TW200830822A - Method and system for minimizing power consumption in a communication system - Google Patents

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Description

200830822 ‘-九、發明說明： / 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及通信系統，更具體地說，本發明涉及一種最小 化通信系統中的功耗的方法及系統。 【先前技術】 移動通彳a改變了人們的通信方式’移動電話已經從奢侈品 變成了日常生活中很重要的一部分。現在可以在社交場合使用 φ 移動電話，不受地點或技術的影響。隨著語音連接滿足了通信 的基本要求，移動語音連接繼續進一步滲透到日常生活中，移 動通信革命的下一步就是要進行資料連接（例如移動互聯 網）。移動互聯網必將成爲日常資訊的公共源，並且對該公共 資料的簡單多樣化移動接入將是必然的。 第二代（3G)蜂窩網路便是特別設計來滿足移動互聯_ 的這些未來需求的。隨著這些服務的不斷普及和廣泛使用，對 • 網路運營商來說，各種因素例如網路容量的成本效率最優化和 服務質量（QoS)與現在相比將變得更加重要。適當的網路規 劃和操作、改進傳輸方法和提高接收技術，可以達到這必因 素在這點上’運營商們需要有一些能夠允許他們增強下行線 路處理能力進而提供先進的Q0S性能和速度的技術，能夠與數 據機和/或DSL服務提供方提供的性能相競爭。在這點上，基 於寬帶CDMA (WCDMA)技術的網路爲現在的無線運營商提 供了一種更可行的法將資料傳送給終端用戶。 5 200830822 WCDMA技術演進的結果就是促進了衆多無線通信技術 的發展，包括通用分組無線業務（GPRS)、全球增強型資料 提升率（EDGE)、通用移動電信系統（UMTS)和高速下行 鏈路分組接入（HSDPA)。在這點上，利用GpRS*EDGE技 術可提咼目前第二代（2G)系統（如GSM)的資料處理能力。 UMTS無線通信技術是GSM針對WCDMA沁的適應性改進。 HSDPA無線通信技術是基於ip的業務，面向資料通信，該技 術改進WCDMA以支援每秒1〇兆比特（Mbits/s)這一量級上的 資料傳輸率。 移動设備（例如手機）中的電池壽命通常是消費者考慮的 -侧艮重要_素。對於-些消費者來說，較高容量電池 便可解決電池壽命的醜。但是通常伴隨高容量電池的就是重 量和尺寸的增加，這是其他消費者會考慮的重要因素。有一個 方法可以絲最優化電池的使用，設計者就是_方法來解決 這個兩難問題的。例如，很多蜂窩協定使得間斷的狀和以更 易於實現，所以在手機未使帛時，手機的接㈣和發射器處於 無效狀態。另外，在不需要時，處理器可關閉其他模組，甚至 會關閉衆多的系統時鐘。例如，在不需要USB控制器、控 制器和類似器件的時候它們處於無效狀態，cpu時鐘也可關 閉。 儘管這些技術已經延長了電池壽命，但是仍然需要越來越 200830822 小的移動設備械_爾池。，要財其他的技術來 進一步延長電池壽命。 …將上述祕與本申請後續部分結合關所介紹的本發明 進仃比#χ，财的和傳财㈣局祕和缺鱗於本領域的普 通技徇1人員來說是顯而易見的。 【發明内容】 本發月提供了 -種最小化通信系統中的功耗的系統和/或 方法，結合至少-幅附圖進行了充分的展現柄苗述，並在權利 要求中得到了更完整的闡述。 根據本發明的-個方面，本發明提供了 _通信系統中 處理信號的方法，所述方法包括： 、配置放大器的電源電壓，使得在TDM幢的第—時隙中通 過弟一通信協定進行通信； 重新配置所述放大器的所述電源電壓，使得在所述 幢的至少第二時隙中通過第二通信協定進行通信； 按與遵循所述第-和第二通信協定其中之一的基帶信號 的包絡成關觸職放大器的所述魏賴。 " 優選地，所述方法進一步包括： 配置所述放大器的偏置電壓，使得在TDM幢的第一時隙 中通過第一通信協定進行通信； 的所述偏置電壓，使得在所述tdm 賴的至少第二時隙中通過第二通信協定進行通信。 200830822 優選地，所述方法進一牛 V已括·按與所述包絡成比例調節 所逑放大盗的所述偏置電壓。 優選地，所述方法推_ 樣本。 一 γ匕括：將所述基帶信號延遲幾個 優％地’所述方法】隹 鈐屮魅 万去進一步包括：通過最小化所述放大器的 輪出_互調域辣計算所職本的數量。 =地，所述方法進—步包括：通過開關調節器生成所述 電源電壓。 優避地，所述方法進一步包括：通過開關調節器生成所述 偏置電壓。 優選地，所述放大器是線性放大器。 仏1地所述第—通信協定至少符合以下協定之一： _偷協定、咖PA協定,UDPA協定、GSM協定、gprs 協定、EDGE協定、WiMAX協定、〇fdm協定、協定、 ZigBee協定和藍牙協定。 優選地，所述第二通信協定至少符合以下協定之一： WCDMA協定、HSDPA協定，爾八協定、gsm協定、g卿 協定、EDGE協定、WiMAX協定、0FDM協定、UWB協定、 ZigBee協定和藍牙協定。 根據本發明的一個方面，本發明提供了一種機讀記憶體， 其上存儲的電腦程式包括至少一個在通信系統中用於處理信 200830822
ϋ 、代馬叙該至从—個代碼段由機盗來執行用來使機器完成 如下步驟： -置放大的龟源電壓，使知在TDjy[幢的第一時隙中通 過第一通信協定進行通信； /斤配置所述放大器的所述電源電麗，使得在所述 悄的至少第二時料通過第二通信協定進行通信； 知兵遵雜觸―和第二通信協定其中之—的基帶信號 的包絡成比·骑所翻^闕所述電源電壓。 優選地，所述至少一個代碼段包括： ;配置所述放大斋的偏置電壓以使得在TDM幢的第-¥隙中通過帛-聽齡進行通_代碼； tdmI於重新配置所述放大器的所述偏置電壓以使得在所述 碼。、的至少第二時隙中通過第二通信齡進行通信咖
1愛選地 a 個代碼段包括按朗述包絡成比_ 即所述放大器的所述偏置電壓的代碼。 個樣=述至少—個代爾括將所述基帶信號· 的輪出端的互調域縣!^段包括通過最小化所物 冲异所述樣本的數量的代碼。 〜、’u-個代碼段包括通過開關調節器生¥ 9 200830822 述電源電壓的代碼。 優選地，所述至少一個代碼段包括通過開關調節器生成所 述偏置電壓的代碼。 優選地，所述放大器是線性放大器。 優選地，所述第一通信協定至少符合以下協定之一： WCDMA協定、HSDPA協定、HSUDPA協定、GSM協定、GPRS 協定、EDGE協定、WiMAX協定、OFDM協定、UWB協定、 ZigBee協定和藍牙協定 優選地，所述第二通信協定至少符合以下協定之一·· WCDMA協定、HSDPA協定、HSUDPA協定、GSM協定、GPRS 協定、EDGE協定、WiMAX協定、OFDM協定、UWB協定、 ZigBee協定和藍牙協定 根據本發明的一個方面，本發明提供了一種在通信系統中 處理信號的系統，所述系統包括： 用於配置放大器的電源電壓以使得在TDM賴的第一時隙 中通過第-通定進行通信的—個或多個電路； 所述—個或多個電路實現重新配置所述放大ϋ的所述電 源電壓以使得在所述TDM_至対二時料通過第二通信 協定進行通信； 所述-個或多個電路按與遵循職第—和第二通信協 其中之一的___峨輸嫩大器騎述電 200830822 源電壓。 優运地，所述的一個或客初+ 乂夕個電路用於： 配置所述放大器的偏置㊉ 山、 雨置毛壓，使得在TDM幀的第一時隙 中通過第一通信協定進行通信· " 重新配置所述放大器的所述偏置電壓，使得在所述職 _至少第二日植中通過第二通信協定進行通信。
^地’所述個或多個電路按與所述包絡成比例調節所 述放大器的所述偏置電壓。 優選地，所述一個或多個雷 书路將所述基帶5虎延遲幾個樣 本0 優選地，所述-個或多個電路通過最小化所述放大器的輸 出端的互敵真絲計算所魏本的數量。 優選地，所述-個或多個電路通過開關調節器生成所述電 源電壓。 優選地，所述-個或多個電路通過開關調節器生成所述偏 置電壓。 優選地，所述放大器是線性放大器。 優選地，所述第一通信協定至少符合以下協定之一： WCDMA協定、HSDPA協定、HSUDPA協定、GSM協定、GPRS 協定、EDGE協定、WlMAX協定、〇j?DM協定、UWB協定、 ZigBee協定和餐牙協疋 π 200830822
優選地，所述第二通信協定至少符合以下協定之_ ·· WCDMA協定、HSDPA協定、HSUDpA協定、GSM協定、GpRS 協疋、EDGE協定、WiMAX協定、OFDM協定、UWB協定、 ZigBee協定和藍牙協定 本發明的其他優點、目的和新穎性特徵，及其詳細的圖解 說明，將在接下來的描述和圖示中得到更充分的闡釋。 【實施方式】
本發明的實施例涉及最小化通信系統中的功耗的方法及 系統。本發明的示例中，所述方法包括配置放大器的電源電 壓，使得在TDM幀的第一時隙中使用第一通信協定進行通 仏，重新配置该放大器的電源電壓後使得使用不同的通信協定 進仃貧料通信，並按與遵循通信協定之一的基帶信號的包絡成 比例制該放大器的電源電壓。其中的第一和第二通信協定對
應衆夕通仏協定，例如WCDMA、HSDPA、HSUDPA、GSM、 GPRS ^ EDGE ^ WiMAX . 〇FDM , UWB . 〇 ^ 基帶信號輸人放大器之前，祕其延遲幾個樣本。樣本的數量 通過測里放大裔輸出端的互調失真量來計算得到。所述電源可 由開關調節器生成。本方法也包括配置放大器的偏置電壓以使 k過不同協疋進订柄，以及按與所述基帶錢成比例調節所 述放大器的偏置電壓，其中所述偏置電壓控制放大ϋ的增益。 所述偏置電壓由開關調節器生成。 圖1疋本餐明-個貫施例中示例移動設備與多個無線系統 12 200830822 通信的示意圖。參考圖1，顯示了RFID收發器l〇4、蜂窩電話 塔100、衛星通信系統103、電腦101和移動設備1〇2。处仍收 發器104包括適當的邏輯，電路和/或代碼，實現與移動設備的 近場通信（nearfield communication，縮寫爲娜〇。例如， RFID收發裔1〇4是作爲電子收費系統的一部分來實現的，在該 電子收費系統中RFID收發器位於收費廣場。在這點上，可使 用支援NPC的移動設備來授權繳費。 蜂窩電話塔100包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於將 資訊發送到移動設備102並接收來自移動設備1〇2的資訊。在這 點上，蜂窩電話塔1〇〇利用TDMA通信協定（例如gsm)發送 _接收資。fl。在這點上’資訊是在時隙中傳送到移動設備102 的。例如，使用一個時隙接收來自移動設備1〇2的資訊，使用 其他的時隙將資訊發送到移動設備1〇2，並可使用其他的時德 與其他移動設備進行通信。 衛星通信纟統103包㈣當的戦、電路和/或代碼，能使 移動設備確定它的地理錄。例如，魅通信祕廳由多個 時運轉的衛星組成，這樣移動設備1〇2才能對位置做三角測 量。在這點上’衛星通信系統是全球定位衛星（Gps)系 統。 電腦101包括適當的邏輯，電路和/或代碼，_腦利用衆 多的通信協定進行龍通信。例如，娜_臟舰協定 13 200830822 (例如8()2.11或監牙協定）進行資料通信。在這點上，電腦皿 用這二協疋14私動設備1〇2進行通信。例如，電腦1〇1發現了 · 私動设備102域它本錢制獅設備1G2。織移動設備 10½動#料傳送咐腦101。例如，移動設備1〇2利用一種協 定將存儲在用戶識別卡（SIM)内的資訊（例如地址薄）傳送 到電腦。 移動設備102包括適當的邏輯、電路和/或代碼，該移動設 備利用多個通信協定接收和發送資訊。例如，移動設備搬利 # 用日守刀多址（TDMA)協定（例如GSM)處理語音和資料序叫。 在這點上’移動δ又備1〇2利用GSM幢中的兩個時p|:將語資料傳 輸到蜂窩電話塔100。移動設備1〇2利職他協定在未使用的時 隙中與其他設備進行通信。例如，移動設備102利用藍牙協定 與電腦101通信。移動設備1〇2也在其他時隙中接收資訊（例如 GPS衛星資訊）。移動設備搬也能接收來自RpID收發器1〇4 的NFC信號。 φ 利用未使用的時隙傳送資訊能使移動設備102中的資源得 到更有效的糊。例如’將PLL配置爲在帛—時随進行GSM RX操作，在其他沒有要求進行GSM操作的時隙裏，將pLL配 置爲支援其他通信協定（例如藍牙）。所以，支援兩種協定只 需要一個PLL。 圖2是本發明一個實施例中示例時隙排列的結構圖。參考 14 200830822 圖2，顯示了多幀205、單幀200、WCDMA RX時隙201、WCDMA TX時隙203、藍牙TX時隙202、GPSRX時隙204和NPCRX時 隙206。多幀205符合以上描述的WCDMA標準。在這點上，多 幀205包括26個幀，其中每一幀的長度都是4 16毫秒。多幀中 的有一些幀可用來將資料傳輸到移動設備1〇2 (圖〗所示）。 單幀200是多幀205中多個幀之一。例如，單幀2〇〇劃分爲8 個時隙。移動設備102利用多個通信協定在單φ貞2〇〇中進行通 信。例如，移動設備102在WCDMA時隙201接收來自蜂窩電話 i合100 (圖1)的資訊，並在WCDMA TX時隙203將資訊發送到 蜂窩電話塔100。在其他時隙裏，將移動設備1〇2配置爲利用其 他通信協定進行通信。例如，將移動設備1〇2配置爲利用藍牙 傳輸系統在藍牙TX時隙202與電腦進行通信。也可以將該移動 終端配置爲在GPS RX時隙204接收來自多個衛星的信號。也畜 以將該移動終端配置爲在NFC RX時隙206接收來自無線電廣 播站的信號。 圖3是本發明一個實施例中在時分複用無線系統中共用元 件的不例系統的示意圖。參考圖3，顯示了軟體定義無線電 (software definable radio，縮寫爲SDR)系統3〇5、Dsp 3〇6和 非易失性記憶體309。SDR 305包括rx處理系統300、τχ處理 系統301、PLL302、振蕩器303和控制模組3〇4。DSP306包括 接收緩衝器307和發送緩衝器308。 15 200830822 RX處理系統300包括適當的邏輯、代碼和/或電路，該系 統根據多舰信龄接收RF錢。修，卿_獅適合： 接收WCDMA傳輸，例如umts或财。狀處理系聊還適 合接收其他傳播形式，例如藍牙、饥颜、Gps、舰、 WLAN、ZlgBee和DVB-Η。在這點上，狀處理系統3〇〇包括多 個濾波$，麵m定制的’以·擇的傭方式能進行正 確地接收。例如’ RX處理系統3〇〇包括帶通滤波器，在一種情 況下該濾波器集中於與蜂窩電話塔刚（圖υ相關聯的載波頻 # 率’另一種情況下該濾波器集中於與來自電腦1〇1 (圖υ的藍 牙信號相Μ的载波醉。在這點上，狀處理系統綱能夠在 同-麵-個時隙中接收對應於一種通信協定的卵信號，而 在另-個時射接㈣應於另—種通㈣定的即信號。狀處 理系統300將所接收的信號轉換成於口卩表示的形式，用於例如 DSP進行隨後處理。 ΤΧ處理系統3〇1包括適當的邏輯、代碼和/或電路，該系統 鲁 根據多個通信協定發送信號。例如，τχ處理系統3〇1可接收將 根據特定通信協定（例如UMTS或IS-95)傳送的資料的丨和卩 形式。TX處理系統3〇1還適合發送其他形式的傳輸，例如藍 牙、WLAN、GPS、NFC、WLAN、ZigBee和DVB-Η。在這點 上，TX處理系統3〇 1包括多個濾波器和一個处功率放大器，經 配置後能利用適當的通信協定發送資料。例如，τχ處理系統 16 200830822 301包括帶通濾波器，在一種情況下該濾波器集中於與蜂窩電 話塔100 (圖1)相關聯的載波頻率，另一種情況下該濾波器集 中於與來自電腦101 (圖1)的藍牙信號相關聯的載波頻率。在 這點上，TX處理系統301能夠在一個時隙中根據一種通信協定 發送RF信號，而在同一幀的另一個時隙中根據另一種通信協 定發送RP信號。
TX處理系統301也包括多個放大器和多個混頻器。例如， 丁 X處理系統301包括用於放大低電平Rp信號以使其能夠通過 天線傳送的功率放大器。混頻器可用來調製來自DSp 3〇6的I/Q 信號。另外，TX處理系統301包括有驅動器，用於與1>八的輸入 阻抗相配。 振蕩器303包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於生成具 有特定頻率的本地振蕩信號。將來自振蕩器3〇3的本地振蕩狺 號輸入給RX處理系統300、TX處理系統30^PLL 3〇2。例如， 本地振蕩信號可用作内置於Rx處理系統3〇〇内的正交相位解 調器的參考信號。就這點而言，該解調器將接收的反^信號的 載波頻率轉移到基帶載波頻率，使得該RX信號可轉換到〗和卩 域0 PLL 302包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於生成輸出 頻率，該輸出頻率可以是多個輸入頻率。例如，pLL3〇2^N 分數合成器。在這點上，PLL有效地生成輸出信號，該輸出信 17 200830822
^的頻率可以是輸入信號（例如振蕩器舶的輸出）的頻率非 ί 1°:如果振_3頻率是1麻，那舰的輪出 帽和Ν都是整數。這樣，PLL就配置成能輪出 夕個頻率’賴_乡觀信齡進行資訊通信。
控制模組3〇4包括適當的邏輯、電路和/或代碼，實現咖 中多個元件的配置。例如，控制模組3〇4包括多個寄存器。令 多個寄存㈣來控制鮮_舰3_元件的舰性。在這 點上’控制模組304與連接到DSP3〇4的資料匯流排通過介面連 接’所以DSP3G何以讀和寫控概_仲的寄存器。控制模 崩4對在任何給出的時間裏使用多個通信協定中的哪一個也 進仃控制。例如’翻麵3G饱綱料伽料ϋ。事件 是用來簡定時間SDR3G5的各個元件進行重聽置。在本發 明的-個實施例中，第一時間用來配置SDR3()5，所以第一時 隙是_ΜΑΤΧ時隙2〇3(圖2) 〇隨後的事件___ 3〇5，從而第二時隙用作例如藍牙τχ時隙2〇2 (圖。控制器 執行這個功能可以降低DSP 304的處理功率要求。 DSP 304包括能使DSP 304與SDR 305之間交互]^q資料 的適當讀、電路和/或代碼，以及能配置舰奶的適當邏 輯、電路和/或代碼。在這點上，DSp 3〇4將來自衆多來源的資 料轉換成1和Q資訊，反之亦然。dsp3〇4將待發送的資訊保存 在緩衝器内，直到SDR305準備好要發送該資訊。在這點上， 18 200830822 服304包括與多個通信協定（例如wcdma和藍牙）相應的 多個發送和接收缓衝器规和3〇7。非易失性記憶體3〇9包括適 當的邏輯、電路和/或代碼’用於存儲資料。在這點上養綱 可在非易失性緩衝器611中存館各種酉己置設置，使得皿305 在系統重置之後能夠重新進行初始化。 來自控制模組的事件傳送給Dsp3〇4，向膽删指示出 發送或接收哪翻麵的叫觸。例如，控纏崎一個事件 傳送劍观304，顯示在例如WCDMA幢中下一個時隙將用來 發送藍牙#料。在這種情況下，Dsp綱轉換到對應藍牙資料 的緩衝’並在事件發生之制始傳送對應鮮資料餅 和Q樣本、給SDR3〇5。然後控纏组與Dsp3〇4通信，指示下一 個時隙例如用於傳送勵祖TX資訊。然後DSP轉換到對應 ;DMATX資料的緩衝器3〇8，並將與該資料對應的咏❾ 樣本輸出到SDR305。 圖4是本發明一個實施例中示例控制和資料介面的示意 圖參考圖4 ’顯示了計時器400和查找表401。計時器包括適 當的邏輯、電路和/或代碼，用於生成周期事件。在這點上， 计時器的周期性和事件發生的時間可由處理器（例如 /亍配置查找表明1包括適當的逛輯、電路和/或代瑪，用於 存儲各種對應于特定時隙的硬體配置設置。例如，查找表4〇1 中的第一元素包括將在11)]^幀的第一時隙中使用的硬體配 19 200830822 置設置。隨後的元素對應於—TDMA幀中的其他時隙。 ： 例如在操作中，DSP306(圖3所示）配置計時器在例如4.16 · 宅秒的周期裏生成8個時隙事件。另外，DSp用多個硬體元件 的配置置對查找糾〇1進行編程。該配置設置是能夠使S孤 3〇5(圖3)中的硬體元件處理特定通信協定的設置。例如，查找 表中的第二元素包括實現藍牙傳輸的配置缝。麵表中的第 五元素包括實現WCDMA傳輸的配置設置。在操作中，計時器 爲每一個時隙輸出存儲在查找表中的配置設置。例如，在第二 # 時隙裏，輸出藍牙傳輸的配雜置。在第五_，輪iSWCDMA 傳輸配置設置。按照這種方式，控制模組能自動重新配置各個 硬體兀件’例如狀處理系統3〇〇 (圖3所示）、處理系統期 (圖3所不）、PLL302 (圖3所示）和振蕩器303 (圖3所示）。 ^新配置το件以用於各種通信協定，能降低系統的成本，因爲 而要的7L件較少。這也會減少移動設備搬（圖i所示）中所需 的電路板面積。另外，因爲在空閒模式中各元件無需耗費太乡 Φ 的時間，_功耗得到了降低。 圖5八是結合本發明實施例使用的示例線性放大器的示意 圖It考圖5A，顯示了電晶體鄉、集電極電阻器（Rc) 504、 偏壓私阻裔503、輪入偏置電壓5〇卜集電極電壓5〇2、輸入信 號505和輪出信號506。 在紅作中，電晶體500的集電極通過集電極電阻器（RC) 20 200830822 f電源電壓观連接。偏置電細提供來㈣電晶體500的集 ^極上的電壓。偏置電壓由輸人信號奶和來調製。輸出信 號5〇〇是輪入錄敝大後的版本。
…偏置電觀1選擇爲能夠最大化對輸出信號5财效的電 璧擺中田例如’廷疋偏置電壓501，使電晶體500上的集電極電 壓爲電源電細的5〇%。這能在輸出信·中達到最高的蜂 至每麵麻。該偏置綠還控_晶體的增益。 圖犯是結合本㈣實補使_神麻放大輪入/ 輸出關係的示意圖。參考義，顯示了跨導曲_、作用區 (ctiveregion) 509、輸入信號511和輪出信號。圖頁示 的特性對應於圖5A顯示的電路。參考圖5B，較低的偏置電壓 赴較低的增益’減地’較高的偏置賴產生較高的增益。 在廷點上’當輸出信號51〇的變化报大時，電晶體辑增 非線性的。 ·； 在圖5Α所示的電財消耗的大部分轉都是集電極電阻 器谢和電城·肖耗的。在這兩鋪件巾雜的功率可以用 以下等式表示： WRc..
Ρτοτ 二 PRc · PQ 21 200830822 其中’ Ve是偏置電獅u
電極電阻器的電流，V是隹通過集 晶體消耗的神，Ρτ Γ^=%_耗的辨，是電 知，一源 :=ΓΓ輪出信號510中特定的輪出電壓擺=
=將輪出罐_5B所示的曲線往下移。這會使得電源電 堅進-步降低，因此會進—步降低電路巾的總雜。
圖6是本發明-個實施例中示例τχ處理系統的示意圖。來 考圖6 ’顯示了功率放大器(師〇4、預驅動胸、延遲緩衝 器606、校準·5、功率控制器·、電_、預驅動電獅 和偏置控制器607。預鶴器6⑻包括驅動器_和一對混頻器 610。ΡΑ6〇4包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於放大輸入 信號以使其能通過天線發送自去。ΡΑ_部結構包括圖认所 示的迅路。在這點上，除了輸入信號和輸出信號，ρΑ也具有 電源電壓輸入和偏壓輸入。 預驅動器600包括適當的邏輯、代碼和/或電路，實現基帶 信號的RF調製。在這點上，輸入信號是將被發送的資料的同 相和正交（I/Q)形式。I/Q資料源於DSP602，並在輸入預驅 動器600之前通過了延遲缓衝器606。預驅動器600的輸出端然 後輸出RF信號給PA604，在PA604中對該RF信號進行放大並 22 200830822
通過天線進行發送。 _頁如610包括適當的邏輯、電路和/或代碼，將輸入信號 進行m換。在這點上，混頻n61G能有效地將輸入的信號 和本地振蕩ϋ的乘積輪出。混_的輪出由以下等式表示： 。-4 cos㈣= ^[c〇s(q 一⑽ + c〇s(q • . . _ ‘ ：.· ..·:二 • · ·. 其中V〇疋混餘的輪出’场八2是給混頻器61〇的各個輸 入的振巾田’（^和吻是各個輸入信號的周期。混頻器61〇能有效 地在高於和倾壯錄鮮醜社生成輸人健的副 本。在升雜換的軌下，可使用高·、波H來·低頻信 號’只留下經升頻轉換過的信號或郎調製過的信號。爲了促 進轉換，在混頻器610内使用了衆多的緩衝器。這些缓衝器的 内部結構包括®5A所示的電路。在這點上，除了輸入信號和 輪出信號之外’該緩_也具有麵賴輸人，並可被偏置爲 具有預定的增益。將混繼6_輪出相加在―起，産生複合 輪出4§號，然後將該信號輪入給驅動界。 驅動器609包括適當崎輯、電路峨代碼，麟放大或 緩衝RF信號。在這點上，__細9來與pA綱的輸入阻 抗相配。驅動器6〇9具有比在輪出信號強於輸入信號的情況下 更大的增益。驅動||609_部結構包括圖5A所示的電路。在 這點上’除了輸入信號和輪出信號之外，驅動器6〇9也具有電 源電壓輸入，並被偏置爲具有預定的增益。 23 200830822 延遲缓衝益606包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於將 輸入信號·特定數量義本。在賴上，延賴衝器包括 FIFO。例如，可調整服)的大小，使之保存有_i/q樣本。 這‘的話’ 延遲缓衝II的樣本將被延衝帽樣本。Ι/Q樣 本由DSP602傳送給延賴衝器，然後將樣本傳送到預驅動器 600上。 功率控制|§601包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於生 成電源和與信號包__的偏置控制參考·。在這點上， 功率控制細輸入獅P6〇2傳送來的I/Q信號。然後包絡檢 測器分析進來的職號’來確定該信號的平均振幅。信號的 平均振幅對應於以下公式： 旦其中S是信號的振幅，㈣代表信號的同相分量和正交分 里。功率控制器601採集一系列樣本以用於確定信號的平均振 Γ信號包絡。在這點上，功率控制議包括有用於存儲樣 本的記憶體。紐辨㈣脑增出電·考賴、偏置押 制參考電壓和預轉H電源參考。這些參考雙與計算出 ^的平均包絡成比例。例如’如果包絡檢測器檢測到具有較大 =各的信號’便會增高參考。相反地，如果檢測到較小的 匕絡迹，則降低參考電壓。 μ >考龟壓將輸出到電源603、偏 置控制器607和預驅動器電源6〇8。 24 200830822
功率控制器601還回縣自控纖_4的控制信號（圖3 所示）調節各個參考電壓。在這點上，來自控制模娜的控 制信號能使轉控制⑽丨更快地彙聚淋個參考電壓的正確 如’功率控制器觀最初配置成處理符合例如 WCDMA的信號。輯控糖組綱指示下—個時隙將用於藍 絡’那麼功率控制器京尤會迅速地下調參考 最大包絡相對應的電壓。 牙例如如果監牙化號的包絡總是小於WCDMA信號的包 電壓爲與藍牙信號的 ⑽電源603、偏置控制器術和預驅動器電源_都包括適當 的浦⑨路和/或代碼，用於生成輸出電壓。在這點上，給 私源603、偏置控制器傭和預驅電獅8的輸人電麗大於 或小於各自的輪L電臟、偏置控制細和預驅動器 电'原k過彻開職式調節器完成轉換。該調節器通過將 輪入轉換爲脈衝’然後回應參考輸人改魏脈衝的占空度 ^nty cycle) ’來調節輸出電壓。例如，在輸入電壓爲職的 月、下通過生成具有5〇%占空度的脈衝就可以得到5伏的輸 出迅壓。然後對該脈觸波剌DC電壓。 迅源603偏置控制器6〇7和預驅動器電源識輸出的電麼 都由力率匕制满進行控制。照這樣，電源.偏置控制器 6〇7和預驅_電獅8可在將高壓轉化成低壓關時將與這 種轉換有騎雜最小化。電_的輪_於戰綱供 25 200830822 供電 電。偏置控制器607的輸出用於調節伙6〇4職偏置，進 制·4的增益。預驅動器電臟的輪出用於對預驅咖工
权準器6〇5包括適當的邏輯、電路和/或代碼，用於最小化 職出端產生的簡失真量。在這點上，有必功率控制 ⑽1的延親賴預鶴的延騎道她來確保伙 604有足夠的淨空間來處爾定包絡的信號。例如，pA綱不 需要太多淨空間來處理具有較小包絡的信號。的話，給Μ _的電源縣便得卿低。絲，如果在具有較高包絡的信 號進入ΡΑ 604之前供給ΡΑ 604的電源沒有得到增加的話，伙 604就會飽和。因此’預驅動器6()()和功率控制獅1中的延遲 量要相配’以使ΡΑ 604在錢到達伙6〇4之前具有足夠的淨空 間。 杈準器605通過測量ρΑ 604輪出端的IMD量將功率控制器 6〇1和預驅動裔_的延遲相配。這是通過在Dsp術生成正弦 φ 測試信號’並將這些信號轉換爲I/Q域，然後通過圖6中所示的 私路將這些信麟遞出去來完成的。例如，DSp6()2先輸出具 有小包絡的第一測試信號，然後輸出具有大包絡的第二信號。 例如，當功率控制器·和預驅動器6⑻的延遲不相配時，就會 在PA604的輸出端産生IM〇。校準器6〇5利用該資訊來調節延 遲緩衝器606所産生的延遲量，以減少或消除pA6〇4的輸出端 26 200830822 的 IMD 〇 系統只需要校準-次。因此，校準之後，將合適的延遲量 存餘非易失性記憶細内’並在祕重啓的時候再讀出^ 延遲量。 〜 在操作巾’ I/Q錢可料給延親衝獅6和功率控制器 601兩者。功率控制器6〇1存儲一系列的叫樣本，以用來確定 平均包絡。然後功率控制胸確定PA6G41?K需—點點增益 或不需要任何增益。在這雜況下，偏置控繼_產生的偏 置電壓被降低，從而也使PA6_電源電壓降低。例如，參考 圖5B ’對於較低增益來說，減小偏置電壓會使作龍移到 跨導曲線上的較健。其絲是也減小了PA6G4的電源電壓。 如果要求較高增益騎’那麼通·大魅，伽區將會 上移到跨導曲線5_較高點。爲了防止飽和，必須增大pA ^ 的電源電壓。按照這種方式’通過提供必需的最小電源電壓以 避免PA604飽和，便可最小化pA6〇4中的功耗。 除了降低PA 604的電源電壓之外，如果信號的包絡很小， 功率控制器601也會降低預驅動器電源6〇8的輸出。這是有可能 的，因爲對於較小的信號包絡來說，驅動器的9和混頻器61〇 的淨空間要求也很低。降低輸入到驅動器的9和混頻器61 〇的電 源會進一步降低系統的總功耗。 爲了防止PA 604輸出端産生IMD，必須通過延遲緩衝器 27 200830822 606將進入預驅動器6〇〇的1/(2信號延遲預定數量的樣本。這是
有必要的，從而功率控制器6〇1可以在經調製的j/q信號到達pA 604的輸入端之前調節pA6〇4的電源電壓和偏置電壓。例如， 如果延遲沒有進行適當設置，那麽電源電壓就會非常低，在這 種情況下PA就會飽和。如果電源電壓太高的話，又不會達到 取佳功率效率。因此，將進入預驅動器600的I/Q資料延遲合適 數里的樣本的話，可防止PA6〇4飽和，同時也能最小化pA 6〇4 的功耗。 延遲緩衝器606的最佳延遲可由校準器6〇5來確定。校準器 05通過測1由測试#號産生的JMD和調節由延遲缓衝器606 產生的延遲量來完成這—操作，以此來最小化IMD量。 町是本發明-個實酬中在時分複用無線系統中共用元 件的系統的示例操作流程圖。參考圖7，在步驟7〇〇中，Dsp 3〇6 (圖3所示）初始化SDR305(圖3所示）中的控制模組3〇4 (圖3 所=)。這包括配置計時器400(圖4所示）用於生成時隙事件。 麵點上，DSP306可配置計時器·，使得計時器在所給 日:間周期魅麟定數量的時轉件。例如，脱施配置計 = 400以使其在416毫秒的時間内生成平均分配的糾固時隙 、 P3G6也配置控制模組3G4，使得控模組3G4能控制 SDR3附的各個硬體元件。例如，刚_咖制模讀 以使第一時隙用於WCDMARX2叫圖2所示），第二時隙用於 28 200830822 ΒΤΤΧ202(圖2所示）。例如，控制模組3〇4包括配置設置組成 的查找表401 (圖4所示）。查找表4〇1中的每個條目都包含各 種硬體配置設置，對應於TDMA幀（例如WCDMA幀）中的 特定時隙。 在步驟701中，DSP306等待下一個時隙。在步驟7〇2中， 如果該時隙是用於通信的話，那麼控制模組3〇4發送針對特定 時隙的時隙事件。如果當前時隙上的通信被啓動，那麼在步驟 703中控制模組304生成時隙事件給DSP3〇6。否則，重復步驟 7〇1。在步驟704中，DSP 306檢查是否有任何資料待傳送。例 如，在資料傳送的情況下，DSP3〇6輪詢對應各種通信協定的 各個缓衝器308 (圖3所示）來確定是否需要傳送資料。在資料 接收的情況下，DSP306檢查來自SDR305的RX處理系統3〇〇 的I和Q資料。如果不需要進行通信，那麼就重復步驟7〇1。益 在步驟705中，控制模組3〇4配置各個硬體元件來實現針對 特疋協定的通信。例如，之前已將當前時隙配置爲用於藍牙丁乂 在種h況下’控制模組3〇4就會根據查找表内對應當前 時隙存儲的值配置RX處理系統300 (圖3) *τχ處理系統3〇]1 (圖3)中的各個濾波器、PLL302、本地振蕩器3〇%τχ處理 系統301中的功率控制器601 (圖6)。在步驟706中，DSP306 在資料傳送的情況下將資料傳送給SDR 3〇5的ΤΧ處理系 統301 ’或者在資料接收的情況下SDR 305的RX處理系統3〇〇 29 200830822 將I和Q資料傳送給膽> 3〇6。此後，重復步驟7〇〇。 · _是本發明-個實施例中調節幾個電源和偏置電壓的示： 例流程圖。在步驟㈣中，功率控制器6〇1緩衝一系列來自卿 602的嶋本。這使得在步驟8〇1中功率控制胸中的包絡檢 測器能夠確定信號的包絡。 双 在步驟802中，神控制器601計算pA6〇4增益和電源需求 以及驅動器609和預驅動器600中的混頻器61〇的電源需求。例 ^對於較小包絡來說，需要的是較小的增益和較低^電源電 ^ 壓。對於較大包絡來說，需要的是較大增益和較高電源電壓。 功率控制器601會考慮發送的信號的類型。由控麵組綱（圖 3所不）將這一資訊傳送給功率控制器6〇1。例如，功率控制器 601最初是配置爲處理對應例如WCDMA的信號。然後控制模 組304指示的是下一個時隙將用於藍牙。例如，如果藍牙信號 的包絡總是小於WCDMA信號的包絡，那麼功率控制器就能迅 速地將參考電壓下調到與藍牙信號的最大包絡相對應的電 鲁 壓，從而實現系統節能。 在步驟803中，功率控制器6〇1為電源603、偏置控制器607 和預驅動器電源608生成了適當的參考電壓。然後電源6〇3偏置 控制器607和預驅動器電便能提供對信號進行合適 的放大所需的電源和偏置電壓。 圖9是本發明一個實施例中校準延遲缓衝器的示例流程 30 200830822 : 圖。在步驟900中’將延遲緩衝器_中的延遲量設置爲-個低 於估計的最絲雜。在步侧巾，卿生成―系列正弦測 試信號。修，观輸出具有小包絡的第—職錄，然後輪 出具有大包絡的第二測試信號。例如’ #延遲不相配時，Μ _ 的輪會產生細。在步聊2巾，由鮮㈣将細。 在步驟903巾，將IMD#量與閾值進行比較。該閑值對應 春 於可接受的細量級。如果測得的IMD量大於該閾值，那麼在 步驟%钟就要增加延遲緩衝器6〇6中的延遲量。在這一步驟之 後’再次測量MD並與閾值做比較。例如，一旦細量小於闊 值，就停止這-處S ’並將朗的最觀遲存儲在非易失性記 憶體601中以便隨後取回。 本發明的另一個實施例提供了一種執行在此描述的用於 最小化通信系統中的功耗的步驟的方法。例如，pA6〇3的電源 馨 602經配置後能在TDM幀的第一時隙裏通過第一通信協定進 行通信，經重新配置後能在TDM幀的第二時隙裏通過第二通 信協定進行通信，PA 603的電源6〇2還可根據輸入到PA6〇3的 對應第一和第二通信協定的基帶信號的包絡成比封地進行調 正，並可在傳送給PA 603之由延遲緩衝器中確定的樣本 數來進行延遲，其中通信協定對應RP協定，例如Wcdma、 IISDPA、HSUDPA、GSM、GPRS、H>GE、WiMAX、〇pDM、 11職、2丨8666或藍牙。用於控制1>八6〇2的增益的偏置電壓 200830822 6:6，也可經調節使得能夠通過以上描述的通信協定進行通 信’並也可根據基帶信號的包絡成比例地調節。延遲緩衝哭咖 插=的延遲量可通過最小化伙6〇3輸出端的互調失真量鱗 异得到。包絡可通過估計信號的多個_樣本來測得。 和偏置控制器6_電_2可以是_調節器。 本發明還可以喪入在電腦程式產品進行實施，所述套裝程 式含能夠實現本翻方法的全料徵，#其安制電腦系統中 時’通财行’可以實現本發明的方法。本文件中的電腦程式麵 所指的是··可以_任條式語言、代碼或符號編寫的一組指 令的任何運算式，該指令組使魏具有資喊理能力，以直接 么實現特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之後實現特定功 此· a)轉換成其他語言、編碼或符號；的以不同的格式再現。 。本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域_人 員應田明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明 進订各種㈣及等同替代。另外，針對特定卿或具騎況，⑩ 可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本 發明不局限於所公朗具體實施例，喊當包括落人本發明權 利要求範圍内的全部實施方式。 【圖式簡單說明】 圖1是本發明一個實施例中示例移動設備與多個無線系統 進行通信的示意圖； 圖2是本發明一個實施例中示例時隙排列的示意圖； 32 200830822 圖3是本發明一個實施例中在時分複用無線系 件的示例系統的結姉 歲 圖4疋本發明一個實施例中控制和資料介面的示意圖； 圖5A是結合本發明實施例使用的線性放大器的示意圖； 圖5B是結合本發明實施例使用的線性放大器的輪入/輪出 關係的示意圖； ' 圖6是本發明一個實施例中示例TX處理系統的結構示意 圖； ~ 圖7是根據本發明一個實施例的時分複用無線系統中共用 元件的系統的執行流程圖； 圖8是本發明一個實施例中調節幾個電源和偏置電壓的流 程圖； 圖9是本發明一個實施例中校準延遲緩衝器的示例流程 圖。 【主要元件符號說明】 蜂窩電話塔100 移動設備102 RFID收發器104 WCDMARX時隙 201 藍牙TX時隙202 電腦101 衛星通信系統103 單幀200 WCDMATX時隙 203 GPSRX時隙 204 近場通信（near field communication，縮寫為NFC ) RX時隙 206 33 200830822 RX處理系統300 TX處理系統.301 PLL 302 振盪器303 控制模組304 軟體定義無線電（softwaredefinableradio,縮寫為SDR)系統305 DSP 306 接收缓衝器307 發送緩衝器308 非易失性記憶體309 計時器400 查找表401 電晶體500 輸入偏置電壓501 集電極電壓502 偏壓電阻器503 集電極電阻器（Rc) 504 輸入信號505 輸出信號506 跨導曲線508 作用區（active region ) 509 輸出信號510 輸入信號511 預驅動器600 功率控制器601 DSP 602 電源603 功率放大器（PA) 604 校準器605 延遲緩衝器606 偏置控制器607 預驅動電源608 驅動器609 混頻器 610

Claims (1)

  1. 200830822 十、申請專利範圍： 卜-種在通信緖巾處雜號的方法，其特徵在於，所述方法 包括： 〃配置放大器的電源電壓，使得在TD_的第一時隙中通過 第一通信協定進行通信； 重新配置所述放大器的所述電源電壓，使得在所述通 幀的至少第二時隙中通過第二通信協定進行通信； 按與賴第-和第二通錢定其+之—的基帶信號 的包絡成tb侧節所毅大器騎述電源電壓。 2、 如申請專利範圍第！項所述的在通信系統中處理信號的方 法，其中，所述方法包括： 配置所述放大器的偏置電壓，使得在職貞的第一時隙中 通過第一通信協定進行通信； 飾配魏毅Μ的㈣電壓，使得在所述獲 幀的至少第二時隙中通過第二通信協定進行通信。 3、 如申請專利範圍第2項所述的在通信系統中處理信號的方 法’其中，所述包括按與所述包絡成_所述放大 器的所述偏置電壓。 私如申請專利範圍第！項所述的在通信系統中處理信號的方 、、.〃巾所述方法包括將所述基帶信號延遲幾個樣本。。 5、、、如申請專利範圍第㈣所述的在通信系統中處理信號的方 -中所述方法包括通過最小化所述放大器的輸出端的 35 200830822 互凋失真量來計算所述樣本的數量。 、 6丄種可機喊憶體，其上存儲的電腦程式包括至少一個在通> =系統中用於處理信號的代碼段，所述至少一個代石馬段由機 器來執行用來使機器完成如下步驟： #配置放大器的電源電壓，使得在職貞的第一時隙中通過 弟通彳δ協定進行通信； 重新配置所述放大器的所述電源電壓，使得在所述顶 幢的至少第Μ隙中通過第二通信協定進行通信； _ 按與職所述第-和第二通信協定其中之一的基帶信號 的包絡成比例調節所述放大器的所述電源電壓。 如申明專利範圍第6項所述的可機讀記憶體，其中，所述至 少一個代碼段包括： 用於配置所述放大H的偏置電壓以使得在職貞的第一 守隙中通過第-通信協定進行通信的代碼； 用於重新配置所述放大器的所述偏置電壓以使得在所述 ❿ TD_的至少第二_中通過第二通信協定進行通信的代碼。 種在通化系統中處理信號的系統，其特徵在於，所述的系 統包括： 用於配置放大器的電源電壓以使得在TD_的第一時隙 中通過第一通信協定進行通信的一個或多個電路； 所述一個或多個電路實現重新配置所述放大器的所述電 36 200830822 源電壓以使得在所述職貞的至少第二時隙中通過第二通信 協定進行通信； 所述-個或多個電路按與遵循所述第—和第二通信協定 其中之-的基帶信號的包絡成_靖所述放大器的所 源電壓。 $ 9、如申請專利範圍綱所述的系統，其中，所述的一個或多 個電路用於： 、配置所述放大器的偏置電壓，使得在麵貞的第一時隙中 通過第一通信協定進行通信； 重新配置所述放大器的所述偏置電壓，使得在所述遞 幀的至少第二時隙中通過第二通信協定進行通信。 10、如中請專利範_項所述的系統，其中，所述—個或多個 電路按與所述包絡成比例調節所述放大器的所述偏置電壓。 37
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