CN1764082A

CN1764082A - 无线电通信装置和发射功率控制方法

Info

Publication number: CN1764082A
Application number: CNA2005101092980A
Authority: CN
Inventors: 中山政彦
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Lenovo Innovations Co ltd Hong Kong
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-20
Also published as: EP1650882A3; JP4525292B2; US7640033B2; CN100555902C; EP1650882A2; US20060089105A1; JP2006121420A

Abstract

发射功率控制信息部分以预定的控制周期向可变增益控制放大器发出指示。可变增益控制放大器根据给定的指示量控制发射功率。调整量生成装置调整将被提供给可变增益控制放大器的指示量，同时将来自发射功率控制信息部分的指示与后续指示之间的发射功率变化保持在预定范围内。

Description

无线电通信装置和发射功率控制方法

技术领域

本发明涉及诸如移动电话(蜂窝电话)这样的无线电通信装置，尤其涉及无线电通信装置的发射功率控制。

背景技术

在码分复用(CDMA)移动通信系统中，来自诸如移动电话这样的无线电通信装置的发射功率被可变地控制。即，控制来自多个移动台的发射功率，使得基站能够接收从移动台以恒定功率发射的信号。这降低了由于使用多个移动台的通信系统中的远近效应问题而引起的通信信道间的干扰，并实现了频率资源的高效利用。

为此，在CDMA移动通信系统中，需要严格执行发射功率控制。在已由3GPP(第三代合作项目)开发出来的广域CDMA(W-CDMA)移动通信系统中，指定了发射功率的最大容限和精度。在此W-CDMA移动通信系统中，需要在宽功率范围上按小步长(1dB、2dB或3dB)来高度精确地控制发射功率。

在W-CDMA移动通信系统中的发射功率控制(TPC)中，使用了两种TPC算法(TPC算法也被称为“功率控制算法(PCA)”)。在“算法1”中，在每一个时隙中控制发射功率。在“算法2”中，在每五个时隙中控制发射功率。“时隙”是时间方向的单位，一个时隙对应于0.6666μssec(＝2560码片(1码片＝1/3.84MHz))。因此，在“算法1”中每秒执行1500次发射功率控制，而在“算法2”中每秒执行300次。另外，在“算法1”中，同时(每一时隙)执行1dB或2dB的功率控制。在“算法2”中，同时(每五个时隙)执行1dB的功率控制。

但是，由于各种因素，在高输出态下，TPC中使用的功率放大器(以下仅称为“PA”)的输入功率相对于输出功率的线性降低，使得随着发射功率变高，发射功率的绝对精度一般而言降低。除了PA的饱和区中的这种行为外，由于模拟元件的值的误差(模拟误差)、各设备的温度特性、滤波器的频率特性的误差(波纹)等等，在移动电话的无线电电路中，发射功率在某些情况下不能被控制到所希望的值。

为了改进上述缺点，已提出了各种方法。其一是通过反馈控制来补偿(校正)发射功率以提高控制精度的方法(例如参见JP-A No.11-308126、2001-223637和2004-208180)。

一种提高功率控制的精度的反馈系统使得实际提供的发射功率和由TPC设置的发射功率彼此相等。这种系统被称为自动功率控制(APC)或自动电平控制(ALC)，并且将实际发射的功率的测量值与由TPC设置的值相比较，以获得其间的误差量，并反馈该误差量，以用于调整。

另外，为了特别补偿发射功率的设置值较高(在最大发射功率附近)的部分处的误差，一般采用这样一种机制，在这种机制中当发射功率变得大于预定阈值时，APC变得生效，以允许发射功率的补偿进行工作。这是因为广泛使用的二极管检测器可检测的功率范围是受限的。如果扩展功率范围，电路配置则变得复杂，从而增大了成本。

图1是示出TPC中的设置值与发射功率之间的正常关系的示例的图。在图1中，线1a表示理想发射功率。虚线表示用于使APC生效(打开)的阈值。当发射功率变得高于阈值时，APC变得生效。曲线1b和1c表示尚未由APC所补偿的发射功率。发射功率小于阈值的部分，即APC不生效的部分是曲线1b。发射功率高于阈值的部分，即APC应该生效的部分是曲线1c。

由于模拟误差等等，实际发射功率不完全对应于理想线1a。虽然在发射功率较低的范围中发射功率偏离线1a，但是误差影响是较小的。因此，即使APC未生效，偏离也仍在容限范围内。在图1中，虽然由于模拟误差等等因而曲线1b偏离线1a，但是偏离相对较小。

另一方面，在发射功率较高的范围中模拟误差等的影响较大，从而使得APC需要生效。在图1中，由于模拟设备中的各种误差(温度特性、频率特性、调整误差等)，曲线1c大大偏离1a。另外，在发射功率设置值处于PA的非线性区的情况下，误差不是定量值，使得简单的补偿处理不够用了。因此，在此情况下，有必要扩展阈值并且通过APC补偿发射功率。

在APC中，执行发射功率的控制以消除误差。即，添加促使曲线1c靠近线1a的补偿量。

图1中的曲线b和c低于线1a。但是，在某些情况下曲线b和c可能变得高于线1a。

通常，为了尽可能快地促使发射功率接近所希望的值，在每一时隙中执行由APC进行的发射功率补偿。在此情况下，已被APC补偿的发射功率的波形不对应于将要在TPC中获得的作为就时间变化而言的过渡行为的波形。

在具有传统APC功能的无线电通信装置中，为了尽可能快地促使实际发射功率接近目标发射功率，在每一个时隙时间中执行发射功率控制，其中时隙时间是不考虑更高层或算法所指定的定时的基本单位。因此，即使在发出根据TPC中的算法2在每五个时隙中执行发射控制的指令的情况下，在某此情况下也可在APC中在每一个时隙执行控制。因此，所获得的发射功率波形与TPC中所需要的波形很不相同。即，在理想发射功率和实际发射功率之间的误差量较大的情况下，由于APC中响应时间(达到收敛所需的时间)的影响，在打开区和关闭区之间的边界处不能获得在APC中将要获得的发射功率波形。

在传统无线电通信装置中，在除边界处的部分处，在每5个时隙周期中，发射功率被增大或将小1dB。在边界部分处，不根据常规操作来执行发射功率控制。3GPP指定在TPC控制周期内一般不应改变发射功率。因此，由于对于3GPP中的发射功率允许给定的误差，因此传统操作并不总是会根据功率量的变化而偏离规定。但是，至少可以说示出了与基站在TPC中假设的功率变化不同的功率变化，使得存在传统操作不利地影响信道之间的干扰和频率使用效率的可能性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无线电通信装置，其中抑制了由于TPC所执行的发射功率控制之间的APC状态的变化而引起的功率变化。

为了达到以上目的，根据本发明的第一方面，提供了一种无线电通信装置，其执行发射功率控制并且还调整发射功率，该无线电通信装置包括：可变增益控制放大器，其根据已提供给其的指示量来控制发射功率；发射功率控制信息部分，其以预定的控制周期向可变增益控制放大器发出指示量；调整量生成部分，其调整从发射功率控制信息部分发出到可变增益控制放大器的指示量，同时在控制周期长于发射功率的调整周期的情况下，将来自发射功率控制信息部分的指示与后续指示之间的发射功率变化保持在预定范围内。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于无线电通信装置的发射功率控制方法，该无线电通信装置根据已提供给其的指示量来控制可变增益控制放大器的发射功率并且还调整该发射功率，该方法包括以下步骤；以预定的控制周期向可变增益控制放大器指示该指示量；并且调整指示量，同时在控制周期长于发射功率的调整周期的情况下，将指示与后续指示之间的发射功率变化保持在预定范围内。

根据本发明，可以执行调整，同时将发射功率控制的指示与后续指示之间的发射功率变化保持在预定范围内，从而良好地抑制了发射功率控制之间的功率变化。

附图说明

图1是示出TPC中的设置值和发射功率之间的正常关系的示例的图；

图2是示出根据本发明的第一实施例的移动电话的配置的框图；

图3是示出根据本发明的第一实施例的移动电话的操作的流程图；

图4是示出传统移动电话中发射功率的变化的示例的图；

图5是示出根据本发明的实施例的移动电话中发射功率的变化的示例的图；

图6是示出根据本发明的第二实施例的移动电话的操作的流程图；

图7是示出根据本发明的第三实施例的移动电话的操作的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的实施例。

图2是示出根据本发明的第一实施例的移动电话的配置的框图。由于本发明涉及无线电通信装置的发射部分的配置，因此图2示出移动电话的发射部分。

根据本发明的实施例的移动电话被配置为使用利用反馈控制来补偿来自基站的通过TPC控制的发射功率的APC，并且被配置为根据需要打开/关闭APC。例如，当发射功率等于或高于阈值时，APC被打开；而当发射功率低于阈值时，APC被关闭。

如图2所示，根据第一实施例的移动电话具有信号调制器101、增益控制放大器(以下仅称为“GCA”)102、PA 103、定向耦合器104、天线105、检波器106、测得值转换器107、误差检测器108、环增益乘法器109、环增益发生器110、反馈量发生器111、控制量加法器112、发射功率指定部分113、TPC信息部分114和TPC功率量加法器115。

信号调制器101调制发射信号，以使其适合于无线电(无线)环境，并将调制后的发射信号发射到GCA 102。在W-CDMA系统中，信号调制器101执行的调制包括误差校正编码、扩频调制、滤波等等。

GCA 102向PA 103发送发射信号，该发射信号具有已被根据从控制加法器112给出的设置的值而调整到希望值的发射功率。

PA 103将已被调制并且其发射功率已被调整的发射信号放大到发射信号能够作为无线电波被辐射出去的电平，并将放大后的发射信号发送到定向耦合器104。

定向耦合器104划分来自PA 103的发射信号，并将划分后的信号发送到天线105和检波器106，在这里检测发射功率。

天线105辐射放大后的发射信号。

按上述方式处理作为主信号的发射信号。除了以上组件外，信号处理中还涉及各设备的匹配电路、执行频带限制的发射滤波器、设置频率的合成器等等。

除了主信号的流动外，还存在APC反馈系统。反馈系统中包括检波器106、测得值转换器107、误差检测器108、环增益乘法器109、反馈量发生器111、控制量加法器112、环增益发生器110、发射功率指定部分113和TPC功率量加法器115。

检波器106检测已在PA 103中放大的放大后的发射信号，并将检测到的电压值发送到测得值转换器107。在此情况下，执行包络检测，并且检波器106的输出是电压值。

测得值转换器107将检波器106中检测到的电压值转换成功率值，并将其发送到误差检测器108。例如，电压值1.84V被转换成发射功率值24.93dBm。测得值转换中电压值和功率值之间的关系取决于检波二极管的特性。应预先在无线电通信装置的稳定状态下测量检波二极管的特征应该，以使其不受温度特性的影响，并将测得值转换器107中的测量结果设置为表。测得值转换器107在参考该表的同时将电压值转换成功率值。

误差检测器108将从TPC功率量加法器115发送来的发射功率设置值和已在测得值转换器107中转换的功率值相比较，并将作为比较结果获得的发射功率误差发送到环增益乘法器109。

环增益乘法器109将误差检测器108中检测到的发射功率误差乘以从环增益发生器110提供来的环增益值，并将所获得的误差值发送到反馈量发生器111。

反馈量发生器111对从环增益乘法器109发送来的误差量积分，以获得要反馈到发射功率设置值的反馈量，并将其发送到控制量加法器112。反馈量发生器111在更新TPC指示信息的同时更新APC的反馈量。当TPC指示信息在“算法1”中在每1个时隙周期中被更新时，反馈量发生器111在每1个时隙周期中更新反馈量。当TPC指示信息在“算法2”中在每5个时隙周期中被更新时，反馈量发生器111在每5个时隙周期中更新反馈量。

控制量加法器112将反馈量加到从TPC功率量加法器115发送来的发射功率设置值，并向GCA 102提供所获得的值。

环增益发生器110向环增益乘法器109提供环增益值。

发射功率指定部分113用dB值指定发射功率的初始值(发射功率指示值)。

TPC信息部分114基于来自基站(未示出)的接收信号而判断TPC中的指令(上/下)，并将TPC指示信息发送到TPC功率量加法器115和反馈量发生器111。

TPC功率量加法器115将基于从TPC信息部分114发送来的TPC指示信息而获得的值加到发射功率指令值，并将所获得的值发送到控制量加法器112和误差检测器108，作为发射功率设置值。

可利用硬件或软件以任何合适的方式配置APC反馈系统。

图3是示出根据本发明的第一实施例的移动电话的操作的流程图。图3的流程图主要示出反馈量发生器111中执行的操作。

首先，信号调制器101开始发射信号(步骤201)。接下来，反馈量发生器111判断在TPC中使用的是“算法1”还是“算法2”(步骤202)。当判断使用的是“算法2”时，反馈量发生器111不更新APC的反馈量，而是等待对应于4个时隙周期的一定时间(步骤203)。

当在步骤203中等待了对应于4个时隙周期的一定时间后，或者当在步骤202中判断使用的是“算法1”时，反馈量发生器111判断APC是打开还是关闭(步骤204)。

当判断APC打开时，反馈量发生器111更新反馈量(步骤205)。另一方面，当判断APC关闭时，反馈量发生器111不更新反馈量。

接下来，TPC信息部分114基于来自基站的接收信号更新TPC指示信息(步骤206)。

当发射停止指令尚未被从更上层发出时，处理流程返回步骤202。另一方面，当发射停止指令已被从更上层发出时，发射被停止，并且处理流程结束(步骤207)。

图4是示出传统移动电话中的发射功率的变化的示例的图。图5是示出根据本发明的实施例的移动电话中的发射功率的变化的示例的图。在图4和图5中，虚线都表示TPC中指示的发射功率，而实线都表示TPC和APC所控制的实际发射功率。

如上所述，在“算法2”中，在每5个时隙周期期间，发射功率必须被保持恒定。但是，由于在传统移动电话中APC被在每一个时隙中执行，因此虽然发射功率被迅速促使为接近目标功率值，但是如图4所示，发射功率在5个时隙期间被APC所改变，所述5个时隙是TPC控制周期。另一方面，在根据本实施例的移动电话中，与TPC的控制周期同步执行APC。因此，发射功率被逐渐补偿，从而接近精确发射功率，同时如图5所示，发射功率在每5个时隙周期内保持恒定。即，在图5中，差5b小于差5a，差5c小于差5b。

如上所述，根据本实施例，在TPC的控制周期长于APC反馈控制的调整周期的情况下，反馈量发生器111与TPC的周期同步地更新APC的反馈量。因此，可抑制由TPC所执行的发射功率控制之间的APC状态变化而引起的功率变化。

此外，反馈量发生器111以与TPC相同的定时更新APC的反馈量，以使得可将由TPC所执行的发射功率控制之间的APC状态变化而引起的功率变化减小到零。

此外，虽然由于“算法1”或“算法2”被选中因而TPC的控制周期是可变的，但是TPC的反馈量的更新定时是根据选中的算法的控制定时来执行的。因此，即使切换控制周期，也能抑制TPC控制之间的功率变化。

以下将描述本发明的第二实施例。

除反馈量发生器111的操作外，根据第二实施例的移动电话具有与图2所示的第一实施例相同的配置。

图6是示出根据本发明的第二实施例的移动电话的操作的流程图。在第二实施例中，与图3所示的处理流程不同，首先判断APC是打开还是关闭，然后如果APC打开，则判断使用了“算法1”还是“算法2”。

如图6所示，首先，信号调制器101开始发射信号(步骤501)。接下来，反馈量发生器111判断APC是打开还是关闭(步骤502)。

当确定APC打开时，反馈量发生器111判断TPC中使用的算法是“算法1”还是“算法2”(步骤503)。当判断所使用的是“算法2”时，反馈量发生器111不更新APC的反馈量，并等待对应于4个时隙周期的一定时间(步骤504)。

当在步骤504中等待了对应于4个时隙周期的一定时间后，或者当在步骤503中判断使用的是“算法1”时，反馈量发生器111更新APC的反馈量(步骤505)。

当在步骤505中更新APC后或者当在步骤502中判断APC关闭时，TPC信息部分114基于来自基站的接收信号更新TPC指示信息(步骤506)。

当发射停止指令尚未被从更上层发出时，处理流程返回步骤502。另一方面，当发射停止指令已被从更上层发出时，发射被停止，并且处理流程结束(步骤507)。

如上所述，根据第二实施例，反馈量发生器111首先判断APC的打开/关闭状态，以便如果APC关闭，则反馈量发生器111不需要判断所使用的算法并等待对应于4个时隙周期的一定时间，从而允许了CPU或DSP的电路操作被停止，这降低了硬件或软件负载中的功率消耗。

此外，根据第二实施例，在不根据发射功率电平而根据另一条件打开/关闭APC的无线电通信装置中，可以在APC关闭的时段期间降低硬件或软件负载中的功率消耗。例如，在由于设备的长期变化等等而导致调整值变得超出预定范围的情况下打开APC以补偿发射功率的无线电功率装置中，在制造时间之后的给定时段中，APC保持关闭状态。在此情况下，可以在APC关闭的时段期间降低硬件和软件负载中的功率消耗。

本发明还适用于基于温度测量信息而打开/关闭APC以便通过利用来APC补偿设备温度变化的无线电通信装置，其中温度测量信息可被视为根据其打开/关闭APC的条件的另一示例。

此外，根据本实施例的操作可应用于利用多个频率(信道)的无线电通信装置中采用以下配置的情况：模拟调整只被应用于指定频率并且APC被用于补偿其他频率。

以下将描述本发明的第三实施例。

除了反馈量发生器111的操作外，根据第三实施例的移动电话具有与图2所示的第一实施例相同的配置。

图7是示出根据本发明的第三实施例的移动电话的操作的流程图。在第三实施例中，与根据图3所示的第一实施例的处理流程不同，在使用了“算法2”的情况下，反馈量发生器111不等待对应于4个时隙周期的一定时间，而是根据所选择的算法来改变APC中所使用的参数。

步骤601、602、604至607的处理与图3中的步骤201、202、204至207的相同。图7中的步骤603与图3中的步骤203不同。当在步骤602中确定使用了“算法2”时，反馈量发生器111将用于“算法2”的参数应用到APC(步骤603)。

由于APC是反馈电路，所以为其准备了各种参数以便防止振荡并允许发射功率迅速收敛到希望值。通过改变参数以便在单次APC更新中减小发射功率的量的变化，可以减小一个TPC以及预定范围内的后续TPC之间的发射功率变化。

在此情况下，作为用于“算法2”的参数，应使用将发射功率被APC收敛到目标值的时刻延迟的值。例如，诸如环增益乘法器109将要使用的环增益值、将要被反馈量发生器111将要使用的反馈量的积分值所乘的遗忘系数或者限制单次补偿中的补偿量的补偿量限制值这样的参数应被设置为延迟收敛时间的值。

如上所述，根据第三实施例，当“算法2”被用于TPC时，反馈量发生器111使用将发射功率被APC收敛到目标值的时刻延迟的参数。因此，可以减小一个TPC和后续TPC之间的发射功率变化。

Claims

1.一种无线电通信装置，其执行发射功率控制并且还调整发射功率，所述无线电通信装置包括：

可变增益控制放大器，其根据已提供给其的指示量来控制发射功率；

发射功率控制信息部分，其以预定的控制周期向所述可变增益控制放大器发出所述指示量；

调整量生成部分，其调整从所述发射功率控制信息部分发出到所述可变增益控制放大器的所述指示量，同时在所述控制周期长于发射功率的调整周期的情况下，将来自所述发射功率控制信息部分的指示与后续指示之间的发射功率变化保持在预定范围内。

2.如权利要求1所述的无线电通信装置，其中

所述调整量生成部分与所述控制周期同步地调整所述指示量。

3.如权利要求2所述的无线电通信装置，其中

所述发射功率控制信息部分使用彼此具有不同控制周期的多种算法中的任何一种来执行发射功率控制，并且

所述调整量生成部分在预定条件被满足时打开对所述指示量的调整，当根据所述发射功率控制信息部分中所使用的算法的控制定时到来时判断所述调整是打开的还是关闭的，并且在所述调整打开的情况下调整所述指示量。

4.如权利要求2所述的无线电通信装置，其中

所述调整量生成部分在预定条件被满足时打开对所述指示量的调整，并且在所述调整打开的情况下，在根据所述发射功率控制信息部分中所使用的算法的控制定时到来时调整所述指示量。

5.如权利要求3所述的无线电通信装置，其中

当所述发射功率等于或高于预定阈值时，所述预定条件被满足。

6.如权利要求4所述的无线电通信装置，其中

7.如权利要求1所述的无线电通信装置，其中

所述调整量生成部分根据所述发射功率控制信息部分中所使用的算法，将所使用的算法中的指示与后续指示之间的发射功率变化减小到预定范围内。

8.如权利要求7所述的无线电通信装置，其中

所述调整量生成部分将所述发射功率和指示量之间的差反馈到所述指示量，从而调整所述指示量。

9.如权利要求8所述的无线电通信装置，其中

所述调整量生成部分选择反馈电路的参数，从而将所述发射功率的变化减小到所述预定范围内。

10.一种用于无线电通信装置的发射功率控制方法，所述无线电通信装置根据已提供给其的指示量来控制可变增益控制放大器的发射功率并且还调整所述发射功率，所述方法包括以下步骤；

以预定的控制周期向所述可变增益控制放大器指示所述指示量；并且

调整所述指示量，同时在所述控制周期长于所述发射功率的调整周期的情况下，将指示与后续指示之间的发射功率变化保持在预定范围内。

11.如权利要求10所述的发射功率控制方法，其中

所述指示量被与所述控制周期同步地调整。

12.如权利要求11所述的发射功率控制方法，其中

当预定条件被满足时，在对所述指示量的调整被打开的情况下，使用彼此具有不同控制周期的多种算法中的任何一种来执行发射功率控制，当根据所使用的算法的控制定时到来时判断所述调整是打开的还是关闭的，并且在所述调整打开的情况下调整所述指示量。

13.如权利要求11所述的发射功率控制方法，其中

当预定条件被满足时，在对所述指示量的调整被打开的情况下，使用彼此具有不同控制周期的多种算法中的任何一种来执行所述发射功率控制，在所述调整打开的情况下，在根据所使用的算法的控制定时到来时调整所述指示量。

14.如权利要求12所述的发射功率控制方法，其中

15.如权利要求13所述的发射功率控制方法，其中

16.如权利要求10所述的发射功率控制方法，其中

在使用彼此具有不同控制周期的多种算法中的任何一种来执行所述发射功率控制的情况下，根据所使用的算法将所使用的算法中的指示和后续指示之间的发射功率变化减小到预定范围内。

17.如权利要求16所述的发射功率控制方法，其中

通过将所述发射功率和指示量之间的差反馈到所述指示量，从而调整所述指示量。

18.如权利要求17所述的发射功率控制方法，其中

通过选择反馈电路的参数，从而将所述发射功率的变化减小到所述预定范围内。