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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Wirkungsgrad von Sendern
in Kommunikationssystemen und im Besonderen auf die Optimierung
des Wirkungsgrads von Sendern in Kommunikationssystemen.
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Tragbare
elektronische Geräte,
wie beispielsweise Funkgeräte
oder Mobiltelefone, werden normalerweise durch einen oder mehrere
interne Akkus (wiederaufladbare Batterien) mit Strom versorgt. Ein
wichtiges Leistungskriterium für
solche Geräte
ist die Akkubetriebszeit, die typischerweise als die Zeitdauer definiert
ist, für
die das Gerät
nach einmaligem Aufladen vom Akku mit Strom versorgt werden kann.
Ein großer
Teil des Akkustroms wird in einem Leistungsverstärkerabschnitt des Senders des
tragbaren elektronischen Geräts
verbraucht. Im Leistungsverstärkerabschnitt
wird die Leistung eines zu übertragenden
Signals von einem vergleichsweise niedrigen internen Leistungspegel
auf einen erheblich höheren
Leistungspegel verstärkt,
der für die
Funkkommunikation mit abgesetzten Basisstationen und anderen Geräten erforderlich
ist.
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Eine
erhöhte
Bedeutung kommt dem Wirkungsgrad bei Multimediadiensten zu, da hier
der Stromverbrauch deutlich höher
ist als bei herkömmlichen
Sprachkommunikationsdiensten. Ein optimierter Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers oder
des Senders im Allgemeinen ist somit ein wichtiger Faktor bezüglich der Akkubetriebsdauer.
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Eine
der Hauptschwierigkeiten bei der Verlängerung der Akkubetriebsdauer
ergibt sich aus den heute verwendeten Modulationsverfahren. Charakteristisch
für Modulationsverfahren
wie CDMA (Code Division Multiple Access/Codemultiplexverfahren),
OFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) und andere Multiträger-Modulationsverfahren
ist ein hohes Verhältnis
zwischen Spitzen- und durchschnittlicher Sendeleistung. Weitere
Schwierigkeiten ergeben sich aus dem Umstand, dass die benötigte Sendeleistung
stochastisch ist. Die Sender müssen
sowohl einen großen
Dynamikbereich als auch eine gute Linearität bereitstellen. Darüber hinaus
verlangen einige Standards rasche Veränderungen sowohl der Ausgangsleistung
als auch des Verhältnisses
zwischen Spitzen- und durchschnittlicher Sendeleistung. So sieht
beispielsweise der Funkschnittstellenstandard CDMA2000 Veränderungen
von bis zu 800 dB innerhalb einer Sekunde vor.
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US2002/10159503 offenbart
eine Sendevorrichtung, bestehend aus einem Codierer und Modulator, der
aus einem Eingangssignal ein codiertes und moduliertes Sendesignal
erzeugt; eine praktisch wertkontinuierliche Zuweisungsfunktion zur
Auswahl eines Ausgabewerts für
ein Signal zur Steuerung eines Leistungsverstärkers als Reaktion auf ein
Signal für
die gewünschte
Sendeleistung, wobei die praktisch wertkontinuierliche Zuweisungsfunktion
eine Tabelle mit einer Reihe von Ausgabewerten für die Signale zur Steuerung
eines Leistungsverstärkers
mit jeweils entsprechenden Werten für die gewünschte Sendeleistung beinhaltet;
sowie einen Leistungsverstärker,
der an ein Analogdarstellungssignal und das Signal zur Steuerung
des Leistungsverstärkers
gekoppelt ist, wobei mindestens ein Parameter des Leistungsverstärkers als
Reaktion auf das Signal zur Steuerung des Leistungsverstärkers angepasst
wird.
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Heute
gebräuchliche
Sender sind auf Spitzenlasten ausgelegt. Bei geringerer Sendeleistung
fällt der Wirkungsgrad
somit niedriger aus als bei Spitzenleistung. Daraus ergibt sich
die technische Notwendigkeit einer Optimierung des Wirkungsgrads
von Sendern.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren und eine Vorrichtung
für einen
Sender, der über
einen Codierer und Modulator zum Erzeugen eines codierten und modulierten
Sendesignals aus einem digitalen Eingangssignal verfügt. Bei
dem digitalen Eingangssignal kann es sich um eine Digitaldarstellung
eines Sprachsignals, ein Computerdatensignal oder ein Fachleuten
geläufiges
Digitalsignal sonstiger Art handeln.
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Ein
Digital-Analog-Wandler erzeugt ein analoges Darstellungssignal des
codierten und modulierten Sendesignals. Eine Zuweisungsfunktion
(Mapper) wählt
als Reaktion auf ein Signal für
die gewünschte
durchschnittliche Sendeleistung einen praktisch kontinuierlichen
Wert für
das Steuerungssignal aus. Die Zuweisungsfunktion beinhaltet eine
Tabelle mit einer Reihe von Werten für das Signal zur Steuerung
mindestens eines Geräts
innerhalb des Senders, wobei diese Werte einem praktisch kontinuierlichen
Bereich angehören
und jeweils einer gewünschten
Sendeleistung entsprechen. Anhand des gewählten Werts für das Steuerungssignal
wird mindestens ein Gerät
innerhalb des Senders angepasst.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt folglich eine Sendevorrichtung,
bestehend aus: einem Codierer und Modulator, der aus einem Eingangssignal
ein codiertes und moduliertes Sendesignal erzeugt; einem Digital-Analog-Wandler,
der an den Codierer und Modulator gekoppelt ist und ein Analogdarstellungssignal
des codierten und modulierten Sendesignals erzeugt; einer praktisch
wertkontinuierlichen Zuweisungsfunktion zur Auswahl eines Ausgabewerts
für ein
Signal zur Steuerung eines Leistungsverstärkers als Reaktion auf ein
Signal für
die gewünschte
Sendeleistung, wobei die praktisch wertkontinuierliche Zuweisungsfunktion
eine Tabelle mit einer Reihe von Ausgabewerten für die Signale zur Steuerung
eines Leistungsverstärkers
mit jeweils entsprechenden Werten für die gewünschte Sendeleistung beinhaltet;
sowie einem Leistungsverstärker,
der an das Analogdarstellungssignal und das Signal zur Steuerung
des Leistungsverstärkers
gekoppelt ist, wobei mindestens ein Parameter des Leistungsverstärkers als
Reaktion auf das Signal zur Steuerung des Leistungsverstärkers angepasst
wird.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt des Weiteren eine Sendevorrichtung
in einem tragbaren Funkübertragungsgerät, bestehend
aus: einem Codierer und Modulator, der aus einem Eingangssignal
ein codiertes und moduliertes Sendesignal sowie ein Datenindikatorsignal
entsprechend der Art des codierten und modulierten Sendesignals
erzeugt; einem Digital-Analog-Wandler, der an den Codierer und Modulator
gekoppelt ist und ein Analogdarstellungssignal des codierten und
modulierten Sendesignals erzeugt; einer ersten Zuweisungsfunktion,
die an den Codierer und Modulator gekoppelt ist und als Reaktion
auf das Datenindikatorsignal ein Signal für das Verhältnis zwischen Spitzen- und
Durchschnittsleistung erzeugt; einem Summierer, der ein Signal für die Spitzensendeleistung
als Summe aus dem Signal für
das Verhältnis
zwischen Spitzen- und Durchschnittsleistung und einem Signal für die gewünschte durchschnittliche
Sendeleistung erzeugt; einer zweiten Zuweisungsfunktion, die als
Reaktion auf das Signal für
die Spitzensendeleistung ein praktisch wertkontinuierliches Signal
zur Steuerung des Leistungsverstärkers
erzeugt, wobei diese zweite Zuweisungsfunktion eine Tabelle mit
einer Reihe von Signalwerten zur Steuerung des Leistungsverstärkers beinhaltet,
die jeweils einem Spitzenwert der Sendeleistung entsprechen; einem
Regelverstärker,
der an den Digital-Analog-Wandler gekoppelt ist und als Reaktion
auf das Signal für
die gewünschte
durchschnittliche Sendeleistung ein verstärktes Analogdarstellungssignal
erzeugt; sowie einem Leistungsverstärker mit einem Eingangskanal, der
an das verstärkte
Analogdarstellungssignal gekoppelt ist, und einem Steuerungskanal,
der an das Signal zur Steuerung des Leistungsverstärkers gekoppelt
ist, wobei mindestens ein Parameter des Leistungsverstärkers als
Reaktion auf das Signal zur Steuerung des Leistungsverstärkers so
angepasst wird, dass das verstärkte
Analogdarstellungssignal mit einem gewünschten Leistungswert mit optimiertem
Wirkungsgrad übertragen
wird und zugleich die Anforderungen im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen
und die Beschaffenheit der Wellenform weiterhin erfüllt werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt darüber hinaus eine Sendevorrichtung
in einem tragbaren Funkübertragungsgerät, bestehend
aus: einem Codierer und Modulator, der aus einem Eingangssignal
ein codiertes und moduliertes Sendesignal sowie ein Datenindikatorsignal
entsprechend der Art des codierten und modulierten Sendesignals
erzeugt; einem Digital-Analog-Wandler, der an den Codierer und Modulator
gekoppelt ist und ein Analogdarstellungssignal des codierten und
modulierten Sendesignals erzeugt; einer ersten Zuweisungsfunktion,
die an den Codierer und Modulator gekoppelt ist und als Reaktion
auf das Datenindikatorsignal ein Signal für das Verhältnis zwischen Spitzen- und
Durchschnittsleistung erzeugt; einem Generator zur Indikation der
gewünschten
Leistung, der das Signal für
die gewünschte
durchschnittliche Sendeleistung als Reaktion auf ein Leistungssteuerungssignal
mit offenem Regelkreis und ein Leistungssteuerungssignal mit geschlossenem
Regelkreis erzeugt; einem Summierer, der ein Signal für die Spitzensendeleistung
als Summe aus dem Signal für
das Verhältnis
zwischen Spitzen- und Durchschnittsleistung und einem Signal für die gewünschte durchschnittliche
Sendeleistung erzeugt; einer zweiten Zuweisungsfunktion, die als
Reaktion auf das Signal für
die Spitzensendeleistung ein praktisch wertkontinuierliches Signal
zur Steuerung des Leistungsverstärkers
erzeugt, wobei diese zweite Zuweisungsfunktion eine Tabelle mit
einer Reihe von Signalwerten zur Steuerung des Leistungsverstärkers beinhaltet,
die jeweils einem Spitzenwert der Sendeleistung entsprechen; einem
Regelverstärker,
der an den Digital-Analog-Wandler gekoppelt ist und als Reaktion
auf das Signal für die
gewünschte
durchschnittliche Sendeleistung ein verstärktes Analogdarstellungssignal
erzeugt; sowie einem Leistungsverstärker mit einem Eingangskanal,
der an das verstärkte
Analogdarstellungssignal gekoppelt ist, und einem Steuerungskanal,
der an das Signal zur Steuerung des Leistungsverstärkers gekoppelt
ist, wobei mindestens ein Parameter des Leistungsverstärkers als
Reaktion auf das Signal zur Steuerung des Leistungsverstärkers so
angepasst wird, dass das verstärkte
Analogdarstellungssignal mit dem gewünschten Leistungswert mit optimiertem
Wirkungsgrad übertragen
wird und zugleich die Anforderungen im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen
und die Beschaffenheit der Wellenform weiterhin erfüllt werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt darüber hinaus eine Sendevorrichtung,
bestehend aus: einem Codierer und Modulator, der aus einem Eingangssignal
ein codiertes und moduliertes Sendesignal erzeugt; einem Digital-Analog-Wandler,
der an den Codierer und Modulator gekoppelt ist und ein Analogdarstellungssignal
des codierten und modulierten Sendesignals erzeugt; einer Reihe
von Zuweisungsfunktionen, die jeweils als Reaktion auf ein Signal
für die
gewünschte
Sendeleistung ein praktisch wertkontinuierliches Signal zur Steuerung
mindestens eines Geräts
innerhalb der Sendevorrichtung erzeugen, wobei diese Zuweisungsfunktionen
jeweils eine Tabelle mit einer Reihe von Steuerungssignalwerten
beinhalten, die jeweils einem gewünschten Wert für die Sendeleistung
entsprechen; sowie mindestens einem Gerät innerhalb des Senders mit einer
Reihe von Steuerungskanaleingängen,
wobei jeder Eingangskanal so an eine der Zuweisungsfunktionen gekoppelt
ist, dass mindestens ein Parameter der Sendevorrichtung als Reaktion
auf das Signal zur Steuerung mindestens eines der Steuerungssignale
angepasst wird.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt des Weiteren ein Verfahren zur
Optimierung des Wirkungsgrads eines Senders, bestehend aus: der
Erzeugung eines codierten und modulierten Signals aus einem digitalen Eingangssignal;
der Umwandlung des codierten und modulierten Signals in ein analoges
Sendesignal; dem Erzeugen eines Signalwerts für die gewünschte Sendeleistung; dem fortlaufenden
Zuweisen des Werts des Signals für
die gewünschte
Sendeleistung zu einem Wert eines Steuerungssignals für mindestens
ein Gerät innerhalb
der Sendevorrichtung mit dem Ziel, den Wirkungsgrad des Senders
zu optimieren, wobei die jeweilige Sendeleistung zu einem optimierten
Wirkungsgrad des Senders führt
und zugleich die Anforderungen im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen
und die Beschaffenheit der Wellenform weiterhin erfüllt werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt darüber hinaus ein Verfahren zur
Optimierung des Wirkungsgrads eines Senders, bestehend aus: der
Erzeugung eines codierten und modulierten Signals aus einem digitalen
Eingangssignal wie auch der Erzeugung eines Datenindikatorsignals
entsprechend dem codierten und modulierten Signal; der Umwandlung
des codierten und modulierten Signals in ein analoges Sendesignal;
dem Auswählen
(als Reaktion auf das Datenindikatorsignal) eines Signalwerts für das Verhältnis zwischen
Spitzen- und durchschnittlicher Ausgangsleistung aus einer Reihe
von Signalwerten für
das Verhältnis
zwischen Spitzen- und Durchschnittsleistung, denen jeweils eine
entsprechende Datenrate oder ein entsprechendes Datenformat zugeordnet
ist; dem Erzeugen eines Signalwerts für die gewünschte Sendeleistung; dem Summieren des
Signalwerts für
die gewünschte
Sendeleistung und des Signalwerts für das Verhältnis zwischen Spitzen- und
Durchschnittsleistung zur Erzeugung eines Signalwerts für die Spitzensendeleistung;
sowie dem fortlaufenden Zuweisen des Werts des Signals für die Spitzensendeleistung
zu einem Wert mindestens eines Steuerungssignals für mindestens
ein Gerät
innerhalb der besagten Sendevorrichtung zur Steuerung mindestens eines
Parameters innerhalb der besagten Sendevorrichtung mit dem Ziel,
den Wirkungsgrad der Sendevorrichtung zu optimieren, wobei die jeweilige
Sendeleistung zu einem optimierten Wirkungsgrad des Senders führt und
zugleich die Anforderungen im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen und die
Beschaffenheit der Wellenform weiterhin erfüllt werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt des Weiteren ein tragbares Gerät, bestehend
aus: einem Controller zur Steuerung des Betriebs des tragbaren Geräts; einer
Sendevorrichtung, bestehend aus: einem Codierer und Modulator, der
aus einem Eingangssignal ein codiertes und moduliertes Sendesignal
erzeugt; einem Digital-Analog-Wandler,
der an den Codierer und Modulator gekoppelt ist und ein Analogdarstellungssignal
des codierten und modulierten Sendesignals erzeugt; einer Zuweisungsfunktion,
die als Reaktion auf ein Signal für die gewünschte Sendeleistung ein praktisch
wertkontinuierliches Signal zur Steuerung eines Leistungsverstärkers erzeugt,
wobei diese praktisch wertkontinuierliche Zuweisungsfunktion eine
Tabelle mit einer Reihe von Ausgabewerten für Signale zur Steuerung des
Leistungsverstärkers
beinhaltet, die jeweils einem Wert für die gewünschte Sendeleistung entsprechen;
einem Leistungsverstärker,
der an das Analogdarstellungssignal und das Signal zur Steuerung
des Leistungsverstärkers
gekoppelt ist, wobei mindestens ein Parameter des Leistungsverstärkers als
Reaktion auf das Signal zur Steuerung des Leistungsverstärkers angepasst
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zum
besseren Verständnis
wird die vorliegende Erfindung im Weiteren, unter Bezugnahme auf
die folgenden Abbildungen erläutert:
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Ausführung einer Sendevorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer anderen möglichen Ausführung einer
Sendevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren möglichen Ausführung einer
Sendevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren möglichen Ausführung einer
Sendevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG VORTEILHAFTER
AUSFÜHRUNGEN
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Die
Ausführungen
der vorliegenden Erfindung zur Optimierung des Wirkungsgrads eines
Senders ermöglichen
die Verbesserung des Wirkungsgrads von Sendern mit veränderlicher
Sendeleistung und einem hohen Verhältnis zwischen Spitzen- und
durchschnittlicher Sendeleistung. Die Senderschaltkreise steuern
verschiedene Schaltkreisparameter, die zur Optimierung des Wirkungsgrads
fortlaufend angepasst werden. Bei diesen Parametern kann es sich
beispielsweise um den Dynamikbereich, die Verstärkung, die Vorspannung, den
Stromflusswinkel, die Versorgungsspannung, ein Merkmal zur Stufenzuschaltung,
ein Merkmal zur Stufenabschaltung, die Anzahl der Verstärkerstufen,
ein Einschaltmerkmal, ein Ausschaltmerkmal, einen Ladezyklus, ein
Merkmal zum Wechsel der Verstärkerklasse,
eine Last, eine Impedanz oder um sonstige Parameter handeln.
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Im
Weiteren wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen. 1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Sendevorrichtung 100 entsprechend
der vorliegenden Erfindung. Bestandteil des Senders 100 ist
ein Datencodierer und -modulator 110. Der Datencodierer
und -modulator 110 wandelt ein zu übertragendes Digitalsignal
in das Modulationsverfahren für
den Funkschnittstellenstandard um, in dem das mobile Gerät betrieben
wird. In einer Ausführung
verwendet der Datencodierer und -modulator 110 die CDMA-Modulation
für ein
IS-2000-System. Als Modulationsverfahren kann auch UMTS, 802.1 1,
GSM, EDGE, TDMA oder ein Fachleuten geläufiges sonstiges Verfahren
eingesetzt werden.
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Der
Datencodierer und -modulator 110 erzeugt ein Tx-Signal 145 und
einen Indikator für
das Datenformat/die Datenrate, der eine unterstützte Kombination aus Datenrate,
Codierung und vom mobilen Gerät
verwendetem Modulationsverfahren eindeutig bestimmt und im Folgenden
als Datenindikator „r" 150 bezeichnet wird.
Das Tx-Signal 145 enthält Datenrahmen,
die unter Verwendung unterschiedlicher Datenformate und Datenraten übertragen
werden sollen. Der Datenindikator „r" 150 gibt die jeweilige Datenrate
und das jeweilige Datenformat für
die Übertragung
des Signals an.
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Das
digitale Tx-Signal 145 wird vor der Analogverarbeitung
von einem Digital-Analog-Wandler 155 in ein
Analogsignal umgewandelt. Die Analogverarbeitung kann unter anderem
das Mischen mit einer Zwischenfrequenz und eine Filterung sowie
weitere erforderliche Analogprozesse beinhalten. In einigen Ausführungen wird
die Zwischenfrequenz Null verwendet und es erfolgt kein Mischen
mit einer Zwischenfrequenz. Die Analogverarbeitung ist an sich bekannt
und wird hier nicht weiter erläutert.
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Nach
der Analogverarbeitung wird die Amplitude des Signals durch einen
automatischen Verstärkungsregler 135 angepasst.
Die Steuerung des automatischen Verstärkungsreglers wird im Weiteren
näher erläutert. Anschließend kann
das Signal für
die Übertragung
von einem Zwischenfrequenzsignal (oder einem Signal mit Zwischenfrequenz
Null) in ein Hochfrequenzsignal umgewandelt werden. Alternativ dazu
kann die Frequenzumwandlung in ein Hochfrequenzsignal vor dem automatischen
Verstärkungsregler 135 erfolgen.
Bei beiden Varianten wird das Hochfrequenzsignal an einen Hochfrequenz-Leistungsverstärker 140 übergeben, bevor
es von der Antenne 160 über
die Funkschnittstelle übertragen
wird. Die Steuerung der Vorspannung des Leistungsverstärkers 140 wird
ebenfalls im Weiteren näher
erläutert.
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Ein
erster Mapper 115 erzeugt entsprechend dem Datenindikator „r" 150 das
Signal PAPR(r). Dieses Signal gibt das Verhältnis der Spitzensignalleistung
zur durchschnittlichen Signalleistung 145 entsprechend dem
Datenindikator „r" 150 an.
Das Signal für
das Verhältnis
zwischen Spitzen- und durchschnittlicher Signalleistung wird als
PAPR(r) 165 bezeichnet. In einer Ausführung wird PAPR(r) als dB-Wert
oder proportional zum dB-Wert angegeben.
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Ein
Block für
die gewünschte
durchschnittliche Sendeleistung 125 erzeugt einen Indikator
für die
gewünschte
durchschnittliche Leistung „p" 170. Dieser
Block 125 verwendet ein Leistungssteuerungsverfahren mit
offenem Regelkreis, ein in einem geschlossenen Regelkreis von der
Basisstation (vorzugsweise alle 1,25 ms) gesendetes Korrektursignal
für die
Sendeleistung und/oder andere Parameter der Basisstation für den Signalversatz.
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Bei
der Leistungssteuerung mit offenem Regelkreis berechnet das mobile
Gerät vorzugsweise
anhand der Stärke
des empfangenen Gesamt- und Pilotsignals und mithilfe interner Algorithmen
die ungefähre
eigene Sendeleistung und passt diese entsprechend an. Die im offenen
Regelkreis gesteuerte Leistung kann mittels der Steuerungsbefehle
aus dem geschlossenen Regelkreis, die das mobile Gerät von der
Basisstation erhält, fortlaufend
weiter angepasst werden. Diese Signale und Verfahren zur Leistungsteuerung
sind an sich bekannt und werden hier nicht weiter erläutert.
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Da
die Leistungssteuerung des mobilen Geräts sich zeitabhängig ändert, ändert sich
auch der Indikator für
die gewünschte
durchschnittliche Sendeleistung „p" 170 zeitabhängig. In
einer Ausführung,
beispielsweise bei einem mobilen Gerät für cdma2000, wird „p" in der Einheit dBm
angegeben und mit der gleichen Häufigkeit
aktualisiert wie die Leistungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis
(z. B. alle 1,25 ms). PAPR(r) 165 und „p" 170 werden von einem Summierer 175 summiert,
der einen Wert für
die Spitzenleistung in dBm (oder einen dazu proportionalen Wert)
für die
von der Antenne 160 erwartete Spitzensendeleistung des
Tx-Signals erzeugt; hierbei handelt es sich um das Hochfrequenz-Pendant
zum Grundband-Tx-Signal 145.
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Diesen
Wert für
die Spitzensendeleistung weist der zweite Mapper 120 einem
praktisch kontinuierlichen „X"-Signal 180 zu,
das im vorgesehenen Bereich praktisch wertkontinuierlich ist. X 180 wird
wie folgt erzeugt: Für
einen gegebenen Wert für
die Spitzensendeleistung p+PAPR(r) wird das entsprechende optimale X-Signal 180 ermittelt,
das zu einem optimierten Wirkungsgrad des Senders führt und
bei dem zugleich die Anforderungen im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen
und die Beschaffenheit der Wellenform (Rho) weiterhin erfüllt werden.
Eine Liste entsprechender Werte für das X-Signal 180 ist
im zweiten Mapper gespeichert. In einer Ausführung ist das entsprechende
Verhältnis
nichtlinear. Um eine hohe Auflösung
zu erreichen und Speicherplatz zu sparen, kann die Zuweisung per
Interpolation erfolgen. Die Liste der Werte für den jeweiligen Sender wird
durch Versuche beim Kalibrieren und Testen des Senders ermittelt.
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Das „X"-Signal 180 wird
von einem Digital-Analog-Wandler 185 in ein Analogsignal
umgewandelt und von einem Tiefpassfilter 190 geglättet. Anhand
der Ausgabe des Tiefpassfilters 190 wird eine Einstellung
des Leistungsverstärkers 140 angepasst.
In der hier beschriebenen Ausführung
handelt es sich bei dieser Einstellung um eine Vorspannung. Die
Vorspannung „Y" wird an den Steuerungseingangskanal
des Leistungsverstärkers 140 angelegt
und zur Optimierung des Wirkungsgrads bei der Erzeugung des Sendesignals
Tx 145 und von dessen Hochfrequenz-Pendant 160 entsprechend
verringert oder erhöht.
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Indem
der Indikator „p" 170 in
einen Regelverstärkerblock 130 eingespeist
wird, wird ein Signal zur Steuerung der Verstärkung des Tx-Signals durch
den automatischen Verstärkungsregler 135 erzeugt.
Der automatische Verstärkungsregler
ist an sich bekannt und wird hier nicht weiter erläutert.
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Für das Tx-Signal 145 ist
eine Verzögerung
gegenüber
der Ausgabe der Antenne 160 vorgesehen, die der Verzögerung zwischen „p" 170 bzw. „r" 150 gegenüber dem
Einwirken von „Y" 171 auf
die Antenne 160 entspricht. Solche übereinstimmenden Signalverzögerungen
werden in der Technik als abgestimmte Verzögerungen bezeichnet.
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3 zeigt
eine andere mögliche
Ausführung
der Sendevorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden
Erfindung. Bei dieser Ausführung
entfallen der erste Mapper 115 und der Summierer 175 der
Ausführung in 2.
Der zweite Mapper 120 verarbeitet anhand einer angepassten
Werteliste den Indikator für
die durchschnittliche Sendeleistung „p" 170. Das „X"-Signal 180 wird in diesem
Fall wie folgt ermittelt: Für
einen gegebenen Indikator für
die durchschnittliche Sendeleistung „p" 170 wird das entsprechende
optimale X-Signal 180 ermittelt, das zu einem optimierten
Wirkungsgrad des Senders führt
und bei dem zugleich die Anforderungen im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen
und Rho erfüllt
werden. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung werden auch hier die
in der Liste des zweiten Mappers 120 gespeicherten Werte
durch Versuche ermittelt. Im Übrigen
entspricht die Ausführung
in 3 der Ausführung
in 2 und wird hier nicht weiter erläutert.
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4 zeigt
eine weitere mögliche
Ausführung
der Sendevorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden
Erfindung. Bei dieser Ausführung
wird nicht anhand eines einzelnen „X"-Signals 180 ein einzelner
Parameter des Leistungsverstärkers 140 angepasst,
sondern es werden anhand mehrerer „X"-Signale mehrere Teile des Senders 100 oder
mehrere Parameter desselben Teils des Senders 100 angepasst.
Die Implementierung der „X"-Signale kann mittels
einer Reihe von zweiten Mappern 120 und 121, Digital-Analog-Wandlern 185 und 186 und
Tiefpassfiltern 190 und 191 erfolgen. Die einzelnen „X"-Elemente werden
jeweils wie in der obigen Ausführung
ermittelt, nämlich
mit dem Ziel, einen optimierten Wirkungsgrad des Senders zu erreichen
und dabei zugleich die Anforderungen im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen und Rho
weiterhin zu erfüllen.
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Für den Ausnahmefall,
dass einige Elemente von „X"-Signalen digitalwertig
sind (hoch oder niedrig), kann der entsprechende Mapper als Schwellwert-Vergleicher
implementiert werden. Die „X"-Signale können um
zusätzlich
Eingangsvariablen wie die Temperatur des Senders oder die Akkuspannung
ergänzt
werden. Der zweite Mapper 120 wird dadurch mehrdimensional.
Es können
auch verschiedene vereinfachte Implementierungen (oder ungefähre Entsprechungen)
mehrdimensionaler Zuweisungstabellen verwendet werden.
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Im
Blockdiagramm in 4 beträgt die Anzahl der zweiten Mapperfunktionen 120 und 121 zwei.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl
von zweiten Mappern beschränkt.
Die vorliegende Erfindung ist auch nicht darauf beschränkt, dass
X als Eingangssignal für
den Leistungsverstärker 140 fungiert;
vielmehr kann X auch in anderen Teilen des Senders 100 verwendet
werden.
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5 zeigt eine weitere mögliche Ausführung der Sendevorrichtung 100 entsprechend
der vorliegenden Erfindung. Alternativ dazu kann der zweite Mapper 120 auch
mit analogen Mitteln implementiert und hinter den Digital-Analog-Wandler 185 geschaltet
werden. Diese Veränderung
betrifft lediglich die Implementierung des zweiten Mappers 120;
die Funktionsweise der Blöcke ändert sich
ebenso wenig wie der übrige
Sender.
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In
anderen Ausführungen
können
X-Signale verschiedene Geräte
innerhalb des Senders steuern, unter anderem einen Leistungsverstärker, eine
oder mehrere Stufen eines Leistungsverstärkers, einen Treiberverstärker, einen
automatischen Verstärkungsregler,
die Stromversorgung eines Leistungsverstärkers und/oder sonstige Geräte in einem
Sender, einem Mischer, einem Anpassungsnetzwerk, einem Filterungsmittel,
einem Mittel zur Leistungskombination oder Leistungskopplung, einem
Lademittel, einem Mittel zur Erzeugung oder Regelung von Spannung
oder Strom oder von sonstigen Mitteln oder einer Kombination davon.
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In
weiteren Ausführungen
können
die Eingangssignale (wie beispielsweise die X-Signale) zur Steuerung bestimmter Parameter
der Senderschaltkreise unter anderem beinhalten: (a) Vorspannung
für alle
oder einige Verstärkungsgeräte innerhalb
eines Leistungsverstärkers,
sodass für
jeden gegebenen Wert für
die Sendeleistung oder das Verhältnis
zwischen Spitzen- und durchschnittlicher Sendeleistung im unterstützten Bereich
nur die im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen
und Rho erforderliche minimale Vorspannung verwendet wird; (b) Versorgungsspannung(en)
aller oder ausgewählter
Stufen des Leistungsverstärkers 140 und/oder anderer
Schaltungen im Sender 100; diese Versorgungsspannungen
werden so an die Schaltungen angelegt, dass für jeden gegebenen Wert für die Sendeleistung
oder das Verhältnis
zwischen Spitzen- und durchschnittlicher Sendeleistung im unterstützten Bereich
nur die im Hinblick auf Außerband-Nebenwellen
und Rho erforderliche minimale Versorgungsspannung verwendet wird;
(c) Zu- oder Abschalten oder Ein- oder Ausschalten ausgewählter Stufen
entsprechend der Sendeleistung oder dem Verhältnis zwischen Spitzen- und
durchschnittlicher Sendeleistung; und (d) Verstärkungen aller oder ausgewählter Stufen
der Verstärkerketten
im Sender; (e) Stromflusswinkel aller oder ausgewählter Stufen
der Verstärkerketten
im Sender; (f) Verstärkerklasse
(z. B. Klasse A, AB, C, D usw.) aller oder ausgewählter Stufen
der Verstärkerketten
im Sender; (g) Last oder Impedanz aller oder ausgewählter Stufen
der Verstärkerketten
im Sender; (h) eine Verstärkungsverteilung;
oder (i) beliebige Kombinationen von (a), (b), (c), (d), (e), (f),
(g) und (h).
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Zusammengefasst
sorgen die Sendevorrichtung und das Verfahren zur Leistungsoptimierung
der vorliegenden Erfindung für
eine Optimierung des Wirkungsgrads von Sendern mit veränderlicher
Sendeleistung und einem hohen/veränderlichen Verhältnis zwischen
Spitzen- und durchschnittlicher Sendeleistung. Bei mobilen, batteriebetriebenen
Geräten
verlängert
sich dadurch die Akkubetriebsdauer.
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Ergänzend zur
vorstehenden detaillierten Beschreibung vorteilhafter Ausführungen
einschließlich
vorteilhafter Verfahren für
den Betrieb sei darauf hingewiesen, dass der Betrieb auch mit anderen
Elementen und Schritten erfolgen kann. Die vorteilhaften Ausführungen
werden lediglich als Beispiele angeführt und sollen nicht den Umfang
der vorliegenden Erfindung eingrenzen. Anhand der schriftlichen
Beschreibung können Fachleute
Ausführungen
mit anderen Elementen herstellen und verwenden, die den Elementen
der Erfindung in gleicher Weise entsprechen. Der Umfang der Erfindung
erstreckt sich folglich auch auf andere Strukturen, Systeme und
Verfahren, die nicht vom Wortlaut der Beschreibung abweichen, und
darüber
hinaus auch auf Strukturen, Systeme und Verfahren, die nur geringfügig vom
Wortlaut der Beschreibung abweichen.
-
Übersetzung
der Figuren
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Fig.1
| English | Deutsch |
| Fig.1 | Abb.1 |
| Input Signal | Eingangssignal |
| Data Encoder and Modulator | Datencodierer und -modulator |
| First Mapper | Erster Mapper |
| Desired Avg. Transmit Power | Gewünschte durchschnittl. Sendeleistung |
| Open Loop PC | Leistungssteuerung mit
offenem Regelkreis |
| Closed Loop PC | Leistungssteuerung mit
geschlossenem Regelkreis |
| Tx Signal | Tx-Signal |
| PABP(r) | PABP(r) |
| Second Mapper | Zweiter Mapper |
| GC | Regelverstärker |
| D/A | Digital-Analog-Wandler |
| LPF | Tiefpassfilter |
| AGC Amp | Automatischer Verstärkungsregler |
| PA | Leistungsverstärker |
Fig.2
| English | Deutsch |
| Fig.2 | Abb.2 |
| Input Signal | Eingangssignal |
| Data Encoder and Modulator | Datencodierer und -modulator |
| Desired Avg. Transmit
Power | Gewünschte durchschnittl. Sendeleistung |
| Open Loop PC | Leistungssteuerung mit
offenem Regelkreis |
| Closed Loop PC | Leistungssteuerung mit
geschlossenem Regelkreis |
| Tx | Tx |
| D/A | Digital-Analog-Wandler |
| Second Mapper | Zweiter Mapper |
| GC | Regelverstärker |
| AGC Amp | Automatischer Verstärkungsregler |
| LPF | Tiefpassfilter |
| PA | Leistungsverstärker |
Fig.3
| English | Deutsch |
| Fig.3 | Abb.3 |
| Input Signal | Eingangssignal |
| Data Encoder and Modulator | Datencodierer und -modulator |
| First Mapper | Erster Mapper |
| Desired Avg. Transmit Power | Gewünschte durchschnittl. Sendeleistung |
| Open Loop PC | Leistungssteuerung mit
offenem Regelkreis |
| Closed Loop PC | Leistungssteuerung mit
geschlossenem Regelkreis |
| Tx | Tx |
| PAPR(r) | PABP(r) |
| D/A | Digital-Analog-Wandler |
| Second Mapper | Zweiter Mapper |
| GC | Regelverstärker |
| AGC Amp | Automatischer Verstärkungsregler |
| LPF | Tiefpassfilter |
| PA | Leistungsverstärker |
Fig.4
| English | Deutsch |
| Fig.4 | Abb.4 |
| Input Signal | Eingangssignal |
| Data Encoder and Modulator | Datencodierer und -modulator |
| First Mapper | Erster Mapper |
| Desired Avg. Transmit
Power | Gewünschte durchschnittl. Sendeleistung |
| Open Loop PC | Leistungssteuerung mit
offenem Regelkreis |
| Closed Loop PC | Leistungssteuerung mit
geschlossenem Regelkreis |
| Tx Signal | Tx-Signal |
| PAPR(r) | PAPR(r) |
| D/A | Digital-Analog-Wandler |
| GC | Regelverstärker |
| Second Mapper | Zweiter Mapper |
| AGC Amp | Automatischer Verstärkungsregler |
| LPF | Tiefpassfilter |
| PA | Leistungsverstärker |