CN104052421B - 一种控制功率放大器电压的方法、装置和通讯设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制功率放大器电压的方法、装置和通讯设备，该方法包括：定期检测发射信号质量，判断如所述发射信号质量小于第一阈值，则将所述功率放大器的工作电压控制为最大功率电压，判断如所述发射信号质量大于第二阈值，则根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压，其中，所述第一阈值小于等于第二阈值。这样设备在信号好的情况下，可以降低功率来节省功耗降低空间辐射功率，将通讯设备高耗能器件工作在高效率情况下降低功耗以便达到发热降低，增加设备使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种控制功率放大器电压的方法、装置和通讯设备。
背景技术
随着科技的不断发展，手机、数据卡、无线宽带、多模终端、Wi-Fi(WirelessFidelity，无线保真)、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接)以及LTE(Long Term Evolution，长期演进)等各种制式的通信设备已经有了较大的普及程度，对设备功耗，辐射、发热将影响使用寿命。
现今社会要求节能减排，环保健康的理念的主流思想下，作为传统通信设备也要不断的改善自身，节能降辐射。有些设备在坏信号和好信道条件下，都是按照发射最大功率发射，这样在好信号条件下即近距离使用设备，同样大的功耗不会带来性能的提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种控制功率放大器电压的方法、装置和通讯设备，以对发射功率进行控制，好信号条件下不影响设备性能的情况下降低功率，调整提高设备使用效率，达到降低功耗和减少空间辐射。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种控制功率放大器电压的方法，包括：
定期检测发射信号质量，
判断如所述发射信号质量小于第一阈值，则将所述功率放大器的工作电压控制为最大功率电压，
判断如所述发射信号质量大于第二阈值，则根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压，其中，
所述第一阈值小于等于第二阈值。
进一步地，上述方法还具有下面特点：所述根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压包括：
计算所述发射信号质量超出预定量的富裕量；
将所述富裕量转化为富裕电压；
将所述最大功率电压减去所述富裕电压的差值作为所述功率放大器的工作电压。
进一步地，上述方法还具有下面特点：
所述发射信号质量包括接收信号强度指示器和/或载波干扰噪声比。
进一步地，上述方法还具有下面特点：
所述富裕量通过通用输入/输出数据线输出表示。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种控制功率放大器电压的装置，包括：
第一模块，用于定期检测发射信号质量；
第二模块，用于判断如所述发射信号质量小于第一阈值，则将所述功率放大器的工作电压控制为最大功率电压；
第三模块，用于判断如所述发射信号质量大于第二阈值，则根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压，其中，
所述第一阈值小于等于第二阈值。
进一步地，上述装置还具有下面特点：所述第三模块包括：
第一单元，用于判断如所述发射信号质量大于第二阈值，计算所述发射信号质量超出预定量的富裕量；
第二单元，用于将所述富裕量转化为富裕电压；
第三单元，用于将所述最大功率电压减去所述富裕电压的差值作为所述功率放大器的工作电压。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述发射信号质量包括接收信号强度指示器和/或载波干扰噪声比。
进一步地，上述装置还具有下面特点：
所述富裕量通过通用输入/输出数据线输出表示。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种通信设备，包括功率放大器、信号发射天线和上述的装置。
综上，本发明提供一种控制功率放大器电压的方法、装置和通讯设备，设备在信号好的情况下，可以降低功率来节省功耗降低空间辐射功率，将通讯设备高耗能器件工作在高效率情况下降低功耗以便达到发热降低，增加设备使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例的一种控制功率放大器电压的装置的示意图；
图2为本发明实施例的一种控制功率放大器电压的方法的流程图；
图3为本发明一具体实施例的控制功率放大器电压的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
图1为本发明实施例的一种控制功率放大器电压的装置的示意图，如图1所示，本实施例的装置包括：
第一模块，用于定期检测发射信号质量；
第二模块，用于判断如所述发射信号质量小于第一阈值，则将所述功率放大器的工作电压控制为最大功率电压；
第三模块，用于判断如所述发射信号质量大于第二阈值，则根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压，其中，
所述第一阈值小于等于第二阈值。其中，
第一阈值是通信终端或通信系统中的信号发射设备等，其中设有功率放大器及信号质量反馈等，通过终端或系统设备本身的信号质量检测，得到的反馈发射信号质量。根据协议或标准得到得最低发射信号质量。也是当通讯信号变差时，退出低功耗工作模式进入正常工作模式的门限值。
第二阈值可以是第一阈值加上保护余量(例如：2dB或3dB)得到信号质量，信号质量比第一阈值要好一些，也是当通讯信号变好时，退出进入正常工作模式进入低功耗工作模式的门限值。
其中，所述第三模块包括：
第一单元，用于判断如所述发射信号质量大于第二阈值，计算所述发射信号质量超出预定量的富裕量；
第二单元，用于将所述富裕量转化为富裕电压；
第三单元，用于将所述最大功率电压减去所述富裕电压的差值作为所述功率放大器的工作电压。
本实施例还提供一种通信设备，包括功率放大器、信号发射天线和上述的装置。
本发明实施例中，通信设备可以是通信终端或通信系统中的信号发射设备等，其中设有功率放大器及信号发射天线等，通过终端或系统设备本身的信号质量检测，来判断是否执行低功耗模式。如果设备或终端工作在信号差的环境下，工作模式为正常模式，GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)模式控制信号将模式控制开关切换到恒压电路来控制功放，终端或设备以最大功率发射。如果设备或终端工作在信号好的环境下，工作模式切换到低功耗模式下，则通过GPIO打开模式控制开关，另GPIO数据线输出(表示信号大于合理指标余量)经过DAC转换成信号功率余量差值信号，可以设定一个保护余量，例如：2dB或3dB(可以设定)，来确保降低功率后的信号质量，与恒压经过减法器相减得到低功耗模式电压信号，通过GPIO模式控制信号控制开关输出，转换成功放增益控制信号，来调整正常工作模式(功放增益控制信号使用最大功率电压)和低功耗工作模式(功放增益控制信号使用低功耗模式电压)。经过芯片检测信号读取的信号质量的好坏，可以转换成不同功放电压控制信号，使PA(Power Amplifier，功率放大器)达到合理的增益和效率，降低功耗和发射，来达到降耗的目的。
图2为本发明实施例的一种控制功率放大器电压的方法的流程图，如图2所示，本实施例的方法包括：
S11、定期检测发射信号质量，
S12、判断如所述发射信号质量小于第一阈值，则将所述功率放大器的工作电压控制为最大功率电压，
S13、判断如所述发射信号质量大于第二阈值，则根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压，其中，
所述第一阈值小于等于第二阈值。
其中，步骤S12和S13没有严格的执行顺序限制。
图3为本发明一具体实施例的控制功率放大器电压的装置的示意图，本实施例实现控制功率放大器电压的流程可以包括以下步骤：
步骤101、芯片读取实时反馈发射信号质量信息，例如RSSI(Received SignalStrength Indicator，接收信号强度指示器)和CINR(Carrier to Interference plusNoise Ratio，载波干扰噪声比)等，将读取的发射信号质量信息和通讯设备正常工作的条件下的门限(RSSI和CINR)进行比较，得出实时工作下超出正常工作要求下的富裕量。
例如：通讯质量良好情况下，实时反馈的发射信号质量大于正常工作的条件下门限，加入保护余量例如：2dB或3dB(可以设定)后的RSSI和CINR，相减得到信号大于合理指标余量，用芯片信号输出表示。
可通过通信设备中的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)芯片及扩展的GPIO线输出表示期望功率的数字信号。
表示期望功率的数字信号是由GPIO输出表示的数字信号来表示富裕量，通过DAC转换器变成“富裕量”电压。
例如，可根据CPU芯片输出的API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)命令控制扩展GPIO口，输出高低电平来表示0、1，并根据功率输出的范围和精度来选择使用GPIO线的数量，如下表1所示：0.5～7.5dBm功率值，使用4根GPIO线，1～15数字信号输出表示功率0.5～7.5dBm数值，GPIO信号输出1表示的功率0.5dBm；也可以用更精确的8根GPIO线表示1～256数字信号，GPIO信号输出1表示的功率也可以是0.1dBm或0.25dBm，可根据需要灵活使用。
表1
步骤103、表示信号功率富裕量的输出信号通过GPIO线输入到DAC(Digital-to-Analog Converter，数模转换器)，进行模拟电压转换，从而得到信号功率富裕量输出电压。
根据所使用的功率放大模块增益控制电压工作范围和调试精度，选择相应的DAC。例如表2所示：使用的功率放大模块增益控制电压工作范围在0～3V，则使用0～3V输出的DAC；这样本实施例使用的通讯设备可以采用0.2V步进电压精度，对功率放大模块增益进行调整。
表2
也可以采用其他步进电压精度，例如0.1V，输出电压。
步骤104、将信号功率富裕量输出电压与恒压电路(功放最大功率输出的控制电压，称为最大功率电压)输入到比较器进行比较，得出差值电压作为低功耗模式电压输出。
可将信号功率富裕量输出电压的输出端与恒压电路(功放最大功率输出的控制电压)的输出端接入到电压比较器中，通过电压比较器获取比较结果并输出到模式控制开关输入端。
步骤105、模式控制开关是通过CPU输出GPIO模式控制信号高低电平来选择低功耗模式电压输出或者是恒压电路(最大功率电压)。
例如：在通讯信号很好的条件下，CPU输出GPIO模式控制信号为高电平或低电平，将模式控制开关切换到低功耗模式电压进行输出，作为电压控制信号输入到功率放大器模块中，控制当前功率放大器模块工作状态，达到合理的增益和效率，降低功耗和发射。CPU会保持这个模式，保持控制功率放大器模块的电压。在一定的时间即调整时间内5秒或10秒(可以设定)开始重新检测反馈发射信号质量信息，在计算功率富裕量达到某一调整门限(可以设定2dB或3dB)在重新开始调整控制功率放大器模块的电压，达到这样的循环省电模式。
在通讯信号较差条件下，CPU输出GPIO模式控制信号为低电平或高电平，模式控制开关切换到恒压电路(最大功率电压)进行输出，控制以功率放大器模块最大功率发射，使发射信号达到最佳通讯质量。
功率放大模块采用大功率线性功率放大器，即在不同增益条件下都能保证所放大的信号功率线性增加或减少，其他指标不发生变化。功率放大器的增益可以通过控制电压调整功放工作点，即改变功放增益和放大信号的效率，来达到调整输出信号的目的。
实现原理：正常功放模块都是多级放大器组成，前级都是初步放大信号，放大信号很少，主要是后几级功放器进行信号放大工作。针对这个原理，可以采用对后几级功放电压进行控制，来达到控制发射信号增益的目的；或采用控制放大器基极或栅极电压，来控制放大器增益大小，集电极或漏极采用恒压供电。
根据传统大功率功放工作特点，在信号经过功放大功率放大时即放大器输入功率较大时，工作效率比较高工作电流较大。如果发射功率较低时即放大器输入功率较小时，功放还是以较大的供电电压和控制电压工作，工作电流减少很小，这时功放效率就会变低很多，造成电量的浪费；这时如果通过控制功放电压，减小放大器控制电压，减小功放增益可以显著减小功放工作电流，大幅提高功放效率，即提高发射功率较低时即放大器输入功率较小时效率，可以节省耗电进一步降低辐射和通讯设备发热。
本发明实施例根据实际通讯设备通讯质量环境，判断对比输出功率富裕量输出信号，通过调整电压控制信号对发射信号功率大小进行调整，从而改变功率放大器的功耗和功放效率，达到降低功耗和辐射的目的。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种控制功率放大器电压的方法，包括：
定期检测发射信号质量，
判断如所述发射信号质量小于第一阈值，则将所述功率放大器的工作电压控制为最大功率电压，
判断如所述发射信号质量大于第二阈值，则根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压，其中，
所述第一阈值小于等于第二阈值；
其中，所述根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压包括：
计算所述发射信号质量超出预定量的富裕量；
将所述富裕量转化为富裕电压；
将所述最大功率电压减去所述富裕电压的差值作为所述功率放大器的工作电压。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述发射信号质量包括接收信号强度指示器和/或载波干扰噪声比。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述富裕量通过通用输入/输出数据线输出表示。
4.一种控制功率放大器电压的装置，包括：
第一模块，用于定期检测发射信号质量；
第二模块，用于判断如所述发射信号质量小于第一阈值，则将所述功率放大器的工作电压控制为最大功率电压；
第三模块，用于判断如所述发射信号质量大于第二阈值，则根据所述发射信号质量减小所述功率放大器的工作电压，其中，
所述第一阈值小于等于第二阈值；
其中，所述第三模块包括：
第一单元，用于判断如所述发射信号质量大于第二阈值，计算所述发射信号质量超出预定量的富裕量；
第二单元，用于将所述富裕量转化为富裕电压；
第三单元，用于将所述最大功率电压减去所述富裕电压的差值作为所述功率放大器的工作电压。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：
所述发射信号质量包括接收信号强度指示器和/或载波干扰噪声比。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于：
所述富裕量通过通用输入/输出数据线输出表示。
7.一种通信设备，包括功率放大器、信号发射天线和如权利要求4-6任一项所述的装置。
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