CN101888263B

CN101888263B - 具有数据速率相关的功率放大器偏置的电子设备

Info

Publication number: CN101888263B
Application number: CN2010101782046A
Authority: CN
Inventors: R·W·蒂法梅尔; D·康格
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: EP2251975A1; RU2011150637A; HK1150686A1; US8165642B2; WO2010132218A1; KR101186028B1; JP2012527165A; CN101888263A; JP5010059B1; EP2251975B1; RU2494530C2; DE102010020453B4; AU2010201752A1; US20100291975A1; DE102010020453A1; AU2010201752B2; KR20100122869A

Abstract

电子设备内的无线电路可以包含用于放大传输的射频信号的输出功率放大器电路。可以使用偏置电压给功率放大器电路供电。可以有选择地减小偏置电压的幅值以便节省电能。控制电路可以包含在各种状态下使用的偏置电压设置的表。这些状态可以包括由链路质量、传输模式状态和所需的数据速率确定的所需输出功率。当链路质量低时或当需要高的数据速率时，偏置电压可被保持在相对高的电平，以便确保功率放大器线性地操作，并且不会表现出过多噪声。当链路质量高时或当如语音通话的情况数据速率低时，可以减小偏置电压以便节省电能。

Description

具有数据速率相关的功率放大器偏置的电子设备

技术领域

本发明一般地涉及无线通信电路，尤其涉及进行功率放大器偏置调整的无线通信电路。

背景技术

手持电子设备和其它便携电子设备正在变得日益流行。手持设备的例子包括手持计算机、蜂窝电话和媒体播放器。比传统的手持电子设备略大的流行便携电子设备包括膝上计算机和平板计算机。

部分地由于其移动属性，便携电子设备通常被提供有无线通信功能。例如，手持电子设备可以使用长距离无线通信，以便与无线基站通信。蜂窝电话和具有蜂窝功能的其它设备可以使用850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的蜂窝电话波段通信。还可以在2100MHz的通信波段内通信。当在适当的基站的范围内时，便携电子设备可以使用短距离无线通信链路。例如，便携电子设备可以使用2.4GHz和5.0GHz的Wi-Fi

(IEEE 802.11)波段和2.4GHz的Bluetooth

波段通信。

为了满足消费者对小外形因子无线设备的需要，制造商不断地努力减小用于这些设备内的组件的大小。例如，制造商已经尝试最小化用于便携电子设备内的电池。

具有小电池的电子设备具有有限的电池容量。除非明智地小心消耗电能，具有小电池的电子设备可能表现出不可接受的短的电池寿命。由于蜂窝电话设备的用户通常需要长的通话时间，用于减少功率消耗的技术在支持蜂窝电话通信的无线设备中特别重要。

因此，希望能够提供具有改进的功率管理能力的无线通信电路。

发明内容

便携电子设备诸如蜂窝电话或其它手持电子设备被提供有无线通信电路。该无线通信电路可以包括功率放大器电路。可调电源电压电路可以提供用于给功率放大器电路供电的可调偏置电压。

便携电子设备中的存储和处理电路可以控制由可调电源电压电路产生的偏置电压的电平。当以相对高的数据速率传输数据时，偏置电压可被设置为相当高的电平。这有助于确保功率放大器电路具有足够的净空，以便传输高数据速率信号而不会表现出不希望的非线性。当以较低数据速率传输数据时，通常不需要高的偏置电压。在这些情况下，可以通过减小提供给功率放大器的偏置电压的电平节省电能。

存储和处理电路可以保持所希望的偏置电压的查找表。可以使用该查找表以便按照不同的所希望的输出功率、不同的操作模式(例如，语音或数据)和不同的传输数据速率的函数确定用于功率放大器电路的适合的偏置电压。存储和处理电路可以使用一种数据传输速率参数诸如立方度量(cubic metric)确定正被传输的数据量。

从附图以及对优选实施例的下列详细描述中，将会更加明了本发明的其它特征、其属性和各种优点。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的具有无线通信电路的说明性电子设备的示意图；

图2是根据本发明的实施例的说明性无线通信电路的电路图；

图3是示出根据本发明的实施例，射频信号的峰值与平均值的比可以如何在使用电子设备内的无线通信电路进行通信期间按照时间的函数改变的图；

图4是示出根据本发明的实施例，当以不同的输出功率传输射频信号时可以如何给电子设备内的功率放大器电路提供不同的偏置电压的图；

图5是示出了根据本发明的实施例，电子设备内的控制电路可以如何基于诸如所希望的输出功率、传输模式和立方度量值的准则进行功率放大器电路的电源电压调整的表；

图6是示出了根据本发明的实施例，可以如何按照不同的所希望的输出功率、传输模式和立方度量值的函数，进行功率放大器电路的电源电压调整的图；

图7是示出了根据本发明的实施例，可以如何按照为了适应链路质量变化而进行的输出功率调整、传输模式和立方度量值的函数，进行功率放大器电路的电源电压调整的图。

具体实施方式

本发明一般地涉及无线通信，并且更具体地，涉及以无线电子设备内的无线通信电路管理功率消耗。

无线电子设备可以是便携电子设备，诸如膝上计算机或有时被称为超便携类型的小型便携计算机。便携电子设备还可以是更小的设备。更小的便携电子设备的例子包括腕表设备、悬挂设备、耳机和耳塞设备、以及其它可佩戴的微型设备。采用一种适合的布置，便携电子设备可以是手持电子设备。

无线电子设备可以是，例如，蜂窝电话、具有无线通信能力的媒体播放器、手持计算机(有时也称为个人数字助理)、遥控器、全球定位***(GPS)设备和手持游戏设备。诸如这些的无线电子设备可以执行多种功能。例如，蜂窝电话可以包括媒体播放器功能，并且可以具有运行游戏、电子邮件应用、网络浏览应用和其它软件的能力。

图1示出了诸如手持电子设备或其它便携电子设备的说明性电子设备的图。图1的设备10可以是移动电话、具有媒体播放器能力的移动电话、手持计算机、遥控器、游戏机、全球定位***(GPS)设备、膝上计算机、平板计算机、超便携计算机、具有执行这些设备中的一种或多种的功能的能力的设备、或任意其它适合的便携电子设备。

如图1所示，设备10可以包括存储和处理电路12。存储和处理电路12可以包括一种或多种不同类型的存储设备，诸如硬盘驱动存储设备、非易失存储器(例如，闪存或其它电可编程只读存储器)、易失存储器(例如，静态或动态随机访问存储器)等。存储和处理电路12可用于控制设备10的操作。电路12中的处理电路可以基于处理器，诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用处理电路、功率管理电路、音频和视频芯片、射频收发器处理电路、有时被称为基带模块的射频集成电路、以及其它适合的集成电路。

采用一种适合的布置，存储和处理电路12可用于运行设备10上的软件，诸如Internet浏览应用、网络电话(VOIP)应用、电子邮件应用、媒体回放应用、操作***功能等。存储和处理电路12可用于实现适合的通信协议。可以使用存储和处理电路12实现的通信协议包括Internet协议、无线局域网协议(例如，IEEE 802.11协议-有时已被称为Wi-Fi

)、用于其它短距离无线通信链路的协议，诸如Bluetooth

协议、用于处理2G蜂窝电话通信服务的协议、3G通信协议，诸如高速上行链路分组接入(HSUPA)协议等。

设备10可以具有诸如电池14的一个或多个电池。为了最小化功率消耗并由此延长电池14的寿命，可以使用存储和处理电路12实现用于设备10的功率管理功能。例如，可以使用存储和处理电路12调整设备10上的射频功率放大器电路，并且可以使用存储和处理电路12调整从收发器电路提供给设备10上的射频功率放大器电路的输入的输入功率水平。可以进行的功率放大器调整包括增益设置调整(例如，有选择地打开或关闭增益级)和电源电压调整(有时也称为偏置电压调整)。可以基于用于各种不同操作状态的优选控制设置的表，自动实时地进行这些调整。

在控制设备10的操作时可以使用在存储和处理电路12上实现的控制算法。例如，可以基于诸如所希望的输出功率和设备10在其中操作的传输模式类型(即，数据模式或语音模式)的准则，由控制算法实时地确定所希望的功率放大器偏置电压。配置存储和处理电路12以便实现控制算法的代码可被存储在存储和处理电路12内。除了其它功能之外，所述代码尤其可以帮助在可能节省电能时减小功率放大器偏置电压。为了防止不希望的性能下降，当减小的偏置电压不会使得设备10难以满足所希望的性能准则时，可以有选择地进行功率放大器偏置电压减小。

可以使用输入输出设备16，以便允许向设备10提供数据，并且允许从设备10向外部设备提供数据。可用于设备10的输入输出设备16的例子包括诸如触摸屏(例如，液晶显示器或有机发光二极管显示器)的显示屏、按钮、操纵杆、点击轮、滚轮、触摸垫、小键盘、键盘、麦克风、扬声器和用于创建声音的其它设备、照相机、传感器等。用户可以通过以设备16提供命令来控制设备10的操作。还可以使用设备16向设备10的用户传递视觉或声音信息。设备16可以包括用于形成数据端口的连接器(例如，用于附接外部装置，诸如计算机、外设等)。

无线通信设备18可以包括通信电路，诸如由一个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路、功率放大器电路(例如，受来自存储和处理电路12的控制信号控制，以便在满足所希望的性能准则的同时最小化功率消耗的功率放大器电路)、无源RF组件、天线、以及用于处理RF无线信号的其它电路。还可以使用光(例如，使用红外线通信)发送无线信号。

设备10可以在有线和无线通信路径上与外部设备诸如附件、计算装置和无线网络通信。

例如，诸如有线和无线耳机的附件可以与设备10通信。设备10还可被连接到音频视频装置(例如，无线扬声器、游戏控制器、或者接收并播放音频和视频内容的其它装置)或诸如无线打印机或照相机的外设。

设备10可以使用有线和无线路径与个人计算机或其它计算装置通信。计算装置可以是例如具有相关联的无线接入点(路由器)或建立与设备10的无线连接的内部或外部无线卡的计算机。该计算机可以是服务器(例如，Internet服务器)、具有或不具有Internet接入的局域网计算机、用户自己的个人计算机、对等设备(例如，另一个便携电子设备10)或任意其它适合的计算装置。

设备10还可以与诸如蜂窝电话基站、无线数据网络、与无线网络相关联的计算机等的无线网络装置通信。这些无线网络可以包括网络管理装置，所述网络管理装置监视与网络通信的诸如设备10的无线手机的无线信号强度。为了提高网络的整体性能，并且确保最小化手机之间的干扰，网络管理装置可以向每个手机发送功率调整命令(有时也称为传输功率控制命令或TCP命令)。提供给手机的传输功率控制设置指示具有弱信号的手机增加发射功率，从而它们的信号可被网络正确地接收。同时，传输功率控制设置可以指示其信号被以高功率清晰地接收的手机减小其传输功率控制设置。这减少了手机之间的干扰，并且允许网络最大化其可用无线带宽的使用。

当设备10从网络接收到传输功率控制设置时，或在其它适合的时刻，设备10可以进行适合的传输功率调整。例如，设备10可以调整由收发器电路提供给设备10上的射频功率放大器的信号的功率水平，并且可以调整射频功率放大器。诸如这些的功率放大器调整可以包括增益模式设置调整和供电电压调整。

来自设备10上的功率放大器的输出信号通过使用设备10上的天线从设备10传输到适合的接收器。用于无线通信电路18的设置可以包括控制功率放大器的增益设置的增益模式调整。例如，增益模式调整可以控制功率放大器工作于使用所有可获得的功率放大器级的高增益模式，还是关闭功率放大器上的一个或多个增益级以便节省电能的低增益模式。可以使用电源电压调整以便帮助最小化在给定增益设置下的功率消耗。在典型的电路体系结构中，收发器电路可以给功率放大器的输入提供射频信号以便通过天线传输。收发器电路输出这些射频信号的功率确定了功率放大器的输入功率水平(此处有时也称为Pin)。可以进行输入功率调整(对Pin的调整)，以便调整由设备10传输的射频信号的功率。

设备10的天线结构和无线通信设备可以支持任意适合的无线通信频带上的通信。例如，可以使用无线通信设备18覆盖诸如850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的蜂窝电话语音和数据波段，以及2100MHz波段、2.4GHz和5.0GHz(有时也被称为局域网或WLAN波段)的Wi-Fi

(IEEE 802.11)、2.4GHz的Bluetooth

波段、以及1550MHz的全球定位***(GPS)波段的通信频带。

设备10可以用无线通信电路18中的天线结构的适当配置覆盖这些通信波段和其它适合的通信波段。可以在设备10中使用任意适合的天线结构。例如，设备10可以具有一个天线或可以具有多个天线。设备10中的每个天线可用于覆盖单个通信波段，或每个天线可以覆盖多个通信波段。如果希望，一个或多个天线可以覆盖单个波段，而一个或多个附加的天线中的每一个用于覆盖多个波段。

图2示出了可用于设备10的图1的电路18中的说明性无线通信电路。如图2所示，无线通信电路44可以包括诸如天线62的一个或多个天线，并且可以包括射频输入输出电路90。在信号传输操作过程中，电路90可以提供由天线62传输的射频信号。在信号接收操作期间，电路90可以接受已被天线62接收的射频信号。

由设备10传输的数据信号可被(例如，从图1的存储和处理电路12)提供给基带模块52。可以使用单个集成电路(例如，基带处理器集成电路)或使用多个电路实现基带模块52。基带模块52可以在输入线路89处接收(例如，从存储和处理电路12)将被在天线62上传输的信号。基带模块52可以提供将被传输到RF收发器电路54内的发射器电路的信号。发射器电路可经由路径55耦接到功率放大器电路56。控制路径88可以从存储和处理电路12接收控制信号(图1)。这些控制信号可用于控制被收发器电路54内的发射器电路经由路径55提供给功率放大器56的输入的射频信号的功率。此处这个传输的射频信号功率水平有时被称为Pin，这是由于它表示功率放大器电路56的输入功率。

在数据传输过程中，功率放大器电路56可以将传输信号的输出功率提升到足够高的水平，以便确保适当的信号传输。电路57可以包含射频双工器和其它射频输出级电路，诸如射频开关和无源元件。如果希望，所述开关可用于使得电路44在传输模式和接收模式之间转换。可以使用双工滤波器57基于输入和输出信号的频率路由输入和输出信号。

匹配电路60可以包括诸如电阻器、电感器和电容器的无源组件的网络，并且确保天线结构62与电路44的其余部分的阻抗匹配。由天线结构62接收的无线信号可通过诸如路径64的路径传递到收发器电路54内的接收器电路。

每个功率放大器(例如，功率放大器56中的每个功率放大器)可以包括诸如级70的一个或多个功率放大器级。作为例子，每个功率放大器可用于处理单独的通信频带，并且每个这种功率放大器可以具有3个串连的功率放大器级70。级70可以具有诸如输入72的接收偏置电压和其它输入信号的输入。可以使用诸如路径76的控制信号路径提供这些输入信号。来自存储和处理电路12的控制信号可用于有选择地启用和禁用级70。可以使用路径86将偏置电压提供给输入72。

通过有选择地启用和禁用级70，功率放大器可被置于不同的增益模式。例如，可以通过启用所有3个功率放大器级70而将功率放大器置于高增益模式，或可以通过启用2个功率放大器级置于低增益模式。如果希望，可以使用其它配置。例如，通过仅接通3个增益级中的1个，可以支持非常低的增益模式，或可以通过有选择地启用增益级的其它组合，提供具有多于3个增益模式设置的布置(例如，在具有3个或多于3个增益级的功率放大器中)。

可由电压源83给诸如可调电源电路78的可调电源电路供电。电压源83可以例如是诸如图1的电池14的电池。源83可以在正电源端子82处给可调电源电路78提供正电池电压，并且可以在地电源端子84处给可调电源电路78提供地电压。可以使用锂离子电池、锂聚合物电池或任意其它适合类型的电池实现源83。

最初，由电池提供的电压可以是高的。当电池耗尽时，由电池提供的电压往往下降。通过使用可调电源电路78，在电源电压路径86上提供给功率放大器电路56的电压Vcc的量可被保持在所希望的值。例如，在适当的状态下，电源电路78可以从源83接收随时间下降的原始电池电压，并且可以在输出路径86上产生相对恒定的输出功率Vcc。这可以帮助避免在源83的电池是新电池时给功率放大器56的电路提供过高电压的浪费情况。这种过高电压可以导致电路56的浪费的功率消耗。

可以通过在诸如路径80的路径上接收的控制信号控制可调电源电路78。该控制信号可被从存储和处理电路12(图1)或任意其它适合的控制电路(例如，在基带模块52中实现的电路、收发器电路54中的电路等)提供给可调电源电路78。在图2的例子中，收发器电路54包括可被用于控制可调电源电路78的存储和处理电路92。存储和处理电路92可以包括立方度量计算器电路94和数模转换器(DAC)电路96。立方度量计算器94可以根据当前被电路44传输的射频信号的已知属性计算被称为立方度量的无线通信参数。

存储和处理电路92可以保持用于控制电源电路78的控制设置的表。该表可以包括由可调电源电路78提供的偏置电压(Vcc值)的列表。基于电路44的已知操作状态，诸如其当前的传输模式(数据还是语音)、当前的立方度量值(在0dB到4dB范围内的值)、以及由功率放大器电路56产生的所希望的输出功率值Pout(例如，在双工滤波器57的输出98处测量的来自放大器56的输出功率)，并且基于该表内的控制设置的值，存储和处理电路92可以指示数模转换器96在路径80上产生适当的控制信号(例如，模拟控制电压)。

由数模转换器96在路径80上提供的控制信号可用于调整在路径86上提供给功率放大器电路56的正电源电压Vcc的幅值。可以在对功率放大器电路56进行增益模式调整的同时，并且对路径55上的电源(pin)进行调整的同时，进行这些电源电压调整。

有时可以减小用于给射频功率放大器电路56供电的偏置电压Vcc的值以便节省电能。然而，应当小心以便确保偏置电压不会被减小得太多。如果Vcc被过度减小，功率放大器电路56将不能线性地执行，并且可能表现出限幅。如果被以低得引起限幅的Vcc值供电，无线通信电路44可以表现出过度的非线性，并且可能不能满足预期的性能准则，诸如相邻频道泄漏比(ACLR)的最小所需水平。在诸如这些的情况下，功率放大器电路56有时被称为不具有足够的“净空”以便执行其预期的放大功能。

如果Vcc足够大，功率放大器电路56将线性地操作，并且不表现出限幅。因此功率放大器电路56能够处理具有大峰值均值比(PAR)的值的信号。高数据速率信号(诸如使用HSUPA协议的高数据速率信号)与相对大的PAR值相关联。因此在功率放大器电路56被以足够大的偏置电压Vcc供电的情况下，功率放大器电路56将表现出足够的净空以便处理这些高数据速率信号。

图3给出了示出了可以如何按照时间的函数改变从设备10传输数据的速率以及从而被传输的射频信号的峰值均值比的图。在时刻t0，从电路44传输的数据量可以是相对低的(即，小于TDR1)。当设备10的用户在通话或仅以相对低的HSUPA数据速率传输数据时，可以相对低的数据速率以及诸如这种的相关联的低峰值均值比操作设备10和电路44。

当设备10需要上传更多数据时，可以提高所需的数据传输速率。在图3的例子中，在t1和t2之间的时间，数据的上传速率相对高(即，在TDR1和TDR2之间)。这些提升的数据传输速率一般与高PAR值相关联。可以使用大的数据传输速率，例如，以便适合大文件的传输(例如，诸如照片的电子邮件附件)，或为流数据提供高数据速率。可能需要提高的数据速率的动作的例子包括视频传输(例如，用于视频电话呼叫)和游戏。这些仅是说明性的例子。一般地，如果需要，可以在设备10上运行需要使用提高的数据速率的任何应用。

对传输大量数据的需要通常是暂时的。例如，用户可能需要将图片上传到服务器。在上传操作过程中(即，在图3的例子中从时间t1到时间t2)，传输信号的峰值均值比可以相对高(例如，8dB)。当上传结束时(例如，在图3的例子中时间t2之后)，用户可能仅需要以设备10进行语音通话。在语音通话过程中，传输信号的峰值均值比可以相对低(例如，3.5dB)。

为了处理这些随时间改变的需要而不浪费电能，设备10的存储和处理电路可以指示可调电源电路78实时地调整偏置电压Vcc。当链路质量不好和/或当传输信号需要高数据速率时，可以增加Vcc的值，以便确保功率放大器电路56具有足够的净空。当链路质量改善和/或当传输信号所需的数据速率下降时(例如，当上传少量数据或当在语音模式时)，可以减小Vcc的值。Vcc的这些减小的值有助于减少由功率放大器电路56消耗的电能的量。

无线链路诸如与2G协议相关联的无线链路有时仅支持相对低的数据上传速率(例如，1Mbps或更小)。其它无线链路，诸如与3G高速上传分组接入(HSUPA)移动电话协议相关联的无线链路可以支持显著更高的上传数据速率(例如，高至几Mbps或甚至5Mbps或更多或7Mbps或更多)。语音模式的操作(其中仅有语言数据被从用户处上传)一般需要低的数据速率(通常低于100kbps并且明显低于1Mbps)。数据模式上传操作可以涉及极大上传数据速率，尤其是当数据模式是HSUPA数据模式时。为了确保功率放大器电路56的足够的线性和低噪声，当数据传输速率被提高时，可以给功率放大器电路56提供增加的偏置电压。例如，当上传速率超过5Mbps时，可以提供比上传速率小于1Mbps或2Mbps时更大的偏置电压。还可以根据模式进行偏置电压的增加(例如，用于语音模式的更小的偏置和用于HSUPA模式的更大的偏置，尤其是在较高HSUPA数据速率时)。

通常基于接收到的传输功率控制(TPC)命令确定传输功率的所需水平。当基站确定具有设备10的链路不佳时，基站可以向设备10传输指示设备10增加其输出功率的TPC命令。当基站确定链路质量良好，并且从设备10接收的功率量多于足够的量时，基站可以发送指示设备10减小其输出功率的TPC命令。这种降低的输出功率帮助防止设备10干扰附近设备的操作。减小的输出功率水平需求还允许通过允许降低提供给可调电源电路78的偏置电压Vcc的大小来节省电能。

可以使用DC/DC转换器或任意其它适合的功率转换电路实现可调电源电路78。电路78可以在电源路径82上从电池83接收相对较高的电压Vccbatt，并且可以在输出路径86上以相对较低的电压Vcc产生相应的经调节的电源电压Vcc。在一种典型布置中，电池电压Vccbatt的范围可以从大约4.3伏到大约3.6伏，并且输出电压Vcc的范围可以从大约3.6伏到2.7伏。可以基于在路径80上接收的控制信号调整电压Vcc。电压Vcc可被连续地调整(例如，以便提供在范围2.7伏到3.6伏或其它适合的范围内的任意所希望的输出电压)，或可被设置为两个或多个离散电平中的所选择的一个电平(例如，2.7伏、3.0伏、3.4伏、3.6伏等)。

功率放大器电路56可以包括多个功率放大器，每个功率放大器处理不同的通信波段(例如，诸如850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的通信频率波段)。如果希望，电路56中的某些或全部功率放大器可以处理多个通信波段(例如，相邻波段)。

功率放大器电路56可以在路径76上接收控制信号。这些控制信号可用于有选择地接通或关闭每个功率放大器内的特定电路块。这类调整可用于将每个功率放大器置于所希望的增益模式。在双模态布置中，每个功率放大器可被置于高增益模式或低增益模式。如果希望，可以支持其它类型的多模布置(例如，可以调整功率放大器56以便在三种或更多不同增益设置的布置下操作)。

以产生比所需更多的净空的偏置电压操作功率放大器电路56可能会浪费电能。因此，可由存储和处理电路12实时地调整电源电压Vcc的大小，以便帮助最小化功率消耗。在图4的图中示出了可以按照所需的输出功率水平Pout的函数有选择地减小偏置电压Vcc以便节省电能的方法。

图4的曲线示出了可以如何减小用于功率放大器电路56的供电电压Vcc，以便最小化功率消耗(假设固定的数据速率传输需求)。在这个例子中，可以节省的电能的量取决于功率放大器56的输出处所需的输出功率的量。当需要时，(例如，根据无线网络TPC指令或其它要求)，功率放大器可以以其最高的操作电压Vcc操作。例如，当需要24dBm的输出功率时(在图4的例子中)，功率放大器可被置于其高增益模式，并且可被以V2(直线102中的点100)的电源电压供电。当需要诸如21dBm的降低输出功率时，不再必须以V2操作功率放大器。而是，用于功率放大器的电源电压可被减小到V1(直线102中的点104)的Vcc值。这有助于减少功率消耗。如果需要较低的输出功率，可以进一步减小Vcc。

DC/DC转换器78和其它功率调节器电路的效率可以受到DC/DC转换器78在其输出处产生的操作电压Vcc和操作电流Icc的影响。在高输出电压Vcc和高输出电流Icc下，诸如DC/DC转换器的可调电源电路可以在峰值效率下操作。在较低的Vcc和Icc水平，效率趋于下降。因此，只有在通过减小Vcc获得的功率放大器电能节省不会被DC/DC转换器78中的功率消耗的增加抵消的情况下，才可以最有效地减小电源电压Vcc。当减小Vcc时，用于给功率放大器56供电的供电电流和电压的值趋于下降，并且只要功率放大器功率消耗的减小不被由于在低效状态中操作电源电路78而产生的功率损失完全覆盖，整体功耗将减小。作为这些考虑的结果，即使所需的输出功率在PT之下(作为例子)，可能希望将Vcc的值减小到不小于VT。

除了基于输出功率需要调整Vcc之外，可以基于数据传输的所需速率和相关联的PAR值调整Vcc。低的传输速率与语音通话和少量的上传数据(例如，当进行网络浏览时)相关联。较高传输速率与上传大文件和参与高数据速率服务(例如，视频会议、游戏等)相关联。存储和处理电路92可以确定在给定的时刻设备10上激活了哪些类型的应用。例如，存储和处理电路92可以确定何时用户正在进行语音电话通话(即，设备10处于语音模式)，并且可以确定何时用户正在上传数据(即，设备10处于数据模式，并且正在上传与正常语音通话相关联的数据不同的数据)。通过监视哪些应用正在设备10上运行，并且通过轮询激活应用的状态信息，可由存储和处理电路92收集这种信息。

存储和处理电路92可以包括用于按照设备10的数据速率传输要求(和相关联的PAR要求)计算适当的偏置电压Vcc的基于软件的和基于硬件的资源。可以使用任意适合的参数，以便基于电路44的数据传输速率表示所需电压Vcc的量。采用一种此处作为例子描述的适合的布置，使用收发器电路54中的电路实现立方度量计算器94。立方度量计算器94计算公知的立方度量(CM)参数。在传输过程中，给定信道的相邻信道泄漏比(ACLR)的值取决于功率放大器电路的增益特性的三阶非线性。当在传输信号中提供高数据速率和相关联的峰值均值比时，必须以相对高的偏置电压给功率放大器电路56供电，以便确保足够的放大器线性，并且因此确保不会超过希望的最小ACLR水平。立方度量计算器94可以确定给定峰值均值比和相关联的数据传输速率所需的Vcc的增加量。具体地，计算器94可以基于正被RF输入输出电路90传输的信号的当前传输信道配置计算立方度量CM，从而存储和处理电路可以使用实时计算的CM的值确定如何调整Vcc。由于CM值是对提供PAR和数据传输速率的增加所需的Vcc增加量的响应，因此CM值有时被称为数据传输速率参数。

可以使用任意适合的控制算法方案。采用此处作为例子描述的一种适合的布置，存储和处理电路92可以使用诸如图5的表106的查找表。如图5中所示，表106可以具有偏置电压Vcc的可能值的行和列。将被使用的Vcc的值取决于当前传输的信号的所希望的输出功率Pout。Vcc的值还取决于设备10当前在语音模式还是在数据模式(例如，HSUPA数据模式)下操作，以及如果在数据模式下操作，取决于数据传输速率。

可以使用对数据上传速率敏感的任意适合参数表示希望增加偏置电压的状态。例如，可以用相应于不同数据速率(Mbps)的所希望的偏置电压值Vcc填充表106。数据传输速率参数不必与数据速率线性地成比例，只要数据传输速率参数的值反映出希望相对低的偏置电压的情况(即，当数据传输速率参数具有相对低的值时)和希望相对高的偏置电压的情况(即，当数据传输速率参数具有相对高的值时)之间的差别即可。采用一种适合的布置，查找表106具有按照立方度量CM的值的函数改变的偏置电压值。然而，这仅是说明性的。查找表的值可以按照表示将要使用多大的功率放大器偏置的任意其它适合的数据传输速率参数的函数改变。

图6的图示出了可以如何按照各种操作状态的函数调整Vcc。当将要支持相对低的数据速率时(例如，与语音通话或0dB的CM值相关联的速率)，可以用从曲线108中选择的偏置电压Vcc偏置功率放大器电路56。例如，当需要21dBm的输出功率时(例如，当由于用户靠近基站，链路质量良好时)，可以使用2.7伏(点A)的偏置电压偏置功率放大器电路56。存储和处理电路92可以使用图5中的表106的第一列，以便基于已知的输出功率值(21dBm)查找适当的偏置电压值。

如果设备10和其相关联的基站之间的链路的质量发生衰退(例如，由于用户行进到距离基站更远的位置)，基站可以发出指示设备10将其输出功率增加到24dBm的用于设备10的TPC命令。为了确保在这些操作状态下功率放大器性能是可以接受的(例如，确保满足最小ACLR值)，设备10可以将Vcc增加到3.0伏(曲线108上的点B)。

如果设备10在数据模式下操作，并且需要相对高的数据传输速率(例如，CM＝2)，设备10可以使用曲线110选择用于功率放大器电路56的Vcc值。如果所希望的输出功率是21dBm(例如)，设备10可以给功率放大器电路56提供3.4伏的Vcc值(点C)。如果所希望的输出功率增加到24dBm，可以给功率放大器电路56提供3.6伏的Vcc值(点D)。图5的表106中可以存在任意适合数目的列，并且图6的图中可以存在任意适合的相应数目的偏置电压调整行(如以虚线111示意指示的)。在图6中使用两个行108和110以及在图5的表106中使用若干不同的立方度量值(CM＝0、1、2…)仅是说明性的例子。

图7的图示出了对用于功率放大器电路56的偏置电压进行实时调整所涉及的操作。在图7中，示出了了4个离散操作状态(状态112、114、116和118)以便给出简化的例子。在正常操作期间，通常会出现其它输出功率Pout和数据传输速率要求。

设备10最初可以在相应于图6的直线108上的点A的状态112下操作。在该状态下，设备10可以在语音模式(例如，用户正在进行语音通话)下操作，或可以用相应于0dB的CM值(即，低的PAR值)的数据速率上传数据。设备10和设备10与之通信的外部装置(例如，诸如蜂窝电话基站的网络装置)之间的无线通信链路的质量相对良好，从而输出功率要求Pout相对低。在这种状态下，Vcc可以是2.7伏(作为例子)。

如果链路质量劣化，设备10可以将功率放大器56的输出功率Pout增加到24dBm，并且可以相应地增加用于功率放大器56的偏置电压Vcc，以便确保性能仍然可以接受。在这种情况下，设备10将在状态114(图6例子中的直线108上的点B)下操作。

如果链路质量得到改善而数据传输模式(语音或数据)没有任何改变并且数据传输速率没有任何改变，设备10可以返回状态112。

如果设备10在状态112下操作，并且运行在设备10上的应用需要增加的数据传输速率(例如，上传大的数据文件或支持高数据速率服务，诸如设备10上传视频的服务)，设备10可以将用于功率放大器56的偏置电压Vcc增加到3.4伏，而不增加输出功率Pout。在相应于2dB的说明性立方度量值的这种配置中(即，提高的PAR值)，设备10可以在状态116(图6的例子中的直线110上的点C)下操作。

当设备10在状态116下操作，并且设备10和基站之间的无线通信链路的质量劣化时，基站可以要求设备10将其输出功率增加到24dBm。在这种情况下，设备10可以将其输出功率增加到24dBm，并且可以同时将用于功率放大器56的偏置电压增加到3.6伏，以便确保保持所需的性能准则(例如，最小ACLR值)。当以这种方式操作时，设备10处于相应于图6例子中的直线110上的点D的状态118。

可以使用可调电源实时地进行调整(诸如图7的调整)，以便确保在减小功耗的同时满足性能约束。

根据一个实施例，提供了一种便携电子设备上的无线通信电路，包括射频功率放大器电路，其放大以一种数据传输速率从所述便携电子设备传输的射频信号；可调电源电路，其给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压；和存储和处理电路，其指示所述可调电源电路以至少部分地基于所述数据传输速率选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路包括立方度量计算器，其计算被传输的射频信号的立方度量，并且所述存储和处理电路指示所述可调电源电路至少部分地基于所述立方度量提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路还包括数模转换器，该数模转换器至少部分地基于所述立方度量给所述可调电源电路提供模拟控制信号。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路存储所述存储和处理电路在确定所述可调电源电压的适当电平时使用的查找表。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路还包括数模转换器，该数模转换器至少部分地基于所述数据传输速率给所述可调电源电路提供模拟控制信号。

根据另一个实施例，当所述无线通信电路在第一模式下操作时，所述射频信号包括语音数据，其中当所述无线通信电路在第二模式下操作时，所述射频信号包括具有大于5Mbps的数据上传速率的高速上行链路分组接入数据，并且所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电路在第一模式期间以低于在第二模式期间的值给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述无线通信电路使用来自电池的电能操作，所述无线通信电路还包括从所述电池接收电池电压的所述可调电源电路中的电池输入，和电源电压输出，所述可调电源电压被在所述电源电压输出处提供给所述射频功率放大器电路，所述可调电源电压小于所述电池电压。

根据一个实施例，提供了一种电子设备，包括射频输入输出电路，所述射频输入输出电路提供将被从所述电子设备无线传输到外部装置的射频信号；射频功率放大器电路，所述射频功率放大器电路放大所述射频信号；可调电源电路，所述可调电源电路给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压；和存储和处理电路，所述存储和处理电路确定所述电子设备在语音模式还是在数据模式下操作，并且指示所述可调电源电路以至少部分地基于所述电子设备被确定为在语音模式还是被确定为在数据模式操作所选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述数据模式包括高速上行链路分组接入数据模式，其中所述射频信号包括以至少5Mbps的数据速率上传的数据。

根据另一个实施例，所述语音模式包括这样的模式，其中所述射频信号表示以低于100kbps的数据速率上传的数据。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路包括立方度量计算器，所述立方度量计算器计算当前正被传输的射频信号的立方度量，并且所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电路以至少部分地基于所述计算的立方度量所选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路存储所述存储和处理电路在确定所述可调电源电压的适当电平时使用的查找表，并且所述存储和处理电路配置为在所述查找表内存储电压偏压条目，所述电压偏压条目按照与射频信号的多个不同数据传输速率相关联的数据传输速率参数的函数而改变。

根据一个实施例，提供了一种便携电子设备，包括射频功率放大器电路，所述射频功率放大器电路放大从所述便携电子设备无线传输的射频信号；存储和处理电路；和可调电源电路，所述可调电源电路基于从所述存储和处理电路接收的控制信号给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压，其中所述存储和处理电路指示所述可调电源电压以至少部分地基于与所述射频信号相关联的数据传输速率参数所选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路配置为确定便携电子设备何时在所述射频信号被用于以低于100kbps的速率传输数据的语音模式下操作，并且配置为确定便携电子设备何时在所述射频信号被用于以大于1Mbps的速率传输数据的数据模式下操作；和所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电压在便携电子设备处于语音模式时以第一电平给射频功率放大器电路提供可调电源电压，并且在便携电子设备处于数据模式时以第二电平给射频功率放大器电路提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述第一电平小于第二电平。

根据另一个实施例，所述数据速率传输参数包括立方度量，并且所述存储和处理电路包括计算立方度量的立方度量计算器。

根据另一个实施例，所述便携电子设备包括蜂窝电话，并且所述存储和处理电路包括计算所述数据速率传输参数的立方度量计算器。

根据另一个实施例，所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电压基于射频功率放大器电路的所希望的输出功率水平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

根据另一个实施例，所述数据传输速率参数包括立方度量，所述存储和处理电路存储所述存储和处理电路在确定所述可调电源电压的适当电平时使用的查找表，并且所述查找表包括电压偏压条目，所述电压偏压条目按照所述射频功率放大器电路的所希望的输出功率水平的函数改变，并且按照所述立方度量的函数改变。

上述仅是对本发明的原理的说明，并且本领域的技术人员可以做出各种修改而不脱离本发明的范围和精神。可以单独地或以任意组合实现前面的实施例。

Claims

1.一种便携电子设备上的无线通信电路，包括：

射频功率放大器电路，其放大以一种数据传输速率从所述便携电子设备传输的射频信号；

可调电源电路，其给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压；和

存储和处理电路，其指示所述可调电源电路以至少部分地基于所述数据传输速率选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压，其中存储和处理电路包括立方度量计算器，所述立方度量计算器计算被传输的射频信号的立方度量，并且其中所述存储和处理电路指示所述可调电源电路至少部分地基于所述立方度量提供可调电源电压。

2.如权利要求1中所述的无线通信电路，其中所述存储和处理电路还包括数模转换器，该数模转换器至少部分地基于所述立方度量给所述可调电源电路提供模拟控制信号。

3.如权利要求1中所述的无线通信电路，其中所述存储和处理电路存储所述存储和处理电路在确定所述可调电源电压的适当电平时使用的查找表。

4.如权利要求1中所述的无线通信电路，其中所述存储和处理电路还包括数模转换器，该数模转换器至少部分地基于所述数据传输速率给所述可调电源电路提供模拟控制信号。

5.如权利要求1中所述的无线通信电路，其中当所述无线通信电路在第一模式下操作时，所述射频信号包括语音数据，其中当所述无线通信电路在第二模式下操作时，所述射频信号包括具有大于5Mbps的数据上传速率的高速上行链路分组访问数据，并且其中所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电路在第一模式期间以低于在第二模式期间的值给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

6.如权利要求5中所述的无线通信电路，其中所述无线通信电路使用来自电池的电能操作，所述无线通信电路还包括：

从所述电池接收电池电压的所述可调电源电路中的电池输入；和

电源电压输出，所述可调电源电压在所述电源电压输出处被提供给所述射频功率放大器电路，其中所述可调电源电压小于所述电池电压。

7.一种电子设备，包括：

射频输入输出电路，所述射频输入输出电路提供将被从所述电子设备无线传输到外部装置的射频信号；

射频功率放大器电路，所述射频功率放大器电路放大所述射频信号；

可调电源电路，所述可调电源电路给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压；和

存储和处理电路，所述存储和处理电路确定所述电子设备在语音模式还是在数据模式下操作，并且指示所述可调电源电路以至少部分地基于所述电子设备被确定为在语音模式下操作还是被确定为在数据模式下操作所选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压，其中所述存储和处理电路包括立方度量计算器，所述立方度量计算器计算当前正被传输的射频信号的立方度量，并且其中所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电路以至少部分地基于所述计算的立方度量所选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。

8.如权利要求7中所述的电子设备，其中所述数据模式包括高速上行链路分组访问数据模式，其中所述射频信号包括以至少5Mbps的数据速率上传的数据。

9.如权利要求8中所述的电子设备，其中所述语音模式包括这样的模式，其中所述射频信号包括以低于100kbps的数据速率上传的数据。

10.如权利要求7中所述的电子设备，其中所述存储和处理电路存储所述存储和处理电路在确定所述可调电源电压的适当电平时使用的查找表。

11.如权利要求7中所述的电子设备，其中所述存储和处理电路存储所述存储和处理电路在确定所述可调电源电压的适当电平时使用的查找表，其中所述存储和处理电路配置为在所述查找表内存储电压偏压条目，所述电压偏压条目按照与射频信号的多个不同数据传输速率相关联的数据传输速率参数的函数而改变。

12.一种便携电子设备，包括：

射频功率放大器电路，所述射频功率放大器电路放大从所述便携电子设备无线传输的射频信号；

存储和处理电路；和

可调电源电路，所述可调电源电路基于从所述存储和处理电路接收的控制信号给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压，其中所述存储和处理电路指示所述可调电源电路以至少部分地基于与所述射频信号相关联的数据传输速率参数所选择的电平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压，其中所述数据传输速率参数包括立方度量，其中所述存储和处理电路存储所述存储和处理电路在确定所述可调电源电压的适当电平时使用的查找表，并且其中所述查找表包括电压偏压条目，所述电压偏压条目按照所述射频功率放大器电路的所希望的输出功率水平的函数改变，并且按照所述立方度量的函数改变。

13.如权利要求12中所述的便携电子设备，其中：

所述存储和处理电路配置为确定便携电子设备何时在所述射频信号被用于以低于100kbps的速率传输数据的语音模式下操作，并且配置为确定便携电子设备何时在所述射频信号被用于以大于1Mbps的速率传输数据的数据模式下操作；和

所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电路在便携电子设备处于语音模式时以第一电平并且在便携电子设备处于数据模式时以第二电平给射频功率放大器电路提供可调电源电压。

14.如权利要求13所述的便携电子设备，其中第一电平小于第二电平。

15.如权利要求14所述的便携电子设备，其中所述存储和处理电路包括计算立方度量的立方度量计算器。

16.如权利要求12所述的便携电子设备，其中所述便携电子设备包括蜂窝电话，并且其中所述存储和处理电路包括计算所述数据速率传输参数的立方度量计算器。

17.如权利要求12所述的便携电子设备，其中所述存储和处理电路配置为指示所述可调电源电路基于所述射频功率放大器电路的所希望的输出功率水平给所述射频功率放大器电路提供可调电源电压。