專利名稱：功耗受控的發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及發(fā)射器設(shè)備，更具體地，涉及一種用于控制發(fā)射器設(shè)備的功耗的技術(shù)。特別地，本發(fā)明可應(yīng)用于便攜式設(shè)備，例如使用電池電源的移動收發(fā)器。
背景技術(shù)：
某些通信標準可能要求設(shè)備支持多種不同的信號調(diào)制類型。例如，諸如Hiperlan2、IEEE802.11a、DVB-T和/或其它標準的無線通信標準規(guī)定根據(jù)所采用的數(shù)據(jù)傳輸率使用不同調(diào)制類型。下面的表1示出這些通信標準規(guī)定的典型調(diào)制類型和對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸率。

表1表1中所示的調(diào)制類型采用正交頻分復(fù)用調(diào)制(OFDM)的普遍原理，該調(diào)制可能要求使用功率放大器，用于在輸入功率與輸出功率之間具有線性關(guān)系的信號傳輸。為了滿足線性要求，這種放大器在發(fā)射模式期間典型地要求較高的偏置電流，因而可能消耗相對大量的功率。例如，為了在通信標準(例如Hiperlan2和IEEE802.11a)的典型頻率范圍5GHz下工作，具有10dB增益的功率放大器在發(fā)射模式期間可能需要150mA或更大的偏置電流。對功率放大器的高偏置電流要求可以顯著增加發(fā)射模式期間設(shè)備的整體功耗。例如，對于諸如移動收發(fā)器的設(shè)備，在發(fā)射模式期間，功率放大器消耗的峰值功率可能等于全部設(shè)備功耗的70％或更多。因此，用于信號發(fā)射的功率放大器可以消耗大量功率，對于便攜式設(shè)備(例如，使用電池電源的移動收發(fā)器)是一個特別的問題。此外，功率放大器的功耗也可以導致設(shè)備以不希望的方式發(fā)熱。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種用于控制發(fā)射器設(shè)備的技術(shù)，其避免前述問題，從而減小功耗。本發(fā)明可以解決這些和/或其它問題。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開一種具有信號發(fā)射功能的設(shè)備。根據(jù)典型實施例，設(shè)備包括用于放大發(fā)射信號的放大裝置。處理裝置，根據(jù)與發(fā)射信號相關(guān)聯(lián)的數(shù)字調(diào)制類型控制放大裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于控制發(fā)射器設(shè)備的方法。根據(jù)典型實施例，方法包括步驟識別發(fā)射信號的數(shù)字調(diào)制類型，并根據(jù)數(shù)字調(diào)制類型控制發(fā)射信號的功放。


參考以下結(jié)合附圖的發(fā)明實施例描述，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點以及獲得它們的方式將更加顯而易見，并且也將更好地理解本發(fā)明，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明典型實施例發(fā)射器設(shè)備的方框圖；圖2是顯示圖1功率放大器的典型細節(jié)的圖；圖3是顯示典型功率輸入/輸出特性的圖；以及圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明典型實施例的步驟流程圖。
具體實施例方式
這里提出的范例演示發(fā)明的優(yōu)選實施例，而不將這些范例解釋為以任何方式限制發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明典型實施例的發(fā)射器設(shè)備100。在圖1中，發(fā)射器設(shè)備100包括如處理器和存儲器10的處理和存儲裝置、如調(diào)制器20的調(diào)制裝置、如可變增益放大器(VGA)30的可變放大裝置、如上變頻器40的頻率變換裝置、如頻率放大器50的功率放大裝置、如數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)60的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置和如信號發(fā)射元件70的信號發(fā)射裝置)。例如，可以使用一個或多個集成電路(IC)實現(xiàn)一些上述圖1的元件。為了清楚描述，圖1中可以沒有示出與發(fā)射器設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的某些常規(guī)元件，例如控制信號、電源信號和/或其它常規(guī)元件。根據(jù)典型實施例，圖1的發(fā)射器設(shè)備100可以是包括圖1中未示出的信號接收和處理元件的收發(fā)器設(shè)備的一部分。例如，發(fā)射器設(shè)備100可以是移動無線收發(fā)器(例如電話、呼機、個人數(shù)字助理(PDA)和/或其它設(shè)備)的一部分。
處理器和存儲器10操作來執(zhí)行包括處理、控制和數(shù)據(jù)存儲功能的各種功能。根據(jù)典型實施例，處理器10操作來處理如音頻、視頻、文本和/或其它類型的輸入信號的基帶信號，從而產(chǎn)生已處理信號。處理器10還操作來識別要用于發(fā)射器設(shè)備100的發(fā)射信號的數(shù)字調(diào)制類型。根據(jù)典型實施例，處理器10通過檢測和處理從與發(fā)射器設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的信號接收和處理元件(圖1中未示出)提供的一個或多個數(shù)據(jù)幀內(nèi)包括的數(shù)據(jù)，來識別要用于發(fā)射信號的數(shù)字調(diào)制類型。根據(jù)諸如發(fā)射范圍、要發(fā)射的數(shù)據(jù)量等因素，發(fā)射器設(shè)備100所用的數(shù)字調(diào)制類型可以改變。存儲器10操作來存儲包括可由處理器10檢索并用來控制功率放大器50的數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)。
調(diào)制器20操作來調(diào)制從處理器10提供的已處理信號，從而產(chǎn)生已調(diào)制信號。根據(jù)典型實施例，調(diào)制器20操作來執(zhí)行包括各種OFDM的多種不同類型的調(diào)制，例如表1中所示的雙相移鍵控(BPSK)調(diào)制、正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制和/或正交調(diào)幅(QAM)。因此，調(diào)制器20可操作來處理I和Q信號。雖然圖1中沒有明確指示，但是可以由從處理器(例如處理器10)提供的控制信號自適應(yīng)地控制調(diào)制器20執(zhí)行的調(diào)制類型。
VGA30操作來可變地放大從調(diào)制器20提供的已調(diào)制信號，從而產(chǎn)生已放大信號。雖然圖1中沒有明確指示，但是可以由從處理器(例如處理器10)提供的控制信號自適應(yīng)地控制VGA30的增益。
上變頻器40操作來提高從VGA30提供的已放大信號的頻率。根據(jù)典型實施例，上變頻器40操作來將從VGA30提供的已放大信號的頻率變換到射頻(RF)和/或微波信號。
功率放大器50操作來放大從上變頻器40提供的信號的功率，從而產(chǎn)生已放大的發(fā)射信號。根據(jù)典型實施例，功率放大器50包括多個級聯(lián)的級，并通常要求輸入功率與輸出功率之間的線性關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明原理，可以根據(jù)發(fā)射器設(shè)備100使用的數(shù)字調(diào)制類型來自適應(yīng)地控制功率放大器50末級的偏置電流，從而顯著地降低功率放大器50的功耗。稍后將提供功率放大器50的細節(jié)。
DAC60操作來將信號從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換到模擬格式。根據(jù)典型實施例，DAC60操作來將從處理器10提供的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成用于控制與功率放大器50相關(guān)聯(lián)的偏置電流的模擬信號。
信號發(fā)射元件70操作來發(fā)射從功率放大器5提供的已放大的發(fā)射信號，并可以由任何類型的信號發(fā)射元件(例如天線、輸出終端和/或其它元件)實現(xiàn)。根據(jù)典型實施例，信號發(fā)射元件70操作來無線地發(fā)射信號。
現(xiàn)在參考圖2，提供了圖1的功率放大器50的典型細節(jié)。具體地，圖2示出根據(jù)本發(fā)明典型實施例功率放大器50中多個級聯(lián)(例如，3級)的末級。圖2中，功率放大器50包括電容器C1到C4、晶體管Q1和Q2、徑向短截線RS1和RS2、電阻器R1到R5、四分之一波長短截線S1到S6和電壓輸入V1和V2。如圖2中所示，功率放大器50還包括從上變頻器40和DAC60接收輸入的輸入終端，以及向信號發(fā)射元件70提供輸出的輸出終端。根據(jù)典型實施例，晶體管Q2是用砷化鎵構(gòu)成的場效應(yīng)晶體管(FET)。針對功率放大器50選擇的特定值可以是設(shè)計選擇的問題。
圖1的發(fā)射器設(shè)備100包括稱作“波峰因數(shù)”(也稱作“補償”)的參數(shù)，該參數(shù)定義為峰值輸出功率與平均輸出功率之比。波峰因數(shù)與稱為“壓縮點”的另一參數(shù)相關(guān)，壓縮點代表將發(fā)射器設(shè)備100的線性增益減小1dB處的飽和點。換言之，壓縮點指示輸入功率與輸出功率之間的非線性效應(yīng)的引入。在提供顯示典型功率輸入/輸出特性的曲線圖300的圖3中示出這種非線性效應(yīng)。如圖3中所示，線3A示出輸入功率與輸出功率之間的線性關(guān)系(即，10dB增益)，而線3B示出輸入功率與輸出功率之間的非線性效應(yīng)的引入。
根據(jù)本發(fā)明原理，已經(jīng)確定波峰因數(shù)根據(jù)發(fā)射所用的數(shù)字調(diào)制類型而變化。下面表2到4提供仿真結(jié)果，顯示波峰因數(shù)如何根據(jù)所用數(shù)字調(diào)制類型而變化。

表2

表3


表4在上面的表2到4中，對于包括發(fā)射器設(shè)備100和信號接收及處理元件(圖1中未示出)的收發(fā)器的輸出處的10-4的目標比特誤差率(BER)，損耗符合從理想發(fā)射器功率放大器(具有無窮大的補償)的信噪比(SNR)推斷出的值。假設(shè)容許損耗高達0.5dB，則表2和4指示在64QAM3/4調(diào)制類型與QPSK3/4調(diào)制類型之間，波峰因數(shù)可以變化5.0dB。
如表2和4中所示，基于數(shù)字調(diào)制類型的波峰因數(shù)的變換指示壓縮點也可以根據(jù)數(shù)字調(diào)制類型而變化。連同發(fā)射器設(shè)備100，功率放大器50可以負責限定壓縮點。具體地，可以是圖2中所示功率放大器50的末級主要地限定發(fā)射器設(shè)備100的壓縮點。根據(jù)本發(fā)明原理，當降低數(shù)字調(diào)制的每比特效率時(例如，當將調(diào)制從64QAM3/4改變到BPSK1/2時)，可以減小圖2中所示功率放大器50末級的偏置電流(從而減小壓縮點)。通過減小偏置電流來減小功率放大器50的功耗，這對于諸如采用電池電源的移動收發(fā)器的設(shè)備特別有利。功耗的減小也可以幫助減少不希望的發(fā)熱。
下面示例顯示根據(jù)本發(fā)明如何減小功耗?？紤]收發(fā)器，其包括發(fā)射器設(shè)備100并采用發(fā)射時間為50％的半雙工模式。假設(shè)收發(fā)器在發(fā)射模式的總功耗是200mA，該200mA包括功率放大器50末級的偏置電流。再假設(shè)采用64QAM3/4調(diào)制時功率放大器50末級的估計偏置電流是150mA，而采用BPSK1/2調(diào)制時是100mA。因此，當將收發(fā)器從64QAM3/4調(diào)制切換到BPSK1/2調(diào)制時，獲得了50mA的電流減小。該電流減小對應(yīng)發(fā)射模式中總功耗的25％，并在給定50％的發(fā)射時間下對應(yīng)12.5％的總減小。
根據(jù)本發(fā)明原理，當提高數(shù)字調(diào)制的每比特效率時(例如，當將調(diào)制從BPSK1/2改變到64QAM3/4時)，可以增大圖2中所示功率放大器50末級的偏置電流(從而增大壓縮點)。以這種方式，本發(fā)明以自適應(yīng)方式控制功率放大器50末級的偏置電流，從而針對采用的特定數(shù)字調(diào)制類型來優(yōu)化偏置電流。
為方便更好地理解本發(fā)明的發(fā)明概念，現(xiàn)在將提供更具體的示例?，F(xiàn)在參考圖4，流程圖400顯示根據(jù)本發(fā)明典型實施例的步驟。為了示例和解釋，將參考圖1的發(fā)射器設(shè)備100和圖2的功率放大器50描述圖4的步驟。圖4的步驟只作示例之用，而不是要以任何方式限制本發(fā)明。
在步驟410，識別用于發(fā)射的數(shù)字調(diào)制類型。根據(jù)典型實施例，在步驟410，處理器10通過檢測和處理從與發(fā)射器設(shè)備100相關(guān)聯(lián)的信號接收和處理元件(圖1中未示出)提供的一個或多個數(shù)據(jù)幀內(nèi)包括的數(shù)據(jù)，來識別數(shù)字調(diào)制類型。如前所述，根據(jù)諸如發(fā)射范圍、要發(fā)射的數(shù)據(jù)量等因素，發(fā)射器設(shè)備100所用的數(shù)字調(diào)制類型可以改變。
在步驟420，針對在步驟410識別的數(shù)字調(diào)制類型檢索數(shù)字值。根據(jù)典型實施例，處理器10在步驟420從存儲器10中檢索數(shù)字值，數(shù)字值是基于與在步驟410識別的數(shù)字調(diào)制類型相關(guān)聯(lián)的波峰因數(shù)。
下面表5示出根據(jù)本發(fā)明數(shù)字調(diào)制的典型類型以及可使用的對應(yīng)波峰因數(shù)值。

表5如圖5中所示，具有更高每比特效率的調(diào)制類型傾向于具有更高的波峰因數(shù)值。因此，在步驟420檢索的數(shù)字值也可以類似地根據(jù)調(diào)制類型而變化。圖5中所示的波峰因數(shù)只是示例，可以根據(jù)本發(fā)明采用其它值。
在步驟430，將在步驟420檢索的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬信號。根據(jù)典型實施例，DAC60接收在步驟420檢索的數(shù)字值，并將數(shù)字值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬信號。
在步驟440，使用在步驟430產(chǎn)生的模擬信號來控制功率放大器50。根據(jù)典型實施例，將從DAC60提供的模擬信號施加于功率放大器50，從而控制功率放大器50末級(見圖2)的偏置電流。如前所示，可以自適應(yīng)方式控制功率放大器50末級的偏置電流，從而針對采用的特定數(shù)字調(diào)制類型來優(yōu)化偏置電流。因此，當降低數(shù)字調(diào)制的每比特效率時(例如，當將調(diào)制從64QAM3/4改變到BPSK1/2時)，可以減小圖2中所示功率放大器50末級的偏置電流，而類似地，當提高數(shù)字調(diào)制的每比特效率時(例如，當將調(diào)制從BPSK1/2改變到64QAM3/4時)，可以增大該偏置電流。
在步驟450，發(fā)射來自功率放大器50的已放大發(fā)射信號。根據(jù)典型實施例，信號發(fā)射元件70無線發(fā)射已放大的發(fā)射信號?？梢缘貓?zhí)行圖4步驟，以便處理器可以檢測發(fā)射器設(shè)備100采用的數(shù)字調(diào)制類型的任何變化，并根據(jù)采用的數(shù)字調(diào)制類型以自適應(yīng)方式控制功率放大器50末級的偏置電流。
如這里所述，本發(fā)明提供一種用于控制有利地減小功耗的發(fā)射設(shè)備的技術(shù)。因此，本發(fā)明原理特別可應(yīng)用于諸如使用電池電源的移動收發(fā)器的設(shè)備。功耗減小也有助于減少此類設(shè)備不希望的發(fā)熱。
雖然作為優(yōu)選的設(shè)計描述了本發(fā)明，但是在本公開的精神和范圍之內(nèi)可以進一步修改本發(fā)明。因此，本應(yīng)用要涵蓋使用其一般原理發(fā)明的任何變體、使用或改裝。例如，可以將本發(fā)明應(yīng)用于支持除典型的Hiperlan2、IEEE802.11a和DVB-T標準之外的其它通信標準的設(shè)備或裝置。此外，本應(yīng)用要涵蓋偏離本公開的某些內(nèi)容，這些偏離包含于本發(fā)明屬于的并在所附權(quán)利要求的限定之內(nèi)的本領(lǐng)域中已知或習慣實施中。因此，本發(fā)明只受限于所附權(quán)利要求的術(shù)語。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備(100)，包括用于執(zhí)行多載波調(diào)制的調(diào)制裝置(20)，其特征在于所述設(shè)備還包括用于放大發(fā)射信號的放大裝置(50)；以及用于根據(jù)與所述發(fā)射信號相關(guān)聯(lián)的數(shù)字調(diào)制類型來控制所述放大裝置(50)的處理裝置(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，還包括用于無線發(fā)射所述發(fā)射信號的信號發(fā)射裝置(70)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中所述處理裝置(10)控制與所述放大裝置(50)相關(guān)聯(lián)的偏置電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中所述數(shù)字調(diào)制類型包括下述調(diào)制類型之一雙相移鍵控(BPSK)調(diào)制；正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制；以及正交調(diào)幅(QAM)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，還包括用于執(zhí)行多個不同類型數(shù)字調(diào)制的調(diào)制裝置(20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中所述發(fā)射器設(shè)備(100)是具有電池電源的移動收發(fā)器的一部分。
7.一種用于控制發(fā)射器設(shè)備(100)的方法，包括識別發(fā)射信號的數(shù)字調(diào)制類型(410)；以及根據(jù)所述數(shù)字調(diào)制類型控制所述發(fā)射信號的功率放大(440)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(400)，還包括無線發(fā)射所述發(fā)射信號(450)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(400)，其中由步驟控制所述功率放大，所述步驟包括檢索與所述數(shù)字調(diào)制類型對應(yīng)的數(shù)字值(420)；將所述數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬信(430)；以及使用所述模擬信號來控制與放大所述發(fā)射信號的功率放大器(50)相關(guān)聯(lián)的偏置電流(440)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法(400)，特征在于從波峰因數(shù)計算所述數(shù)字值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法(400)，特征在于偏置電流在降低數(shù)字調(diào)制的每比特效率時減小，并在提高每比特效率時增大。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11所述的方法(400)，特征在于當將調(diào)制從64 QAM 3/4改變到BPSK1/2時，減小偏置電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12之一所述的方法(400)，特征在于所述方法符合下述標準之一，包括-Hiperlan類型2；-IEEE 802.11a；-DVB-T；-802.16a。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(400)，其中所述數(shù)字調(diào)制類型包括下述調(diào)制類型之一雙相移鍵控(BPSK)調(diào)制；正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制；以及正交調(diào)幅(QAM)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(400)，其中所述發(fā)射器設(shè)備(100)是具有電池電源的移動收發(fā)器的一部分。
16.一種設(shè)備(100)，包括操作來放大發(fā)射信號的功率放大器(50)；以及操作來根據(jù)與所述發(fā)射信號相關(guān)聯(lián)的數(shù)字調(diào)制類型來控制所述功率放大器(50)的處理器(10)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備(100)，還包括操作來無線發(fā)射所述發(fā)射信號的信號發(fā)射元件(70)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其中所述處理器(10)控制與所述功率放大器(50)相關(guān)聯(lián)的偏置電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備(100)，其中所述數(shù)字調(diào)制類型包括下述調(diào)制類型之一雙相移鍵控(BPSK)調(diào)制；正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制；以及正交調(diào)幅(QAM)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備(100)，還包括操作來執(zhí)行多個不同類型數(shù)字調(diào)制的調(diào)制器(20)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備(100)，其中將所述設(shè)備(100)實現(xiàn)為具有電池電源的移動收發(fā)器。
全文摘要
一種用于控制發(fā)射器設(shè)備(100)的技術(shù)對于減小功耗十分有用，并可以特別應(yīng)用于使用電池電源的移動收發(fā)器的便攜式設(shè)備。根據(jù)典型實施例，發(fā)射器設(shè)備(100)包括用于放大發(fā)射信號的功率放大器(50)。處理器(10)根據(jù)與發(fā)射信號相關(guān)聯(lián)的數(shù)字調(diào)制類型來控制功率放大器(50)。
文檔編號H03G3/30GK1938956SQ200580004204
公開日2007年3月28日 申請日期2005年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者菲利普·吉爾貝東, 樊尚·德穆蘭 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司