CN101500302B - Cdma通信系统、传输功率控制系统及控制方法 - Google Patents

Cdma通信系统、传输功率控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

提供一种CDMA通信系统、传输功率控制系统及控制方法,其中传输功率控制系统包括输出功率估计器与传输功率控制器。输出功率估计器估计传送器的传输功率。传输功率控制器响应输出功率估计器,且用来比较传输功率与要求功率以便计算目标功率,其中目标功率考虑传输功率控制系统内的误差,以及用来改变在传送信号路径上放大器的增益,以便减少传送器的传输功率与要求功率之间的误差。本发明改变在传送信号路径上放大器的增益,减少了传送器的传输功率与要求功率之间的误差。

Description

CDMA通信系统、传输功率控制系统及控制方法技术领域

[0001] 本发明有关于一种传输功率控制器,适用于移动电信装置中,特别是关于CDMA通 信系统、传输功率控制系统及控制方法。背景技术

[0002] 用于码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)数据与电话系统(例如 3GPP、WCDMA、CDMA200)方面的传送器功率控制规格中,对于这些3G手机的操作要求十分严 格。一般而言,与一个蜂巢区(cell)内多个手机联系的基站要求到达基站的所有信号具有 大致相等的功率电平。假如不是这样,对于具有较弱强度的信号而言,具有较大强度的这些 信号就变成通道上干扰,且最终导致此蜂巢区终止操作。

[0003] 一般而言,在移动装置(例如手机与无线网卡)内传送器的增益会随着传送频率、 环境与芯片温度、供应电压、以及制造工艺的差异而变化。然而,这些3G规格要求移动单元 应该能在默认步进尺寸(step size)下根据来自基站的指令来改变其输出功率。移动手机 一般期望能在输出功率上达到IdB的改变,并具有0. 5dB的精确性,且在功率上达到IOdB 步进变化,并具有2dB的精确性。此外,由基站所传送的绝对最大功率应被控制在2dB内。

[0004] 为了在要求的动态范围内达到指定的步进尺寸,制造者已广泛地使用下面两个技 术之一(或两者结合)。在第一个方案中,在产品测试期间大强度地校正手机,以使手机至 少在频率方面的响应特征化以及在电池电压方面的响应特征化(该项可选)。一般会避免 对温度的校正,因为其非常耗时间。第二个方案是在一般传送操作下使用功率侦测器。此功 率侦测器一般是对数放大器或接收信号强度指示器的形式,其通常花数百微秒来执行一次 测量。这防止了侦测器在手机内一个时隙接着一个时隙地来使用,这是为了将传输功率控 制在一个时隙内,并且因此结合校正数据的方法以及在高传输功率层级下较少使用侦测器 的方法,来避免手机超过相关3G标准所允许的最大传输功率。应注意,CDMA信号看似噪声, 因此一般而言,为了达到可靠的功率测量,这些侦测器需要相对长的测量时间。每一 WCDMA 时隙持续大约670微秒以及每一秒中大约有1500个来自基站且由移动电话接收的功率校 正指令。发明内容

[0005] 为了解决移动电话的功率校正中的误差的技术问题,本发明提供一种传输功率控 制系统来减少传送器的传输功率与要求功率之间的误差。

[0006] 本发明提供一种传输功率控制系统,包括输出功率估计器与传输功率控制器。输 出功率估计器估计传送器的传输功率。传输功率控制器响应于输出功率估计器,且用以比 较传输功率与要求功率以便计算目标功率,其中目标功率考虑传输功率控制系统内的误 差,以及用来改变在传送信号路径上放大器的增益,以便减少传送器的传输功率与要求功 率之间的误差。

[0007] 本发明另提供一种CDMA (码分多址)通信系统,其包括输出功率估计器,用以估计传送器的传输功率;以及传输功率控制器,响应于输出功率估计器,且用以比较传输功率与 要求功率以便计算目标功率,其中目标功率考虑传输功率控制系统内的误差,以及用来改 变在传送信号路径上放大器的增益,以便减少传送器的传输功率与要求功率之间的误差。

[0008] 本发明另提供一种传输功率的控制方法,用以控制移动装置的传输功率,且此移 动装置操作在码分多址模式或宽带码分多址模式下。此控制方法包括:比较时间校准版本 的基带信号或中间信号与传送信号的降频部分,以形成传输功率的估计;以及使用传输功 率的估计,以在码分多址或宽带码分多址的时隙的功率切换期间内调整所述传输功率趋向 目标值。

[0009] 本发明改变在传送信号路径上放大器的增益,减少了传送器的传输功率与要求功 率之间的误差。附图说明

[0010] 图1表示根据本发明实施方式,根据一个CDMA标准来操作的移动电话装置。

[0011] 图2表示图1中功率估计器的组件示意图。

[0012] 图3A及图;3B表示图1中插补查找表单元的内部数据结构示意图。

[0013] 图4表示根据本发明实施方式,通过比较未校正功率放大器与移动装置的响应所 获得的输出功率对要求功率的示意图。

[0014] 图5表示相似于图1的电路图,但显示了额外的数据流路径。

[0015] 图6A与图6B表示根据本发明实施方式的操作流程图。具体实施方式

[0016] 在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域的技术 人员应可理解,硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求 书并不以名称的差异来作为区分元件的方式,而是以元件在功能上的差异来作为区分的准 则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语,故应解释成“包含 但不限定于”。此外,“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此,若文 中描述第一装置耦接于第二装置,则代表第一装置可直接电气连接于第二装置,或通过其 它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。

[0017] 图1表示根据本发明实施方式的移动装置(例如移动电话)的传送部分简化方框 示意图。在提供至模拟基带处理系统10之前,先在移动装置的数字基带处理器2中将被传 送的信号(不论是语音或数据)乘以由移动装置所使用的展频编码来将传送信号编码且展 频。此电路配置为此技术领域中技术人员所熟知。输出信号(包括同相信号与正交信号) 传送给射频(RF)传送器部分以进行升频操作,RF传送器以标号12来标示,尽管传输功率 不足,其输出待传送的信号。此技术领域中技术人员已知RF传送器12,因此图中简单地以 可变增益放大器来表示。与此移动电话装置的许多其它核心组件一起,RF传送器12设于 单片集成电路13上。来自RF传送器12的RF信号提供至功率放大器14,其中所述功率放 大器14作为一个分离组件位于单片集成电路13外,单片集成电路13用于执行升频与第一 阶段的放大。功率放大器14的输出信号经由电路板18的中间组件而提供至天线16,电路 板18通常包括双工器(duplexer),以便提供将被提供至天线的相对强大的传送信号,而同时将明显较弱的接收信号路由至移动装置内接收电路(未显示于图中)。

[0018] 芯片上传送器(on-chip transmitter)(如RF传送器12)的操作如同一个小信号 装置,且小心操作以优化线性。同样地,芯片外功率放大器(如功率放大器14)也优化为在 其操作范围的顶端上实现最大线性化。在最大功率或接近最大功率时达到线性化的代价是 消耗了大量电流。然而,在较低输出功率电平上,线性的需求削弱,因此功率放大器14的电 流消耗可减少。结果,在较低输出功率电平上,功率放大器14的设计者倾向于对功率放大 器14进行电流消耗方面的优化,而不是通过提供多个增益范围来控制线性。在此文中,关 于特定增益范围的控制线性表示在输出功率电平Po上的改变dPo (其中,“d”表示一个小 改变)总是导致增益改变dGo,使得dPo/dGo维持固定。在现有技术中,数字基带处理器2 已被分派根据来自与移动装置联系的基站(未显示于图中)的控制信号,来控制芯片上传 送器12与功率放大器14的增益。在基站控制中,基站提供用来指示步进增加或减少的信 号,且此为基站控制系统的特征。在基站与移动装置之间的协同操作可称为关于功率控制 的“系统闭环”。然而,在本发明的一些实施方式中,其与本地回路一起工作。在本地回路中, 本地测量系统与控制系统25监控已产生的功率改变,且企图于一个时间帧内实施校正,而 此时间帧明显地短于在CDMA通信架构中所使用的时隙期间。

[0019] 为了实现此本地回路,提供指向性耦合器(directional coupler) 30与衰减器 32,以便分支(tap-off)来自功率放大器的输出信号的一些信号下游。此指向性耦合器30 与衰减器32可达到足够的带宽,使得其转移特性(transfercharacteristic)在电话或相 似移动通信装置的频率范围内实质上固定不变。提供衰减器32的输出信号至功率估计器 40的第一输入端42,其中,为了将分支的信号降频至基带频率,功率估计器40也在第二输 入端44接收传送振荡器信号的副本(copy),使得分支的RF信号可与传送本地振荡器信号 混合。接着,其可与功率估计器40的第三输入端46所提供的副本基带信号来比较。功率 估计器40也响应一些其它信号(将以图2来更详细说明),这使能功率估计器40在功率放 大器14的输出端上建立输出功率的估计。此估计(以Rneas来表示)被传送至传输功率 控制引擎CTransmit Power Control Engine, TPCE) 50 (其操作如同传输功率控制器),其 中,传输功率控制引擎(TPCE)50比较由功率估计器40所估计的获得的测量输出功率与从 数字基带处理器2接收的需求输出功率,来计算目标功率“Ptgt” (考虑到在功率控制回路 中的不一致)。目标功率“Ptgt”接着作为输入信号提供至查找表单元60,其中,查找表单 元60是用来查找关于传送器12与功率放大器14的增益控制设定。

[0020] 在一个较佳实施方式中,根据现有所使用的查找表标准,查找表单元60是一个插 补查找表单元,其尺寸较小且因此减少很多内存要求。结果,其占用不多的空间,且被要求 集中于此的数据可以很快地获得。此查找表单元60将在稍后根据图3来说明。

[0021] 图2更详细地说明本发明实施方式的功率估计器40的内部架构。经由指向性耦 合器30自功率放大器14分支出的侦测到的RF信号“Pdetrf”,被提供至混波器70的第一 输入端42。此混波器70在第二输入端44接收本地振荡器信号LO (与RF传送器12所使 用的信号相同),因此输出基带频率的降频信号“Riiix”,其表示原始基带信号。一般会提供 两个混波器,一个是处理同相通道,另一个则是处理正交通道。为了方便说明,假设只有一 个信号通道存在来继续讨论。此混波器70的输出信号被提供至可变增益放大器72,其提 供可变增益“Gvga”给信号Riiix,以获得标示为“Padc”的信号。可变增益放大器72的输出提供至模数转换器74。对应的模数转换器(Analog to DigitalConverter,图中表示为 "ADC" )76接收来自模拟基带处理系统10的基带信号“ΡΙΛ”,且模数转换器76的输出信号 被提供至数据路径校准电路(data pathalign circuit) 770数据路径校准电路77的输出 信号与模数转换器(图中表示为“ADC”) 74的输出信号一起提供至数据路径比较电路(data path c0mparecircuit)78。数据路径校准电路77使用一连串的缓存器以提供可选择的延迟 “IV’,使得提供至模数转换器(图中表示为“ADC”)74的信号与提供至模数转换器76的信 号可进入近似时间校准(approximate time alignment),以至于可通过计算其数值的比率 或差异来比较这些信号。这些方法中的任一者提供足够的信息以使能将被估计的增益。以 dB为较佳表示单位的信号比较操作(例如用来估计其增益比率“Pdp”)由数据路径比较电 路78来执行。在计算每一信号的均方根(Root Mean Square, RMS)功率计算的期间内,此 信号比较操作在整合时间间隔“Tint”内执行,且信号被比较之前,直流(DC)偏移被移除。

[0022] 在一个较佳实施方式中(且如之前所提及),数据路径比较电路78的输出信号为 信号强度的比率,且优选以分贝来表示。通过在分贝上的操作,此系统的数个部分的各种增 益可被加总在一起以提供功率测量。

[0023] 设置可变增益放大器72,是为了抑制(更确切地说是调整)其输入端上提供至模 数转换器74的信号振幅,使其具有相对较窄的振幅带宽。这减少了模数转换器74与76上 的动态范围要求,且因此使这些组件的实施变得更加简单且便宜。接着说明上下文中可变 增益放大器72的操作,其任务是调整(在限制内)其输入端上提供至模数转换器74的信 号振幅。可得知由于传送的RF功率减少,接着在混波器70的输出端上的振幅也减少。因 此,可变增益放大器72的增益需要被增加以将模数转换器74的输出端上的信号维持在所 要求的操作范围内。相反地,假使传输功率增加,可变增益放大器72的增益则需要减少。

[0024] 可变增益放大器72的增益调整可由系统使用关于目标输出功率的消息与此无线 系统设计的知识自动地执行。如前所提及,数字基带处理器2维持连续总量的编码信号特 性,因此,尽管是在标准化的刻度上,其具有可利用的“长期基带功率平均”测量数值。长期 基带功率平均“Kbb”提供至功率估计器40的第三输入端90。此长期基带功率平均“Kbb” 也提供至加总器100的第一加总输入端,其中,加总器100接收来自加总器102的输入信 号。加总器102的第一输入端104接收提供至模数转换器74的目标功率的估计“Kadc”,且 其相减输入端106接收功率目标值“Ptgt”,其中,功率目标值Ptgt是由传输功率控制引擎 (Transmit Power Control Engine,TPCE) 50来取得,将在下文进行说明。加总器100的输 出信号被提供至加总器110的第一加总输入端,于其中,加总器100的输出信号被加入至单 一测量增益参数“Kdet”。单一测量增益参数“Kdet”是代表在由功率放大器14的输出端至 功率估计器40的输入端42的侦测路径上的增益(在此包括衰减)。在此方式中,所需要的 VGA增益由功率估计器40自动地取得。

[0025] 在一个较佳实施方式中,可变增益放大器72是在预设尺寸的步进下以增益变化 的方式而数字控制。在一个较佳实施方式中,增益在6dB的步进下变化。然而,实际步进尺 寸将不会精确地为6dB,所以每一增益变化具有小误差。由于可变增益放大器72优选为受 数字控制,因此,可更精确地称为可编程增益放大器,请注意尽管其中差异(如果有的话) 很小。

[0026] 发明人已了解到,如果在要求的传送输出功率上的变化仅为相对稍小,假设小于71. 2dB(此变化临界值仅是用来作为范例,在其它例子中,此值可为在0至2dB之间的任一 者),接着,可变增益放大器72应被禁止在功率测量与校正周期中间产生增益变化。这移除 了步进误差(在当增益变化发生时有可能产生)的一种来源。在计算或实施功率校正后, 可应用所述增益变化。

[0027] 在本地回路运作时,可对功率放大器的每一功率放大器增益范围测量参数Kdet, 且其也本身说明了基带信号路径的选择的全范围电平(full-scale level)或降频混波器 70的增益与其标称增益(nominal gain)之间的偏差。

[0028] 一个可替代且同样可执行的方法是不采用可变增益放大器72(其可以用一个固 定增益放大器来取代),且接受测量范围减少的实际情况以及/或提供具有较大动态范围 的模数转换器。应注意到,虽然在一个可替换的配置中已叙述两个模数转换器的情况,但是 也可通过分时多任务传输方法使用一个模数转换器。

[0029] 为了将数据路径比较电路78的输出信号转换为绝对功率测量,第一加总器92将 长期基带功率平均“Kbb”加入至参考信号与侦测信号的比率上,以在加总器92的输出端94 上产生中间值,其用来表示关于全范围值的传送信号的功率。此相关的功率Pdbfs被传送 至第二加总器96的加总输入端。加总器96的另一输入信号为可变增益放大器(VGA)增益 设定,且在将功率Pdbfs减去可变增益放大器(VGA)增益设定后,为了在功率放大器的输出 端上提供放大器功率的估计“Riieas”,加总器96的输出信号通过加总器120加入至增益侦 测路径参数Kdet。因此,增益侦测路径参数使得有关于全范围输出的标称输出功率映射至 功率放大器的输出端上的输出功率估计。

[0030] 传输功率控制引擎50接收测量获得的功率估计Rneas与来自数字基带处理器2 的功率请求信号I^rqst,且根据这些来设定提供至查找表单元60的目标功率。传输功率控 制引擎50不再企图减少测量功率与要求功率之间的差异,这是因为,当传输功率控制引擎 50操作在明显低于最大传输功率的功率下时(例如低于传输功率临界值),以及操作在功 率放大器在其步进尺寸下可被视为接近线性的情况下时,包含功率估计器40的本地控制 回路不需要是有效的(将于稍后解释说明)。因此,既使一旦考虑对基站的连接而功率控制 操作在系统闭环中,功率控制仍可被视为操作在“本地开环”。然而,当信号振幅明显地增加 以操作混波器72,且因此将输入至数字模拟转换器74的信号振幅提升至足以使功率估计 器40操作的范围时,就建立了 “本地闭环”。与包含基站的系统闭环比较起来,此本地闭环 本身仍为线性回路。

[0031] 在操作于本地开环与操作于本地闭环之间的转换(即在跨越传输功率临界的传 输功率上的变化)可能加大了当传输功率控制引擎50进入本地闭环模式时需要估计且调 节的增益误差。

[0032] 传输功率控制引擎50比较要求功率与测量功率,且考虑任何已知的低功率本地 开环功率误差,并使用所述误差来修改提供至查找表单元60的功率目标。

[0033] 此插补查找表单元可被分隔成多个子范围,如图3A与图:3B所示。具体如图3A所 示,对于放大器输出,可通过将放大器特性细分为多个段落(例如SEG1-SEG4)来特征化功 率放大器14的增益。每一段落覆盖一个特定功率输出范围且由起始值与斜率来定义,如此 便可估计在此查找表单元中任何中间点的增益。根据图3A可得知,多个增益范围并非连续 的,反而是彼此相隔固定的增益步进。这是典型的实际放大器性能,其中,提供至放大器的偏压电流与供应电压可用数字步进来切换,以改变放大器的特性。这些步进中每一个都有 效地定义一个操作范围,这些操作范围是以插补查找表单元内记载的特性来表示。

[0034] 在此例中,图;3B所示的插补查找表被细分为8个区域,以行1至行8来标示,每一 个具有5个字段:第一字段“功率指数”是定义最小功率指标,即期望的输出功率,且部分窗 体可适用于此最小功率指数;第二字段“基本增益”是定义基本增益,其表示当输出功率等 于功率指标时的功率放大器增益;第三字段“增益斜率”定义关于输出功率的增益变化率, 这是功率放大器增益图示中特定部分的斜度;另外两个控制字段“GP0”与“DAC”都是有关 于控制功率放大器操作的参数,例如分别是偏压电流与跨越功率放大器的供电电压。

[0035] 在一个较佳实施方式中,在查找表单元中每一区域行持有相对适度的数据量,例 如,在图:3B中,每一区域行包括32比特且窗体只需要32个区域行。对于每一区域行而 言,第一字段“功率指数”具有7个比特(l/4dBm步进),第二字段“基本增益”具有9个比 特(l/16daii步进),第三字段“增益斜率”具有8个比特(1/U8daii步进),第四字段“GP0” 具有4个比特,且第五字段“DAC”具有6个比特。

[0036] 查找表单元可用来接受另一输入,即长期基带功率平均(long termbaseband power average) Kbb,使得期望的输出功率可被选择为基带功率与放大器增益的函数。

[0037] 在用直流-直流转换器来控制功率放大器增益切换与通过字段GPO或DAC设定来 于插补查找表单元中实施直流-直流转换器控制(DC-DC convertercontrol)的一些情况 下,功率控制系统必须提供额外时间来采取测量以证明直流-直流转换器已经稳定。为了 达到此目的,功率控制系统在查找表内侦测有效字段DAC或GPO设定上的变化,且暂时推迟 (suspend)其操作序列一段预设时间,以等待直流-直流变为稳定。此延迟可被编程。此外, 为了避免传送放大器在趋于稳定期间内操作于不稳的电平,控制器可在趋于稳定期间内关 闭传送器。

[0038] 图4表示根据本发明实施方式的操作示意图。沿着图4的X轴(横坐标)所绘制 的要求功率是通过功率放大器的功率增益设定来表示由功率放大器要求的功率,而显示于 Y轴(纵坐标)的天线功率则表示实际输出功率。实际上,此图示将以IdB步进来量化,但 为了简单表示,这些步进已被平坦化。在较低的操作功率范围内,如区域150所指示,功率 放大器明显地为线性。因此,虽然存在一个较低功率本地开环误差,如图4的区域152所指 示,放大器的功率输出精确地逼近要求功率。此误差的大小无法在区域150内测量,如图所 示,这是因为其处于功率估计器40的动态范围170之外。但是,因为由对应基站提供的功 率增加或功率减少指令而相应操作的移动装置形成的系统闭环能覆盖此误差,因此,此误 差无关紧要。然而,随着要求功率增加,功率将越过一个较低临界值160,其中,此较低临界 值160可视为功率估计器40变为有效时所处的传输功率临界值。

[0039] 在图4中,标号巧4表示功率放大器扩展/比较、标号155表示功率放大器增益控 制步进、标号156表示开环与传送设计所保证的步进准确性、标号157表示绝对准确性与估 计器测量所控制的步进准确性、标号158表示无校正的控制曲线、以及标号159表示功率控 制系统响应。

[0040] 假使系统闭环功率控制(即包含基站的闭环)要求用来使天线功率由区域150增 加至区域170(其表示功率估计器40的操作动态范围)某处的一个功率变化时,传输功率 控制器分两个步骤来达到功率变化,以便调节任何开环功率误差。首先,把给下一时隙的功率设定成对应处于或接近于低临界值160的中间值,使得可测量低功率本地开环增益或功 率误差152。将此误差向前传送以作为部分的功率目标计算,以确保一旦本地闭环功率控制 变为有效时,其无法突然通过提升输出功率的步进变化来强迫此误差被校正,其中,提升输 出功率的步进变化会逐渐损害基站与手持式装置之间的系统闭环操作。然而,相对于现有 技术中必须花费长时间来平均类噪声信号(noise-likesignal),由于侦测到的信号与已知 的传送信号之间的比较可快速地估计放大器增益,因此,一旦功率估计器运行操作,传送数 据信号的“侦测”版本可与来自模拟基带处理系统10的数据信号进行比较,以非常短时间 期间(一般是几微秒)完成放大器增益的估计。

[0041] 传输功率控制引擎50也可控制任何辅助集成方框的设定,例如功率放大器、模拟 转数字转换器或增益控制器,而这些方框都可使用来控制输出功率。由于天线处信号振幅 的相对较快速稳定,传输功率控制引擎50可使功率估计器40在一个时隙开始之后非常快 速地完成输出功率测量,且使功率估计器40计算步进尺寸校正并将此步进尺寸校正传回 到插补查找表单元60,使得另一功率放大器增益校正可完成。当将最终校正提供至输出功 率时,可禁止查找表单元去改变有效功率放大器增益,且可控制设定以防止此变化所引发 的其它功率误差。

[0042] 一旦传输功率已被建立,数字基带处理器2读取天线功率的最终测量,以根据由 基站传送至移动装置的下一个传输功率控制指令来计算下一个功率要求。

[0043] 同样地,当由区域170至区域160转变时,传输功率控制引擎50产生待执行的一 个中间步进,使得低功率本地开环误差152可在由本地反馈管辖(regime)至本地开环管辖 的转换中被测量到。

[0044] 传输功率控制引擎50也可用来限制来自基站的传输功率的要求,以进一步增加 传输功率。假使传输功率控制引擎50开始实施功率限制,则设定“限制旗标”,使得数字基 带处理器2可被告知限制已经发生。限制功能也可在传输功率范围的较低部分(最小功 率)上被使能。

[0045] 数字基带处理器2可同步地或异步地与传输功率控制器互相作用。在同步模式 下,通过自天线读取来自前一个功率调整步骤中测量获得的功率且一起使用此测量获得的 功率与基站所发出的传输功率变化指令,数字基带处理器2产生每一功率要求,以计算新 的功率目标。在异步模式下,数字基带处理器2发出功率变化要求,而不需读取来自先前步 骤测量获得的功率。由于来自基站的反馈,全部的功率控制仍继续进行。

[0046] 图5表示本发明的实施方式,本地测量与控制系统25的插补查找表单元适用于升 频转换器12的混波器204之前与之后的小信号放大器200与202的增益控制。如此,通过 使用所述功率控制系统,可调整射频(RF)传送器的基带与射频增益。查找表单元60也提 供数据以控制GP0、DAC1、与DAC2,GP0、DAC1、与DAC2通过设定在功率放大器内有效的晶体 管的数量、以及由直流-直流转换器210所提供的功率放大器内的偏压电流与跨越功率放 大器的供应电压来控制功率放大器增益。测量与控制系统接收来自数字基带处理器2(未 显示)的数据,但也回传实际传输功率的估计与状态旗标,使得数字基带处理器2可读取更 新的功率估计,且也知道限制何时发生。

[0047] 图6A与6B图是表示根据本发明实施方式的操作流程图。判断程序开始于步骤 300,在此步骤中,执行一个测试以察看是否发生改变传输功率的请求。假使改变传输功率的请求已发生,控制前进至步骤302,否则控制则绕回至步骤300。

[0048] 步骤302检查以察看功率的要求变化是否将导致由图4的区域150至区域170的 转变,在区域170中测量窗口(以及因此本地闭环功率控制)会变为有效的。假使此转变 发生,控制进入至步骤310,在步骤310中,自插补查找表单元查找与期望增益有关且用以 提供中间输出功率的放大器参数,且将这些放大器参数提供给放大器。控制接着前进至步 骤312。在步骤314完成传输功率的测量之前,于步骤312中计算出稳定期间。如前所述, 这表示对一个中间值设定功率。

[0049] 控制由步骤314前进至步骤320,于其中,查找表单元被检查以获得要求的输出功 率,且放大器参数自查找表单元60获得,放大器操作参数则提供至功率放大器。控制接着 前进至步骤322,在此步骤中,执行测试以察看功率放大器偏压与增益控制设定是否已改 变。在此情况下,外部组件(例如直流-直流转换器)需要的稳定时间需要被列入考虑,且 结果若为是则控制进入至步骤324。在步骤3M中,等待渡过这些组件的稳定期间。因为功 率放大器14所输出的信号可能发生错误且可能暂时地(关于增益切换之期间)导致其它 射频系统参数恶化,此功率放大器在此稳定期间内被限制提供输出信号(例如通过中断其 输入信号以及/或关闭图5的放大器200/202或图1的放大器12的输出)。控制由步骤 3M进入至步骤326,在此步骤中,等待进一步的与传送放大器12相关的稳定期间完成。假 使步骤322判断在放大器内操作区域上的变化没有发生,则控制直接进入步骤326。

[0050] 控制由步骤幻6进入至步骤328,在步骤3¾中,测量输出功率。接着,控制进入步 骤330,在此步骤中,测量获得的功率与要求的传输功率进行比较,以估计在放大器增益中 的适当校正。此校正以更新目标功率的形式来进入至插补查找表单元60,而插补查找表单 元60将其转换为一个增益设定。在此校正期间,为了避免通过移动至精确增益尚未测量 的一个相异功率放大器范围来使校正无效,插补查找表单元60阻止改变功率放大器增益 范围。

[0051] 控制由步骤330前进至步骤332,在步骤332中,再次执行实际输出功率的测量,当 操作在同步模式时其可用来提供更精确的输出功率读取给数字基带处理器2,此外,使用最 后的测量给下一个要求作基础。在步骤332的测量可在一个延长时间期间内执行,其中,此 延长时间期间通过指定一个完成期间或者通过参考一个预设完成期间的的参数t所定义。 控制接着返回步骤300。

[0052] 重新回到步骤302,假使判断出并没有因为需要的功率变化产生进入测量窗口 170的转变,则控制进入至步骤340。步骤340测试要求功率变化是否表示仅发生在区域 170内的变化。假使是,控制进入至步骤320,否则控制则前进至步骤350。

[0053] 步骤350检查确认步骤300所要求的传输功率变化是否将引起自可用估计器来执 行测量的区域170到不可使用估计器的区域150的转变。假使此转变发生,控制则进入至 步骤352,否则控制进入步骤360。

[0054] 步骤352导致查找表单元被存取,以查找对应临界值160的中间值上操作的参数, 使得在步骤354中提供放大器时间稳定之后,低功率开环增益误差可在步骤356中被测量 到。一旦增益误差已被测量到,在步骤358中,计算、查表、且应用校正过的功率(考虑到要 求的功率与误差)。控制接着进入至步骤300。在一些实施方式中,相等于步骤322与324 的步骤可介于步骤352与3M之间。或者,通过省略步骤356与358,可省略在由区域170至区域150的转换期间内的增益误差测量。在此情况下,步骤352立刻将输出功率设定为 要求的功率,且增益控制仅对应基站来执行。

[0055] 返回执行步骤350,假使判断出功率控制步骤仅发生在区域150内,控制前进至步 骤360,在步骤360中,自查找表单元中查找要求的功率变化,且将此变化提供至放大器,在 步骤362的稳定期间后,控制接着返回步骤300。

[0056] 应注意到,一些传送功率变化可由数字基带上的变化、功率放大器上的变化、或 者这些方法的结合来促成。一般而言,假使仅在数字基带上获得变化,由于对功率放大器的 操作造成较小的扰乱,因此这是获得变化的最佳方法。

[0057] 因此可提供一个系统,其通过侦测在功率放大器的输出端上的信号且比较这些信 号与提供至放大器的输入端和升频链路的对应信号,此系统可快速地估计射频传送器增 益。接着,根据其使用的单一系数的转换(可在每一个增益范围),可将此增益映射为功率, 其中,此单一系数是在室温特性阶段期间中被测量到,以将传输功率的内部估计转换为传 输功率的外部测量估计。最后,根据全范围而测量获得的传送功率的连续平均值,其由数字 基带处理器如编码流程部分般保持,如此提供了关键的最后部分,以将传送信号的特性与 放大器增益的消息转换为可靠的放大器传输功率估计。

[0058] 另外,通过估计传送器级的增益以及使用输入信号功率的优先通知,其能提供更 快速的传输输出功率的控制,以形成传送信号功率的估计,其中,输入信号功率的优先通知 可由移动装置(例如移动电话)的数字基带处理器来获得。信号功率的估计是用来告知在 移动电话系统内本地提供的控制回路的判断。在此方法下,在逐时隙的基础上,可动态地提 供精确的功率控制,因此消除了在生产测试期间的冗长电话校正。

[0059] 输出功率估计器比较在放大器输出端上且被降频的信号或部分信号与输入至放 大器的信号(或基带信号)。应注意到,放大器可以由数个放大器阶来形成,例如小信号放 大器或功率放大器,且在两放大器阶之间可存在例如降频的步骤。通过使用模拟基带信号 与放大器的降频输出信号,可方便地执行比较操作,且可推演出放大器增益。在一个较佳实 施方式中,对于每一个被比较的信号而言,可测量直流偏移的RMS功率净值。通过使用关于 基带信号的绝对功率电平的消息以及通过使用关于由天线至估计器输入的测量信号路径 上的损失的消息,此结果接着转换为绝对功率。

[0060] 为了将放大器的输入端上的信号与放大器的输出端上的信号来进行的充分的时 间校准,提供了延迟系统,以进行将要执行的增益比较。可通过比较在升频与放大前的基带 信号与传送至天线的信号的解调部分来完成这个比较。

[0061] 在3G移动电话装置的数据与控制系统中,尽管是根据移动装置内数字模拟转换 器的数字全范围来标准化,处理器维持长期平均信号功率的测量来提供给放大器,且长期 平均功率的测量因此可与放大器增益评估以及在室温研究室特性下所获得的另一个单一 参数相结合,以使得可计算放大器的输出端上的实际信号功率。其中该单一参数可在逐频 带的基础上提供来实现更好的性能。

[0062] 本发明的传输功率控制器以及/或估计器只在每一个传送时隙的起始上执行一 小段时间,且在时隙所要求的目标功率电平上来计算射频传送功率校正。这些校正接着立 刻实施于每一个时隙的传送开始。在一个较佳实施方式中,在此传送架构下,每670微秒的 时隙中,控制器仅运行大约25-50微秒。[0063] 本发明虽用较佳实施方式说明如上,然而其并非用来限定本发明的范围,任何本 领域中技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,做的任何更动与改变,都在本发明的保 护范围内,具体以权利要求界定的范围为准。

Claims (16)

1. 一种传输功率控制系统,其特征在于,所述传输功率控制系统包括:输出功率估计器,用以估计传送器的传输功率;以及传输功率控制器,响应于所述输出功率估计器,且用来比较所述传输功率与要求功率 以便计算目标功率,其中所述目标功率考虑所述传输功率控制系统内的误差,以及用来改 变在传送信号路径上的放大器的增益,以便减少所述传送器的所述传输功率与所述要求功 率之间的误差。
2.如权利要求1所述的传输功率控制系统,其特征在于,所述输出功率估计器比较时 间校准版本的输入信号与所述传送信号,以判断所述传送信号的功率。
3.如权利要求2所述的传输功率控制系统,其特征在于,在降频后,所述输出功率估计 器比较所述输入信号的振幅与所述传送信号的振幅以估计所述放大器的增益。
4.如权利要求3所述的传输功率控制系统,其特征在于,为了估计所述传输功率,所述 输出功率估计器更响应于基带信号功率的估计、信号侦测路径上的增益、与提供至在所述 信号判断路径上的模数转换器的信号功率目标中至少一个以及所述目标功率。
5.如权利要求1所述的传输功率控制系统,其特征在于,所述系统更包括插补查找表 单元,其中,所述传输功率控制器计算目标功率值,且所述目标功率值被提供至所述插补查 找表单元,其中所述插补查找表单元插补所述放大器的多个增益控制设定。
6.如权利要求5所述的传输功率控制系统,其特征在于,所述插补查找表单元用来提 供多个控制值给至少一个小信号放大器以及功率放大器,且所述插补查找表单元划分成多 个输出功率区域,每一所述多个输出功率区域是由与输出功率有关的基本增益与增益变化 速率来定义的。
7.如权利要求1所述的传输功率控制系统,其特征在于,所述传送信号的一部分与本 地振荡信号混合,以便形成降频信号,所述降频信号由可变增益放大器来放大且接着由模 数转换器来转换成数字信号,且假使所述传输功率的变化低于变化临界值时,可限制所述 可变增益放大器的增益变化。
8.如权利要求1所述的传输功率控制系统,其特征在于,当所述传输功率的变化低于 变化临界值时,所述输出功率估计器是无效的,且所述传输功率控制器响应由基站所发出 的功率变化请求。
9.如权利要求8所述的传输功率控制系统,其特征在于,当所述传输功率变化跨越传 输功率临界值时,所述传输功率控制器估计开环功率误差,且在计算所述目标功率时使用 所述开环功率误差。
10.如权利要求9所述的传输功率控制系统,其特征在于,当所述传输功率的变化导致 所述传输功率由低于所述传输功率临界值增加至高于所述传输功率临界值时,所述传输功 率控制器的变化分两步骤执行,在第一步骤中,所述传输功率控制器将所述传输功率设定 为等于或稍高于所述传输功率临界值的数值上,使得可估计所述开环功率误差,且在第二 步骤中,所述传输功率控制器使用所述开环功率误差以作为所述目标功率计算的一部分, 使得所述开环功率增益不会立刻被移除。
11.如权利要求1所述的传输功率控制系统,其特征在于,所述传输功率控制器用来控 制信号放大器、功率放大器、以及数字模拟转换器中至少一个的设定,以控制所述功率放大 器的供电电压或偏压电流,以便改变所述功率放大器的增益。
12.如权利要求1所述的传输功率控制系统,其特征在于,更包括数字基带处理器,其 中,为了根据基站所发出的下一个传送功率控制指令来计算随后要求功率,所述数字基带 处理器读取增益测量或传送信号功率的测量。
13.如权利要求1所述的传输功率控制系统,其特征在于,当所述传输功率改变跨越临 界值而由第一区域转变至第二区域时,所述传输功率控制器的变化分两步骤来执行;在所述第一区域中,所述传输功率对于所述输出功率估计器而言足以估计所述传送器 的所述传送功率,在所述第二区域中,所述输出功率估计器无法估计所述传输功率;在第一步骤中,所述传输功率控制器将所述传输功率设定为等于或稍高于传输功率临 界值的数值上,使得可估计开环功率误差;以及在第二步骤中,所述传输功率控制器使用所述开环功率误差以作为所述目标功率计算 的一部分。
14. 一种CDMA通信系统,其特征在于,所述CDMA通信系统包括:输出功率估计器,用以估计传送器的传输功率;以及传输功率控制器,响应于所述输出功率估计器,且用来比较所述传输功率与要求功率 以便计算目标功率,其中所述目标功率考虑所述传输功率控制系统内的误差,以及用来改 变在传送信号路径上放大器的增益,以便减少所述传送器的所述传输功率与所述要求功率 之间的误差。
15. 一种控制传输功率的方法,其特征在于,所述方法用以控制移动装置的传输功率, 所述移动装置操作在码分多址模式或宽带码分多址模式下,所述控制方法包括:比较时间校准版本的基带信号或中间信号与传送信号的降频部分,以形成所述传输功 率的估计;以及使用所述传输功率的估计,以在码分多址或宽带码分多址的时隙的功率切换期间内调 整所述传输功率来趋向目标值。
16.如权利要求15所述的控制传输功率的方法,其特征在于,比较输入信号振幅与所 述传送信号的降频部分,以形成放大器增益的估计,且结合所述放大器增益的估计与在所 述输入信号内的长期平均功率的估计,以在50微秒期间内形成所述传送信号的功率估计。
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