JP2003529958A6 - 隣接チャネル・パワー・リジェクションのために一定のマージンを維持するために最大送信パワーを調整するための方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】隣接チャネル・パワー・リジェクションについて一定のマージンを維持するために最大送信パワーを調整するための方法及びシステム
【手段】無線電話は、隣接チャネル・パワー・リジェクション（ＡＣＰＲ）を供給するに足る最大送信パワーへの限界を用意する、出力パワー・コントローラ（１２０）を有する。電池動作中、この限界は固定されない。その代わりに、それは現実の送信パワー（１１４）次第であり、そして（むしろ）温度（４１８）と、なお電池電圧（４２０）次第である。これらの各パラメータについて検出器からのアナログ信号は、多重化され（４０６）、ディジタル化され（４０８）、そしてマイクロプロセッサ（４１０）に加えられる。マイクロプロセッサは、もし経験的に得られたルックアップテーブルのみであれば、ある適当な制限アルゴリズムを適用する。結果としての信号（４３０）は基地局から受信されたパワー制御信号（１１８）を制限する。もし、パワーが電池からの代わりに外部電源から供給されていることをコントローラ（１２０）が検出する（４２２）と、制限信号（４３０）はマイクロプロセッサ（４１０）により固定される。
【手段】無線電話は、隣接チャネル・パワー・リジェクション（ＡＣＰＲ）を供給するに足る最大送信パワーへの限界を用意する、出力パワー・コントローラ（１２０）を有する。電池動作中、この限界は固定されない。その代わりに、それは現実の送信パワー（１１４）次第であり、そして（むしろ）温度（４１８）と、なお電池電圧（４２０）次第である。これらの各パラメータについて検出器からのアナログ信号は、多重化され（４０６）、ディジタル化され（４０８）、そしてマイクロプロセッサ（４１０）に加えられる。マイクロプロセッサは、もし経験的に得られたルックアップテーブルのみであれば、ある適当な制限アルゴリズムを適用する。結果としての信号（４３０）は基地局から受信されたパワー制御信号（１１８）を制限する。もし、パワーが電池からの代わりに外部電源から供給されていることをコントローラ（１２０）が検出する（４２２）と、制限信号（４３０）はマイクロプロセッサ（４１０）により固定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に無線電話に関する。さらに明確には、本発明は無線周波数増幅回路の自動調整を含む技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線電話により送信される信号は種々の要求条件を満足する必要がある。例えば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ電話機は、無線周波数（ＲＦ）スペクトル内で送信している時にチャネル外歪み(out of channel distortion) を制限することをＦＣＣにより指令される。隣接チャネル・パワー・リジェクション(Rejection)（ＡＣＰＲ）はチャネル外歪みを測定するためにしばしば使用されるメトリック(metric)である。ＡＣＰＲは送信されたＲＦ信号の中心周波数に集中されたスペクトルを横切るカーブとして示される。この中心周波数で、ＡＣＰＲカーブはその最大値にある。しかしながら、ＡＣＰＲカーブは周波数がこの中心周波数から離れると対称的に減衰する。ＡＣＰＲカーブは送信されたＲＦ信号のスペクトルのパワー特性と比較される。ＩＳ−９８のような、現今のＣＤＭＡ標準は、送信されたＣＤＭＡ信号のスペクトルのパワー特性が全周波数及び送信パワーレベルで定義された最大ＡＣＰＲカーブ以下であることを要求する。信号がそのような要求条件に従う時、信号はパッシング・マージン(passing margin)を有すると言われる。信号がそのような要求条件に従えない時、そのチャネル外歪みは過大である。
【０００３】
無線電話はそれらが送信のために十分なパワーを有するようにＲＦ信号を増幅する構成要素を含む。増幅前には、適切に変調されたＲＦ信号のチャネル外歪みは無視できる。もし増幅処理が線形ならば、増幅された信号のチャネル外歪みも無視できるであろう。しかしながら、もし信号が非線形増幅処理により増幅されたならば、そのスペクトルは増加されたチャネル外歪みを含むであろう。この増加されたチャネル外歪みは無線電話に最大許容ＡＣＰＲを超えさせる可能性がある。
【０００４】
電子的増幅器は一般に線形の装置である。しかしながら、ある条件下では、増幅器は非線形様式で動作するであろう。これらの条件には低供給電圧及び高温が含まれる。非線形動作は、増幅により形成された出力パワーを調整することにより減らすことができる。非線形動作のこの減少はまたチャネル外歪みも減らすであろう。必要なことは、指定されたＡＣＰＲの限界を超えること無しに最大可能出力パワーを供給するために動作状態をモニタする方法である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は隣接チャネル・パワー・リジェクション（ＡＣＰＲ）パッシング・マージンを維持するための方法及びシステムである。この方法及びシステムは動作条件として適当であるパワー増幅器（ＰＡ）の出力パワーを達成するために自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器の制御を含む。
【０００６】
本発明の方法は、第２の無線周波数（ＲＦ）信号を生成するために第１の利得に従って第１のＲＦ信号を増幅すること及び第３のＲＦ信号を形成するために第２の利得に従って第２のＲＦ信号を増幅することを含む。この方法はまた、第３のＲＦ信号の望ましいパワーレベルを決定すること、望ましいパワーレベルから新しい利得値を計算すること、及び第１の利得を新しい値に調整することを含む。
【０００７】
本発明のシステムは、自動利得制御（ＡＧＣ）入力端子，ＡＧＣ出力端子，及び制御信号入力端子を有するＡＧＣ増幅器を含む。このシステムはまた、パワー増幅（ＰＡ）入力端子とＰＡ出力端子とを有するＰＡ増幅器を含み、ここでＰＡ入力端子はＡＧＣ出力端子に接続される。さらに、このシステムはコントローラ入力端子とコントローラ出力端子とを有する出力パワー・コントローラを含み、ここでコントローラ入力端子はＰＡ出力端子に接続されそしてコントローラ出力端子はＡＧＣ入力端子に接続される。
【０００８】
本発明の利点は、出力パワーと過度に妥協すること無く動作電圧及び温度の範囲の至る所でのＡＣＰＲパッシング・マージンの維持である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面を参照して記述されるであろう。図面では、同じ参照番号は一般に同一の、機能的に同様の、および／または構造上同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、参照番号内の最も左の数字により示される。
【００１０】
図１は本発明の好ましい１実施例に従って無線ＣＤＭＡ電話におけるＲＦ増幅回路１００を示す。この増幅回路は数個の構成要素から成る。これらの構成要素は自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器１０８，パワー増幅器（ＰＡ）１１２，及び出力パワー・コントローラ１２０を含む。それぞれの信号はこの増幅回路と関連する。これらの信号はＣＤＭＡ送信信号１０４，ＰＡ入力信号１１０，ＰＡ出力信号１１４，電源信号１１６，逆方向リンク・パワー制御信号１１８，自動利得制御信号（ＡＧＣ Ｖ）１２２，及びＰＡ ＯＮ１２４を含む。
【００１１】
ＡＧＣ増幅器１０８は、ＣＤＭＡ送信信号１０４を受信しそして調整可能な利得によりそれを増幅する。好ましい１実施例では、この信号は固定パワーレベルにある。これはＲＦ増幅回路１００の動作を予測可能とする。この増幅された信号はＡＧＣ増幅器１０８によりＰＡ入力信号１１０として出力される。
【００１２】
ＡＧＣ増幅器１０８の利得は自動利得制御信号（ＡＧＣ Ｖ）１２２により制御される。好ましい１実施例では、この信号はＡＧＣ増幅器１０８の利得を調整するために変化可能な電圧または電流である。アナログ制御信号１２２の電圧を増加することは、またＡＧＣ増幅器１０８の利得を増加する。他の実施例では、ＡＧＣ増幅器１０８の利得はディジタル信号により制御可能である。
【００１３】
ＰＡ１１２はＰＡ入力信号１１０を増幅するパワー増幅器である。この増幅された信号はＰＡ１１２によりＰＡ出力信号１１４として出力される。好ましい１実施例では、ＰＡ出力信号１１４は無線送信用のＣＤＭＡ電話機のアンテナセグメントに向けられる。ＰＡ１１２は固定利得に従って動作する。しかしながら、代わりの実施例では、ＰＡ１１２は調整可能な利得を持つことができる。ＰＡ１１２の動作は典型的にＰＡ出力信号１１０のパワーレベルにより測定される。
【００１４】
好ましい１実施例では、ＣＤＭＡ送信信号，ＰＡ入力信号１１０，及びＰＡ出力信号１１４はすべてＲＦ信号である。換言すれば、これらの信号はＲＦスペクトル内に存在する。しかしながら、代わりの実施例では、これらの信号は他の周波数範囲内に存在することができる。
図１に図示されるように、ＰＡ１１２は電源信号１１６を受け入れる。好ましい１実施例では、電源信号１１６は直流（ＤＣ）電圧である。この電圧信号はまたＶｄｄとして知られる。電源信号は電池または他の外部電源により発生されることが可能である。典型的な電池はリチウムイオン及びニッケル水素電池を含む。外部電源の例は自動車のシガレットライタ，及びＤＣ電圧に変換された家庭用交流（ＡＣ）パワーを含む。電源信号１１６はＰＡ ＯＮ１２４により断続することができる。ＰＡ ＯＮ１２４は無線電話がスタンバイ・モード(standby mode)にある時にトリッガされる信号である。この断続機能は、それによってエネルギを保存して、電源からの電流抽出(current draw)を減少させる。
【００１５】
出力パワー・コントローラ１２０はＡＧＣ Ｖ１２２を調整することにより出力パワーを自動的に制御する。特に、出力パワー・コントローラ１２０はＡＧＣ Ｖ１２２の大きさを制御する。好ましい１実施例では、出力パワー・コントローラ１２０はＰＡ出力信号１１４，及び逆方向リンク・パワー制御信号１１８を入力信号として受ける。これらの入力信号はその後、自動利得制御信号（ＡＧＣ Ｖ）１２２を発生するために、図３に関して記述された手順(process)に従って処理される。
【００１６】
出力パワー・コントローラ１２０はＰＡ出力信号１１４のパワーレベルを推定するためにＰＡ出力信号１１４を受け入れる。好ましい１実施例では、出力パワー・コントローラはまた周囲温度とＤＣ供給電圧とを表す信号をモニタする。これらの信号はＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーレベルを決定するために出力パワー・コントローラ１２０により使用される。
【００１７】
出力パワー・コントローラ１２０はまたセルラ基地局から受信された指令(directives)に従って動作するために逆方向リンク・パワー制御信号１１８を受け入れる。ディジタル逆方向リンク・パワー制御信号１１８はディジタル信号である。好ましい１実施例では、この信号は、オーバヘッド・トラフィック(overhead traffic)に専用の(dedicated)セルラ・ネットワーク・チャネルを由してセルラ基地局から受信された指令から得られる。これらの指令は無線電話にＰＡ出力信号１１４のパワーレベルを調整することを命ずる。出力パワー・コントローラ１２０はＰＡ出力信号１１４の決定された最大許容パワーレベルと関連してこれらの指令を検討する。ＰＡ出力信号１１４の望ましいパワーレベルはこの検討の結果である。代わりの１実施例では、出力パワー・コントローラ１２０はディジタル逆方向リンク・パワー制御信号１１８を検討しない。その代わりとして、出力パワー・コントローラ１２０は望ましいパワーレベルを最大許容パワーレベルに等しくする。出力パワー・コントローラ１２０はその後この望ましいパワーレベルを適当な大きさを有するＡＧＣ Ｖ１２０に変換する。
【００１８】
図２は電池放電カーブを示す。このカーブは、電池が無線電話呼を持続させるのに必要な電流を供給する時間にわたる電池電圧の典型的な下降を描いている。この放電カーブは、電池電圧が４．１ボルトから３．２ボルトに下降する期間の輪郭を描いている。このカーブにより図示されるように、電池電圧はこの期間の大半の間は３．７ボルトより大きい。電池電圧はまた温度によって変動する。一般に、温度が高くなるほど、電池電圧は高くなる。
【００１９】
無線電話器は複数の電圧範囲内で動作可能である。しかしながら、すべての無線電話器は、最小の動作電圧を有する。もし無線電話器の電源がこの電圧以上のパワーを供給できないと、電話器は正確に機能しないであろう。ＣＤＭＡ無線電話用の典型的な最小動作電圧は３．０ボルトである。図２において示されるように、もし無線電話器が電池から給電されるならば、長い時間、それはこの最小動作電圧以上の電圧で動作するであろう。
【００２０】
無線電話器が最小動作電圧より大きい電圧で動作している時、特定の動作電圧はＲＦ増幅回路１００の動作特性に影響を及ぼす。この原理は、ＲＦ増幅回路１００がＰＡ出力信号１１４をあるパワーレベルで形成するために調整される時に明らかである。与えられた出力パワー調整に関して、動作電圧が下降するほどＲＦ増幅回路１００の非線形特性は増加するであろう。上で検討されたように、チャネル外歪みの増加は非線形増幅特性の増加の現われである。
【００２１】
図３Ａ，３Ｂ及び３ＣはＰＡ出力信号１１４のパワーレベルとＲＦ増幅回路１００の動作電圧との関数としてのＰＡ出力信号１１４のスペクトル特性を示している。これらの各図は３つの実線カーブを含んでいる。これらのカーブは動作電圧が３．２，３．７または４．２ボルトのいずれかの時のＰＡ出力信号１１４のスペクトル特性を表す。これらの各実線カーブは１つの中心ローブ(center lobe)と２つの側面ローブ(side lobes)とを有する。中心ローブの存在は描かれたスペクトルの中間にあり、各中心ローブの左右に存在する側面ローブより大きい大きさを有する。中心ローブはその指定されたＲＦ送信チャネル内部でのＰＡ出力信号１１４のパワーを表す。側面ローブはその指定されたＲＦ送信チャネル外部でのＰＡ出力信号１１４のパワーを表す。これはチャネル外歪みの量を示す。図３Ａ，３Ｂ及び３Ｃでは、各中心ローブは等しい大きさである。これと対比して、側面ローブの大きさは動作電圧により変化する。このように、チャネル外歪みは動作電圧により変化する。
【００２２】
これらの各図は、また点線カーブを含む。この点線カーブはＡＣＰＲ限界である。上述されたように、ＰＡ出力信号１１４のスペクトル特性はこの限界を超えることはできない。特に、図３Ｃは、動作電圧が減少するほどＰＡ出力信号１１４のチャネル外歪みは増加し、結局ＡＣＰＲ限界を超えることを示す。例えば、動作電圧が４．２ボルトか３．７ボルトのいずれかの時、ＰＡ出力信号１１４はＡＣＰＲ限界内にある。換言すれば、パッシング・マージンがある。しかしながら、動作電圧が３．２ボルトの時、ＰＡ出力信号１１４はＡＣＰＲ限界を超える。この状態では、パッシング・マージンは存在しない。
【００２３】
動作電圧は変動する事実から上述された特性を考慮すれば、ＲＦ増幅回路１００は、ＡＣＰＲ限界がどんな動作電圧でも超えられないことを保証するための技術を使用しなければならない。
【００２４】
ＡＣＰＲ要求条件に応じた保証をするための従来の技術は、製造中の無線電話器の増幅特性を静的に較正することを含んでいる。この較正技術は、電話器に最小動作電圧で給電すること及びＰＡ出力信号１１４がこの最小電圧で指定されたＡＣＰＲ限度を超えること無く最大可能パワーを生ずるようにＡＧＣ Ｖ１２２を調整することを含む。この技術は、一度ＡＧＣ Ｖ１２２が設定されると、それは調整されないであろうから、静的な較正と呼ばれる。したがって、この技術により、出力パワー・コントローラ１２０は単に一定のＡＧＣ Ｖ１２２を供給するだけである。
【００２５】
ＲＦ増幅回路１００はこの電圧での非線形動作に最も多く影響されやすい(susceptible)ので、静的な較正は最小動作電圧で行われる。しかしながら、静的な較正は最適の解よりも劣る。電源信号１１６の電圧は典型的に最小動作電圧より大きいので、ＲＦ増幅回路１００はしばしば、指定されたＡＣＰＲ限度を超えること無しに、より高いパワーのＰＡ出力信号１１４を生成することが可能である。したがって、好ましい１実施例では、出力パワー・コントローラ１２０は、ＲＦ増幅回路１００がパッシング・マージンを有する最大パワーを生成することができる方法で、ＡＧＣ Ｖ１２２を動的に制御する。
【００２６】
図４は好ましい１実施例に従った出力パワー・コントローラ１２０を図示する。出力パワー・コントローラ１２０は数個の構成要素から成る。これらの構成要素は、パワー検出器４０４，アナログ・マルチプレクサ４０６，アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０８，プロセッサ４１０，パワー限界レジスタ４１２，リニアライザ４１４，ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４１６，及び温度センサ４１８を含む。
【００２７】
パワー検出器４０４はＰＡ出力信号１１４を受け入れ、そしてこの信号のパワーを推定する。好ましい１実施例では、パワー検出器４０４は上限１ワット及び下限１ミリワットを有する３０ｄＢ範囲中のＲＦパワーを検出することができる。パワー検出器４０４はまたこのパワー推定値に比例するアナログ信号を発生する。好ましい１実施例では、このアナログ信号はＰＡ出力信号１１４のパワーレベルに直線的に比例するＤＣ電圧である。パワー検出器４０４はこのアナログ信号をアナログ・マルチプレクサ４０６上の入力ポートに送る。パワー検出器４０４はアナログ回路，ディジタル処理アルゴリズム，または関連分野の技術者に周知の何か他のパワー検出及び推定手段で実施可能である。
【００２８】
温度センサ４１８はＲＦ増幅回路１００の周囲温度を温度信号４３６に変換する。好ましい１実施例では、この温度信号は周囲温度に直線的に比例するＤＣ電圧である。温度センサ４１８はこのアナログ信号をアナログ・マルチプレクサ４０６上の１入力ポートに送る。例示的な温度センサ４１８は熱電対である。
【００２９】
電池電圧信号４２０はＲＦ増幅回路１００の動作電圧を示す。好ましい１実施例では、電池電圧信号４２０は単純に電池電圧である。この電圧は導体を各電池端子に接続することにより得ることができる。 アナログ・マルチプレクサ４０６は、パワー検出器４０４と温度センサ４１８とにより発生されたアナログ信号を受け入れるための入力ポートを有する。
【００３０】
アナログ・マルチプレクサ４０６はまた電池電圧信号４２０を受け入れるための１入力ポートを有する。好ましい１実施例では、アナログ・マルチプレクサ４０６は、これらの信号を、１入力選択信号４２４に従ってタイミングを合わせられた単一の出力信号に時分割多重化する。入力選択信号４２４は、プロセッサ４１０から受信される。この単一の出力信号はＡＤＣＩＮ Ｖ４２６と呼ばれるであろう。ＡＤＣＩＮ Ｖ４２６はＰＡ出力信号１１４のパワーレベル，ＲＦ増幅回路１００の周囲温度，及び電池電圧信号４２０に関する情報から成る。アナログ・マルチプレクサ４０６はＡＤＣＩＮ Ｖ４２６をＡ／Ｄ変換器４０８の入力ポートに送る。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器４０８は入力ポートによりＡＤＣＩＮ Ｖ４２６を受け入れ、そしてそれを複合データ信号４２８に変換する。複合データ信号４２８は３つの別個のディジタル信号：ＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎから成る。これらの３つのディジタル信号はＰＡ出力信号１１４のパワーレベル，ＲＦ増幅回路１００の周囲温度，及び電池電圧信号４２０の大きさを量的に記述する。Ａ／Ｄ変換器４０８はこれらのアナログ信号を、定義された関係に従ってＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎに変換する。これらの関係は下に記述される。好ましい実施例では、Ａ／Ｄ変換器４０８はこれらのディジタル信号を符号化するために８ビットを使用する。Ａ／Ｄ変換器４０８はこれらの信号を標準コンピュータバス・アーキテクチャによってプロセッサ４１０に送る。代わりの１実施例では、これらの信号は、関連分野の技術者に周知のいずれかのデータ・インターフェイスによってプロセッサに送られる。
【００３２】
図５は好ましい１実施例に従ってＢＡＴＴ Ｎと電池電圧信号４２０との間の関係を図示するカーブである。ＢＡＴＴ Ｎは８ビットにより表された量子化されたディジタル信号である。電池電圧信号４２０はボルトで表される。図示されるように、ＢＡＴＴ Ｎと電池電圧信号４２０との間の関係は本質的に線形である。しかしながら、代わりの実施例では、このカーブはどんな形状を有することも可能である。 図６は好ましい１実施例に従ってＰＯ ＮとＰＡ出力信号１１４のパワーレベルとの間の関係を図示するカーブである。ＰＯ Ｎは８ビットにより表された量子化されたディジタル信号である。ＰＡ出力信号１１４のパワーレベルは１ミリワットについてデシベル（ｄＢｍ）で表される。図示されるように、ＰＯ ＮはＰＡ出力信号１１４のパワーレベルで指数的に増加する。しかしながら、このカーブはどんな形状を有することも可能である。
【００３３】
図７は好ましい１実施例に従ってＴＥＭＰ ＮとＲＦ増幅回路１００の周囲温度との間の関係を図示するカーブである。ＴＥＭＰ Ｎは８ビットにより表された量子化されたディジタル信号である。ＲＦ増幅回路１００の周囲温度は摂氏度により表される。図示されるように、ＴＥＭＰ ＮはＲＦ増幅回路１００の周囲温度が増加するほど単調にに減少する。しかしながら、このカーブはどんな形状を有することも可能である。
【００３４】
プロセッサ４１０はアルゴリズムを実行することができる構成要素である。プロセッサ４１０はまた情報のアクセス用及び蓄積用のメモリを含む。好ましい１実施例では、プロセッサ４１０はマイクロプロセッサである。しかしながら、代わりの実施例では、プロセッサ４１０は１つまたはそれ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはアルゴリズムを実行可能な他のハードウェアの間に分散した処理能力を含んでもよい。例示的なプロセッサ４１０は縮小命令設定コンピュータ(reduced instruction set computer)（ＲＩＳＣ）プロセッサ，マイクロコントローラ，有限状態マシン(finite state machines)，パソコン(personal computer)プロセッサ，及び移動局モデム（ＭＳＭ）チップを含む。プロセッサ４１０はＡ／Ｄ変換器４０８からＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎを受け入れ、そしてＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーレベルを設定するアルゴリズムを実行する。この最大許容パワーレベルはプロセッサ４１０によりＬＩＭＩＴ Ｎ４３０として出力される。ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０は標準コンピュータバス・アーキテクチャに従ってパワー限界レジスタ４１２に送られた８ビット・ディジタル信号である。代わりの１実施例では、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０は、関連分野の技術者に周知のいずれかのデータ・インターフェイスによってパワー限界レジスタ４１２に送られる。
【００３５】
プロセッサ４１０は１つのアルゴリズムに従ってＬＩＭＩＴ Ｎ４３０を発生する。このアルゴリズムは下記の式を持つ抽象(abstract)レベルで記述することができる：
ＬＩＭＩＴ Ｎ＝ｆ（ＢＡＴＴ Ｎ，ＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，外部パワー検出信号４２２）
上記の式は、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０が、４つの信号：ＢＡＴＴ Ｎ，ＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及び外部パワー検出信号４２２による数学的関数に従って決定されることを示す。プロセッサ４１０は数学的計算によりこの関数を実行することができる。しかしながら、好ましい１実施例では、プロセッサ４１０は予め編集された値を含んでいるルックアップテーブルにアクセスすることによりこの関数を実行する。
【００３６】
図８は好ましい１実施例に従って、プロセッサ４１０により実行されるルックアップテーブル・アルゴリズムを図示するフローチャートである。このアルゴリズムはステップ８０４で始まる。このステップでは、プロセッサ４１０はＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎをルックアップテーブル・アドレスに変換する。次に、ステップ８０６では、プロセッサ４１０はこのルックアップテーブル・アドレスの内容にアクセスする。このアドレスの内容は、指定されたＡＣＰＲ要求条件を満足するであろうＰＡ出力信号１１４の最大達成可能パワーレベルを指定する。ステップ８０８が次に実行される。ステップ８０８では、プロセッサ４１０はアクセスされたテーブル・エントリをＬＩＭＩＴ Ｎ４３０に変換する。上述されたように、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０はどんなビット数によっても表すことができるディジタル信号である。
【００３７】
上述されたルックアップテーブルは指定されたＡＣＰＲ要求条件を満足するＰＡ出力信号１１４の最大パワーレベルを含む。好ましい１実施例では、これらの各パワーは温度，動作電圧，及びＰＡ出力信号１１４の現行パワーレベルの組み合わせに基礎を置いている。最大パワー・ルックアップテーブルの内容は経験法(empirical methods) により決定することができる。例示的な経験法は、各組み合わせについてＡＣＰＲ限度内の最大達成可能パワーレベルを決定するために、温度，動作電圧，及びＰＡ出力信号１１４のパワーレベルの種々の組み合わせでＲＦパワー増幅回路１００を動作させることから成る。この最大パワーレベルが与えられた組み合わせに関して一度決定されると、それは上述されたルックアップテーブル内に配置される(placed)。好ましい１実施例では、このルックアップテーブルはプロセッサ４１０内に含まれるメモリ内に蓄積される。
【００３８】
代わりの実施例では、最大パワー・ルックアップテーブルは理論式に基礎を置く関数を蓄積することができる。例示的な式は下に準備される：
ＬＩＭＩＴ Ｎ＝ｍａｘ（ｍｉｎ（（ａ・ＢＡＴＴ Ｎ＋ｂ・ＴＥＭＰ Ｎ＋ｃ・ＰＯ Ｎ），ｄ），ｅ）
ここで：
ａ，ｂ及びｃ＝ＲＦ増幅回路１００からの測定データに基づいてフィットされた関数またはカーブ；
ｄ＝規定されたＣＤＭＡ動作標準を満たすためにＰＡ出力信号１１４の最小許容パワーレベルと等しい値；
及び
ｅ＝ＦＣＣ要求条件を満たすためにＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーレベルと等しい値。
【００３９】
図９は１ミリワットデシベル（ｄＢｍ）でのパワーレベルとＬＩＭＩＴ Ｎ４３０との間の関係を示している。上述したように、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０はＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーを量的に表すディジタル信号である。この図ではＬＩＭＩＴ Ｎは８ビットにより表されたディジタル信号である。好ましい１実施例では、ＬＩＭＩＴ ＮユニットとｄＢｍでのＰＡ出力信号１１４のパワーレベルとの間の相応または関係は線形である。
【００４０】
もしＲＦ増幅回路１００が自動車のシガレットライタのような外部電源により給電されれば、外部パワー検出信号４２２が得られる。プロセッサ４１０は外部パワー検出信号４２２をモニタする。もしもこの信号が得られれば、プロセッサ４１０は上述されたアルゴリズムを実行しない。むしろ、プロセッサ４１０はＬＩＭＩＴ Ｎ４３０を所定の値に設定する。好ましい１実施例では、この所定のＬＩＭＩＴ Ｎ４３０の値は２５５である。図９に定義された関係を使用する時には、この値は２９ｄＢｍのＰＡ出力信号１１４のパワーレベルに相当する。
【００４１】
上述されたように、パワー限界レジスタ４１２はプロセッサ４１０からＬＩＭＩＴ Ｎ４３０を受信する。パワー限界レジスタ４１２はまた逆方向リンク・パワー制御信号１１８を受信する。パワー限界レジスタはｄＢｍ Ｎ４３２信号を発生し、そしてそれをリニアライザ４１４に送る。ｄＢｍ ＮはＰＡ出力信号１１４の望ましいパワーレベルを量的に表すディジタル信号である。好ましい１実施例では、ｄＢｍ Ｎ４３２は８ビットにより表されたディジタル信号である。
【００４２】
パワー限界レジスタ４１２はＬＩＭＩＴ Ｎ４３０及び逆方向リンク・パワー制御信号１１８を比較する。この比較に基づいて、パワー限界レジスタ４１２は下記の式に従ってｄＢｍ Ｎ４３２を発生する：ｄＢｍ Ｎ＝ｍｉｎ（ＬＩＭＩＴ Ｎ，逆方向リンク・パワー制御信号１１８）
実際上、パワー限界レジスタ４１２の出力はＬＩＭＩＴ Ｎ４３０及び逆方向リンク・パワー制御信号１１８の最小値である。
【００４３】
リニアライザ４１４は、望ましいｄＢｍ Ｎ４３２信号をＡＧＣ Ｎ４３４信号に翻訳する。ＡＧＣ Ｎ４３４はＡＧＣ Ｖ１２２の初期表示である。好ましい１実施例では、ＡＧＣ Ｎ４３４は８ビットにより表されたディジタル信号である。発生された後、ＡＧＣ Ｎ４３４はＤ／Ａ変換器４１６に送られる。
【００４４】
図１０はｄＢｍ Ｎ４３２とＡＧＣ Ｎ４３４との間の関係を図示する。好ましい１実施例では、この関係は実際上、線形である。しかしながら、より高いｄＢｍ Ｎ４３２レベルで、この関係は非線形になる。この非線形性は、ＡＧＣ増幅器１０８の非線形特性について修正するために意図的に(purposefully)付加される。ＡＧＣ増幅器１０８はしばしば独特な非線形特性を有する。したがって、ｄＢｍ Ｎ４３２とＡＧＣ Ｎ４３４との間の関係は各リニアライザ４１４内で較正されねばならない。
【００４５】
Ｄ／Ａ変換器４１６はＡＧＣ Ｎ４３４をＡＧＣ Ｖ１２２に翻訳する。ＡＧＣ Ｖ１２２はＡＧＣ増幅器１０８の利得を制御するＤＣ電圧である。好ましい１実施例では、ＣＤＭＡ送信信号１０４は固定のパワーレベルを有する。したがって、ＡＧＣ増幅器１０８の利得はＰＡ出力信号１１４のパワーレベルを制御する唯一の変数である。
【００４６】
図１１はＡＧＣ Ｖ１２２とＡＧＣ Ｎ４３４との間の関係を図示するカーブである。好ましい１実施例では、このカーブは線形である。しかしながら、代わりの実施例では、このカーブはどんな形状を有することも可能である。
【００４７】
図１２はＰＡ入力信号１１０とＡＧＣ Ｖ１２２との間の関係を図示するカーブである。このカーブは本質的に線形である。しかしながら、ＡＧＣ Ｖ１２２が増加するほど、この関係は非線形になる。図１０について上に検討したように、これらの非線形特性はリニアライザ４１４により修正される。
【００４８】
本発明の種々の実施例が上に記述された一方で、それらが例としての方法のみにより示されており、これに限定されないことは理解されねばならない。このように、本発明の広さ(breadth)及び範囲は、いずれの上述の例示的な実施例によって限定されてはならないが、クレームとそれらの等価物(equivalents) によってのみ限定されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明に従ったＲＦ増幅回路を示す。
【図２】
典型的な電池の放電カーブを示す。
【図３】
図３（Ａ），（Ｂ），（ｃ）は増幅回路出力信号のスペクトル特性を示す。
【図４】
この発明に従った出力パワー・コントローラを図示する。
【図５】
この発明に従った電池電圧信号とディジタル電池電圧信号との間の関係を示す。
【図６】
この発明に従ったパワー増幅器出力信号のパワーレベルとディジタル・パワー信号との間の関係を示す。
【図７】
この発明に従ったＲＦ増幅回路の周囲温度とディジタル温度信号との間の関係を示す。
【図８】
この発明に従ったプロセッサにより実行されるルックアップテーブル・アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】
この発明に従ったパワーレベルとディジタル・パワー信号との間の関係を示す。
【図１０】
この発明に従ってディジタル・パワー信号とディジタル自動利得制御信号との間の関係を示す。
【図１１】
この発明に従ってディジタル自動利得制御信号とアナログ自動利得制御信号との間の関係を示すカーブである。
【図１２】
この発明に従ってＰＡ入力信号とアナログ自動利得制御信号との間の関係を示すカーブである。
【符号の説明】
１００…ＲＦ増幅回路
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に無線電話に関する。さらに明確には、本発明は無線周波数増幅回路の自動調整を含む技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線電話により送信される信号は種々の要求条件を満足する必要がある。例えば、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ電話機は、無線周波数（ＲＦ）スペクトル内で送信している時にチャネル外歪み(out of channel distortion) を制限することをＦＣＣにより指令される。隣接チャネル・パワー・リジェクション(Rejection)（ＡＣＰＲ）はチャネル外歪みを測定するためにしばしば使用されるメトリック(metric)である。ＡＣＰＲは送信されたＲＦ信号の中心周波数に集中されたスペクトルを横切るカーブとして示される。この中心周波数で、ＡＣＰＲカーブはその最大値にある。しかしながら、ＡＣＰＲカーブは周波数がこの中心周波数から離れると対称的に減衰する。ＡＣＰＲカーブは送信されたＲＦ信号のスペクトルのパワー特性と比較される。ＩＳ−９８のような、現今のＣＤＭＡ標準は、送信されたＣＤＭＡ信号のスペクトルのパワー特性が全周波数及び送信パワーレベルで定義された最大ＡＣＰＲカーブ以下であることを要求する。信号がそのような要求条件に従う時、信号はパッシング・マージン(passing margin)を有すると言われる。信号がそのような要求条件に従えない時、そのチャネル外歪みは過大である。
【０００３】
無線電話はそれらが送信のために十分なパワーを有するようにＲＦ信号を増幅する構成要素を含む。増幅前には、適切に変調されたＲＦ信号のチャネル外歪みは無視できる。もし増幅処理が線形ならば、増幅された信号のチャネル外歪みも無視できるであろう。しかしながら、もし信号が非線形増幅処理により増幅されたならば、そのスペクトルは増加されたチャネル外歪みを含むであろう。この増加されたチャネル外歪みは無線電話に最大許容ＡＣＰＲを超えさせる可能性がある。
【０００４】
電子的増幅器は一般に線形の装置である。しかしながら、ある条件下では、増幅器は非線形様式で動作するであろう。これらの条件には低供給電圧及び高温が含まれる。非線形動作は、増幅により形成された出力パワーを調整することにより減らすことができる。非線形動作のこの減少はまたチャネル外歪みも減らすであろう。必要なことは、指定されたＡＣＰＲの限界を超えること無しに最大可能出力パワーを供給するために動作状態をモニタする方法である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は隣接チャネル・パワー・リジェクション（ＡＣＰＲ）パッシング・マージンを維持するための方法及びシステムである。この方法及びシステムは動作条件として適当であるパワー増幅器（ＰＡ）の出力パワーを達成するために自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器の制御を含む。
【０００６】
本発明の方法は、第２の無線周波数（ＲＦ）信号を生成するために第１の利得に従って第１のＲＦ信号を増幅すること及び第３のＲＦ信号を形成するために第２の利得に従って第２のＲＦ信号を増幅することを含む。この方法はまた、第３のＲＦ信号の望ましいパワーレベルを決定すること、望ましいパワーレベルから新しい利得値を計算すること、及び第１の利得を新しい値に調整することを含む。
【０００７】
本発明のシステムは、自動利得制御（ＡＧＣ）入力端子，ＡＧＣ出力端子，及び制御信号入力端子を有するＡＧＣ増幅器を含む。このシステムはまた、パワー増幅（ＰＡ）入力端子とＰＡ出力端子とを有するＰＡ増幅器を含み、ここでＰＡ入力端子はＡＧＣ出力端子に接続される。さらに、このシステムはコントローラ入力端子とコントローラ出力端子とを有する出力パワー・コントローラを含み、ここでコントローラ入力端子はＰＡ出力端子に接続されそしてコントローラ出力端子はＡＧＣ入力端子に接続される。
【０００８】
本発明の利点は、出力パワーと過度に妥協すること無く動作電圧及び温度の範囲の至る所でのＡＣＰＲパッシング・マージンの維持である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面を参照して記述されるであろう。図面では、同じ参照番号は一般に同一の、機能的に同様の、および／または構造上同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、参照番号内の最も左の数字により示される。
【００１０】
図１は本発明の好ましい１実施例に従って無線ＣＤＭＡ電話におけるＲＦ増幅回路１００を示す。この増幅回路は数個の構成要素から成る。これらの構成要素は自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器１０８，パワー増幅器（ＰＡ）１１２，及び出力パワー・コントローラ１２０を含む。それぞれの信号はこの増幅回路と関連する。これらの信号はＣＤＭＡ送信信号１０４，ＰＡ入力信号１１０，ＰＡ出力信号１１４，電源信号１１６，逆方向リンク・パワー制御信号１１８，自動利得制御信号（ＡＧＣ Ｖ）１２２，及びＰＡ ＯＮ１２４を含む。
【００１１】
ＡＧＣ増幅器１０８は、ＣＤＭＡ送信信号１０４を受信しそして調整可能な利得によりそれを増幅する。好ましい１実施例では、この信号は固定パワーレベルにある。これはＲＦ増幅回路１００の動作を予測可能とする。この増幅された信号はＡＧＣ増幅器１０８によりＰＡ入力信号１１０として出力される。
【００１２】
ＡＧＣ増幅器１０８の利得は自動利得制御信号（ＡＧＣ Ｖ）１２２により制御される。好ましい１実施例では、この信号はＡＧＣ増幅器１０８の利得を調整するために変化可能な電圧または電流である。アナログ制御信号１２２の電圧を増加することは、またＡＧＣ増幅器１０８の利得を増加する。他の実施例では、ＡＧＣ増幅器１０８の利得はディジタル信号により制御可能である。
【００１３】
ＰＡ１１２はＰＡ入力信号１１０を増幅するパワー増幅器である。この増幅された信号はＰＡ１１２によりＰＡ出力信号１１４として出力される。好ましい１実施例では、ＰＡ出力信号１１４は無線送信用のＣＤＭＡ電話機のアンテナセグメントに向けられる。ＰＡ１１２は固定利得に従って動作する。しかしながら、代わりの実施例では、ＰＡ１１２は調整可能な利得を持つことができる。ＰＡ１１２の動作は典型的にＰＡ出力信号１１０のパワーレベルにより測定される。
【００１４】
好ましい１実施例では、ＣＤＭＡ送信信号，ＰＡ入力信号１１０，及びＰＡ出力信号１１４はすべてＲＦ信号である。換言すれば、これらの信号はＲＦスペクトル内に存在する。しかしながら、代わりの実施例では、これらの信号は他の周波数範囲内に存在することができる。
図１に図示されるように、ＰＡ１１２は電源信号１１６を受け入れる。好ましい１実施例では、電源信号１１６は直流（ＤＣ）電圧である。この電圧信号はまたＶｄｄとして知られる。電源信号は電池または他の外部電源により発生されることが可能である。典型的な電池はリチウムイオン及びニッケル水素電池を含む。外部電源の例は自動車のシガレットライタ，及びＤＣ電圧に変換された家庭用交流（ＡＣ）パワーを含む。電源信号１１６はＰＡ ＯＮ１２４により断続することができる。ＰＡ ＯＮ１２４は無線電話がスタンバイ・モード(standby mode)にある時にトリッガされる信号である。この断続機能は、それによってエネルギを保存して、電源からの電流抽出(current draw)を減少させる。
【００１５】
出力パワー・コントローラ１２０はＡＧＣ Ｖ１２２を調整することにより出力パワーを自動的に制御する。特に、出力パワー・コントローラ１２０はＡＧＣ Ｖ１２２の大きさを制御する。好ましい１実施例では、出力パワー・コントローラ１２０はＰＡ出力信号１１４，及び逆方向リンク・パワー制御信号１１８を入力信号として受ける。これらの入力信号はその後、自動利得制御信号（ＡＧＣ Ｖ）１２２を発生するために、図３に関して記述された手順(process)に従って処理される。
【００１６】
出力パワー・コントローラ１２０はＰＡ出力信号１１４のパワーレベルを推定するためにＰＡ出力信号１１４を受け入れる。好ましい１実施例では、出力パワー・コントローラはまた周囲温度とＤＣ供給電圧とを表す信号をモニタする。これらの信号はＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーレベルを決定するために出力パワー・コントローラ１２０により使用される。
【００１７】
出力パワー・コントローラ１２０はまたセルラ基地局から受信された指令(directives)に従って動作するために逆方向リンク・パワー制御信号１１８を受け入れる。ディジタル逆方向リンク・パワー制御信号１１８はディジタル信号である。好ましい１実施例では、この信号は、オーバヘッド・トラフィック(overhead traffic)に専用の(dedicated)セルラ・ネットワーク・チャネルを由してセルラ基地局から受信された指令から得られる。これらの指令は無線電話にＰＡ出力信号１１４のパワーレベルを調整することを命ずる。出力パワー・コントローラ１２０はＰＡ出力信号１１４の決定された最大許容パワーレベルと関連してこれらの指令を検討する。ＰＡ出力信号１１４の望ましいパワーレベルはこの検討の結果である。代わりの１実施例では、出力パワー・コントローラ１２０はディジタル逆方向リンク・パワー制御信号１１８を検討しない。その代わりとして、出力パワー・コントローラ１２０は望ましいパワーレベルを最大許容パワーレベルに等しくする。出力パワー・コントローラ１２０はその後この望ましいパワーレベルを適当な大きさを有するＡＧＣ Ｖ１２０に変換する。
【００１８】
図２は電池放電カーブを示す。このカーブは、電池が無線電話呼を持続させるのに必要な電流を供給する時間にわたる電池電圧の典型的な下降を描いている。この放電カーブは、電池電圧が４．１ボルトから３．２ボルトに下降する期間の輪郭を描いている。このカーブにより図示されるように、電池電圧はこの期間の大半の間は３．７ボルトより大きい。電池電圧はまた温度によって変動する。一般に、温度が高くなるほど、電池電圧は高くなる。
【００１９】
無線電話器は複数の電圧範囲内で動作可能である。しかしながら、すべての無線電話器は、最小の動作電圧を有する。もし無線電話器の電源がこの電圧以上のパワーを供給できないと、電話器は正確に機能しないであろう。ＣＤＭＡ無線電話用の典型的な最小動作電圧は３．０ボルトである。図２において示されるように、もし無線電話器が電池から給電されるならば、長い時間、それはこの最小動作電圧以上の電圧で動作するであろう。
【００２０】
無線電話器が最小動作電圧より大きい電圧で動作している時、特定の動作電圧はＲＦ増幅回路１００の動作特性に影響を及ぼす。この原理は、ＲＦ増幅回路１００がＰＡ出力信号１１４をあるパワーレベルで形成するために調整される時に明らかである。与えられた出力パワー調整に関して、動作電圧が下降するほどＲＦ増幅回路１００の非線形特性は増加するであろう。上で検討されたように、チャネル外歪みの増加は非線形増幅特性の増加の現われである。
【００２１】
図３Ａ，３Ｂ及び３ＣはＰＡ出力信号１１４のパワーレベルとＲＦ増幅回路１００の動作電圧との関数としてのＰＡ出力信号１１４のスペクトル特性を示している。これらの各図は３つの実線カーブを含んでいる。これらのカーブは動作電圧が３．２，３．７または４．２ボルトのいずれかの時のＰＡ出力信号１１４のスペクトル特性を表す。これらの各実線カーブは１つの中心ローブ(center lobe)と２つの側面ローブ(side lobes)とを有する。中心ローブの存在は描かれたスペクトルの中間にあり、各中心ローブの左右に存在する側面ローブより大きい大きさを有する。中心ローブはその指定されたＲＦ送信チャネル内部でのＰＡ出力信号１１４のパワーを表す。側面ローブはその指定されたＲＦ送信チャネル外部でのＰＡ出力信号１１４のパワーを表す。これはチャネル外歪みの量を示す。図３Ａ，３Ｂ及び３Ｃでは、各中心ローブは等しい大きさである。これと対比して、側面ローブの大きさは動作電圧により変化する。このように、チャネル外歪みは動作電圧により変化する。
【００２２】
これらの各図は、また点線カーブを含む。この点線カーブはＡＣＰＲ限界である。上述されたように、ＰＡ出力信号１１４のスペクトル特性はこの限界を超えることはできない。特に、図３Ｃは、動作電圧が減少するほどＰＡ出力信号１１４のチャネル外歪みは増加し、結局ＡＣＰＲ限界を超えることを示す。例えば、動作電圧が４．２ボルトか３．７ボルトのいずれかの時、ＰＡ出力信号１１４はＡＣＰＲ限界内にある。換言すれば、パッシング・マージンがある。しかしながら、動作電圧が３．２ボルトの時、ＰＡ出力信号１１４はＡＣＰＲ限界を超える。この状態では、パッシング・マージンは存在しない。
【００２３】
動作電圧は変動する事実から上述された特性を考慮すれば、ＲＦ増幅回路１００は、ＡＣＰＲ限界がどんな動作電圧でも超えられないことを保証するための技術を使用しなければならない。
【００２４】
ＡＣＰＲ要求条件に応じた保証をするための従来の技術は、製造中の無線電話器の増幅特性を静的に較正することを含んでいる。この較正技術は、電話器に最小動作電圧で給電すること及びＰＡ出力信号１１４がこの最小電圧で指定されたＡＣＰＲ限度を超えること無く最大可能パワーを生ずるようにＡＧＣ Ｖ１２２を調整することを含む。この技術は、一度ＡＧＣ Ｖ１２２が設定されると、それは調整されないであろうから、静的な較正と呼ばれる。したがって、この技術により、出力パワー・コントローラ１２０は単に一定のＡＧＣ Ｖ１２２を供給するだけである。
【００２５】
ＲＦ増幅回路１００はこの電圧での非線形動作に最も多く影響されやすい(susceptible)ので、静的な較正は最小動作電圧で行われる。しかしながら、静的な較正は最適の解よりも劣る。電源信号１１６の電圧は典型的に最小動作電圧より大きいので、ＲＦ増幅回路１００はしばしば、指定されたＡＣＰＲ限度を超えること無しに、より高いパワーのＰＡ出力信号１１４を生成することが可能である。したがって、好ましい１実施例では、出力パワー・コントローラ１２０は、ＲＦ増幅回路１００がパッシング・マージンを有する最大パワーを生成することができる方法で、ＡＧＣ Ｖ１２２を動的に制御する。
【００２６】
図４は好ましい１実施例に従った出力パワー・コントローラ１２０を図示する。出力パワー・コントローラ１２０は数個の構成要素から成る。これらの構成要素は、パワー検出器４０４，アナログ・マルチプレクサ４０６，アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０８，プロセッサ４１０，パワー限界レジスタ４１２，リニアライザ４１４，ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４１６，及び温度センサ４１８を含む。
【００２７】
パワー検出器４０４はＰＡ出力信号１１４を受け入れ、そしてこの信号のパワーを推定する。好ましい１実施例では、パワー検出器４０４は上限１ワット及び下限１ミリワットを有する３０ｄＢ範囲中のＲＦパワーを検出することができる。パワー検出器４０４はまたこのパワー推定値に比例するアナログ信号を発生する。好ましい１実施例では、このアナログ信号はＰＡ出力信号１１４のパワーレベルに直線的に比例するＤＣ電圧である。パワー検出器４０４はこのアナログ信号をアナログ・マルチプレクサ４０６上の入力ポートに送る。パワー検出器４０４はアナログ回路，ディジタル処理アルゴリズム，または関連分野の技術者に周知の何か他のパワー検出及び推定手段で実施可能である。
【００２８】
温度センサ４１８はＲＦ増幅回路１００の周囲温度を温度信号４３６に変換する。好ましい１実施例では、この温度信号は周囲温度に直線的に比例するＤＣ電圧である。温度センサ４１８はこのアナログ信号をアナログ・マルチプレクサ４０６上の１入力ポートに送る。例示的な温度センサ４１８は熱電対である。
【００２９】
電池電圧信号４２０はＲＦ増幅回路１００の動作電圧を示す。好ましい１実施例では、電池電圧信号４２０は単純に電池電圧である。この電圧は導体を各電池端子に接続することにより得ることができる。 アナログ・マルチプレクサ４０６は、パワー検出器４０４と温度センサ４１８とにより発生されたアナログ信号を受け入れるための入力ポートを有する。
【００３０】
アナログ・マルチプレクサ４０６はまた電池電圧信号４２０を受け入れるための１入力ポートを有する。好ましい１実施例では、アナログ・マルチプレクサ４０６は、これらの信号を、１入力選択信号４２４に従ってタイミングを合わせられた単一の出力信号に時分割多重化する。入力選択信号４２４は、プロセッサ４１０から受信される。この単一の出力信号はＡＤＣＩＮ Ｖ４２６と呼ばれるであろう。ＡＤＣＩＮ Ｖ４２６はＰＡ出力信号１１４のパワーレベル，ＲＦ増幅回路１００の周囲温度，及び電池電圧信号４２０に関する情報から成る。アナログ・マルチプレクサ４０６はＡＤＣＩＮ Ｖ４２６をＡ／Ｄ変換器４０８の入力ポートに送る。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器４０８は入力ポートによりＡＤＣＩＮ Ｖ４２６を受け入れ、そしてそれを複合データ信号４２８に変換する。複合データ信号４２８は３つの別個のディジタル信号：ＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎから成る。これらの３つのディジタル信号はＰＡ出力信号１１４のパワーレベル，ＲＦ増幅回路１００の周囲温度，及び電池電圧信号４２０の大きさを量的に記述する。Ａ／Ｄ変換器４０８はこれらのアナログ信号を、定義された関係に従ってＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎに変換する。これらの関係は下に記述される。好ましい実施例では、Ａ／Ｄ変換器４０８はこれらのディジタル信号を符号化するために８ビットを使用する。Ａ／Ｄ変換器４０８はこれらの信号を標準コンピュータバス・アーキテクチャによってプロセッサ４１０に送る。代わりの１実施例では、これらの信号は、関連分野の技術者に周知のいずれかのデータ・インターフェイスによってプロセッサに送られる。
【００３２】
図５は好ましい１実施例に従ってＢＡＴＴ Ｎと電池電圧信号４２０との間の関係を図示するカーブである。ＢＡＴＴ Ｎは８ビットにより表された量子化されたディジタル信号である。電池電圧信号４２０はボルトで表される。図示されるように、ＢＡＴＴ Ｎと電池電圧信号４２０との間の関係は本質的に線形である。しかしながら、代わりの実施例では、このカーブはどんな形状を有することも可能である。 図６は好ましい１実施例に従ってＰＯ ＮとＰＡ出力信号１１４のパワーレベルとの間の関係を図示するカーブである。ＰＯ Ｎは８ビットにより表された量子化されたディジタル信号である。ＰＡ出力信号１１４のパワーレベルは１ミリワットについてデシベル（ｄＢｍ）で表される。図示されるように、ＰＯ ＮはＰＡ出力信号１１４のパワーレベルで指数的に増加する。しかしながら、このカーブはどんな形状を有することも可能である。
【００３３】
図７は好ましい１実施例に従ってＴＥＭＰ ＮとＲＦ増幅回路１００の周囲温度との間の関係を図示するカーブである。ＴＥＭＰ Ｎは８ビットにより表された量子化されたディジタル信号である。ＲＦ増幅回路１００の周囲温度は摂氏度により表される。図示されるように、ＴＥＭＰ ＮはＲＦ増幅回路１００の周囲温度が増加するほど単調にに減少する。しかしながら、このカーブはどんな形状を有することも可能である。
【００３４】
プロセッサ４１０はアルゴリズムを実行することができる構成要素である。プロセッサ４１０はまた情報のアクセス用及び蓄積用のメモリを含む。好ましい１実施例では、プロセッサ４１０はマイクロプロセッサである。しかしながら、代わりの実施例では、プロセッサ４１０は１つまたはそれ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはアルゴリズムを実行可能な他のハードウェアの間に分散した処理能力を含んでもよい。例示的なプロセッサ４１０は縮小命令設定コンピュータ(reduced instruction set computer)（ＲＩＳＣ）プロセッサ，マイクロコントローラ，有限状態マシン(finite state machines)，パソコン(personal computer)プロセッサ，及び移動局モデム（ＭＳＭ）チップを含む。プロセッサ４１０はＡ／Ｄ変換器４０８からＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎを受け入れ、そしてＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーレベルを設定するアルゴリズムを実行する。この最大許容パワーレベルはプロセッサ４１０によりＬＩＭＩＴ Ｎ４３０として出力される。ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０は標準コンピュータバス・アーキテクチャに従ってパワー限界レジスタ４１２に送られた８ビット・ディジタル信号である。代わりの１実施例では、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０は、関連分野の技術者に周知のいずれかのデータ・インターフェイスによってパワー限界レジスタ４１２に送られる。
【００３５】
プロセッサ４１０は１つのアルゴリズムに従ってＬＩＭＩＴ Ｎ４３０を発生する。このアルゴリズムは下記の式を持つ抽象(abstract)レベルで記述することができる：
ＬＩＭＩＴ Ｎ＝ｆ（ＢＡＴＴ Ｎ，ＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，外部パワー検出信号４２２）
上記の式は、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０が、４つの信号：ＢＡＴＴ Ｎ，ＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及び外部パワー検出信号４２２による数学的関数に従って決定されることを示す。プロセッサ４１０は数学的計算によりこの関数を実行することができる。しかしながら、好ましい１実施例では、プロセッサ４１０は予め編集された値を含んでいるルックアップテーブルにアクセスすることによりこの関数を実行する。
【００３６】
図８は好ましい１実施例に従って、プロセッサ４１０により実行されるルックアップテーブル・アルゴリズムを図示するフローチャートである。このアルゴリズムはステップ８０４で始まる。このステップでは、プロセッサ４１０はＴＥＭＰ Ｎ，ＰＯ Ｎ，及びＢＡＴＴ Ｎをルックアップテーブル・アドレスに変換する。次に、ステップ８０６では、プロセッサ４１０はこのルックアップテーブル・アドレスの内容にアクセスする。このアドレスの内容は、指定されたＡＣＰＲ要求条件を満足するであろうＰＡ出力信号１１４の最大達成可能パワーレベルを指定する。ステップ８０８が次に実行される。ステップ８０８では、プロセッサ４１０はアクセスされたテーブル・エントリをＬＩＭＩＴ Ｎ４３０に変換する。上述されたように、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０はどんなビット数によっても表すことができるディジタル信号である。
【００３７】
上述されたルックアップテーブルは指定されたＡＣＰＲ要求条件を満足するＰＡ出力信号１１４の最大パワーレベルを含む。好ましい１実施例では、これらの各パワーは温度，動作電圧，及びＰＡ出力信号１１４の現行パワーレベルの組み合わせに基礎を置いている。最大パワー・ルックアップテーブルの内容は経験法(empirical methods) により決定することができる。例示的な経験法は、各組み合わせについてＡＣＰＲ限度内の最大達成可能パワーレベルを決定するために、温度，動作電圧，及びＰＡ出力信号１１４のパワーレベルの種々の組み合わせでＲＦパワー増幅回路１００を動作させることから成る。この最大パワーレベルが与えられた組み合わせに関して一度決定されると、それは上述されたルックアップテーブル内に配置される(placed)。好ましい１実施例では、このルックアップテーブルはプロセッサ４１０内に含まれるメモリ内に蓄積される。
【００３８】
代わりの実施例では、最大パワー・ルックアップテーブルは理論式に基礎を置く関数を蓄積することができる。例示的な式は下に準備される：
ＬＩＭＩＴ Ｎ＝ｍａｘ（ｍｉｎ（（ａ・ＢＡＴＴ Ｎ＋ｂ・ＴＥＭＰ Ｎ＋ｃ・ＰＯ Ｎ），ｄ），ｅ）
ここで：
ａ，ｂ及びｃ＝ＲＦ増幅回路１００からの測定データに基づいてフィットされた関数またはカーブ；
ｄ＝規定されたＣＤＭＡ動作標準を満たすためにＰＡ出力信号１１４の最小許容パワーレベルと等しい値；
及び
ｅ＝ＦＣＣ要求条件を満たすためにＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーレベルと等しい値。
【００３９】
図９は１ミリワットデシベル（ｄＢｍ）でのパワーレベルとＬＩＭＩＴ Ｎ４３０との間の関係を示している。上述したように、ＬＩＭＩＴ Ｎ４３０はＰＡ出力信号１１４の最大許容パワーを量的に表すディジタル信号である。この図ではＬＩＭＩＴ Ｎは８ビットにより表されたディジタル信号である。好ましい１実施例では、ＬＩＭＩＴ ＮユニットとｄＢｍでのＰＡ出力信号１１４のパワーレベルとの間の相応または関係は線形である。
【００４０】
もしＲＦ増幅回路１００が自動車のシガレットライタのような外部電源により給電されれば、外部パワー検出信号４２２が得られる。プロセッサ４１０は外部パワー検出信号４２２をモニタする。もしもこの信号が得られれば、プロセッサ４１０は上述されたアルゴリズムを実行しない。むしろ、プロセッサ４１０はＬＩＭＩＴ Ｎ４３０を所定の値に設定する。好ましい１実施例では、この所定のＬＩＭＩＴ Ｎ４３０の値は２５５である。図９に定義された関係を使用する時には、この値は２９ｄＢｍのＰＡ出力信号１１４のパワーレベルに相当する。
【００４１】
上述されたように、パワー限界レジスタ４１２はプロセッサ４１０からＬＩＭＩＴ Ｎ４３０を受信する。パワー限界レジスタ４１２はまた逆方向リンク・パワー制御信号１１８を受信する。パワー限界レジスタはｄＢｍ Ｎ４３２信号を発生し、そしてそれをリニアライザ４１４に送る。ｄＢｍ ＮはＰＡ出力信号１１４の望ましいパワーレベルを量的に表すディジタル信号である。好ましい１実施例では、ｄＢｍ Ｎ４３２は８ビットにより表されたディジタル信号である。
【００４２】
パワー限界レジスタ４１２はＬＩＭＩＴ Ｎ４３０及び逆方向リンク・パワー制御信号１１８を比較する。この比較に基づいて、パワー限界レジスタ４１２は下記の式に従ってｄＢｍ Ｎ４３２を発生する：ｄＢｍ Ｎ＝ｍｉｎ（ＬＩＭＩＴ Ｎ，逆方向リンク・パワー制御信号１１８）
実際上、パワー限界レジスタ４１２の出力はＬＩＭＩＴ Ｎ４３０及び逆方向リンク・パワー制御信号１１８の最小値である。
【００４３】
リニアライザ４１４は、望ましいｄＢｍ Ｎ４３２信号をＡＧＣ Ｎ４３４信号に翻訳する。ＡＧＣ Ｎ４３４はＡＧＣ Ｖ１２２の初期表示である。好ましい１実施例では、ＡＧＣ Ｎ４３４は８ビットにより表されたディジタル信号である。発生された後、ＡＧＣ Ｎ４３４はＤ／Ａ変換器４１６に送られる。
【００４４】
図１０はｄＢｍ Ｎ４３２とＡＧＣ Ｎ４３４との間の関係を図示する。好ましい１実施例では、この関係は実際上、線形である。しかしながら、より高いｄＢｍ Ｎ４３２レベルで、この関係は非線形になる。この非線形性は、ＡＧＣ増幅器１０８の非線形特性について修正するために意図的に(purposefully)付加される。ＡＧＣ増幅器１０８はしばしば独特な非線形特性を有する。したがって、ｄＢｍ Ｎ４３２とＡＧＣ Ｎ４３４との間の関係は各リニアライザ４１４内で較正されねばならない。
【００４５】
Ｄ／Ａ変換器４１６はＡＧＣ Ｎ４３４をＡＧＣ Ｖ１２２に翻訳する。ＡＧＣ Ｖ１２２はＡＧＣ増幅器１０８の利得を制御するＤＣ電圧である。好ましい１実施例では、ＣＤＭＡ送信信号１０４は固定のパワーレベルを有する。したがって、ＡＧＣ増幅器１０８の利得はＰＡ出力信号１１４のパワーレベルを制御する唯一の変数である。
【００４６】
図１１はＡＧＣ Ｖ１２２とＡＧＣ Ｎ４３４との間の関係を図示するカーブである。好ましい１実施例では、このカーブは線形である。しかしながら、代わりの実施例では、このカーブはどんな形状を有することも可能である。
【００４７】
図１２はＰＡ入力信号１１０とＡＧＣ Ｖ１２２との間の関係を図示するカーブである。このカーブは本質的に線形である。しかしながら、ＡＧＣ Ｖ１２２が増加するほど、この関係は非線形になる。図１０について上に検討したように、これらの非線形特性はリニアライザ４１４により修正される。
【００４８】
本発明の種々の実施例が上に記述された一方で、それらが例としての方法のみにより示されており、これに限定されないことは理解されねばならない。このように、本発明の広さ(breadth)及び範囲は、いずれの上述の例示的な実施例によって限定されてはならないが、クレームとそれらの等価物(equivalents) によってのみ限定されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明に従ったＲＦ増幅回路を示す。
【図２】
典型的な電池の放電カーブを示す。
【図３】
図３（Ａ），（Ｂ），（ｃ）は増幅回路出力信号のスペクトル特性を示す。
【図４】
この発明に従った出力パワー・コントローラを図示する。
【図５】
この発明に従った電池電圧信号とディジタル電池電圧信号との間の関係を示す。
【図６】
この発明に従ったパワー増幅器出力信号のパワーレベルとディジタル・パワー信号との間の関係を示す。
【図７】
この発明に従ったＲＦ増幅回路の周囲温度とディジタル温度信号との間の関係を示す。
【図８】
この発明に従ったプロセッサにより実行されるルックアップテーブル・アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】
この発明に従ったパワーレベルとディジタル・パワー信号との間の関係を示す。
【図１０】
この発明に従ってディジタル・パワー信号とディジタル自動利得制御信号との間の関係を示す。
【図１１】
この発明に従ってディジタル自動利得制御信号とアナログ自動利得制御信号との間の関係を示すカーブである。
【図１２】
この発明に従ってＰＡ入力信号とアナログ自動利得制御信号との間の関係を示すカーブである。
【符号の説明】
１００…ＲＦ増幅回路
Claims (29)
- 下記工程を具備する、隣接チャネル・パワー・リジェクション（ＡＣＰＲ）パッシング・マージンを維持するために無線電話器の送信パワーを調整するための方法：
第１の利得に従って第１の無線周波数（ＲＦ）信号を増幅して、第２のＲＦ信号を形成する；
第２の利得に従って前記第２のＲＦ信号を増幅して、第３のＲＦ信号を形成する；
前記第３のＲＦ信号の望ましいパワーレベルを決定する；
前記望ましいパワーレベルから新しい利得値を計算する；及び
前記第１の利得を前記新しい値に調整する。 - 前記決定する工程が下記を具備する、請求項１の方法：
ルックアップテーブル・アドレスを計算する；及び
前記ルックアップテーブル・アドレスの内容から前記望ましいパワーレベルにアクセスする。 - 前記ルックアップテーブル・アドレスが動作電圧に基づいている、請求項２の方法。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが周囲温度に基づいている、請求項２の方法。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが前記第３のＲＦ信号の該パワーレベルに基づいている、請求項２の方法。
- 前記決定する工程が下記を具備する、請求項１の方法：
ルックアップ・アドレスを決定する；
前記ルックアップテーブル・アドレスの内容から前記第３のＲＦ信号の最大許容パワーレベルにアクセスする；
逆方向リンク・パワー制御信号を受信する；及び
前記望ましいパワーレベルを、前記逆方向リンク・パワー制御信号と前記最大許容パワーレベルの最小値に設定する。 - 前記ルックアップテーブル・アドレスが動作電圧に基づいている、請求項６の方法。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが周囲温度に基づいている、請求項６の方法。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが前記第３のＲＦ信号の該パワーレベルに基づいている、請求項６の方法。
- 下記を具備する、隣接チャネル・パワー・リジェクション（ＡＣＰＲ）パッシング・マージンを維持するために無線電話器の送信パワーを調整するためのシステム：
第１の利得に従って第１の無線周波数（ＲＦ）信号を増幅し、第２のＲＦ信号を生成するための手段；
第２の利得に従って前記第２のＲＦ信号を増幅して、第３のＲＦ信号を形成するための手段；
前記第３のＲＦ信号の望ましいパワーレベルを決定するための手段；
前記望ましいパワーレベルから新しい利得値を計算するための手段；及び
前記第１の利得を前記新しい値に調整するための手段。 - 前記決定手段が下記を具備する、請求項１０のシステム：
ルックアップテーブル・アドレスを決定するための手段；及び
前記ルックアップテーブル・アドレスの内容から前記望ましいパワーレベルにアクセスするための手段。 - 前記ルックアップテーブル・アドレスが動作電圧に基づいている、請求項１１のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが周囲温度に基づいている、請求項１１のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが前記第３のＲＦ信号の該パワーレベルに基づいている、請求項１１のシステム。
- 前記第３のＲＦ信号の望ましいパワーレベルを決定するための前記手段が下記を具備する、請求項１０のシステム：
ルックアップ・アドレスを決定するための手段；
前記ルックアップテーブル・アドレスの内容から最大許容パワーレベルにアクセスするための手段；
逆方向リンク・パワー制御信号を受信するための手段；及び
前記望ましいパワーレベルを、前記逆方向リンク・パワー制御信号と前記最大許容パワーレベルの最小値に設定するための手段。 - 前記ルックアップテーブル・アドレスが動作電圧に基づいている、請求項１５のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが周囲温度に基づいている、請求項１５のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが前記第３のＲＦ信号の該パワーレベルに基づいている、請求項１５のシステム。
- 下記を具備する、隣接チャネル・パワー・リジェクション（ＡＣＰＲ）パッシング・マージンを維持するために無線電話器の送信パワーを調整するためのシステム：
自動利得制御（ＡＧＣ）入力端子，ＡＧＣ出力端子，及び制御信号入力端子を有するＡＧＣ増幅器；
パワー増幅器（ＰＡ）入力端子及びＰＡ出力端子を有するパワー増幅器、ここで前記ＰＡ入力端子は前記ＡＧＣ出力端子に接続される；及び
コントローラ入力端子及びコントローラ出力端子を有する出力パワー・コントローラ、ここで該コントローラ入力端子は前記ＰＡ出力端子に接続され、及び前記コントローラ出力端子は前記ＡＧＣ入力端子に接続される。 - 前記出力パワー・コントローラが下記をさらに具備する、請求項１９のシステム：
最大許容送信パワーレベルを計算するための手段；
望ましい送信パワーレベルを決定するための手段；
前記望ましい送信パワーレベルをＡＧＣ信号に変換するための手段；及び
前記コントローラ出力端子を横切って前記制御信号入力端子に前記ＡＧＣ信号を送るための手段。 - 望ましい送信パワーレベルを決定するための前記手段が下記を具備する、請求項２０のシステム。
ルックアップテーブル・アドレスを決定するための手段；及び
前記ルックアップテーブル・アドレスの内容から前記望ましいパワーレベルにアクセスするための手段。 - 前記ルックアップテーブル・アドレスが動作電圧に基づいている、請求項２１のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが周囲温度に基づいている、請求項２１のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが現行の送信パワーレベルに基づいている、請求項２１のシステム。
- 望ましい送信パワーレベルを決定するための前記手段が下記を具備する、請求項２０のシステム：
最大許容送信パワーレベルを決定するための手段；
逆方向リンク・パワー制御信号を受信するための手段；及び
前記望ましい送信パワーレベルを、前記逆方向リンク・パワー制御信号と前記最大許容送信パワーレベルの最低値に設定するための手段。 - 最大許容送信パワーレベルを決定するための前記手段が下記を具備する、請求項２５のシステム：
ルックアップテーブル・アドレスを決定するための手段；及び
前記ルックアップテーブル・アドレスの内容から前記最大許容送信パワーレベルにアクセスするための手段。 - 前記ルックアップテーブル・アドレスが動作電圧に基づいている、請求項２６のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが周囲温度に基づいている、請求項２６のシステム。
- 前記ルックアップテーブル・アドレスが現行の送信パワーレベルに基づいている、請求項２６のシステム。
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