專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)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(wú)線LAN等的無(wú)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(guò)相位和振幅二者的變化傳輸信息的調(diào)制方式的無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú) 線通信裝置。
背景技術(shù)：
首先，使用圖7說(shuō)明無(wú)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(wú)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(lái)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(guò)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(guò)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(wèn)題。因此，使用這種調(diào)制方式的無(wú)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(guò)振幅或通過(guò)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(wú)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(shuō)明原來(lái)的使用線性放大器的無(wú)線通信終端的發(fā) 送無(wú)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(lái)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(wèn)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.H.Raab等人討論了對(duì)無(wú)線發(fā)送機(jī)的適用例。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)1為F.H.Raab等，"L-band transmitter using Kahn EER technique,，IEEE Trans. Microwave Theory Tech，Vol.46，pp.2220-2225，Dec.1998。借助圖3說(shuō)明EER方式的原理 和使用它的原來(lái)的發(fā)送無(wú)線部以及接口部的構(gòu)成。來(lái)自基帶部301的 發(fā)送IQ信號(hào)310 (圖8的801和802)由R0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(shuō)，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(wú)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(guò)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(lái)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(wú)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)跨過(guò)寬范圍而改變輸出功率 的平均電平的無(wú)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(wú)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(lái)，逐漸開(kāi)始服務(wù)的第三代便攜電話系統(tǒng)和 無(wú)線LAN系統(tǒng)中，為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)率的高速化和用戶(hù)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(wú)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(wèn)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(guò)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(lái)的線性方式和EER 方式。通過(guò)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(lái)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(guò)與響應(yīng)性快的降壓元件(調(diào)整器等)組合來(lái)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l是說(shuō)明無(wú)線通信系統(tǒng)中使用的一般終端結(jié)構(gòu)的圖2是表示原來(lái)的線性方式的發(fā)送無(wú)線部'接口部構(gòu)成例的圖3是表示原來(lái)的EER方式的發(fā)送無(wú)線部'接口部構(gòu)成例的
圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)送無(wú)線部.接口部構(gòu)成例的
圖5是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)送無(wú)線部.接口部構(gòu)成例的
圖6是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的發(fā)送無(wú)線部.接口部構(gòu)成例的
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8是IQ—R0變換的概念圖9是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的發(fā)送無(wú)線部.接口部構(gòu)成例的
圖IO是表示本發(fā)明的發(fā)送功率控制的第三實(shí)施例的圖ll是表示本發(fā)明的發(fā)送功率控制的第一實(shí)施例的圖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14是表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的發(fā)送無(wú)線部.接口部構(gòu)成例的圖。
具體實(shí)施例方式
首先，通過(guò)圖1說(shuō)明無(wú)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(kāi)關(guān)(或雙工器) 進(jìn)行分開(kāi)發(fā)送接收，進(jìn)行濾波后，在無(wú)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(hù)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(hù)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(wú)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?？刂撇?06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(wú)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(shuō)明本發(fā)明的發(fā)送無(wú)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Re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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)的線性方式和EER方式，通過(guò)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(shuō)明本發(fā)明的發(fā)送無(wú)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R0變換部504放置在DAC505、 506之前，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)功能。R6變換部504中以來(lái)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(shuō)明的同樣， 通過(guò)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畫(huà)IC503 (圖8的805和806) 。 RF-IC503與前面說(shuō)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(guò)用AGC放大器調(diào)整輸出電平， 來(lái)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(kāi)關(guān)511通過(guò)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(guò)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Re變換處理，通過(guò)軟件 修改可簡(jiǎn)單變更切換的閾值和變換方式，和以來(lái)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(shuō)明本發(fā)明的發(fā)送無(wú)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R0變換部604 通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)功能，以來(lái)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Re變換處理與原來(lái)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(wú)線部和接口部的第四實(shí)施例， 說(shuō)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(guò)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-IC卯7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(guò)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(shuō)明本發(fā)明的發(fā)送無(wú)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(zhuān)利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的偏置PLL方式。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)2
T.Yamawaki等，"A2.7-VGSM RF transceiver IC" IEEE Journal of Solid-State Circuits Vol32，Issue 12，pp2089-2096，Dec.1997
來(lái)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(guò)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(guò)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(shuō)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(wú)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 壓一發(fā)送輸出特性急劇傾斜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)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(guò)用 降壓元件將控制電壓下降到需要值來(lái)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(kāi)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，沒(méi)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(shuō)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(wú)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(lài)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(kāi)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(kāi)始控制到 輸出電壓實(shí)際上升的過(guò)程中僅占用電路延遲Tdc的時(shí)間，因此控制 開(kāi)始于比實(shí)際進(jìn)行發(fā)送功率控制的定時(shí)僅靠前Tdcl205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(shuō)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(wú)線通信規(guī)格中，基站與終端之間互相監(jiān)視無(wú)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(wú)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667 Jim)中配合時(shí)隙開(kāi)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-ldBm)。以下 說(shuō)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(lái)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(lái)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)增加由 降壓元件降低的量來(lái)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(guò)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?的情況)
在控制發(fā)送功率的過(guò)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(guò)降低由降壓 元件降低的量來(lái)應(yīng)對(duì)。(2) (3)的階段中上變頻器的控制裕度中產(chǎn) 生l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(shuō)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(wú)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(lái)的線性方式和EER方式。通過(guò)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(lái)那樣的線性方式的結(jié)構(gòu)，來(lái)滿足線性要求并且降低終端消耗 功率。另外，通過(guò)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
1.一種無(wú)線通信裝置，其特征在于包括進(jìn)行發(fā)送信號(hào)的基帶處理的基帶部；將從該基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)分離為多個(gè)成分并輸出的變換部；對(duì)應(yīng)于發(fā)送輸出地放大從該變換部輸入的發(fā)送信號(hào)并輸出到前端部的無(wú)線部；將從該無(wú)線部輸入的發(fā)送信號(hào)輸出到天線的前端部，上述無(wú)線部具備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(lái)自上述變換部的輸出，控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(lái)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(lái)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)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線通信裝置，其特征在于 設(shè)置為上述第一電位差發(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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線通信裝置，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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線通信裝置，其特征在于 是被用于進(jìn)行閉環(huán)發(fā)送功率控制的無(wú)線通信系統(tǒng)中的無(wú)線通信裝置，通過(guò)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(guò)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，將其一直保持為大于 等于希望平均發(fā)送功率電平的值，基于第二振幅調(diào)制控制信號(hào)，將其降低到規(guī)定的值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線通信裝置，其特征在于 在通過(guò)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(wú)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。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線通信裝置，其特征在于 在上述第一電位差發(fā)生裝置中，通過(guò)將控制值升壓到電源電壓以上來(lái)擴(kuò)大控制范圍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)線通信裝置，其特征在于 通過(guò)對(duì)從上述基帶部輸出的發(fā)送信號(hào)的電平與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，來(lái)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(guò)將發(fā)送信號(hào)也延遲相同的量，來(lái)校正該判定處理造成的延 遲。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)線通信裝置，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l(wèi)次，從而減輕控制 負(fù)荷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)線通信裝置，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。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信裝置，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。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線通信裝置，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。
12. —種集成電路，是在無(wú)線通信裝置中控制從基帶部輸入并 輸出到前端部的發(fā)送信號(hào)的放大的集成電路，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，控制 對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行放大并輸出到上述前端部的功率放大器的電源電壓的 變換部；對(duì)從上述基帶部輸入的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行頻率變換的正交調(diào)制器，其中在上述變換部中，根據(jù)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)置信息，根據(jù)需要生成用于分別控制使上述 功率放大器的電源電壓升壓的第1電位差產(chǎn)生裝置、使該第1電位差 產(chǎn)生裝置的輸出電壓降壓的第2電位差產(chǎn)生裝置的第1和第2振幅調(diào) 制控制信號(hào)。
全文摘要
在無(wú)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(wú)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(lái)那樣的線性方式。通過(guò)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(guò)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)H03G3/20GK101102120SQ20071011020
公開(kāi)日2008年1月9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)明者山脇大造, 田上知紀(jì), 田中聡, 鈴木芽衣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所