專利名稱：無線通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在便攜電話、無線LAN等的無線通信系統(tǒng)中進(jìn)行發(fā)送的裝置和在該裝置中用作部件的集成電路的結(jié)構(gòu)。尤其適用于采用通過相位和振幅二者的變化傳輸信息的調(diào)制方式的無線通信系統(tǒng)的無線通信裝置。
背景技術(shù)：
首先，使用圖7說明無線通信系統(tǒng)用發(fā)送裝置中消耗功率增大、很大程度上左右發(fā)送裝置整體的功率效率的功率放大器的輸入輸出特性和功率效率的關(guān)系(圖為模式圖，各個(gè)功率放大器的功率效率特性未必一致)。從輸入輸出特性的曲線701可知，將偏置電壓等電路的各個(gè)條件維持一定并提高輸入功率時(shí)，功率放大器的輸出功率與輸入功率的對(duì)數(shù)(dB)成比例增大到飽和點(diǎn)702，但飽和點(diǎn)以后，與輸入功率無關(guān)，大致保持一定值。前者的輸出與輸入成比例的區(qū)域叫作線性區(qū)域703、后者的飽和且為一定輸出的區(qū)域叫作飽和區(qū)域704。放大器的線性(可忠實(shí)地保持發(fā)送信號(hào)的形狀來進(jìn)行放大的程度)在線性區(qū)域中高、在飽和區(qū)域中由于發(fā)送信號(hào)的形狀大大失真，調(diào)制精度、對(duì)通信信道頻帶外的寄生放射特性惡化。另一方面，功率效率705在飽和區(qū)域中高、而在線性區(qū)域中隨著輸入功率減小而急劇惡化。飽和點(diǎn)702的位置和輸入輸出特性曲線可通過改變偏置電壓等周邊電路的條件而變動(dòng)。
發(fā)送信號(hào)的振幅保持一定、通過相位變化傳輸信息的調(diào)制方式(例如BPSK二進(jìn)制相移鍵控)中，信號(hào)的振幅方向的失真不會(huì)成為問題。因此，使用這種調(diào)制方式的無線通信系統(tǒng)中，一般是重視功率效率，使用放大器的飽和區(qū)域(下面叫作飽和放大器)。另一方面，僅通過振幅或通過振幅與相位二者的變化傳輸信息的調(diào)制方式(例如16QAM正交調(diào)幅法)中，發(fā)送信號(hào)失真時(shí)，由于在接收側(cè)不能正確判別數(shù)據(jù)，因此要求高的線性。從而，在使用這種調(diào)制方式的無線通信系統(tǒng)中，一般是重視線性，使用放大器的線性區(qū)域(下面叫作線性放大器)。
這里，由圖2說明原來的使用線性放大器的無線通信終端的發(fā)送無線部和接口部的構(gòu)成(關(guān)于整個(gè)終端構(gòu)成，參考圖1、發(fā)明的實(shí)施方式等項(xiàng))。來自基帶部201的發(fā)送IQ信號(hào)用接口部202中的DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)203、204變換為模擬信號(hào)，進(jìn)行濾波后，由RF-IC205內(nèi)部的正交調(diào)制器206調(diào)制為希望頻率頻帶的頻率的信號(hào)，由AGC(自動(dòng)增益控制)放大器207進(jìn)行符合發(fā)送功率控制的增益調(diào)整，由功率放大器208放大后傳遞到前端部。由于該構(gòu)成中使用線性放大器，容易滿足線性，但與飽和放大器相比，功率效率差成為了問題。
從外部控制效率良好的飽和放大器并提高線性的技術(shù)在以前也進(jìn)行了研究。原理上公知的是EER(包絡(luò)線消去和恢復(fù))方式中，F(xiàn).H.Raab等人討論了對(duì)無線發(fā)送機(jī)的適用例。
非專利文獻(xiàn)1為F.H.Raab等，“L-band transmitter usingKahn EER technique”IEEE Trans. Microwave TheoryTech，Vol.46，pp.2220-2225，Dec.1998。借助圖3說明EER方式的原理和使用它的原來的發(fā)送無線部以及接口部的構(gòu)成。來自基帶部301的發(fā)送IQ信號(hào)310(圖8的801和802)由Rθ變換部305分離為振幅成分311和相位成分312(圖8的803和804)。具體說，該處理是將矢量合成IQ成分的結(jié)果一分為二，對(duì)一個(gè)成分限制振幅，成為一定振幅的信號(hào)，僅作為相位信息。對(duì)另一個(gè)成分，進(jìn)行包絡(luò)線檢波，僅作為振幅信息。該例中，用DAC303、304變換為模擬信號(hào)后進(jìn)行變換處理，但也可以是對(duì)數(shù)字發(fā)送信號(hào)進(jìn)行該處理后再變換為模擬信號(hào)。相位成分312用RF-IC306內(nèi)的混頻器307變換為希望頻率頻帶的頻率的信號(hào)，并輸入到功率放大器308中。該構(gòu)成中，由于使用飽和放大器，輸出與輸入信號(hào)的振幅無關(guān)，為一定振幅(參考圖7的704)。振幅成分311用RF-IC306內(nèi)的振幅調(diào)制電路309變換為功率放大器308的電源電壓調(diào)制信號(hào)，輸入到功率放大器308的電源電壓插腳中。通過調(diào)制功率放大器的電源電壓，使輸出波形的包絡(luò)線變化，得到與原來的波形相同形狀的高頻高功率輸出313。
該方式中，即使是包含振幅調(diào)制的無線通信系統(tǒng)中也可利用效率良好的飽和放大器，因此與使用線性放大器的原來的方式相比，可實(shí)現(xiàn)高效率的發(fā)送體系。但是，如同從圖7得知的那樣，在輸出功率低的范圍中，放大器到了飽和區(qū)域之外，效率惡化。而通過電源電壓的可變范圍(輸出功率的變化與電源電壓的變化成比例的范圍)決定輸出功率的動(dòng)態(tài)范圍，因此與通過調(diào)節(jié)輸入功率得到動(dòng)態(tài)范圍的線性方式相比，難以擴(kuò)大范圍。因此，認(rèn)為其適用于使用了像輸出功率跨過寬范圍而急劇變化那樣的，即信號(hào)的PAPR(峰值與平均功率的比例)大的調(diào)制方式的，由發(fā)送功率控制來跨過寬范圍而改變輸出功率的平均電平的無線通信系統(tǒng)中是不恰當(dāng)?shù)摹?br> 在GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))等的第二代便攜電話系統(tǒng)中主要使用相位調(diào)制方式，因此無線終端多使用飽和放大器，得到近似60％的功率效率。但是，近年來，逐漸開始服務(wù)的第三代便攜電話系統(tǒng)和無線LAN系統(tǒng)中，為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)率的高速化和用戶數(shù)量增加，需要提高頻率利用效率，因此多使用一次可傳送更多的信息的多值調(diào)制方式。多值調(diào)制方式中，由于要求高的線性，無線終端多使用線性放大器，但其功率效率最大是40～45％，在輸出功率的整個(gè)范圍上平均時(shí)，明顯惡化到8～10％，消耗功率增大成為問題。尤其，在用電池驅(qū)動(dòng)的便攜終端中對(duì)連續(xù)動(dòng)作時(shí)間產(chǎn)生影響，因此消耗功率降低(即功率效率提高)成為一個(gè)大課題。需要一種通過高線性既滿足調(diào)制精度和對(duì)通信信道頻帶外的寄生放射的規(guī)定，同時(shí)又降低消耗功率的新的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中，為應(yīng)付上述要求，使在輸出動(dòng)態(tài)范圍寬的系統(tǒng)終端中也可使用上述EER方式那樣，組合使用原來的線性方式和EER方式。通過將EER方式的使用限定在輸出功率為一定值以上的時(shí)候、在低輸出范圍中使用像原來那樣的線性方式的結(jié)構(gòu)，滿足線性要求并且降低終端消耗功率。提出一種有效的電路構(gòu)成，在兩種方式的切換控制方式和電路的部分共用化方面是有效的。
通過與響應(yīng)性快的降壓元件(調(diào)整器等)組合來構(gòu)成上變頻器，提供控制范圍寬并且響應(yīng)性快的EER方式的電源電壓控制電路。是在功率放大器的輸出之前分析發(fā)送信號(hào)波形信息，在判斷方式替換和是否需要升壓的同時(shí)，生成對(duì)各元件的控制信號(hào)的方式。


圖1是說明無線通信系統(tǒng)中使用的一般終端結(jié)構(gòu)的圖；圖2是表示原來的線性方式的發(fā)送無線部·接口部構(gòu)成例的圖；圖3是表示原來的EER方式的發(fā)送無線部·接口部構(gòu)成例的圖；圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)送無線部·接口部構(gòu)成例的圖；圖5是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)送無線部·接口部構(gòu)成例的圖；圖6是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的發(fā)送無線部·接口部構(gòu)成例的圖；圖7是表示功率放大器的輸入輸出特性與功率效率的關(guān)系的模式圖；圖8是IQ→Rθ變換的概念圖；圖9是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的發(fā)送無線部·接口部構(gòu)成例的圖；圖10是表示本發(fā)明的發(fā)送功率控制的第三實(shí)施例的圖；圖11是表示本發(fā)明的發(fā)送功率控制的第一實(shí)施例的圖；圖12是表示本發(fā)明的發(fā)送功率控制的第二實(shí)施例的圖；圖13是表示本發(fā)明的發(fā)送功率控制的升壓判定處理電路的圖；
圖14是表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的發(fā)送無線部·接口部構(gòu)成例的圖。
具體實(shí)施例方式
首先，通過圖1說明無線通信系統(tǒng)中使用的一般終端構(gòu)成。從天線107接收到的接收信號(hào)由前端部101內(nèi)的天線開關(guān)(或雙工器)進(jìn)行分開發(fā)送接收，進(jìn)行濾波后，在無線部102接受頻率變換，落入基帶頻帶中。而且，信號(hào)在接口部103中變換為數(shù)字信號(hào)，由基帶部104解調(diào)，經(jīng)用戶接口部105輸出，供給之后的處理。向基站發(fā)送的發(fā)送信號(hào)經(jīng)用戶接口部105輸入基帶部104，接受糾錯(cuò)編碼等調(diào)制處理。之后，發(fā)送信號(hào)在接口部103中變換為模擬信號(hào)，在無線部102中成為希望頻率頻帶的頻率的信號(hào)，在前端部101濾波后，從天線107發(fā)送。控制部106中，使用CPU或DSP進(jìn)行各部的參數(shù)值的設(shè)定和定時(shí)管理等。本發(fā)明尤其涉及作為無線部102的主要部件之一的高頻集成電路(RF-IC)108、功率放大器(109)、EER控制部(110)和接口部103的電路構(gòu)成方法。接口部103物理上可作為基帶部104的一部分構(gòu)成，也可作為RF-IC108的一部分構(gòu)成，還可作為EER控制部110的一部分構(gòu)成。EER控制部110可作為RF-IC108的一部分構(gòu)成，也可與功率放大器109配合作為EER方式的功率放大器模塊。
接著使用圖4說明本發(fā)明的發(fā)送無線部和接口部構(gòu)成的第一實(shí)施例。本實(shí)施例中，接口部401的包絡(luò)線檢波部409中不進(jìn)行Rθ變換，僅進(jìn)行包絡(luò)線檢波(振幅信息的提取)，向RF-IC402輸出IQ分離了的原來的發(fā)送信號(hào)和振幅信息。RF-IC402用正交調(diào)制器403頻率變換像原來那樣IQ分離了的輸入信號(hào)，由AGC放大器404配合發(fā)送功率控制進(jìn)行放大。這里，使用正交調(diào)制器，但顯然只要處理內(nèi)容等效，電路構(gòu)成不同也可得到相同的效果。連接AGC放大器404的后級(jí)的限制器405對(duì)一定閾值電壓以上的輸入信號(hào)進(jìn)行限幅。限制器產(chǎn)生限幅時(shí)，由于基極電流Ib增加，所以Ib監(jiān)測(cè)模塊406監(jiān)測(cè)限制器的基極電流，如果檢測(cè)出產(chǎn)生了限幅，則將振幅調(diào)制電路405的使能信號(hào)切換為有效。振幅調(diào)制電路405將輸入的振幅信息變換為功率放大器408的電源電壓調(diào)制信號(hào)，來自作為控制部的Ib監(jiān)測(cè)器407的使能信號(hào)有效時(shí)，輸出到功率放大器408的電源電壓插腳。Ib監(jiān)測(cè)模塊406在檢測(cè)到產(chǎn)生了限幅時(shí)，變更功率放大器408的偏置電壓設(shè)定以使得飽和點(diǎn)下降，使輸出功率飽和，未產(chǎn)生限幅時(shí)，變更偏置電壓設(shè)定以使得飽和點(diǎn)上升，使輸出功率不飽和。這樣，組合原來的線性方式和EER方式，通過將EER方式限定于功率為一定值以上的時(shí)候，則在輸出動(dòng)態(tài)范圍寬的便攜電話等的規(guī)格中，也可使用功率效率良好的飽和放大器。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是由于RF-IC單獨(dú)進(jìn)行線性方式/EER方式的切換，容易進(jìn)行算法驗(yàn)證以及以限制器的基極電流Ib的監(jiān)測(cè)信息為基礎(chǔ)進(jìn)行切換的判定。
接著使用圖5說明本發(fā)明的發(fā)送無線部和接口部構(gòu)成的第二實(shí)施例。本實(shí)施例中，接口部502的Rθ變換部504放置在DAC505、506之前，通過數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)功能。Rθ變換部504中以來自基帶部501的發(fā)送功率電平信息為基礎(chǔ)進(jìn)行線性方式/EER方式的切換，線性方式時(shí)，不進(jìn)行信號(hào)處理，直接輸出信號(hào)，EER方式時(shí)，進(jìn)行振幅信息和相位信息的分離提取。振幅信息與前面說明的同樣，通過包絡(luò)線檢波提取。相位信息由于在用正交的二成分IQ表示的情況下容易由RF-IC進(jìn)行處理，所以在本實(shí)施例中，相位信息用單位圓上的IQ表示，輸出到RF-IC503(圖8的805和806)。RF-IC503與前面說明的同樣，用正交調(diào)制器507頻率變換用單位圓上的IQ表示的輸入信號(hào)，由AGC放大器508配合發(fā)送功率控制進(jìn)行放大。這里，使用正交調(diào)制器，但顯然只要處理內(nèi)容等效，電路構(gòu)成不同也可得到相同的效果。輸出在一定閾值以上時(shí)，將AGC放大器508的輸出連接到功率放大器510，使用EER方式放大。輸出在一定閾值以下時(shí)，也將AGC放大器508的輸出連接到功率放大器510，但變更偏置電壓等的參數(shù)設(shè)定，通過用AGC放大器調(diào)整輸出電平，來使用功率放大器的線性區(qū)域進(jìn)行放大。而且，輸出小時(shí)，不怎么需要放大信號(hào)，經(jīng)由功率放大器時(shí)，受到放大器的失真影響，有時(shí)信號(hào)品質(zhì)惡化，因此將AGC放大器508的輸出連接到緩沖器509，不經(jīng)由功率放大器510而輸出到前端部。輸出選擇的開關(guān)511通過了放大后的信號(hào)，因此希望使用低損耗的那種。每當(dāng)進(jìn)行連接和放大方法的切換時(shí)，通過分別設(shè)定成為從線性方式切換為EER方式時(shí)的判斷基準(zhǔn)的發(fā)送輸出功率的第一閾值和成為從EER方式切換為線性方式時(shí)的判斷基準(zhǔn)的發(fā)送輸出功率的第二閾值，在發(fā)送輸出功率頻繁在第一或第二閾值之間變化時(shí)，也可具有不頻繁進(jìn)行切換的滯后性。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是用數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)方式切換和Rθ變換處理，通過軟件修改可簡(jiǎn)單變更切換的閾值和變換方式，和以來自基帶部的發(fā)送功率電平信息為基礎(chǔ)進(jìn)行切換的判定，以及切換時(shí)閾值具有滯后性。
再使用圖6說明本發(fā)明的發(fā)送無線部和接口部構(gòu)成的第三實(shí)施例。本實(shí)施例中，與第二實(shí)施例同樣，接口部602的Rθ變換部604通過數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)功能，以來自基帶部601的發(fā)送功率電平信息為基礎(chǔ)進(jìn)行線性方式/EER方式的切換。線性方式時(shí)，不進(jìn)行信號(hào)處理，直接輸出信號(hào)，EER方式時(shí)，進(jìn)行振幅信息和相位信息的分離提取。本實(shí)施例的Rθ變換處理與原來的EER方式同樣，由限制器進(jìn)行相位信息的提取，由包絡(luò)線檢波進(jìn)行振幅信息的提取。下面將輸出為一定閾值以下而使用線性方式的情況設(shè)為(1)、輸出為一定閾值以上而使用EER方式的情況設(shè)為(2)。DAC605中在(1)的情況下輸入I成分、(2)的情況下輸入相位信息，DAC606中在(1)的情況下輸入Q成分、(2)的情況下輸入振幅信息。開關(guān)607在(1)的情況下將DAC606的輸出連接到RF-IC的Q成分用基帶濾波器，(2)的情況下將該輸出連接到振幅調(diào)制電路。開關(guān)610在(1)的情況下將IQ成分之和連接到AGC放大器611，(2)的情況下僅將相位成分連接到AGC放大器611。開關(guān)612在(1)的情況下將AGC放大器輸出連接到緩沖器613，不經(jīng)由功率放大器614而輸出到前端部。(2)的情況下將該輸出連接到功率放大器614，使用ERR方式放大。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是通過線性方式和EER方式共用DAC，抑制了電路規(guī)模增大。
接著作為實(shí)現(xiàn)EER方式的發(fā)送無線部和接口部的第四實(shí)施例，說明圖9的構(gòu)成。以后的實(shí)施例是僅對(duì)應(yīng)EER方式的構(gòu)成，但像上述第一到第三實(shí)施例那樣，與線性方式組合使用也能得到同樣效果。本實(shí)施例中，將接口部901的IQ→EER變換部902放置在DAC904～906之前，通過數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)其功能，但只要功能等效，用模擬信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)也可得到同樣效果。在IQ→EER變換部902中分離提取振幅信息和相位信息。相位信息用在單位圓上投影的IQ正交成分表示，被輸出到RF-IC907中。與發(fā)送信號(hào)不同，發(fā)送功率電平信息L也從基帶部104經(jīng)接口部的DAC903送到EER控制部910。RF-IC907用正交調(diào)制器908頻率變換單位圓上的IQ表示的輸入信號(hào)。將頻率變換、IQ合成的結(jié)果輸入到飽和型功率放大器909的信號(hào)輸入插腳。這里使用了單位圓上的IQ表記和正交調(diào)制器的頻率變換，但只要處理內(nèi)容等效，電路構(gòu)成不同也可得到同樣效果。另一方面，振幅信息R被輸入到EER控制部910中，配合發(fā)送功率電平信息L被分離變換為上變頻器和降壓元件的控制信號(hào)后，供給上變頻器911和降壓元件912。上變頻器911和降壓元件912串聯(lián)連接于直流電源Vdd913，控制驅(qū)動(dòng)功率放大器909的電源電壓插腳的電源電壓。飽和型功率放大器909的輸出電壓基本與電源電壓成比例地變化，因此通過控制電源電壓可調(diào)制輸出信號(hào)的包絡(luò)線。不僅對(duì)功率放大器的電源電壓側(cè)的端子，而且對(duì)接地側(cè)的端子也施加電壓控制，只要施加在功率放大器上的電壓相同，就可得到相同效果。但是，這種情況下，功率放大器的輸入需要為差動(dòng)輸入。
接著使用圖14說明本發(fā)明的發(fā)送無線部和接口部的構(gòu)成的第五實(shí)施例。本實(shí)施例中，RF-IC1402中使用非專利文獻(xiàn)2所公開的偏置PLL方式。
非專利文獻(xiàn)2T.Yamawaki等，“A2.7-VGSM RF transceiver IC”IEEEJournal of Solid-State Circuits Vol32，Issue 12，PP2089-2096，Dec.1997
來自接口部1401的輸入信號(hào)由正交調(diào)制器1403頻率變換為IF頻帶，IQ合成的結(jié)果通過相位比較器1404輸入到RF-VCO1405的頻率控制端子。RF-VCO1405的輸出由功率放大器1406放大，另一方面，由耦合器分割，用混頻器1408與IF頻率的本機(jī)信號(hào)1407混頻，向相位比較器1404反饋。本實(shí)施例中，針對(duì)上變頻器的控制信號(hào)L1410和對(duì)降壓元件的控制信號(hào)R1411，在接口部?jī)?nèi)的IQ→EER變換部通過數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行分離變換。由此，可減輕EER控制部1407的處理負(fù)荷。分離變換處理可由基帶部進(jìn)行。用耦合器分割功率放大器1406的輸出信號(hào)并反饋到EER控制部1409。也可考慮使反饋信號(hào)返回接口部或基帶部的構(gòu)成。圖14所示的構(gòu)成例的各構(gòu)成要素可分別單獨(dú)與第四實(shí)施例的相應(yīng)部分置換。
接著使用圖11說明本發(fā)明的發(fā)送功率控制的第一實(shí)施例。使用IEEE802.11a等、OFDM(正交頻率分割復(fù)用)方式的無線通信系統(tǒng)中，其特征是PAPR501(Peak to Average Power Ratio輸出功率的峰值對(duì)平均值的比例)大至12-17dB。為在發(fā)送輸出的瞬時(shí)變換幅度寬的系統(tǒng)中使用EER方式，需要盡可能加寬功率放大器的電源電壓控制幅度，但通常功率放大器的電源電壓變化幅度為2～3V左右，在該幅度內(nèi)，為將發(fā)送輸出控制成變化12dB(約15倍)，需要電源電壓—發(fā)送輸出特性急劇傾斜，實(shí)現(xiàn)起來困難。本實(shí)施例中，使用上變頻器，僅在發(fā)送功率與平均值相比大幅度增大的期間1102中，將功率放大器的電源電壓升壓到比直流電源的電源電壓高的值，再通過用降壓元件將控制電壓下降到需要值來進(jìn)行快速的包絡(luò)線調(diào)制。1103表示上變頻器的輸出電壓波形、1104表示降壓元件的輸出電壓波形。
在圖13中表示決定升壓期間1102的范圍所需的電路構(gòu)成例。在基帶部對(duì)調(diào)制的IQ發(fā)送信號(hào)1301進(jìn)行合成，在峰值維持電路1302檢測(cè)出基帶信號(hào)的最大值。由1303比較升壓切換閾值和輸出最大值，如果在閾值以上，選擇升壓開啟，在閾值以下，則選擇升壓關(guān)閉，并對(duì)接口部1308內(nèi)的IQ-EER變換部1305、或EER控制部進(jìn)行設(shè)定。為校正塊1302和1303的處理延遲和后級(jí)的EER控制部110的處理電路延遲Tdc，需要延遲向IQ-EER變換部1305的輸入發(fā)送信號(hào)。在延遲元件1304中使用存儲(chǔ)器或移位寄存器等。上述升壓判斷電路1306在構(gòu)成上可包含基帶部1307、接口部1308、EER控制部110之一。
接著使用圖12說明本發(fā)明的發(fā)送輸出控制的第二實(shí)施例。本實(shí)施例中，使用與第一實(shí)施例相同的上變頻器，但升壓期間的決定方法不同。第一實(shí)施例中，逐次比較發(fā)送輸出波形，僅在必要期間升壓，而本實(shí)施例中，在發(fā)送功率控制周期中僅判斷一次有無升壓，需要升壓時(shí)，在該控制周期期間1201全部升壓。由于升壓期間的判斷次數(shù)少，功率效率有一些降低，但處理負(fù)荷減少，因此控制電路的消耗功率降低。從控制周期方面看，可實(shí)現(xiàn)在基帶部104判斷升壓期間，在接口部103僅依賴控制信號(hào)的構(gòu)成。在某控制周期期間1201中是否升壓的判斷以根據(jù)發(fā)送中的信道參數(shù)(使用的調(diào)制方式、同時(shí)多路發(fā)送的信道數(shù)、信道間的功率比、對(duì)各信道輸出與合成后輸出的比特調(diào)整方法等)求出的最大PAPR值1202和平均控制電平值1203為基礎(chǔ)進(jìn)行。最大PAPR值1202+平均控制電平值1203小于升壓切換閾值1204時(shí)，升壓關(guān)閉，最大PAPR值1202+平均控制電平值1203大于等于升壓切換閾值1204時(shí)，升壓開啟。根據(jù)信道參數(shù)條件使升壓關(guān)閉的期間連續(xù)的情況下，只要不對(duì)與上述判定式相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行變更，可停止或休止判斷電路本身的動(dòng)作。上變頻器在從開始控制到輸出電壓實(shí)際上升的過程中僅占用電路延遲Tdc的時(shí)間，因此控制開始于比實(shí)際進(jìn)行發(fā)送功率控制的定時(shí)僅靠前Tdc1205的時(shí)候。復(fù)原的情況下，相反，在該控制期間完全結(jié)束后變更控制電壓。1206表示上變頻器的輸出電壓波形、1207表示降壓元件的輸出電壓波形。第二和第三實(shí)施例的線性方式和EER方式的切換判定也用與上述同樣的方法減少判斷次數(shù)，可減輕控制電路的負(fù)荷。
接著使用圖10說明本發(fā)明的發(fā)送輸出控制的第三實(shí)施例。W-CDMA等的無線通信規(guī)格中，基站與終端之間互相監(jiān)視無線通信狀況，進(jìn)行可用適當(dāng)?shù)墓β蔬M(jìn)行通信那樣的閉環(huán)發(fā)送功率控制。W-CDMA(3GPP規(guī)格的DS-FDD方式)的例子中，無線終端的發(fā)送功率在每個(gè)控制周期1001(1個(gè)時(shí)隙為667μm)中配合時(shí)隙開始的定時(shí)僅變化±1個(gè)功率控制節(jié)距1002(通常發(fā)送的情況下＝1dBm)。以下說明本發(fā)明的發(fā)送構(gòu)成中對(duì)應(yīng)于該發(fā)送功率控制的方法。
(1)發(fā)送功率上升1個(gè)功率控制節(jié)距的情況(連續(xù)2次以上上升的情況)本實(shí)施例中，由上變頻器為了穩(wěn)定于比用來得到必要控制結(jié)果的發(fā)送功率所需要的電源電壓控制值高的值而進(jìn)行控制，用降壓元件將控制電壓降低到需要值，來進(jìn)行快速包絡(luò)線調(diào)制。希望上變頻器控制裕度1003與由發(fā)送信號(hào)的調(diào)制方式?jīng)Q定的PAPR相同。在控制發(fā)送功率的過程中，功率控制連續(xù)2次以上為正(上升)方向的情況下(圖中的1004)，實(shí)際上配合提高發(fā)送功率的定時(shí)，在Tdc(1005)時(shí)間以前開始控制上變頻器。上變頻器的輸出電壓波形在1006表示、降壓元件的平均輸出電壓電平在1007表示。
(2)將發(fā)送功率下降1個(gè)功率控制節(jié)距的情況(從正轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)的情況)在控制發(fā)送功率的過程中，功率控制從正(上升)向負(fù)(下降)轉(zhuǎn)變的情況下(圖中的1008)，像上升的情況一樣，實(shí)際在降低發(fā)送功率的定時(shí)之前不能將其降低，因此上變頻器的控制電壓在下一發(fā)送功率控制周期期間仍保持和上次相同的輸出電平，通過增加由降壓元件降低的量來應(yīng)對(duì)。
(3)發(fā)送功率下降1個(gè)功率控制節(jié)距的情況(連續(xù)2次以上下降的情況)在控制發(fā)送功率的過程中，連續(xù)2次以上為負(fù)(降低)的情況下(圖中的1009)，實(shí)際上配合降低發(fā)送功率的定時(shí)，將上變頻器的控制電壓僅降低控制節(jié)距的大小。上述(2)階段中上變頻器的控制裕度中產(chǎn)生1個(gè)控制節(jié)距大小的余裕，因此可以在實(shí)際的變化點(diǎn)之前進(jìn)行操作。
(4)將發(fā)送功率上升1個(gè)功率控制節(jié)距的情況(從負(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎那闆r)在控制發(fā)送功率的過程中，功率控制從負(fù)(下降)向正(上升)轉(zhuǎn)變的情況下(圖中的1010)，上變頻器的控制電壓在下一發(fā)送功率控制周期期間仍保持和上次相同的輸出電平，通過降低由降壓元件降低的量來應(yīng)對(duì)。(2)(3)的階段中上變頻器的控制裕度中產(chǎn)生1個(gè)控制節(jié)距大小的余裕，因此不需要重新提高功率。
本發(fā)明中，以將上變頻器作為振幅調(diào)制電路的第一電位差發(fā)生裝置為例進(jìn)行了說明，但使用既可升壓又可降壓的上下變頻器，可實(shí)現(xiàn)更有效的電路。另外，第三控制實(shí)施例的控制方法可適用于使用僅進(jìn)行降壓的下變頻器的電路中，可以得到同樣的效果。
本發(fā)明中，為了在輸出動(dòng)態(tài)范圍寬的便攜電話等無線通信系統(tǒng)終端中也可使用利用了與線性放大器相比效率良好的飽和放大器的EER方式，而組合使用原來的線性方式和EER方式。通過將EER方式的使用限定在輸出功率為一定值以上的時(shí)候、在低輸出范圍中使用像原來那樣的線性方式的結(jié)構(gòu)，來滿足線性要求并且降低終端消耗功率。另外，通過將響應(yīng)性快的降壓元件與功率轉(zhuǎn)換器組合的構(gòu)成，提出一種控制范圍寬并且響應(yīng)快的EER方式電源電壓控制電路。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信裝置中對(duì)應(yīng)于發(fā)送輸出地放大從基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)并輸出到前端部的電路，其特征在于包括頻率變換從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)的正交調(diào)制器；對(duì)應(yīng)于發(fā)送輸出地放大上述頻率變換了的信號(hào)的AGC放大器；放大由上述AGC放大器放大的發(fā)送信號(hào)并輸出到上述前端部的功率放大器；調(diào)制上述功率放大器的電源電壓的振幅調(diào)制電路，其中在上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出大于規(guī)定閾值時(shí)，上述振幅調(diào)制電路將與上述發(fā)送信號(hào)的振幅對(duì)應(yīng)的電源電壓控制信號(hào)輸入到上述功率放大器，上述功率放大器根據(jù)從上述振幅調(diào)制電路輸入的電源電壓控制信號(hào)按EER方式放大輸入的信號(hào)，在發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出小于規(guī)定閾值時(shí)，線性放大發(fā)送信號(hào)，上述規(guī)定閾值是根據(jù)由上述功率放大器的特性確定的、適合于將上述功率放大器用作線性功率放大器的線性區(qū)域和適合于將上述功率放大器用作飽和功率放大器的飽和區(qū)域被設(shè)定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于具有將從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)分離為多個(gè)成分并輸出的變換部，在上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出大于規(guī)定閾值時(shí)，上述變換部將從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)分離為振幅成分和相位成分，再將該相位成分變換為單位圓上的I成分和Q成分，輸出上述發(fā)送信號(hào)的振幅成分、上述發(fā)送信號(hào)的單位圓上的I成分以及上述發(fā)送信號(hào)的單位圓上的Q成分，上述振幅調(diào)制電路將與從上述變換部輸出的上述發(fā)送信號(hào)的振幅成分對(duì)應(yīng)的電源電壓控制信號(hào)輸入到上述功率放大器，上述正交調(diào)制器頻率變換從上述變換部輸出的上述發(fā)送信號(hào)的單位圓上的I成分和上述發(fā)送信號(hào)的單位圓上的Q成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于在上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出小于規(guī)定閾值時(shí)，不用上述功率放大器放大由上述AGC放大器放大了的發(fā)送信號(hào)而是輸出到前端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于在進(jìn)行上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出和上述規(guī)定閾值的比較時(shí)，使用從上述基帶部供給的增益控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于具有將從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)分離為多個(gè)成分并作為數(shù)字信號(hào)輸出的變換部；和將從上述變換部輸出的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的第一和第二DAC部，上述變換部進(jìn)行上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出和規(guī)定閾值的比較，在上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出小于規(guī)定閾值時(shí)，上述變換部分別將上述發(fā)送信號(hào)的I成分和上述發(fā)送信號(hào)的Q成分輸入到上述第一或第二DAC部中的任意一個(gè)，在上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出大于規(guī)定閾值時(shí)，上述變換部將上述發(fā)送信號(hào)的相位成分輸入到上述第一DAC部，將上述發(fā)送信號(hào)的振幅成分輸入到上述第二DAC部，上述第一DAC部與上述正交調(diào)制器連接，上述第二DAC部在上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出小于規(guī)定閾值時(shí)與上述正交調(diào)制器連接，在上述發(fā)送信號(hào)的發(fā)送輸出大于規(guī)定閾值時(shí)與上述振幅調(diào)制電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于在線性放大發(fā)送信號(hào)時(shí)，將規(guī)定閾值設(shè)為第一值，在按EER方式放大上述輸入的信號(hào)時(shí)，將規(guī)定閾值設(shè)為第二值，上述第一值所表示的發(fā)送輸出高于上述第二值所表示的發(fā)送輸出。
7.一種在無線通信裝置中對(duì)應(yīng)于發(fā)送輸出地放大從基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)并輸出到前端部的電路，其特征在于包括頻率變換從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)的正交調(diào)制器；對(duì)應(yīng)于發(fā)送輸出地放大上述頻率變換了的信號(hào)的AGC放大器；把由上述AGC放大器放大了的發(fā)送信號(hào)輸入到上述功率放大器的限制器；放大從上述限制器輸入的發(fā)送信號(hào)并輸出到上述前端部的功率放大器；提取從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)的振幅信息并輸出的包絡(luò)線檢波部；根據(jù)從上述包絡(luò)線檢波部輸出的振幅信息，調(diào)制上述功率放大器的電源電壓的振幅調(diào)制電路，其中上述限制器在由上述AGC放大器放大了的發(fā)送信號(hào)的振幅大于第三閾值時(shí)對(duì)由上述AGC放大器放大了的發(fā)送信號(hào)施加限幅，在上述限制器不施加限幅的情況下，使用上述功率放大器的線性區(qū)域線性放大由上述AGC放大器放大了的發(fā)送信號(hào)，在上述限制器施加限幅的情況下，上述振幅調(diào)制電路將與從上述包絡(luò)線檢波部輸入的振幅信息對(duì)應(yīng)的電源電壓控制信號(hào)輸入到上述功率放大器，使用上述功率放大器的飽和區(qū)域，放大由上述AGC放大器放大了的發(fā)送信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于通過監(jiān)測(cè)該限制器的基極電流值判定上述限制器是否進(jìn)行了限幅。
9.一種在無線通信裝置中對(duì)應(yīng)于發(fā)送輸出地放大從基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)并輸出到前端部的電路，其特征在于包括將從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)分離為多個(gè)成分并輸出的變換部；頻率變換從上述變換部輸入的發(fā)送信號(hào)的正交調(diào)制器；放大上述頻率變換了的信號(hào)并輸出到上述前端部的功率放大器；根據(jù)來自上述變換部的輸出，調(diào)制上述功率放大器的電源電壓的振幅調(diào)制電路，其中由根據(jù)來自上述變換部的輸出根據(jù)需要對(duì)上述功率放大器的電源電壓進(jìn)行升壓或降壓的第一電位差發(fā)生裝置和對(duì)該第一電位差發(fā)生裝置的輸出電壓進(jìn)行降壓的第二電位差發(fā)生裝置的組合來構(gòu)成上述振幅調(diào)制電路，由上述變換部以發(fā)送信號(hào)的振幅調(diào)制信號(hào)、發(fā)送功率電平信息和發(fā)送信道參數(shù)設(shè)定信息為基礎(chǔ)，針對(duì)上述第一和第二電位差發(fā)生裝置，分別生成第一和第二振幅調(diào)制控制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于上述第一電位差發(fā)生裝置與上述第二電位差發(fā)生裝置相比，功率變換效率良好，上述第二電位差發(fā)生裝置與上述第一電位差發(fā)生裝置相比，輸出電壓可變速度快那樣地使用電位差發(fā)生裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于在生成上述第一和第二振幅調(diào)制控制信號(hào)時(shí)，作為發(fā)送信道參數(shù)，參照所使用的調(diào)制方式、同時(shí)多路復(fù)用發(fā)送的信道數(shù)、信道間的發(fā)送功率比、對(duì)各信道輸出和合成后輸出的比特調(diào)整方法。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于是被用于進(jìn)行閉環(huán)發(fā)送功率控制的無線通信系統(tǒng)中的電路，通過使用上述第一電位差發(fā)生裝置的振幅調(diào)制控制，跟蹤閉環(huán)的發(fā)送功率控制，通過使用上述第二電位差發(fā)生裝置的振幅調(diào)制控制，控制包絡(luò)線的瞬時(shí)變動(dòng)，基于第一振幅調(diào)制控制信號(hào)，將希望平均發(fā)送功率電平加上包絡(luò)線的瞬時(shí)變動(dòng)幅度的最大值的值作為目標(biāo)值，將其一直保持在希望平均發(fā)送功率電平以上的值，而基于第二振幅調(diào)制控制信號(hào)，將其降低到規(guī)定的值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，其特征在于在通過發(fā)送功率控制，持續(xù)2個(gè)控制周期地升高功率或持續(xù)2個(gè)控制周期地降低功率時(shí)，對(duì)應(yīng)于上述第二電位差發(fā)生裝置的輸出電壓可變速度，比上述無線通信系統(tǒng)的規(guī)格中規(guī)定的發(fā)送功率控制定時(shí)更早地控制上述第一電位差發(fā)生裝置的振幅調(diào)制控制，在發(fā)送功率控制的控制方向從正向負(fù)，或從負(fù)向正轉(zhuǎn)變時(shí)，作為上述第一電位差發(fā)生裝置的振幅調(diào)制控制的目標(biāo)值，仍保持1個(gè)控制周期之前的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于在上述第一電位差發(fā)生裝置中，通過將控制值升壓到電源電壓以上來擴(kuò)大控制范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其特征在于通過對(duì)從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)的電平與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，來判定是否進(jìn)行升壓或者/并且進(jìn)行線性方式和EER方式的切換，通過將發(fā)送信號(hào)也延遲相同的量，來校正該判定處理造成的延遲。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的電路，其特征在于并不逐次進(jìn)行是否進(jìn)行升壓或者/并且進(jìn)行線性方式和EER方式的切換的判定，而是在一定控制周期內(nèi)僅進(jìn)行1次，從而減輕控制負(fù)荷。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的電路，其特征在于根據(jù)與進(jìn)行升壓或者/并且進(jìn)行方式間的切換的判定相關(guān)的參數(shù)的條件，在不進(jìn)行升壓的期間連續(xù)的情況下，停止或休止升壓判定本身。
18.根據(jù)權(quán)利要求9到17中的任意一個(gè)所述的電路，其特征在于將上述變換部與上述基帶部、上述正交調(diào)制器、上述振幅調(diào)制電路中的任意一個(gè)集成在同一電路或模塊上。
19.根據(jù)權(quán)利要求9到17中的任意一個(gè)所述的電路，其特征在于將上述振幅調(diào)制電路與上述正交調(diào)制器、上述功率放大器中的任意一個(gè)集成在同一電路或模塊上。
全文摘要
在無線通信終端的功率放大器控制方式中，有線性高但功率效率差的線性方式和輸出動(dòng)態(tài)范圍受限制但功率效率好的EER方式。在便攜電話中，一般使用線性方式。為了改善功率放大器的效率，在本發(fā)明的無線通信裝置中，組合使用線性方式和EER方式，使得在輸出動(dòng)態(tài)范圍寬的便攜電話中也可使用EER方式。將EER方式的使用限定在高輸出范圍中，在低輸出范圍中使用像原來那樣的線性方式。通過這個(gè)構(gòu)成，滿足線性要求并且改善功率效率。對(duì)于2種方式的切換控制方式，還提出了有效的電路構(gòu)成。通過與響應(yīng)性快的降壓元件組合構(gòu)成上變頻器，提供一種控制范圍寬并且響應(yīng)性快的面向EER方式的電源電壓控制電路。
文檔編號(hào)H03F1/02GK1496018SQ0315542
公開日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月5日
發(fā)明者鈴木芽衣, 田中聡, 力脇大造, 田上知紀(jì), 木芽衣, 造 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所