TWI382777B - 傳輸功率控制系統、分碼多重存取通訊系統、及控制傳輸功率之方法 - Google Patents

Description

傳輸功率控制系統、分碼多重存取通訊系統、及控制傳輸功率之方法

本發明係有關於一種傳輸功率控制器，適用於行動電訊裝置中。

用於分碼多重存取(Code Division Multiple Access，CDMA)資料與電話系統(例如3GPP、WCDMA、CDMA200)方面的傳送器功率控制規格中，對於這些3G手機的操作要求十分嚴格。一般而言，與一蜂巢區(cell)內複數手機聯繫之基地台要求到達基地台之所有信號具有實質上相等的功率位準。假使不是這樣，對於具有較弱強度的信號而言，具有較大強度之這些信號則變成通道上干擾，且最終導致此蜂巢區終止操作。

一般而言，在一行動裝置(例如手機與無線網卡)內傳送器之增益會隨著傳送頻率、環境與晶片溫度、供應電壓、以及製造程序的差異而變化。然而，這些3G規格要求移動單元應該能在預設步階尺寸(step size)下根據來自基地台之指令來改變其輸出功率。行動手機一般期望能在輸出功率上達到1dB的改變，並具有0.5dB的精確性，且在功率上達到10dB步階變化，並具有2dB的精確性。此外，由基地台所傳送的絕對最大功率應被控制在2dB內。

為了在要求的動態範圍內達到指定的步階尺寸，製造者已廣泛地使用下面兩個技術之一(或兩者結合)。在第一個方案中，於產品測試期間大強度地校正手機，以便使手機至少在頻率方面的響應特徵化以及在電池電壓方面的響應特徵化(該項可選)。一般會避免對溫度的校正，因為其非常耗時間。第二個方案是在一般傳送操作下使用功率偵測器。此功率偵測器一般是對數放大器或接收信號強度指示器的型態，其通常花數百微秒來執行一次量測。這防止了偵測器在手機內一個時間槽接著一個時間槽地來使用，這是為了將傳輸功率控制在一個時間槽內，並且因此結合校正資料的方法以及在高傳輸功率層級下較少使用偵測器的方法，來避免手機超過相關3G標準所允許的最大傳輸功率。應注意，CDMA信號看似雜訊，因此一般而言，為了達到可靠的功率量測，這些偵測器需要一相對長的量測時間。每一WCDMA時間槽持續大約670微秒以及每一秒中大約有1500個來自基地台且由行動電話接收之功率校正指令。

有鑑於此，本發明提供一種傳輸功率控制系統來減少傳送器之傳輸功率與要求功率之間的誤差。

根據本發明之一型態，其提供一種傳輸功率控制系統，包括輸出功率估計器與傳輸功率控制器。輸出功率估計器比較一時間校準版本之輸入信號與傳送信號，用以估計傳送器之傳輸功率。傳輸功率控制器響應於輸出功率估計器，且用以比較傳輸功率與要求功率以便計算目標功率，其中目標功率考慮傳輸功率控制系統內之誤差，以及用來改變在傳送信號路徑上放大器的增益，以便減少傳送 器之傳輸功率與要求功率之間的誤差。

本發明另提供一種分碼多重存取通訊系統，其包括輸出功率估計器，比較一時間校準版本之輸入信號與傳送信號，用以估計傳送器之傳輸功率；以及傳輸功率控制器，響應於輸出功率估計器，且用以比較傳輸功率與要求功率以便計算目標功率，其中目標功率考慮傳輸功率控制系統內之誤差，以及用來改變在傳送信號路徑上放大器的增益，以便減少傳送器之傳輸功率與要求功率之間的誤差。

根據本發明之另一樣態，其提供一種傳輸功率之控制方法，用以控制行動裝置之傳輸功率，且此行動裝置操作在分碼多重存取模式或寬頻分碼多重存取模式下。此控制方法包括：比較時間校準版本之基頻信號或中間信號與傳送信號之降頻部分，以形成傳輸功率之估計；以及使用傳輸功率之估計，以在分碼多重存取或寬頻分碼多重存取時間槽之一功率切換期間內調整該傳輸功率朝向一目標值。

本發明改變在傳送信號路徑上放大器的增益，減少了傳送器之傳輸功率與要求功率之間的誤差。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖係表示根據本發明實施例之一行動裝置(例如一行動電話)之傳送部分簡化方塊示意圖。在提供至類比基頻處理系統10之前，先在行動裝置之數位基頻處理器2中將被傳送之信號(不論是語音或資料)乘以由行動裝置所使用的展頻編碼來將傳送信號編碼且展頻。此電路配置為此技術領域中具有通常知識者所熟知。輸出信號(包括同相信號與正交信號)傳送給射頻(RF)傳送器部分以作升頻操作，RF傳送器以標號12來標示，其輸出將被傳送之信號，儘管傳輸功率不足。此技術領域中具有通常知識者已知RF傳送器12，因此圖中簡單地以可變增益放大器來表示。與此行動電話裝置之許多其他核心元件一起，RF傳送器12設於一整體積體電路13上。來自RF傳送器12之RF信號提供至功率放大器14，其中該功率放大器14係作為一分離元件位於整體積體電路13外，，整體積體電路13用於執行升頻與第一階段的放大。功率放大器14之輸出信號經由電路板18之中間元件而提供至天線16，電路板18通常包括雙工器(duplexer)，以便提供將被提供至天線的相對強大的傳送信號，而同時將明顯較弱之接收信號路由至行動裝置內一接收電路(未顯示於圖中)。

晶片上傳送器(on-chip transmitter)(如RF傳送器12)的操作如同一小信號裝置，且小心操作以優化線性。同樣地，晶片外功率放大器(如功率放大器14)也優化為在其操作範圍之頂端上實現最大線性化。在最大功率或接近最大功率時達到線性化的代價是消耗了大量電流。然而，在較低輸出功率位準上，線性的需求削弱，因此功率放大器14的電流消耗可減少。結果，在較低輸出功率位準上，功率放大器14之設計者傾向於對功率放大器14進行電流消耗方面的優化，而不是藉由提供複數增益範圍來控制線性。在此文中，關於特定增益範圍之控制線性係表示在輸出功率位準Po上的改變dPo(其中，”d”表示一小改變)總是導致增益改變dGo，使得dPo/dGo維持固定。在習知技術中，數位基頻處理器2已被分派根據來自與行動裝置聯繫之基地台(未顯示於圖中)的控制信號，來控制晶片上傳送器12與功率放大器14之增益。在基地台控制中，基地台提供用來指示一步階增加或減少之信號，且此為基地台控制系統之特徵。在基地台與行動裝置之間的協同操作可稱為關於功率控制的”系統閉迴路”。然而，在本發明之一些實施例中，其與本地迴路一起工作。在本地迴路中，本地量測系統與控制系統25監控已產生的功率改變，且企圖於一時間訊框內實施校正，而此時間訊框明顯地短於在CDMA通訊架構中所使用的時間槽期間。

為了實現此本地迴路，提供指向性耦合器(directional coupler)30與衰減器32，以便分支(tap-off)來自功率放大器之輸出信號的一些信號下遊。此指向性耦合器30與衰減器32可達到足夠的寬頻，使得其轉移特性(transfer characteristic)在電話或相似移動通信裝置的頻率範圍內實質上固定不變。提供衰減器32之輸出信號至功率估計器40之第一輸入端42，其中，為了將分支的信號降頻至基頻頻率，功率估計器40也在第二輸入端44接收傳送振盪器信號之副本(copy)，使得分支的RF信號可與傳送本地振盪器信號混合。接著，其可與功率估計器40之第三輸入端46所提供之副本基頻信號來比較。功率估計器40也回應一些其他信號(將以第2圖來更詳細說明)，這致能功率估計器40在功率放大器14之輸出端上建立輸出功率的估計。此估計(以Pmeas來表示)被傳送至傳輸功率控制引擎(Transmit Power Control Engine，TPCE)50(其操作如同傳輸功率控制器)，其中，傳輸功率控制引擎(TPCE)50比較由功率估計器40所估計的獲得之量測輸出功率與接收自數位基頻處理器2之一需求輸出功率，來計算目標功率”Ptgt”(考量到在功率控制迴路中的不一致)。目標功率”Ptgt”接著作為一輸入信號提供至查找表單元60，其中，查找表單元60是用來查找關於傳送器12與功率放大器14之增益控制設定。

在一較佳實施例中，根據習知所使用的傳統查找表標準，查找表單元60是一插補查找表單元，其尺寸較小且因此減少很多記憶體要求。結果，其佔用不多的空間，且被要求來集中於此的資料可以很快地獲得。此查找表單元60將在稍後根據第3圖來說明。

第2圖更詳細地說明本發明實施例之功率估計器40之內部架構。經由指向性耦合器30自功率放大器14分支出之偵測到的RF信號”Pdetrf”被提供至混波器70之第一輸入端42。此混波器70在第二輸入端44接收本地振盪器信號LO(與RF傳送器12所使用之信號相同)，因此輸出一基頻頻率之降頻信號”Pmix”，其表示原始基頻信號。一般會提供兩個混波器，一個是處理同相通道，另一個則是處理正交通道。為了方便說明，假設只有一個信號通道存在來繼續討論。此混波器70之輸出信號被提供至可變增益放大器72，其提供可變增益”Gvga”給信號Pmix，以獲得標示為”Padc”之信號。可變增益放大器72之輸出提供至類比數位轉換器74。一對應的類比數位轉換器(Analog to Digital Converter，圖中表示為”ADC”)76接收來自類比基頻處理系統10之基頻信號”Pbb”，且類比數位轉換器76之輸出信號被提供至資料路徑校準電路(data path align circuit)77。資料路徑校準電路77之輸出信號與類比數位轉換器(圖中表示為”ADC”)74之輸出信號一起提供至資料路徑比較電路(data path compare circuit)78。資料路徑校準電路77使用一連串的暫存器以提供可選擇的延遲”Ts”，使得提供至類比數位轉換器(圖中表示為”ADC”)74之信號與提供至類比數位轉換器76之信號可進入近似時間校準(approximate time alignment)，以至於可藉由計算其數值的比率或差異來比較這些信號。這些方法中的任一者提供足夠的資訊以致能將被估計之增益。以dB為較佳表示單位之信號比較操作(例如用來估計其增益比率”Pdp”)由資料路徑比較電路78來執行。在計算每一信號之均方根(Root Mean Square，RMS)功率計算的期間內，此信號比較操作在一整合時間間隔”Tint”內執行，且信號被比較之前，直流(DC)偏移被移除。

在一較佳實施例中(且如之前所提及)，資料路徑比較電路78之輸出信號為信號強度的比率，且優選以分貝來表示。藉由在分貝上的操作，此系統的數個部分之各種增益可被加總在一起以提供功率量測。

設置可變增益放大器72，是為了抑制(更確切地說是調整)其輸入端上提供至類比數位轉換器74之信號振幅，使其具有相對較窄的振幅頻寬。這減少了類比數位轉換器74與76上的動態範圍要求，且因此使這些元件的實施變得更加簡單且便宜。接著說明上下文中可變增益放大器72之操作，其任務是調整(在限制內)其輸入端上提供至類比數位轉換器74之信號振幅。可得知由於傳送之RF功率減少，接著在混波器70之輸出端上的振幅也減少。因此，可變增益放大器72之增益需要被增加以將類比數位轉換器74之輸出端上的信號維持在所要求的操作範圍內。相反地，假使傳輸功率增加，可變增益放大器72之增益則需要減少。

可變增益放大器72之增益調整藉由使用系統關於目標輸出功率之消息與此無線系統設計的知識自動地執行。如前所提及，數位基頻處理器2維持一連續總量之編碼信號特性，因此，儘管是在標準化的刻度上，其具有可利用的”長期基頻功率平均”量測數值。長期基頻功率平均”Kbb”提供至功率估計器40之第三輸入端90。此長期基頻功率平均”Kbb”也提供至加總器100之第一加總輸入端，其中，加總器100接收來自加總器102的一輸入信號。加總器102之第一輸入端104接收提供至類比數位轉換器74之目標功率之估計”Kadc”，且其相減輸入端106接收功率目標值”Ptgt”，其中，功率目標值Ptgt是由傳輸功率控制引擎(Transmit Power Control Engine，TPCE)50來取得，將在下文進行說明。加總器100之輸出信號被提供至加總器110之第一加總輸入端，於其中，加總器100之輸出信號被加入至單一量測增益參數”Kdet”。單一量測增益參數”Kdet”是代表在由功率放大器14之輸出端至功率估計器40之輸入端42的偵測路徑上的增益(在此包括衰減)。在此方式中，所需要的VGA增益由功率估計器40自動地取得。

在一較佳實施例中，可變增益放大器72是在預設尺寸之步階下以增益變化之方式而數位控制。在一較佳實施例中，增益在6dB的步階下變化。然而，實際步階尺寸將不會精確地為6dB，所以每一增益變化具有小誤差。由於可變增益放大器72優選為受數位控制，因此，可更精確地稱為可程式化增益放大器，請注意儘管差異(如果有的話)很小。

發明人已領悟到，如果在要求的傳送輸出功率上的變化僅為相對稍小，假設小於1.2dB(此變化臨界值僅是用來作為範例，在其他例子中，此值可為在0至2dB之間的任一者)，接著，可變增益放大器72應被禁止在功率量測與校正週期中間產生增益變化。這移除了步階誤差(於當增益變化發生時有可能產生)的一種來源。在計算或實施功率校正後，可應用該增益變化。

在本地迴路運作時，可對功率放大器之每一功率放大器增益範圍量測參數Kdet，且其也本身說明了基頻信號路徑的選擇的全範圍位準(full-scale level)或降頻混波器70的增益與其標稱增益(nominal gain)之間的偏差。

一個可替代且同樣可執行的方法是不採用可變增益放大器72(其可以一固定增益放大器來取代)，且接受量測範圍減少的實際情況以及/或提供具有較大動態範圍之類比數位轉換器。應注意到，雖然在一可替換的配置中已敘述兩個類比數位轉換器，但是也可透過時間多工傳輸方法使用一個轉換器。

為了將資料路徑比較電路78之輸出信號轉換為絕對功率量測，第一加總器92將長期基頻功率平均”Kbb”加入至參考信號與偵測信號之比率上，以在加總器92之輸出端94上產生中間值，其係用來表示關於全範圍值的傳送信號之功率。此相關的功率Pdbfs被傳送至第二加總器96之加總輸入端。加總器96之另一輸入信號為可變增益放大器(VGA)增益設定，且在將功率Pdbfs減去可變增益放大器(VGA)增益設定後，為了在功率放大器之輸出端上提供放大器功率之估計”Pmeas”，加總器96之輸出信號透過加總器120加入至增益偵測路徑參數Kdet。因此，增益偵測路徑參數使得有關於全範圍輸出的標稱輸出功率映射至功率放大器之輸出端上的輸出功率估計。

傳輸功率控制引擎50接收量測獲得之功率估計Pmeas與來自數位基頻處理器2之功率請求信號Prqst，且根據這些來設定提供至查找表單元60的目標功率。傳輸功率控制引擎50不再是企圖減少量測功率與要求功率之間的差異，這是因為，當傳輸功率控制引擎50操作在明顯低於最大傳輸功率之功率下時(例如低於傳輸功率臨界值)，以及操作在功率放大器在其步階尺寸下可被視為接近線性的情況下時，包含功率估計器40之本地控制迴路不需要是有效的(將於稍後解釋說明)。因此，既使一旦考慮對基地台的連接而功率控制正操作在一系統閉迴路中，功率控制仍可被視為操作在”本地開迴路”。然而，當信號振幅明顯地增加以操作混波器72，且因此將輸入至數位類比轉換器74之信號振幅提升至足以使功率估計器40操作之範圍時，就建立了”本地閉迴路”。與包含基地台之系統閉迴路比較起來，此本地閉迴路本身仍為一線性迴路。

在操作於本地開迴路與操作於本地閉迴路之間的轉換(即在跨越傳輸功率臨界之傳輸功率上的變化)可能加大了當傳輸功率控制引擎50進入本地閉迴路模式時需要估計且調節的增益誤差。

傳輸功率控制引擎50比較要求功率與量測功率，且考慮任何已知的低功率本地開迴路功率誤差，並使用該等誤差來修改提供至查找表單元60的功率目標。

此插補查找表單元可被分隔成多個次範圍，如第3A與3B圖所示。具體如第3A圖所示，對於放大器輸出，可藉由將放大器特性細分為複數段落(例如SEG1-SEG4)來特徵化功率放大器14之增益。每一段落覆蓋一特定功率輸出範圍且由一起始值與斜率來定義，如此便可估計在此查找表單元中任何中間點的增益。根據第3A圖可得知，複數增益範圍並非連續的，反而是彼此相隔固定的增益步階。這是典型的實際放大器性能，於其中，提供至放大器之偏壓電流與供應電壓可以數位步階來切換，以改變放大器的特性。這些個別步階中每一者有效地定義一操作範圍，這些操作範圍是以插補查找表單元內記載的特性來表示。

在此例子中，第3B圖所示之插補查找表被細分為8個區域，以列1至列8來標示，每一者具有5個欄位：第一欄位”功率指數”是定義最小功率指標，即期望的輸出功率，且部分表單可適用於此最小功率指數；第二欄位”基礎增益”是定義基本增益，其表示當輸出功率等於功率指標時的功率放大器增益；第三欄位”增益斜率”定義關於輸出功率的增益變化率，這是功率放大器增益圖示中特定部分之斜度；另外兩個控制欄位”GPO”與”DAC”都是有關於控制功率放大器操作之參數，例如分別是偏壓電流與跨越功率放大器之供電電壓。

在一較佳實施例中，在查找表單元中每一區域列持有相對適度的資料量，例如，在第3B圖中，每一區域列包括32位元且表單只需要32個區域列。對於每一區域列而言，第一欄位”功率指數”具有7個位元(1/4dBm步階)，第二欄位”基礎增益”具有9個位元(1/16dBm步階)，第三欄位”增益斜率”具有8個位元(1/128dBm步階)，第四欄位”GPO”具有4個位元，且第五欄位”DAC”具有6個位元。

查找表單元可適用來接受另一輸入，即長期基頻功率平均(long term baseband power average)Kbb，使得期望的輸出功率可被選擇做為基頻功率與放大器增益之函數。

在用直流-直流轉換器來控制功率放大器增益切換與透過欄位GPO或DAC設定實施直流-直流轉換器控制於插補查找表單元的一些情況下，功率控制系統必須提供額外時間來採取量測以證明直流-直流轉換器的穩定。為了達到此目的，功率控制系統在查找表內偵測有效欄位DAC或GPO設定上的變化，且暫時推遲(suspend)其操作序列一段預設時間，以等待直流-直流變為穩定。此延遲可被程式化。此外，為了避免傳送放大器在趨於穩定期間內操作於不穩的位準，控制器可在趨於穩定期間內關閉傳送器。

第4圖係表示根據本發明實施例之操作示意圖。沿著第4圖之X軸(橫座標)所繪製的要求功率是藉由功率放大器之功率增益設定來表示由功率放大器要求之功率，而顯示於Y軸(縱座標)之天線功率則表示實際輸出功率。實際上，此圖示將以1dB步階來量化，但為了簡單表示，這些步階已被平坦化。在較低的操作功率範圍內，如區域150所指示，功率放大器明顯地為線性。因此，雖然存在一較低功率本地開迴路誤差，如第4圖之區域152所指示，放大器之功率輸出精確地追隨要求功率。此誤差的大小無法在區域150內量測，如圖所示，這是因為其處於功率估計器40之動態範圍170之外。但是，因為由對應基地台提供之功率增加或功率減少指令而相應操作之行動裝置形成的系統閉迴路能遮掩此誤差，因此，此誤差無關緊要。然而，隨著要求功率增加，功率將越過一較低臨界值160，其中，此較低臨界值160可視為功率估計器40變為有效時所處的傳輸功率臨界值。

在第4圖中，標號154係表示功率放大器擴展/比較、標號155係表示功率放大器增益控制步階、標號156係表示開迴路與傳送設計所保證的步階準確性、標號157係表示絕對準確性與估計器量測所控制之步階準確性、標號158係表示無校正的控制曲線、以及標號159係表示功率控制系統響應。

假使系統閉迴路功率控制(即包含基地台之閉迴路)要求用以導致天線功率由區域150增加至區域170(其表示功率估計器40之操作動態範圍)某處之一功率變化時，傳輸功率控制器在一個兩步驟處理內達到功率變化，以便調節任何開迴路功率誤差。首先，把給下一時間槽之功率設定成對應處於或接近於低臨界值160的中間值，使得可量測低功率本地開路迴路增益或功率誤差152。將此誤差向前傳送以作為部分之功率目標計算，以確保一旦本地閉迴路功率控制變為有效時，其無法突然藉由提升輸出功率之一步階變化來強迫此誤差被校正，其中，提升輸出功率之一步階變化會逐漸損害基地台與手持式裝置之間的系統閉迴路操作。然而，相對於習知技術中必須花費長時間來平均類雜訊信號，由於偵測到的信號與已知的傳送信號之間的比較可快速地估計放大器增益，因此，一旦功率估計器運行操作，傳送資料信號之”偵測”版本可與來自類比基頻處理系統10之資料信號進行比較，以非常短時間期間(一般是幾微秒)完成放大器增益之估計。

傳輸功率控制引擎50也可控制任何輔助積體方塊之設定，例如功率放大器、類比轉數位轉換器或增益控制器，而這些方塊都可使用來控制輸出功率。由於天線處信號振幅的相對快速穩定，傳輸功率控制引擎50可使功率估計器40在一時間槽開始之後非常快速地完成輸出功率量測，且使功率估計器40計算步階尺寸校正並將此步階尺寸校正傳回到插補查找表單元60，使得另一功率放大器增益校正可完成。當將最終校正提供至輸出功率時，查找表單元可被禁止去改變有效功率放大器增益，且可控制設定以防止此變化所引發之其他功率誤差。

一旦傳輸功率已被建立，數位基頻處理器2讀取天線功率之最終量測，以根據由基地台傳送至行動裝置之下一傳輸功率控制指令來計算下一功率要求。

同樣地，當由區域170至區域160轉變時，傳輸功率控制引擎50產生待執行的一中間步階，使得低功率本地開迴路誤差152可在由本地回授管轄至本地開迴路管轄的轉換中被量測到。

傳輸功率控制引擎50也可用來限制來自基地台之傳輸功率的要求，以進一步增加傳輸功率。假使傳輸功率控制引擎50開始實施功率限制，則設定”限制旗標”，使得數位基頻處理器2可被告知限制已經發生。限制功能也可在傳輸功率範圍之較低部分(最小功率)上被致能。

數位基頻處理器2可同步地或非同步地與傳輸功率控制器互相作用。在同步模式下，藉由自天線讀取來自前一功率調整步驟中量測獲得的功率且一起使用此量測獲得的功率與基地台所發出之傳輸功率變化指令，數位基頻處理器2產生每一功率要求，以計算新的功率目標。在非同步模式下，數位基頻處理器2發出功率變化要求，而不需讀取來自先前步驟量測獲得之功率。由於來自基地台的回授，全部的功率控制仍繼續進行。

第5圖係表示本發明之實施例，本地量測與控制系統25之插補查找表單元適用於升頻轉換器12的混波器204之前與之後的小信號放大器200與202之增益之控制。如此，藉由使用上述之功率控制系統，可調整射頻(RF)傳送器之基頻與射頻增益。查找表單元60也提供資料以控制GPO、DAC1、與DAC2，GPO、DAC1、與DAC2藉由設定在功率放大器內有效的電晶體之數量、以及由直流-直流轉換器210所提供的功率放大器內之偏壓電流與跨越功率放大器之供應電壓來控制功率放大器增益。量測與控制系統接收來自數位基頻處理器2(未顯示)之資料，但也回傳實際傳輸功率之估計與狀態旗標，使得數位基頻處理器2可讀取更新之功率估計，且也知道限制何時發生。

第6A與6B圖是表示根據本發明實施例之操作流程圖。判斷程序開始於步驟300，在此步驟中，執行一測試以察看是否發生改變傳輸功率之請求。假使改變傳輸功率之請求已發生，控制前進至步驟302，否則控制則繞回至步驟300。

步驟302檢查以察看功率之要求變化是否將導致由第4圖之區域150至區域170之轉變，於區域170中量測窗區(以及因此本地閉迴路功率控制)會變為有效的。假使此轉變發生，控制進入至步驟310，在步驟310中，自插補查找表單元查找與期望增益有關且用以提供中間輸出功率之放大器參數，且將這些放大器參數提供給放大器。控制接著前進至步驟312。在步驟314完成傳輸功率的量測之前，於步驟312中計算出穩定期間。如前所述，這表示對一中間值設定功率。

控制由步驟314前進至步驟320，於其中，查找表單元被檢查來獲取要求的輸出功率，且放大器參數自查找表單元60獲得，放大器操作參數則提供至功率放大器。控制接著前進至步驟322，在此步驟中，執行一測試以察看功率放大器偏壓與增益控制設定是否已改變。在此情況下，外部元件(例如直流-直流轉換器)需要的穩定時間需要被列入考慮，且結果若為是則控制進入至步驟324。在步驟324中，等待渡過這些元件的一穩定期間。因為功率放大器14所輸出之信號可能發生錯誤且可能暫時地(關於增益切換之期間)導致其他射頻系統參數惡化，此功率放大器在此穩定期間內被限制提供輸出信號(例如藉由中斷其輸入信號以及/或關閉第5圖之放大器200/202或第1圖之放大器12之輸出)。控制由步驟324進入至步驟326，在此步驟中，等待進一步的與傳送放大器12相關的穩定期間完成。假使步驟322判斷在放大器內操作區域上的變化沒有發生，則控制直接進入步驟326。

控制由步驟326進入至步驟328，在步驟328中，量測輸出功率。接著，控制進入步驟330，在此步驟中，量測獲得之功率與要求的傳輸功率進行比較，以估計在放大器增益中的適當校正。此校正以更新目標功率的形式來進入至插補查找表單元60，而插補查找表單元60將其轉換為一增益設定。在此校正期間，為了避免透過移動至精確增益尚未量測之一相異功率放大器範圍來使校正無效，插補查找表單元60阻止改變功率放大器增益範圍。

控制由步驟330前進至步驟332，在步驟332中，再次執行實際輸出功率之量測，當操作在同步模式時其可用來提供更精確的輸出功率讀取給數位基頻處理器2，此外，使用最後之量測給予下一個要求作為基礎。在步驟332之量測可在一延長時間期間內執行，其中，此延長時間期間係藉由指定一完成期間或者藉由參考一預設完成期間的之參數t所定義。控制接著返回步驟300。

重新回到步驟302，假使判斷出並沒有因為需要的功率變化產生進入量測窗區170之轉變，則控制進入至步驟340。步驟340測試要求功率變化是否表示僅發生在區域170內之變化。假使是，控制進入至步驟320，否則控制則前進至步驟350。

步驟350檢查確認步驟300所要求的傳輸功率變化是否將引起自可用估計器來執行量測之區域170到不可使用估計器之區域150的轉變。假使此轉變發生，控制則進入至步驟352，否則控制進入步驟360。

步驟352導致查找表單元被存取，以查找對應臨界值160之中間值上操作的參數，使得在步驟354中提供放大器時間穩定之後，於低功率開迴路增益誤差可在步驟356中被量測到。一旦增益誤差已被量測到，在步驟358中，計算、查表、且應用一校正過的功率(考慮到要求的功率與誤差)。控制接著進入至步驟300。在一些實施例中，相等於步驟322與324之步驟可介於步驟352與354之間。或者，藉由省略步驟356與358，可省略在由區域170至區域150之轉換期間內的增益誤差量測。在此情況下，步驟352立刻將輸出功率設定為要求的功率，且增益控制僅對應基地台來執行。

返回執行步驟350，假使判斷出功率控制步驟僅發生在區域150內，控制前進至步驟360，在步驟360中，自查找表單元中查找要求的功率變化，且將此變化提供至大器，在步驟362之穩定期間後，控制接著返回步驟300。

應注意到，一些傳輸功率變化可由數位基頻上的變化、功率放大器上的變化、或者這些方法的結合來促成。一般而言，假使僅在數位基頻上獲得變化，由於對功率放大器之操作造成較小的擾亂，因此這是獲得變化的最佳方法。

因此可提供一系統，其藉由偵測在功率放大器之輸出端上的信號且比較這些信號與提供至放大器之輸入端和升頻鏈路之對應信號，此系統可快速地估計射頻傳送器增益。接著，根據其使用之單一係數的轉換(可在每一增益範圍)，可將此增益映射為功率，其中，此單一係數是在室溫特性階段期間中被量測到，以將傳輸功率之內部估計轉換為傳輸功率之外部量測估計。最後，根據全範圍而量測獲得之傳輸功率之連續平均值，其由數位基頻處理器如編碼流程部分般保持，如此提供了關鍵的最後部分，以將傳送信號之特性與放大器增益的消息轉換為可靠的放大器傳輸功率估計。

另外，藉由估計傳送器級之增益以及使用輸入信號功率之優先通知，其能提供更快速的傳輸輸出功率之控制，以形成傳送信號功率之估計，其中，輸入信號功率之優先通知可由行動裝置(例如行動電話)之數位基頻處理器來獲得。信號功率之估計是用來告知在行動電話系統內本地提供的控制迴路之判斷。在此方法下，在逐時間槽的基礎上，可動態地提供精確的功率控制，因此消除了在生產測試期間的冗長電話校正。

輸出功率估計器係比較在放大器輸出端上且被降頻的信號或部分信號與輸入至放大器之信號(或基頻信號)。應注意到，放大器可以數個放大器階來形成，例如小信號放大器或功率放大器，且在兩放大器階之間可存在例如降頻之步驟。藉由使用類比基頻信號與放大器之降頻輸出信號，可方便地執行這比較操作，且可推演出放大器增益。在一較佳實施例中，對於每一被比較的信號而言，可量測直流偏移之RMS功率淨值。藉由使用關於基頻信號之絕對功率位準之消息以及藉由使用關於由天線至估計器輸入之量測信號路徑上的損失的消息，此結果接著轉換為絕對功率。

為了將放大器之輸入端上的信號與放大器之輸出端上的信號來進行的充分時間校準，提供了延遲系統，以進行將要執行的增益比較。可藉由比較在升頻與放大前之基頻信號與傳送至天線之信號的解調變部分來完成這個比較。

在3G行動電話裝置之資料與控制系統中，儘管是根據行動裝置內數位-類比轉換器之數位全範圍來標準化，處理器持續至放大器的長期平均信號功率的量測，且長期平均功率之量測因此可與放大器增益評估以及在室溫研究室特性下所獲得的另一單一參數結合，以使得可量測放大器之輸出端上的實際信號功率。其中該單一參數可在逐頻帶的基礎上提供來實現更好的性能。

本發明之傳輸功率控制器以及/或估計器只在每一傳送時間槽的起始上執行一小段時間，且在時間槽所要的目標功率位準上來計算射頻傳輸功率校正。這些校正接著立刻實施於每一時間槽的傳送發端。在一較佳實施例中在此傳送架構下，每670微秒時間槽中，控制器只運行大約25-50微秒。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

2．．．數位基頻處理器

10．．．類比基頻處理系統

12．．．RF傳送器/升頻轉換器

13．．．整體積體電路

16．．．天線

18．．．電路板

25．．．本地量測與控制系統

30．．．指向性耦合器

32．．．衰減器

40．．．功率估計器

42、44、46．．．功率估計器40之輸入端

50．．．傳輸功率控制引擎

60．．．查找表單元

72．．．可變增益放大器

74、76．．．類比數位轉換器(ADC)

77．．．資料路徑校準電路

78．．．資料路徑比較電路

90．．．功率估計器40之輸入端

92、96、100、102、110、120．．．加總器

94．．．加總器92之輸出端

104．．．加總器102之輸入端

106．．．加總器102之相減輸入端

150．．．較低的操作功率範圍之區域

152．．．較低功率本地開迴路誤差之區域

154．．．功率放大器擴展/比較

155．．．功率放大器增益控制步階

156．．．開迴路與傳送設計所保證的步階準確性

157．．．絕對準確性與估計器量測所控制之步階準確性

158．．．無校正的控制曲線

159．．．功率控制系統響應

160．．．較低臨界值

170．．．功率估計器之動態範圍

200、202．．．小信號放大器

204．．．混波器

210．．．直流-直流轉換器

300、3020、310、312、314、320、322、324、326、328、330、332、340、350、352、354、356、358、360、362．．．方法步驟

第1圖係表示根據本發明實施例，根據一個CDMA標準來操作之行動電話裝置。

第2圖係表示第1圖中功率估計器之元件示意圖。

第3A及3B圖係表示第1圖中插補查找表單元之內部資料結構示意圖。

第4圖係表示根據本發明實施例，藉由比較未校正功率放大器與行動裝置之響應所獲得之輸出功率對要求功率之示意圖。

第5圖係表示相似於第1圖之電路圖，但顯示了額外的資料流路徑。

第6A與6B圖係表示根據本發明實施例操作流程圖。

2．．．數位基頻處理器

10．．．類比基頻處理系統

12．．．RF傳送器/升頻轉換器

13．．．整體積體電路

16．．．天線

18．．．電路板

25．．．本地量測與控制系統

30．．．指向性耦合器

32．．．衰減器

40．．．功率估計器

42、44、46．．．功率估計器40之輸入端

50．．．傳輸功率控制引擎

60．．．查找表單元

Claims (15)

1. 一種傳輸功率控制系統，包括：一輸出功率估計器，比較一時間校準版本之輸入信號與傳送信號，用以估計一傳送器之一傳輸功率；以及一傳輸功率控制器，響應於該輸出功率估計器，且用以比較該傳輸功率與一要求功率以便計算一目標功率，其中該目標功率考慮該傳輸功率控制系統內之誤差，以及用來改變在一傳送信號路徑上一放大器的增益，以便減少該傳送器之該傳輸功率與該要求功率之間的誤差。
2. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率控制系統，其中，在降頻後，該輸出功率估計器比較該輸入信號之振幅與該傳送信號之振幅以估計該放大器之增益。
3. 如申請專利範圍第2項所述之傳輸功率控制系統，其中，為了估計該傳輸功率，該輸出功率估計器更響應於基頻信號功率之一估計、信號偵測路徑上之增益、與提供至在該信號偵測路徑上一類比數位轉換器的信號功率目標中至少一者以及該目標功率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率控制系統，更包括一插補查找表單元，其中，該傳輸功率控制器計算一目標功率值，且該目標功率值被提供至該插補查找表單元，其中該插補查找表單元插補該放大器之複數增益控制設定。
5. 如申請專利範圍第4項所述之傳輸功率控制系統，其中，該插補查找表單元用來提供複數控制值給至少一小信號放大器以及一功率放大器，且該插補查找表單元劃分 成複數輸出功率區域，每一該等輸出功率區域係由與輸出功率有關之一基本增益與一增益變化速率來定義。
6. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率控制系統，其中，該傳送信號之一部分與一本地振盪信號混合，以便形成一降頻信號，該降頻信號由一可變增益放大器來放大且接著由一類比數位轉換器來轉換成一數位信號，且假使該傳輸功率之變化低於一變化臨界值時，可限制該可變增益放大器之增益變化。
7. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率控制系統，其中，當該傳輸功率之變化低於一變化臨界值時，該輸出功率估計器是無效的，且該傳輸功率控制器響應於由一基地台所發出之一功率變化請求。
8. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸功率控制系統，其中，當該傳輸功率變化以跨越該傳輸功率臨界值時，該傳輸功率控制器估計一開迴路功率誤差，且在計算該目標功率時使用該開迴路功率誤差。
9. 如申請專利範圍第8項所述之傳輸功率控制系統，其中，當該傳輸功率之變化導致該傳輸功率由低於該傳輸功率臨界值增加至高於該傳輸功率臨界值時，該傳輸功率控制器的變化分兩步驟執行，在一第一步驟中，該傳輸功率控制器將該傳輸功率設定為等於或稍高於該傳輸功率臨界值的一數值上，使得可估計該開迴路功率誤差，且在一第二步驟中，該傳輸功率控制器使用該開迴路功率誤差以作為該目標功率計算之一部分，使得該開迴路功率增益不會立刻被移除。
10. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率控制系統，其中，該傳輸功率控制器用來控制一信號放大器、一功率放大器、以及一數位類比轉換器中至少一者的設定，以控制該功率放大器之供電電壓或偏壓電流，以便改變該功率放大器或該信號放大器、該功率放大器與該數位類比轉換器中每一者之增益。
11. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率控制系統，更包括一數位基頻處理器，其中，為了根據一基地台所發出之一下一傳輸功率控制指令來計算一隨後要求功率，該數位基頻處理器讀取一增益量測或傳送信號功率之量測。
12. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率控制系統，其中，當該傳輸功率改變以跨越一臨界值而由一第一區域轉變至一第二區域時，該傳輸功率控制器的變化分兩步驟來執行；在該第一區域中，該傳輸功率對於該輸出功率估計器而言足夠的大以能夠估計該傳送器之該傳輸功率，在該第二區域中，該輸出功率估計器無法估計該傳輸功率；在一第一步驟中，該傳輸功率控制器將該傳輸功率設定為等於或稍高於該臨界值的一數值上，使得可估計一開迴路功率誤差；以及在一第二步驟中，該傳輸功率控制器使用該開迴路功率誤差以作為該目標功率計算之一部分。
13. 一種分碼多重存取通訊系統，其包括：一輸出功率估計器，比較一時間校準版本之輸入信號 與傳送信號，用以估計一傳送器之一傳輸功率；以及一傳輸功率控制器，響應於該輸出功率估計器，且用以比較該傳輸功率與一要求功率以便計算一目標功率，其中該目標功率考慮該傳輸功率控制系統內之誤差，以及用來改變在一傳送信號路徑上一放大器的增益，以便減少該傳送器之該傳輸功率與該要求功率之間的誤差。
14. 一種控制傳輸功率之方法，用以控制一行動裝置之傳輸功率，該行動裝置操作在分碼多重存取模式或寬頻分碼多重存取模式下，該控制方法包括：比較一時間校準版本之基頻信號或中間信號與一傳送信號之降頻部分，以形成該傳輸功率之估計；以及使用該傳輸功率之估計，以在分碼多重存取或寬頻分碼多重存取之時間槽之一功率切換期間內調整該傳輸功率朝向一目標值。
15. 如申請專利範圍第14項所述之控制傳輸功率之方法，其中，比較輸入信號振幅與該傳送信號之降頻部分，以形成一放大器增益之估計，且結合該放大器增益之估計與在該輸入信號內長期平均功率之估計，以在50微秒期間內形成該傳輸功率之估計。