JP2008527872A - 閉ループと開ループとが連続的に交互に入れ替わる電力制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、開ループ電力制御と閉ループ電力制御とを切り換えている間、連続的に増幅回路の利得を制御するための方法及び装置を含む。制御回路は、選択された基準に基づいて、開ループ電力制御モード及び閉ループ電力制御モードの間、増幅回路の利得を制御する。開ループ電力制御から閉ループ電力制御への切り替え前に、制御回路は、切り替え器の前の増幅回路の出力で測定された電力に基づいて閉ループ基準を決定する。切り替え後に、制御回路は、決定された閉ループ基準に基づいて、増幅回路の利得を制御する。閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わる前に、制御回路は、現在の開ループ基準と前の開ループ基準と差を生成する。切り替え後、制御回路は、前の閉ループ利得制御信号に上記の差を適用することによって生成された開ループ利得制御信号に基づいて増幅回路の利得を制御する。

Description

本発明は、一般に、無線送信機のための電力制御装置に関し、特に、無線送信機のための可変利得増幅回路に関する。

無線通信システムは、信号品質の最低基準を維持しながら、干渉を抑えてシステム容量を増加させるための電力制御を用いる。無線通信システム、すなわち、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）システムの容量は、アップリンク電力制御の正確な実装に大きく依存している。３ＧＰＰ ＴＳ２５．１０１等の多くの無線通信規格は、無線通信装置内の伝送電力制御精度に対し所定の要求を含んでいる。これらの装置の要件は、絶対的及び相対的な精度伝送電力要件の両方を含んでいる。絶対的な要件は、名目上の伝送電力に関する伝送電力の下限と上限とを定義する。相対的な要件は、２つの伝送されたタイムスロット、必ずしも隣接したタイムスロットではなく、の間の最小及び最大伝送電力差と、複数のタイムスロット間の伝送電力の差の総数を定義する。

閉ループ電力制御は、相対的及び絶対的な伝送電力要件に適合するために無線通信装置内の伝送電力を制御するための１つの方法を示している。ここで用いられているように、閉ループ電力制御は、無線通信装置内に実装されたフィードバック電力制御を参照する。閉ループ電力制御システムは、測定された伝送電力と所望の伝送電力との間の誤りを判断する。この誤りに基づいて、閉ループ電力制御システムは、無線通信装置の無線送信機内の可変利得増幅器の利得を調整することによって、伝送電力を調整する。

電力探知器には限られたダイナミックレンジがあるので、無線通信装置は、低い伝送電力を正確に測定できない可能性があり、閉ループ電力制御が低い伝送電力において信頼できなくなる原因となる。これを回避するために、無線通信装置は、その代わりに開ループ電力制御を用いるようにしてもよい。ここで用いられているように、開ループ電力制御は、周知の装置操作パラメタ及び／または環境条件に基づいて、電力制御コマンドに対応して伝送電力を調整する無線通信装置内に実装された電力制御を参照する。開ループ電力制御は、相対的な電力要件を順守することを可能にする。しかしながら、開ループ電力制御は、伝送電力の精度を確認するためのいかなる手段も含まないので、開ループ電力制御は、所望の伝送電力から離れた伝送電力を発生させ、従って、絶対的な電力要件に違反することがある。

他の解決法では、閉ループ電力制御と開ループ電力制御との組み合わせを用いてもよい。測定された伝送電力が予め定められた閾値を満たすか、または超えるとき、無線通信装置は、閉ループ電力制御を実装する。そうでなければ、無線通信装置は、開ループ電力制御を実装する。

この組み合わせによる解決法は、一般に、純粋な閉ループ及び純粋な開ループ電力制御システムに関連する上述された問題に対し対処するものであると理解されたい。しかしながら、開ループ伝送電力は、閉ループへの切り替えの前では比較的不明確であるから、開ループ電力制御から閉ループ電力制御へ切り替わるときに起こる電力の段差もまた比較的不明確であり、移行の間に不連続になる可能性がある。さらに、閉ループ電力制御の間の利得制御信号は、閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わった後で発生された利得制御信号とは大きく異なることがあるため、この不連続は、閉ループ電力制御から開ループ電力制御へ切り替わったときに起こる可能性がある。このような不連続は、隣接するタイムスロット間の電力の段差が、開ループ及び閉ループ電力制御間の移行中の相対的な伝送電力要件を超える原因となる。したがって、開ループ及び閉ループ電力制御間の移行は、相対的な伝送電力要件への順守を確実にするために慎重に制御されなければならない。

本発明は、開ループ及び閉ループ電力制御間の切り換えを行う間、連続的に増幅回路の利得を制御するための方法及び装置を含む。ある典型的な実施形態によると、増幅システムは、増幅回路、検出回路、および電力制御回路を備える。電力制御回路は、開ループ基準及び閉ループ基準それぞれに基づいて開ループ及び閉ループ両方の電力制御モード間の切り換えを行う間、増幅回路内の可変利得増幅器の利得を制御する。検出回路は、増幅回路の出力電力を測定する。開ループ電力制御から閉ループ電力制御への切り替え前に測定された出力電力に基づいて、電力制御回路は、閉ループ基準を決定する。開ループ電力制御から閉ループ電力制御への切り替え後、電力制御回路は、決定された閉ループ基準に基づいて可変利得増幅器の利得を制御する。

他の典型的な実施形態によると、電力制御回路は、開ループ利得制御信号に基づいて閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わる間、可変利得増幅器の利得を制御する。この実施形態において、電力制御回路は、現在の開ループ基準と前の開ループ基準との間の差を生成する。閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わった後に、電力制御回路は、新しい開ループ利得制御信号を生成するために前の閉ループ利得制御信号に差を適用する。

図１は、本発明の典型的な一実施形態にかかる増幅システム１００のブロック図を示す。以下では、携帯電話、衛星電話、個人通信サービス（ＰＣＳ；personal communication service）装置、携帯情報端末（ＰＤＡ；personal data assistant）、パームトップコンピュータ、ベージャ等の無線通信装置の無線送信機内の増幅システム１００の観点から本発明を説明する。しかしながら、本発明は、制御された出力電力レベルを必要とするいかなる電子機器の中にあるいかなる増幅システム１００にも適用されると理解されたい。さらに、以下では、ＷＣＤＭＡシステム内の無線通信機器という観点から本発明を説明するが、当業者であれば、本発明が、時分割多重接続（ＴＤＭＡ；Time-Division
Multiple Access）システム、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplexing）システム等の他の無線通信システムにも適用されることを理解するであろう。

増幅システム１００は、ＷＣＤＭＡ伝送信号等の出力信号の電力レベルを制御する。電力制御コマンドは、差動電力制御コマンド、または絶対電力制御コマンドを含んでもよい。差分電力制御では、無線通信装置は、上下コマンドに敏感な固定された段差によって電力を増大または減少させる。典型的な一実施形態では、無線通信装置と通信している基地局は、電力制御コマンドを無線通信装置に送信する。あるいは、無線通信装置内のプロセッサは、電力制御コマンドを生成するようにしてもよい。電力制御コマンドの生成及び／または受信については周知であるので、ここではさらにそれについて言及しない。

典型的な一実施形態によると、増幅システム１００は、増幅回路１１０、検出回路１２０、及びデジタル電力制御回路１３０を備える。増幅回路１１０は、必要な電力レベルに増幅された信号Ａ_Ｏを得るために、電力制御回路１３０によって提供される利得制御信号Ａ_Ｇに応答して入力信号を増幅する。検出回路１２０は、増幅された信号Ａ_Ｏのごく一部を抽出し、抽出された部分の電力を測定し、電力制御回路１３０へ測定された電力Ｐ_Ｍを提供する。さらに、検出回路１２０は、増幅システム１００のための出力信号を提供する。電力制御回路１３０は、電力制御コマンド及び／または検出回路１２０からの測定された電力Ｐ_Ｍに応答して利得制御信号Ａ_Ｇを生成する。

図２に示すように、増幅回路１１０は、必要な電力レベルで出力信号を取得するための入力信号を増幅するために少なくとも１つの可変利得増幅器（ＶＧＡ；variable gain amplifier）１１２を備える。概して、可変利得増幅器１１２の利得は、電力制御回路１３０によって提供される利得制御信号Ａ_Ｇに対応して変化する。さらに、増幅回路１１０は、入力信号を増幅して必要な出力電力レベルの出力信号にする際に、可変利得増幅器１１２を補助するための１以上の追加増幅器１１４をさらに備えるようにしてもよい。

図３に示す検出回路１２０は、出力信号の電力レベルを測定し、測定された値Ｐ_Ｍをデジタル化したものを電力制御回路１３０に提供する。典型的な一実施形態においては、検出回路１２０は、分離器１２２、電力検出器１２４、及びＡＤ変換器（ＡＤＣ；analog-to-digital converter）１２６を備える。分離器１２２は、増幅された信号Ａ_Ｏのごく一部を抽出し、電力検出器１２４に抽出された部分を提供する。電力検出器１２４は、抽出された部分の電力を測定し、ＡＤＣ１２６は、アナログの測定結果をデジタルの電力測定結果Ｐ_Ｍに変換する。電力検出器１２４は、いかなる周知の電力検出回路でも備えることができる。電力検出器については周知であるので、ここではさらにそれらについて言及しない。

電力制御回路１３０は、電力制御コマンド及び／または開ループ及び閉ループ電力制御の間に測定された電力Ｐ_Ｍに応答して、増幅回路１１０のための利得制御信号Ａ_Ｇを生成する。さらに、本発明によると、電力制御回路１３０は、開ループ電力制御と閉ループ電力制御との移行によって相対的な電力偏差が全く生じないように、利得制御信号Ａ_Ｇを調整する。

ある典型的な電力制御回路１３０は、図１に示すように、閉ループコントローラ１３２、開ループコントローラ１４０、利得コントローラ１５０、およびプロセッサ１６０を備える。プロセッサ１６０は、以下でさらに述べるように、利得コントローラ１５０を制御するための選択信号を生成する。さらに、プロセッサ１６０は、電力制御コマンドＰ_Ｃ及び/または測定された電力Ｐ_Ｍに応答して、開ループ及び閉ループ基準を生成する。閉ループ電力制御の間、閉ループコントローラ１３２は、閉ループ基準Ｔ_Ｃ及び測定された電力Ｐ_Ｍに基づいて閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを生成する。開ループ電力制御の間、開ループコントローラ１４０は、電源制御コマンドＰ_Ｃに基づいて選択された開ループ基準Ｔ_Ｏに基づいて開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを生成する。利得コントローラ１５０は、閉ループ利得調整値と開ループ利得調整値のうち選択された一方に基づいて利得制御信号Ａ_Ｇを生成する。

プロセッサ１６０は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１６２及び補間回路１６４を含む。図１には、ルックアップテーブル１６２及び補間回路１６４がプロセッサ１６０の一部であるものとして示されているが、当業者であれば、それらの一方または両方をプロセッサ１６０から分離して実装することができることを理解されるであろう。

ルックアップテーブル１６２は、複数の電力制御レベルに対応する順序付けされたリストの中に複数の開ループ基準及び閉ループ基準を格納する。一実施形態によれば、格納された開ループ基準は、基準ＶＧＡ制御信号を含むようにしてもよく、格納された閉ループ基準は、目標電力レベルを含むようにしてもよい。電力制御コマンドＰ_Ｃに応答して、プロセッサ１６０は、閉ループ基準及び開ループ基準を選択するためにルックアップテーブル１６２を実行する。電力制御コマンドＰ_Ｃは、いかなる周知の手段によって生成されるようにしてもよい。例えば、電力制御コマンドＰ_Ｃは、測定されたパイロット信号の強度に基づいて無線通信装置によって計算されてもよい。

補間回路１６４は、ルックアップテーブル１６２単独で得られるよりもよい解決策を提供するために、閉ループ基準Ｔ_Ｃを変更することができる。その結果、閉ループ電力制御から開ループ電力制御への移行時に閉ループ基準Ｔ_Ｃを変更することにより、上述した望ましくない不連続を引き起こす大きな段差を回避することができる。補間回路１６４の操作について以下でさらに述べる。

図４Ａは、測定された出力電力Ｐ_Ｍと閉ループ基準Ｔ_Ｃとの間の差に基づいて閉ループ利得調整値を生成する閉ループコントローラ１３２のための典型的な一実施形態を示す。閉ループコントローラ１３２は、結合器１３４及びＶＧＡコンバータ１３６を含む。結合器１３４は、通常の操作の間に、測定された電力Ｐ_Ｍと閉ループ基準Ｔ_Ｃとの間の電力差を決定する。通常の操作の間は、閉ループ基準Ｔ_Ｃは、電力制御コマンドに基づいてルックアップテーブル１６２から選択したデジタル化された目標電力レベルを含む。コンバータ１３６は、閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを生成するためにデジタル化されたＶＧＡ値に電力差を写像する。

図４Ａによって示される実施形態では、結合器１３４に続いてＶＧＡコンバータ１３６が示されているが、もう一つの方法｛ほうほう｝として図４Ｂに示すように、ＶＧＡコンバータ１３６を結合器１３４の前におくようにしてもよい。この実施形態では、ＶＧＡコンバータ１３６は、デジタル化された測定電力Ｐ_Ｍをデジタル化されたＶＧＡ値に写像する。結合器１３４は、閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを生成するために、Ｐ_Ｍのデジタル化されたVGA値と閉ループ基準Ｔ_Ｃとの間の差を決定する。この実施形態では、通常の閉ループ操作の間の閉ループ基準Ｔ_Ｃは、電力制御コマンドに基づいてルックアップテーブル１６２から選択された、デジタル化された目標ＶＧＡ値を含む。

閉ループコントローラ１３２は、利得コントローラ１５０に閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを提供する。閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃは、デジタル化されたＶＧＡ調整値を表す。ルックアップテーブル１６２から選択された閉ループ基準Ｔ_Ｃは、電力制御コマンドの増大または減少に応じてのみ変化するが、閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃは、測定された電力ＰＭが選択された閉ループ基準Ｔ_Ｃに応じて変化するときには必ず変化すると理解されたい。

開ループコントローラ１４０は、選択された開ループ基準Ｔ_Ｏに基づいて開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを生成し、利得コントローラ１５０にＧ_Ｏを供給する。一般に、プロセッサ１６０は、電力制御コマンドに基づいてルックアップテーブル１６２から開ループ基準Ｔ_Ｏを選択する。従って、閉ループ基準Ｔ_Ｃと同様に、開ループ基準Ｔ_Ｏは、電力制御コマンドの増大または減少に応じて変化する。しかしながら、電力制御コマンドから独立して変化することができる閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃとは異なり、開ループ利得調整値Ｇ_Ｏは、電力制御コマンドの変化に応じてのみ変化するだけであって、従って、開ループ基準Ｔ_Ｏの変化に応じてのみ変化する。

上述したように、電力制御回路１３０は、伝送電力要件を満たすために、可変利得増幅器１１２の利得を調整する。そのために、利得コントローラ１５０は、閉ループ利得調整値及び開ループ利得調整値のうちの１つを選択し、選択された利得調整値に基づいて利得制御信号Ａ_Ｇを調整する。図５に示すように、典型的な一実施形態によると、利得コントローラ１５０は、スイッチ１５２、結合器１５４、及びレジスタ１５６を備える。スイッチ１５２は、ハードウェアスイッチ、ソフトウェアスイッチ、またはそれらの組み合わせを含む、いかなる周知のスイッチを含むようにしてもよく、選択信号Ｓに応じて閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃ及び開ループ利得調整値Ｇ_Ｏのうちの１つを選択する。

プロセッサ１６０は、検出回路１２０によって提供される測定電力Ｐ_Ｍに応じて選択信号Ｓを生成するようにしてもよい。Ｐ_Ｍが予め定められた閾値を満たすか、または超えるとき、プロセッサ１６０は、閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを選択するように利得コントローラ１５０に命令するための選択信号Ｓを生成する。Ｐ_Ｍが閾値より小さいとき、プロセッサ１６０は、開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを選択するように利得コントローラ１５０に命令するための選択信号Ｓを生成する。

あるいは、プロセッサ１６０は、ルックアップテーブル１６２の中で選択された基準の現在の位置に応じて選択信号Ｓを生成するようにしてもよい。基準がルックアップテーブル１６２の閉ループ部分から選択されるとき、プロセッサ１６０は、閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを選択するように利得コントローラ１５０に命令するための選択信号Ｓを生成する。あるいは、基準がルックアップテーブル１６２の開ループ部分から選択されるとき、プロセッサ１６０は、開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを選択するように利得コントローラ１５０に命令するための選択信号Ｓを生成する。

典型的な一実施形態においては、プロセッサ１６０は、開ループ利得調整値と閉ループ利得調整値との間で選択するためのこれらの技術の組み合わせを用いるようにしてもよい。この実施形態によれば、測定電力Ｐ_Ｍが予め定められた閾値を満たすか、または超えるとき、プロセッサ１６０は、閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを選択するように利得コントローラ１５０に命令するための選択信号Ｓを生成する。しかしながら、基準がルックアップテーブル１６２の開ループ部分から選択されるとき、プロセッサ１６０は、開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを選択するように利得コントローラ１５０に命令するための選択信号Ｓを生成する。

開ループ利得調整値または閉ループ利得調整値のうちの１つを選択した後、利得コントローラ１５０は、選択された利得調整値に基づいてレジスタ１５６で格納された前の利得制御信号Ａ_Ｇを調整することによって、新たな利得制御信号Ａ_Ｇを生成する。典型的な一実施形態によれば、結合器１５４は、新たな利得制御信号を生成するためにレジスタ１５６に格納された前の利得制御信号と選択された利得調整値とを結合する。レジスタ１５６は、その後、後で用いるために新たな利得制御信号を保存する。

利得コントローラ１５０は、可変利得増幅器１１２の利得を制御するためにこのデジタル利得制御信号Ａ_Ｇを直接増幅回路１１０に供給するようにしてもよい。あるいは、可変利得増幅器１１２がアナログ制御信号を必要とする場合、利得コントローラ１５０は、アナログの利得制御信号Ａ_Ｇを増幅回路１１０に供給する前に、デジタル利得制御信号Ａ_Ｇをアナログの利得制御信号Ａ_Ｇに変換するためのＤＡ変換器（ＤＡＣ；digital-to-analog converter）１５８を含むようにしてもよい。

増幅回路１１０の出力における電力が、電力検出器１２４のダイナミックレンジ以内に下がるときは、閉ループ電力制御が正確な電力制御を提供する。出力電力レベルがこの範囲外に出るときは、開ループ電力制御の方がより適切である。しかしながら、上述したように、開ループ電力制御及び閉ループ電力制御を切り換えるとき、不連続が起こる可能性がある。その結果、出力電力は、開ループ電力制御と閉ループ電力制御との移行の間、無線通信装置のための相対的な所要電力に違反することがある。

図６は、開ループ電力制御から閉ループ電力制御への移行によって引き起こされる出力信号電力における大きな段差の変化を防ぐための、１つの典型的な手続き２００を示す。概して、電力制御回路１３０は、開ループ電力制御の間、増幅回路１１０の出力において測定（ブロック２１０）された電力に基づいて、閉ループ基準Ｔ_Ｃ（ｐ)のための調整値をＬＵＴから見つけることによって、閉ループ基準Ｔ_Ｃを決定する（ブロック２２０）。開ループ電力制御から閉ループ電力制御への切り替え後、電力制御回路１３０は、決定された閉ループ基準Ｔ_Ｃに基づいて利得制御信号Ａ_Ｇを調整する（ブロック２３０）。そうすることによって、本発明は、開ループ電力制御から閉ループ電力制御への移行の間に大きな段差で変化することを防止する。閉ループ基準の調整は、補間回路１６４によって実行される。

ＩＦ回路１６７において、測定電力Ｐ_Ｍに基づいて補間要素（ＩＦ；interpolation factor）を計算するによって、補間回路１６４は、閉ループ基準Ｔ_Ｃを決定する。補間回路１６４は、その後、補間要素を選択された閉ループ基準に適用する。図７は、この方法を用いる１つの典型的な手続き２２０を示す。この方法２２０によれば、補間回路１６４は、開ループ電力制御の間に測定された出力電力Ｐ_Ｍをひとまとめにするルックアップテーブル１６２内で２つの閉ループ基準を選択する（ブロック２２２）。これらの２つの選択された閉ループ基準は、Ｔ_Ｃ（ｐ）及びＴ_Ｃ（ｐ＋１）としてを表すことができる。ｐは、ルックアップテーブル１６２内の位置を表し、Ｔ_Ｃ（ｐ＋１）は、大きい方の閉ループ基準を表す。ｐが予め定義された最大値と等しい場合（ブロック２２４）、プロセッサ１６０は、閉ループ基準が最大値Ｔ_Ｃ（ｐ＝ｍａｘ）を超えるのを防ぐために、補間要素（ＩＦ）を０に設定する（ブロック２２６）。これは移行操作でない間であっても当てはまる。しかしながら、ｐが最大値より小さい場合、ＩＦ回路１６７は、２つの選択された閉ループ基準Ｔ_Ｃ（ｐ）及びＴ_Ｃ（ｐ＋１）と、測定された出力電力Ｐ_Ｍとの関数として補間要素を計算する（ブロック２２８）。典型的な一実施形態においては、ＩＦ回路１６７は、以下の数式１に従って補間要素を計算することができる。

補間要素を計算した後、補間回路１６４は、閉ループ基準Ｔ_Ｃを決定する（ブロック２２９）。閉ループ基準Ｔ_Ｃは、補間要素ＩＦと選択された閉ループ基準Ｔ_Ｃ（ｐ）及びＴ_Ｃ（ｐ＋１）の関数である。図４Ａの実施形態では、Ｔ_Ｃはその後、測定電力Ｐ_Ｍと等しくなる。そのために、補間回路１６４は、図８に示すように、結合器１６６及び１７０、及び乗算器１６８を備える。乗算器１６８は、結合器１６６によって計算された２つの選択された閉ループ基準Ｔ_Ｃ（ｐ）及びＴ_Ｃ（ｐ＋１）の差に、計算された補間要素を適用する。結合器１７０は、その後、閉ループ基準Ｔ_Ｃを決定するために乗算器１６８の出力をＴ_Ｃ（ｐ）と結合する。

補間回路１６４は、上述した実施形態に限定されるものではないと理解されたい。例えば、補間回路１６４は、Ｔ_Ｃ（ｐ＋１）とは独立して、閉ループ基準Ｔ_Ｃに計算された補間要素を直接適用するようにしてもよい。あるいは、ＩＦ回路１６７が、大きい方の閉ループ基準Ｔ_Ｃ（ｐ＋１）のために負の補間要素を計算し、Ｔ_Ｃ（ｐ＋１）と補間要素との関数として閉ループ基準Ｔ_Ｃを決定するようにしてもよい。

開ループ電力制御から閉ループ電力制御への移行を完了した後に、閉ループコントローラ１３２は、閉ループ利得調整値Ｇ_Ｃを生成するために、測定電力Ｐ_Ｍと調整された閉ループ基準Ｔ_Ｃとの差を計算し続ける。本発明の典型的な一実施形態によれば、補間回路１６４は、その特定の閉ループモードの持続時間に移行する間に計算された同一の補間要素を使用する。そういうものとして、それぞれの時間プロセッサ１６０は、電力制御コマンドに応じて新しい閉ループ基準を選択し、補間回路は、同一の補間要素を選択された閉ループ基準に適用する。しかしながら、新しい補間要素は、新しい電力制御コマンドに応じた閉ループ電力制御の間に計算されるようにしてもよいと理解されたい。

上述した不連続のための解決方法は、開ループ電力制御から閉ループ電力制御への移行時に起こる。しかしながら、前述したように、閉ループ電力制御から開ループ電力制御に移行するときにも、不連続は起こることがある。これを解決するために、本発明は、図９において典型的な手続き３００で示すように、移行後に生成される開ループ利得調整値に基づいて、閉ループ電力制御から開ループ電力制御に移行する前に生成された閉ループ利得制御信号も調整する。閉ループ操作の間、プロセッサ１６０は、現在の電力制御コマンドに基づいて選択された開ループ基準を開ループコントローラ１４０の遅延器１４２にロードする。閉ループ電力制御から開ループ電力制御に移行する直前に、開ループコントローラ１４０は、新しい電力制御コマンドに基づいて選択された現在の開ループ基準と前の開ループ基準との差に基づいて、遅延器１４２で開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを生成する（ブロック３１０）。移行の間、利得コントローラ１５０は、閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わる前に生成された閉ループ利得制御信号に、開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを適用することによって、新しい開ループ利得制御信号を生成する（ブロック３２０）。その後、利得コントローラ１５０は、閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わった後で新しい開ループ利得制御信号Ａ_Ｇに基づいて可変利得増幅器１１２の利得を制御する（ブロック３３０）。

図９の方法を実装するための開ループコントローラ１４０は、図１０に示すように遅延器１４２及び結合器１４４を備えることができる。閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わるとき、結合器１４４は、電力制御コマンドの減少に基づいてルックアップテープル１６２から選択された新しい開ループ基準から遅延器１４２に格納されている前の開ループ基準を減算する。さらに、差を計算した後に、開ループコントローラ１４０は、遅延器１４２に新しい開ループ基準を格納する。

説明した典型的な実施形態では、開ループ基準は、デジタル化されたＶＧＡ値を含む。そういうものとして、結合器１４４によって提供される差は、デジタル化されたＶＧＡ開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを表す。別の実施形態によると、開ループ基準は、参照電力レベルを表すことができる。この別の実施形態によると、結合器１４４は、遅延器１４２に格納された前の電力レベルと、ルックアップテーブル１６２から選択された新しい開ループ基準の電力レベルとの間の電力差を生成する。この実施形態では、図１０は、ＶＧＡコンバータ（図示せず）を含み、デジタル化されたＶＧＡ開ループ利得調整値Ｇ_Ｏを生成するために、結合器１４４からの電力差をデジタル化されたＶＧＡ値に写像する。

閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替わった後に、利得コントローラ１５０の結合器１５４は、新しいデジタル化された開ループ利得制御信号を生成するためにレジスタ１５６に格納されている前の閉ループ利得制御信号と、開ループ利得調整値とを結合する。可変利得増幅器１１２がアナログの利得制御信号によって制御される場合、任意のＤＡＣ１５８がデジタル化された開ループ利得制御信号をアナログの利得制御信号に変換し、アナログの利得制御信号を増幅回路110に供給する。

閉ループ電力制御から開ループ電力制御への移行を完了した後、開ループコントローラ１４０は、遅延器１４２に格納されている前の開ループ基準と、電力制御コマンドに基づいてルックアップテーブル１６２から選択された新しい開ループ基準との差として開ループ利得調整値を生成し続ける。しかしながら、一度移行が完了したら、利得コントローラ１５０は、開ループ利得調整値Ｇ_Ｏに基づいて、レジスタ１５６に格納されている開ループ利得制御信号を調整する。

図１１Ａ及び１１Ｂは、純粋な閉ループ電力制御と純粋な開ループ電力制御との性能比較を行う。図１１Ａにおいて点線で示すように、開ループ電力制御が絶対的な電力を辿ることができないことにより、開ループ電力制御では絶対的な電力要件を満たすことができない。しかしながら、図１１Ｂにおいて点線で示されるように、開ループ電力制御は、相対的な電力要件を容易に満たすことができる。

図１２Ａ及び１２Ｂは、従来の不連続な開ループ／閉ループ電力制御と純粋な閉ループ電力制御とを比較したものである。図１２Ａは、開ループから閉ループへの切り替えによって、出力電力レベルが予め定められた閾値を満たすか、あるいは超えるとき、従来の開ループ／閉ループ電力制御は、絶対的な電力要件を満たしていることを示す。しかしながら、図１２Ｂにおいて点線で示されるように、切り替え前に測定された出力電力を考慮することなしにタイムスロット２４の付近で開ループから閉ループに切り替えた後、閉ループ電力制御は自動的にルックアップテーブルの電力に固定される。可変利得増幅器１１２の利得を制御するために用いられるルックアップテーブル値は、電力制御コマンドＰ_Ｃに基づいているため、ルックアップテーブル値は、切り替えの前に測定された出力電力と大きく異なることがある。その結果、図１２Ｂに示すように、切り替えの前後の電力差は、相対的な電力の段差の精度に反することがある。

本発明は、図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、相対的な電力精度要件の範囲内にとどまる。図１３Ａ及び１３Ｂは、開ループから閉ループへの切り替え前にルックアップテーブルから選択された基準を適合させることによって、開ループから閉ループに切り替わるときに相対的な精度が保たれる（図１３Ｂの点線を参照）。この精度が維持されない唯一の時が、選択された閉ループ基準が最大のルックアップテーブル値に対応するときである。しかしながら、上述したように、最小または最大の電力レベルに進むとき、ほとんどの仕様では相対的な精度要件を維持しない。したがって、この状況は要件には反していない。

上述した本発明は先行技術よりも多くの利点を含んでいる。まず最初に、本発明は、先行技術において被る過渡的な不連続を経ることなく、高い電力において閉ループ電力制御を適用し、低い電力において開ループ電力制御を適用する。第２に、本発明の実装においては、限られたダイナミックレンジを有する電力検出器を用いることができ、指定された出力電力の範囲で相対的な電力精度の要件を順守することが可能になる。さらに、本発明はハードウェア、ソフトウェア、及びハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実装することができるので、本発明の実装は非常にフレキシブルである。さらに、本発明は、フレキシブルなインタフェースと実現を提供する、高速の処理装置内のソフトウェアで本発明を実装されることができると理解されるであろう。

さらに、電力制御回路１３０は、デジタルドメインで実装されるので、電力制御回路１３０を実装するのに用いられるハードウェアは、カスタムアナログＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit；特定用途向ＩＣ）によらない。その結果、多くのノンカスタムＡＳＩＣを選択肢とすることができる。さらに、ハードウェアは、デジタルハードウェア技術が進歩するにつれて、費用と電力消費量の向上を利用することができる。さらに、デジタル実装は、アナログの同等物よりも電流消費を抑えることができ、他の制御信号が電力制御と同期している状態で開ループと閉ループの電力の段差を柔軟に結合することができる。

本発明は、本発明の本質的な特徴を逸脱しない範囲で、明確にここに詳しく説明されたもの以外の方法で本発明を実施できることは言うまでもない。本実施形態は、あらゆる点で説明のために用いられるものであって制限するものではないと考えられるものであり、添付されたクレームの意味と同等範囲に含まれるすべての変更が含まれることを意図するものである。

本発明にかかる典型的な増幅システムのブロック図を示す。 図１の増幅システムのための典型的なアンプ回路のブロック図を示す。 図１の増幅システムのための典型的な検出回路のブロック図を示す。 図１の増幅システムのための２つの典型的な閉ループ制御器のブロック図を示す。 図１の増幅システムのための２つの典型的な閉ループ制御器のブロック図を示す。 図１の増幅システムのための典型的な利得制御器のブロック図を示す。 本発明の典型的な一実施形態にかかる増幅回路を制御する方法を示す。 本発明の典型的な一実施形態にかかる閉ループ基準を決定する方法を示す。 図１の増幅システムのための典型的な補間回路のブロック図を示す。 本発明の典型的な一実施形態にかかる増幅回路を制御する方法を示す。 図１の増幅システムのための典型的な開ループ制御器のブロック図を示す。 閉ループ電源制御性能と開ループ電源制御性能との比較を示す。 閉ループ電源制御性能と開ループ電源制御性能との比較を示す。 閉ループ電力制御の性能と不連続な開ループ／閉ループ電力制御システムの性能との比較を示す。 閉ループ電力制御の性能と不連続な開ループ／閉ループ電力制御システムの性能との比較を示す。 閉ループ電力制御性能と、本発明にかかる連続した開ループ／閉ループ電力制御システムの性能との比較を示す。 閉ループ電力制御性能と、本発明にかかる連続した開ループ／閉ループ電力制御システムの性能との比較を示す。

Claims (33)

1. 開ループ電力制御と閉ループ電力制御とを切り換えながら、可変利得増幅器を備える増幅回路の利得を連続的に制御する方法であって、
   開ループ電力制御の間、前記増幅回路の出力電力を測定する段階と、
   調整された閉ループ基準を生成するために、前記測定された出力電力に基づいて閉ループ基準を調整する段階と、
   開ループ電力制御から閉ループ電力制御に切り替わった後、前記調整された閉ループ基準に基づいて前記増幅回路の利得を制御する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記閉ループ基準を調整する段階は、
   選択された閉ループ基準を生成するために、前記測定された出力電力に基づいてルックアップテーブルから閉ループ基準を選択する段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記閉ループ基準を調整する段階は、
   前記測定された出力電力と前記選択された閉ループ基準とに基づいて補間要素を生成する段階と、
   前記調整された閉ループ基準を生成するために、前記選択された閉ループ基準に前記補間要素を適用する段階と、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 開ループ電力制御の間、開ループ基準に基づいて可変利得増幅器の利得を制御する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 現在の開ループ基準と前の開ループ基準との差に基づいて開ループ利得調整値を決定する段階と、
   前記利得調整値に基づいて利得制御信号を調整する段階と、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 電力制御コマンドに基づいて、ルックアップテーブルから開ループ基準及び閉ループ基準を選択する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記ルックアップテーブルで選択された閉ループ基準の位置に基づいて、開ループ電力制御から閉ループ電力制御に切り替える段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記測定された出力電力が所定の閾値を満たすか、または超えている場合に、開ループ電力制御から閉ループ電力制御に切り替える段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 可変利得増幅器を含む増幅回路と、
   前記増幅回路の出力電力を測定するように構成された検出回路と、
   閉ループ基準または開ループ基準に基づいて前記可変利得増幅器の利得を制御するために開ループ電力制御モード及び閉ループ電力制御モードの両方で操作可能な電力制御回路と、
   を備え、
   前記電力制御回路は、切り替え器の前の検出回路によって測定された出力電力に基づいて開ループ電力制御から閉ループ電力制御に切り替わるときに、閉ループ基準を決定するように構成されることを特徴とする、増幅システム。
10. 前記電力制御回路は、複数の開ループ基準及び閉ループ基準を格納するように構成されたルックアップテーブルを備えることを特徴とする、請求項９に記載の増幅システム。
11. 前記電力制御回路は、前記測定された出力電力に基づいて前記ルックアップテーブルから前記閉ループ基準を選択することにより前記閉ループ基準を決定するように構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の増幅システム。
12. 前記電力制御回路は、前記測定された出力電力に基づいて前記ルックアップテーブルから選択された閉ループ基準を補間することにより、閉ループ基準を決定するように構成された補間回路を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の増幅システム。
13. 前記補間回路は、さらに、前記測定された出力電力及び前記選択された閉ループ基準に基づいて、補間要素を生成するように構成され、前記補間回路は、前記閉ループ基準を決定するために、前記補間要素を前記選択された閉ループ基準に適用するように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の増幅システム。
14. 前記電力制御回路は、電力制御コマンドに基づいて、開ループ基準及び閉ループ基準のうちの１つを選択するように構成され、前記電力制御回路は、さらに、前記ルックアップテーブルの中で選択された閉ループ基準の位置に基づいて、開ループ電力制御から閉ループ電力制御への切り替えを行うように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の増幅システム。
15. 前記電力制御回路は、さらに、開ループ基準に基づく開ループ電力制御の間、可変利得増幅器の利得を制御するように構成されることを特徴とする、請求項９に記載の増幅システム。
16. 前記電力制御回路は、さらに、現在の開ループ基準と前の開ループ基準との間の差に基づいて利得調整値を決定するように構成されることを特徴とする、請求項９に記載の増幅システム。
17. 前記電力制御回路は、さらに、利得調整値に基づいて利得制御信号を調整するように構成されることを特徴とする、請求項１６に記載の増幅システム。
18. 前記測定された出力電力が、予め定められた閾値を満たすか、または超えているとき、前記電力制御回路は、さらに、開ループ電力制御から閉ループ電力制御に切り替わるように構成されることを特徴とする、請求項９に記載の増幅システム。
19. 前記増幅システムは、無線通信システムにおいて使用されるために無線送信機内に配置されることを特徴とする、請求項９に記載の増幅システム。
20. 連続的に増幅回路の利得を制御する方法であって、
    現在の開ループ基準と前の開ループ基準との差に基づいて開ループ利得調整値を決定する段階と、
    前記開ループ利得調整値に基づいて利得制御信号を調整する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
21. 前記利得制御信号を調整する段階は、新たな利得制御信号を生成するために利得調整値を前の利得制御信号に加える段階を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 前記前の利得制御信号は、閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替える前に決定された利得制御信号を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
23. 現在の電力制御コマンドに基づいて、ルックアップテーブルから現在の開ループ基準を選択する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
24. 遅延メモリに前の開ループ基準を格納する段階をさらに含み、
    前記前の開ループ基準は、前の電力制御コマンドに基づいてルックアップテーブルから選択されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
25. 開ループ電力制御の間、増幅回路の出力電力を測定する段階と、
    調整された閉ループ基準を生成するために、前記測定された出力電力に基づいて閉ループ基準を調節する段階と、
    開ループ電力制御から閉ループ電力制御への切り替え後に、前記調整された閉ループ基準に基づいて増幅回路の利得を制御する段階と、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
26. 少なくとも１つの可変利得増幅器を含む増幅回路と、
    現在の開ループ基準と前の開ループ基準との差に基づいて、開ループ利得調整値を決定するように構成され、さらに、前記開ループ利得調整値に基づいて利得制御信号を調整するように構成された電力制御回路と、
    を備えることを特徴とする、増幅システム。
27. 前記電力制御回路は、新たな利得制御信号を生成するために、利得調整値を前の利得制御信号に加えるように構成された結合器を備えることを特徴とする、請求項２６に記載の増幅システム。
28. 前記前の利得制御信号は、閉ループ電力制御から開ループ電力制御に切り替える前に決定された利得制御信号を含むことを特徴とする、請求項２７に記載の増幅システム。
29. 前記電力制御回路は、複数の開ループ基準及び閉ループ基準を格納するように構成されたルックアップテーブルを備えることを特徴とする、請求項２６に記載の増幅システム。
30. 前記電力制御回路は、現在及び前の電力制御コマンドにそれぞれ基づいて、現在及び前の開ループ基準をそれぞれ選択するように構成されることを特徴とする、請求項２９に記載の増幅システム。
31. 前記増幅回路の出力電力を測定するように構成された検出回路をさらに備えることを特徴とする、請求項２６に記載の増幅システム。
32. 前記電力制御回路は、さらに、前記検出回路によって測定された出力電力に基づいて開ループ電力制御から閉ループ電力制御へ切り替わるときに、閉ループ基準を調整するように構成されることを特徴とする、請求項３１に記載の増幅システム。
33. 前記増幅システムは、無線通信システムにおいて使用されるのために無線送信機内に配置されることを特徴とする、請求項２６に記載の増幅システム。

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