專利名稱：用于功放控制的預(yù)錄的希格碼德?tīng)査档闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地說(shuō)來(lái)涉及無(wú)線通信系統(tǒng)，具體講，涉及有效地控制移動(dòng)通信系統(tǒng)中無(wú)線發(fā)射機(jī)中的功率放大器的裝置和相關(guān)方法。
移動(dòng)電話業(yè)在美國(guó)以至世界各處都使商業(yè)運(yùn)作前進(jìn)了一大步。在人口稠密的大都市遠(yuǎn)超過(guò)所能想象的并且已使系統(tǒng)的容量不夠了。如果此趨勢(shì)繼續(xù)下去的話，這種迅猛增漲將會(huì)對(duì)最小的市場(chǎng)也會(huì)帶來(lái)影響。需要改進(jìn)的方案來(lái)解決這些增容的問(wèn)題。以及保證高質(zhì)服務(wù)并避免增加費(fèi)用的問(wèn)題。
在整個(gè)世界上，移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要步驟就是將模擬傳輸改變?yōu)閿?shù)字傳輸。同等重要的是選擇有效的數(shù)字傳輸方案，以實(shí)現(xiàn)下一代的移通技術(shù)。此外，廣大人士都相信第一代個(gè)人通信網(wǎng)絡(luò)(PCN)(可在家中、辦公室中、大街上、小汽車上等地方便地?cái)y帶并用來(lái)接收電話呼叫的低價(jià)、便攜、無(wú)繩電話)將由使用下一代數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)頻率的移動(dòng)載體所取代。在這些新系統(tǒng)中所需的關(guān)鍵特征是增加通話容量。
當(dāng)前，信道接入最常見(jiàn)的是用頻分復(fù)用(FDMA)和時(shí)分復(fù)用(TDMA)方法。在FDMA中，通信信道是單一射頻波段，其上的信號(hào)傳輸功率是集中的。通過(guò)使用僅使在特定頻帶內(nèi)的信號(hào)通過(guò)的帶通濾波器來(lái)限制相鄰信道的干擾。這樣，每個(gè)信道被分配有一個(gè)不同的頻率，系統(tǒng)容量就受各可用頻率以及信道所用射頻的限制。
而在TDMA系統(tǒng)中，一個(gè)信道中包括在同一頻率上周期性的時(shí)間間隔串中的時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙期間稱作一幀。所給定信號(hào)的能量被限制到這些時(shí)隙之一中。通過(guò)使用時(shí)間門(mén)或其它僅使在適當(dāng)時(shí)間接收的信號(hào)能量通過(guò)的同步元件來(lái)限制相鄰信道的干擾。因此，不同相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度級(jí)的干擾中的部分得以減少。
通過(guò)將傳輸信號(hào)壓縮到較短時(shí)隙內(nèi)使TDMA系統(tǒng)的容量加大。結(jié)果，信息必須要以相應(yīng)較快地比特率發(fā)射出去，這就正比地增加了所占頻譜的量。
用FDMA或TDMA系統(tǒng)，或FDMA/TDMA混合系統(tǒng)可以避免兩個(gè)潛在的干擾信號(hào)同時(shí)占用同一頻率。與此形成對(duì)照，碼分多址(CDMA)則允許信號(hào)在時(shí)間和頻率上交疊。因此，所有CDMA信號(hào)共享同一頻譜。在頻域或時(shí)域中，多址信號(hào)似乎在相互彼此之上出現(xiàn)。
對(duì)于特別除CDMA系統(tǒng)的所有系統(tǒng)。功率控制是一項(xiàng)重要技術(shù)，以及彼此間不引起太多干擾的同時(shí)平衡向末端用戶提供足夠強(qiáng)的信號(hào)的需求?，F(xiàn)已有各種功率控制技術(shù)，許多都可調(diào)節(jié)功率，使信號(hào)以預(yù)定增量發(fā)射出去。
功放(PA)在無(wú)線發(fā)射機(jī)中廣泛采用，以產(chǎn)生放大的發(fā)射信號(hào)。前面描述的功率控制技術(shù)可以控制發(fā)射機(jī)的功率放大器，以將RF信號(hào)在幾個(gè)不同功率級(jí)上加以放大。這些信號(hào)的放大中功放精度越高，發(fā)射機(jī)工作的效率就越高。
為了使功放高效工作，就要使功率級(jí)之間以及功放上電時(shí)的跳升和功放斷電時(shí)的跳降時(shí)功率級(jí)跳躍平滑和準(zhǔn)確。當(dāng)跳升到下一功率級(jí)或從前一功率級(jí)跳降時(shí)，就使用確定功放功率級(jí)值的功放功率控制電路。在工作中使用功放的跳躍串越平滑，功放的精度就越高，且由此引起的噪聲和其它問(wèn)題就越小。在大多數(shù)系統(tǒng)中，對(duì)于廣播介面來(lái)講已預(yù)定并具體化了功率跳躍值的最佳序列。這些值如以下參考

圖1所描述的，存儲(chǔ)在與功放控制電路相關(guān)的存儲(chǔ)器上。每個(gè)功率級(jí)的序列被存在存儲(chǔ)器中，并在要控制功放時(shí)再存取。但甚至當(dāng)控制電路的存儲(chǔ)器載有最有效的跳升和跳降值時(shí)，則要改進(jìn)發(fā)到功放的模擬控制信號(hào)的分辨率。
通常在功放功率控制電路輸出與功放之間正常出現(xiàn)的信號(hào)處理包括將在控制部分確定的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬值并通過(guò)使用通帶濾波器去除瞬變信號(hào)，它在不影響發(fā)送到功放的信號(hào)低頻的情況下去除瞬變信號(hào)能量。
在數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器中采用的∑-Δ調(diào)制針對(duì)數(shù)字信號(hào)是有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)的?！?Δ技術(shù)比用模擬元件構(gòu)成的傳統(tǒng)D-A轉(zhuǎn)換器具有更好的分辨率。∑-Δ調(diào)制器具有可去除信號(hào)低頻中噪聲的能力。對(duì)∑-Δ調(diào)制器本身的使用及實(shí)現(xiàn)的進(jìn)一步描述(雖不是功放控制的內(nèi)容)已在美國(guó)專利5117234中描述了，并在此引作參考。
這種實(shí)施方案的一個(gè)缺點(diǎn)是∑-Δ調(diào)制器比較復(fù)雜。因此需要一種系統(tǒng)，它取了在功放控制電路中∑-Δ調(diào)制的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)卻廉價(jià)且不復(fù)雜。
本發(fā)明的目的在于提供一種功放，它具有輸入到功放中的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)功率控制信號(hào)，該信號(hào)具有較高的分辨率，并可在信號(hào)傳輸期間由通信裝置有效利用。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于控制功放的電路，它解決了與減噪和降成本有關(guān)的問(wèn)題。本發(fā)明的再一目的在于減少控制電路中所需硬件的數(shù)目，因此，可以低成本減少噪聲。
本發(fā)明的示范實(shí)施例采用了一個(gè)用于控制功放的存儲(chǔ)裝置。在存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)了用于功放的適當(dāng)跳升和跳降的多串?dāng)?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)串首先被用∑-Δ調(diào)制技術(shù)處理。由于∑-Δ調(diào)制器輸出預(yù)定的數(shù)字位流，可建立一種系統(tǒng)，使由∑-Δ調(diào)制器產(chǎn)生的離散數(shù)據(jù)串與數(shù)字跳升和跳降數(shù)據(jù)串相組合以確定出一組∑-Δ調(diào)制的跳升和跳降數(shù)據(jù)串。通過(guò)減少所用的硬件數(shù)目，將這些數(shù)據(jù)串存放在功放的控制電路的存儲(chǔ)裝置內(nèi)，而使成本降低。
圖1為傳統(tǒng)的功放電路的方框圖；圖2為∑-Δ數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的方框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的功放電路的方框圖；圖4為在根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的移動(dòng)無(wú)線電話系統(tǒng)的方框圖。
圖1示出典型功放及與功率控制部分5有關(guān)的方框圖。所示的功率控制部分5與功放10的控制輸入相連。功放10的射頻輸入15具有一射頻信號(hào)，它被根據(jù)加在功放控制輸入端的值放大到預(yù)定的功率級(jí)上。放大后的信號(hào)隨后被耦合到天線20上并被發(fā)射到接收機(jī)上(未示出)。
功率控制部分5確定了發(fā)送到功率放大器10上的特定功率級(jí)控制數(shù)據(jù)串50。用諸如可尋址的ROM或RAM可尋址存儲(chǔ)器35來(lái)存儲(chǔ)在不同時(shí)刻要加到功放10上的多個(gè)跳升和跳降數(shù)據(jù)串。這些數(shù)據(jù)串通常被用廣播干擾標(biāo)準(zhǔn)來(lái)預(yù)定。例如，某GSM發(fā)射機(jī)可具有16個(gè)不同的功率級(jí)。如此可有存在存儲(chǔ)器35中的16個(gè)不同的跳升數(shù)據(jù)串和16個(gè)不同的跳降數(shù)據(jù)串。因此，當(dāng)功率控制部分5在控制單元30上接收控制輸入25后，控制單元30從存儲(chǔ)裝置35上根據(jù)控制輸入25檢索出一串跳升和跳降值。代表跳升和跳降值的功率控制數(shù)據(jù)串50被發(fā)送到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器40上，將數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。在被發(fā)送到功放10上執(zhí)行控制之前，由濾波器45將模擬信號(hào)進(jìn)行平滑處理。
對(duì)于高效的功放操作來(lái)說(shuō)，非常明顯要有高效的數(shù)/模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)從數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)要獲得較高信號(hào)分辨率時(shí)，已采用了∑-Δ數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它采用了置于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器內(nèi)的∑-Δ調(diào)制器?！?Δ調(diào)制器將數(shù)字信號(hào)再量化，這樣，任何再量化誤差都以較高頻率分配，以噪聲整形“信號(hào)”?！?Δ將多位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成減少的多位數(shù)字信號(hào)。
圖2示出典型的∑-Δ數(shù)/模轉(zhuǎn)換器75。在該轉(zhuǎn)換器內(nèi)，數(shù)字信號(hào)80被輸入到內(nèi)插器85上，該內(nèi)插器將數(shù)字輸入信號(hào)過(guò)采樣(即提高采樣率)從內(nèi)插器85輸出的過(guò)采樣的數(shù)字信號(hào)被送到∑-Δ調(diào)制器90。如上面討論的，∑-Δ調(diào)制器90的工作對(duì)象為噪聲整形過(guò)采樣信號(hào)。位于低頻端的噪聲被移到高頻處。由于∑-Δ調(diào)制器90的輸出仍為數(shù)字形式，輸出則被送到輸出平滑濾波器100上，以將信號(hào)平滑處理并輸出模擬信號(hào)105。
如申請(qǐng)人所認(rèn)識(shí)到的，以及由于∑-Δ調(diào)制器輸出已知和重復(fù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器40就可以從功放40中取消。事實(shí)上，只要有足夠的存儲(chǔ)量，則與功放有關(guān)的跳升和跳降值就可首先被∑-Δ調(diào)制然后以一組∑-Δ調(diào)制的跳升和跳降數(shù)據(jù)串形式存在存儲(chǔ)器中。為了給功放提供一精確的高分辨率功率控制信號(hào)，本發(fā)明提供了如圖3方框圖所示的存儲(chǔ)和檢索∑-Δ調(diào)制的跳升和跳降數(shù)據(jù)串方案。
其中，所示功率控制部分5與功放10的控制輸入相耦合。功放10的RF輸入15被放大到預(yù)定的功率級(jí)，然后如參考圖1在上面討論的那樣被發(fā)射機(jī)20發(fā)射出去。功率控制部分5確定功率級(jí)以及適當(dāng)?shù)墓β蚀?，使放大?0放大RF信號(hào)15。存儲(chǔ)裝置110(例如可尋址ROM或RAM)根據(jù)系統(tǒng)所需的功率級(jí)將要加到功放上的∑-Δ調(diào)制的跳升和跳降數(shù)據(jù)串存儲(chǔ)起來(lái)。盡管以ROM或RAM在上面討論了存儲(chǔ)裝置，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可用任何適當(dāng)?shù)目蓪ぶ返拇鎯?chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)所需的功率控制數(shù)據(jù)串。
由功率控制部分5所用的具體跳升和跳降數(shù)據(jù)串是已知的，并且被諸如廣播接口規(guī)范和被用的系統(tǒng)類型的基本發(fā)射需求來(lái)確定。因此，根據(jù)控制信號(hào)25，功率控制部分5從存儲(chǔ)裝置110中檢索出所要的∑-Δ調(diào)制的跳升和跳降值。代表∑-Δ調(diào)制的跳升和跳降值的功率級(jí)控制序列115數(shù)據(jù)在被發(fā)送到功放10用于控制之前，被發(fā)送到濾波器45。濾波器45(例如低通濾波器)的功能是將控制單元30輸出的數(shù)字串轉(zhuǎn)換成功放10控制輸入所需的模擬值。
如早先提到的，本發(fā)明的功放可用在諸如移動(dòng)電話上。這些裝置可被用來(lái)以不同的功率級(jí)發(fā)射消息以支持在無(wú)線通信系統(tǒng)中移動(dòng)站與基站之間的通信。圖4表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的移動(dòng)無(wú)線電話系統(tǒng)的方框圖，其中上述功放可被用來(lái)產(chǎn)生用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞F信號(hào)。該系統(tǒng)示出一種實(shí)例性的基站910和移動(dòng)站920?；景ㄒ粋€(gè)控制和處理單元930，它與MSC940相連，再與公共交換電話網(wǎng)(未示出)相連。
用于網(wǎng)孔上的基站910包括多個(gè)由語(yǔ)音信道收發(fā)機(jī)950處理的語(yǔ)音信道，它由控制和處理單元930控制。還有，每個(gè)基站包括一個(gè)控制信道收發(fā)機(jī)960，它能對(duì)多于一個(gè)信道的信道中的信號(hào)加以處理。由控制和處理單元930控制控制信道收發(fā)器960。控制信道收發(fā)機(jī)960將控制信息通過(guò)基站或網(wǎng)孔將控制信息發(fā)到與該控制信道鎖定的移動(dòng)站上。語(yǔ)音信道收發(fā)機(jī)處理通話或語(yǔ)音信道，它包括如先前所描述的數(shù)字控制信道位置信息。
當(dāng)移動(dòng)站920首先進(jìn)入空閑狀態(tài)時(shí)，它周期性地掃描象基站90的基站的控制信道，以確定要鎖定到哪個(gè)網(wǎng)孔上或駐留在哪個(gè)網(wǎng)孔上。移動(dòng)站920接收在語(yǔ)音和控制信道收發(fā)機(jī)970所處的控制信道上廣播的絕對(duì)和相對(duì)信息。然后，處理單元980評(píng)估包括備選網(wǎng)孔的特征的所接收的控制信道信息，并確定移動(dòng)站被鎖定在哪個(gè)網(wǎng)孔上。所接收的控制信道信息不僅包括與之相關(guān)的網(wǎng)孔的絕對(duì)信息，而且也包括與控制信道有關(guān)的網(wǎng)孔接近的其它網(wǎng)孔有關(guān)的相對(duì)信息。在監(jiān)視主要控制信道的同時(shí)，周期地掃描這些相鄰的網(wǎng)孔，以確定是否有更適合的備選者。與移動(dòng)站和基站的具體情況有關(guān)的額外信息可從P.Dent和B.Euelund于1992年10月27日提交的名為“Multimode SignalProcessing”的美國(guó)專利申請(qǐng)07/967,027中獲知，它在此引作參考。
盡管前述實(shí)施例是以基站和移動(dòng)站為例描述的，但本發(fā)明也可用于任何無(wú)線通信系統(tǒng)，例如，衛(wèi)星可發(fā)射和接收在包括便攜單元、PCS裝置、個(gè)人數(shù)字助手等的遙距裝置進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)。
盡管本發(fā)明是參考優(yōu)選實(shí)施例來(lái)加以描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。例如，盡管在本發(fā)明的實(shí)施例描述中涉及了∑-Δ調(diào)制，但其它轉(zhuǎn)換技術(shù)也可用在重復(fù)產(chǎn)生位圖且有足夠用于控制序列存儲(chǔ)的存儲(chǔ)區(qū)的地方。
權(quán)利要求
1．一種功放電路，包括由模擬信號(hào)控制的功率放大器；存儲(chǔ)用于控制所述功放的放大的∑-Δ調(diào)制的值的數(shù)據(jù)串的存儲(chǔ)裝置；用于從所述存儲(chǔ)裝置中檢索出所述數(shù)據(jù)串的功率控制電路，該數(shù)據(jù)被加到所述功放上以改變所述功放的放大。
2．如權(quán)利要求1的功放電路，其中所述∑-Δ調(diào)制值是跳升值和跳降值。
3．如權(quán)利要求1的功放電路，其中所述功率控制電路還包括平滑濾波器，用于平滑直接從存儲(chǔ)器上提供的數(shù)據(jù)，并輸出一模擬值。
4．如權(quán)利要求3的功放電路，其中所述平滑濾波器為低通濾波器。
5．如權(quán)利要求3的功放電路，其中所述平滑的數(shù)據(jù)是從所述平滑濾波器直接加到所述功放上的。
6．一種電路，包括具有數(shù)據(jù)輸入和控制輸入的功放，用于根據(jù)所述控制輸入上所接收的值放大在所述數(shù)據(jù)輸入上的信號(hào)；存儲(chǔ)功率控制命令的存儲(chǔ)裝置；用于對(duì)所述存儲(chǔ)裝置尋址的控制電路，將功率控制命令輸出到所述控制輸入上；以及置于所述存儲(chǔ)裝置與所述控制輸入之間的濾波器，其中所述濾波器直接連所述控制電路，并直接連到所述功放上。
7．如權(quán)利要求6的電路，其中所述濾波器是低通濾波器。
8．如權(quán)利要求6的電路，其中所述功率控制命令是∑-Δ調(diào)制的數(shù)據(jù)串。
9．如權(quán)利要求8的電路，其中所述∑-Δ調(diào)制的命令是跳升和跳降控制值。
10．一種操作功放電路的方法，包括在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)功率控制命令；尋址所述存儲(chǔ)器，以在有命令時(shí)將所選的功率控制命令輸出到功放的一個(gè)控制輸入端；對(duì)所述功率控制命令濾波；向所述功率放大器發(fā)送所述濾波的功率控制命令；以及根據(jù)所述功率控制命令，操作所述功放，其中所述功率控制命令包括∑-Δ調(diào)制的數(shù)據(jù)串。
11．如權(quán)利要求10的方法，其中所述∑-Δ調(diào)制的數(shù)據(jù)串包括所述功放的跳升和跳降數(shù)據(jù)串。
12．一種通信裝置，包括發(fā)射出射信號(hào)的發(fā)射機(jī)；所述發(fā)射機(jī)還包括在發(fā)射前放大所述出射信號(hào)的功放；存儲(chǔ)用于控制所述功放的放大的一串∑-Δ調(diào)制值的存儲(chǔ)器；以及接收進(jìn)入信號(hào)的接收機(jī)。
13．如權(quán)利要求12的通信裝置，其中所述∑-Δ調(diào)制值是跳升值和跳降值。
14．如權(quán)利要求13的通信裝置，其中所述發(fā)射機(jī)還包括功率控制電路，用于從所述存儲(chǔ)裝置中檢索所述∑-Δ調(diào)制值，并將所述數(shù)據(jù)加到功放上以改變所述功放的放大。
15．如權(quán)利要求15的通信裝置，其中所述功率控制電路還包括平滑濾波器，用于平滑直接來(lái)自存儲(chǔ)裝置的所述∑-Δ調(diào)制值并輸出一模擬值。
16．如權(quán)利要求16的通信裝置，其中所述平滑濾波器為低通濾波器。
17．如權(quán)利要求16的通信裝置，其中所述平滑的數(shù)據(jù)是直接從所述平滑濾波器加到所述功放上的。
全文摘要
為了增加輸入到功放中的信號(hào)的分辨率,本系統(tǒng)包括了一個(gè)功率控制電路,它采用了存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的∑－△調(diào)制值。在從可尋址存儲(chǔ)器中檢出后,這些值在送到功放的控制輸入端之前僅加到低通濾波器上。使用∑－△調(diào)制值可使通信裝置的功率控制電路中所用的硬件減少,并通過(guò)從信號(hào)中除去噪聲元而使信號(hào)分辨率提高。
文檔編號(hào)H03M7/00GK1309832SQ99808809
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者A·庫(kù)拉, T·格拉姆, T·蓋爾登福爾斯, S·賽德瓦爾松 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司