移动通信设备和传输功率控制方法

专利名称：移动通信设备和传输功率控制方法
技术领域：
本发明涉及移动通信系统的移动台及其传输功率的控制方法，所述移动台例如是诸如蜂窝电话和个人数字助手(PDA)之类的移动通信设备。
背景技术：
一种在移动通信系统中所采用的多路访问方法是CDMA(码分多路访问)方法。CDMA方法使用相同的频率在多个移动台和基站之间传送信息。这种情况会导致所谓的远近问题(near-far problem)，这是因为如果每个移动台都以相同的传输功率来传送无线电波，那么在基站处所接收到的来自离基站较远的移动台的无线电波的功率要小于来自离基站较近的移动台的无线电波的功率，因此来自离基站较远的移动台的无线电波会受到其它无线电波的强烈影响，从而降低通信品质。为了解决这个远近问题，每个移动台都精确地控制传输功率，以确保恒定功率到达基站。这种传输功率控制可以减少每个移动台的通信信道之间的干扰，从而提高频率利用效率。
最近的宽带CDMA(W-CDMA)方法定义了传输功率的最大允许值和精度。更具体地说，W-CDMA方法中的传输功率控制需要使用“1dB步进”控制(这意味着一个控制步进宽度是1dB)的大范围传输功率控制。因此需要能够提供传输功率的更高最大允许值和更高精度的传输功率控制技术。
当由于功率放大器(功率amp)的输入/输出特性(输入功率对比输出功率的特性)的线性较差，因此以较高的输出状况来传送功率时，传输功率控制通常可能具有降低的绝对精度。因此已经提出了各种能够提供更大范围的传输功率控制以及更高精度功率控制的方法。一种方法是带反馈系统的传输功率控制方法，例如APC(自动功率控制)和ALC(自动电平控制)(参见日本早期公开专利申请公布No.平11-308126和No.平07-307631)。这种带反馈系统的传输功率控制提供了反馈，从而允许对传输信号进行放大的功率放大器输出指定的传输功率设置值。例如，带数字处理的反馈系统对传输功率进行检测和测量，并且将检测结果与传输功率设置值进行比较，以确定传输功率的误差。然后反馈系统将已确定的传输功率误差乘以预定的回路增益值，从而确定误差值，并且对已确定的误差值求积分，从而计算出反馈量。这样计算出的反馈量反映为传输功率的调整。
但是，在上述传统的传输功率控制技术中存在如下的问题。
在带有数字处理的反馈系统中，较大的回路增益值可以增大每个反馈量，从而可以在较短时间内使传输功率值到达设置值，但是由于控制延迟等等的影响而使传输功率值无法收敛，从而反馈系统可能发生振荡。另一方面，较小的回路增益值可以减小每个反馈量，从而防止振荡问题的发生，但是传输功率值需要在较长时间内才能到达设置值。由于与数字处理相关联的反馈值的运算误差(这是由于四舍五入而引起的截断误差，在下文中为了简单而将其称为舍入误差)以及PA和检测器等等的温度特性的综合影响，会出现无法利用反馈量来适当地校正传输功率误差的附加问题。
下面将给出对由舍入误差和温度特性的综合影响所带来问题的更详细描述。
通常，使用二极管检测来检测传输功率。二极管检测通过检测传输功率波形的振幅来测量传输功率，因此作为测量结果的检测到的电压值是真值(电压)。传输功率的设置值通常是以“dB”的形式给出的，因此反馈系统包括了基于“dB”的电路系统，其中“dB”是功率的单位。在这样的电路中，使用了用于将检测到的电压值转换为功率值(dB)的转换表。通常，所述转换表是基于实际检测到的电压值和传输功率值之间的相关性来创建的。这样的相关性是基于如下结果而获得的，所述结果是通过在没有温度改变影响的状况下，例如在无线发射机的温度不变的状况下，测量二极管特性而得到的结果。
使用上述转换表的反馈系统受温度特性的影响，尤其是PA的影响。在传输开始时，大量电流开始流过PA，然后PA加热，并且其温度上升。传输开始后不久，PA的温度上升达到最大，并且然后随时间下降到恒定的PA温度。基于PA温度恒定的状况来创建转换表。
PA具有如下的半导体特性，即其在较低操作温度下提供较高输出，并且在较高操作温度下提供较低输出。因此，在传输开始之后，由PA所输出的传输功率值在PA操作温度升高时逐渐下降。为了使PA提供恒定输出，需要在操作温度升高时增大PA的输入。但是，传统的传输功率控制技术无法随着温度的升高而增大PA的输入。因此，在从传输开始到PA温度恒定的时间段内，由于PA的温度特性而使基于上述转换表而转换的功率值包括了误差，并且该误差和舍入误差的组合可能错误地致使误差值(反馈量)为零。一旦误差值变为零，反馈系统随后就不再累加反馈量，或者说不再反映误差，从而提供了错误的反馈控制，该错误的反馈控制可能在错误的传输功率上发送传输信号。
日本早期公开专利申请公布No.平11-308126已经提出了一种反馈系统，该反馈系统保存了多个回路增益，并且在用于较短收敛时间的高速模式和用于较高精度控制的高精度模式之间进行切换。在这种情况下，在反馈系统中切换静态模式，因此没有考虑PA的温度特性等等，并且由于上述舍入误差和温度特性的综合影响而可能出现问题。
作为转换表(真值(电压)到功率)，可以基于每个温度范围的特性而提供多个表。更具体地说，可以在-25℃到0℃、0℃到25℃、25℃到50℃以及50℃以上的四个阶段上创建转换表，并且对于每个测量温度，可以切换这些表。但是，对于增大的表的数量，这种情况可能需要大规模的电路。可能出现如下的附加问题，即在切换转换表时，传输功率值的不连续会使控制更加困难。

发明内容
本发明的一个目的在于，提供移动通信设备和传输功率控制方法，其可以解决上述问题，并且可以利用简单的电路配置而以高精度和短收敛时间来提供功率控制。
为了实现上述目的，根据本发明的第一移动通信设备包括用于放大传输信号的功率放大器，以及用于提供反馈，以允许功率放大器输出指定的传输功率设置值的反馈电路。所述反馈电路包括传输功率指定单元，用于指定传输功率设置值；误差检测单元，用于检测如下功率值和由传输功率指定单元所指定的传输功率设置值之间的误差，所述功率值是通过检测由功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分而获得的；回路增益产生单元，用于以预定的时间比来周期性地切换两个不同的回路增益值，以输出所述两个回路增益值之一；回路增益乘法单元，用于将由误差检测单元检测出的误差乘以从回路增益产生单元所输出的回路增益值，从而输出从所述乘法中所产生的误差值；以及反馈量产生单元，用于对从回路增益乘法单元所输出的误差值求积分，从而产生反馈量。
如上所述的第一移动通信设备以例如4∶1的时间比周期性地在诸如“0.2”和“1.0”的两个大的和小的回路增益值之间进行切换，并且输出其中之一。在选择“1.0”的时间段期间，提供较大的反馈量，因此传输功率可以在较短时间内到达传输功率设置值。
如上所述，在连续地具有诸如“1.0”的大回路增益值的反馈系统中可能发生振荡。根据上述配置，由于回路增益产生单元周期性地将回路增益值从“1.0”切换到“0.2”，因此其可以提供难以导致振荡的配置。
此外，如上所述，当反馈系统连续地具有诸如“0.2”的小回路增益值时，PA的温度特性会改变检测到的电压值和转换表中的功率值(转换值)之间的相关性。因此，无法区分舍入误差和由于功率放大器的温度特性而引起的误差，并且误差值(反馈量)可能会错误地变为零。利用上述配置，由于回路增益产生单元周期性地将回路增益值从“0.2”切换到“1.0”，因此其可以避免舍入误差被忽略。这样，则不会错误地将误差值(反馈量)置为零，从而可以使传输功率以高精度到达传输功率设置值。
通过周期性地切换回路增益值而获得的上述优点可以获得高速和高精度的传输功率控制。
本实施方式还消除了用于温度改变的调整表，从而不必具有大规模电路和复杂的配置。
根据本发明的第二移动通信设备包括用于放大传输信号的功率放大器，以及用于提供反馈，以允许功率放大器输出指定的传输功率设置值的反馈电路。所述反馈电路包括传输功率指定单元，用于指定传输功率设置值；误差检测单元，用于检测如下功率值和由传输功率指定单元所指定的传输功率设置值之间的误差，所述功率值是通过检测由功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分而获得的；温度测量单元，用于测量预定部分的温度，并且在检测到一定量的温度改变时，输出定时信号；回路增益产生单元，用于保存第一回路增益值和大于第一回路增益值的第二回路增益值，并且在接收到从温度测量单元所提供的定时信号时，将第二回路增益值输出预定的时间段，并且在上述预定时间段之外输出第一回路增益值；回路增益乘法单元，用于将由误差检测单元检测出的误差乘以从回路增益产生单元所提供的回路增益值，并且输出作为所述乘法结果的误差值；以及反馈量产生单元，用于对从回路增益乘法单元所输出的误差值求积分，从而产生特定量的反馈。
如上所述的第二移动通信设备也在回路增益值之间进行切换，并且具有与上述第一移动通信设备相同的操作。
根据本发明的第三移动通信设备包括用于放大传输信号的功率放大器，以及用于提供反馈，以允许功率放大器输出指定的传输功率设置值的反馈电路。所述反馈电路包括传输功率指定单元，用于指定传输功率设置值；误差检测单元，用于检测如下功率值和由传输功率指定单元所指定的传输功率设置值之间的误差，所述功率值是通过检测由功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分而获得的；温度测量单元，用于测量预定部分的温度，并且在检测到一定量的温度改变时，输出定时信号；回路增益产生单元，用于保存第一回路增益值和大于第一回路增益值的第二回路增益值，并且在接收到从温度测量单元所提供的定时信号时，将第二回路增益值输出预定的时间段，并且在所述预定的时间段之外，以预定的时间比周期性地切换第一和第二回路增益值，以输出所述第一和第二回路增益值之一；回路增益乘法单元，用于将由误差检测单元检测出的误差乘以从回路增益产生单元所输出的回路增益值，并且输出从所述乘法中所产生的误差值；以及反馈量产生单元，用于对从回路增益乘法单元所输出的误差值求积分，从而产生特定量的反馈。
如上所述的第三移动通信设备也在回路增益值之间进行切换，并且具有与上述第一移动通信设备相同的操作。
根据本发明的第一传输功率控制方法提供了反馈，以允许功率放大器对传输信号进行放大，以便输出指定的传输功率设置值，该方法包括第一步骤，该步骤检测由功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分，以获得功率值；第二步骤，该步骤检测在第一步骤中所获得的功率值和指定的传输功率设置值之间的误差；第三步骤，该步骤以预定的时间比周期性地切换两个不同的回路增益值，以输出所述两个回路增益值之一；以及第四步骤，该步骤将在第二步骤中检测出的误差乘以在第三步骤中所输出的回路增益值，并且对从所述乘法所产生的误差值求积分，从而产生特定量的反馈。
如上所述的第一传输功率控制方法也在回路增益值之间进行切换，并且具有与上述第一移动通信设备相同的操作。
根据本发明的第二传输功率控制方法提供了反馈，以允许功率放大器对传输信号进行放大，以便输出指定的传输功率设置值，该方法包括第一步骤，该步骤检测由功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分，以获得功率值；第二步骤，该步骤检测在第一步骤中所获得的功率值和指定的传输功率设置值之间的误差；第三步骤，该步骤测量预定部分的温度，并且检测一定量的温度改变；第四步骤，该步骤保存第一回路增益值和大于第一回路增益值的第二回路增益值，并且当在第三步骤中检测到一定量的温度改变时，则将第二回路增益值输出预定的时间段，并且在预定的时间段之外输出第一回路增益值；以及第五步骤，该步骤将在第二步骤中检测出的误差乘以在第四步骤中所输出的回路增益值，并且对从所述乘法所产生的误差值求积分，从而产生特定量的反馈。
如上所述的第二传输功率控制方法也在回路增益值之间进行切换，并且具有与上述第一移动通信设备相同的操作。
根据本发明的第三传输功率控制方法提供了反馈，以允许功率放大器对传输信号进行放大，以便输出指定的传输功率设置值，该方法包括第一步骤，该步骤检测由功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分，以获得功率值；第二步骤，该步骤检测在第一步骤中所获得的功率值和指定的传输功率设置值之间的误差；第三步骤，该步骤测量预定部分的温度，并且检测一定量的温度改变；第四步骤，该步骤保存第一回路增益值和大于第一回路增益值的第二回路增益值，并且当在第三步骤中检测到一定量的温度改变时，则将第二回路增益值输出预定的时间段，并且在所述预定的时间段之外，以预定的时间比周期性地切换第一和第二回路增益值，以输出所述第一和第二回路增益值之一；第五步骤，该步骤将在第二步骤中检测出的误差乘以在第四步骤中所输出的回路增益值，并且对从所述乘法所产生的误差值求积分，从而产生特定量的反馈。
如上所述的第三传输功率控制方法也在回路增益值之间进行切换，并且具有与上述第一移动通信设备相同的操作。
如上所述，本发明与传统的传输功率控制技术相比具有如下效果减少了收敛时间，降低了由于温度特性而产生的误差的影响，并且确保了传输功率的绝对精度。
本发明还具有如下效果其提供了一种结构，在该结构中，很少出现由于反馈系统的控制延迟而引起的振荡现象。
本发明还具有如下效果其可以仅利用一个用于周期性地切换回路增益值的附加电路而以简单的配置来实现。
本发明还具有如下效果由于不需要考虑PA的温度特性等等，因此本发明提供了更高的设计自由度。
从下面参考附图的描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中所述附图示出了本发明的实施例。


在附图中图1是根据本发明第一实施方式的移动通信设备的示意配置的框图。
图2是在图1所示的移动通信设备中所使用的定时信号的实施例的示意图。
图3是将图1所示的移动通信设备的传输功率输出与传统设备的输出进行比较的示意图。
图4是将图1所示的移动通信设备的传输功率误差计算与传统设备的传输功率误差计算进行比较的示意图。
图5是根据本发明第二实施方式的移动通信设备的示意配置的框图。
具体实施例方式
现在将参考附图来详细描述本发明的实施方式。
(实施方式1)图1是根据本发明第一实施方式的移动通信设备的示意配置的框图。可以将该移动通信设备用作使用了多路访问方法，尤其是W-CDMA方法的移动通信系统中的移动台(诸如蜂窝电话和PDA)。其传输功率控制单元包括基本传输电路以及并入其中的反馈系统基本传输电路包括信号调制单元101、可变增益控制放大器(GCA)102、方向分支滤波器104和天线105。反馈系统包括功率放大器(PA)103、检测器106、检测值转换单元107、误差检测单元108、回路增益乘法单元109、回路增益产生单元110、反馈量产生单元111、控制量加法单元112、传输功率指定单元113和定时单元114。
信号调制单元101对将以适合于无线传输的形式被传送的数据进行调制。W-CDMA方法包括诸如对将被传送数据的纠错编码、扩散调制以及滤波过程之类的调制过程。由于这些过程是公知的，并且不是本发明的特征，因此这里省略了其描述。在调制之后，信号调制单元101通过GCA102、PA 103以及方向分支滤波器104而将传输信号发送到天线105。
GCA 102可以根据输入的控制值来可变地控制来自信号调制单元101的传输信号的传输功率放大增益。PA 103对GCA 102的输出(带有受控的传输功率放大增益的传输信号)进行放大。方向分支滤波器104具有一个输入及两个输出的类型，并且可以将所提供的传输信号功率的一部分提供到反馈系统。天线105可以根据所提供的传输信号功率来发射无线电波。
检测器106以恒定的周期利用二极管来检测所提供的传输信号的传输功率，其中将方向分支滤波器104的输出(传输信号)之一提供到所述检测器106。通过检测值转换单元107将检测器106的输出提供到误差检测单元108的输入之一。检测值转换单元107将检测器106检测出的电压值转换成功率值。
将从传输功率指定单元113提供的传输功率设置值提供给误差检测单元108的另一个输入。误差检测单元108将来自传输功率指定单元113的传输功率设置值与由检测值转换单元107所转换的功率值进行比较，并且基于比较结果将传输功率误差提供到回路增益乘法单元109的输入之一。
将来自回路增益产生单元110的回路增益值提供到回路增益乘法单元109的另一输入。回路增益乘法单元109将从误差检测单元108所提供的传输功率误差乘以从回路增益产生单元110所提供的回路增益值，并且将从乘法结果得到的误差值提供到反馈量产生单元111。回路增益产生单元110至少具有两个不同的回路增益值，并且在从定时单元114所提供的定时上在这些回路增益值之间进行切换，以输出其中一个值。定时单元114产生周期性定时，将该定时用作回路增益值的切换定时。
反馈量产生单元111对从回路增益乘法单元109所提供的误差值求积分，以操作被提供到传输功率设置值的反馈量，其中所述传输功率设置值是GCA 102的控制值。将所述反馈量提供到控制量加法单元112的输入之一。将来自传输功率指定单元113的传输功率设置值提供到控制量加法单元112的另一输入。传输功率指定单元113根据从外部提供的传输功率控制信息来指定传输功率设置值(dB值)。在移动通信系统中，基站将传输功率控制信息传送到移动台。基站通常将传输功率控制信息传送到每个移动台，从而使基站能够接收来自每个移动台的恒定功率的无线电波。由于传输功率控制信息的传输是公知的，并且不是本发明的特征，因此这里省略了其描述。传输功率指定单元113将指定的传输功率设置值分别提供到控制量加法单元112和误差检测单元108中的每一个。
控制量加法单元112将从反馈量产生单元111所提供的反馈量添加到从传输功率指定单元113所提供的传输功率设置值上，并且将基于加法的功率值(dB)提供到控制值转换单元115。控制值转换单元115将从控制量加法单元112所提供的功率值(dB)转换为控制值(电压值)，并且将其提供到GCA 102。
现在将具体地描述根据本实施方式的移动通信设备的操作。由于从传输调制单元101到天线105的传输电路中的传输操作是公知的，并且不是本发明的特征，因此这里省略了其描述。
首先，传输电路开始传输操作。在传输操作的开始，反馈系统和GCA 102两者都处于初始状况(复位状况)中，因此由信号调制单元101所调制的传输信号未经改变地穿过GCA 102而到达对信号进行放大的PA103。PA 103通过方向分支滤波器104将被放大的传输信号提供到天线105。天线105根据从方向分支滤波器104所提供的传输信号功率来发射无线电波。在接收到这样发射的无线电波之后，基站将传输功率控制信息发送到移动通信设备。在移动通信设备中，接收单元(图1中未示出)接收来自基站的传输功率控制信息。在接收到传输功率控制信息时，根据以下程序而经由反馈系统来启动传输功率控制。
接收单元将从基站接收到的传输功率控制信息提供到传输功率指定单元113。传输功率指定单元113基于已经接收到的传输功率控制信息来指定传输功率。传输功率指定单元113例如指定诸如“24dBm”的传输功率设置值。将由传输功率指定单元113所指定的传输功率设置值分别提供到控制量加法单元112和误差检测单元108中的每一个。
方向分支滤波器104将提供到天线105的传输信号的传输功率中的一部分提供到检测器106。检测器106通过使用二极管来检测从方向分支滤波器104所提供的传输功率。检测值转换单元107将来自检测器106的输出(电压值)转换为功率值。例如，检测值转换单元107将来自检测器106的“1.84V”的输出(电压值)转换为诸如“24.93dBm”的传输功率值。检测值转换单元107通常通过使用预定的转换表来执行转换，所述预定的转换表给出了电压值和传输功率值之间的相关性。电压值和传输功率值之间的关系主要依赖于检测中所使用的二极管的特性。因此，可以优选地基于如下结果来创建转换表，所述结果是在没有温度特性影响的状况下，例如在移动通信设备的温度(更优选地，作为热源的PA 103的温度)不变的状况下，通过测量检测器106的二极管特性而得到的结果。保存单元(图1中未示出)存储了转换表，并且检测值转换单元107从保存单元中获得转换表。检测值转换单元107可以包含保存单元。
检测值转换单元107将转换出的传输功率值提供到误差检测单元108的输入之一。此时，已经将传输功率设置值从传输功率指定单元113提供到误差检测单元108的另一输入。误差检测单元108将来自传输功率指定单元113的传输功率设置值与来自检测值转换单元107的传输功率值进行比较，并且基于比较结果将传输功率误差提供到回路增益乘法单元109。例如，如果来自检测值转换单元107的传输功率值是“24.93dBm”，并且来自传输功率指定单元113的传输功率设置值是“24dBm”，那么误差检测单元108输出“-0.93dBm”，以作为传输功率误差。
回路增益乘法单元109将从误差检测单元108所提供的传输功率误差乘以从回路增益产生单元110所提供的回路增益值，并且将由乘法所产生的误差值提供到反馈量产生单元111。回路增益产生单元110例如具有第一回路增益值“0.2”和第二回路增益值“1.0”。回路增益产生单元110根据从定时单元114所提供的周期性定时，而在第一和第二回路增益值之间进行切换，以输出其中之一。如果从回路增益产生单元110提供了“0.2”的第一回路增益值，并且从误差检测单元108提供了“-0.93dB”的传输功率误差，回路增益乘法单元109则输出“-0.186dB”作为误差值。如果从回路增益产生单元110提供了“1.0”的第二回路增益值，回路增益乘法单元109则直接输出从误差检测单元108所提供的“-0.93dB”的传输功率误差。
反馈量产生单元111对从回路增益乘法单元109所提供的误差值求积分，以产生反馈量，并且将操作结果(反馈量)提供到控制量加法单元112。此时，已经将反馈量从反馈量产生单元111提供到控制量加法单元112的输入之一，并且已经将传输功率设置值从传输功率指定单元113提供到了控制量加法单元112的另一输入。
控制量加法单元112将从反馈量产生单元111所提供的反馈量添加到从传输功率指定单元113所提供的传输功率设置值上，并且将从加法所产生的功率值(dB)提供到控制值转换单元115。控制值转换单元115将从控制量加法单元112所提供的功率值(dB)转换为提供到GCA 102的控制值(电压值)。GCA 102根据来自控制值转换单元115的控制值(电压值)来控制从信号调制器101所提供的传输信号的传输功率放大增益。
每次在检测器106检测传输功率时，都经由上述反馈系统来重复传输功率控制操作。这里将被重复的一个时间段称为一个周期(或者一次步进)。
根据本实施方式的移动通信设备具有如下特征，即在如上所述的传输功率控制的重复操作的过程中，回路增益产生单元110根据来自定时单元114的周期性定时来选择和输出第一和第二回路增益值中的一个。可以将第一回路增益值设置为诸如“0.2”的小值，并且将第二回路增益值设置为诸如“1.0”的大值。这些第一和第二回路增益值并不局限于所引用的值，而是可以改变为任意的适当值。但是注意，需要满足“第一回路增益值”＞“第二回路增益值”的条件。
定时单元114提供诸如图2所示的周期性定时。本实施例交替地并且周期性地重复“α”时间间隔和“β”时间间隔，其中在“α”时间间隔中选择第一回路增益值，并且在“β”时间间隔中选择第二回路增益值。“α”时间间隔对“β”时间间隔的时间比为4∶1，其中“α”时间间隔具有比“β”时间间隔更长的时间段。第一个“α”时间间隔的开始响应于传输功率控制开始的时间点。
根据图2所示的定时，回路增益产生单元110在“α”时间间隔期间选择“0.2”的第一回路增益值，并且在“β”时间间隔期间选择“1.0”的第二回路增益值。于是，以4∶1的时间比周期性地在“0.2”的第一回路增益值和“1.0”的第二回路增益值之间进行切换。
在选择“0.2”的第一回路增益值的时间段期间，反馈量产生单元111输出较小的反馈量，因此GCA 102可以在传输信号中具有较小的传输功率放大增益的可变量。另一方面，在选择“1.0”的第二回路增益值的时间段期间，反馈量产生单元111输出较大的反馈量，因此GCA 102可以在传输信号中具有较大的传输功率放大增益的可变量，从而其允许传输信号的传输功率在较短时间内到达传输功率设置值。考虑到这些优点，本实施方式由于回路增益值的周期性切换，因而可以具有以下效果。
如上所述，在本发明要解决的问题的部分中，如果系统连续地具有诸如“1.0”的大回路增益值，则传输功率无法收敛，并且反馈系统可能发生振荡。根据本实施方式，由于回路增益产生单元110周期性地从“1.0”到“0.2”地切换回路增益值，因此其提供的配置很难导致振荡。
此外，如上所述，如果反馈系统连续地具有诸如“0.2”的小回路增益值，则会出现如下问题，即致使传输功率要花费较长时间才能到达设置值。还会出现如下的附加问题，即PA的温度特性会改变检测到的电压值和转换表中的功率值(转换值)之间的相关性，从而使传输功率到达包括了传输功率设置值中的某个控制误差的值。这样则提供了较低的控制精度。本实施方式可以周期性地从“0.2”的回路增益值切换到“1.0”，从而使传输功率在较短时间内，并且在较高精度上到达传输功率设置值。下面将参考本实施方式的移动通信设备和传统设备之间的比较实施例来具体地描述这种效果。
图3示出了传输功率输出的比较结果。图4示出了传输功率误差计算的比较结果。在图3中，曲线A1是没有APC功能的传输功率波形，该波形建模了PA温度特性的实际测量(实质上的PA温度特性曲线)。曲线B2是带有传统的APC功能的传输功率波形，并且曲线C2是根据本实施方式的传输功率波形。曲线B2和C2都是模拟的。在图4中，曲线B1示出了曲线B2中的传输功率误差的转变，并且曲线C1示出了曲线C2中的传输功率误差的转变。
可从曲线A1看出，传输功率(PA输出)在温度上升时逐渐降低。在经过一定时间之后，当温度变为恒定时，传输功率(PA输出)变为恒定。注意，由于室外空气温度等等、设计误差、动态范围的非线性以及发货前的调整误差等等的影响，因此传输功率可能与传输功率设置值有所不同。
当通过从传输功率设置值R中减去传输功率检测值R1而获得的值小于某个值时，误差值可以变为零。一旦误差值变为零，则无法反映误差，并且传输功率会到达与传输功率设置值R不同的值。更具体地说，例如由于数字处理的四舍五入而产生的向下舍入误差是1/3dB，如果“R-R1”的值在1/3dB之下，那么传输功率将不会到达传输功率设置值R。传统APC的传输功率控制(曲线B2)在从传输开始到PA温度保持不变的时间段期间，会改变检测到的电压值和转换表中的功率值之间的相关性。因此，转换出的功率值包括了由于PA的温度特性而产生的误差，并且在导致了该误差和舍入误差的组合的状况下执行反馈控制。在这种状况下，误差值保持在小于或等于某个值，因此传输功率在包括了控制误差的状况中到达传输功率设置值R。因此所传送的传输信号具有错误的传输功率。
另一方面，在根据本实施方式的传输功率控制(曲线C2)中，即使在误差值小于或等于某个值(例如1/3dB)时，回路增益值从“0.2”到“1.0”的周期性切换也强制地增大误差值，以产生反馈量，因此误差值不会保持在小于或等于某个值(例如1/3dB)。传输功率于是到达传输功率设置值R附近的值，这提供了比传统设备更高的控制精度。
另外，根据本实施方式的传输功率控制(曲线C2)提供了比传统控制更短的收敛时间。这是因为回路增益值到“1.0”的周期性切换产生的反馈量可以提供放大的PA输入，并且可以在某种程度上避免PA温度特性的影响，因此确保了舍入误差可以与PA温度特性所引起的误差一起被检测到。这样一来，确保舍入误差不会被漏检，则可以允许传输功率在舍入误差内到达传输功率设置值，从而提供了比传统控制更短的收敛时间。
(实施方式2)图5是根据本发明第二实施方式的移动通信设备的示意配置的框图。在图1所示的传输功率控制单元的配置中，本移动通信设备用回路增益产生单元210和温度测量单元201替代了回路增益产生单元110和定时单元114。在图5中，用相同的标号来指代与图1中所示的相同的组件。
温度测量单元201包括温度传感器，该温度传感器用于以恒定周期测量电路中的一部分的温度，在该部分上提供了作为热源的PA 103。如果这次测量出的温度值和上次测量出的温度值之差等于或大于预定值，温度测量单元201则确定温度的改变，并且输出定时信号。回路增益产生单元210接收从温度测量单元201所输出的定时信号。温度测量单元201的测量可以与检测器106同步或者不同步。为了方便，这里假设温度测量单元201以与检测器106的检测相同的周期进行温度测量。
回路增益产生单元210具有诸如“0.2”的第一小回路增益值以及诸如“1.0”的第二大回路增益值，并且选择性地在这些回路增益值之间进行切换，以输出其中之一。回路增益产生单元210根据温度测量单元201所提供的定时信号来切换回路增益值。更具体地说，在接收到来自温度测量单元201的定时信号之后，回路增益单元210确定温度特性导致检测器106所检测到的测量值和检测值转换单元107中所使用的转换表中的功率值(转换值)之间存在差异。然后回路增益产生单元210将第二回路增益值输出预定的时间段。所述预定的时间段可以是一次控制步进(一个周期)的时间段，或者是等于或大于两次控制步进(两个周期)的时间段(只在没有发生振荡的范围内)。为了方便，在以下描述中假设预定的时间段是一次控制步进(一个周期)的时间段。除预定的时间段之外，回路增益产生单元210输出第一回路增益值。
如在现有技术的描述中所涉及的本发明所解决问题的部分中所述，在传输开始后不久，反馈系统具有较低温度，因此该系统由于PA 103的温度特性，因而倾向于具有较高的传输功率。依赖于所使用的PA的特性，实际测量已经示出传输功率P1和传输功率P2之间的测量差(P1-P2)约为0.6dB到0.4dB，其中传输功率P1是在传输开始后不久的传输功率，而传输功率P2是在已经过一定时间之后温度不变状况下的传输功率。这样的差会导致反馈系统内的传输功率随温度上升而变化。在本实施方式中，安装在作为热源的PA 103附近的温度测量单元201对温度进行检测，并且回路增益产生单元210根据检测到的温度而以如下过程来切换回路增益值。
在从传输开始到温度保持不变的时间段期间，温度测量单元201在每次检测到预定量的温度改变时输出定时信号。在每次接收到定时信号时，回路增益产生单元210将诸如“1.0”的第二回路增益值输出一次控制步进(一个周期)的时间段。因此在该时间段期间，反馈量产生单元111输出较大的反馈量，因此GCA 102以传输信号中传输功率放大增益的较大可变量进行操作。反馈系统允许传输信号的传输功率在较短时间内到达传输功率设置值。另外，回路增益产生单元210选择和输出诸如“1.0”的大回路增益值，从而防止由于PA温度特性和舍入误差的综合影响而将反馈量错误地置为零，从而提供了正确的反馈控制。此外，由于仅仅在一次控制步进(一个周期)的时间段期间选择诸如“1.0”的第二大回路增益值，因此反馈系统不会在其周期中发生振荡。
在温度保持不变之后，温度测量单元201不再输出定时信号，因此回路增益产生单元210选择和输出诸如“0.2”的第一回路增益值。这使得反馈量产生单元111输出较小的反馈量，因此GCA可以以传输信号的传输功率放大增益的较小可变量进行操作。
在如上所述的操作中，第二实施方式可以提供与上述第一实施方式相同的操作和效果。
在根据上述第一和第二实施方式的移动通信设备中，无需脱离本发明的精神和范围，就可以对其配置和操作进行适当的修改。
也可以将根据第一和第二实施方式的配置组合起来。例如，如果以恒定的周期来测量预定部分的温度，并且这次测量的温度值和上次测量的温度值之差等于或大于预定值，那么可以将第二回路增益值输出预定的时间段，并且在预定的时间段之外，可以以预定的时间比来周期性地切换和输出第一和第二回路增益值。该配置可以提供比第一和第二实施方式更短的收敛时间。
虽然已经使用具体的术语描述了本发明的优选实施方式，但是这种描述仅仅出于举例说明的目的，并且将会理解，无需脱离所附权利要求书的精神或范围，可以对其进行改变和变化。
权利要求
1.一种移动通信设备，包括用于放大传输信号的功率放大器；以及用于提供反馈，以允许所述功率放大器输出传输功率设置值的反馈电路，其中所述反馈电路包括传输功率指定单元，用于指定所述传输功率设置值；误差检测单元，用于检测如下功率值和由所述传输功率指定单元所指定的传输功率设置值之间的误差，所述功率值是通过检测由所述功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分而获得的；回路增益产生单元，用于以预定的时间比来周期性地切换两个不同的回路增益值，以输出所述两个回路增益值之一；回路增益乘法单元，用于将由所述误差检测单元检测出的误差乘以从所述回路增益产生单元所提供的回路增益值，从而输出从所述乘法中所产生的误差值；以及反馈量产生单元，用于对从所述回路增益乘法单元所提供的误差值求积分，从而产生特定量的所述反馈。
2.一种移动通信设备，包括用于放大传输信号的功率放大器；以及用于提供反馈，以允许所述功率放大器输出传输功率设置值的反馈电路，其中所述反馈电路包括传输功率指定单元，用于指定所述传输功率设置值；误差检测单元，用于检测如下功率值和由所述传输功率指定单元所指定的传输功率设置值之间的误差，所述功率值是通过检测由所述功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分而获得的；温度测量单元，用于测量预定部分的温度，并且在检测到一定量的温度改变时，输出定时信号；回路增益产生单元，用于保存第一回路增益值和大于所述第一回路增益值的第二回路增益值，并且在接收到从所述温度测量单元所提供的所述定时信号时，将所述第二回路增益值输出预定的时间段，并且在所述预定时间段之外输出所述第一回路增益值；回路增益乘法单元，用于将由所述误差检测单元检测出的误差乘以从所述回路增益产生单元所提供的回路增益值，并且输出作为所述乘法结果的误差值；以及反馈量产生单元，用于对从所述回路增益乘法单元所提供的误差值求积分，从而产生特定量的所述反馈。
3.如权利要求2所述的移动通信设备，其中所述预定部分是所述移动通信设备的电路的一部分，在该部分上提供了所述功率放大器。
4.一种移动通信设备，包括用于放大传输信号的功率放大器；以及用于提供反馈，以允许所述功率放大器输出传输功率设置值的反馈电路，其中所述反馈电路包括传输功率指定单元，用于指定所述传输功率设置值；误差检测单元，用于检测如下功率值和由所述传输功率指定单元所指定的传输功率设置值之间的误差，所述功率值是通过检测由所述功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分而获得的；温度测量单元，用于测量预定部分的温度，并且在检测到给定量的温度改变时，输出定时信号；回路增益产生单元，用于保存第一回路增益值和大于所述第一回路增益值的第二回路增益值，并且在接收到从所述温度测量单元所提供的所述定时信号时，将所述第二回路增益值输出预定的时间段，并且在所述预定时间段之外，以预定的时间比周期性地切换所述第一和第二回路增益值，以输出所述第一和第二回路增益值之一；回路增益乘法单元，用于将由所述误差检测单元检测出的误差乘以从所述回路增益产生单元所提供的回路增益值，并且输出从所述乘法中所产生的误差值；以及反馈量产生单元，用于对从所述回路增益乘法单元所提供的误差值求积分，从而产生特定量的所述反馈。
5.如权利要求4所述的移动通信设备，其中所述预定部分是所述移动通信设备的电路的一部分，在该部分上提供了所述功率放大器。
6.一种传输功率控制方法，用于提供反馈以允许功率放大器对传输信号进行放大，从而输出指定的传输功率设置值，该方法包括第一步骤，该步骤检测由所述功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分，以获得功率值；第二步骤，该步骤检测在所述第一步骤中所获得的功率值和所述指定的传输功率设置值之间的误差；第三步骤，该步骤以预定的时间比周期性地切换两个不同的回路增益值，以输出所述两个回路增益值之一；以及第四步骤，该步骤将在所述第二步骤中检测出的误差乘以在所述第三步骤中所输出的回路增益值，并且对从所述乘法所产生的误差值求积分，从而产生特定量的所述反馈。
7.一种传输功率控制方法，用于提供反馈以允许功率放大器对传输信号进行放大，从而输出指定的传输功率设置值，该方法包括第一步骤，该步骤检测由所述功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分，以获得功率值；第二步骤，该步骤检测在所述第一步骤中所获得的功率值和所述指定的传输功率设置值之间的误差；第三步骤，该步骤测量预定部分的温度，并且检测一定量的温度改变；第四步骤，该步骤保存第一回路增益值和大于所述第一回路增益值的第二回路增益值，并且当在所述第三步骤中检测到一定量的温度改变时，则将所述第二回路增益值输出预定的时间段，并且在所述预定的时间段之外输出所述第一回路增益值；以及第五步骤，该步骤将在所述第二步骤中检测出的误差乘以在所述第四步骤中所输出的回路增益值，并且对从所述乘法所产生的误差值求积分，从而产生特定量的所述反馈。
8.如权利要求7所述的传输功率控制方法，其中所述预定部分是用于执行所述反馈的电路的一部分，在该部分上提供了所述功率放大器。
9.一种传输功率控制方法，用于提供反馈以允许功率放大器对传输信号进行放大，从而输出指定的传输功率设置值，该方法包括第一步骤，该步骤检测由所述功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分，以获得功率值；第二步骤，该步骤检测在所述第一步骤中所获得的功率值和所述指定的传输功率设置值之间的误差；第三步骤，该步骤测量预定部分的温度，并且检测一定量的温度改变；第四步骤，该步骤保存第一回路增益值和大于所述第一回路增益值的第二回路增益值，并且当在所述第三步骤中检测到某给定量的温度改变时，则将所述第二回路增益值输出预定的时间段，并且在所述预定的时间段之外，以预定的时间比周期性地切换所述第一和第二回路增益值，以输出所述第一和第二回路增益值之一；第五步骤，该步骤将在所述第二步骤中检测出的误差乘以在所述第四步骤中所输出的回路增益值，并且对从所述乘法所产生的误差值求积分，从而产生特定量的所述反馈。
10.如权利要求9所述的传输功率控制方法，其中所述预定部分是用于执行所述反馈的电路的一部分，在该部分上提供了所述功率放大器。
全文摘要
移动通信设备包括用于放大传输信号的功率放大器，以及用于提供反馈，以允许上述功率放大器输出传输功率设置值的反馈电路。反馈电路包括误差检测单元、回路增益产生单元、回路增益乘法单元以及反馈量产生单元。误差检测单元用于检测如下功率值和由上述传输功率指定单元所指定的传输功率设置值之间的误差，所述功率值是通过检测由功率放大器所放大的传输信号的功率的一部分而获得的。回路增益产生单元用于以预定的时间比来周期性地切换两个不同的回路增益值，以输出其中之一。回路增益乘法单元用于将上述检测出的误差乘以上述提供的回路增益值，从而输出所产生的误差值。反馈量产生单元用于对上述获得的误差值求积分，从而产生特定量的反馈。
文档编号H03G3/30GK1658516SQ200510009548
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月21日 优先权日2004年2月20日
发明者中山政彦 申请人:日本电气株式会社