用于控制发射机功率消耗的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于改进射频(RF)发射机中的放大级的设计和控制以降低其功率消耗的方法和设备。在一些方面中，所述发射机可操作以便以目标功率电平传输输出RF信号，所述目标功率电平可在广泛动态范围上变化。对于所述动态范围中的每一目标功率电平，所述发射机中的控制模块配置所述发射机的放大级的操作设定，以产生具有适宜目标功率电平的输出RF信号，同时最低程度地消耗来自电源的功率。

【技术实现步骤摘要】

本文的方法和设备大体涉及射频(RF)发射机，且明确来说，涉及用于降低发射机放大链中的功率消耗的方法和装置。
技术介绍
通常，需要移动无线通信装置高效地使用其电源，以延长所述电源及/或装置的使用寿命。在许多情况中，移动装置的发射机电路是装置的功率消耗的主要贡献者。一个典型的实例被称为低工作循环(LDC)网络。LDC网络包含若干LDC终端，所述LDC终端是用于众多位置追踪、标记、遥测以及类似应用中使用的小型通信装置。LDC终端以休眠循环操作，由此每一终端苏醒以接收和传输数据的时间仅占其操作时间的小百分比。此低工作循环操作将对空中接口的利用以及对来自终端的电源的能量消耗降到最低。
技术实现思路
由于诸如LDC终端等移动无线装置通常一方面包含小型电源，而另一方面又期望操作延长的时间周期，因此非常需要降低装置的功率消耗。所述方法和设备的各方面改进了射频(RF)发射机中放大级的设计和控制，以降低其功率消耗。在一些方面中，所述发射机可操作以便以目标功率电平输送输出RF信号， 所述目标功率电平可在宽动态范围上变化。对于所述动态范围中的每一目标功率电平，所述发射机中的控制模块配置所述发射机的放大级的操作设定，以产生具有适宜目标功率电平的输出RF信号，同时最低程度地消耗来自电源的功率。在所揭示的方面中，所述发射机是无线通信装置的一部分，所述无线通信装置还包括接收机，且所述目标功率电平是响应于从基站接收的信号而确定。另一选择为，所述目标功率电平可通过其它方式来确定。可以许多方式来配置放大级的操作，例如通过控制放大级的偏置电压来控制其增益及/或饱和功率、使用旁通开关来旁通放大级以及在两个或两个以上值之间切换放大级的电源电压。在一些方面中，将传输功率电平的动态范围划分成若干子范围或区间。在每一子范围内，确定最低程度消耗来自所述电源的功率的操作设定的组合。在操作期间，当需要所述发射机以某一目标功率电平来传输时，所述控制模块确定所述目标功率电平所属的子范围并应用适宜的操作设定。在一些方面中，通过使用查找表(LUT)来表示所述子范围和操作设定组合。另一选择为，依据状态机来表示所述子范围和操作设定组合。可相对于传输功率电平在无线装置的典型操作曲线图上的统计分布来优化将所述动态范围划分成离散子范围的划分。下文将解释和演示对此通常表示为概率密度函数 (PDF)的统计分布的使用。所描述的若干实例性发射机配置包括适于单频带和多频带操作以及半双工和全双工应用的配置。使用模拟PDF的实例性测试结果显示使用本专利技术所揭示的方法和装置电流平均降低了 20%。根据以下详细说明并结合以下图式将更为全面地了解所述方法和设备。 附图说明图1是框图，其根据本文的方法和设备示意性图解说明无线低工作循环(LDC)通信系统；图2-5是框图，其根据本文的方法和设备示意性图解说明LDC终端发射机配置；图6是状态图，其根据本文的方法和设备示意性图解说明LDC终端发射机的操作状态；图7是曲线图表，其根据本文的方法和设备示意性图解说明输出功率电平的概率密度函数(PDF)；及图8是曲线图表，其根据本文的方法和设备示意性图解说明LDC终端发射机的电流消耗。具体实施例方式系统说明图1是框图，其根据本文的方法和设备示意性图解说明无线低工作循环(LDC)通信系统20。LDC系统20可作为诸如蜂窝式网络等常规无线网络的一部分操作，以用于与LDC 终端M进行通信。LDC终端M与基站观进行通信，基站观充当网络32的接入点。LDC 网络覆盖于其上的常规无线网络可包含举例来说，蜂窝式网络、个人通信系统(PCQ或任何其它合适的公共或专用无线网络。LDC系统20的不同方面可适合于使用常规无线网络所使用的任何无线标准、协议或空中接口，例如cdmaOne、CDMA2000、UMTS、GSM或任何其它合适的标准。这样，LDC系统20可适合于在常规无线网络将使用的任何频率带上操作。每一终端M包含天线34，其用于接收来自基站观的射频(RF)信号和用于RF信号传输到所述基站。接收机36接收、下变频、滤波、解调且另外处理基站传输的RF信号。接收机36的特定操作在本文的方法和设备的范围之外。发射机38对将要从终端M传输到基站的数据进行调制、上变频、滤波及放大，以产生输出RF信号。然后，经由天线34将所述输出RF信号传输到基站观。一些LDC应用(例如人员和资产追踪)使用LDC终端的位置坐标。在一些方面中， 终端M包含位置传感器，例如全球定位系统(GPQ接收机40。使用位置传感器，终端M能确定其位置坐标并将此信息传输到基站。终端M由通常包含合适电池的电源42供电。所述电源给终端M的发射机、接收机、GPS接收机及其它组件提供电力。在许多LDC应用中，需要终端M在不对电源42进行更换或充电的情况下能够操作延长的时间周期，常常是持续数月或数年。通常，发射机38 是来自电源42的能量的主要消耗者。因此，终端M的不同组件(且特定发射机38中及其控制)应将对来自电源的电流的消耗降到最低。终端M中的控制模块44执行LDC终端的所有控制和管理功能。除其它功能外， 控制模块44还可使用下文详细描述的方法和装置来控制发射机38的操作，以将从电源42 汲取的电流降到最低。模块44可使用诸如专用集成电路(ASIC)等集成电路(IC)中的数字硬件电路来实施。另一选择为，模块44可使用运行于合适微处理器上的软件代码、或使用硬件和软件元件的组合来实施。图2-5是框图，其根据本文的方法和设备的各方面示意性图解说明LDC终端M的发射机38的实例性配置。参考图2的实例性发射机配置，调制器46对将要从终端M传输到基站观的数据进行调制，调制器46还对信号进行滤波并将其上变频到合适的频率范围。 放大链对调制器46输出处的经调制RF信号进行放大，所述放大链包含级联连接的两个放大级，即驱动器放大器(DA) 48和功率放大器(PA) 50。功率放大器产生将经由天线34传输到基站观的输出RF信号。尽管图2为清楚起见显示了两个放大级，但本文所述方法和装置可在包含任何数目的放大级的放大链中使用。放大级可级联连接、以并联配置进行连接、或以并联与级联连接的混合配置进行连接。在一些方面中，LDC系统20使用的空中接口或协议是全双工协议，其中终端M在两个不同的信道上同时传输和接收RF信号。在其它方面中，协议是半双工协议，其中终端通常以同一频率在传输与接收之间交替。如此项技术中所熟知，双工器52对传输和接收频率范围进行滤波。双工器52的一个输出将天线34接收的RF信号提供到接收机36。双工器的使用适于全双工和半双工操作两者。下文将描述适于半双工操作的替代配置，其中双工器由开关取代。在一些方面中，发射机38可操作以便以某一传输功率电平来传输输出RF信号， 所述传输功率电平可在宽动态范围上变化。传输功率电平的典型动态范围约为80dB，例如从-55dBm到高达+27daii。传输功率电平可取决于(例如)终端M与基站28之间的通信信道的范围和路径损耗、所需的信噪比等等。在许多实际情况中，基站观给终端M提供目标功率电平以用于传输输出RF信号。在一些方面中，基站指出绝对目标功率电平。在其它方面中，基站指示所述终端以预定的递增步长来增加或减少输出RF信号功率。所述指令的特定格式取决于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半双工发射机，其经配置以在接收模式与传输模式之间交替，所述发射机包含：传输电路，其操作以产生输出信号以用于在所述传输模式中传输，所述传输电路包含放大级；接收电路，其操作以在所述接收模式中接收输入信号；开关，其耦合到所述传输电路和接收电路，以便既在所述接收模式与所述传输模式之间进行切换，又可在所述传输模式中有选择地旁通所述放大级；及控制模块，其经布置以确定所述输出信号的目标功率电平并控制所述开关的致动以便选择所述传输模式或所述接收模式，且响应于所述目标功率电平，在所述传输模式中旁通所述放大级。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：哈伊姆·韦尔斯曼，尤瓦尔·卡梅尔，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US