JP2006524456A - 送信機内での電力の節約 - Google Patents

Abstract

送信機は、出力電力（Ｐｏ）を有する伝送信号（Ｖｏ）を供給するための増幅器電源入力（ＰＩ）と出力（ＰＡＯ）とを有する電力増幅器（ＰＡ）を含む。電源（ＰＳ）は、第一の電源電圧（ＰＶ１）と第二の電源電圧（ＰＶ２）とを供給するための電源出力（ＰＳＯ１、ＰＳＯ２）を有する。これら電源出力（ＰＳＯ１、ＰＳＯ２）と増幅器電源入力（ＰＩ）との間にはスイッチング回路（ＳＣ）が配置される。コントローラ（ＣＯ）は、電力変更コマンド（ＰＣ）を受信するための入力を有し、（i）第一に、スイッチング回路（ＳＣ）を制御して第一の電源電圧（ＰＶ１）を増幅器入力（ＰＩ）に供給するとともに、電源（ＰＳ）を制御して第二の電源電圧（ＰＶ２）のレベルを変化させ、第二の電源電圧（ＰＶ２）のレベルは出力電力（Ｐｏ）が低減すべきことを電力変更コマンド（ＰＣ）が示すときは第一の電源電圧（ＰＶ１）のレベルよりも低く、増加すべきことを示すときは第一の電源電圧（ＰＶ１）のレベルよりも高くし、（ii）第二に、スイッチング回路（ＳＣ）を制御して第二の電源電圧（ＰＶ２）を増幅器電源入力（ＰＩ）に供給する。

Description

本発明は、送信機と、送信の方法と、移動送信機および基地局を含むシステムと、に関する。

このような送信機は、国際公開第９８／４９７７１号パンフレットにおいて開示されているような移動無線送信機であっても良い。この従来の技術は、移動無線用途に対する電池の寿命延長の技術を開示する。

電池の寿命の延長は、セルラ電話機及び他の携帯トランシーバのユーザ及び製造業者にとって重要な関心事である。トランシーバの出力電力は、受信信号の強度に依存するようにされる。もし可能であれば、最大出力電力より低い電力を生成することで、電力消費を低減と、電池の寿命の延長が図られる。移動無線トランシーバ内においては、送信機の電力増幅器に加えられる動作電圧は、全ての出力電力レベルにおいて送信機の高い効率が得られるように、動的に制御される。一つの実施形態においては、送信機内の電力増幅器に対する動作電圧を調節するために、高効率スイッチングレギュレータが制御回路によって制御される。この制御回路は、その入力として、送信機の実際の出力電力、所望の出力電力、又は送信機の出力電圧スイングを反映する、任意の様々な信号を有する。

この動作電圧すなわち電源電圧は、要求される平均出力電力に従って変化される。通常、この動作電圧を変化させるための時間は、限られている。スイッチングレギュレータの電圧すなわち電源電圧を短い時間期間内で変化させ、安定させるためには、電源電圧の高いスイッチング周波数が要求される。この高いスイッチング周波数は、電源の効率を低下させ、設計の複雑さを増加させる。

本発明の一つの目的は、電力の節約が可能であって、電源に課せられる要件がそれほど厳しくない、送信機を提供することにある。

本発明の第一の態様は、請求項１記載に請求される送信機を提供する。本発明の第二の態様は、請求項８に請求される送信の方法を提供する。本発明の第三の態様は、請求項１０に請求される移動送信機と基地局とを含むシステムを提供する。本発明の有利な実施形態が従属クレームにおいて定義されている。

本発明による送信機は、所定の出力電力を有する伝送信号を供給する電力増幅器を含む。この電力増幅器は、電源電圧を受信するための増幅器電源入力を有する。

例えば、従来の移動及び無線通信機構においては、この電力増幅器の平均出力電力は、ネットワークによって設定される。この結果として、電源増幅器は、最大出力電力にて絶えず動作することは必要とされない。例えば、（Ｗ）−ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）システムにおいては、通常は、１０ｄＢ低い出力電力が必要とされる。出力電力は、通信要件に即応するために変化される。例えば、（Ｗ）−ＣＤＭＡシステムにおいては、出力電力は、セル容量を最大化するために変化される。基地局は、携帯電話機からの受信電力を測定し、携帯電話機にコマンドを送りその出力電圧を所望の値に調節する。これは電力制御ループと呼ばれ、一例が、ＵＭＴＳに関して、ETSI 2001, UMTS TETRA 規格、TS125.101章, ページ11-13、及びETSI 2001, UMTS TETRA 規格、TS125.214章, ページ 10-20において記述されている。ＵＭＴＳ準拠の携帯電話機においては、電源電圧は、５０マイクロ秒以内に変化及び安定させなければならない。出力電力を変化させるため、及びこれに応じて電源電圧を適応化させるために、他のトリガを用いることも可能である。

この電源は、第一の電源電圧と第二の電源電圧とを供給するための電源出力を有する。これら電源出力と増幅器電源入力との間にスイッチング回路が配置される。コントローラは、電力変更コマンドを受信するための入力を有する。コントローラは、スイッチング回路を制御して第一の電源電圧を増幅器電源入力に供給するとともに、電源を制御して第二の電源電圧のレベルを、電力変更コマンドに従って変更する。もし出力電力が低減すべきことを電力変更コマンドが示すときは、第二の電源電圧のレベルは、第一の電源電圧のレベルよりも低くされる。もし出力電力が増加すべきことを電力変更コマンドが示すときは、第二の電源電圧のレベルは、第一の電源電圧のレベルよりも高くされる。

電力増幅器が変更された出力電力レベルを供給しなければならない時点で、この第二の電源電圧は、適当な値に変化されてしまっており、コントローラは、スイッチング回路を制御してこの第二の電源電圧を増幅器電源入力に供給する。出力電力を適応化するために、次のコマンドが受信されると、第一の電源電圧が最初に、適当な値に変化され、次に、選択される。

こうして、第一および第二の電源電圧の両方の利用可能性のために、電力増幅器によって使用されていない電源電圧のレベルを、この電源電圧が実際に電力増幅器に供給される前に、適応化することが可能となる。したがって、電源が電源電圧のレベルを変化させなければならない間の時間期間が、従来技術におけるよりも長くなる。従来技術においては、単一の電源電圧しか存在せず、そのレベルを、短い時間フレーム内で変化しなければならない。このことは、とりわけ、出力電力をある特定の将来の瞬間以降から低減しなければならないときに真となる。この特定の将来の前に、電源電圧を低減することは許されない。この特定の将来の瞬間からは、電源電圧のレベルを低減させるために、短い時間期間しか利用できない。本発明による送信機においては、この特定の将来の瞬間の前に、用いられていない電源電圧を低減させ、利用可能なこの短い時間期間の間に、この的確な電圧レベルに切り換えることが可能となる。

請求項２に定義される実施形態においては、この送信機は、基地局からコマンドを受信するための受信回路をさらに含む携帯装置、例えばＧＳＭ電話機とされる。基地局はこの携帯装置から受信される電力を検出し、この携帯にその携帯がどのレベルの出力電力にて送信すべきかを示すコードを送信する。良好な送信状況において、又は、基地局に近いときは、より低い出力電圧で十分である。基地局によって携帯装置の出力電力の制御は、基地局がシステムを完全に監視することができるという利点を有する。さらに、セル容量を最適化することも可能である。

請求項３に定義される実施形態においては、送信機は、送信システム内においてタイムスロットに基づいて動作する。送信機の出力電力は、２つの連続するタイムスロットの終端及び／又は開始をカバーする遷移期間の間に変化することを期待される。基地局は、携帯送信機に、次の送信タイムスロットの際に要求される出力電力を示す電力変更コマンドを送信する。制御回路は、電源を制御して送信機の電力増幅器に供給されていない電源電圧を、好ましくは、この電力変更コマンドが受信されるとただちに、変更する。通常は、この電力変更コマンドは、そのタイムスロットの終端の前に開始する遷移期間より十分に前に受信される。この遷移期間の開始の後に、従って、現在のタイムスロットの終端の前又は後に、今はまだ用いられていない電源が要求される所定の出力電力に適合する所望のレベルを有するときは、制御回路は、スイッチ回路を制御して現在は的確なレベルを有する、今はまだ用いられていない上記電源電圧に切り換える。この電源電圧が、次のタイムスロットの際に用いられることとなる。もし再び電力変更コマンドが受信されたときは、現在用いられていない電源電圧のレベルが変化され、この変化した電源電圧が、次の遷移期間の開始の後に、電力増幅器に向けて切り換えられることとなる。

こうして、電源は、複数の電源電圧の内の一つの電源電圧のレベルを、遷移期間よりもはるかに長い時間期間内に、変化されることを要求される。この結果として、電源は、より単純となり、設計が容易となる。

請求項４に定義される実施形態においては、この用いられていない電源電圧は、コマンドを受信した後、可能な限りすみやかに変化される。これは、もし電力増幅器の電源電圧が、最初に発生する送信期間の間に切り換えたときは、電源電圧を変更するために利用可能な時間が可能なほど大きくなるという利点を有する。もしこれが低減される出力電圧と増加される出力電圧の両方に対して行なわれるときは、電力増幅器の電力消費は、要求される出力電力が満たされるように、常に最適に選択される。

代替として、しかし、もし出力電力が低減されるべきことが示される場合は、電力増幅器に供給される電源電圧をある数のタイムスロットの間一定に維持することが有利なこともあり得る。これは、効率に関しては最適ではないが、しかし、これは、これが考慮下の時間フレームの僅かな部分の間にのみ発生するようなときは、許容できることもある。この場合は、たった２つの電源電圧しか必要とされない。以下では、このアプローチに基づいた本発明による１つの実施形態を特徴つけるアルゴリズムについて詳しく説明される。

電力増幅器に供給される電源電圧は、電力変更コマンドが受信されない限り一定に保たれる。

出力電力が低減すべきことを電力変更コマンドが示すときは、選択されていない電源電圧が選択されている電源電圧よりも低いか否か、及び電力増幅器が次のタイムスロットの間に要求されている出力電力を供給できるほどその選択されていない電源電圧が十分に高いか否かがチェックされる。もしその選択されていない電源電圧がこれらの要件に適合するときは、選択されていない電源電圧が選択されることとなる。もしその選択されていない電源電圧がこれらの要件に適合しないときは、現在選択されている出力電圧が次のタイムスロットにおいてもまだ用いられることとなる。しかし、要求されるより低い電力レベルに達するまで、電力増幅器によって引き抜かれた電流によって電源コンデンサが放電させられるように電源は少なくとも応急的に制御されることとなる。

もし出力電力が増加すべきことを電力変更コマンドが示すときは、選択されていない電源電圧は選択されている電源電圧よりも高いか否か、及び電力増幅器が次のタイムスロットの間に要求される出力電力を供給できるのにその選択されていない電源電圧が十分に高いか否かがチェックされる。もしその選択されていない電源電圧がこれらの要件に適合するときは、その選択されていない電源電圧が次の遷移期間において選択されることとなる。もし現在選択されている電源電圧が、要求される電力を供給するには高すぎる値を有するときは、ここでも、選択されている電源電圧は、出力電力に最適に適合する要求された最小値に達するまで低減させられる。もし選択されていない電源がこれらの要件に適合しないときは、電力変更コマンドが受信されるとそのレベルが直ちに増加され、そして、次に、次の遷移期間において、電力増幅器に対する電源電圧として用いるために選択される。

請求項５に定義される実施形態においては、電源は、３つの電源電圧を供給する。これら電源電圧の内の一つが電力増幅器に供給される。２つの他の電源電圧のレベルは、一つが電力増幅器に供給されている電源電圧のレベルよりも高いレベルを有し、他の一つが電力増幅器に供給されている電源電圧のレベルよりも低いレベルを有するように、制御される。要求される瞬間において、スイッチング回路は、もし出力電力が増加すべきときは、より高いレベルを有する電源電圧を選択し、或いは、スイッチング回路は、もし出力電力が低減すべきときは、より低い電源電圧を選択する。こうして、要求される瞬間において、電源電圧の要求されるレベルに直ちに切り換えることが可能となる。この要求される瞬間は、通常は、次の遷移期間の開始時とされる。これは、電源電圧のレベルを、出力電力が変更されるべきことが知られた瞬間から次の遷移期間の開始まで持続する短い時間期間内に、変化させることを要求されないという利点を有する。

前のタイムスロットにおいては用いられなかったこれら電源電圧の内の一つを選択した後に、他の選択されなかった電源電圧の内の一つのレベル、又は他の選択されなかった電源電圧の両方のレベルは、これら電源電圧の一つが再び、選択された電源電圧のレベルより高いレベルを有し、他方の一つが選択された電源電圧のレベルより低いレベルを有するように適応化される。これら選択されなかった電源電圧の内の一つは、選択された電源電圧より低いレベルを有するか又は有するようにされ、一つは、選択された電源電圧より高いレベルを有するか又は有するようにされる。この結果として、適切な電源電圧に直接に切り換えることが可能となる。もし、可能な電源電圧の最大値又は最小値に達したときは、勿論、これら選択されなかった電源電圧の内から、その最小値より低いレベルを有するか又はその最大値よりも高い値を有する一つを供給することは、特別な電力変換器トポロジが提供されない限りできない。

請求項６に定義される実施形態においては、送信機は、伝送システム内でタイムスロットに基づいて動作する。コントローラは、出力電力が変更されるべきあるタイムスロット内において、これら選択されていない電源電圧の内の、選択された電源電圧のレベルと最も大きな差を有する１つのレベルを制御する。これは、一度に、一つの電源電圧しか変化することを要求されないという利点を有する。

請求項７に定義される実施形態においては、送信機は、この場合も、伝送システム内でタイムスロットに基づいて動作する。コントローラは、出力電力が変更されるべきタイムスロット内において、これら選択されていない、両方の電源電圧のレベルを制御する。選択された電源電圧のレベルに最も近い、選択されていない電源電圧のレベルは、選択された電源電圧のレベルを横断するように変化される。こうして、もし、この最も近いレベルを有する選択されなかった電源電圧が、選択された電源電圧のレベルよりも低いレベルを有するときは、この選択されなかった電源電圧のレベルは、選択された出力電圧のレベルよりも大きくされることとなる。他の選択されなかった出力電圧のレベルは、選択された出力電圧のレベルに対して、前のタイムスロットにおけるのと同一の差値を有するように、増加させられなければならない。ここでは、２つのレベルを変化しなければならないが、一方で、出力電力レベルの変化の最大量は、より小さくなる。

本発明のこれら及びその他の態様が、以下では幾つかの実施形態を参照して説明されるが、これらから明らかとなるものである。

異なる図面中、同一の参照符号は、同一の信号、又は同一の機能を遂行する同一の要素を参照する。

図１は電力を節約する送信機のブロック図を示す。電力増幅器ＰＡは入力信号Ｖｉと、電源入力ＰＩでの電源電圧ＰＶとを受信し、伝送信号Ｖｏを供給する。電源ＰＳは、スイッチング回路ＳＣに、それぞれ電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３を供給するための電源出力ＰＳ０１、ＰＳ０２、ＰＳ０３を有する。スイッチング回路ＳＣは、電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３のいずれかをそれぞれノードａ、ｂ、ｃの所で選択するスイッチＳを有する。

コントローラＣＯは、電力変更コマンドＰＣを受信し、スイッチＳの位置と、電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３のレベルを制御する。この電力変更コマンドＰＣは、基地局から電力制御信号ＰＣＢを受信する受信回路ＲＣによって供給されても良い。

スイッチＳによって選択された電源電圧は、インダクタＬを介して電源入力ＰＩに供給される。この電源入力ＰＩと接地との間にはコンデンサＣが配置される。このインダクタＬとコンデンサＣとを含む任意のフィルタは、２つの機能を有する。第一には、これら電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３のリプルがフィルタされ、第二には、これは、スイッチＳがこれらノードａ、ｂ、ｃのいずれにも接続されてない時間間隔の間、電力増幅器にエネルギーを供給する。

概略的には、この送信機は、以下に説明するように動作する。スイッチＳを用いてこれら電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３の最も適切な１つを選択することによって、送信機のある出力電力で電源電圧ＰＶは最適値を有する。もし送信機のこの出力電力が適応化されるべきときは、スイッチが制御され、これら電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３の内の、この新たな出力電力に最も適する別の１つが選択される。この時点で、選択されていないこれら電源電圧の２つのレベル（又はもし３つの電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３の代わりに２つのみが用いられているときは１つの電圧のレベル）は、次回、送信機の送信電力が適応化されるべきとき、適切な一つ又は複数の電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３が利用可能となるように、変更されうる。このことについては、図４乃至図６との関連でより詳細に説明されることとなる。勿論、３つより多くの電源電圧を用いることも可能である。

図２は、携帯装置と、基地局とを示す。送信機は、基地局ＢＳと通信する、携帯装置ＨＨ、例えば、ＧＳＭ電話機であっても良い。この携帯装置ＨＨの電力増幅器ＰＡが、出力電力Ｐｏを有する伝送信号Ｖｏを生成する。

図３はこの送信機の出力電力Ｐｏの変化の例を示す。この電力制御ループにおいて、基地局ＢＳは、携帯装置ＨＨから伝送信号Ｖｏを受信し、この信号の受信電力を測定する。もし要求されるときは、基地局ＢＳは、携帯装置ＨＨの出力電力Ｐｏを適当なレベルに調節するために、携帯装置ＨＨに電力制御信号ＰＣＢを送る。図３はＵＭＴＳ携帯電話機ＨＨに対する電力制御ループのタイミングの一例を示す。

最近の通信システム、例えば、ＵＭＴＳシステムにおいては、タイムスロットが用いられる。もし３つの連続するタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１が考慮されるときは、これらタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１の各々の間には、伝送信号の出力電力Ｐｏｘ，Ｐｏｙは、ある固定された値を有する。各タイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１は、あるタイムスロット期間Ｔｓｌだけ持続する。これら一連のタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１の終端及び／又は開始の所では、これら出力電力Ｐｏｘ，Ｐｏｙのレベルを変更するための遷移期間Ｔｓｗが利用できる。図３においては、この遷移期間Ｔｓｗは、２つの連続するタイムスロットの終端と開始とでオーバーラップする。他の規格においては、この遷移期間Ｔｓｗは異なる所に置かれ、例えば、この遷移期間Ｔｓｗは、完全にタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１の終端に置かれることも、又は、完全にタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１の開始の所に置かれることもある。タイムスロットｎ−１は時刻ｔ２まで持続し、タイムスロットｎは時刻ｔ２から時刻ｔ５まで持続し、タイムスロットｎ＋１は時刻ｔ５において開始する。タイムスロットｎ−１の終端の所からタイムスロットｎの開始の所までの遷移期間Ｔｓｗは、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで持続し、タイムスロットｎの終端の所からタイムスロットｎ＋１の開始の所まで遷移期間Ｔｓｗは、時刻ｔ４から時刻ｔ６まで持続する。

時刻ｔ１の前は、携帯電話機は、出力電力Ｐｏｘを有する伝送信号Ｖｏを供給する。時刻ｔ１において、遷移期間Ｔｓｗが開始する。時刻ｔ１から時刻ｔ３まで持続するこの遷移期間Ｔｓｗの間に、出力電力はＰｏｘからＰｏｙに変化しなければならない。こうして、時刻ｔ３以降の次のタイムスロットｎの間には、出力電力はＰｏｙとなる。このタイムスロットｎが終端する前に、時刻ｔ４において、再び遷移期間Ｔｓｗが開始する。出力電力はＰｏｙからＰｏｘへと変化し、結果としてタイムスロットｎ＋１内の時刻ｔ６において、出力電力は再びＰｏｘとなる。

図４は、単一の電源電圧が変化される、本発明による一つの実施形態を示す。図１に関して、電源ＰＳは、２つの電源電圧ＰＶ１とＰＶ２しか供給しない。これら電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２の一方がスイッチＳによって電力増幅器ＰＡに供給されるために選択され、他方の、選択されなかった電源電圧はある適切なレベルを得るために自由に変化させることができる。

現在のタイムスロットｎの間の時刻ｔｓの前は、電源電圧ＰＶ１がスイッチＳによって電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして選択される。この現在のタイムスロットｎは時刻ｔｎまで持続する。時刻ｔｉにおいて、電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏが増加させるべきであることが明らかとなる。例えば、基地局ＢＳが電力制御信号ＰＣＢを送ることも、或いは送信機が基地局ＢＳから受信した信号の信号強度を検出し、これに従って電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏを適応化しても良い。電源電圧ＰＶ１は、好ましくは現在のタイムスロットｎの間に電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏに最適に適合するようなレベルを有する。次のタイムスロットｎ＋１の間には、電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏはより高くなるべきであるために、次のタイムスロットｎ＋１の間には、電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶのレベルはより高くなるべきである。

電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏが増加されるべきであることが明らかとなる時刻ｔｉにおいて、コントローラＣＯは、電源ＰＳを制御することで、スイッチＳによって電力増幅器ＰＡに供給されるべきものとして選択されなかった電源電圧ＰＶ２のレベルを増加させる。時刻ｔｓにおいて、送信機の電力が増加されるべき遷移期間Ｔｓｗが開始する。この遷移期間Ｔｓｗの間に、制御回路ＣＯは、スイッチＳを制御することで、電圧ＰＶ２を電力増幅器ＰＡに供給する。時刻ｔｓにおいて、電力増幅器ＰＡが要求される、より高い出力電力Ｐｏを生成することができるように、この電圧ＰＶ２は要求されたより高いレベルを実質的に有するべきである。

もし代わりに、時刻ｔｉにおいて、電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏが低減されるべきことが明らかとなったときは、コントローラＣＯは、電源ＰＳを制御することで、この選択されなかった電源電圧ＰＶ２のレベルを低減することとなる。電源電圧ＰＶ２のレベルは、時刻ｔｓにおいて、要求されたより低い値を有するべきである。

こうして、電源ＰＳによってこの選択されなかった電源電圧ＰＶ２のレベルを変更するために利用できる時間は、時刻ｔｉから時刻ｔｓまでの時間期間となる。単一の電源電圧しか利用できない、従来の技術においては、この単一の電源電圧は、時刻ｔｅには安定しているべきであり、このため電源ＰＳがこの単一の電源電圧を変化させ、安定化するために利用できるのは、時刻ｔｓから時刻ｔｅまでの比較的短い時間期間となる。この比較的短い利用できる時間期間が電源ＰＳの設計を複雑する。本発明による電源ＰＳにおいては、例えば、電源は、より低いスイッチング周波数と、より小さな帯域幅の電源制御ループを有してもよい。結果として、出力電圧は従来の技術よりも簡単にフィルタされうる。

従来の技術のもう一つの短所は、電源ＰＳは、電源電圧を、電力増幅器ＰＡにエネルギーを供給しながら、変更しなければならない点である。本発明による送信機においては、変化される電源電圧ＰＶ２は、電力増幅器によっては用いられない。このため、電源ＰＳの設計は、電源電圧ＰＶ２の変化に関する仕様がより厳しくなくなるために、さらに簡素化することができる。例えば、電源電圧ＰＶ２のレベルに関するオーバシュートは許容される。

単に一例として、本発明によるこの実施形態は、ＵＭＴＳ携帯電話機ＨＨに適用することもできる。ＵＭＴＳシステムにおいては、遷移期間Ｔｓｗは５０マイクロ秒持続し、時刻ｔｉから時刻ｔｓまでの時間期間は１０８マイクロ秒持続する。こうして、本発明によるこの実施形態においては、電源電圧ＰＶ２をより高い（又はより低い）レベルに変化させるために１５８マイクロ秒利用できるが、これは従来の技術におけるよりも１０８マイクロ秒だけ多い。

図５は、２つの電源電圧が変化される、本発明による実施形態を示す。

この実施形態においては、電源電圧ＰＳは、３つの電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３を供給する。３つの連続するタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１が示されている。ここでは、一例して、遷移期間Ｔｓｗは、タイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１の終端において発生する。タイムスロットｎ−１の間は、コントローラＣＯは、スイッチＳを制御することで、電源電圧ＰＶ１を電力増幅器ＰＡに電源電圧ＰＶとして供給する。選択されなかった電源電圧ＰＶ２は、選択された電源電圧ＰＶ１よりも高いある所定のレベルを有する。選択されなかった電源電圧ＰＶ３は、選択された電源電圧ＰＶ１よりも低いある所定のレベルを有する。

電力増幅器ＰＡの出力電力は、タイムスロットｎの間には、タイムスロットｎ−１の間よりも高いレベルを有する。遷移期間Ｔｓｗの間に、しかし、好ましくは、時刻ｔ１０において、コントローラＣＯは、スイッチＳを制御して電源電圧ＰＶ２を電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして選択する。この遷移期間Ｔｓｗの外側の、タイムスロットｎの間には、現在選択されていない電源電圧ＰＶ１は一定に保たれ、現在選択されてない電源電圧ＰＶ３は、現在選択されている電源電圧ＰＶ２より高い所定のレベルに変化される。タイムスロットｎの終端前に、時刻ｔ２０において次の遷移時間が開始した場合、再びより高い電源電圧とより低い電源電圧ＰＶ３、ＰＶ１が利用可能となる。再び送信機の出力電力が増加すべき場合は、この遷移期間Ｔｓｗの間に、好ましくは、時刻ｔ２０において、変更された電源電圧ＰＶ３が選択される。この遷移期間Ｔｓｗの外側の、タイムスロットｎ＋１の間には、電源電圧ＰＶ２は一定に保たるのに、電源電圧ＰＶ１は、現在選択されている電源電圧ＰＶ１より高い所定のレベルを得るために変更される。このタイムスロットｎ＋１の終端前に、再びそれらから選択することができるより高い電源電圧とより低い電源電圧ＰＶ３、ＰＶ１が利用可能となる。

ほとんどの無線及び通信規格においては、電力増幅器ＰＡは、その出力電力を、定期的に発生する遷移期間Ｔｓｗの間に変更しなければならないことがある。通常は、これら規格は、２つの連続するタイムスロットｎ−１とｎの間に供給されるべき平均出力電力Ｐｏは、ある所定の量、例えば、±１ｄＢ、±２ｄＢ、又は±３ｄＢのみ、変化することを指定する。こうして、電力増幅器ＰＡの出力電圧Ｐｏの実際の値を変更しなければならない各時点において、たった２つの可能性が考えられる。この結果として、電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶは、次のタイムスロットｎにおいて、等しくされるか又はある固定の量だけ増加又は低減される、のいずれかとなる。もし、全ての時間において、電力増幅器ＰＡに供給される選択された電源電圧ＰＶ１とは別に、要求されるより高いレベルを有する電源電圧ＰＶ２と、要求されるより低いレベルを有する電源電圧ＰＶ３も利用することができれば、次のタイムスロットｎに先行する遷移期間Ｔｓｗの間に、要求される電源電圧ＰＶを選択することが可能となる。例えば、図５に示されているように、もし出力電圧がタイムスロットｎの間に所定の量だけ高くなるべきであるときは、タイムスロットｎの間には、電源電圧ＰＶ２が電力増幅器ＰＡに供給されるために選択される。タイムスロットｎの間に、選択されなかった電源電圧ＰＶ１とＰＶ３とは必要であれば適応化され、結果として再び選択された電源電圧ＰＶ２より高い値と低い値とを有する電源電圧が利用可能となる。こうして、たとえ別の出力電力Ｐｏが要求されることが、遷移期間Ｔｓｗの開始ｔ２０の所で明らかとなったとしても、この短い遷移期間Ｔｓｗ内に、電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３のレベルを変更することを必要とすることなく、要求される電源電圧に切り換えることが可能となる。

３つの電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３より多くの、例えば、５つの電源電圧を用いることも可能である。４つの選択されない電源電圧の内、２つは選択された電源電圧のレベルより高い異なるレベルを有し、２つは選択された電源電圧のレベルより低い異なるレベルを有する。これは、制御ループは、電力変化の異なる刻み幅、例えば、±１ｄＢ又は±２ｄＢなる電力変化を指令することができるために有利である。これら可能な出力電力に対する実質的に最適な電源電圧が利用可能となるので、短い時間期間内に、これら電源電圧の適切な１つに切り換えることが可能となる。もし７個の異なる電源電圧が生成されるときは、７個の可能な出力電力の対応する一つに適合するこれらの電源電圧の一つへの切換を即座に実現することが可能となる。

こうして、本発明によるこの実施形態は、出力電圧Ｐｏが変更されるべきことを示すコマンドＰＣＢが次の遷移期間Ｔｓｗの開始の前に受信される限り、このコマンドＰＣＢがどの時点でまさに受信されるかに依存せず、次のタイムスロットｎ＋１に対する最も適切な電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３がスイッチＳを制御することで、適切な時期に選択されることが可能となる。これは、ほとんどの電気通信システムにおいてはユーザ装置（送信機、又は携帯装置）ＨＨにその入力電力Ｐｏを変更することを命令するのは基地局ＢＳであるので重要である。このコマンドＰＣＢがユーザ装置ＨＨに送られると、ユーザ装置ＨＨはこれを受信及び復号し、ユーザ装置ＨＨの電力状態を制御するためのコマンドＰＣを得る。ユーザ装置ＨＨは、基地局ＢＳによってコマンドＰＣＢが送信された瞬間から、このコマンドＰＣが復号されるまでに、ある未知の遅延を導入してもよい。本発明によるこの実施形態によると、これら遅延が、１つまたは複数の選択されなかった電源電圧のレベルを変更するために利用可能な時間に影響を及ぼすことはない。

電力増幅器ＰＡが利用可能な最小又は最大電源電圧で動作しているときには、特別な状況が発生する。もし電力増幅器の電源電圧ＰＶがその最小値を有するときは、選択されている電源電圧はその最小値を有するが、選択されていない電源電圧の少なくとも一つはその最小値よりも所定の量だけ高いある値を有する。他の選択されていない電源電圧のレベルは重要でなく、このレベルは、最小レベルであることも、所定のより高いレベルであることも、あるさらに高いレベルであることもある。これらレベルは最大レベルに関しても同一の方法で選択することができる。

図６は、２つの電源電圧が変えられる、本発明のもう一つの実施形態を示す。

この実施形態においては、電源ＰＳは、３つの電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３を供給する。３つの連続するタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１が示されている。ここでは、一例として、遷移期間Ｔｓｗは、これらタイムスロットｎ−１、ｎ、ｎ＋１の開始の所で発生する。タイムスロットｎ−１の間には、コントローラＣＯは、スイッチＳを制御して電源電圧ＰＶ１を電力増幅器ＰＡに電源電圧ＰＶとして供給する。選択されなかった電源電圧ＰＶ２は選択された電源電圧ＰＶ１より高い所定のレベルを有する。選択されなかった電源電圧ＰＶ３は選択された電源電圧ＰＶ１より低い所定のレベルを有する。

電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏは、タイムスロットｎの間には、タイムスロットｎ−１の間よりも高いレベルを有する。時刻ｔ１０において開始する遷移期間Ｔｓｗの間に、好ましくは実質的に時刻ｔ１０において、コントローラＣＯは、スイッチＳを制御して電源電圧ＰＶ２を電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして選択する。タイムスロットｎの間に、現在選択されていない電源電圧ＰＶ１は、選択された電源電圧ＰＶ２のレベルより高い所定のレベルを得るように変化される。現在選択されていない電源電圧ＰＶ３のレベルについては、この現在選択されている電源電圧ＰＶ２のレベルより低い所定のレベルを得るように増加される。タイムスロットｎの終端の前又は終端で、時刻ｔ２０において、再び選択された電源電圧ＰＶ２より高い電源電圧と低い電源電圧ＰＶ１、ＰＶ２とが利用可能となる。送信機の出力電力Ｐｏが再び増加すべき場合は、時刻ｔ２０から開始する遷移期間Ｔｓｗの間に、好ましくは実質的に時刻ｔ２０において、変更された電源電圧ＰＶ１が選択される。この遷移期間Ｔｓｗの外側の、タイムスロットｎ＋１の間には、電源電圧ＰＶ１は一定に保たれるのにたいして、両方の選択されなかった電源電圧ＰＶ２、ＰＶ３は、現在選択されている電源電圧ＰＶ１のレベルより高い所定のレベルと低い所定のレベルとを得るために変化される。このタイムスロットｎ＋１の終端の前に、再び、より高い電源電圧とより低い電源電圧ＰＶ３、ＰＶ２が利用可能となり選択される。

選択された電源電圧に最も近いレベルを有する選択されなかった電源電圧は、選択された電源電圧のレベルを渡るように変化される。この選択されなかった両方の電源電圧の変化は、これら選択されなかった電源電圧の一方のみが変化される場合よりも、最大変化が小さくて済むという利点を有する。

図７は、本発明による一つの実施形態における電圧の変化を示す。電力増幅器ＰＡの要求される電源電圧ＰＡは波形ＲＰＡＳＶにて示されている。電源電圧ＰＶの最適レベルは波形ＯＰＡＳＶにて示されている。第一の電源電圧ＰＶ１のレベルは波形ＬＰＶ１にて示されている。第二の電源電圧ＰＶ２のレベルは波形ＬＰＶ２にて示されている。電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶの実際のレベルは波形ＬＰＡＳＶにて示されている。

出力電力Ｐｏが増加すべきであることを電力変更コマンドＰＣＢが示すときは、次のタイムスロットの間に要求される出力電力Ｐｏを電力増幅器ＰＡが供給することができるように、選択されていない電源電圧が十分に高いか否かがチェックされる。その選択されてない電源電圧がこれら要件に適合するときは、その選択されてない電源電圧が次の遷移期間Ｔｓｗにおいて選択されることとなる。その選択されていない電源電圧がこれら要件に適合しない場合は、そのレベルが電力変更コマンドＰＣＢが受信されるとただちに増加され、その後、次の遷移期間Ｔｓｗにおいて、電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして用いられるために選択される。

コマンドＰＣＢが出力電力Ｐｏを低減すべきことを示した後は、選択されていない電源電圧が次のタイムスロットにおいて電力増幅器ＰＡに供給すべき適切なレベルを有し、電力増幅器ＰＡが次のタイムスロットの間に要求される出力電力Ｐｏを供給することができるか否かがチェックされる。この適切なレベルは、現在選択されている電源電圧のレベルよりも低い。その選択されていない電源電圧がこれら要件に適合するときは、その選択されていない電源電圧は次の遷移期間Ｔｓｗにおいて選択されることとなる。その選択されていない電源電圧がこれら要件に適合しないときは、そのレベルは電力変更コマンドＰＣＢが受信されると直ちに低減され、その後、次の遷移期間Ｔｓｗにおいて電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして用いられるために選択される。

図８は、本発明による一つの実施形態における電圧の変化を示す。電力増幅器ＰＡの要求される電源電圧ＰＡは波形ＲＰＡＳＶにて示されている。電源電圧ＰＶの最適レベルは波形ＯＰＡＳＶにて示されている。第一の電源電圧ＰＶ１のレベルは波形ＬＰＶ１にて示されている。第二の電源電圧ＰＶ２のレベルは波形ＬＰＶ２にて示されている。電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶの実際のレベルは波形ＬＰＡＳＶにて示されている。

出力電力Ｐｏが増加すべきことを電力変更コマンドＰＣＢが示すときは、次のタイムスロットの間に要求される出力電力Ｐｏを電力増幅器ＰＡが供給できるように選択されていない電源電圧が十分に高いか否かがチェックされる。その選択されてない電源電圧がこれら要件に適合するときは、その選択されてない電源電圧が次の遷移期間Ｔｓｗにおいて選択されることとなる。その選択されていない電源電圧がこれら要件に適合しないときは、そのレベルは、電力変更コマンドＰＣＢが受信されるとただちに増加され、その後、次の遷移期間Ｔｓｗにおいて、電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして用いられるために選択される。

電力が低減すべきことをコマンドＰＣＢが示した後は、出力電力Ｐｏが低減することを許されるとき、平滑化コンデンサを放電することで、選択された電源電圧が低減することが許される。選択されなかった電源電圧は、その高いレベルを保っても良い。電力が増加すべきことをコマンドＰＣＢが示したときは、この高いレベルの電源電圧が選択される。このレベルが高すぎるときは、この電源電圧のレベルは、最適レベルに達するまで平滑化コンデンサを放電することによって低減される。この平滑化コンデンサの放電は電源を一時的にスイッチ・オフすることによって行うか、または要求されるよりも少ない電力を供給するように電源を調節することによって行ってもよい。

上述の実施形態は、本発明を解説するものであり、制限するものではなく、当業者においては、添付のクレームの範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施形態を考案できることに注意する。

電力増幅器ＰＶを適応的にバイアスすることで、電源電圧ＰＶが事前に知られている平均出力電力に適合するように適応化され、このやり方は、例えば、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡ、ＩＳ９５、ＣＤＭＡ２０００及びＷ−ＣＤＭＡ移動通信システム内、及び、出力電力の変更が要求される、あらゆる他の無線システム内において用いることができる。

クレーム中、括弧内に入れられた任意の参照符号は、そのクレームを制限するものと解されるべきではない。”含む”なる単語及びこの活用の使用は、あるクレーム中に述べられているもの以外の要素又はステップの存在を排除しない。ある要素に先行する”ａ”又は”ａｎ”なる冠詞は、それら要素が複数存在することを排除しない。本発明は、複数の別個の要素を含むハードウェアを介して実現しても、或いは、適当にプログラムされたコンピュータを介して実現しても良い。幾つかの手段を列挙するデバイスクレームにおいては、これら手段の幾つかは、ハードウェアの一つの、かつ、同一の項目によって具現しても良い。ある措置が互いに異なる従属クレーム内において列挙されているという単なる事実は、これら措置を有利な結果が得られるように組合せて用いることはできない、ことを示すものではない。

電力を節約する送信機のブロック図である。 携帯と基地局とを示す図である。 送信機の出力電力の変化の一例を示す図である。 単一の電源電圧が変化される本発明による実施形態を示す図である。 ２つの電源電圧が変化される本発明による実施形態を示す図である。 ２つの電源電圧が変化される本発明によるもう一つの実施形態を示す図である。 本発明による一つの実施形態における電圧の変化を示す図である。 本発明による一つの実施形態における電圧の変化を示す図である。

Claims (11)

1. 出力電力を有する伝送信号を供給するための増幅器電源入力と出力とを有する電力増幅器と、
   第一の電源電圧と第二の電源電圧とを供給するための電源出力を有する電源と、
   前記電源出力と前記増幅器電源入力との間に配置されたスイッチング回路と、
   電力変更コマンドを受信するための入力を有し、
   （i）第一には、前記スイッチング回路を制御して第一の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するとともに前記電源を制御して前記第二の電源電圧のレベルを変化させ、前記第二の電源電圧のレベルは、前記前記出力電力が低減すべきことを電力変更コマンドが示すときは前記第一の電源電圧のレベルよりも低く、前記出力電力が増加すべきことを前記電力変更コマンドが示すときは高くし、
   （ii）第二には、前記スイッチング回路を制御して、前記第二の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するコントローラと、
   を含む送信機。
2. 前記送信機は携帯装置であり、前記電力変更コマンドを供給するために、基地局から電力制御信号を受信する受信回路を更に含む請求項１記載の送信機。
3. 前記送信機は、ある伝送システム内でタイムスロットと前記出力電力が適応化されるべき遷移期間とに基づいて動作するように構成され、前記遷移期間はそれぞれ２つの連続するタイムスロットの終端及び／又は開始とオーバーラップし、
   前記コントローラは、
   第一に、前記スイッチング回路が前記第一の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するように制御されている間は、前記電源を制御して前記電力変更コマンドの受信に応じて前記第二の電源電圧のレベルを変化させ、
   第二に、前記遷移期間中は前記スイッチング回路を制御して前記第二の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するようにされる請求項２記載の送信機。
4. 前記コントローラは前記電源を制御して前記第二の電源電圧のレベルを変化させ、この変化は実質的に前記電力変更コマンドが受信された瞬間から開始するようにされる請求項１記載の送信機。
5. 前記電源は第三の電源電圧を供給するように構成され、
   前記コントローラは、
   （i）前記第二の電源電圧のレベルを前記第一の電源電圧のレベルより上に、そして前記第三の電源電圧のレベルを前記第一の電源電圧のレベルより下に制御し、
   （ii）前記スイッチング回路を制御して、前記出力電力が増加されるべきか又は低減されるべきかに依存して、それぞれ前記第二の電源電圧か又は前記第三の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するようにされる請求項１記載の送信機。
6. 前記送信機は伝送システム内でタイムスロットに基づいて動作するように構成され、前記コントローラは、これらタイムスロットの内の前記出力電力が変更されるべき１つにおいて、前記第二の電源電圧のレベル又は前記第三の電源電圧のレベルのどちらが前記増幅器電源入力に供給されている電源電圧のレベルとの間に最も大きな差を有するかに依存して前記第二の電源電圧のレベルか又は前記第三の電源電圧のレベルを制御するようにされる請求項５記載の送信機。
7. 前記送信機は伝送システム内でタイムスロットに基づいて動作するように構成され、前記コントローラは、これらタイムスロットの内の前記出力電力が変更されるべき１つにおいて前記電源を制御するようにされ、
   （i）前記第二の電源電圧が前記増幅器電源入力に供給されているときは、前記第一の電源電圧のレベルと前記第三の電源電圧のレベルとが適応化され、前記第一の電源電圧のレベルは前記第二の電源電圧のレベルを渡るように制御され、或いは
   （ii）前記第第三の電源電圧が前記増幅器電源入力に供給されているときは、前記第一の電源電圧のレベルと前記第二の電源電圧のレベルとが適応化され、前記第一の電源電圧のレベルは前記第三の電源電圧のレベルを渡るように制御される請求項５記載の送信機。
8. 出力電力を有する伝送信号を供給するための増幅器電源入力と出力とを有する電力増幅器と、
   第一の電源電圧と第二の電源電圧とを供給するための電源出力を有する電源と、
   前記電源出力と前記増幅器電源入力との間に配置されたスイッチング回路と、を含む送信機内での方法であって、
   受信された電力変更コマンドに応じて、
   前記スイッチング回路を制御して前記第一の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するとともに、前記電源を制御して、前記出力電力が低減すべきことを前記電力変更コマンドが示すときは前記第一の電源電圧のレベルよりも前記第二の電源電圧のレベルを低く、前記出力電力が増加すべきことを前記電力変更コマンドが示すときは前記第一の電源電圧のレベルよりも前記第二の電源電圧のレベルを高く変化させるステップと、
   前記スイッチング回路を制御して前記第二の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するステップと、
   を順次含む方法。
9. 前記送信機は、ある伝送システム内でタイムスロットと前記出力電力が適応化されるべき遷移期間とに基づいて動作するように構成され、前記遷移期間は、それぞれ、２つの連続するタイムスロットの終端及び／又は開始とオーバーラップし、
   前記制御するステップは、
   第一に、前記スイッチング回路（ＳＣ）が前記第一の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するように制御されている間は、前記電力変更コマンドの受信に応じて、前記電源を制御して前記第二の電源電圧のレベルを変化させ、
   第二に、前記遷移期間の間に、前記スイッチング回路を制御して前記第二の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するようにされる請求項８記載の方法。
10. 基地局と、
    出力電力を有する伝送信号を供給するための増幅器電源入力と出力とを有する電力増幅器と、
    第一の電源電圧と第二の電源電圧とを供給するための電源出力を有する電源と、
    前記電源出力と前記増幅器電源入力との間に配置されたスイッチング回路と、
    電力変更コマンドを供給するために前記基地局から電力制御信号を受信する入力を有するコントローラと、
    を含む送信機と、
    を備えたシステムであって、
    前記コントローラは、
    （i）第一に、前記スイッチング回路を制御して前記第一の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するとともに、前記電源を制御して前記第二の電源電圧のレベルを変化させ、前記第二の電源電圧のレベルは、前記出力電力が低減すべきことを前記電力変更コマンドが示すときは前記第一の電源電圧のレベルよりも低く、増加すべきことを示すときは前記第一の電源電圧のレベルよりも高くし、
    （ii）第二に、前記スイッチング回路を制御して、タイムスロットの現在の１つの終端とタイムスロットの次の１つの開始との所で発生する遷移期間の間、前記第二の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するシステム。
11. 前記送信機はある伝送システム内でタイムスロットと前記出力電力が適応化されるべき遷移期間とに基づいて動作するように構成され、前記遷移期間は、それぞれ２つの連続するタイムスロットの終端及び／又は開始とオーバーラップし、
    前記コントローラは、
    第一に、前記スイッチング回路が前記第一の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するように制御されている間、前記電力変更コマンドの受信に応じて、前記電源を制御して前記第二の電源電圧のレベルを変化させ、
    第二に、前記遷移期間の間、前記スイッチング回路を制御して前記第二の電源電圧を前記増幅器電源入力に供給するようにされる請求項１０記載のシステム。

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