CN100566191C - 无线语音和数据发射装置和发射方法 - Google Patents

Abstract

本公开针对了用于从无线通信装置比如移动电话手持机发射话音和数据的技术。按照本公开，无线通信提供了混合耦合器，该混合耦合器允许话音和数据呼叫得以组合用于在公共的空中接口上发射。当需要增大发射功率时，无线通信装置使话音呼叫优先于数据呼叫。在此情况下话音呼叫是在话音输出分路和数据输出分路二者上发送的，利用了每个输出分路链中的功率放大器以实现更大的整体发射功率用于话音发射。以此方式，移动用户单元在平常的环境下独立和同时地处理数据和话音呼叫，但是在需要增大的发射功率用于话音发射时，丢弃数据呼叫并且组合话音和数据输出分路用于话音发射。

Description

无线语音和数据发射装置和发射方法

技术领域

本公开涉及无线通信，尤其涉及用于无线通信系统中的话音和数据发射的技术。

背景技术

新兴的无线通信标准——比如CDMA20001xEV-DO标准、优化用于数据的第三代(3G)无线技术——能够在不同的载波频率支持同时的话音和数据发射。例如，用户可从无线通信装置比如移动电话手持机发送和接收话音和数据。为了提供同时的话音和数据发射，一些移动无线通信装置可设计成并入双发射器，一个用于话音呼叫，一个用于数据呼叫。然而，由于需要双倍的发射器链和空中接口的实质部分，双发射器显著增添了无线通信装置的成本、复杂性和尺寸。

发明内容

本公开针对用于从无线通信装置比如移动电话手持机发射话音和数据的技术。按照本公开，无线通信装置提供了混合耦合器和控制电路，它们允许在分离的发射器输出分路上处理的话音和数据呼叫得以组合用于通过公共的空中接口进行发射。

当要求增大的发射功率时，无线通信装置使话音呼叫优先于数据呼叫。在此情况下，话音呼叫是在话音输出分路和数据输出分路二者上发送的，利用了每个输出分路中的功率放大器以实现更大的整体发射功率。因此，无线通信装置在平常的环境下独立和同时地处理数据和话音呼叫，但是在要求增大的发射功率用于话音发射时，丢弃数据呼叫并且组合话音和数据输出分路用于话音发射。

在一个实施例中，本公开提供了一种功率放大器模块，包括：一个第一放大器，用以放大一个用于在一个第一输出分路上发射的话音呼叫；一个第二放大器，用以放大一个用于在一个第二输出分路上发射的数据呼叫；一个移相器，用以生成话音呼叫的一个移相版本；以及一个开关，用以在用于话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时，将数据呼叫与第二放大器去耦合以及将话音呼叫的移相版本耦合到第二放大器。

在另一实施例中，本公开提供一种功率放大器模块，包括：一个第一放大器，用以放大一个用于在一个第一输出分路上发射的话音呼叫；一个第二放大器，用以放大一个用于在一个第二输出分路上发射的数据呼叫；一个耦合器电路，用以组合第一和第二输出分路，用于在与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口上发射；以及用于在用于话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时，将话音呼叫的一个移相版本耦合到第二放大器的装置。

在附加的实施例中，本公开提供了一种功率放大器/天线模块，包括：一个第一放大器，用以放大一个用于在一个第一输出分路上发射的话音呼叫；一个第二放大器，用以放大一个用于在一个第二输出分路上发射的数据呼叫；一个射频天线，用于与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口；以及一个耦合器电路，用以组合第一和第二输出分路用于在天线上发射。

在又一实施例中，本公开提供了一种方法，包括：经由一个第一输出分路发射一个话音呼叫；经由一个第二输出分路发射一个数据呼叫；组合第一和第二输出分路用于在与一个移动无线通信装置相关联的无线接口上发射；以及当用于话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时经由第一和第二输出分路发射话音呼叫。

在另一实施例中，本公开提供了一种移动无线通信装置，包括：一个第一输出分路，用于发射一个话音呼叫；一个第二输出分路，用于发射一个数据呼叫。一个耦合器电路组合第一和第二输出分路用于在与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口上发射。在用于话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时，一个功率控制单元指引话音呼叫经由第一和第二输出分路发射。

在附加的实施例中，本公开提供了一种方法，包括：经由一个第一输出分路在一个第一发射频率发射一个话音呼叫；经由一个第二输出分路在一个第二发射频率发射一个数据呼叫；响应于功率控制数据来控制话音呼叫的一个发射功率；以及当话音呼叫的发射功率超过一个阈值时，丢弃数据呼叫，并且在第一发射频率经由第一和第二输出分路发射话音呼叫。

在另一实施例中，本公开提供了一种功率放大器模块，包括：一个第一放大器，用以放大一个用于在一个第一输出分路上发射的话音呼叫；一个第二放大器，用以放大一个用于在一个第二输出分路上发射的数据呼叫；一个第一混合耦合器，用以将话音呼叫传递到第一放大器，并且生成话音呼叫的一个移相版本；一个开关装置，用以将话音呼叫的移相版本耦合到第二放大器，以及当用于话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时，将数据呼叫与第二放大器去耦合；以及一个第二混合耦合器，用以组合第一和第二输出分路，用于在与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口上发射。

在又一实施例中，本公开提供了一种移动无线通信装置，包括：一个第一输出分路，用于在一个第一发射载波频率发射一个话音呼叫；一个第二输出分路，用于在一个第二发射频率发射一个数据呼叫。一个功率控制单元响应于功率控制数据来控制一个话音呼叫的发射功率。该功率控制单元在话音呼叫的发射功率超过一个阈值时，丢弃数据呼叫以及指引话音呼叫在第一发射载波频率经由第一和第二输出分路发射。

在第一和第二输出分路上发送的话音呼叫可占用相同的频率范围，但是相对于彼此移相。可设置移相器，用以将第二输出分路上发送的话音呼叫移相大约90度。90度混合耦合器电路相加地组合分别在第一和第二输出分路上发射的话音呼叫和移相的话音呼叫，以产生具有大为增大的发射功率的话音呼叫用于更为可靠的话音通信。

一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中得以阐述。其他特征、目的和优点将从该描述和附图中以及从权利要求中变得明显。

附图说明

图1是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的无线通信装置的框图。

图2是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的替代无线通信装置的框图。

图3是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的替代无线通信装置的另一框图。

图4是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的另一替代无线通信装置的框图。

图5是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的另一替代无线通信装置的框图。

图6是图示了用于与图1-5中所示的任一实施例一起使用的示例性混合耦合器电路的电路图。

图7是图示了用于组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的方法的流程图。

图8是更具体地图示了图7的方法的流程图。

具体实施方式

图1是图示了移动无线通信装置10A的框图。装置10A可采用移动电话、卫星电话、无线PDA、无线网卡或具有无线通信能力的任何其他移动装置的形式。一般来说，装置10A配置为支持话音和数据通信，尤其支持同时的话音和数据通信。以此方式，装置10A的用户可在接入数据服务的同时进行话音对话。尽管这是在移动无线通信装置的背景中为了示范目的而进行说明的，但是这些技术可应用到支持话音和数据通信的任何无线通信装置。

例如，话音和数据通信可以以不同载波频率来实现。装置10A可按照各种无线接入技术比如GSM、CDMA 2000、CDMA 20001x、CDMA 20001xEV-DO、WCDMA或CDMA 1xEV-DV的一种或多种来操作，只要这样的技术支持话音和数据通信。在一些实施例中，话音和数据通信可经由两种或更多种无线接入技术的组合来实现，这种组合例如一种是提供话音发射的无线接入技术和提供数据通信的一种不同的无线接入技术。

如下将描述的，装置10A能够动态地根据对可靠的话音通信所需增大的功率的响应，在关联于该装置的无线接口上，组合双发射器输出分路用于高功率的话音发射。如图1中所示，装置10A包括调制解调器12，该调制解调器具有调制解调器控制器14、话音发射(TX)单元16、数据发射(TX)单元18、数字到模拟转换器(DAC)17A、17B以及功率控制单元20。如下将描述的，功率控制单元20提供了功率控制电路用以在双输出分路上有选择性地发射话音呼叫，以便提高发射功率和改进通信的可靠性。

装置10A还包括用户接口22，该用户接口可并入键区、触摸屏、游戏杆或其他输入媒介以及用于呈现涉及话音或数据呼叫的信息的显示器。此外，图1的装置10A包括基带到RF处理器24A、基带到RF处理器24B、功率放大器26A和功率放大器26B。

调制解调器12以及它的组成操作单元可采用微处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、FPGA或其他逻辑电路的形式，它们可被编程或者另外配置为进行如这里所述的操作。因此，调制解调器控制器14和操作单元16、18、20可采用在硬件、软件、固件等等中实施的各种功能组件、以及由公共处理器或分立硬件单元执行的各种可编程特征的任一种形式。

基带到RF处理器24A、24B和功率放大器26A、26B形成了分别用于话音发射和数据发射的第一和第二输出分路27A、27B。基带到RF处理器24A、24B将调制解调器12生成的基带信号转换到RF信号。功率放大器26A、26B放大RF信号用于在空中接口上发射。混合耦合器28包括耦合器电路，其组合来自第一和第二输出分路27A、27B的放大信号，并且通过双工器30和射频天线32经公共的无线接口发送所组合的信号。

话音和数据信号在不同载波频率发射，以允许装置10A对于话音和数据呼叫的同时发射。术语“呼叫”一般是指任何无线通信会话，该会话包含在无线通信网络内的装置10与另一装置之间的话音或数据的单向或双向传送。这些信号以由普通的无线接入技术规定的或者由装置所支持的其他无线接入技术规定的不同载波频率来发射。作为一个例子，话音和数据可由CDMA 1x EV-DO支持。

如这里所述，装置10A配置为在要求增大发射功率时使话音呼叫优选于数据呼叫。尽管由于发射功率不足造成的话音呼叫中断是灾难性的，但是数据呼叫常常更能忍受延迟和中断。例如，CDMA发射器往往具有大致为对数正态的发射输出功率概率，并且仅少有地在最大功率发射。因此，一对输出分路能够在大多数时间独立和同时地处理数据和话音呼叫，但是当话音呼叫需要增大的功率时，就会丢弃数据呼叫和组合分路输出。

功率控制单元20可基于经由前向链路中的控制信道从基站接收的功率控制数据，比如功率上/下位，来确定话音通信要求增大的发射功率。功率控制单元20响应于功率控制位来调节发射功率。然而，当发射功率超过一个阈值时，功率控制单元20丢弃数据呼叫以便为话音呼叫获得增大的发射功率。该阈值可以是预定义的阈值或者是经由用户接口22可配置的可编程阈值。

为了同时的话音和数据通信，装置10A通过不同的输出分路27A、27B以不同频率发射话音和数据呼叫，并且组合输出分路用于经公共空中接口进行发射。然而，当要求增大的发射功率时，装置10A使话音呼叫优先于数据呼叫。在此情况下，装置10A在两个输出分路上发送话音呼叫，利用每个输出分路27A、27B中的功率放大器26A、26B，以实现更大的整体发射功率用于更为可靠的话音通信。当所需发射功率减少到阈值以下时，例如在衰落效应驱散时，功率控制单元20可指引输出分路27B上数据呼叫的重新开始。

以此方式，装置10A使用分离的输出分路27A、27B，在平常的环境下独立和同时地处理数据和话音呼叫，但是当话音发射需要增大的发射功率时，丢弃数据呼叫并组合话音和数据输出分路用于话音发射。功率控制单元20负责响应于功率要求来丢弃数据呼叫。具体来说，功率控制单元20控制着开关34、36以及移相器38。功率控制单元20的数字实施可例如实现为调制解调器12的可编程特征。替代地，功率控制单元20可以是独立于调制解调器12提供的分离硬件组件。

此外，在一些实施例中，放大器26A、26B、混合耦合器28、开关34、36以及移相器38可组合形成功率放大器模块29。具体来说，功率放大器模块29可采用集成电路模块的形式，或者将用于提供这里关于放大器26A、26B、混合耦合器28、开关34、36以及移相器38描述的功能的集成电路模块的集合进行组合以形成功率放大器模块29。

在其他实施例中，组合的功率放大器/天线模块可设置于集成电路模块或集成电路模块集合上。在此情况下，功率放大器/天线模块可包括放大器26A、26B、混合耦合器28、开关34、36和移相器38、以及天线32和双工器30。功率控制单元20可实现为分离的、与调制解调器12集成、或者进一步集成于功率放大器模块29内的集成电路模块。同时在一些实施例中，功率放大器模块29可与双工器30和天线32组合形成组合功率放大器/天线模块。

如图1中所示，开关34用以从第二输出分路27B切换出数据信号。功率控制单元20响应于超过预定阈值的增大发射功率的要求，控制着开关34切换出数据信号。在一些实施例中，当所需发射功率超过阈值时，功率控制单元20还可被配置为禁止数据TX单元18、基带到RF处理器24B或者二者。开关36从第一输出分路27A切换进来话音信号，用于经由第二输出分路27B发射。具体来说，功率控制单元20响应于超过预定阈值的增大发射功率的要求，切换进来话音信号。

为了支持两个输出分路27A、27B的组合，装置10包括移相器38和混合耦合器28。该移相器产生话音呼叫的移相版本，用于经由在平常用于数据呼叫的输出分路27B发射。于是，装置10在一个输出分路27A上发射话音信号，并且在另一输出分路27B上，发射移相的话音信号，每一个基本在相同频率。

移相的话音信号不穿过基带到RF处理器24B。取而代之，在图1的例子中，话音信号的每一个起初由同一个基带到RF处理器24A处理，但是然后由不同的功率放大器26A、26B放大。因此，话音信号和移相的话音信号占用基本相同的载波频率范围。

移相器38在话音信号施加到第二输出分路27B之前将该话音信号的切换部分进行移相。例如，对于切换到输出分路27B中的话音信号施加的相移可大约为90度。因为提供移相器38是为匹配混合耦合器28的特性。具体来说，混合耦合器28优选为90度混合耦合器电路。因此，移相器38引入约90度的相移。

当话音和数据信号经由输出分路27A和27B发射时，它们占用不同的载波频率范围。然而，当话音信号经由输出分路27A、27B发射时，它们占用基本相同的载波频率范围。移相器38将相移引入到沿着第二输出分路27B传播的话音信号部分中。结果，混合耦合器28能够相加地组合在输出分路27A、27B上发射的两个话音信号，以产生充分增大了发射功率的组合话音信号。

换句话说，在第一和第二输出分路上发送的话音呼叫占用相同的频率范围，但是相对于彼此移相。以此方式，混合耦合器28产生了具有增大的整体发射功率的话音信号，用于更可靠的话音通信。因此在必要时通过使话音呼叫优先于数据呼叫，装置10A可消除对于话音和数据的双发射器链的需要。取而代之，同时的话音和数据通信可通过经由混合耦合器28组合输出分路27A、27B在平常的环境下实现。

图2是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的替代无线通信装置10B的框图。装置10B基本与图1的装置10A一致，但是代表一种示例性的数字实施，其中开关40和42以及移相器44设置于调制解调器12内。在图2的例子中，功率控制单元20经由开关40切换出由数据TX单元18产生的数字数据信号，并且切换进来由话音TX单元16产生的数字话音信号，用于施加到移相器44。开关40、42以及移相器可以以硬件、软件、固件或者其组合实施。功率控制单元20、开关40、42以及移相器44可形成用于有选择性地将话音呼叫和移相的话音呼叫耦合到输出分路的数字信号处理单元。数字信号处理单元可实现为集成电路模块，独立于调制解调器12，或者如图2中所示作为调制解调器12的一部分。

移相器44然后将话音信号的数字值进行移相，并且将移相的话音信号施加到输出分路27B。与图1的例子中相同，移相的话音信号可偏移大约90度。以此方式，由话音TX单元16产生的数字话音信号和由移相器44产生的移相的数字话音信号分别施加到DAC 17A、17B和输出分路27A、27B。在一些实施例中，功率控制单元20可以在移相的话音信号经由输出分路27B发射的期间禁止或停止数据TX单元18工作。

与图1的实例中相同，图2的装置10B在输出分路27A上发射由DAC 17A产生的模拟话音信号，用于由基带到RF处理器24A进行处理和由功率放大器26A进行放大。模拟话音信号数字地编码该话音信息。然而，与图1的例子相对照，调制解调器12产生移相的模拟话音信号。具体来说，当功率控制单元20断开开关40、闭合开关42和激活移相器44时，DAC 17B输出移相的模拟话音信号，用于由基带到RF处理器24B进行处理。为此，基带到RF处理器24B应当可动态地进行调节用以处理数据信号到适合于数据通信的第一RF载波范围的转换、以及移相的话音信号到适合于话音通信的第二RF载波范围的转换。

功率控制单元20可将控制信号(未示出)发射到基带到RF处理器24B或者是与基带到RF处理器24B相关联的振荡器，以有选择性地修改频率响应，用于移相的话音信号的处理。基带到RF处理器24A然后将移相的模拟话音信号转换到适当的RF载波频率范围。功率放大器26B然后放大移相的RF话音信号，并且将该信号发射到混合耦合器28，该耦合器可以是90度混合耦合器。因此，在图2的例子中，由调制解调器12产生的话音信号和移相的话音信号由装置10B内的不同基带到RF处理器24A、24B处理。

图3是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的替代的无线通信装置10C的另一框图。装置10C基本分别与图1和2的装置10A和10B一致；但是代表另一示例性的数字实施。在图3的例子中，功率控制单元20、开关40和开关42可在调制解调器12内数字地实施，以形成用于有选择性地将话音呼叫和移相的话音呼叫耦合到输出分路的数字信号处理单元。然而，取代了移相器，装置10C的调制解调器12包括两个独立的话音TX单元16A、16B。话音TX单元16A产生用于在第一输出分路27A上发射的数字话音信号。话音TX单元16B产生用于在第二输出分路27B上发射的数字话音信号。以此方式，话音TX单元16B数字地生成与第一话音呼叫基本相同的第二话音呼叫。然而，由话音TX单元16B生成的数字话音信号相对于由话音TX单元16A生成的数字话音信号移相了例如90度。

当所需的发射功率超过阈值时，功率控制单元20断开开关40以将数据TX单元20的输出与输出分路27B去耦合。功率控制单元20然后闭合开关42以将由话音TX单元16B产生的移相的话音信号耦合到输出分路27B。此外，功率控制单元20可配置为在移相的话音信号在输出分路27B上的发射期间禁止或停止数据TX单元20工作。功率控制单元20还可配置为激活话音TX单元16B以生成移相的话音信号。

基带到RF处理器24A对于从DAC 17A输出的话音信号进行处理，同时基带到RF处理器24B对于从DAC 17B输出的话音信号进行处理。如参考图2所述，基带到RF处理器24B可配置为在选择的基础上，例如在功率控制单元20的控制下，提供可选择的频率响应，使得可以实现由数据TX单元20产生的数据信号的处理或者由话音TX单元16B产生的移相的话音信号的处理。同样，移相的话音信号占用适合于话音通信的载波频率范围，而数据信号占用适合于数据通信的载波频率范围。

装置10C消除了对于移相器的需要，但是并入了附加的话音TX单元16B。与图1和2的例子中相同，图3的装置10C在输出分路27A发射由DAC 17A产生的模拟话音信号，用于基带到RF处理器24A的处理和功率放大器26A的放大。当功率控制单元20断开开关40并闭合开关42时，DAC 17B输出移相的模拟话音信号，用于基带到RF处理器24B的处理。然后，功率放大器26B放大移相的RF话音信号，并且将该信号发射到混合耦合器28。混合耦合器28相加地组合话音信号和移相的话音信号，以实现增大的发射功率用于更为可靠的话音通信。

图4是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的替代无线通信装置10D的框图。装置10D与图3的装置10C基本一致。然而，取代了用于每个输出分路的功率放大器，装置10D包括单个功率放大器43。功率放大器43放大由混合耦合器45提供的组合信号。混合耦合器在放大之前组合基带到RF处理器24A、24B的各输出。以此方式，混合耦合器45组合输出分路27A、27B，而单个功率放大器43放大所组合的信号。在图4的例子中，混合耦合器45工作在射频。因此，图4可代表零中频(ZIF)架构。然而，在其他实施例中，混合耦合器45可以工作在中频波段。具体来说，混合耦合器45可以在中频组合来自输出分路27A、27B的信号，用于功率放大器43在射频的后续放大。

图5是图示了能够组合双发射器输出分路用于高功率话音发射的替代无线通信装置10E的框图。装置10E与图2的装置10B基本一致。然而，装置10E包括输出混合耦合器28和输入混合耦合器47二者。混合耦合器28、47以及功率放大器26A、26B形成功率放大器模块49。

在图5的例子中，输入混合耦合器47包括从基带到RF处理器24A接收的话音呼叫的输入。输入混合耦合器47还包括两个输出，一个耦合到功率放大器26A的输入，另一个经由开关51耦合到功率放大器26B的输入或者经由电阻器53耦合到接地终结端(当开关51耦合到电阻器53时)。

在平常的条件下，包含同时的话音和数据发射，基带到RF处理器24A经由混合耦合器47传递话音呼叫到功率放大器26A，而基带到RF处理器24B经由开关34传递数据呼叫到功率放大器26B。为了同时的话音和数据发射，功率控制单元20断开开关51并闭合开关34。在此情况下，混合耦合器47的第二输出经由接地电阻器53而终结，数据呼叫经由输出分路27B发送到混合耦合器28，提供了同时的话音和数据发射。开关34和51一起形成用以将移相的话音呼叫和数据呼叫耦合到功率放大器26B以及将移相的话音呼叫和数据呼叫从功率放大器26B去耦合的开关装置实例。

当用于话音呼叫的所需发射功率超过适用阈值时，功率控制单元20将基带到RF处理器24B的输出与功率放大器26B的输入去耦合，并且闭合开关51以将混合耦合器47的第二输出耦合到功率放大器26B。在此情况下，混合耦合器47在第二输出处产生话音呼叫的移相版本，并且将移相的话音呼叫发射到功率放大器26B的输入。发射到功率放大器26B的话音呼叫可相对于由混合耦合器47接收的话音呼叫移相了大约90度。因此，在图5的例子中，混合耦合器47起到移相器的作用。

输出混合耦合器29组合话音呼叫和移相的话音呼叫，以产生具有显著增大的发射功率的整体话音呼叫，用于经双工器和天线32发射。具体来说，混合耦合器28组合所放大的话音呼叫和移相的话音呼叫，以实现增大的整体发射功率用于更为可靠的话音通信。当所需的发射功率在阈值以下时，功率控制单元20断开开关51以终结混合耦合器47的第二输出，并且闭合开关34以将从基带到RF处理器24B输出的数据呼叫耦合到功率放大器26B的输入，由此恢复同时的话音和数据通信。

图6是图示了用于与图1-5中所示的装置10A、10B、10C、10D、10E实施例的任一个一起使用的混合耦合器28的示例性实施例的电路图。混合耦合器28可服务于多个目的。例如，混合耦合器28为双工器30提供良好的终结端，否则该双工器将受到功率放大器26A、26B的不确定和不受控制的输出阻抗的影响。良好的终结端还用以在通带和阻带方面保持双工器30的频率特性。此外，混合耦合器28为功率放大器26A、26B提供良好的终结端，这有利于功率和线性性能。同时，混合耦合器28可防止强的外界信号到达功率放大器26A、26B从而防止产生互调分量(intermodulation product)。一般来说，混合耦合器28支持用于话音和数据的独立发射而无需隔离器的经济的方案。

如图6中所示，功率放大器26A、26B驱动90度混合耦合器28的输入46、48。来自s参数理论的入射“a”波和反射“b”波也在图6中示出。一般来说，低功率话音信号经由在上的输出分路27A发射，数据信号经由在下的输出分路27B发射，并且组合这些输出分路以发射高功率话音信号。如果输入端口46、48处的两个入射波a₁和a₂除了90度相移之外是相同的，则它们在理想情况下无损耗地相加，在第三端口处产生a₃。用于两个放大器26A、26B的s参数如下：

用于混合耦合器28的s参数如下：

一般来说，联合的s参数如下：

$S^{\′\′}=\left[\begin{array}{cc}{S}_{11}+S_{12}{S}_{11}^{\′}{(I-S_{22}{S}_{11}^{\′})}^{-1}{S}_{21}& S_{12}{(I-S_{11}^{\′}{S}_{22}^{\′})}^{-1}{S}_{12}^{\′}\\ S_{21}^{\′}{(I-S_{22}{S}_{11}^{\′})}^{-1}{S}_{21}& S_{22}^{\′}+S_{21}^{\′}{S}_{22}{(I-S_{11}^{\′}{S}_{22})}^{-1}{S}_{12}^{\′}\end{array}\right]---\left(3\right)$

在代入了式(1)和(2)时，联合的s参数表示如下：

为了更好地理解该结果，考虑这样的情况：两个输入波a₁和a₂是仅有的输入。然后，向外传播的波可表示如下：

如果放大器26A、26B的输入端口匹配(s_11，1＝s_11，2＝0)，则它们的增益是相等的，则：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ b_3\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ s_{21}(a_1+j{a}_2)\end{array}\right]---\left(6\right)$

鉴于上式(6)，很明显耦合器28的输出50是具有相移的输入46、48之和，并且通过放大器26A、26B的增益来缩放。在a₂＝-ja₁的特殊情况下，混合耦合器28的输出是并且这些信号基本无损地相组合。如果混合耦合器28的输入46、48是独立的，例如像在同时的话音和数据发射情况中那样具有不同的载波频率，则一半功率递送到混合耦合器的输出50，另一半功率递送到终结端52。

给定了上述特征，混合耦合器28能够配置为支持如本公开中概括的双发射方案。当要求增大的发射功率用于话音发射时，并且所需的发射功率超过预定阈值时，混合耦合器28通过在每个输出分路中对信号正确地进行定相来基本无损地组合两个输出分路27A、27B。于是，对于高功率语音，混合耦合器28的输入46、48除了90度相差之外是相同的。另外，利用独立的信号，比如不同载波频率的话音和数据，有3dB的组合损耗。组合损耗在低和中发射功率往往将不那么显著。在该功率范围中，电流通常将更为接近静态值，并且不应显著地偏离超过数分贝功率。

如果放大器26A、26B具有相同的反射系数，则混合耦合器28还提供良好的输出终结端。换句话说，混合耦合器28应当为双工器30提供良好的源终结端。该特征可通过想象朝着混合耦合器28的输出来指引的信号而观察到，其中：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ b_3\end{array}\right]=S^{\′\′}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ a_3\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{c}{s}_{\mathrm{12,1}}\\ {\mathrm{js}}_{\mathrm{12,2}}\\ s_{\mathrm{22,1}}+{\mathrm{js}}_{\mathrm{22,2}}\end{array}\right]---\left(7\right)$

如果两个放大器26A、26B单向地操作，则s_12，1＝s_12，2＝0。如果放大器26A、26B也具有相同的输出反射系数，则s_22，1＝s_22，2，并且：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ b_3\end{array}\right]=S^{\′\′}\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ a_3\end{array}\right]=a_3\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\end{array}\right]---\left(8\right)$

注意没有反射信号。取而代之的是，入射波指引到混合耦合器28的终结端52。一般来说，即使放大器26A、26B的输出不是，混合耦合器28的输出50仍可作为良好的终结端。该属性可允许移除放大器26A、26B与双工器30之间的附加隔离器。

当混合耦合器28以不同频率的载波操作，即话音和数据信号在混合耦合器的输入46、48处接收时，输入端口之间的隔离具有特殊意义。两个不同频率在功率放大器26A、26B的输出处的出现造成了用于互调分量的电势以棘手的强度和频率发散。隔离不仅受到混合耦合器28的构造的影响，而且受到负载终结端即双工器30的影响。如果双工器30的输入具有反射系数ρ_L，则a₃可表示为ρ_Lb₃并且如下代入式(2)中：

$\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\end{array}\right]=\frac{{\mathrm{\ρ}}_L}{2}\left[\begin{array}{cc}1& j\\ 1& j\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\end{array}\right]---\left(9\right)$

因此，在负载的非零反射系数时，两个信号朝着混合耦合器28的每个输入46、48被反射回来，即反射到放大器26A、26B的各输出。因此，混合耦合器28的RF性能可设计用来专门解决该情形。

针对接收器波段噪声，装置10的基于耦合器的构架是具有优点的。具体来说，每个放大器26A、26B的噪声值小于以两倍输出功率操作的放大器。为了说明，假定每个放大器26A、26B的输出噪声值是-140dBm/Hz，则当接收器波段噪声最为有害时，将每个放大器的信号输出在混合耦合器28的输出端口处进行同相组合用于高功率的语音。相反地，来自每个放大器26A、26B的噪声是独立的，因此在混合耦合器28的输出50与终结端52之间拆分。实际上，只有单个放大器26A、26B的等效噪声值发射到输出50。

图7是图示了用于组合双发射器输出分路27A、27B(图1-5)用于高功率话音发射的方法的流程图。图7中所示的方法假定存在两个输出分路27A、27B，这两个分路通常独立和同时地处理话音和数据呼叫。如图7中所示，功率控制单元20处理功率控制数据(56)，比如在前向链路中从基站接收的功率控制位，以确定用于话音呼叫的发射功率是否应增大或减小。

如果用于话音呼叫的所需发射功率超过阈值(58)，则功率控制单元20控制一个或多个开关设置以丢弃数据呼叫(60)，并且在第一和第二输出分路27A、27B上发射话音呼叫(62)。然后，混合耦合器28组合第一和第二输出分路27A、27B用于话音呼叫的高功率发射(64)。

如果用于话音呼叫的所需发射功率未超过适用阈值(58)，则功率控制单元20简单地随需增大输出分路27A上的发射功率(66)，例如通过增大功率放大器26A的增益。在此情况下，装置10继续同时和独立地在输出分路27A上发射话音呼叫(68)和在输出分路27B上发射数据呼叫(70)。混合耦合器28然后组合第一和第二输出分路27A、27B用于经由公共空中接口发射话音呼叫和数据呼叫(64)。当所需的发射功率降到阈值以下时，功率控制单元20可指引恢复或重新开始数据呼叫。

图8是更为具体地图示了图7的方法的流程图。与图7的例子中一样，功率控制单元20处理功率控制数据(72)，并且确定所需的发射功率是否超过阈值(74)。如果是，则功率控制单元20从第二输出分路27B切换出数据呼叫(76)，产生该话音呼叫的移相分量(78)，并且在第二输出分路27B上切换进来移相的话音分量(80)。混合耦合器28然后组合第一和第二输出分路27A、27B用于话音呼叫的高功率发射(82)。

如果用于话音呼叫的所需发射功率未超过适用阈值(74)，则功率控制单元20简单地随需增大输出分路27A上的发射功率(84)，例如通过增大功率放大器26A的增益。在此情况下，装置10继续同时和独立地在输出分路27A上发射话音呼叫(86)和在输出分路27B上发射数据呼叫(88)。然后，混合耦合器28组合第一和第二输出分路27A、27B，用于经由公共的空中接口上发射话音呼叫和数据呼叫(82)。当所需的发射功率降到阈值以下时，功率控制单元20可指引恢复或重新开始数据呼叫。

已经描述了各种实施例。这里所述功能组件的示例硬件实施可包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑装置、专门设计的硬件组件或它们的任何组合内的实施。此外，这里所述的一种或多种技术可部分或全部地以软件来执行。在此情况下，计算机可读介质可存储或另外包括计算机可读指令，即可由无线通信装置的处理器或DSP执行以便实现上述一种或多种技术的程序代码。例如，计算机可读介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存等等。

不脱离本公开的精神和范围可做出多种其他改型。因此，这些及其他实施例在所附权利要求的范围之内。这些及其他实施例在所附权利要求的范围之内。

Claims (48)

1.一种功率放大器模块，包括：

一个第一放大器，用以放大一个用于在一个第一输出分路上发射的话音呼叫；

一个第二放大器，用以放大一个用于在一个第二输出分路上发射的数据呼叫；

一个移相器，用以生成所述话音呼叫的一个移相版本；

至少一个开关，用以在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时，将所述数据呼叫与所述第二放大器去耦合以及将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二放大器；

一个功率控制单元，用以基于用于所述话音呼叫的所需发射功率来控制所述移相器和所述至少一个开关；以及

一个耦合器电路，用以组合所述第一和第二输出分路，所述第一和第二输出分路用于在与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口上进行发射。

2.权利要求1的功率放大器模块，其中所述耦合器电路包括组合所述第一和第二输出分路的一个90度混合耦合器。

3.权利要求1的功率放大器模块，其中所述功率控制单元监视功率控制数据，以及响应于所述功率控制数据来控制所述移相器和所述开关。

4.权利要求1的功率放大器模块，其中所述功率控制单元控制所述开关以当所述所需发射功率小于所述阈值时，将所述数据呼叫耦合到所述第二放大器，以及将所述话音呼叫与所述第二放大器去耦合。

5.权利要求1的功率放大器模块，其中所述话音呼叫和所述移相的话音呼叫除了所述相移之外是相同的。

6.权利要求1的功率放大器模块，其中所述移相器将所述话音呼叫移相大约90度。

7.一种功率放大器和天线模块，包括：

一个第一放大器，用以放大一个用于在一个第一输出分路上发射的话音呼叫；

一个第二放大器，用以放大一个用于在一个第二输出分路上发射的数据呼叫；

一个射频天线，用于与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口；

一个耦合器电路，用以组合所述第一和第二输出分路，所述第一和第二输出分路用于在所述天线上发射；

一个移相器，用以在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一阈值时生成所述话音呼叫的移相版本；

一个开关，当用于所述话音呼叫的所需发射功率超过所述阈值时，所述开关将所述数据呼叫与所述第二放大器去耦合并将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二放大器；以及

一个功率控制单元，用以基于用于所述话音呼叫的所需发射功率来控制所述移相器和所述开关。

8.权利要求7的功率放大器和天线模块，其中所述耦合器电路包括组合所述第一和第二输出分路的一个90度混合耦合器。

9.权利要求7的功率放大器和天线模块，其中所述话音呼叫和所述移相的话音呼叫除了所述相移之外基本是相同的。

10.权利要求7的功率放大器和天线模块，其中所述移相器将所述话音呼叫移相大约90度。

11.一种数字信号处理模块，包括：

一个话音呼叫发射单元，用以生成一个用于经由一个第一输出分路发射的话音呼叫；

一个数据呼叫发射单元，用以生成一个用于经由一个第二输出分路发射的数据呼叫；

一个移相器，用以生成所述话音呼叫的一个移相版本；

至少一个开关，用以在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时，将所述数据呼叫与所述第二输出分路去耦合以及将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二输出分路；

一个功率控制单元，基于用于所述话音呼叫的所需发射功率来控制所述移相器和所述至少一个开关；以及

一个耦合器电路，用以组合所述第一和第二输出分路，所述第一和第二输出分路用于在与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口上进行发射。

12.权利要求11的数字信号处理模块，其中所述功率控制单元监视功率控制数据，并且响应于所述功率控制数据来控制所述移相器和所述开关。

13.权利要求12的数字信号处理模块，其中所述功率控制单元控制所述开关以当所述所需发射功率小于所述阈值时，将所述数据呼叫耦合到所述第二放大器，以及将所述话音呼叫与所述第二放大器去耦合。

14.权利要求11的数字信号处理模块，其中所述话音呼叫和所述移相的话音呼叫除了所述相移之外是相同的。

15.权利要求11的数字信号处理模块，其中所述移相器将所述话音呼叫移相大约90度。

16.一种方法，包括：

经由一个第一输出分路发射一个话音呼叫；

经由一个第二输出分路发射一个数据呼叫；

组合所述第一和第二输出分路，用于在与一个移动无线通信装置相关联的无线接口上发射；

在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一阈值时生成所述话音呼叫的移相版本；

当用于所述话音呼叫的所需发射功率超过所述阈值时，将所述数据呼叫与所述第二输出分路去耦合，并将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二输出分路；以及

当用于所述话音呼叫的所需发射功率超过所述阈值时，经由所述第一和第二输出分路发射所述话音呼叫。

17.权利要求16的方法，其中经由所述第一和第二输出分路发射所述话音呼叫包括经由所述第一输出分路发射所述话音呼叫和经由所述第二输出分路发射所述移相的话音呼叫。

18.权利要求17的方法，其中所述话音呼叫和所述移相的话音呼叫除了所述相移之外是相同的。

19.权利要求17的方法，其中将所述话音呼叫移相包括将所述话音呼叫移相大约90度。

20.权利要求19的方法，进一步包括经由一个90度的混合耦合器组合所述第一和第二输出分路。

21.权利要求16的方法，进一步包括：

监视功率控制数据；以及

响应于所述功率控制数据增大所述话音呼叫的所述发射功率。

22.权利要求16的方法，其中经由所述第一和第二输出分路发射所述话音呼叫包括数字地生成与所述第一话音呼叫相同的一个第二话音呼叫，以及将所述第二话音呼叫耦合到所述第二输出分路。

23.权利要求16的方法，进一步包括当所述所需发射功率小于所述阈值时，将所述数据呼叫耦合到所述第二输出分路，以及将所述话音呼叫与所述第二输出分路去耦合。

24.权利要求16的方法，进一步包括：

利用一个第一功率放大器放大经由所述第一输出分路发射的所述话音呼叫；以及

利用一个第二功率放大器放大经由所述第二输出分路发射的所述话音呼叫，

其中组合所述第一和第二输出分路包括组合由所述第一功率放大器和所述第二功率放大器所放大的话音呼叫。

25.权利要求24的方法，进一步包括：

在一个第一载波频率发射所述话音呼叫；以及

在一个第二载波频率发射所述数据呼叫。

26.一种移动无线通信装置，包括：

一个第一输出分路，用于发射一个话音呼叫；

一个第二输出分路，用于发射一个数据呼叫；

一个移相器，用于生成所述话音呼叫的移相版本；

至少一个开关，当用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一个阈值时，所述至少一个开关将所述数据呼叫与所述第二输出分路去耦合并将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二输出分路；

一个耦合器电路，用以组合所述第一和第二输出分路，所述第一和第二输出分路用于在与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口上发射；以及

一个功率控制单元，用以基于用于所述话音呼叫的所需发射功率来控制所述移相器和所述至少一个开关。

27.权利要求26的装置，还包括：发射控制器，用于经由所述第一输出分路发射所述话音呼叫以及经由所述第二输出分路发射所述移相的话音呼叫。

28.权利要求27的装置，其中所述话音呼叫和所述移相的话音呼叫除了所述相移之外基本是相同的。

29.权利要求27的装置，其中所述移相器将所述话音呼叫移相大约90度。

30.权利要求27的装置，其中所述耦合器电路包括组合所述第一和第二输出分路的一个90度混合耦合器。

31.权利要求26的装置，其中所述功率控制单元监视功率控制数据，并且响应于所述功率控制数据来增大所述话音呼叫的所述发射功率。

32.权利要求26的装置，其中所述功率控制单元通过指引与一个第一话音呼叫相同的一个第二话音呼叫的数字生成以及将所述第二话音呼叫耦合到所述第二输出分路，来指引所述话音呼叫经由所述第一和第二输出分路发射。

33.权利要求26的装置，其中在所述所需发射功率小于所述阈值时，所述功率控制单元指引将所述数据呼叫耦合到所述第二输出分路，以及将所述话音呼叫与所述第二输出分路去耦合。

34.权利要求26的装置，进一步包括：

一个第一功率放大器，用以放大经由所述第一输出分路发射的所述话音呼叫；以及

一个第二功率放大器，用以放大经由所述第二输出分路发射的所述话音呼叫，

其中所述耦合器电路组合经由所述第一功率放大器和所述第二功率放大器所放大的话音呼叫。

35.权利要求34的装置，进一步包括：

一个第一基带到射频处理器，用以将所述话音呼叫从一个基带频率转换到一个第一载波频率；以及

一个第二基带到射频处理器，用以将所述数据呼叫从一个基带频率转换到一个第二载波频率。

36.权利要求35的装置，还包括：发射控制器，用于经由所述第一输出分路发射所述话音呼叫以及经由所述第二输出分路发射所述移相的话音呼叫，并且其中所述移相器耦合到所述第一基带到射频处理器的所述输出分路。

37.一种方法，包括：

经由一个第一输出分路在一个第一发射载波频率发射一个话音呼叫；

经由一个第二输出分路在一个第二发射载波频率发射一个数据呼叫；

响应于功率控制数据来控制所述话音呼叫的发射功率；

在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一阈值时生成所述话音呼叫的移相版本；

当用于所述话音呼叫的所需发射功率超过所述阈值时，将所述数据呼叫与所述第二输出分路去耦合并将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二输出分路，以及

当所述话音呼叫的所述发射功率超过所述阈值时，在所述第一发射载波频率经由所述第一和第二输出分路发射所述话音呼叫。

38.权利要求37的方法，其中经由所述第一和第二输出分路发射所述话音呼叫包括经由所述第一输出分路发射所述话音呼叫以及经由所述第二输出分路发射所述移相的话音呼叫。

39.权利要求38的方法，其中将所述话音呼叫移相包括将所述话音呼叫移相大约90度。

40.一种移动无线通信装置，包括：

一个第一输出分路，用于在一个第一发射载波频率发射一个话音呼叫；

一个第二输出分路，用于在一个第二发射频率发射一个数据呼叫；

一个移相器，用以在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一阈值时生成所述话音呼叫的移相版本；

至少一个开关，当用于所述话音呼叫的所需发射功率超过所述阈值时，所述至少一个开关将所述数据呼叫与所述第二输出分路去耦合并将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二输出分路；

一个功率控制单元，用以响应于功率控制数据来控制所述话音呼叫的发射功率，其中所述功率控制单元基于用于所述话音呼叫的所需发射功率来控制所述移相器和所述至少一个开关；以及

一个耦合器电路，用以组合所述第一和第二输出分路，所述第一和第二输出分路用于在与所述移动无线通信装置相关联的无线接口上进行发射。

41.权利要求40的装置，还包括：发射控制器，用于经由所述第一输出分路发射所述话音呼叫以及经由所述第二输出分路发射所述移相的话音呼叫。

42.权利要求41的装置，其中所述移相器将所述话音呼叫移相大约90度。

43.一种无线通信装置，包括：

用于经由一个第一输出分路发射一个话音呼叫的装置；

用于经由一个第二输出分路发射一个数据呼叫的装置；

用于组合所述第一和第二输出分路的装置，所述第一和第二输出分路用以在与一个移动无线通信装置相关联的一个无线接口上发射；

用于在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过一阈值时生成所述话音呼叫的移相版本的装置；

用于在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过所述阈值时，将所述数据呼叫与所述第二输出分路去耦合并将所述话音呼叫的所述移相版本耦合到所述第二输出分路的装置；以及

用于在用于所述话音呼叫的所需发射功率超过所述阈值时，经由所述第一和第二输出分路发射所述话音呼叫的装置。

44.权利要求43的装置，其中用于经由所述第一和第二输出分路发射所述话音呼叫的所述装置包括用于经由所述第一输出分路发射所述话音呼叫以及经由所述第二输出分路发射所述移相的话音呼叫的装置。

45.权利要求44的装置，其中所述话音呼叫和所述移相的话音呼叫除了所述相移之外是相同的。

46.权利要求44的装置，其中所述移相的装置将所述话音呼叫移相大约90度。

47.权利要求46的装置，进一步包括用于组合所述第一和第二输出分路的一个90度混合耦合器。

48.权利要求43的装置，其中所述话音呼叫具有一个第一载波频率，所述数据呼叫具有不同于所述第一载波频率的一个第二载波频率。

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