Cdma通信系统、传输功率控制系统及控制方法

专利名称：Cdma通信系统、传输功率控制系统及控制方法
技术领域：
本发明有关于一种传输功率控制器，适用于移动电信装置中，特别是关于CDMA通信系统、传输功率控制系统及控制方法。
背景技术：
用于码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)数据与电话系统(例如3GPP、 WCDMA、 CDMA200)方面的传送器功率控制规格中，对于这些3G手机的操作要求十分严格。 一般而言，与一个蜂巢区(cell)内多个手机联系的基站要求到达基站的所有信号具有大致相等的功率电平。假如不是这样，对于具有较弱强度的信号而言，具有较大强度的这些信号就变成通道上干扰，且最终导致此蜂巢区终止操作。
一般而言，在移动装置(例如手机与无线网卡)内传送器的增益会随着传送频率、环境与芯片温度、供应电压、以及制造工艺的差异而变化。然而，这些3G规格要求移动单元应该能在默认步进尺寸(step size)下根据来自基站的指令来改变其输出功率。移动手机一般期望能在输出功率上达到ldB的改变，并具有0.5dB的精确性，且在功率上达到10dB步进变化，并具有2dB的精确性。此外，由基站所传送的绝对最大功率应被控制在2dB内。
为了在要求的动态范围内达到指定的步进尺寸，制造者己广泛地使用下面两个技术之一 (或两者结合)。在第一个方案中，在产品测试期间大强度地校正手机，以使手机至少在频率方面的响应特征化以及在电池电压方面的响应特征化(该项可选)。 一般会避免对温度的校正，因为其非常耗时间。第二个方案是在一般传送操作下使用功率侦测器。此功率侦测器一般是对数放大器
5或接收信号强度指示器的形式，其通常花数百微秒来执行一次测量。这防止 了侦测器在手机内一个时隙接着一个时隙地来使用，这是为了将传输功率控 制在一个时隙内，并且因此结合校正数据的方法以及在高传输功率层级下较 少使用侦测器的方法，来避免手机超过相关3G标准所允许的最大传输功率。
应注意，CDMA信号看似噪声，因此一般而言，为了达到可靠的功率测量， 这些侦测器需要相对长的测量时间。每一 WCDMA时隙持续大约670微秒以 及每一秒中大约有1500个来自基站且由移动电话接收的功率校正指令。

发明内容
为了解决移动电话的功率校正中的误差的技术问题，本发明提供一种传 输功率控制系统来减少传送器的传输功率与要求功率之间的误差。
本发明提供一种传输功率控制系统，包括输出功率估计器与传输功率控 制器。输出功率估计器估计传送器的传输功率。传输功率控制器响应于输出 功率估计器，且用以比较传输功率与要求功率以便计算目标功率，其中目标 功率考虑传输功率控制器统内的误差，以及用来改变在传送信号路径上放大 器的增益，以便减少传送器的传输功率与要求功率之间的误差。
本发明另提供一种CDMA (码分多址)通信系统，其包括输出功率估计 器，用以估计传送器的传输功率；以及传输功率控制器，响应于输出功率估 计器，且用以比较传输功率与要求功率以便计算目标功率，其中目标功率考 虑传输功率控制器统内的误差，以及用来改变在传送信号路径上放大器的增
益，以便减少传送器的传输功率与要求功率之间的误差。
本发明另提供一种传输功率的控制方法，用以控制移动装置的传输功率， 且此移动装置操作在码分多址模式或宽带码分多址模式下。此控制方法包括-比较时间校准版本的基带信号或中间信号与传送信号的降频部分，以形成传 输功率的估计；以及使用传输功率的估计，以在码分多址或宽带分码多址的 时隙的功率切换期间内调整所述传输功率趋向目标值。
6本发明改变在传送信号路径上放大器的增益，减少了传送器的传输功率 与要求功率之间的误差。


图1表示根据本发明实施方式，根据一个CDMA标准来操作的移动电话 装置。
图2表示图1中功率估计器的组件示意图。
图3A及图3B表示图1中插补査找表单元的内部数据结构示意图。 图4表示根据本发明实施方式，通过比较未校正功率放大器与移动装置 的响应所获得的输出功率对要求功率的示意图。
图5表示相似于图1的电路图，但显示了额外的数据流路径。 图6A与图6B表示根据本发明实施方式的操作流程图。
具体实施例方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域 的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。 本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元 件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提 及的"包含"是开放式的用语，故应解释成"包含但不限定于"。此外，"耦 接" 一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第 一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通 过其它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。
图1表示根据本发明实施方式的移动装置(例如移动电话)的传送部分 简化方框示意图。在提供至模拟基带处理系统10之前，先在移动装置的数字 基带处理器2中将被传送的信号(不论是语音或数据)乘以由移动装置所使 用的展频编码来将传送信号编码且展频。此电路配置为此技术领域中技术人员所熟知。输出信号(包括同相信号与正交信号)传送给射频(RF)传送器
部分以进行升频操作，RF传送器以标号12来标示，尽管传输功率不足，其 输出待传送的信号。此技术领域中技术人员已知RF传送器12，因此图中简 单地以可变增益放大器来表示。与此移动电话装置的许多其它核心组件一起， RF传送器12设于单片集成电路13上。来自RF传送器12的RF信号提供至 功率放大器14，其中所述功率放大器14作为一个分离组件位于单片集成电路 13夕卜，单片集成电路13用于执行升频与第一阶段的放大。功率放大器14的 输出信号经由电路板18的中间组件而提供至天线16，电路板18通常包括双 工器(duplexer)，以便提供将被提供至天线的相对强大的传送信号，而同时将 明显较弱的接收信号路由至移动装置内接收电路(未显示于图中)。
芯片上传送器(on-chip transmitter)(如RF传送器12)的操作如同一个小信
号装置，且小心操作以优化线性。同样地，芯片外功率放大器(如功率放大器 14)也优化为在其操作范围的顶端上实现最大线性化。在最大功率或接近最大 功率时达到线性化的代价是消耗了大量电流。然而，在较低输出功率电平上， 线性的需求削弱，因此功率放大器14的电流消耗可减少。结果，在较低输出 功率电平上，功率放大器14的设计者倾向于对功率放大器14进行电流消耗 方面的优化，而不是通过提供多个增益范围来控制线性。在此文中，关于特 定增益范围的控制线性表示在输出功率电平Po上的改变dPo (其中，"d"表示 一个小改变)总是导致增益改变dGo，使得dPo/dGo维持固定。在现有技术 中，数字基带处理器2已被分派根据来自与移动装置联系的基站(未显示于 图中)的控制信号，来控制芯片上传送器12与功率放大器14的增益。在基 站控制中，基站提供用来指示步进增加或减少的信号，且此为基站控制系统 的特征。在基站与移动装置之间的协同操作可称为关于功率控制的"系统闭 环"。然而，在本发明的一些实施方式中，其与本地回路一起工作。在本地回 路中，本地测量系统与控制系统25监控已产生的功率改变，且企图于一个时 间帧内实施校正，而此时间帧明显地短于在CDMA通信架构中所使用的时隙
8期间。
为了实现此本地回路，提供指向性耦合器(directional coupler)30与衰减器 32，以便分支(tap-off)来自功率放大器的输出信号的一些信号下游。此指向 性耦合器30与衰减器32可达到足够的带宽，使得其转移特性(transfer characteristic)在电话或相似移动通信装置的频率范围内实质上固定不变。提供 衰减器32的输出信号至功率估计器40的第一输入端42，其中，为了将分支 的信号降频至基带频率，功率估计器40也在第二输入端44接收传送振荡器 信号的副本(copy)，使得分支的RF信号可与传送本地振荡器信号混合。接着， 其可与功率估计器40的第三输入端46所提供的副本基带信号来比较。功率 估计器40也响应一些其它信号(将以图2来更详细说明)，这使能功率估计 器40在功率放大器14的输出端上建立输出功率的估计。此估计(以Pmeas 来表示)被传送至传输功率控制引擎(Transmit Power Control Engine, TPCE) 50 (其操作如同传输功率控制器)，其中，传输功率控制引擎(TPCE) 50比 较由功率估计器40所估计的获得的测量输出功率与从数字基带处理器2接收 的需求输出功率，来计算目标功率"Ptgt"(考虑到在功率控制回路中的不一 致)。目标功率"Ptgt"接着作为输入信号提供至查找表单元60，其中，查找表 单元60是用来査找关于传送器12与功率放大器14的增益控制设定。
在一个较佳实施方式中，根据现有所使用的查找表标准，查找表单元60 是一个插补査找表单元，其尺寸较小且因此减少很多内存要求。结果，其占 用不多的空间，且被要求集中于此的数据可以很快地获得。此查找表单元60 将在稍后根据图3来说明。
图2更详细地说明本发明实施方式的功率估计器40的内部架构。经由指 向性耦合器30自功率放大器14分支出的侦测到的RP信号"Pdetrf'，被提供 至混波器70的第一输入端42。此混波器70在第二输入端44接收本地振荡器 信号LO (与RF传送器12所使用的信号相同)，因此输出基带频率的降频信 号"Pmix"，其表示原始基带信号。 一般会提供两个混波器， 一个是处理同相
9通道，另一个则是处理正交通道。为了方便说明，假设只有一个信号通道存
在来继续讨论。此混波器70的输出信号被提供至可变增益放大器72，其提供 可变增益"Gvga"给信号Pmix，以获得标示为"Padc"的信号。可变增益放大器 72的输出提供至模数转换器74。对应的模数转换器(Analog to Digital Converter,图中表示为"ADC") 76接收来自模拟基带处理系统10的基带信号 "Pbb"，且模数转换器76的输出信号被提供至数据路径校准电路(data path align circuit)77。数据路径校准电路77的输出信号与模数转换器(图中表示为 "ADC") 74的输出信号一起提供至数据路径比较电路(data path compare circuit)78。数据路径校准电路77使用一连串的缓存器以提供可选择的延迟 "Ts"，使得提供至模数转换器(图中表示为"ADC") 74的信号与提供至模数 转换器76的信号可进入近似时间校准(approximate time alignment),以至于可 通过计算其数值的比率或差异来比较这些信号。这些方法中的任一者提供足 够的信息以使能将被估计的增益。以dB为较佳表示单位的信号比较操作(例 如用来估计其增益比率"Pdp")由数据路径比较电路78来执行。在计算每一 信号的均方根(Root Mean Square, RMS)功率计算的期间内，此信号比较操作 在整合时间间隔"Tint"内执行，且信号被比较之前，直流(DC)偏移被移除。
在一个较佳实施方式中(且如之前所提及)，数据路径比较电路78的输 出信号为信号强度的比率，且优选以分贝来表示。通过在分贝上的操作，此 系统的数个部分的各种增益可被加总在一起以提供功率测量。
设置可变增益放大器72，是为了抑制(更确切地说是调整)其输入端上 提供至模数转换器74的信号振幅，使其具有相对较窄的振幅带宽。这减少了 模数转换器74与76上的动态范围要求，且因此使这些组件的实施变得更加 简单且便宜。接着说明上下文中可变增益放大器72的操作，其任务是调整(在 限制内)其输入端上提供至模数转换器74的信号振幅。可得知由于传送的 RF功率减少，接着在混波器70的输出端上的振幅也减少。因此，可变增益 放大器72的增益需要被增加以将模数转换器74的输出端上的信号维持在所要求的操作范围内。相反地，假使传输功率增加，可变增益放大器72的增益 则需要减少。
可变增益放大器72的增益调整可由系统使用关于目标输出功率的消息与 此无线系统设计的知识自动地执行。如前所提及，数字基带处理器2维持连 续总量的编码信号特性，因此，尽管是在标准化的刻度上，其具有可利用的"长 期基带功率平均"测量数值。长期基带功率平均"Kbb"提供至功率估计器40的 第三输入端90。此长期基带功率平均"Kbb"也提供至加总器100的第一加总输 入端，其中，加总器100接收来自加总器102的输入信号。加总器102的第 一输入端104接收提供至模数转换器74的目标功率的估计"Kadc"，且其相减 输入端106接收功率目标值"Ptgt"，其中，功率目标值Ptgt是由传输功率控制 引擎(Transmit Power Control Engine, TPCE) 50来取得，将在下文进行说明。 加总器100的输出信号被提供至加总器110的第一加总输入端，于其中，加 总器100的输出信号被加入至单一测量增益参数"Kdet"。单一测量增益参数 "Kdet"是代表在由功率放大器14的输出端至功率估计器40的输入端42的侦 测路径上的增益(在此包括衰减)。在此方式中，所需要的VGA增益由功率 估计器40自动地取得。
在一个较佳实施方式中，可变增益放大器72是在预设尺寸的步进下以增 益变化的方式而数字控制。在一个较佳实施方式中，增益在6dB的步进下变 化。然而，实际步进尺寸将不会精确地为6dB，所以每一增益变化具有小误 差。由于可变增益放大器72优选为受数字控制，因此，可更精确地称为可编 程增益放大器，请注意尽管其中差异(如果有的话)很小。
发明人已了解到，如果在要求的传送输出功率上的变化仅为相对稍小， 假设小于1.2dB (此变化临界值仅是用来作为范例，在其它例子中，此值可为 在0至2dB之间的任一者)，接着，可变增益放大器72应被禁止在功率测量 与校正周期中间产生增益变化。这移除了步进误差(在当增益变化发生时有 可能产生)的一种来源。在计算或实施功率校正后，可应用所述增益变化。
ii在本地回路运作时，可对功率放大器的每一功率放大器增益范围测量参
数Kdet，且其也本身说明了基带信号路径的选择的全范围电平(foll-scale level) 或降频混波器70的增益与其标称增益(nominal gain)之间的偏差。
一个可替代且同样可执行的方法是不釆用可变增益放大器72 (其可以用 一个固定增益放大器来取代)，且接受测量范围减少的实际情况以及/或提供具 有较大动态范围的模数转换器。应注意到，虽然在一个可替换的配置中已叙 述两个模数转换器的情况，但是也可通过分时多任务传输方法使用一个模数 转换器。
为了将数据路径比较电路78的输出信号转换为绝对功率测量，第一加总 器92将长期基带功率平均"Kbb"加入至参考信号与侦测信号的比率上，以在 加总器92的输出端94上产生中间值，其用来表示关于全范围值的传送信号 的功率。此相关的功率Pdbfs被传送至第二加总器96的加总输入端。加总器 96的另一输入信号为可变增益放大器(VGA)增益设定，且在将功率Pdbfs 减去可变增益放大器(VGA)增益设定后，为了在功率放大器的输出端上提 供放大器功率的估计"Pmeas"，加总器96的输出信号通过加总器120加入至 增益侦测路径参数Kdet。因此，增益侦测路径参数使得有关于全范围输出的
标称输出功率映射至功率放大器的输出端上的输出功率估计。
传输功率控制引擎50接收测量获得的功率估计Pmeas与来自数字基带处 理器2的功率请求信号Prqst，且根据这些来设定提供至査找表单元60的目标 功率。传输功率控制引擎50不再企图减少测量功率与要求功率之间的差异， 这是因为，当传输功率控制引擎50操作在明显低于最大传输功率的功率下时
(例如低于传输功率临界值)，以及操作在功率放大器在其步进尺寸下可被视 为接近线性的情况下时，包含功率估计器40的本地控制回路不需要是有效的
(将于稍后解释说明)。因此，既使一旦考虑对基站的连接而功率控制操作在 系统闭环中，功率控制仍可被视为操作在"本地开环"。然而，当信号振幅明显 地增加以操作混波器72，且因此将输入至数字模拟转换器74的信号振幅提升
12至足以使功率估计器40操作的范围时，就建立了"本地闭环"。与包含基站的
系统闭环比较起来，此本地闭环本身仍为线性回路。
在操作于本地开环与操作于本地闭环之间的转换(即在跨越传输功率临
界的传输功率上的变化)可能加大了当传输功率控制引擎50进入本地闭环模
式时需要估计且调节的增益误差。
传输功率控制引擎50比较要求功率与测量功率，且考虑任何已知的低功 率本地开环功率误差，并使用所述误差来修改提供至查找表单元60的功率目 标。
此插补查找表单元可被分隔成多个子范围，如图3A与图3B所示。具体 如图3A所示，对于放大器输出，可通过将放大器特性细分为多个段落(例如 SEG1-SEG4)来特征化功率放大器14的增益。每一段落覆盖一个特定功率输 出范围且由起始值与斜率来定义，如此便可估计在此查找表单元中任何中间 点的增益。根据图3A可得知，多个增益范围并非连续的，反而是彼此相隔固 定的增益步进。这是典型的实际放大器性能，其中，提供至放大器的偏压电 流与供应电压可用数字步进来切换，以改变放大器的特性。这些步进中每一 个都有效地定义一个操作范围，这些操作范围是以插补查找表单元内记载的 特性来表示。
在此例中，图3B所示的插补查找表被细分为8个区域，以行1至行8来 标示，每一个具有5个字段第一字段"功率指数"是定义最小功率指标，即期 望的输出功率，且部分窗体可适用于此最小功率指数；第二字段"基本增益" 是定义基本增益，其表示当输出功率等于功率指标时的功率放大器增益；第 三字段"增益斜率"定义关于输出功率的增益变化率，这是功率放大器增益图示 中特定部分的斜度；另外两个控制字段"GPO"与"DAC"都是有关于控制功率放 大器操作的参数，例如分别是偏压电流与跨越功率放大器的供电电压。
在一个较佳实施方式中，在查找表单元中每一区域行持有相对适度的数 据量，例如，在图3B中，每一区域行包括32比特且窗体只需要32个区域行。
13对于每一区域行而言，第一字段"功率指数"具有7个比特(1/4 dBm步进)， 第二字段"基本增益"具有9个比特(1/16dBm步进)，第三字段"增益斜率"具 有8个比特(1/128 dBm步进)，第四字段"GPO"具有4个比特，且第五字段 "DAC，，具有6个比特。
査找表单元可用来接受另一输入，即长期基带功率平均(long term baseband power average)Kbb，使得期望的输出功率可被选择为基带功率与放大 器增益的函数。
在用直流-直流转换器来控制功率放大器增益切换与通过字段GPO或 DAC设定来于插补査找表单元中实施直流-直流转换器控制(DC-DC converter control)的一些情况下，功率控制系统必须提供额外时间来采取测量以证明直 流-直流转换器已经稳定。为了达到此目的，功率控制系统在査找表内侦测有 效字段DAC或GPO设定上的变化，且暂时推迟(suspend)其操作序列一段预 设时间，以等待直流-直流变为稳定。此延迟可被编程。此外，为了避免传送 放大器在趋于稳定期间内操作于不稳的电平，控制器可在趋于稳定期间内关 闭传送器。
图4表示根据本发明实施方式的操作示意图。沿着图4的X轴(横坐标)
所绘制的要求功率是通过功率放大器的功率增益设定来表示由功率放大器要 求的功率，而显示于Y轴(纵坐标)的天线功率则表示实际输出功率。实际 上，此图示将以ldB步进来量化，但为了简单表示，这些步进已被平坦化。 在较低的操作功率范围内，如区域150所指示，功率放大器明显地为线性。 因此，虽然存在一个较低功率本地开环误差，如图4的区域152所指示，放 大器的功率输出精确地逼近要求功率。此误差的大小无法在区域150内测量， 如图所示，这是因为其处于功率估计器40的动态范围170之外。但是，因为 由对应基站提供的功率增加或功率减少指令而相应操作的移动装置形成的系 统闭环能覆盖此误差，因此，此误差无关紧要。然而，随着要求功率增加， 功率将越过一个较低临界值160，其中，此较低临界值160可视为功率估计器40变为有效时所处的传输功率临界值。
在图4中，标号154表示功率放大器扩展/比较、标号155表示功率放大 器增益控制步进、标号156表示开环与传送设计所保证的步进准确性、标号 157表示绝对准确性与估计器测量所控制的步进准确性、标号158表示无校正 的控制曲线、以及标号159表示功率控制系统响应。
假使系统闭环功率控制(即包含基站的闭环)要求用来使天线功率由区 域150增加至区域170 (其表示功率估计器40的操作动态范围)某处的一个 功率变化时，传输功率控制器分两个步骤来达到功率变化，以便调节任何开 环功率误差。首先，把给下一时隙的功率设定成对应处于或接近于低临界值 160的中间值，使得可测量低功率本地开环增益或功率误差152。将此误差向 前传送以作为部分的功率目标计算，以确保一旦本地闭环功率控制变为有效 时，其无法突然通过提升输出功率的步进变化来强迫此误差被校正，其中， 提升输出功率的步进变化会逐渐损害基站与手持式装置之间的系统闭环操 作。然而，相对于现有技术中必须花费长时间来平均类噪声信号(noise-like signal),由于侦测到的信号与已知的传送信号之间的比较可快速地估计放大器 增益，因此， 一旦功率估计器运行操作，传送数据信号的"侦测"版本可与来自 模拟基带处理系统10的数据信号进行比较，以非常短时间期间(一般是几微 秒)完成放大器增益的估计。
传输功率控制引擎50也可控制任何辅助集成方框的设定，例如功率放大 器、模拟转数字转换器或增益控制器，而这些方框都可使用来控制输出功率。 由于天线处信号振幅的相对较快速稳定，传输功率控制引擎50可使功率估计 器40在一个时隙开始之后非常快速地完成输出功率测量，且使功率估计器40 计算步进尺寸校正并将此步进尺寸校正传回到插补查找表单元60，使得另一 功率放大器增益校正可完成。当将最终校正提供至输出功率时，可禁止查找 表单元去改变有效功率放大器增益，且可控制设定以防止此变化所引发的其 它功率误差。
15一旦传输功率己被建立，数字基带处理器2读取天线功率的最终测量， 以根据由基站传送至移动装置的下一个传输功率控制指令来计算下一个功率 要求。
同样地，当由区域170至区域160转变时，传输功率控制引擎50产生待 执行的一个中间步进，使得低功率本地开环误差152可在由本地反馈管辖 (regime )至本地开环管辖的转换中被测量到。
传输功率控制引擎50也可用来限制来自基站的传输功率的要求，以进一 步增加传输功率。假使传输功率控制引擎50开始实施功率限制，则设定"限 制旗标"，使得数字基带处理器2可被告知限制已经发生。限制功能也可在传 输功率范围的较低部分(最小功率)上被使能。
数字基带处理器2可同步地或异步地与传输功率控制器互相作用。在同 步模式下，通过自天线读取来自前一个功率调整步骤中测量获得的功率且一 起使用此测量获得的功率与基站所发出的传输功率变化指令，数字基带处理 器2产生每一功率要求，以计算新的功率目标。在异步模式下，数字基带处 理器2发出功率变化要求，而不需读取来自先前步骤测量获得的功率。由于 来自基站的反馈，全部的功率控制仍继续进行。
图5表示本发明的实施方式，本地测量与控制系统25的插补查找表单元 适用于升频转换器12的混波器204之前与之后的小信号放大器200与202的 增益控制。如此，通过使用所述功率控制系统，可调整射频(RF)传送器的 基带与射频增益。査找表单元60也提供数据以控制GPO、 DAC1、与DAC2， GPO、 DAC1、与DAC2通过设定在功率放大器内有效的晶体管的数量、以及 由直流-直流转换器210所提供的功率放大器内的偏压电流与跨越功率放大器 的供应电压来控制功率放大器增益。测量与控制系统接收来自数字基带处理 器2 (未显示)的数据，但也回传实际传输功率的估计与状态旗标，使得数字 基带处理器2可读取更新的功率估计，且也知道限制何时发生。
图6A与6B图是表示根据本发明实施方式的操作流程图。判断程序开始
16于步骤300，在此步骤中，执行一个测试以察看是否发生改变传输功率的请求。
假使改变传输功率的请求已发生，控制前进至步骤302，否则控制则绕回至步 骤300。
步骤302检查以察看功率的要求变化是否将导致由图4的区域150至区 域170的转变，在区域170中测量窗口 (以及因此本地闭环功率控制)会变 为有效的。假使此转变发生，控制进入至步骤310，在步骤310中，自插补查 找表单元查找与期望增益有关且用以提供中间输出功率的放大器参数，且将 这些放大器参数提供给放大器。控制接着前进至步骤312。在步骤314完成传 输功率的测量之前，于步骤312中计算出稳定期间。如前所述，这表示对一 个中间值设定功率。
控制由步骤314前进至步骤320，于其中，查找表单元被检查以获得要求 的输出功率，且放大器参数自査找表单元60获得，放大器操作参数则提供至 功率放大器。控制接着前进至步骤322，在此步骤中，执行测试以察看功率放 大器偏压与增益控制设定是否已改变。在此情况下，外部组件(例如直流-直流
转换器)需要的稳定时间需要被列入考虑，且结果若为是则控制进入至步骤 324。在步骤324中，等待渡过这些组件的稳定期间。因为功率放大器14所 输出的信号可能发生错误且可能暂时地(关于增益切换之期间)导致其它射 频系统参数恶化，此功率放大器在此稳定期间内被限制提供输出信号(例如 通过中断其输入信号以及/或关闭图5的放大器200/202或图1的放大器12的 输出)。控制由步骤324进入至步骤326,在此步骤中，等待进一步的与传送 放大器12相关的稳定期间完成。假使步骤322判断在放大器内操作区域上的 变化没有发生，则控制直接进入步骤326。
控制由步骤326进入至步骤328，在步骤328中，测量输出功率。接着， 控制进入步骤330，在此步骤中，测量获得的功率与要求的传输功率进行比较， 以估计在放大器增益中的适当校正。此校正以更新目标功率的形式来进入至 插补査找表单元60，而插补查找表单元60将其转换为一个增益设定。在此校正期间，为了避免通过移动至精确增益尚未测量的一个相异功率放大器范围 来使校正无效，插补查找表单元60阻止改变功率放大器增益范围。
控制由步骤330前进至步骤332，在步骤332中，再次执行实际输出功率 的测量，当操作在同步模式时其可用来提供更精确的输出功率读取给数字基 带处理器2，此外，使用最后的测量给下一个要求作基础。在步骤332的测量 可在一个延长时间期间内执行，其中，此延长时间期间通过指定一个完成期 间或者通过参考一个预设完成期间的的参数t所定义。控制接着返回步骤300。
重新回到步骤302，假使判断出并没有因为需要的功率变化产生进入测量 窗口 170的转变，则控制进入至歩骤340。步骤340测试要求功率变化是否表 示仅发生在区域170内的变化。假使是，控制进入至步骤320，否则控制则前 进至步骤350。
步骤350检查确认步骤300所要求的传输功率变化是否将引起自可用估 计器来执行测量的区域170到不可使用估计器的区域150的转变。假使此转 变发生，控制则进入至步骤352，否则控制进入步骤360。
步骤352导致查找表单元被存取，以查找对应临界值160的中间值上操 作的参数，使得在步骤354中提供放大器时间稳定之后，低功率开环增益误 差可在步骤356中被测量到。 一旦增益误差已被测量到，在步骤358中，计 算、査表、且应用校正过的功率(考虑到要求的功率与误差)。控制接着进入 至步骤300。在一些实施方式中，相等于步骤322与324的步骤可介于步骤 352与354之间。或者，通过省略步骤356与358，可省略在由区域170至区 域150的转换期间内的增益误差测量。在此情况下，步骤352立刻将输出功 率设定为要求的功率，且增益控制仅对应基站来执行。
返回执行步骤350，假使判断出功率控制步骤仅发生在区域150内，控制 前进至步骤360，在步骤360中，自査找表单元中査找要求的功率变化，且将 此变化提供至放大器，在步骤362的稳定期间后，控制接着返回步骤300。
应注意到， 一些传送功率变化可由数字基带上的变化、功率放大器上的
18变化、或者这些方法的结合来促成。 一般而言，假使仅在数字基带上获得变 化，由于对功率放大器的操作造成较小的扰乱，因此这是获得变化的最佳方 法。
因此可提供一个系统，其通过侦测在功率放大器的输出端上的信号且比 较这些信号与提供至放大器的输入端和升频链路的对应信号，此系统可快速 地估计射频传送器增益。接着，根据其使用的单一系数的转换(可在每一个增 益范围)，可将此增益映射为功率，其中，此单一系数是在室温特性阶段期间 中被测量到，以将传输功率的内部估计转换为传输功率的外部测量估计。最 后，根据全范围而测量获得的传送功率的连续平均值，其由数字基带处理器 如编码流程部分般保持，如此提供了关键的最后部分，以将传送信号的特性 与放大器增益的消息转换为可靠的放大器传输功率估计。
另外，通过估计传送器级的增益以及使用输入信号功率的优先通知，其 能提供更快速的传输输出功率的控制，以形成传送信号功率的估计，其中， 输入信号功率的优先通知可由移动装置(例如移动电话)的数字基带处理器 来获得。信号功率的估计是用来告知在移动电话系统内本地提供的控制回路 的判断。在此方法下，在逐时隙的基础上，可动态地提供精确的功率控制， 因此消除了在生产测试期间的冗长电话校正。
输出功率估计器比较在放大器输出端上且被降频的信号或部分信号与输 入至放大器的信号(或基带信号)。应注意到，放大器可以由数个放大器阶来 形成，例如小信号放大器或功率放大器，且在两放大器阶之间可存在例如降 频的步骤。通过使用模拟基带信号与放大器的降频输出信号，可方便地执行 比较操作，且可推演出放大器增益。在一个较佳实施方式中，对于每一个被
比较的信号而言，可测量直流偏移的RMS功率净值。通过使用关于基带信号 的绝对功率电平的消息以及通过使用关于由天线至估计器输入的测量信号路 径上的损失的消息，此结果接着转换为绝对功率。
为了将放大器的输入端上的信号与放大器的输出端上的信号来进行的充
19分的时间校准，提供了延迟系统，以进行将要执行的增益比较。可通过比较 在升频与放大前的基带信号与传送至天线的信号的解调部分来完成这个比 较。
在3G移动电话装置的数据与控制系统中，尽管是根据移动装置内数字模 拟转换器的数字全范围来标准化，处理器维持长期平均信号功率的测量来提 供给放大器，且长期平均功率的测量因此可与放大器增益评估以及在室温研
究室特性下所获得的另一个单一参数相结合，以使得可计算放大器的输出端 上的实际信号功率。其中该单一参数可在逐频带的基础上提供来实现更好的性能。
本发明的传输功率控制器以及/或估计器只在每一个传送时隙的起始上执 行一小段时间，且在时隙所要求的目标功率电平上来计算射频传送功率校正。 这些校正接着立刻实施于每一个时隙的传送开始。在一个较佳实施方式中， 在此传送架构下，每670微秒的时隙中，控制器仅运行大约25-50微秒。
本发明虽用较佳实施方式说明如上，然而其并非用来限定本发明的范围， 任何本领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，做的任何更动与 改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求界定的范围为准。
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权利要求
1. 一种传输功率控制系统，其特征在于，所述传输功率控制系统包括输出功率估计器，用以估计传送器的传输功率；以及传输功率控制器，响应于所述输出功率估计器，且用来比较所述传输功率与要求功率以便计算目标功率，其中所述目标功率考虑所述传输功率控制器统内的误差，以及用来改变在传送信号路径上的放大器的增益，以便减少所述传送器的所述传输功率与所述要求功率之间的误差。
2. 如权利要求1所述的传输功率控制系统，其特征在于，所述输出功率估计器比较时间校准版本的输入信号与所述传送信号，以判断所述传送信号的功率。
3. 如权利要求2所述的传输功率控制系统，其特征在于，在降频后，所述输出功率估计器比较所述输入信号的振幅与所述传送信号的振幅以估计所述放大器的增益。
4. 如权利要求3所述的传输功率控制系统，其特征在于，为了估计所述传送功率，所述输出功率估计器更响应于基带信号功率的估计、信号侦测路径上的增益、与提供至在所述信号判断路径上的模数转换器的信号功率目标中至少一个以及所述目标功率。
5. 如权利要求1所述的传输功率控制系统，其特征在于，所述系统更包括插补查找表单元，其中，所述传送功率控制器计算目标功率值，且所述目标功率值被提供至所述插补查找表单元，其中所述插补査找表单元插补所述放大器的多个增益控制设定。
6. 如权利要求5所述的传输功率控制系统，其特征在于，所述插补查找表单元用来提供多个控制值给至少一个小信号放大器以及功率放大器，且所述插补查找表单元划分成多个输出功率区域，每一所述多个输出功率区域是由与输出功率有关的基本增益与增益变化速率来定义的。2
7. 如权利要求1所述的传输功率控制系统，其特征在于，所述传送信号的一部分与本地振荡信号混合，以便形成降频信号，所述降频信号由可变增益放大器来放大且接着由模数转换器来转换成数字信号，且假使所述传输功率的变化低于变化临界值时，可限制所述可变增益放大器的增益变化。
8. 如权利要求1所述的传输功率控制系统，其特征在于，当所述传输功率的变化低于变化临界值时，所述输出功率估计器是无效的，且所述传输功率控制器响应由基站所发出的功率变化请求。
9. 如权利要求8所述的传输功率控制系统，其特征在于，当所述传输功率变化以跨越所述传输功率临界值时，所述传输功率控制器估计开环功率误差，且在计算所述目标功率时使用所述开环功率误差。
10. 如权利要求9所述的传输功率控制系统，其特征在于，当所述传输功率的变化导致所述传输功率由低于所述传输功率临界值增加至高于所述传输功率临界值时，所述传输功率控制器的变化分两步骤执行，在第一步骤中，所述传输功率控制器将所述传输功率设定为等于或稍高于所述传输功率临界值的数值上，使得可估计所述开环功率误差，且在第二步骤中，所述传输功率控制器使用所述开环功率误差以作为所述目标功率计算的一部分，使得所述开环功率增益不会立刻被移除。
11. 如权利要求1所述的传输功率控制系统，其特征在于，所述传输功率控制器用来控制信号放大器、功率放大器、以及数字模拟转换器中至少一个的设定，以控制所述功率放大器的供电电压或偏压电流，以便改变所述功率放大器或所述信号放大器、所述功率放大器与所述数字模拟转换器中每一个的增益。
12. 如权利要求1所述的传输功率控制系统，其特征在于，更包括数字基带处理器，其中，为了根据基站所发出的下一个传送功率控制指令来计算随后要求功率，所述数字基带处理器读取增益测量或传送信号功率的测量。
13. 如权利要求1所述的传输功率控制系统，其特征在于，当所述传送功率改变以跨越临界值而由第一区域转变至第二区域时，所述传输功率控制器的变化分两步骤来执行；在所述第一区域中，所述传输功率对于所述输出功率估计器而言足以估计所述传送器的所述传送功率，在所述第二区域中，所述输出功率估计器无法估计所述传输功率；在第一步骤中，所述传输功率控制器将所述传输功率设定为等于或稍高于所述传输功率临界值的数值上，使得可估计幵环功率误差；以及在第二步骤中，所述传输功率控制器使用所述开环功率误差以作为所述目标功率计算的一部分。
14. 一种CDMA通信系统，其特征在于，所述CDMA通信系统包括输出功率估计器，用以估计传送器的传输功率；以及传输功率控制器，响应于所述输出功率估计器，且用来比较所述传输功率与要求功率以便计算目标功率，其中所述目标功率考虑所述传输功率控制器统内的误差，以及用来改变在传送信号路径上放大器的增益，以便减少所述传送器的所述传输功率与所述要求功率之间的误差。
15. —种控制传输功率的方法，其特征在于，所述方法用以控制移动装置的传输功率，所述移动装置操作在码分多址模式或宽带码分多址模式下，所述控制方法包括比较时间校准版本的基带信号或中间信号与传送信号的降频部分，以形成所述传输功率的估计；以及使用所述传输功率的估计，以在码分多址或宽带分码多址的时隙的功率切换期间内调整所述传输功率来趋向目标值。
16. 如权利要求15所述的控制传输功率的方法，其特征在于，比较输入信号振幅与所述传送信号的降频部分，以形成放大器增益的估计，且结合所述放大器增益的估计与在所述输入信号内的长期平均功率的估计，以在50微秒期间内形成所述传送信号的功率估计。
全文摘要
提供一种CDMA通信系统、传输功率控制系统及控制方法，其中传输功率控制系统包括输出功率估计器与传输功率控制器。输出功率估计器估计传送器的传输功率。传输功率控制器响应输出功率估计器，且用来比较传输功率与要求功率以便计算目标功率，其中目标功率考虑传输功率控制器统内的误差，以及用来改变在传送信号路径上放大器的增益，以便减少传送器的传输功率与要求功率之间的误差。本发明改变在传送信号路径上放大器的增益，减少了传送器的传输功率与要求功率之间的误差。
文档编号H04B17/00GK101500302SQ200910005988
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月22日 优先权日2008年1月31日
发明者克里斯多福·葛伦特·琼斯, 柏纳得·马克·坦博克, 迪米崔斯·诺班提斯 申请人:联发科技股份有限公司