CN1378724A - 通信***中发射功率的控制 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制伪随机门输出功率数字通信***中发射机的发射功率的***,包括:一个功率测量单元,只有当发射被启动时用于产生发射功率测量,和一个处理单元,用于把发射功率测量与期望功率进行比较并且用于确定发射机的功率设置。一种用于控制伪随机门输出功率***中发射机的发射功率的方法,包括如下步骤:只有当发射被启动时把天线处测量的发射功率与期望功率进行比较;和按照测量的发射功率和期望功率之间的差值来调整发射机的功率设置。
Description
发明领域
本发明一般来说涉及数字通信***,并且特别涉及控制这些***的发射功率。
发明背景
电池被用于激励诸如蜂窝手机之类的移动站中的数字通信发射机。理想的是尽可能多地减少移动站的功率消耗以便使能够使用较轻的电池。
当发射一个信号时,发射射频(RF)信号的功率(″发射功率”)必须在由数字通信标准定义的一个范围之内并且由基站来选择。现在参考图1A和1B,它们是现有技术发射功率电平的示意图。可允许的发射功率在MAX_POWER和MIN_POWER之间变化,从而定义一个范围R。一个误差范围E表示在天线处期望发射功率和实际发射功率之间的可能偏差。许多因素影响此误差范围E的大小。例如,转换并放大数字传输信号的射频放大器的固有误差具有由温度波动、它的电源不稳定度和频率响应均匀性所引起的一个固有误差。另外一个因素是在天线和射频放大器之间缺乏阻抗匹配。典型情况下,误差范围E可以是3dB大。
图1A示出了设置太低期望发射功率的一个尝试。
因为误差范围E很大,所以天线处的实际发射功率低于极限MIN_POWER。这是无法接受的。
如图1B所示,为了避免超逾范围R的限制MAX_POWER和MIN_POWER,传统现有技术传输***把期望发射功率设置为该范围的平均功率MEAN_POWER。很清楚,在范围R的平均功率处的发射比在范围R一半之下的功率处的发射消耗更多功率。应该有益于创造一种***和方法,用于在一个功率处发射,该功率是在范围R之内可是却低于平均功率,MEAN_POWER。
下列专利和专利申请描述了用于控制或监控通信***中发射功率的各种设备和方法。
Nakanishi等人的美国专利5,832,373公开了时分多址(TDMA)***中的一种数字功率控制设备。该设备利用一个数字反馈环路测量天线处的实际发射功率,调整射频放大器的增益。该数字反馈环路与预确定发射猝发同步。Matero的美国专利5,752,172公开了一种具有比较器的模拟环路,基于在天线处的实际发射功率的测量,用于保持发射信号中的一个给定功率电平。
Keane的美国专利5,323,239公开了一种RF发电机的数字协助功率电平电路。Miyama等人的美国专利5,574,991公开了一种发射功率控制电路。Hirasawa的美国专利5,564,084公开了一种使用在TDMA(时分多址)通信***中的发射功率电平监控装置。
Wilson等人的美国专利5,287,555公开了用于TDMA射频发射机的功率控制电路。Cygan等人的美国专利5,564,086公开了一种用于增强无线电发射机工作特性的方法和装置。授权给Fujitsu的Toda的EP0416 613 A2公开了一种发射功率控制电路。授权给Ericsson的Larsson等人的EP 0462 952 A1公开了一种用于调整数字移动电话***中功率的方法。
这里有好几个利用伪随机或随机门输出功率(″伪随机猝发”)的高级数字通信***,例如,IS-95,宽带码分多址(W-CDMA),CDMA2000,频分双工(FDD)和时分双工(TDD)方式。
上述参考文献其中并无一个能够控制这些***中发射的RF信号的功率。应该理解,在这样的***中,不仅发射随机的定时无法预期而且发射的强度也无法预期。
附图说明
联合附图从下列详细说明中将更完全地了解和理解本发明,附图中:
图1A和1B是现有技术发射功率电平的示意图;
图2是根据本发明的优选实施例的发射功率电平的示意图;
图3是根据本发明的优选实施例,用于控制发射功率的***的简易方框图说明;和
图4是根据本发明的优选实施例,使用图3***用于控制发射功率的方法的示意流程图说明。
最佳实施方式
本发明的实施例提供一种***和方法,用于控制伪随机门输出功率通信***中发射射频(RF)信号的功率。在说明书和权利要求中,名词”伪随机”的意义被扩展为也包括名词”随机”。
现在对图2进行参考,它是根据本发明的优选实施例的发射功率电平的示意说明。本发明的***具有比图1A和1B的误差范围E更小的一个误差范围E’。因为误差范围已经被减小,所以期望的发射功率可以被设置为比该范围的平均功率MEAN_POWER更低的一个电平,同时确保不超过极限MAX_POWER和MIN_POWER。
现在对图3进行参考,它是根据本发明的优选实施例,用于控制发射功率电平的***(通常附图标记为300)的简易方框图说明。***300包括:天线302,功率测量单元301,射频(RF)放大器308和处理单元312。功率测量单元301包括:功率传感器304,模拟数字转换器(ADC)306和控制逻辑单元310。
功率传感器304测量天线302处发射信号的功率并把模拟测量的发射功率提供给ADC 306。当被启用时,ADC 306把模拟测量的发射功率转换成为一个数字测量的发射功率。处理单元312提供一个发射信号TX SIGNAL和一个发射自动增益控制(AGC)信号TX AGC给RF放大器308。处理单元312也提供一个发射功率控制信号TX POWER CONTROL给RF放大器308和控制逻辑单元310。另外,处理单元312提供一个ADC读取请求信号ADC READ REQUEST给控制逻辑单元310。
发射信号TX SIGNAL是包含要被发射信息的一个连续数据流。发射功率控制信号TX POWER CONTROL控制RF放大器308何时发射该发射信号TX SIGNAL。在使用猝发发射的***的特定实现中,例如,一个高发射功率控制信号使RF放大器308发射该发射信号,而一个低发射功率控制信号使RF放大器308阻塞发射信号的发射。在伪随机门输出功率***中,发射功率控制信号利用伪随机定时来改变它的值。RF放大器308把发射信号TX SIGNAL放大一个在发射AGC信号TX AGC中定义的因子(″增益”)。
控制逻辑单元310把ADC 306的操作与发射功率控制信号TXPOWER CONTROL同步。ADC 306还把功率传感器304的时间常数也考虑进去,因为功率传感器304已经收敛到它的终值——至ADC 306抽样该值之前。因此,只有当通过发射功率控制信号TX POWER CONTROL启动该发射并且功率传感器304的功率电平稳定时,测量的发射功率的转换被执行。因为测量的发射功率的转换与发射功率控制信号TX POWERCONTROL同步,所以即使具有伪随机猝发或功率改变,***300也适合使用。
控制逻辑单元310执行逻辑操作来决定应该启动ADC 306的正确瞬时。例如,一个简单的“与”门可以被采用。当发射功率信号TX POWERCONTROL被断开时,控制逻辑单元310还可以寻找不同的条件,例如测量功率泄漏并检测故障。
按照本发明的另外一个优选实施例,控制逻辑单元310把ADC 306的操作既与发射功率控制信号TX POWER CONTROL同步又与ADC读取请求信号ADC READ REQUEST同步。ADC 306也考虑了功率传感器304的时间常数。在此实施例中,只有当通过发射功率控制信号TX POWERCONTROL启动该发射、一个ADC读取请求待决并且功率传感器304的功率电平稳定时,测量的发射功率的转换被执行。
应该理解,***300是具有ADC 306反馈环路的一个闭环***。处理单元312根据数字测量的发射功率来设置发射AGC信号TX AGC以便产生天线302处的期望发射功率。反馈环路的精确度是以功率传感器304的固有精度为基础的,在整个RF频率范围上它通常在0.2dB周围而在温度范围-30C-85C上它通常在0.2dB周围。
又对图4进行参考,它是根据本发明的优选实施例使用图3的***用于控制发射功率的方法的示意流程图说明。处理单元312通过AGC信号TX AGC设置RF放大器308的增益(步骤400)。如果发射功率控制信号TX POWER CONTROL启动发射(步骤402),那么RF放大器308放大发射信号TX SIGNAL并且通过天线302发射RF信号(步骤404)。功率传感器304测量在天线302处发射的RF信号的功率(步骤406)。如果发射功率控制信号TX POWER CONTROL启动发射,如果有一个ADC读取请求待决,并且如果功率传感器304稳定(步骤408),那么ADC 306把测量的发射功率转换成为一个数字值并且把它提供给处理单元312(步骤410)。处理单元312使用数字测量的发射功率来确定RF放大器308的一个新的期望增益(步骤412),然后该方法返回步骤400。
根据各个因素,ADC读取请求由处理单元312来发布。例如,ADC读取请求随着温度升高可能更为频繁。在另外一个示例中,当RF放大器308已知为较不精确时,ADC请求随着温度升高可能更为频繁地在发射频率处。在本发明的优选实施例中,处理单元312包括处理器314,例如但是不局限于,数字信号处理器(DSP),它确定何时发布ADC读取请求。处理单元312可以自学,因此,基于表征测量的发射功率从设置的发射功率中改变多于预确定容限的情况的性质来发布ADC读取请求。此外,使用处理器314,处理单元312可以保存发射AGC信号TX AGC的值以及与测量的发射功率和被设置的发射功率相关的方案数据。然后,当处理单元312识别一个特定的方案时,它能够根据所保存的值来调整发射AGC信号TX AGC。
已经与特定的硬件或软件无关地描述了在此公开的方法和装置。而且该方法和装置在某种意义上已经被描述足以使本领域普通技术人员能够轻易地适应可能需要来降低本发明任何实施例的商业上可用的硬件和软件而不必不适当的实验和使用传统技术。
本领域技术人员应该理解,本发明不限制为在上面如此特别所示出和所描述的。而本发明的范围由下列权利要求来定义。
Claims (9)
1.一种方法,包括:
只有当发射被启动时把天线处测量的发射功率与期望功率进行比较;和
根据所述测量的发射功率和所述期望功率之间的差值来调整发射机的功率设置。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述期望功率被设置低于发射功率允许范围的平均功率。
3.如权利要求1所述的方法,其中,只有当所述发射机发布一则读取请求时才执行所述比较。
4.如权利要求3所述的方法,其中,所述发射机根据前面测量和在进行前面的测量时表征所述发射机的发射功率的因素来发布所述读取请求。
5.一种***,包括:
一个功率测量单元,只有当发射被启动时用于产生发射功率测量;和
一个处理单元,用于把所述发射功率测量与期望功率进行比较以及用于确定发射机的一个功率设置。
6.如权利要求5所述的***,其中,所述期望功率被设置低于发射功率允许范围的平均功率。
7.如权利要求5所述的***,其中所述发射机具有一个天线,并且所述功率测量单元包括:
一个功率传感器,用于测量所述天线处的发射功率,从而产生一个模拟测量;
一个模拟数字转换器,用于把所述模拟测量转换成为所述发射功率测量;和
一个控制逻辑单元,用于只当发射被启动时启动所述模拟数字转换器的操作。
8.如权利要求7所述的***,其中所述处理单元包括:一台处理器,用于发布一个读取请求,并且其中,只有当所述处理器发布所述读取请求时所述控制逻辑单元用于启动所述模拟数字转换器的操作。
9.如权利要求8所述的***,其中,所述处理器根据前面测量和在进行前面的测量时表征所述处理器的发射功率的因素来发布所述读取请求。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |