DE102009022321A1

DE102009022321A1 - Strategie zur Verwendung der Hüllkurveninformationen innerhalb eines Leistungssteuersystems mit geschlossener Schleife

Info

Publication number: DE102009022321A1
Application number: DE102009022321A
Authority: DE
Inventors: Bernd Adler; Peter Bundgaard; Andrea Camuffo; Günter Marzinger; Christian Mayer; Michael Meixner; Andreas Schwarz; Nick Shute
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2029-05-23
Also published as: US7970364B2; US20090298448A1; DE102009022321B4

Abstract

Ein Leistungssteuerungssystem umfasst ein Referenzwegfilter, das verwendet wird, um hohe Frequenzen in einem Eingangssignal zu unterdrücken und ein gefiltertes Hüllkurvensignal zu erzeugen, einen Referenzwegverstärker, um das gefilterte Eingangssignal basierend auf einem Gewinnsignal zu skalieren und ein Referenzsignal zu erzeugen, einen Signalwegverstärker, um ein HF-moduliertes Signal zu verstärken und ein Signalwegausgangssignal zu erzeugen, skaliert durch einen Gewinn eines Aktorsignals, und einen Leistungsdetektor, um eine Leistung zu erfassen, die dem Signalwegausgangssignal zugeordnet ist. Das System umfasst einen ADC, um das erfasste Hüllkurvensignal zu empfangen, vorzufiltern und in ein Messsignal umzuwandeln, und einen Komparatorblock, um das Referenzsignal und das Messsignal zu empfangen, und ein Fehlersignal basierend auf der Differenz zu erzeugen, und eine Steuerung, um das Aktorsignal zu erzeugen, zum Steuern des Gewinns des Signalwegverstärkers basierend auf dem Fehlersignal.

Description

In dem UMTS-System muss die Leistung eines Mobilstationstelefons (MS-Telefons; MS = mobile station) eng gesteuert werden, so dass dieser Pegel weder zu niedrig noch zu hoch ist. Zum Beispiel kann bei einem CDMA-Zugriffssystem übermäßige Ausgangsleistung einer MS andere Verbindungen auf demselben Kanal behindern.
Während einer Verbindung sendet die Basisstation (BS; base station) regelmäßig (bei einer Rate von 1,5 kHz) Befehle zu der MS, die eine Korrektur für die Ausgangsleistung geben. Diese Befehle sind definiert in 3GPP 25.101 und sie werden im Allgemeinen bei zwischen –3 und +3 dB kommuniziert. Die MS ist aufgefordert, effizient und konsistent mit einer Erhöhung der Ausgangsleistung zu antworten, wenn befohlen wird, einen höheren Pegel auszugeben, und umgekehrt, ansonsten könnte der gesamte Kanal und alle Verbindungen darunter leiden. Ferner sind Schritttoleranzen spezifiziert und der gesamte dynamische Bereich soll mehr als 70 dB sein.
In der Vergangenheit wurde im Allgemeinen ein Konzept mit offener Schleife bei UMTS-Telefonen verwendet; d. h., die Leistung wurde innerhalb der Telefonhardware nicht direkt überwacht.
Neue Anforderungen jedoch in Bezug auf Toleranzen und auf effektiv abgestrahlte Ausgangsleistung fordern von Telefonherstellern, zu einem Ansatz mit geschlossener Schleife umzuschalten, insbesondere das Verhalten zu optimieren, wenn die Antenne fehlangepasst ist, während garantiert wird, dass die spezifizierte maximale Strahlung (SAR; specified maximum radiation) nicht überschritten wird. Systeme mit geschlosse ner Schleife wurden lange Zeit in GMSK-Systemen verwendet (konstante Hüllkurve), aber ihre Verwendung für UMTS-Systeme wird durch das Vorhandensein einer Breitbandamplitudenmodulation viel schwieriger gemacht, die einen hohen Crestfaktor bzw. Scheitelwertfaktor aufweist und fordert, dass sich die Leistung innerhalb von 50 μs stabilisiert.
Dementsprechend besteht ein dauerhafter Bedarf zur Verbesserung der Leistungssteuerung in einer geschlossenen Schleife bei UMTS-Systemen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungssteuerungssystem mit geschlossener Schleife, ein Leistungssteuerungssystem und ein Verfahren zur Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Leistungssteuerungssystem mit geschlossener Schleife gemäß Anspruch 1, ein Leistungssteuerungssystem mit geschlossener Schleife gemäß Anspruch 11, ein Leistungssteuerungssystem gemäß Anspruch 17 und ein Verfahren gemäß Anspruch 21 gelöst.
Nachfolgend wird eine vereinfachte Zusammenfassung vorgelegt, um ein grundlegendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Offenbarung zu liefern. Diese Zusammenfassung ist keine umfassende Übersicht und soll auch keine Schlüsselelemente oder wesentlichen Elemente dieser Offenbarung identifizieren noch soll sie den Schutzbereich derselben abzeichnen. Stattdessen ist es der Hauptzweck der Zusammenfassung, einige Konzepte in einer vereinfachten Form als Einleitung für die detaillierte Beschreibung zu geben, die nachfolgend vorgelegt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Leistungssteuerungssystem mit geschlossener Schleife offenbart, das ein Referenzwegfilter gekoppelt mit einem Eingangssignal umfasst, das konfiguriert ist, um hohe Frequenzen in dem Eingangssignal zu unterdrücken und ein gefiltertes Hüllkurven-Signal bzw. Envelope-Signal zu erzeugen. Das System umfasst ferner einen programmierbaren Referenzweg-Gewinnverstärker (PGA; programmable gain amplifier), der mit dem Referenzfilter und einem Gewinnsignal gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das gefilterte Hüllkurvensignal basierend auf dem Gewinnsignal zu skalieren und daraus ein Referenzsignal zu erzeugen, und einen Signalweg-PGA, der konfiguriert ist, um ein HF-moduliertes Signal zu empfangen und zu verstärken und ein Signalwegausgangssignal zu erzeugen, das durch einen Gewinn eines Aktor-Signals skaliert ist. Das System weist einen Leistungsdetektor auf, der konfiguriert ist, um eine Leistung zu erfassen, die dem skalierten Signalwegausgangssignal zugeordnet ist, und um daraus ein erfasstes Hüllkurvensignal zu erzeugen, und einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC; analog to digital converter), der mit dem Leistungsdetektor gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das erfasste Hüllkurvensignal zu empfangen, vorzufiltern und in ein Messsignal umzuwandeln. Das System weist ferner einen Komparatorblock auf, der konfiguriert ist, um das Referenzsignal aus dem Referenzwegverstärker und das Messsignal aus dem ADC zu empfangen, und ein Fehlersignal basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Messsignal zu erzeugen, und eine Steuerung, die zwischen den Signalwegverstärker und den Komparatorblock gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das Fehlersignal von dem Komparatorblock zu empfangen und das Aktorsignal zu erzeugen, das wirksam ist, um den Gewinn des Signalwegverstärkers basierend auf dem Fehlersignal zu steuern.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren für eine Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife unter Verwendung der langsam variierenden Hüllkurveninformationen eines Eingangssignals offenbart. Das Verfahren weist das Unterdrücken hoher Frequenzen in dem Eingangssignal auf, um ein gefiltertes UMTS-Hüllkurvensignal zu erzeugen, und das Ver stärken des gefilterten UMTS-Hüllkurvensignals mit einem Geschlossene-Schleife-Gewinn, um daraus ein Referenzsignal zu erzeugen. Das Verfahren weist ferner das Verstärken eines HF-modulierten Signals auf, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen, skaliert durch einen Gewinn eines Aktorsignals, und das Erfassen einer Leistung, die dem verstärkten und HF-modulierten Signal zugeordnet ist, um daraus ein erfasstes Hüllkurvensignal zu erzeugen. Schließlich umfasst das Verfahren ferner das Umwandeln des erfassten Hüllkurvensignals in ein Messsignal, das Erzeugen eines Fehlersignals basierend auf einer Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Messsignal und das Erzeugen des Aktorsignals zum Steuern des Gewinns des verstärkten Ausgangssignals basierend auf dem Fehlersignal.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden darstellend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm eines Leistungssteuerungssystems mit geschlossener Schleife gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
2 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm eines Leistungssteuerungssystems mit geschlossener Schleife, das Hüllkurveninformationen zur Ausgangsleistungssteuerung verwendet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
3 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm eines Leistungssteuerungssystems mit geschlossener Schleife, das Hüllkurveninformationen zur Leistungssteuerung des Systems verwendet, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ein vereinfachter Komparatorblock, wie er z. B. bei dem Leistungssteuerungssystem mit geschlossener Schleife aus 3 verwendet werden kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Steuerung, wie sie z. B. bei dem Leistungssteuerungssystem mit geschlossener Schleife aus 3 verwendet werden kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung;
6 ein vereinfachtes Blockdiagramm, um das Verhalten eines logarithmischen Komparatorblocks zu erklären, wie in 4 gezeigt ist.
Eine oder mehrere Implementierungen werden nun Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um durchgehend auf gleiche Elemente Bezug zu nehmen. Systeme und Verfahren zum effizienten Verstärken und Einstellen der Ausgangsleistung eines Leistungssteuerungssystems mit geschlossener Schleife sind offenbart, die die langsam variierenden Hüllkurveninformationen in dem Eingangssignal für die Leistungssteuerungsschleife einsetzen.
Da ein UMTS-Transmitter bzw. -Sender eine genaue absolute Leistungssteuerung über das Sendesignal beibehalten muss (insbesondere bei der Maximalausgangsleistung und 20 dB darunter), besteht ein kontinuierlicher Bedarf zum Verbessern der Leistungssteuerung bei UMTS-HF-Leistungsverstärkersystemen, die in dem GHz-Spektrum arbeiten. Dieser Pegel einer absoluten Leistungssteuerung kann wahrscheinlich nur mit einem Leistungssteuerungssystem mit geschlossener Schleife erfüllt werden.
Dementsprechend wird bei einem Ausführungsbeispiel ein Leistungssteuerungsverfahren mit geschlossener Schleife für HF-Leistungsverstärker bereitgestellt, für eine Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife eines Eingangssignals, wie z. B. eines UMTS-Eingangssignals, basierend auf der Verwendung der langsam variierenden Hüllkurveninformationen. Das Leistungssteuerungssystem ist geeignet für Basis- und Mobilstationen und andere Anwendungen, die eine solche Steuerung mit geschlossener Schleife von HF-Leistungsverstärkern verwenden könnten.
Bezug nehmend nun auf 1 ist ein vereinfachtes, schematisches Diagramm eines Leistungssteuerungssystems mit geschlossener Schleife gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Leistungssteuerungssystem 100 ein Eingangssignal 102 (z. B. ein UMTS, CDMA, WDCMA, GSM, 3GSM, Basisband- oder Digital-Amplitudeninformationen-Eingangssignal) auf, das in ein moduliertes HF-Signal 108 mit einem lokalen HF-Oszillatorsignal 106 unter Verwendung eines Mischers 110 aufwärts konvertiert wird. Das modulierte HF-Signal 108 wird dann unter Verwendung eines programmierbaren Gewinnverstärkers (PGA) 112 verstärkt, dessen Gewinn durch ein Steuersignal 115 gesteuert wird, um ein verstärktes, HF-moduliertes Signal 114 zu liefern. Das verstärkte, HF-modulierte Signal 114 wird dann durch einen Leistungsverstärker (PA; power amplifier) 116 in der Leistung verstärkt, der ein HF-Sendesignal 118 liefert, das z. B. zu einer Antenne 119 geliefert wird.
Das Leistungssteuerungssystem 100 weist ferner einen Leistungsdetektor 122 auf, der das HF-Sendesignal 118 in ein erfasstes Leistungssignal 124 proportional zu der Hüllkurve des HF-Sendesignals 118 umwandelt. Das Leistungssteuerungssystem 100 umfasst ferner einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 128, der mit dem Leistungsdetektor 122 gekoppelt ist, der das erfasste Leistungssignal 124 vorfiltert (z. B. ein Anti-Aliasing-Tiefpassfilter enthält), abtastet und in ein Messsignal 130 umwandelt. Das Leistungssteuerungssystem 100 umfasst ferner einen Komparator 132, der einen gewünschten Geschlossene-Schleife-Gewinn, der als ein Referenzsignal 104 verwendet wird, und das Messsignal 130 von dem ADC 128 empfängt, und ein Fehlersignal 134 basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzsignal 104 und dem Messsignal 130 erzeugt. Schließlich weist das Leistungssteuerungssystem 100 ferner eine Steuerung auf, die zwischen den PGA 112 und dem Komparator 132 gekoppelt ist und konfiguriert ist, um das Fehlersignal 134 von dem Komparator 132 zu empfangen und das Steuersignal 115 zur Steuerung des Gewinns des PGA 112 zu erzeugen.
So lange ein Fehler zwischen dem Referenzsignal 104 und dem Messsignal 130 existiert, wird das Steuersignal 115 eingestellt. Bei der Leistungssteuerungslösung 100 aus 1 jedoch werden die Frequenzinhalte unter der Schleifenbandbreite aus dem HF-Sendesignal 118 entfernt, das zu der Antenne 119 geliefert wird, aufgrund der Geschlossene-Schleife-Operation. Für einige UMTS-Konstellations-Signale kann dies eine große Auswirkung auf die Qualität des modulierten UMTS-Signals an der Antenne haben, z. B. eine schlechte Qualität der Ausgabe an der Antenne und ein schlechtes Spektralverhalten. Auswirkungen aufgrund von Temperatur- oder Komponenten-Abweichungen werden aufgrund des Geschlossene-Schleife-Systems gut kompensiert. Somit ist es mit der Topologie aus 1 schwierig, die Informationen zu kompensieren, die in dem langsam variierenden Frequenzinhalt verloren gehen.
2 stellt ein Leistungssteuerungssystem 200 mit geschlossener Schleife dar, das Hüllkurveninformationen zur Steuerung der Ausgangsleistung des Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung verwendet.
Während das Leistungssteuerungssystem 200 hierin mit einem oder mehreren identifizierten, programmierbaren Gewinnverstärkern PGAs, einem Leistungsverstärker (PA), komplexen Aufwärtskonvertern oder -mischern, komplexen Filtern, einem Tiefpass filter (LPF; low pass filter), einem Komparator, einem Detektor, einem Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) und einem Digital-zu-Analog-Wandler (DAC; digital to analog converter) als ein Beispiel beschrieben ist, sollte darauf hingewiesen werden, dass viele Variationen solcher Komponenten und Merkmale ausgeführt werden können, und alle solchen Variationen derart betrachtet werden, dass sie in den Schutzbereich der Offenbarung fallen. Eine Leistungsgewinnsteuerung mit geschlossener Schleife kann ferner durch andere Mittel ausgeführt werden, die ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Leistungssteuerungssystem 200 ein Eingangssignal 202 (z. B. ein UMTS, CDMA, WDCMA, GSM, 3GSM, Basisband- oder Digital-Amplitudeninformationen-Signal) auf, das in einen Signalweg 203 eintritt, wo das Eingangssignal 202 in ein moduliertes HF-Signal 208 durch ein HF-Lokaloszillatorsignal 206 unter Verwendung eines Signalweg-Mischers oder -Aufwärtskonvertierers 210 aufwärts konvertiert wird. Das HF-modulierte Signal 208 wird dann durch den Signalwegverstärker 212 z. B. unter Verwendung eines programmierbaren Gewinnverstärkers (PGA) verstärkt, dessen Gewinn programmierbar durch ein Aktorsignal 215 gesteuert oder skaliert wird, um ein verstärktes, HF-moduliertes Ausgangssignal oder ein Ausgangssignal mit skaliertem Signalweg 214 zu liefern. Das Ausgangssignal 214 mit skaliertem Signalweg wird dann durch einen Leistungsverstärker (PA) 216 in der Leistung verstärkt, um ein HF-Sendesignal 218 zu erzeugen, das z. B. zu einer Antenne 219 geliefert wird (nicht gezeigt). Die Antenne, die mit dem Leistungsverstärker 216 gekoppelt ist, kann dann z. B. verwendet werden, um das HF-Sendesignal 218 zu übertragen.
Das Leistungssteuerungssystem 200 weist ferner einen Leistungsdetektor 222 auf, der einen Leistungspegel 224 erfasst, der dem HF-Sendesignal 218 zugeordnet ist, z. B. durch Erfassen und Demodulieren eines Hüllkurvensignals des HF-Sendesignals 218. Das Leistungssteuerungssystem 200 umfasst ferner einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 228, der mit dem Leistungsdetektor 222 gekoppelt ist. Der ADC 228 führt ein Vorfiltern aus (z. B. unter Verwendung eines Anti-Aliasing- Tiefpassfilters), tastet das erfasste Hüllkurvensignal 224 ab und wandelt es in ein Messsignal 230 um (z. B. ein digitales Messsignal 230).
Das Leistungssteuerungssystem 200 weist ferner ein Referenzwegfilter 250 auf, das mit dem Eingangssignal 202 gekoppelt ist, das konfiguriert ist, um hohe Frequenzen in dem Eingangssignal 202 zu unterdrücken (z. B. unter Verwendung eines Tiefpassfilters), und ein gefiltertes Hüllkurvensignal 252 zu erzeugen. Das Leistungssteuerungssystem 200 umfasst ferner einen Referenzwegverstärker 254, der mit dem Referenzfilter 250 und einem (Geschlossene-Schleife-)Gewinnsignal 204 gekoppelt ist, der konfiguriert ist, um das gefilterte Hüllkurvensignal 252 auf das Gewinnsignal 204 zu skalieren und daraus ein Referenzsignal 205 zu erzeugen.
Das Leistungssteuerungssystem 200 umfasst ferner einen Komparator 232, der das Referenzsignal 205 empfängt und das Messsignal 230 subtrahiert, um ein Fehlersignal 234 basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzsignal 205 und dem Messsignal 230 zu erzeugen. Schließlich weist das Leistungssteuerungssystem 200 ferner eine Steuerung 240 auf, die zwischen den Signalwegverstärker 212 und den Komparator 232 gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das Fehlersignal 234 von dem Komparator 232 zu empfangen und das Aktorsignal 215 zur Rückkopplungssteuerung des Signalwegverstärkers 212 zu erzeugen, durch Skalieren des Gewinns des Signalwegverstärkers 212. Die Steuerung kann ferner konfiguriert sein, um das Fehlersignal 234 bei der Erzeugung des Aktorsignals 215 zu integrieren und/oder tiefpasszufiltern.
Obwohl hierin ein Signalwegverstärker 212 dargestellt und beschrieben ist, können zwei oder mehr programmierbare Gewinnverstärker und/oder Schaltbetriebsverstärker und/oder Schaltbetriebsleistungsverstärker (SPA; switched mode power amplifier) bei dem PGA oder Signalwegverstärker 212 oder bei dem Leistungsverstärker PA 216 verwendet werden. Ferner kann der Leistungsverstärker 216 mit dem Signalwegverstärker 212 kombiniert oder in demselben integriert werden, als eine oder mehrere zusätzliche Leistungsgewinnstufen des Verstärkers, und alle solchen Variationen und Kombinationen sind hierin umfasst.
Somit ist das Leistungssteuerungssystem 200 konfiguriert, um das Eingangssignal 202 durch das Aktorsignal 215 basierend auf einer Fehlanpassung zwischen dem Referenzsignal 205, das auf einem Referenzsignalweg 250 erzeugt wird, und dem Messsignal 230, das auf einem Rückkopplungsweg 260 erzeugt wird, zu skalieren. Bei einem Ausführungsbeispiel würden solche Fehlanpassungen auf Variationen bei dem erfassten Hüllkurvensignal 224 basieren. Dementsprechend spricht das Leistungssteuerungssystem 200 auf niedrige Frequenzen in dem Rückkopplungsweg 260 an und kann somit verwendet werden, um eine langsam variierende Menge an Hüllkurveninformationen für eine Geschlossene-Schleife-Leistungssteuerung des Systems zu überwachen. Zum Beispiel sind solche langsam variierenden Hüllkurveninformationen, die in dem Rückkopplungsweg 260 erfasst werden, ebenfalls in dem Messsignal 230 umfasst. Somit ist das Fehlersignal 234 nun frei von sich langsam ändernden bzw. variierenden Hüllkurveninformationen und spricht nur auf den Einfluss von Komponenten- und Temperaturabweichungen an. Im Vergleich zu 1 sind die langsam variierenden Hüllkurveninformationen nicht aus dem HF-Sendesignal 218 entfernt und verbessern die Qualität des Signals im Vergleich zu dem Verfahren, das in 1 beschrieben ist.
Im Gegensatz zu dem Leistungssteuerungssystem 100 aus 1 erreicht das Leistungssteuerungssystem 200 aus 2 eine bessere Bandbreitenanpassung zwischen dem Referenzsignalweg 250 und dem Rückkopplungsweg 260. Zum Beispiel würde das Geschlossene-Schleife-Gewinnsignal auf dem Referenzsignal 104 bei dem Leistungssteuerungssystem 100 aus 1 im Allgemeinen einen konstanten Wert im Vergleich zu dem variierenden Messsignal 130 des Rückkopplungswegs aufweisen, wodurch eine große Bandbreitenfehlanpassung zwischen diesen Signalen erzeugt wird, wenn sie durch den Komparator 132 verglichen werden. Im Gegensatz dazu weist das Referenzsignal 205 in dem Referenzweg 250 bei dem Leistungssteuerungssystem 200 aus 2 eine dynamische Qualität auf, die durch das Eingangssignal 202 und das Referenzwegfilter 250 geliefert wird, was besser mit den Bandbreitencharakteristika des Messsignals 230 übereinstimmt, die durch den Rückkopplungsweg 260 geliefert werden. Dementsprechend ist der Komparator 232 aus 2 z. B. in der Lage, feine Leistungsabweichungen bei der Ausgangleistung des Sendesignals 218 einfacher zu vergleichen und darauf zu antworten.
3 stellt ein Leistungssteuerungssystem 300 mit geschlossener Schleife dar, das Hüllkurveninformationen zur Leistungssteuerung verwendet, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Das Leistungssteuerungssystem 300 weist z. B. einen Signalweg 301, einen Referenzweg 350 und einen Rückkopplungsweg 360 auf, wobei jeder derselben entsprechende Komponenten aufweist, die nachfolgend dargestellt und erörtert werden. In dem Signalweg 301 des Leistungssteuerungssystems 300 wird die Amplitudenkomponente A(iT) 302 durch einen ersten, zweiten und dritten Signalweg-PGA 312a, 312b bzw. 312c verstärkt, durch einen DAC 313 in ein analoges Signal umgewandelt und durch ein Trägersignal 306 unter Verwendung eines Signalwegmischers 310 aufwärts konvertiert. Das Leistungssteuerungssystem 300 kann ferner in dem Signalweg 310 einen Leistungsverstärker 316 aufweisen, der ein skaliertes PGA-Ausgangssignal 314 von dem dritten Signalweg-PGA 312c empfängt und ein Sendesignal 318 erzeugt, das zu einer Antenne geliefert werden kann (nicht gezeigt).
In dem Referenzweg 350 weist das Leistungssteuerungssystem 300 ferner einen Verzögerungseinstellblock 352 auf, der mit dem Eingangssignal 302 gekoppelt ist (z. B. ein UMTS, CDMA, WDCMA, GSM, 3GSM, Basisband- oder Digitalamplitudeninformati onssignal), um das Eingangssignal 302 einstellbar zu verzögern, und einen Referenzweg-PGA 354, der konfiguriert ist, um die Ausgabe des Verzögerungseinstellblocks 352 zu verstärken, der gemäß einem Gewinn skaliert ist, der einem Steuerungssignal 342 zugeordnet ist, das zu dem Referenzweg-PGA 354 geliefert wird. Der Referenzweg 350 des Leistungssteuerungssystems 300 umfasst ferner ein digitales Filter, das mit dem skalierten Referenz-PGA-Ausgangssignal des Referenzweg-PGA 354 gekoppelt ist, konfiguriert ist, um hohe Frequenzen in dem skalierten Referenzweg-PGA-Ausgangssignal zu unterdrücken und ein Referenzsignal 305 zu erzeugen.
Der Rückkopplungsweg 360 des Leistungssteuerungssystems 300 weist einen Leistungsdetektor 322 auf, der wirksam mit dem PGA 312c des dritten Signalwegs gekoppelt ist, der konfiguriert ist, um eine Leistung zu erfassen, die dem skalierten PGA-Ausgangssignal 314 zugeordnet ist (oder dem Sendesignal 318), und daraus ein erfasstes Hüllkurvensignal 324 zu erzeugen, ein analoges Tiefpassfilter 328, das mit dem Leistungsdetektor 322 gekoppelt ist, um selektiv hohe Frequenzen aus dem erfassten Hüllkurvensignal 324 zu filtern, eine Analogversatzkompensationsschaltung 364 und einen Rückkopplungswegmischer 362, die konfiguriert sind, um nach Bedarf eine Versatzkompensation zu liefern, einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 370, der konfiguriert ist, um das erfasste Hüllkurvensignal 324 zu empfangen, vorzufiltern und in ein gefiltertes, digitales Messsignal umzuwandeln, und ein digitales Filter 380, das mit dem ADC 370 gekoppelt ist, der konfiguriert ist, um hohe Frequenzen in dem digitalen Messsignal zu unterdrücken und ein Messsignal 330 zu erzeugen.
Der Rückkopplungsweg 360 des Leistungssteuerungssystems 300 kann ferner einen Rückkopplungsweg-PGA 368 aufweisen, um einen zusätzlichen Signalgewinn zu dem erfassten Hüllkurvensignal 324 zu liefern, eine Versatzkompensationsschaltung 372 und 374 und eine Gewinnkompensationsschaltung 376 und 378, die konfiguriert sind, um eine Versatz- bzw. Gewinnkompensation für das digitale Messsignal aus dem ADC 370 zu erzeugen.
Das Leistungssteuerungssystem 300 weist ferner eine Steuerschaltung 348 auf, die einen Komparatorblock 332 umfasst, der konfiguriert ist, um das Referenzsignal 305 von dem Referenzweg 350 und das Messsignal 330 von dem Rückkopplungsweg 360 zu empfangen, und ein Fehlersignal 334 basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzsignal 305 und dem Messsignal 330 zu erzeugen. Die Steuerschaltung 348 des Leistungssteuerungssystems 300 umfasst ferner eine Steuerung 340, die zwischen eine Gewinnverteilungseinheit 345 und den Komparatorblock 332 gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das Fehlersignal 334 von dem Komparatorblock 332 und ein Gewollter-Gewinn-Eingangssignal 341 zu empfangen und das Steuersignal 315 zu erzeugen, das wirksam ist, um den Gewinn der Gewinnverteileinheit zu steuern. Das Gewollter-Gewinn-Eingangssignal 341 ist ferner wirksam, um den Gewinn des Referenzweg-PGA 354 zu steuern. Die Steuerschaltung 348 des Leistungssteuerungssystems 300 weist ferner die Gewinnverteilungseinheit 345 auf, die zwischen die Steuerung 340 und den ersten, zweiten bzw. dritten Signalweg-PGA 312a, 312b bzw. 312c gekoppelt ist, wobei die Gewinnverteilungseinheit 345 konfiguriert ist, um das Steuersignal 315 von der Steuerung 340 zu empfangen und das bzw. die Aktorsignale 315a–315f zu erzeugen, die wirksam sind, um den Gewinn des ersten, zweiten bzw. dritten Signalweg-PGA 312a, 312b bzw. 312c basierend auf dem Fehlersignal 334 zu steuern.
Somit liefert gemäß einem Aspekt der Offenbarung das Leistungssteuerungssystem 300 aus 3 eine digitale Steuerschleife, die Amplitudeninformationen aus dem Basisbandsignaleingang 302 verwendet, und einen Komparator 332, der im Wesentlichen das Verhältnis des Referenzsignals 305 und des Messsignals 330 verwendet und nicht nur die Differenz dieser Signale. Bei einem anderen Aspekt des Leistungssteuerungssystems 300 aus 3 kompensiert die Steuerung 340 den Gewinn innerhalb des Signalwegs 301 sowie den Gewinn innerhalb des Referenzwegs 350. Bei einem wiederum anderen Aspekt werden die Gewinn-Schritt-Antwort auf dem Referenzweg 350 und auf dem Signalweg 301 plus dem Rückkopplungsweg 360 angepasst.
In Betrieb werden die digitalen Amplitudeninformationen A(iT) 302 in ein analoges Signal umgewandelt, das durch eine Kette aus Puffern, Mischern (z. B. ein oder mehrere Mischer, abhängig von der Sendearchitektur) und HF-Verstärkern geht (z. B. PGAs 312a, 312b und 312c), bis es den Leistungsverstärker PA 316 erreicht. Der Leistungsdetektor 322 erzeugt ein analoges Signal, dessen Amplitude proportional zu der Leistung der Vorwärts-HF-Wanderwelle ist. Ein Ausführungsbeispiel eines Leistungsdetektors 322 kann einen HF-Koppler mit einer hohen Richtwirkung und einen Spitzendetektor aufweisen. Dieses erfasste Hüllkurvensignal 324 enthält zumindest einen Teil der Originalamplitudenmodulationsinformationen A(iT) 302 und kann vorteilhaft tiefpassgefiltert werden, z. B. durch das Filter 328, um die Bandbreite des Signals einzuschränken, die Zeitgebungsanforderungen zwischen dem Referenzweg 350 und dem Rückkopplungsweg 360 in Bezug auf die Amplitudenmodulation (was unterschiedlich zu Zeitgebungsanforderungen an die angewendeten Gewinnschritte ist), und die Anforderungen an die Hüllkurvengenauigkeit des Leistungsdetektors 322 (z. B. verzerren Nulldurchgänge aufgrund einer Modulation das Hüllkurvensignal, wenn es mit einer begrenzten Bandbreite verstärkt ist).
Das resultierende, erfasste Hüllkurvensignal wird dann durch einen ADC 370 abgetastet, digital im Hinblick auf einen verbleibenden Versatz und Gewinnfehler kompensiert (z. B. unter Verwendung einer Gewinnkompensationsschaltung 376/378 und Versatzkompensationsschaltung 371/374), der durch den Leistungsdetektor 322 eingebracht werden kann, aber auch an dem ADC 370 oder dem analogen Tiefpassfilter 328 liegen kann. Wenn der ADC 370 und das analoge Tiefpass ideal funktionieren, könnten Gewinn- und Versatzkompensation zu einem Invers- Leistungsdetektor zusammengefasst werden. Um eine perfekte Anpassung zwischen dem Referenzweg und dem Rückkopplungsweg zu erreichen (hauptsächlich aufgrund von Prozesstoleranzen des analogen Tiefpassfilters 328), wird das Signal mit einem digitalen Filter 380 gefiltert, bevor es in den Komparatorblock 332 eintritt. Die digitale Filterstufe 380 kann ferner verwendet werden, um die Quantisierung innerhalb des Rückkopplungswegs 360 zu erhöhen. Aufgrund der Linearität des Rückkopplungswegs 360 kann die Reihenfolge der Blöcke neu angeordnet werden, da dies nur die Linearitätsanforderungen für die Blöcke ändern kann.
Der Referenzweg 350 hat zwei Eingänge: den Digitalamplitudeneingang A(iT) 302 und den Gewinn, der durch das Steuersignal 342 bereitgestellt wird, das von der Steuerung 340 geliefert wird. Herkömmliche Systeme würden üblicherweise den gewollten Gewinn 341 direkt an den Referenzweg 350 anlegen, aber bei dem Konzept des Leistungssteuerungssystems 300 mit geschlossener Schleife ist aufgrund der Einschwingzeitanforderung des gesamten Systems der Gewinn auf dem Referenzweg 350 zusätzlich durch die Steuerung 340 modifiziert. Die digitale Amplitude wird zuerst unter Verwendung einer Verzögerungseinstellung 352 verzögerungseingestellt, durch den Referenzweg-PGA 354 auf das erwartete Ausgangssignal verstärkt und dann mit einem digitalen Filter 356 verarbeitet, dessen Stufenantwort bzw. Sprungantwort ähnlich zu der Kaskade der Filter ist, die in dem Rückkopplungsweg 360 vorhanden sind. Bei dem Rückkopplungsweg 360 hilft die Reihenfolge der Schaltungsblöcke bei der Reduzierung der Einschwingzeit des gesamten Systems, wie nachfolgend weiter beschrieben wird.
Idealerweise versuchen die Ausgangssignale (z. B. 305 und 330) auf dem Referenzweg 350 bzw. Rückkopplungsweg 360, annähernd identische Bandbreitencharakteristika zu erreichen. In Wirklichkeit ist jedoch dieses Ziel nicht einfach zu erreichen, und deshalb wird das Leistungssteuerungssystem 300 aus 3 benötigt.
Der Komparatorblock 332 vergleicht das Referenzsignal 305 mit dem Messsignal 330 und erzeugt das Fehlersignal 334 gemäß der folgenden Erklärung. Der Gewinn eines einfachen Verstärkers ist z. B. als Verhältnis des Ausgangssignals im Vergleich zum Eingangssignal definiert. Diese Idee hinter diesem Prinzip schlägt eine mögliche Implementierung für den Komparatorblock 332 vor, wie in 4 dargestellt ist.
Zum Beispiel stellt 4 einen vereinfachten Komparatorblock 332 dar, wie er z. B. in dem Leistungssteuerungssystem 300 mit geschlossener Schleife von 3 bei einem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel könnte das Verhältnis direkt berechnet werden, ohne die Verwendung eines Logarithmus des Referenzsignals 305 aus dem Referenzweg 350 und des Messsignals 330 aus dem Rückkopplungsweg 360. Das Fehlersignal 334 aus dem Komparatorblock 332 ist nun im Wesentlichen der Gewinnfehler zwischen dem Referenzweg 350 und dem Rückkopplungsweg 360. Der Vorteil dieser Topologie ist, dass das Fehlersignal 334 an dem Ausgang des Komparatorblocks 332 nur eine Funktion des Gewinnfehlers zwischen den zwei unterschiedlichen Wegen ist und nicht von der Referenz- oder Rückkopplungsamplitude abhängt, im Vergleich zu herkömmlichen Steuerkonzepten. Das Fehlersignal 334 kann dann direkt in die Steuerung 340 gespeist werden.
Die Steuerung 340 ist konfiguriert, um den gewollten Gewinn 341 und das Fehlersignal 334 aus dem Komparatorblock 332 zu kombinieren.
5 stellt z. B. ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Steuerung 340 dar, wie sie z. B. in dem Leistungssteuerungssystem 300 mit geschlossener Schleife aus 3 verwendet werden kann.
6 stellt das Verhalten 600 an dem Fehlersignal dar, wenn der Vergleichsblock logarithmische Blöcke enthält. Wenn ein gewollter Gewinn zu einer Zeit gleich Null angelegt wird, wird das AM-Signal 302 sofort wie erwartet verstärkt. In dem Signalweg 301/Rückkopplungsweg 360 skaliert das Vorhandensein eines zusätzlichen Physischer-Gewinn-Fehlers (z. B. 334) das AM-Signal 302 unterschiedlich als den Referenzweg 350. Nach dem Tiefpassfiltern und Logarithmus auf jedem Weg entspricht das Fehlersignal 334 im Allgemeinen dem Physischer-Gewinn-Fehler (z. B. –6 dB).
Vorteilhafterweise ist bei den Leistungssteuerungssystemen 200 aus 2 und 300 aus 3 das Fehlersignal sogar während des Einschwingens der Filter auf jedem Weg verfügbar (Referenzweg 350 und Signalweg 301/Rückkopplungsweg 360, oder Referenzweg 350). Falls nötig kann die Ansprechrate der Steuerung 300 erhöht werden, nur eingeschränkt durch die Genauigkeit der digitalen Implementierung und der Anpassung zwischen dem Referenzweg 350 und dem Rückkopplungsweg 360. Dementsprechend versucht die Steuerung 340 im Allgemeinen, denselben Gewinnschritt auf dem Referenzweg 350 und auf dem Signalweg 301 zu synchronisieren und das Fehlersignal 334 wenn nötig zu korrigieren, so dass es dem Physischer-Gewinn-Fehler entspricht.
Ein anderer Punkt, den die Steuerung 340 zu adressieren versucht tritt auf, wenn der dynamische Bereich des Detektors kleiner ist als der vorgeschriebene dynamische Bereich. Die APC-Schleife muss für Leistungspegel deaktiviert werden, die außerhalb des Betriebsbereichs des Rückkopplungswegs 360 sind, die hauptsächlich durch den Leistungsdetektor 322 bestimmt werden. In diesem Fall arbeitet das System 300 in einem Modus mit offener Schleife und der eingestellte Wert der Steuerung 340 wird zu dem gewollten Gewinn 341 ohne eine weitere Modifikation, sogar wenn ein Fehlersignal 334 vorhanden ist.
In dem Modus mit geschlossener Schleife ist der eingestellte Wert, der zu der Gewinnverteilungseinheit 345 geliefert wird, eine Funktion des gewollten Gewinns 341 und des Fehlersignals 334. Es muss Acht gegeben werden, einen reibungslosen Übergang sicherzustellen, wenn zwischen diesen zwei Modi geschaltet wird. Dementsprechend umfasst ein anderes Ausführungsbeispiel die Steuerung 340 aus 5, die den Bereich der Abweichung von dem gewollten Gewinn einschränkt. In dem Modus mit geschlossener Schleife ist der Gewinnbereich für die Einschränkung zu dem Maximalwert geöffnet, und in dem Modus mit offener Schleife ist der Gewinnbereich der Einschränkung auf Null reduziert. Somit erfüllt bei einem Ausführungsbeispiel die Steuerung 340 aus 5 beide Anforderungen (schnelles Einschwingen/reibungsloser Übergang von offener zu geschlossener Schleife).
Während der Operation der Steuerung 340 aus 5 wird das Fehlersignal 334 von dem Komparatorblock 332 geliefert und entspricht dem Physischer-Gewinn-Fehler. Ein Begrenzer 501 ist notwendig, um einen reibungslosen Übergang zwischen dem Modus mit offener Schleife und dem Modus mit offener Schleife zu garantieren, wie oben erklärt wurde. In dem Modus mit offener Schleife ist der Begrenzer 501 auf Null eingestellt und zwingt den Integrator 502, mit dem gewollten Gewinn 341 zu arbeiten, wie durch die Logikschaltung 503 angewiesen wird. In dem Modus mit geschlossener Schleife wird der Begrenzer 501 verwendet, um die maximale Abweichung von dem gewollten Gewinn 341 zu steuern. Der Gewinn 343 wird dann an die Verteilungseinheit 345 angewendet.
Die Gewinnverteilungseinheit 345 ist konfiguriert, um den Gewinn jedes Blocks der Übertragungskette entsprechend einzustellen (z. B. den ersten, zweiten und dritten Signalweg-PGA 312a bis 312c und PA 316), so dass der Ausgangsleistungspegel (z. B. an dem Sendesignal 318) genau ist. Die Eingabe dieses Blocks ist nur der eingestellte Wert aus der Steuerung 340. Bei einem Ausführungsbeispiel regelt die Gewinnverteilungs einheit 345 eines oder mehrere der folgenden Punkte: die Amplitude der digitalen Amplitudeninformationen 308 an dem Eingang des DAC 313, die Amplitude des Basisband-AM-Analogsignals 302 (mit einer programmierbaren Gewinnkette oder einer Kombination eines DAC und eines VGA), die Amplitude des HF-Signals nach dem Signalwegmischer 310 (mit einer programmierbaren Gewinnkette oder einer Kombination eines DAC und eines VGA), und den Gewinn des PA 316. Bei einem Ausführungsbeispiel des Leistungssteuerungssystems (z. B. 300) sind möglicherweise eine oder mehrere der vorgeschlagenen Steuer- oder Gewinnstufen nicht implementiert.
Die Kalibrierung der Leistungssteuerungssysteme aus 2 und 3 kann ohne weiteres ausgeführt werden. Nur zwei konstante Hüllkurvensignale sind notwendig, um die zwei Parameter (Gewinnkompensation und Versatzkompensation) innerhalb der Leistungssteuerungsoperation zu kalibrieren, die unabhängig von dem Modulationsschema ist.
Somit sind gemäß der Offenbarung eines oder mehrere der Leistungssteuerungssysteme (z. B. 200 aus 2 bzw. 300 aus 3), die hierin beschrieben sind, wirksam, um einen oder mehrere oder eine Kombination der folgenden Punkte zu liefern: eine digitale Steuerschleife, die Amplitudeninformationen aus oder zugeordnet zu dem Basisband verwendet, einen Komparator (z. B. 232 oder 332), der das Verhältnis verwendet und nicht nur die Differenz des Referenzsignals (z. B. 205 oder 305) und des Messsignals (z. B. 230 oder 330), eine Steuerung (z. B. 240 oder 340), die auf den Gewinn auf dem Signalweg (z. B. 203 oder 301) sowie den Gewinn auf einem Referenzweg (z. B. 250 oder 350) anspricht, eine Gewinn-Schritt-Antwort auf dem Referenzweg (z. B. 250 oder 350) und auf dem Signalweg (z. B. 203 oder 301) plus Rückkopplungsweg (z. B. 260 oder 360) sind angepasst.
Die Leistungssteuerungssysteme (z. B. 200 aus 2 bzw. 300 aus 3), die hierin beschrieben sind, sind geeignet zur Verwendung bei Breitbandkommunikationssystemen, die drahtlose oder Drahtleitungstechniken umfassen, sowohl für Mobil- als auch Basis-Stations-Verwendung, oder wo Leistungssteuerungssysteme erforderlich sind, die UMTS, CDMA, WDCMA, GSM, 3GSM und anderen Kommunikationsstandards entsprechen, sowie bei HF-Leistungssteuerungssystemen, die eine Ausgangsleistungssteuerung benötigen.
Obwohl einzelne Filter in 2 und 3 gezeigt sind, Filter 250, können der Vorfilterungsabschnitt des ADC 228, digitale Filter 356 und 380 oder analoge Tiefpassfilter 328 individuell ein oder mehrere Filter aufweisen. Auf ähnliche Weise, obwohl ein einzelner PGA eines Signalwegverstärkers 212 in 2 gezeigt ist, kann der Signalwegverstärker 212 individuell einen oder mehrere Verstärker, Schalter, Schaltmodusverstärker oder eine andere, geeignete HF-Schaltschaltung aufweisen, und liegt als solches innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung.
Zusätzlich zu oder als Ergänzung von einer oder mehreren der dargestellten Komponenten können die dargestellten PGAs, Leistungsverstärker, Steuerungen, Gewinnverteilungseinheit und andere Systeme der Offenbarung eine geeignete Schaltungsanordnung, Zustandsmaschinen, Firmware, Software, Logik etc. umfassen, um die verschiedenen Verfahren und Funktionen auszuführen, die hierin dargestellt und beschrieben sind, einschließlich aber nicht begrenzt auf das bzw. die Verfahren, die nachfolgend beschrieben sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zur Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife (z. B. Aktorsignal 215 steuert den Gewinn des PGA 212 aus 2) eines Eingangssignals (z. B. 202 aus 2), wie z. B. eines UMTS-Eingangssignals offenbart, basierend auf langsam variierenden Hüllkurveninformationen, die dem UMTS-Signal zugeordnet sind.
Das Verfahren umfasst das Unterdrücken hoher Frequenzen (z. B. unter Verwendung eines Referenzwegfilters 250 aus 2) bei einem Eingangssignal (z. B. 202 aus 2), um ein gefiltertes Hüllkurvensignal zu erzeugen (z. B. 252 aus 2), das gefilterte Hüllkurvensignal 252 zu skalieren (z. B. unter Verwendung des Referenzwegverstärkers 254 aus 2), mit einem Geschlossene-Schleife-Gewinn 204, um daraus ein Referenzsignal 205 zu erzeugen, und ein HF-moduliertes Signal 208 zu verstärken (z. B. unter Verwendung des PGA 212 aus 2), um ein verstärktes Signalwegausgangssignal 214 zu erzeugen, skaliert durch einen Gewinn eines Aktorsignals 215. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen (z. B. unter Verwendung des Leistungsdetektors 222 aus 2) einer Leistung 220, die dem verstärkten und HF-modulierten Signal 218 zugeordnet ist, um daraus ein erfasstes Leistungssignal 224 zu erzeugen, und das erfasste Leistungssignal 224 in ein Messsignal 230 umzuwandeln (z. B. unter Verwendung des ADC 228 aus 2). Schließlich umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen eines Fehlersignals 234 (z. B. unter Verwendung des Komparators 232 aus 2) basierend auf einer Differenz zwischen dem Referenzsignal 205 und dem Messsignal 230, und das Erzeugen des Aktorsignals (z. B. unter Verwendung der Steuerung 240 aus 2) zum Steuern des Gewinns des verstärkten Signalweg-Ausgangssignals 214 basierend auf dem Fehlersignal 234.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner das Mischen auf, um das (z. B. UMTS) Eingangssignal 302 mit einem lokalen Oszillatorsignal 206 aufwärts zu konvertieren (z. B. unter Verwendung des Signalwegmischers 210 aus 2), vor dem Verstärken (z. B. unter Verwendung des PGA aus 2) des HF-modulierten Signals 202.
Obwohl die Offenbarung hierin Bezug nehmend auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben wurde, können Änderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen ausgeführt werden, ohne von dem Wesen und dem Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche abzuweichen. Besonders im Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen ausgeführt werden (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme etc.), sollen die Ausdrücke (die eine Bezugnahme auf eine „Einrichtung” umfassen), die verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, außer anderweitig angegeben, jeglicher Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z. B. die funktional entsprechend ist), obwohl sie der offenbarten Struktur strukturell nicht entspricht, die die Funktion bei den hierin dargestellten, exemplarischen Implementierungen der Offenbarung ausführt. Zusätzlich dazu, während ein bestimmtes Merkmal möglicherweise Bezug nehmend nur auf eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, kann ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, so wie es für jegliche gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht oder vorteilhaft sein kann. Ferner, zu dem Ausmaß, dass die Ausdrücke „umfassen”, „umfasst”, „haben”, „hat”, „mit” oder Varianten derselben entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich zu dem Ausdruck „aufweisen” einschließend sein.

Claims

Leistungssteuerungssystem (200) mit geschlossener Schleife, das folgende Merkmale aufweist: ein Referenzwegfilter (250), das mit einem Eingangssignal gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um hohe Frequenzen in dem Eingangssignal zu unterdrücken und ein gefiltertes Hüllkurvensignal zu erzeugen; einen Referenzwegverstärker (254), der mit dem Referenzwegfilter und einem Gewinnsignal gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das gefilterte Hüllkurvensignal basierend auf dem Gewinnsignal zu skalieren und daraus ein Referenzsignal zu erzeugen; einen Signalwegverstärker (212), der konfiguriert ist, um ein HF-moduliertes Signal zu empfangen und zu verstärken, und ein Signalwegausgangssignal zu erzeugen, skaliert durch einen Gewinn eines Aktorsignals; einen Leistungsdetektor (222), der konfiguriert ist, um eine Leistung zu erfassen, die dem skalierten Signalwegausgangssignal zugeordnet ist, und um daraus ein erfasstes Hüllkurvensignal zu erzeugen; einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) (228), der mit dem Leistungsdetektor (222) gekoppelt ist und konfiguriert ist, um das erfasste Hüllkurvensignal zu empfangen, vorzufiltern und in ein Messsignal umzuwandeln; einen Komparatorblock (332), der konfiguriert ist, um das Referenzsignal von dem Referenzwegverstärker und das Messsignal von dem ADC zu empfangen und ein Fehlersignal basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Messsignal zu erzeugen; und eine Steuerung (240), die zwischen den Signalwegverstärker und den Komparatorblock gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das Fehlersignal von dem Komparatorblock zu empfangen und das Aktorsignal zu erzeugen, das wirksam ist, um den Gewinn des Signalwegverstärkers basierend auf dem Fehlersignal zu steuern.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß Anspruch 1, das einen Leistungsverstärker (216) aufweist, der mit dem Signalwegverstärker (212) gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um die Leistung des skalierten Signalweg-Ausgangssignals zu verstärken und ein HF-Sendesignal zu erzeugen.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß Anspruch 2, das eine Antenne aufweist, die mit dem Leistungsverstärker gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das HF-Sendesignal zu übertragen.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem der Leistungsverstärker zwei oder mehr Schaltmodusleistungsverstärker aufweist.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das einen Signalwegmischer (210) aufweist, der konfiguriert ist, um das Eingangssignal an dem Referenzwegfilter mit einem Lokaloszillatorsignal aufwärts zu konvertieren, und das HF-modulierte Signal, das daraus resultiert, zu dem Signalwegverstärker zu liefern.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Eingangssignal gemäß einem Standard aus UMTS, CDMA, WDCMA, GSM und 3GSM moduliert ist.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Steuerung (240) konfiguriert ist, um das Fehlersignal bei der Erzeugung des Aktorsignals zu integrieren und tiefpasszufiltern.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Steuerung (240) konfiguriert ist, um das Fehlersignal bei der Erzeugung des Aktorsignals zu integrieren.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Analog-zu-Digital-Wandler ein Tiefpass-Vorfilter aufweist.
Leistungssteuerungssystem (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Steuersystem konfiguriert ist, um das UMTS-Eingangssignal durch das Aktorsignal basierend auf einer Fehlanpassung zwischen dem Referenzsignal, das auf einem Referenzsignalweg erzeugt wird, und dem Messsignal, das auf einem Rückkopplungsweg (260) erzeugt wird, zu skalieren.
Leistungssteuerungssystem (300) mit geschlossener Schleife, das folgende Merkmale aufweist: einen Referenzweg (350), der folgende Merkmale aufweist: einen Verzögerungseinstellblock (352), der mit einem Basisbandeingangssignal gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das Basisbandeingangssignal einstellbar zu verzögern; einen programmierbaren Referenzweg-Gewinnverstärker (PGA) (354), der konfiguriert ist, um das verzögerte Basisbandeingangssignal zu empfangen und zu verstärken und ein Referenzweg-PGA-Ausgangssignal zu erzeugen, skaliert durch einen Gewinn, der einem Steuerungssignal zugeordnet ist; und ein digitales Filter, das mit dem PGA-Ausgangssignal der skalierten Referenz gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um hohe Frequenzen in dem PGA-Ausgangssignal des ska lierten Referenzwegs zu unterdrücken und ein Referenzsignal zu erzeugen; einen Signalweg (301), der folgende Merkmale aufweist: einen ersten, zweiten und dritten Signalweg-PGA (312a, 312b, 312c), konfiguriert, um entweder das Basisbandeingangssignal oder ein HF-moduliertes Signal zu empfangen und zu verstärken, die durch ein jeweiliges erstes, zweites und drittes Gewinnsignal skaliert sind, wobei der PGA des dritten Signalwegs ferner konfiguriert ist, um ein skaliertes PGA-Ausgangssignal an einem Ausgang des PGA des dritten Signalwegs zu liefern; einen Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) (313), der zwischen den PAG des ersten und zweiten Signalwegs gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um die digitalen Komponenten des verstärkten Basisbandeingangssignals aus dem PGA des ersten Signalwegs in ein analoges Basisbandeingangssignal zu konvertieren, das durch den PGA des zweiten Signalwegs verstärkt ist; und einen Signalwegmischer (310), der zwischen den PGA des zweiten und dritten Signalwegs gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das verstärkte, analoge Basisbandeingangssignal von dem PGA des zweiten Signalwegs mit einem Lokaloszillatorsignal (komplexen Trägersignal) aufwärts zu konvertieren, und um ein HF-moduliertes Signal, das daraus resultiert, zu dem PGA des dritten Signalwegs zu liefern; einen Rückkopplungsweg (360), der folgende Merkmale aufweist: einen Leistungsdetektor (322), der mit dem PGA des dritten Signalwegs gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um eine Leistung zu erfassen, die dem skalierten PGA- Ausgangssignal zugeordnet ist, und um daraus ein erfasstes Hüllkurvensignal zu erzeugen; einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) (370), der mit dem Leistungsdetektor gekoppelt ist und konfiguriert ist, um das erfasste Hüllkurvensignal zu empfangen, vorzufiltern und in ein gefiltertes, digitales Messsignal umzuwandeln; und ein digitales Filter, das mit dem Analog-zu-Digital-Wandler gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um hohe Frequenzen in dem digitalen Messsignal zu unterdrücken und ein Messsignal zu erzeugen; eine Steuerschaltung (348), die folgende Merkmale aufweist: einen Komparatorblock (332), der konfiguriert ist, um das Referenzsignal (305) von dem Referenzweg (350) und das Messsignal (330) von dem Rückkopplungsweg (360) zu empfangen, und ein Fehlersignal (334) basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzsignal (305) und dem Messsignal (330) zu erzeugen; eine Steuerung (340), die zwischen eine Gewinnverteilungseinheit (345) und den Komparatorblock (332) gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das Fehlersignal (334) von dem Komparatorblock (332) und ein Eingangssignal mit gewolltem Gewinn zu empfangen, und das Steuersignal (315), das wirksam ist, um den Gewinn der Gewinnverteilungseinheit zu steuern, und das Steuersignal, das wirksam ist, um den Gewinn des PGA des Referenzwegs basierend auf dem Fehlersignal zu steuern, zu erzeugen; und die Gewinnverteilungseinheit (345), die zwischen die Steuerung (340) und den PGA des ersten, zweiten und dritten Signalwegs gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das Steuersignal (315) von der Steuerung (340) zu empfangen und das Aktorsignal zu erzeugen, das wirksam ist, um den Gewinn des PGA des ersten, zweiten und dritten Signalwegs basierend auf dem Fehlersignal (334) zu steuern.
Leistungssteuerungssystem (300) gemäß Anspruch 11, das einen Leistungsverstärker aufweist, der mit dem Ausgang des PGA des dritten Signalwegs gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um die Leistung des skalierten PGA-Ausgangssignals zu verstärken.
Leistungssteuerungssystem (300) gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem der Rückkopplungsweg ferner eine Gewinnkompensationsschaltung und eine Versatzkompensationsschaltung aufweist, die konfiguriert sind, um eine Gewinn- und Versatzkompensation für das digitale Messsignal zu erzeugen.
Leistungssteuerungssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, das eine Antenne aufweist, die mit dem Ausgang des PGA des dritten Signalwegs gekoppelt ist, und konfiguriert ist, um das skalierte PGA-Ausgangssignal zu übertragen.
Leistungssteuerungssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das Eingangssignal gemäß einem der Standards UMTS, CDMA, WDCMA, GSM und 3GSM moduliert ist.
Leistungssteuerungssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem der Rückkopplungsweg ferner eine analoge Versatzkompensationsschaltung aufweist, die konfiguriert ist, um eine analoge Versatzkompensation für das gefilterte, digitale Messsignal zu erzeugen.
Leistungssteuerungssystem, das folgende Merkmale aufweist: eine Referenzwegfiltereinrichtung (250), die wirksam ist, um hohe Frequenzen in einem Basisbandeingangssignal zu unterdrücken und um ein gefiltertes Basisbandsignal zu erzeugen; eine Verstärkungseinrichtung (254), die wirksam ist, um das gefilterte Basisbandsignal basierend auf einem Geschlossene-Schleife-Gewinn zu skalieren und daraus ein Referenzsignal zu erzeugen; eine Verstärkungseinrichtung (212), die wirksam ist, um ein HF-moduliertes Signal zu verstärken und ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen, skaliert durch einen Gewinn eines Aktorsignals; eine Leistungserfassungseinrichtung (222), die wirksam ist, um eine Leistung zu erfassen, die dem verstärkten und HF-modulierten Signal zugeordnet ist, um daraus ein erfasstes Hüllkurvensignal zu erzeugen; eine Umwandlungseinrichtung (228), die wirksam ist, um das erfasste Hüllkurvensignal zu empfangen, vorzufiltern und in ein Messsignal umzuwandeln; eine Vergleichseinrichtung (332), die wirksam ist, um ein Fehlersignal basierend auf einer Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Messsignal zu erzeugen; und eine Steuerungseinrichtung (240), die wirksam ist, um das Fehlersignal zu empfangen und das Aktorsignal zu erzeugen, das wirksam ist, um den Gewinn der Verstärkungseinrichtung basierend auf dem Fehlersignal zu steuern.
Leistungssteuerungssystem gemäß Anspruch 17, das eine Leistungsverstärkungseinrichtung aufweist, die wirksam ist, um die Leistung des verstärkten Ausgangssignals zu verstärken, um ein Sendesignal zu erzeugen.
Leistungssteuerungssystem gemäß Anspruch 18, das eine Sendeeinrichtung aufweist, die wirksam ist, um das Sendesignal zu senden, das durch die Leistungsverstärkungseinrichtung erzeugt wird.
Leistungssteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, das eine Mischeinrichtung aufweist, die wirksam ist, um das Basisbandeingangssignal mit einem Lokaloszillatorsignal aufwärts zu konvertieren, und um das Ergebnis des HF-modulierten Signals zu der Verstärkungseinrichtung zu liefern.
Verfahren zur Leistungssteuerung mit geschlossener Schleife von einem Eingangssignal basierend auf langsam variierenden Hüllkurveninformationen, die dem Eingangssignal zugeordnet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Unterdrücken hoher Frequenzen in einem Eingangssignal, um ein gefiltertes Hüllkurvensignal zu erzeugen; Verstärken des gefilterten Hüllkurvensignals mit einem Geschlossene-Schleife-Gewinn, um daraus ein Referenzsignal zu erzeugen; Verstärken eines HF-modulierten Signals, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen, skaliert durch einen Gewinn eines Aktorsignals; Erfassen einer Leistung, die dem verstärkten und HF-modulierten Signal zugeordnet ist, um daraus ein erfasstes Hüllkurvensignal zu erzeugen; Umwandeln des erfassten Hüllkurvensignals in ein Messsignal; Erzeugen eines Fehlersignals basierend auf einer Differenz zwischen dem Referenzsignal und dem Messsignal; und Erzeugen des Aktorsignals zum Steuern des Gewinns des verstärkten Ausgangssignals basierend auf dem Fehlersignal.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das das Mischen aufweist, um ein UMTS-Eingangssignal mit einem Lokaloszillatorsignal aufwärts zu konvertieren, bevor das HF-modulierte Hüllkurvensignal verstärkt wird.