DE10006531A1

DE10006531A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Regeln der Sendeleistung eines Senders

Info

Publication number: DE10006531A1
Application number: DE2000106531
Authority: DE
Inventors: Joerg Nagel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-08-16
Also published as: WO2001061845A1

Abstract

Zur Regelung der Sendeleistung eines Senders, insbesondere eines mit Amplitudenmodulation und Zeitmultiplexbetrieb arbeitenden EDGE-Mobilfunk-Senders, wird vorgeschlagen, einen Regler (3) zu verwenden, der mit einer ersten Bandbreite betrieben wird, welche während eines Sendeintervalls, in dem von dem Sender Sendebits übertragen werden, auf eine niedrigere zweite Bandbreite, welche insbesondere kleiner als die Sendebitfrequenz ist, verringert wird. Die Verringerung der Bandbreite kann beispielsweise durch Hinzuschalten einer parallelen Kapazität (C3) im Rückkopplungszweig des Reglers (3) erfolgen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Regeln der Sendeleistung ei nes Senders, insbesondere eines Mobilfunk-Senders, sowie eine entsprechende Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.

Auf dem Gebiet der Mobilfunktechnik wird augenblicklich an dem sogenannten EDGE-Standard ("Enhanced Data Services For GSM Evolution"), einer Weiterentwicklung des GSM- Mobilfunkstandards ("Global System For Mobile Communica tions"), gearbeitet. Dieser EDGE-Standard sieht als Vielfach zugriffsverfahren ein Zeitmultiplexverfahren ("Time Division Multiple Access", TDMA) vor, bei dem jeder Teilnehmer nur während bestimmter Sendeintervalle, die als Zeitschlitze ("Slots") bezeichnet werden, senden darf, um eine Kollision zwischen den Sendesignalen der einzelnen Teilnehmer zu ver meiden. Zudem ist gemäß dem EDGE-Standard jedem Teilnehmer eine bestimmte Sende- oder Trägerfrequenz zugewiesen, auf welche die jeweiligen Nachrichtenbits aufzumodulieren sind, so daß das gemäß dem EDGE-Standard vorgesehene Vielfachzu griffsverfahren im Prinzip einer Kombination aus einem Zeit multiplex- und einem Frequenzmultiplexverfahren ("Frequency Divison Multiple Access", FDMA) entspricht.

Zur Realisierung des zuvor beschriebenen Vielfachzugriffsver fahrens ist erforderlich, daß die von dem jeweiligen Sender erzeugte Sende- oder Ausgangsleistung schnell innerhalb vor gegebener Zeitmasken verändert wird. Diese als "Ramping" be zeichnete Veränderung der Ausgangsleistung wird vorteilhaf terweise mit einer Leistungsregelung vorgenommen, bei der ei ne von der augenblicklichen Ausgangsleistung abhängige Meß größe erfaßt, deren augenblicklicher Wert (d. h. der Istwert) mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und abhängig von dem Vergleichsergebnis eine Stellgröße erzeugt wird, welche dem HF-Ausgangsleistungsverstärker des Senders über einen Steuereingang zugeführt wird, um dessen Ausgangsleistung ent sprechend einzustellen.

Durch die gemäß dem EDGE-Standard vorgeschriebene Modulati onsart treten während der einzelnen Sendezeitschlitze Verän derungen der Hüllkurve des Sendesignals auf. Die Frequenz der daraus resultierenden Amplitudenmodulation liegt im Bereich der Bitfolgefrequenz von GSM-Sendern und damit gewöhnlich in nerhalb der Bandbreite der in GSM-Sendern vorgesehenen Lei stungsregelung, so daß die Verwendung der in GSM-Sendern üb lichen Leistungsregelung im EDGE-Betrieb zu einer teilweisen Ausregelung der Amplitudenmodulation und somit zu unerwünsch ten Modulationsverzerrungen führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Sendeleistung eines Senders vorzuschlagen, womit auch bei ei nem Betrieb gemäß dem EDGE-Standard eine zuverlässige Rege lung der Sendeleistung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst. Die Unteransprüche definieren je weils bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die von dem Ausgangs- oder Sendeverstärker erzeugte Sendeleistung über einen Regelkreis zu regeln, wobei die Bandbreite der Leistungsregelung zeit lich variiert wird. Während des Ramping wird die Leistungsre gelung mit einer beispielsweise in GSM-Sendern üblichen hohen Bandbreite durchgeführt, während die Bandbreite der Lei stungsregelung innerhalb der Sendeintervalle (Sendezeit schlitze) auf eine niedrigere Bandbreite reduziert wird, welche insbesondere unterhalb der jeweiligen Bitfolgefrequenz des Senders liegt.

Bei Anwendung des EDGE-Standards kann somit eine Ausregelung der Amplitudenmodulation während der Sendezeitschlitze ver mieden werden.

Die Bandbreite der Leistungsregelung kann beispielsweise durch die Verwendung eines rückgekoppelten Reglers zeitlich variiert werden, wobei insbesondere zur Realisierung der re duzierten Bandbreite während der Sendezeitschlitze die Kapa zität im Rückkopplungszweig des Reglers erhöht wird.

Die vorliegende Erfindung eignet sich allgemein zur Regelung der Sende- oder Ausgangsleistung beliebig ausgestalteter Sen deverstärker. Sie ist jedoch insbesondere für Hochfrequenz- Leistungsverstärker vorteilhaft, wie sie beispielsweise in Mobilfunkgeräten (z. B. Mobiltelefonen), zum Einsatz kommen.

Die Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbei spiels erläutert, wobei die einzige Figur den vereinfachten Aufbau einer Schaltungsanordnung zur Regelung der Sendelei stung eines EDGE-Mobilfunk-Senders gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Es ist ein Hochfrequenz-Leistungsverstärker 2 dargestellt, der die von einer Sendeeinheit 1 zugeführte HF- Eingangsleistung P_IN mit einem bestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt und in Form einer verstärkten HF-Ausgangsleistung P_OUT ausgibt.

Die Ausgangsleistung P_OUT des Leistungsverstärkers 2 wird mit Hilfe eines Regelkreises geregelt, um die Ausgangsleistung gegenüber Störeinflüssen zu stabilisieren und auf einen von der Sendeeinheit 1 vorgegebenen Sollwert SOLL einzustellen. Der Sollwert SOLL wird von der Sendeeinheit 1 zeitlich derart variiert, daß in unterschiedlichen Teilnehmern zugeordneten Sendezeitschlitzen unterschiedliche Ausgangsleistungswerte P_OUT erzeugt werden.

Der Regelkreis umfaßt eine Einrichtung zur Erfassung des au genblicklichen Werts oder Istwerts IST einer der Ausgangslei stung P_OUT des Leistungsverstärkers 2 entsprechenden Meßgröße. Im vorliegenden Fall ist hierzu ein mit einem Abflußwider stand R3 betriebener Leistungs-Richtkoppler 6 vorgesehen, der einen Teil der Sendeleistung P_OUT auskoppelt und einem Hüll kurvendetektor 5, bestehend aus einer gleichrichtenden Diode D mit einer parallel geschalteten Kapazität C1 und einem par allel geschalteten Widerstand R1, zuführt.

Von dem Hüllurvendetektor 5 bzw. der Diode D wird eine durch Gleichrichtung der Hochfrequenz gewonnene analoge Spannung erzeugt und als die dem Istwert IST der Ausgangsleistung P_OUT entsprechende Meßgröße über einen Widerstand R2 an den inver tierenden Eingang eines Differenzverstärkers 3 angelegt. An den nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 ist der von der Sendeeinheit 1 vorgegebene Sollwert SOLL an gelegt, der einer bestimmten Soll-Ausgangsleistung des Lei stungsverstärkers 2 entspricht.

Der Differenzverstärker 3 dient als Regler und erzeugt abhän gig von der Differenz zwischen dem Sollwert SOLL und dem Ist wert IST eine Stellgröße STELL, die an einen Steuereingang des Leistungsverstärkers 2 geführt ist, um dessen Ausgangs leistung P_OUT entsprechend einzustellen.

Der Ausgang des Reglers oder Verstärkers 3 ist über einen Rückkopplungszweig, der einen steuerbaren Schalter 4 sowie Kapazitäten oder Kondensatoren C2 und C3 enthält, mit seinem invertierenden Eingang verbunden. Der steuerbare Schalter 4 wird durch ein von der Sendeeinheit 1 erzeugtes Steuersignal angesteuert und ist vorzugsweise in Form eines elektronischen Halbleiterschalters ausgebildet.

Die beiden Kondensatoren C2 und C3 bestimmten die Bandbreite der Leistungsregelung. Während des sogenannten Ramping, bei dem die Sende- oder Ausgangsleistung P_OUT des Sendeverstärkers 2 schnell innerhalb vorgegebener Zeitmasken verändert werden muß, ist der Schalter 4 geöffnet. In diesem Fall erfolgt die Leistungsregelung mit einer relativ hohen Bandbreite, wie sie beispielsweise in GSM-Sendern üblich ist, wobei die Grenzfre quenz f_g des Reglers 3 durch den Ausdruck

defi niert ist.

Innerhalb jedes Sendezeitschlitzes wird hingegen der Schalter 4 von der Sendeeinheit 1 geschlossen und somit die im Rück kopplungszweig des Reglers 3 befindliche Gesamtkapazität durch die Parallelschaltung der Kondensatoren C2 und C3 er höht. Durch die Erhöhung der im Rückkopplungszweig befindli chen Gesamtkapazität wird die Bandbreite des Reglers 3 ent sprechend reduziert, wobei die Grenzfrequenz f_g des Reglers 3 in diesem Fall durch den Ausdruck

definiert ist.

Die Werte von R2 und C2 sowie C3 sind derart zu bemessen, daß die Bandbreite des Reglers 3 durch Schließen des Schalters 4 unter die Bitfolgefrequenz des jeweiligen Sendesignals abge senkt wird, so daß bei einem EDGE-Sender innerhalb jedes Sen dezeitschlitzes eine Ausregelung der während jedes Sendezeit schlitzes auftretenden Amplitudenmodulation zuverlässig ver mieden werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Sendeleistung eines Senders, umfassend die Schritte

a) Erfassen des augenblicklichen Werts (IST) einer der von einem Sendeverstärker (2) abgegebenen augenblicklichen Sende leistung (P_OUT) entsprechenden Meßgröße, und
b) Erzeugen einer dem Sendeverstärker (2) zuzuführenden Stellgröße (STELL) mit Hilfe eines Reglers (3) in Abhängig keit von dem Verhältnis zwischen dem augenblicklichen Wert (IST) der im Schritt a) erfaßten Meßgröße und einem vorgege benen Sollwert (SOLL), um die Sendeleistung (P_OUT) des Sende verstärkers (2) entsprechend der Stellgröße einzustellen, dadurch gekennzeichnet,

daß der Regler (3) mit einer ersten Bandbreite betrieben wird, welche während eines Sendeintervalls, in dem von dem Sender Sendebits übertragen werden, auf eine niedrigere zwei te Bandbreite verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigere zweite Bandbreite derart gewählt ist, daß sie kleiner als die Frequenz der Sendebits ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Regler ein über einen Rückkopplungszweig (C2, C3) rückgekoppelter Verstärker (3) verwendet wird, wobei die Bandbreite des Verstärkers (3) auf die niedrigerer zweite Bandbreite dadurch verringert wird, daß eine in dem Rückkopp lungszweig enthaltene Kapazität erhöht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Verstärkers (3) auf die niedrigerer zweite Bandbreite dadurch verringert wird, daß zu einer in dem Rückkopplungszweig enthaltenen Kapazität (C2) eine weitere Kapazität (C3) für die Dauer des Sendeintervalls parallel geschaltet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendebits von dem Sender während jedes Sendeinter valls in Form eines amplitudenmodulierten Sendesignals gesen det werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Sender Sendebits, welche verschiedenen Teilneh mern zugeordnet sind, gemäß einem Zeitmultiplexverfahren ge sendet werden, wobei für jeden Teilnehmer die Sendeleistung (P_OUT) des Sendeverstärkers (2) für die dem jeweiligen Teil nehmer zugeordneten Sendeintervalle durch entsprechende Ver änderung des Sollwerts (SOLL) angepaßt wird.

7. Schaltungsanordnung zum Regeln der Sendeleistung eines Senders,
mit einer Istwert-Erfassungseinrichtung (5, 6) zum Erfassen des augenblicklichen Werts (IST) einer der von einem Sende verstärker (2) abgegebenen augenblicklichen Sendeleistung (P_OUT) entsprechenden Meßgröße, und
mit einer Regeleinrichtung (3) zum Erzeugen einer dem Sende verstärker (2) zuzuführenden Stellgröße (STELL) in Abhängig keit von dem Verhältnis zwischen dem augenblicklichen Wert (IST) der von der Istwert-Erfassungseinrichtung (5, 6) erfaß ten Meßgröße und einem vorgegebbaren Sollwert (SOLL), wobei der Sendeverstärker (2) die Sendeleistung (P_OUT) entsprechend der Stellgröße (STELL) einstellt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Steuereinrichtung (1, 4) zum Betreiben der Regelein richtung (3) mit einer ersten Bandbreite und zum Verringern der Bandbreite der Regeleinrichtung (3) auf eine niedrigere zweite Bandbreite während eines Sendeintervalls, in dem von dem Sender Sendebits übertragen werden, vorgesehen ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigere zweite Bandbreite derart gewählt ist, daß sie kleiner als die Frequenz der Sendebits ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinrichtung in Form eines über einen Rückkopp lungszweig (C2, C3) rückgekoppelter Verstärkers (3) ausgestal tet ist, und
daß die Steuereinrichtung (1, 4) derart ausgestaltet ist, daß sie die Bandbreite des Verstärkers (3) auf die niedrigerer zweite Bandbreite durch Erhöhung einer in dem Rückkopplungs zweig enthaltenen Kapazität verringert.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Rückkopplungszweig eine erste Kapazität (C2) ange ordnet ist, und
daß ein von der Steuereinrichtung (1) angesteuerter Schalter (4) vorgesehen ist, über welchen eine zweite Kapazität (C3) zu der ersten Kapazität (C2) parallel schaltbar ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) derart ausgestaltet ist, daß sie die Bandbreite des Verstärkers (3) auf die niedrigere zweite Bandbreite durch Schließen des steuerbaren Schalters (4) für die Dauer jedes Sendeintervalls verringert.

12. Verwendung einer Schaltungsanordnung nach einem der An sprüche 7-11 in einem Sender, von dem die Sendebits während jedes Sendeintervalls in Form eines amplitudenmodulierten Sendesignals gesendet werden.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender ein insbesondere nach dem EDGE- Mobilfunkstandard betriebener Mobilfunk-Sender ist.

14. Verwendung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender ein nach einem Zeitmultiplexverfahren arbei tender Sender ist, wobei für verschiedene Teilnehmer die Sen deleistung (P_OUT) des Sendeverstärkers (2) für die dem jewei ligen Teilnehmer zugeordneten Sendeintervalle durch entspre chende Veränderung des Sollwerts (SOLL) angepaßt wird.