidos pelas reivindicações apensas.

1/5

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Transmissor (152) para um dispositivo de comunicação sem fio (100), caracterizado pelo fato do transmissor compreender:

   um bloco de amplificação de energia (204) que compreende:

   um pré-amplificador (214) configurado para amplificar um sinal de transmissão (225) para produzir um sinal de transmissão pré-amplifiçado (229); e um amplificador de energia (216) acoplado ao préamplificador e configurado para amplificar o sinal de transmissão pré-amplifiçado para produzir um sinal de transmissão amplificado (227);

   um detector (203) acoplado à saída do pré-amplificador e configurado para fornecer um sinal de saída préamplificado detectado (221); e um bloco de gerenciamento de energia (202) que compreende:

   um bloco de controle regulador de comutação (208) configurado para gerar um sinal de controle de suprimento de comutação (228) mediante aplicação de uma função de transferência de comutação ao sinal de saída préamplif içado; e um suprimento de energia no modo comutado (210) acoplado ao bloco de controle regulador de comutação e configurado para gerar um sinal de voltagem de suprimento (232) com base no sinal de controle de suprimento de comutação e fornecer o sinal de voltagem de suprimento ao amplificador de energia;

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2. 2/5 em que o bloco de controle regulador de comutação é configurado para fornecer valores de controle para o suprimento de energia de modo comutado para conter o amplificador de energia em um estado de compressão

   5 constante de modo que os efeitos da compressão do amplificador de energia no sinal de transmissão amplificado são uma função constante de energia de transmissão.

   2. Transmissor (152), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compensação estática ser

   10 aplicada ao sinal de transmissão (225) em banda de base, em que a compensação estática se refere a ajustar uma correção de domínio de código para compensar pelas características do hardware mas não por energia variável.
3. 3. Transmissor (152), de acordo com a reivindicação 1

   15 ou 2, caracterizado pelo fato do bloco de controle regulador de comutação (208) ser adicionalmente configurado para usar um sinal de justificação (220) para gerar o sinal de controle de suprimento de comutação (228), o sinal de justificação sendo gerado para compensar pelas tolerâncias

   20 de componentes usados para construir o transmissor.
4. 4. Transmissor (152), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato do bloco de gerenciamento de energia (202) compreender ainda um bloco de controle de limite de energia (207) configurado para

   25 fornecer um sinal de controle de ganho (230) para o préamplificador (214) para limitar a energia de transmissão do bloco de amplificação de energia (204), em que o bloco de controle de limitação de energia é acoplado ao detector (203) e gera o sinal de controle de ganho com base no sinal

   30 de saída pré-amplifiçado (221) detectado, um sinal de

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   3/5 limite de energia de transmissão (224) e um segundo sinal de controle de ganho.
5. 5. Transmissor (152), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato do bloco de

   5 gerenciamento de energia (202) compreender ainda um bloco de controle de compensação (212) configurado para fornecer um sinal de correção de ganho (224) com base no sinal de voltagem de suprimento (232) e em que o sinal de correção de ganho é subtraído do sinal de controle de ganho

   10 automático (AGC) (222) para gerar um sinal de controle de ganho (230) para o pré-amplificador (214) .
6. 6. Dispositivo de comunicação móvel (100), caracterizado por compreender:

   um processador principal (102) configurado para 15 controlar a operação do dispositivo de comunicação móvel;

   um subsistema de comunicação (104) conectado ao processador principal, o subsistema de comunicação sendo configurado para enviar e receber dados, o subsistema de comunicação compreendendo um transmissor (152) conforme

   20 definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
7. 7. Método de fornecer um sinal de voltagem de suprimento a um bloco de amplificação de energia (204), o bloco de amplificação de energia incluindo um préamplificador (214) para amplificar um sinal de transmissão

   25 (225) e um amplificador de energia (216) para gerar um sinal de transmissão amplificado (227), caracterizado pelo fato do método compreender:

   detectar a saída do pré-amplificador usando um detector (203) para fornecer um sinal de saída pré30 amplificado detectado (221);

   Petição 870180139130, de 08/10/2018, pág. 12/16

   4/5 gerar um sinal de controle de suprimento de comutação (228) mediante aplicação de uma função de transferência de controle de comutação ao sinal de saída pré-amplifiçado (221) para fornecer um sinal de voltagem de suprimento

   5 (232) em um estado de constante compressão de modo que os efeitos da compressão do amplificador de energia no sinal de transmissão amplificado (227) são uma função constante da energia de transmissão através de uma faixa de energias de transmissão; e

   10 gerar o sinal de voltagem de suprimento (232) mediante fornecimento do sinal de controle de suprimento de comutação (228) a um suprimento de energia de modo comutado (210) .
8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 7,

   15 caracterizado pelo fato de compensação estática ser aplicada ao sinal de transmissão (225) em banda de base, em que a compensação estática se refere a ajustar uma correção de domínio de código para compensar pelas características do hardware mas não por energia variável.

   20
9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato do método compreender adicionalmente determinar valores para a função de transferência de controle de comutação, em um teste do transmissor (152), com base em uma caracterização da

   25 resposta do detector (203) , curvas de controle do suprimento de energia de modo comutado (210), e uma resposta do amplificador de energia (216) para uma entrada de acionamento.
10. 10. Método, de acordo com a qualquer uma das

    30 reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato do método

    Petição 870180139130, de 08/10/2018, pág. 13/16

    5/5 compreender ainda utilizar um sinal de justificação (220) para gerar o sinal de controle de suprimento de comutação (228), o sinal de justificação sendo gerado para compensar por tolerâncias dos componentes utilizados para construir o

    5 transmissor.
11. 11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato do método compreender ainda fornecer um sinal de controle de ganho (230) para o pré-amplificador (214) para limitar a energia

    10 de transmissão do bloco de amplificação de energia (204), em que o sinal de controle de ganho é gerado com base no sinal de saída pré-amplifiçado detectado (221), em um sinal limite de energia de transmissão (224) e em um segundo sinal de controle de ganho.
12. 15 12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato do método compreender ainda fornecer um sinal de correção de ganho (234) com base no sinal de voltagem de suprimento (232), e subtrair o sinal de correção de ganho de um sinal de
13. 20 controle de ganho automático (AGC) (222) para gerar um sinal de controle de ganho (230) para o pré-amplificador (214) .

    Petição 870180139130, de 08/10/2018, pág. 14/16

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