DE10006531A1 - Method and circuit arrangement for regulating the transmission power of a transmitter - Google Patents
Method and circuit arrangement for regulating the transmission power of a transmitterInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Regeln der Sendeleistung ei nes Senders, insbesondere eines Mobilfunk-Senders, sowie eine entsprechende Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.The present invention relates to a method according to the Preamble of claim 1 for regulating the transmission power nes transmitter, in particular a mobile radio transmitter, and a corresponding circuit arrangement according to the preamble of Claim 7.
Auf dem Gebiet der Mobilfunktechnik wird augenblicklich an dem sogenannten EDGE-Standard ("Enhanced Data Services For GSM Evolution"), einer Weiterentwicklung des GSM- Mobilfunkstandards ("Global System For Mobile Communica tions"), gearbeitet. Dieser EDGE-Standard sieht als Vielfach zugriffsverfahren ein Zeitmultiplexverfahren ("Time Division Multiple Access", TDMA) vor, bei dem jeder Teilnehmer nur während bestimmter Sendeintervalle, die als Zeitschlitze ("Slots") bezeichnet werden, senden darf, um eine Kollision zwischen den Sendesignalen der einzelnen Teilnehmer zu ver meiden. Zudem ist gemäß dem EDGE-Standard jedem Teilnehmer eine bestimmte Sende- oder Trägerfrequenz zugewiesen, auf welche die jeweiligen Nachrichtenbits aufzumodulieren sind, so daß das gemäß dem EDGE-Standard vorgesehene Vielfachzu griffsverfahren im Prinzip einer Kombination aus einem Zeit multiplex- und einem Frequenzmultiplexverfahren ("Frequency Divison Multiple Access", FDMA) entspricht.In the field of mobile radio technology, is currently on the so-called EDGE standard ("Enhanced Data Services For GSM Evolution "), a further development of the GSM Mobile radio standards ("Global System For Mobile Communica tions "). This EDGE standard sees itself as a multiple access method a time division multiplex method ("Time Division Multiple Access ", TDMA) in which each participant only during certain transmission intervals, which are called time slots ("Slots") may be sent to a collision ver between the transmission signals of the individual participants avoid. In addition, according to the EDGE standard, every participant assigned a specific transmission or carrier frequency which the respective message bits are to be modulated, so that the multiple provided according to the EDGE standard Handle procedure in principle of a combination of a time multiplex and a frequency division multiplex method ("Frequency Division Multiple Access ", FDMA).
Zur Realisierung des zuvor beschriebenen Vielfachzugriffsver fahrens ist erforderlich, daß die von dem jeweiligen Sender erzeugte Sende- oder Ausgangsleistung schnell innerhalb vor gegebener Zeitmasken verändert wird. Diese als "Ramping" be zeichnete Veränderung der Ausgangsleistung wird vorteilhaf terweise mit einer Leistungsregelung vorgenommen, bei der ei ne von der augenblicklichen Ausgangsleistung abhängige Meß größe erfaßt, deren augenblicklicher Wert (d. h. der Istwert) mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und abhängig von dem Vergleichsergebnis eine Stellgröße erzeugt wird, welche dem HF-Ausgangsleistungsverstärker des Senders über einen Steuereingang zugeführt wird, um dessen Ausgangsleistung ent sprechend einzustellen.To implement the multiple access ver driving is required by the respective broadcaster generated transmit or output power quickly within before given time masks is changed. This as "ramping" signed change in output power is advantageous usually carried out with a power regulation in which ei ne measurement dependent on the current output power size, the current value (i.e. the actual value) compared with a predetermined setpoint and dependent on a control variable is generated based on the comparison result the RF output power amplifier of the transmitter via a Control input is supplied to its output power ent adjust speaking.
Durch die gemäß dem EDGE-Standard vorgeschriebene Modulati onsart treten während der einzelnen Sendezeitschlitze Verän derungen der Hüllkurve des Sendesignals auf. Die Frequenz der daraus resultierenden Amplitudenmodulation liegt im Bereich der Bitfolgefrequenz von GSM-Sendern und damit gewöhnlich in nerhalb der Bandbreite der in GSM-Sendern vorgesehenen Lei stungsregelung, so daß die Verwendung der in GSM-Sendern üb lichen Leistungsregelung im EDGE-Betrieb zu einer teilweisen Ausregelung der Amplitudenmodulation und somit zu unerwünsch ten Modulationsverzerrungen führen kann.Due to the modulati on according to the EDGE standard onsart occur during the individual broadcast time slots changes in the envelope of the transmission signal. The frequency of the resulting amplitude modulation is in the range the bit rate of GSM transmitters and thus usually in within the bandwidth of the lei provided in GSM transmitters device control, so that the use of the in GSM transmitters Partial performance control in EDGE operation Regulation of the amplitude modulation and thus too undesirable modulation distortion.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Sendeleistung eines Senders vorzuschlagen, womit auch bei ei nem Betrieb gemäß dem EDGE-Standard eine zuverlässige Rege lung der Sendeleistung gewährleistet ist.The present invention is therefore based on the object a method and a circuit arrangement for regulating the Propose the transmission power of a transmitter, which also applies to egg reliable operation when operated in accordance with the EDGE standard the transmission power is guaranteed.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst. Die Unteransprüche definieren je weils bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung.This task is accomplished by a process with the characteristics of Claim 1 or a circuit arrangement with the features of claim 7 solved. The subclaims define each because preferred embodiments of the present invention dung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die von dem Ausgangs- oder Sendeverstärker erzeugte Sendeleistung über einen Regelkreis zu regeln, wobei die Bandbreite der Leistungsregelung zeit lich variiert wird. Während des Ramping wird die Leistungsre gelung mit einer beispielsweise in GSM-Sendern üblichen hohen Bandbreite durchgeführt, während die Bandbreite der Lei stungsregelung innerhalb der Sendeintervalle (Sendezeit schlitze) auf eine niedrigere Bandbreite reduziert wird, welche insbesondere unterhalb der jeweiligen Bitfolgefrequenz des Senders liegt.According to the invention it is provided by the starting or Transmitting amplifier generates transmission power via a control loop to regulate, the bandwidth of the power regulation time is varied. During the ramping the performance re success with a high level, for example in GSM transmitters Bandwidth performed while the bandwidth of the lei performance control within the transmission intervals (transmission time slots) is reduced to a lower bandwidth, which especially below the respective bit rate of the transmitter.
Bei Anwendung des EDGE-Standards kann somit eine Ausregelung der Amplitudenmodulation während der Sendezeitschlitze ver mieden werden.With the application of the EDGE standard, a regulation can be made the amplitude modulation during the transmission time slots ver be avoided.
Die Bandbreite der Leistungsregelung kann beispielsweise durch die Verwendung eines rückgekoppelten Reglers zeitlich variiert werden, wobei insbesondere zur Realisierung der re duzierten Bandbreite während der Sendezeitschlitze die Kapa zität im Rückkopplungszweig des Reglers erhöht wird.The bandwidth of the power regulation can for example by using a feedback controller be varied, in particular to implement the right reduced bandwidth during the transmission time slots the Kapa is increased in the feedback branch of the controller.
Die vorliegende Erfindung eignet sich allgemein zur Regelung der Sende- oder Ausgangsleistung beliebig ausgestalteter Sen deverstärker. Sie ist jedoch insbesondere für Hochfrequenz- Leistungsverstärker vorteilhaft, wie sie beispielsweise in Mobilfunkgeräten (z. B. Mobiltelefonen), zum Einsatz kommen.The present invention is generally suitable for regulation the transmission or output power of any configured sen de-amplifier. However, it is particularly suitable for high-frequency Power amplifier advantageous, such as in Cellular devices (e.g. cell phones) are used.
Die Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbei spiels erläutert, wobei die einzige Figur den vereinfachten Aufbau einer Schaltungsanordnung zur Regelung der Sendelei stung eines EDGE-Mobilfunk-Senders gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.The invention is described in more detail below with reference to the attached drawing based on a preferred embodiment game explained, the only figure is the simplified Setup of a circuit arrangement for regulating the transmitter an EDGE mobile radio transmitter according to a preferred Embodiment of the present invention shows.
Es ist ein Hochfrequenz-Leistungsverstärker 2 dargestellt, der die von einer Sendeeinheit 1 zugeführte HF- Eingangsleistung PIN mit einem bestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt und in Form einer verstärkten HF-Ausgangsleistung POUT ausgibt.A high-frequency power amplifier 2 is shown, which amplifies the RF input power P IN supplied by a transmitting unit 1 with a specific amplification factor and outputs it in the form of an amplified RF output power P OUT .
Die Ausgangsleistung POUT des Leistungsverstärkers 2 wird mit Hilfe eines Regelkreises geregelt, um die Ausgangsleistung gegenüber Störeinflüssen zu stabilisieren und auf einen von der Sendeeinheit 1 vorgegebenen Sollwert SOLL einzustellen. Der Sollwert SOLL wird von der Sendeeinheit 1 zeitlich derart variiert, daß in unterschiedlichen Teilnehmern zugeordneten Sendezeitschlitzen unterschiedliche Ausgangsleistungswerte POUT erzeugt werden.The output power P OUT of the power amplifier 2 is regulated with the aid of a control circuit in order to stabilize the output power against interference and to set it to a desired value TARGET predetermined by the transmitter unit 1 . The setpoint SOLL is varied in time by the transmission unit 1 such that different output power values P OUT are generated in transmission timeslots assigned to different subscribers.
Der Regelkreis umfaßt eine Einrichtung zur Erfassung des au genblicklichen Werts oder Istwerts IST einer der Ausgangslei stung POUT des Leistungsverstärkers 2 entsprechenden Meßgröße. Im vorliegenden Fall ist hierzu ein mit einem Abflußwider stand R3 betriebener Leistungs-Richtkoppler 6 vorgesehen, der einen Teil der Sendeleistung POUT auskoppelt und einem Hüll kurvendetektor 5, bestehend aus einer gleichrichtenden Diode D mit einer parallel geschalteten Kapazität C1 und einem par allel geschalteten Widerstand R1, zuführt.The control circuit comprises a device for detecting the instantaneous value or actual value ACTUAL one of the output variables P OUT of the power amplifier 2 corresponding measured variable. In the present case, a power directional coupler 6 operated with a discharge resistor R3 is provided, which couples out part of the transmission power P OUT and an envelope curve detector 5 , consisting of a rectifying diode D with a capacitor C1 connected in parallel and a resistor connected in parallel R1, feeds.
Von dem Hüllurvendetektor 5 bzw. der Diode D wird eine durch Gleichrichtung der Hochfrequenz gewonnene analoge Spannung erzeugt und als die dem Istwert IST der Ausgangsleistung POUT entsprechende Meßgröße über einen Widerstand R2 an den inver tierenden Eingang eines Differenzverstärkers 3 angelegt. An den nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 ist der von der Sendeeinheit 1 vorgegebene Sollwert SOLL an gelegt, der einer bestimmten Soll-Ausgangsleistung des Lei stungsverstärkers 2 entspricht.From the envelope detector 5 or the diode D, an analog voltage obtained by rectifying the high frequency is generated and applied as the measured value corresponding to the actual value ACTUAL output power P OUT via a resistor R2 to the inverting input of a differential amplifier 3 . At the non-inverting input of the differential amplifier 3 is set by the transmitter unit 1 setpoint SOLL, which corresponds to a specific setpoint output power of the power amplifier 2 .
Der Differenzverstärker 3 dient als Regler und erzeugt abhän gig von der Differenz zwischen dem Sollwert SOLL und dem Ist wert IST eine Stellgröße STELL, die an einen Steuereingang des Leistungsverstärkers 2 geführt ist, um dessen Ausgangs leistung POUT entsprechend einzustellen.The differential amplifier 3 serves as a controller and, depending on the difference between the target value TARGET and the actual value ACTUAL, generates a manipulated variable SET which is fed to a control input of the power amplifier 2 in order to adjust its output power P OUT accordingly.
Der Ausgang des Reglers oder Verstärkers 3 ist über einen Rückkopplungszweig, der einen steuerbaren Schalter 4 sowie Kapazitäten oder Kondensatoren C2 und C3 enthält, mit seinem invertierenden Eingang verbunden. Der steuerbare Schalter 4 wird durch ein von der Sendeeinheit 1 erzeugtes Steuersignal angesteuert und ist vorzugsweise in Form eines elektronischen Halbleiterschalters ausgebildet. The output of the controller or amplifier 3 is connected to its inverting input via a feedback branch, which contains a controllable switch 4 and capacitors or capacitors C2 and C3. The controllable switch 4 is controlled by a control signal generated by the transmission unit 1 and is preferably designed in the form of an electronic semiconductor switch.
Die beiden Kondensatoren C2 und C3 bestimmten die Bandbreite
der Leistungsregelung. Während des sogenannten Ramping, bei
dem die Sende- oder Ausgangsleistung POUT des Sendeverstärkers
2 schnell innerhalb vorgegebener Zeitmasken verändert werden
muß, ist der Schalter 4 geöffnet. In diesem Fall erfolgt die
Leistungsregelung mit einer relativ hohen Bandbreite, wie sie
beispielsweise in GSM-Sendern üblich ist, wobei die Grenzfre
quenz fg des Reglers 3 durch den Ausdruck
The two capacitors C2 and C3 determined the bandwidth of the power control. During the so-called ramping, in which the transmission or output power P OUT of the transmission amplifier 2 must be changed quickly within predetermined time masks, the switch 4 is open. In this case, the power control takes place with a relatively high bandwidth, as is customary, for example, in GSM transmitters, the limit frequency f g of the controller 3 being expressed
defi niert ist.defi is nated.
Innerhalb jedes Sendezeitschlitzes wird hingegen der Schalter
4 von der Sendeeinheit 1 geschlossen und somit die im Rück
kopplungszweig des Reglers 3 befindliche Gesamtkapazität
durch die Parallelschaltung der Kondensatoren C2 und C3 er
höht. Durch die Erhöhung der im Rückkopplungszweig befindli
chen Gesamtkapazität wird die Bandbreite des Reglers 3 ent
sprechend reduziert, wobei die Grenzfrequenz fg des Reglers 3
in diesem Fall durch den Ausdruck
Within each transmission time slot, on the other hand, the switch 4 is closed by the transmission unit 1 and thus the total capacitance in the feedback branch of the controller 3 is increased by the parallel connection of the capacitors C2 and C3. By increasing the total capacitance located in the feedback branch, the bandwidth of the controller 3 is reduced accordingly, the cut-off frequency f g of the controller 3 in this case being expressed by the expression
definiert ist.Are defined is.
Die Werte von R2 und C2 sowie C3 sind derart zu bemessen, daß die Bandbreite des Reglers 3 durch Schließen des Schalters 4 unter die Bitfolgefrequenz des jeweiligen Sendesignals abge senkt wird, so daß bei einem EDGE-Sender innerhalb jedes Sen dezeitschlitzes eine Ausregelung der während jedes Sendezeit schlitzes auftretenden Amplitudenmodulation zuverlässig ver mieden werden kann.The values of R2 and C2 as well as C3 are to be dimensioned such that the bandwidth of the controller 3 is reduced by closing the switch 4 below the bit rate of the respective transmission signal, so that in an EDGE transmitter within each transmission time slot a regulation of during each Sending time slot occurring amplitude modulation can be reliably avoided ver.
Claims (14)
- a) Erfassen des augenblicklichen Werts (IST) einer der von einem Sendeverstärker (2) abgegebenen augenblicklichen Sende leistung (POUT) entsprechenden Meßgröße, und
- b) Erzeugen einer dem Sendeverstärker (2) zuzuführenden Stellgröße (STELL) mit Hilfe eines Reglers (3) in Abhängig keit von dem Verhältnis zwischen dem augenblicklichen Wert (IST) der im Schritt a) erfaßten Meßgröße und einem vorgege benen Sollwert (SOLL), um die Sendeleistung (POUT) des Sende verstärkers (2) entsprechend der Stellgröße einzustellen, dadurch gekennzeichnet,
- a) detecting the instantaneous value (IST) of a measured variable corresponding to the instantaneous transmit power (P OUT ) output by a transmit amplifier ( 2 ), and
- b) generating a manipulated variable (STELL) to be sent to the transmitter amplifier ( 2 ) using a controller ( 3 ) as a function of the ratio between the instantaneous value (ACTUAL) of the measured variable acquired in step a) and a predetermined setpoint (TARGET), to set the transmission power (P OUT ) of the transmission amplifier ( 2 ) according to the manipulated variable, characterized in that
mit einer Istwert-Erfassungseinrichtung (5, 6) zum Erfassen des augenblicklichen Werts (IST) einer der von einem Sende verstärker (2) abgegebenen augenblicklichen Sendeleistung (POUT) entsprechenden Meßgröße, und
mit einer Regeleinrichtung (3) zum Erzeugen einer dem Sende verstärker (2) zuzuführenden Stellgröße (STELL) in Abhängig keit von dem Verhältnis zwischen dem augenblicklichen Wert (IST) der von der Istwert-Erfassungseinrichtung (5, 6) erfaß ten Meßgröße und einem vorgegebbaren Sollwert (SOLL), wobei der Sendeverstärker (2) die Sendeleistung (POUT) entsprechend der Stellgröße (STELL) einstellt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuereinrichtung (1, 4) zum Betreiben der Regelein richtung (3) mit einer ersten Bandbreite und zum Verringern der Bandbreite der Regeleinrichtung (3) auf eine niedrigere zweite Bandbreite während eines Sendeintervalls, in dem von dem Sender Sendebits übertragen werden, vorgesehen ist. 7. Circuit arrangement for regulating the transmission power of a transmitter,
with an actual value detection device ( 5 , 6 ) for detecting the instantaneous value (IST) of a measured variable corresponding to the instantaneous transmission power (P OUT ) emitted by a transmitter amplifier ( 2 ), and
with a control device ( 3 ) for generating a control variable (STELL) to be sent to the transmitter amplifier ( 2 ) in dependence on the ratio between the instantaneous value (ACTUAL) of the measured variable detected by the actual value detection device ( 5 , 6 ) and a predeterminable value Setpoint (TARGET), the transmitter amplifier ( 2 ) setting the transmit power (P OUT ) according to the manipulated variable (STELL),
characterized,
that a control device ( 1 , 4 ) for operating the control device ( 3 ) with a first bandwidth and for reducing the bandwidth of the control device ( 3 ) to a lower second bandwidth is provided during a transmission interval in which transmission bits are transmitted by the transmitter .
daß die Regeleinrichtung in Form eines über einen Rückkopp lungszweig (C2, C3) rückgekoppelter Verstärkers (3) ausgestal tet ist, und
daß die Steuereinrichtung (1, 4) derart ausgestaltet ist, daß sie die Bandbreite des Verstärkers (3) auf die niedrigerer zweite Bandbreite durch Erhöhung einer in dem Rückkopplungs zweig enthaltenen Kapazität verringert.9. Circuit arrangement according to claim 7 or 8, characterized in
that the control device in the form of a feedback branch (C2, C3) feedback amplifier ( 3 ) is designed, and
that the control device ( 1 , 4 ) is designed such that it reduces the bandwidth of the amplifier ( 3 ) to the lower second bandwidth by increasing a capacitance contained in the feedback branch.
daß in dem Rückkopplungszweig eine erste Kapazität (C2) ange ordnet ist, und
daß ein von der Steuereinrichtung (1) angesteuerter Schalter (4) vorgesehen ist, über welchen eine zweite Kapazität (C3) zu der ersten Kapazität (C2) parallel schaltbar ist.10. Circuit arrangement according to claim 9, characterized in
that a first capacitance (C2) is arranged in the feedback branch, and
that a switch ( 4 ) controlled by the control device ( 1 ) is provided, via which a second capacitance (C3) can be connected in parallel to the first capacitance (C2).
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