(57)【要約】本明細書において記述されるさまざまな実施形態は、通信システムの送信器において用いられる電力管理ブロックおよび増幅ブロックに関する。電力管理ブロックは、プリアンプに提供されるゲイン制御信号およびパワーアンプに提供される電源電圧の改良された制御を提供し、該アンプは、両方とも増幅ブロックにある。パワーアンプから拡張された電力は、連続的な制御方法を用いることによって最適化され、該方法において、１つ以上のフィードバックループが、送信器の構成要素および制御値のさまざまな特性を考慮するために用いられる。
2009505459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信デバイスのための送信器であって、
電力増幅ブロックと、
検出器と、
電力管理ブロックと
を備え、
該電力増幅ブロックは、
送信信号を増幅することによりプリアンプ送信信号を生成するように構成されたプリアンプと、
該プリアンプに接続されたパワーアンプであって、該プリアンプ送信信号を増幅することにより増幅送信信号を生成するように構成されたパワーアンプとを備え、
該検出器は、該プリアンプの出力に接続され、検出されたプリアンプ出力信号を提供するように構成されており、
該電力管理ブロックは、
該検出されたプリアンプ出力信号に基づいて、スイッチング電源制御信号を生成するように構成されたスイッチングレギュレータ制御ブロックと、
該スイッチングレギュレータ制御ブロックに接続されたスイッチモード電源であって、該スイッチング電源制御信号に基づいて電源電圧信号を生成し、該電源電圧信号を該パワーアンプに提供するように構成されたスイッチモード電源とを備えている、
送信器。
【請求項２】
前記スイッチングレギュレータ制御ブロックは、前記検出されたプリアンプ出力信号に基づいて前記スイッチング電源制御信号を生成するために用いられる、スイッチング制御伝達関数を含む、請求項１に記載の送信器。
【請求項３】
前記スイッチングレギュレータ制御ブロックは、トリム信号をも用いて前記スイッチング電源制御信号を生成するようにさらに構成され、該トリム信号は、前記送信器を組み立てるために用いられる構成要素の許容誤差を補償するように生成される、請求項１および請求項２のうちのいずれか１項に記載の送信器。
【請求項４】
前記スイッチングレギュレータ制御ブロックは、前記スイッチモード電源に制御値を提供することによって、前記パワーアンプを一定の抑圧状態に保持するように構成されている、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の送信器。
【請求項５】
前記スイッチング制御伝達関数は、前記検出器の応答の特性評価、前記スイッチモード電源の制御曲線、および入力ドライブに対する前記パワーアンプの応答に基づいて得られる、請求項２に記載の送信器。
【請求項６】
前記電力管理ブロックは、前記プリアンプにゲイン制御信号を提供することによって前記電力増幅ブロックの送信電力を制限するように構成された、電力制限制御ブロックをさらに含み、該電力制限制御ブロックは、前記検出器と接続され、検出されたプリアンプ出力信号、送信電力制限信号および第２のゲイン制御信号に基づいて該ゲイン制御信号を生成する、請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の送信器。
【請求項７】
前記電力管理ブロックは、前記電源電圧信号に基づいてゲイン補正信号を提供するように構成された補償制御ブロックをさらに含み、該ゲイン補正信号を、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）信号から減算することによって、前記プリアンプのためのゲイン制御信号を生成する、請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の送信器。
【請求項８】
モバイル通信デバイスであって、
該モバイル通信デバイスの動作を制御するように構成されたメインプロセッサと、
該メインプロセッサに接続された通信サブシステムであって、データを送受信するように構成された、通信サブシステムと
を備え、
該通信サブシステムは、
送信信号を増幅することによってプリアンプ送信信号を生成するように構成されたプリアンプと、該プリアンプに接続されたパワーアンプであって、該プリアンプ送信信号を増幅することによって増幅された送信信号を生成するように構成されたパワーアンプとを含む、電力増幅ブロックと、
該プリアンプの出力に接続された検出器であって、検出されたプリアンプ出力信号を提供するように構成された検出器と、
該検出されたプリアンプ出力信号に基づいて、スイッチング電源制御信号を生成するように構成されたスイッチングレギュレータ制御ブロックと、該スイッチングレギュレータ制御ブロックに接続されたスイッチモード電源であって、該スイッチング電源制御信号に基づいて電源電圧信号を生成し、該電源電圧信号を該パワーアンプに提供するように構成されたスイッチモード電源とを備えた、電力管理ブロックとを備えている、
モバイル通信デバイス。
【請求項９】
前記スイッチングレギュレータ制御ブロックは、前記検出されたプリアンプ出力信号に基づいて前記スイッチング電源制御信号を生成するように構成された、スイッチング制御伝達関数を含む、請求項８に記載のモバイル通信デバイス。
【請求項１０】
前記スイッチングレギュレータ制御ブロックは、トリム信号をも用いて前記スイッチング電源制御信号を生成するようにさらに構成され、該トリム信号は、前記通信サブシステムを組み立てるために用いられる構成要素の許容誤差を補償するように生成される、請求項８および請求項９のうちのいずれか１項に記載のモバイル通信デバイス。
【請求項１１】
前記スイッチングレギュレータ制御ブロックは、前記スイッチモード電源に制御値を提供することによって、前記パワーアンプを一定の制圧状態に保持するように構成されている、請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項に記載のモバイル通信デバイス。
【請求項１２】
前記スイッチング制御伝達関数は、前記検出器の応答の特性評価、前記スイッチモード電源の制御曲線、および入力ドライブに対する前記パワーアンプの応答に基づいて得られる、請求項９に記載のモバイル通信デバイス。
【請求項１３】
前記電力管理ブロックは、前記プリアンプにゲイン制御信号を提供することによって前記電力増幅ブロックの送信電力を制限するように構成された、電力制限制御ブロックをさらに含み、該電力制限制御ブロックは、前記検出器と接続され、検出されたプリアンプ出力信号、送信電力制限信号および第２のゲイン制御信号に基づいて該ゲイン制御信号を生成する、請求項８から請求項１２のうちのいずれか１項に記載のモバイル通信デバイス。
【請求項１４】
前記電力管理ブロックは、前記電源電圧信号に基づいてゲイン補正信号を提供するように構成された補償制御ブロックをさらに含み、該ゲイン補正信号を、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）信号から減算することによって、前記プリアンプのためのゲイン制御信号を生成する、請求項８から請求項１２のうちのいずれか１項に記載のモバイル通信デバイス。
【請求項１５】
送信器の電力増幅ブロックにスイッチング電源制御信号を提供する方法であって、該電力増幅ブロックは、プリアンプとパワーアンプとを含み、該方法は、
該プリアンプの出力を検出することによって検出されたプリアンプ出力信号を提供することと、
該検出されたプリアンプ出力信号に基づいて、スイッチング電源制御信号を生成することと、
スイッチモード電源に該スイッチング電源制御信号を提供することによって、電源電圧信号を生成することと
を包含する、方法。
【請求項１６】
前記方法は、前記検出されたプリアンプ出力信号に基づいて、スイッチング制御伝達関数を用い前記スイッチング電源制御信号を生成することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、トリム信号をも用いて前記スイッチング電源制御信号を生成することを含み、該トリム信号は、前記送信器を組み立てるために用いられる構成要素の許容誤差を補償するように生成される、請求項１５および請求項１６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法は、前記スイッチング電源制御信号を生成することによって、使用中に、前記パワーアンプを一定の抑圧状態に保持するように前記電源電圧信号を提供することを含む、請求項１５から請求項１７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、前記検出器の応答の特性評価、前記スイッチモード電源の制御曲線、および入力ドライブに対する前記パワーアンプの応答に基づいて、前記スイッチング制御伝達関数を得ることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記プリアンプにゲイン制御信号を提供することによって、前記電力増幅ブロックの前記送信電力を制限することをさらに含み、該ゲイン制御信号は、前記検出されたプリアンプ出力信号、送信電力制限信号および第２のゲイン制御信号に基づいて生成される、請求項１５から請求項１９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法は、前記電源電圧信号に基づいてゲイン補正信号を提供することと、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）信号から該ゲイン補正信号を減算することによって前記プリアンプに対するゲイン制御信号を生成することをさらに含む、請求項１５から請求項１９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本記述は、一般的に無線通信デバイスに関し、より明確には、入力ドライブを用いる、スイッチャ調整パワーアンプの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハンドヘルドの無線通信デバイスは、１つ以上の内部バッテリによって動く。そのようなデバイスに対する主要な性能の基準は、そのバッテリ寿命であり、バッテリ電力の大半は、デバイスの送信器の、電力増幅ブロックにおいて消費される。多くのハンドヘルド無線アプリケーションにおいて、電力増幅ブロックにおけるパワーアンプに電源電圧を提供するスイッチモード電源は、全体的な電力の消費を低減させるために用いられる。しかし、これは、最適な電力の節約を達成するために、スイッチモード電源の慎重な制御を要求する。制御を簡素化するために、多くの従来の設計は、スイッチモード電源を制御する固定のステップ、または連続的な制御技術を用いる。しかし、追加情報を使用しないと、これら技術の両方は、最適以下の電力節約に終わり得、調節がさらに困難になり得、また、出力信号の抑圧結果に不利な影響を及ぼし得る。ほとんどの設計において、パワーアンプに提供される電源電圧が、抑圧結果が増加する時点である送信電力の限界に接近するまで、抑圧結果は、信号電力よりも遥かに低い。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一局面において、本明細書において記述される少なくとも一実施形態は、無線通信デバイスのための送信器を提供する。該送信器は、送信信号を増幅することによりプリアンプ送信信号を生成するように構成されたプリアンプと、該プリアンプに接続され、該プリアンプ送信信号を増幅することにより増幅送信信号を生成するように構成されたパワーアンプとを備える電力増幅ブロックを備えている。該送信器は、該プリアンプの出力に接続され、検出されたプリアンプ出力信号を提供するように構成された検出器と電力管理ブロックとをさらに備えている。電力管理ブロックは、検出されたプリアンプ出力信号に基づいて、スイッチング電源制御信号を生成するように構成されたスイッチングレギュレータ制御ブロックと、該スイッチングレギュレータ制御ブロックに接続され、該スイッチング電源制御信号に基づいて電源電圧信号を生成し、該電源電圧信号を該パワーアンプに提供するように構成されたスイッチモード電源とを備えている。
【０００４】
別の局面において、本明細書において記述される少なくとも一実施形態は、該モバイル通信デバイスの動作を制御するように構成されている、メインプロセッサと、該メインプロセッサに接続され、データを送受信するように構成されている、通信サブシステムとを備えている、モバイル通信デバイスを提供する。モバイル通信デバイスは、電力増幅ブロックと、検出器と、電力管理ブロックとを備えている。電力増幅ブロックは、送信信号を増幅することによってプリアンプ送信信号を生成するように構成されたプリアンプと、該プリアンプに接続され、該プリアンプ送信信号を増幅することによって増幅された送信信号を生成するように構成されたパワーアンプとを含む。該検出器は、該プリアンプの出力に接続され、検出されたプリアンプ出力信号を提供するように構成されている。該電力管理ブロックは、該検出されたプリアンプ出力信号に基づいて、スイッチング電源制御信号を生成するように構成されたスイッチングレギュレータ制御ブロックと、該スイッチングレギュレータ制御ブロックに接続されたスイッチモード電源であって、該スイッチング電源制御信号に基づいて電源電圧信号を生成し、該電源電圧信号を該パワーアンプに提供するように構成されたスイッチモード電源とを備えている。
【０００５】
さらに別の局面において、本明細書において記述される少なくとも一実施形態は、送信器の電力増幅ブロックにスイッチング電源制御信号を提供する方法を提供し、該電力増幅ブロックは、プリアンプとパワーアンプとを含む。該方法は、該プリアンプの出力を検出することによって検出されたプリアンプ出力信号を提供することと、該検出されたプリアンプ出力信号に基づいて、スイッチング電源制御信号を生成することと、スイッチモード電源に該スイッチング電源制御信号を提供することによって、電源電圧信号を生成することとを包含する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本明細書において記述される例示的な実施形態のより良い理解のため、および該実施形態の実施の態様をより明確に示すために、単なる実施例として、ここで添付の図面に参照がなされる。
【０００７】
図示の簡素化および明確化のために、適切と考えられる場合には、参照番号が複数の図面において繰り返されることによって、対応または類似する要素を示し得ることを認識されたい。加えて、特定の詳細が、本明細書に記述される実施形態の、完全な理解を提供するために含まれ得る。しかし、本明細書に記述される実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることを、当業者は理解されたい。他の場合において、本明細書に記述される実施形態を不明瞭にしないように、周知の方法、工程および構成要素は、詳細に記述されない。さらに、この記述は、本明細書に記述される実施形態の範囲を限定するものとはされず、むしろ、本明細書に記述されるさまざまな実施形態の実装を単に記述するものとされるべきである。
【０００８】
無線通信デバイスは、他のコンピュータシステムと通信する能力を有する、高度なデータ通信能力を伴う、双方向通信デバイスである。無線通信デバイスはまた、ボイス通信の能力を有し得る。無線通信デバイスによって提供される機能性に応じて、無線通信デバイスは、データメッセージングデバイス、双方向ページャ、データメッセージング能力を有するセルラー電話、無線インターネット機器、または（電話機能の有無に関わらず）データ通信デバイスと呼ばれ得る。無線通信デバイスは、トランシーバステーションのネットワークを介して、他のデバイスと通信する。
【０００９】
最初に図１を参照すると、モバイル通信デバイスとも呼ばれ得る、無線通信デバイス１００の例示的な実施形態のブロック図が示される。無線通信デバイス１００は、多くの構成要素を含み、例えば無線通信デバイス１００の全体的な動作を制御する、制御ユニット１０２を含む。制御ユニット１０２は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラであり得る。あらゆる市販されるマイクロコントローラ、例えばＡＲＭ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ、Ｉｎｔｅｌなどから入手可能なマイクロコントローラが、制御ユニット１０２として用いられ得る。
【００１０】
データ通信およびおそらくボイス通信を含む通信機能は、通信サブシステム１０４を介して行われる。通信サブシステム１０４は、無線ネットワーク１８０からメッセージを受け取り、メッセージを該無線ネットワークに送信する。一実施形態において、通信サブシステム１０４は、ＣＤＭＡ２０００規格に従って、またはグローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション（ＧＳＭ）規格および汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）規格に従って構成され得る。ＧＳＭ／ＧＰＲＳ無線ネットワークは、世界中で用いられているが、これらの規格は、やがてエンハンスドデータＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ）規格およびユニバーサルモバイルテレコミュニケーションサービス（ＵＭＴＳ）規格に取って代わられる。新たな規格は、今なお定義されているが、それらは本明細書に記述されるネットワーク挙動と類似していると信じられており、また、該デバイスは、将来開発される、他のあらゆる適切な規格を用いるように意図されることが理解される。通信サブシステム１０４をネットワーク１８０と接続する無線リンクは、１つ以上の異なる無線周波数（ＲＦ）チャネルを表し、ＣＤＭＡ２０００またはＧＳＭ／ＧＰＲＳ通信に対して特定された、定義されたプロトコルに従って動作する。ネットワークプロトコルを用いて、これらのチャネルは、回路スイッチボイス通信およびパケットスイッチデータ通信の両方をサポートする能力を有する。
【００１１】
制御ユニット１０２はまた、追加のサブシステム、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０６、フラッシュメモリ１０８、ディスプレイ１１０、補助入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム１１２、データポート１１４、キーボード１１６、スピーカ１１８、マイクロフォン１２０、短距離通信サブシステム１２２および他のデバイスサブシステム１２４と相互作用する。これらの構成要素の一部は、特定の種類の無線通信デバイスによっては、オプションであり得る。当該分野に公知の他の種類の不揮発性格納デバイスが、フラッシュメモリ１０８の代わりに用いられ得る。キーボード１１６は、電話型キーパッド、英数字キーボードまたは他の一部の適切なキーパッドであり得る。
【００１２】
無線通信デバイス１００の一部のサブシステムは、通信関連の機能を行い、他のサブシステムは、「常駐」またはオンデバイスの機能を提供し得る。実施例として、ディスプレイ１１０およびキーボード１１６は、ネットワーク１８０を介する送信のためにテキストメッセージを入力するなどの通信関連の機能と、計算機またはタスクリストなどのデバイスに常駐した機能との両方のために用いられ得る。制御ユニット１０２によって用いられるオペレーティングシステムソフトウェアおよび他のさまざまなアルゴリズムは、フラッシュメモリ１０８などの永久的ストアに通常は格納されるが、これは、代替的に読取り専用メモリ（ＲＯＭ）または同類の格納要素（不図示）でもあり得る。オペレーションシステム、特定のデバイスアプリケーション、またはそれらの一部分は、ＲＡＭ１０６などの揮発性ストアに一時的にロードされ得ることを、当業者は認識されたい。
【００１３】
必要なネットワーク登録または起動の工程が完了した後に、無線通信デバイス１００は、ネットワーク１８０上で通信信号を送受信し得る。ネットワークアクセスは、無線通信デバイス１００の加入者またはユーザと関連付けられる。加入者を識別するために、無線通信デバイス１００は、ネットワーク１８０と通信するために、加入者識別モジュール、すなわち「ＳＩＭ」カード１２６、またはＲ−ＵＩＭ（取外し可能ユーザ識別モジュール）がＳＩＭインタフェース１２８（またはＲ−ＵＩＭインタフェース）に挿入されることを要求する。ＳＩＭカードまたはＲ−ＵＩＭ１２６は、とりわけ、無線通信デバイス１００の加入者を識別するため、および無線通信デバイス１００を個人化するために用いられる、従来の「スマートカード」の一種である。あるいは、ユーザ識別情報も、フラッシュメモリ１０８にプログラムされ得る。サービスは、ウェブブラウジングと、電子メール、ボイスメール、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）などのメッセージングとを含み得る。より高度なサービスは、販売時点情報管理システム、現場サービス、および営業戦力オートメーションを含み得る。
【００１４】
無線通信デバイス１００は、バッテリ電力のデバイスであり、１つ以上の充電式バッテリ１３０を受け入れるためのバッテリインタフェース１３２を含む。バッテリインタフェース１３２は、レギュレータ（不図示）に接続され、該レギュレータは、無線通信デバイス１００にＶ＋の供給電力を提供する際に、バッテリ１３０を助ける。現在の技術はバッテリを利用するが、将来的な電源技術、例えばマイクロ燃料電池が、無線通信デバイス１００に電力を提供し得る。
【００１５】
制御ユニット１０２は、そのオペレーティングシステム機能に加えて、無線通信デバイス１００上でソフトウェアアプリケーションの実行を可能にする。データ通信およびボイス通信のアプリケーションを含む、基本的なデバイス動作を制御する一連のアプリケーションは、普通は製造時に無線通信デバイス１００にインストールされる。無線通信デバイス１００にロードされ得る別のアプリケーションは、個人情報マネジャー（ＰＩＭ）であり得る。ＰＩＭは、加入者に関心のあるアイテム、例えば限定的にではなく、電子メール、カレンダーイベント、ボイスメール、アポイントメント、タスクアイテムなどを編成および管理する能力を有する。ＰＩＭのアプリケーションは、無線ネットワーク１８０を介してデータアイテムを送受信する能力を有する。一実施形態において、ＰＩＭのデータアイテムは、ホストコンピュータシステムに格納され、かつ／または関連付けられた、無線通信デバイスの加入者の対応するデータアイテムに対して、無線ネットワーク１８０を介して、シームレスに統合、同期および更新される。この機能性は、そのようなアイテムに関連して、無線通信デバイス１００上にミラーホストコンピュータを生成する。これは、ホストコンピュータシステムが無線通信デバイスの加入者のオフィスコンピュータシステムである場合には、特に有利である。
【００１６】
追加のアプリケーションもまた、ネットワーク１８０、補助Ｉ／Ｏサブシステム１１２、データポート１１４、短距離通信サブシステム１２２または他のあらゆるデバイスサブシステム１２４を介して無線通信デバイス１００にロードされ得る。アプリケーションのインストールにおけるこの柔軟性は、無線通信デバイス１００の機能性を増加させ、また、向上したオンデバイス機能、通信関連の機能またはその両方を提供し得る。例えば、安全な通信アプリケーションは、無線通信デバイス１００を用いた電子商業機能および他のそのような金融取引が行われることを可能にし得る。
【００１７】
データポート１１４は、加入者が外部デバイスまたはソフトウェアアプリケーションを介して好みを設定することを可能にし、また、無線通信ネットワークを介する以外に、モバイルデバイス１００に情報またはソフトウェアのダウンロードを提供することによって、モバイルデバイス１００の能力を広げる。例えば代わりのダウンロードパスが、直接の、すなわち確実で信頼された接続を介してモバイルデバイス１００に符号化キーをロードするために用いられ、安全なデバイス通信を提供し得る。
【００１８】
短距離通信システム１２２は、ネットワーク１８０を用いることなく、無線通信デバイス１００とさまざまなシステムまたはデバイスとの間の通信を提供する。例えば、サブシステム１２２は、赤外線デバイス、関連の回路および短距離通信のための構成要素を含み得る。短距離通信の実施例は、赤外線通信協会（ＩｒＤＡ）によって開発された規格、ブルートゥース、およびＩＥＥＥによって開発された８０２．１１群の規格を含み得る。
【００１９】
使用において、テキストメッセージ、電子メールメッセージ、またはウェブページのダウンロードなどの受信信号は、通信サブシステム１０４によって処理され、制御ユニット１０２に入力される。制御ユニット１０２は、次いで受信した信号をディスプレイ１１０への出力、あるいは補助Ｉ／Ｏサブシステム１１２への出力のために処理する。加入者はまた、例えばディスプレイ１１０およびおそらく補助Ｉ／Ｏサブシステム１１２とも関連したキーボード１１６を用いて、電子メールメッセージなどのデータアイテムを作成する。補助サブシステム１１２は、タッチスクリーン、マウス、トラックボール、赤外線指紋検出器、または動的ボタン加圧能力を有するローラホイールなどを含み得る。キーボード１１６は、英数字キーボードおよび／または電話型キーパッドであり得る。作成されたアイテムは、通信サブシステム１０４を介して、ネットワーク１５０上に送信され得る。
【００２０】
ボイス通信に対して、無線通信デバイス１００のオペレーション全般は、受信信号のほとんどがスピーカ１１８に出力され、送信のための信号のほとんどがマイクロフォン１２０によって変換されることを除いて、実質的に同様である。代替的なボイスまたはオーディオＩ／Ｏサブシステム、例えばボイスメッセージ記録サブシステムもまた、無線通信デバイス１００にインプリメントされ得る。ボイスまたはオーディオの信号出力は、主にスピーカ１１８を介して達成されるが、ディスプレイ１１０も、追加の情報、例えば呼出し相手の識別、ボイスコールの継続時間、または他のボイスコール関連の情報を提供するために用いられ得る。
【００２１】
ここで図２を参照すると、図１の通信サブシステム構成要素１０４のブロック図が示される。通信サブシステム１０４は、受信器１５０、送信器１５２、１つ以上の埋込み式または内部型のアンテナ要素１５４および１５６、局部発振器（ＬＯ）１５８、およびデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１６０などのプロセッシングモジュールを含む。
【００２２】
通信サブシステム１０４の特定の設計は、モバイルデバイス１００が動作するように意図されるネットワーク１８０に依存し、故に、図２に図示された設計は、単に一例として理解されるべきである。ネットワーク１８０を介してアンテナ１５４によって受信した信号は、受信器１５０に入力され、該受信器は、信号増幅、周波数下方変換、フィルタリング、チャネル選択、およびアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換などの受信器に共通した機能を行い得る。受信信号のＡ／Ｄ変換は、ＤＳＰ１６０において行われる復調および復号などの、より複雑な通信機能を可能にする。同様の方法で、送信される信号が処理され、これには、ＤＳＰ１６０による変調および符号化を含む。これらのＤＳＰによって処理される信号は、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換、周波数上方変換、フィルタリング、増幅、およびアンテナ１５６を介するネットワーク１８０上への送信のために送信器１５２に入力される。ＤＳＰ１６０は、通信信号を処理するだけでなく、受信器および送信器の制御も提供する。例えば、受信器１５０および送信器１８０の中の通信信号に加えられたゲインは、ＤＳＰ１０６にインプリメントされた自動ゲイン制御アルゴリズムを介して、適応的に制御され得る。
【００２３】
モバイルデバイス１００とネットワーク１８０との間の無線リンクは、１つ以上の異なるチャネル、通常は異なるＲＦチャネル、およびモバイルデバイス１００とネットワーク１８０との間で用いられる関連付けられたプロトコルを含み得る。ＲＦチャネルは、通常は全体的な帯域幅の制限およびモバイルデバイス１００の限られたバッテリ電力という点から、節約されなくてはならない限られた資源である。
【００２４】
モバイルデバイス１００がフルに動作中であるときには、送信器１５２は、通常はネットワーク１８０への送信時のみに入力またはオンされ、そうでない場合には資源を節約するためにオフになる。同様に、受信器１５０は、指定された時間間隔の間に信号または情報（ある場合）を受信することが必要になるまで、周期的にオフになる。
【００２５】
本明細書に記述されるさまざまな実施形態は、通信サブシステム１０４の送信器１５２において用いられ得る電力管理ブロックに関連する。電力管理ブロックは、プリアンプに提供されるゲイン制御信号およびパワーアンプに提供される電源電圧に対する、改良された制御を提供する。プリアンプおよびパワーアンプは、両方とも送信器１５２の電力増幅ブロックの中にある。パワーアンプによって拡大された電力は、連続制御を用いることによって最適化され、該連続制御において、少なくとも１つのフィードバックループが、プリアンプおよびパワーアンプを含む送信器の特定の構成要素のさまざまな特徴ならびにさまざまな制御信号を考慮に入れるために用いられる。電力増幅ブロックによって用いられる構造およびプロセッシング技法もまた、以下に詳細に説明されるように、一定のコードドメインの性能をもたらす。
【００２６】
さまざまなストリームのデータを組み合わせたり分離させたりする直交コードチャネルを用いる通信システムにおいて、設計者は、複合信号を歪ませることによって、誤って異なるチャネルにノイズを結合、漏洩または付加しないように注意しなくてはならない。ほとんどの設計において、最終的なアンプ（普通はパワーアンプ）は、非線形動作に駆動されやすいデバイスである。これは、電力節約技術が用いられるときに、特にそうである。パワーアンプが抑圧される度合いが動作範囲の間に顕著に変化する場合には、コードドメインにおける望ましくない効果が、一部の電力レベルで現われ、他のレベルでは現われない。これは、電力要求が変化する際に、コードチャネルが補償を変化させる手段を有さない限り、さまざまなコードチャネルの予めの補償を不可能にする。ほぼ一定の補償を有するパワーアンプは、一定のコードドメイン性能によって、送信器の設計全般を促進し、電力効果を犠牲にせずに、ベースバンドの設計を簡素化することに役立つ。
【００２７】
ここで図３を参照すると、通信サブシステム１０４の送信器１５２の一部、送受切換器２６０およびアンテナ１５６の、例示的な実施形態のブロック図が示される。送信器１５２は、電力管理ブロック２０２、検出器２０３、結合器２０５、電力増幅ブロック２０４、アイソレータ２０９および出力結合器２１１を含む。アイソレータ２０９および出力結合器２１１は、以下にさらに記述されるようにオプションである。送受切換器２６０はまた、受信器１５０（不図示）に接続される。電力管理ブロック２０２は、電力限定制御ブロック２０７、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８、スイッチモード電源２１０、補償制御ブロック２１２、および加算器２１３を含む。電力増幅ブロック２０４は、プリアンプ２１４およびパワーアンプ２１６を含む。代替的な実施形態において、出力結合器２１１は、一部の場合に電力制限のために検出器に提供され得る。
【００２８】
電力限定制御ブロック２０７、補償制御ブロック２１２、加算器２１３およびＴＸ＿ｌｉｍ制御信号２２４は、一部の実施形態においてオプションであることにも留意されるべきである。これらの実施形態において、ＡＧＣ信号２２２が、プリアンプ２１４にゲイン制御信号２３０として提供される。特定の適用に応じて、電力制限制御ループおよび補償ループが、別個に用いられ得る。これらのループは、以下にさらに詳細に論じられる。
【００２９】
無線通信デバイス１００は、送信器１５２を用いて送信されるデータ信号を生成する。データ信号は、一般的にベースバンド信号と呼ばれる、通常は比較的に低い周波数の信号である。ベースバンド信号は、通信サブシステム１０４の（示されていないが、当業者には一般的に公知である）さまざまな構成要素によって処理され、実質的により高い周波数を有するキャリア信号と混合されることによって、送信信号２２５を生成する。送信信号２２５は、電力増幅ブロック２０４によって増幅されることによって、無線送信のための、増幅した送信信号２２７を生成する。増幅した送信信号２２７は、次いでアイソレータ２０９、出力結合器２１１、送受切換器２６０を介して送信され、アンテナ１５６によって放出される。アイソレータ２０９は、アンテナ１５６などの下流の構成要素から来る反射または他の信号エネルギーから電力増幅ブロック２０４を保護する。アイソレータ２０９は、送受切換器２６０の性能を安定させるために、時々用いられ得る。
【００３０】
プリアンプ２１４は、プリアンプ送信信号２２９を生成する可変ゲインアンプである。プリアンプ２１４のゲインは、変化させられることによって、増幅した送信信号２２７に対する所望の電力レベルに応じて、ゲインの初期量を提供する。プリアンプ２１４のゲインは、電力限定制御ブロック２０７によって提供されるゲイン制御信号２３０によって決定される。パワーアンプ２１６は、次いでプリアンプ送信信号２２９を増幅し、要求されるゲインの残りを供給する。フィルタ（不図示）がプリアンプ２１４の後にオプションで加えられることによって、プリアンプ２１４により、および無線通信デバイス１００の前段でプリアンプ送信信号２２９に導入されたノイズを除去し得る。当業者は、このフィルタに対する適切なパラメータを選択することができる。
【００３１】
動作の間のあらゆる時点において、パワーアンプ２１６は、十分な振幅を有する電源電圧信号２３２を必要とし、その結果として、増幅された送信信号２２７は、多くても、許容できる最大レベルの歪みを伴って生成され得る。パワーアンプ２１６が、常に一定レベルの許容できる歪みを伴って動作している場合には、対応するベースバンドデータの固定された補正がなされ、電力を節約する一方で、歪を打ち消し得る。従って、増幅した送信信号２２７が送信器の動的範囲内のいずれかの電力にあるときには、増幅した送信信号２２７が、せいぜい常に同じように歪ませられることを保証するために、パワーアンプ２１６は、一定の空き高さを有するべきである。
【００３２】
電力増幅ブロック２０４における顕著な電力損失の１つの理由は、増幅した送信信号２２７が上に述べた最大レベルにあることがほとんどなく、通常は、より低い電力レベルにあるからである。パワーアンプ２１６に提供された電源電圧２３２と増幅した送信信号２２７の振幅との間の過度の空き高は、熱として放散される。この電力損失を防ぐために、スイッチモード電源２１０は、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８によって制御されることによって、空き高さを最小限に留めるが、パワーアンプ２１６が、送信のために要求される瞬間の最大電力を用いて、増幅した送信信号２２７を生成することを妨げない。
【００３３】
トリム信号２２０は、制御ユニット１０２によって電力管理ブロック２０２に提供される、制御信号である。トリム信号２２０は、無線通信デバイス１００の工場のキャリブレーションの間のユニット間の偏差を除去するために用いられる。該偏差は、送信器１５２および制御ループを組み立てるために用いられる構成要素に対する部分的な偏差によって生じる、オフセットによるものである。トリム信号２２０は、これらのオフセット／許容誤差によってもたらされる偏差をトリムまたは低減させる。これは、動作の間にスイッチモード電源２１０の出力をサンプリングすることによって、また、許容可能な性能を取得するためにトリム信号２２０に対する値を調節することによってなされ得る。加えて、送信器１５２の抑圧結果（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ）が測定され得、トリム信号２２０の値は、所望の歪みの量が観測されるまで調節され得る。トリム信号２２０は、許容誤差の積重ねに応じて、一部の設計ではオプションであり得る。
【００３４】
検出器２０３は、結合器２０５を介して、パワーアンプ２１６の入力ドライブである、プリアンプ送信信号２２９を感知する。検出器２０３は、次いで検出されたプリアンプ出力信号２２１を生成する。一部の実装において、検出器２０３は、線形スケールの出力を有する真のＲＭＳ検出器に近似したものであり得る。しかし、ログ出力を含む他の出力の形式を有する検出器も、用いられ得る。検出器２０３の配置は、増幅された送信信号２２７を感知するためにパワーアンプ２１６の出力と接続させないことによって、ループの安定性および電力の節約をもたらす。パワーアンプ２１６のゲイン拡大は、検出器２０３がゲイン拡大によって影響を及ぼされ得る場所（すなわち、パワーアンプ２１６の出力側）に配置された場合には、右側の極を用いる制御システムをもたらし得る。パワーアンプ２１６の出力側に検出器２０３がある場合には、例えばゲイン拡大または場合によってはノイズによってもたらされる電力の増加は、検出される出力を増加させ、電源電圧信号２３２を急激に上げ得る。結果的に生じるゲイン拡大は、検出される電力をさらに増加させ得る。該工程は、次いで段階的に拡大し得る。これは、プリアンプ２１４の出力に検出器２０３を配置することによって防止される。
【００３５】
当業者は、検出器２０３とともに用いるために適切な結合器２０５を選択し得る。この選択工程は、パワーアンプ２１６の種類、電力管理ブロック２０２の中のさまざまな制御ブロックのチューニング、および電力管理ブロック２０２に対して意図される全体的な性能目標などのパラメータに基づく。方向性結合器が、結合器２０５として用いられ得るが、プリアンプ２１４が十分なリバースアイソレーションを有する場合には、抵抗性タップも、用いられ得る。
【００３６】
検出されたプリアンプ出力信号２２１およびトリム信号２２０が、電力管理ブロック２０２に提供されることによって、増幅ブロック２０４の出力電力を制限する。これは、これらの信号と以下に論じられる他の情報とを用いて、プリアンプ２１４のゲインを調節することと、特定のレベルで電源電圧信号２３２を提供するスイッチモード電源２１０を制御することとのうちの少なくとも１つを実行するようになされる。送信器の設計における変動の主なソースは、パワーアンプ２１６の熱的特性ではなく、むしろ、乏しいが、プリアンプ２１４の熱的特性および周波数特性の変動であることが、留意されるべきである。結果として、プリアンプ２１４の出力電力２２９を検出することによって、送信器１５２におけるほとんどの偏差は除去され、一方で、送信器１５２の電力損失は、減少され得る。
【００３７】
スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８は、スイッチモード電源２１０を制御することによって、トリム信号２２０および検出されたプリアンプ出力信号２２１に基づいて、最適な方法で電源電圧信号２３２を提供する。スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８は、検出されたプリアンプ出力信号２２１およびトリム信号２２０にスイッチング制御伝達関数を適用することによって、スイッチング電源制御信号２２８を生成し、スイッチモード電源２１０を制御する。加えて、一部の実施形態において、電源電圧信号２３２からの特定の高周波数のノイズ成分をフィルタすることが望ましくあり得る。スイッチモード電源２１０は、ＤＣ−ＤＣスイッチ変換器であり得る。しかし、増幅ブロック２０４の出力電圧、電流、効率およびノイズ条件が満たされる限り、幅広い種類のデバイスが、スイッチモード電源２１０として用いられ得る。
【００３８】
検出器２０３およびスイッチング制御伝達関数に対する値の適切な選択を通して、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８は、スイッチモード電源２１０に制御値を提供し、一定の抑圧状態のパワーアンプ２１６を保持し得る。これは、増幅した送信信号２２７の抑圧結果は、実際のデータ信号の一定の比に維持されることを意味する。結果的に、全ての可能な送信電力におけるパワーアンプ２１６の電源電圧オーバーヘッドを最小限にすることによって、電力の節約は最適化され、増幅した送信信号２２７についてのパワーアンプ２１６の抑圧の効果は、送信電力の一定の関数となる。これは、パワーアンプ２１６が、電源電圧信号２３２による供給電力の最小の量を供給される一方で、送信電力の幅広い範囲にわたって、最大限に許容可能な歪みなどのさまざまな規格に適合しているからである。これは、送信電力によって変化する別の補償方法ではなく、ベースバンドに適用される静的な補償を可能にする。言い換えると、パワーアンプ２１６の抑圧が、電力の関数として変化する場合には、相対的なコードドメイン電力の動的な抑圧が要求される。用語であるコードドメイン電力とは、当該のコードチャネルのノイズ比に対する相対電力（他のチャネルは、直交性であり、ノイズのように見える）である。静的な抑圧とは、変動する電力に対してではなく、ハードウェアの特性を補償するコードドメイン補正を設定することを指す。
【００３９】
スイッチング制御伝達関数は、検出器２０３の応答の特性評価、スイッチモード電源２１０の制御曲線、および入力ドライブに対するパワーアンプ２１６の応答から得られる。これらの値は、方法３００によって取り込まれる。
【００４０】
ここで図３を参照すると、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８に対するスイッチング制御伝達関数の適切な値を決定するために用いられ得る、例示的な方法３００の流れ図が示される。方法３００は、色々な無線通信デバイスを用いて行われ、試験結果は、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８によって用いられるスイッチング制御伝達関数を形成するために集計される。方法３００は、ステップ３０２から始まり、該ステップでは、送信器１５２がオンになる。ステップ３０４において、増幅した送信信号２２７およびパワーアンプ２１６の抑圧が観察される。ステップ３０６において、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８が優先（オーバーライド）され、スイッチモード電源２１０が、最終的にパワーアンプ２１６に対する所望の抑圧が達成されるまで調節される。電圧調節が動作電力をあまりに乱す場合には、ステップ３０６は、時にステップ３１０に直接飛ぶ（不図示）。ステップ３０８において、検出器２０３の出力（すなわち、検出されたプリアンプ出力信号２２１）およびスイッチモード電源２１０の制御設定は、データテーブルに書き留められる。ステップ３１０において、送信器１５２の電力は調節され、ステップ３０４からステップ３１０は、十分なデータポイントが取得されるまで繰り返される。
【００４１】
言い換えると、パワーアンプ２１６に対するいくつかの異なる出力電力レベルを見て、各電力レベルに対して許容可能な最小限のレベルの空き高さが取得されるまで出力電力レベルの電源電圧信号を減少させることによって、スイッチング制御伝達関数は生成され得る。これは、パワーアンプ２１６の電力レベルと電源電圧信号２３２のレベルとの間の最初の関係を提供する。これらの異なる電力レベルは、次いで入力ドライブ（すなわち、検出器２０３の出力）のレベルに関連し、一方で、電源電圧信号２３２は、各電力レベルに対して発見されたばかりの最小限のレベルで保持されることによって、入力ドライブのレベルとパワーアンプ２１６の電力レベルとの間の関係を得る。これらの２つの関係は、次いで結合されることによって、検出器２０３の出力とスイッチモード電源２１０の出力との間のスイッチング制御伝達関数を定義する。スイッチング制御伝達関数のステップ応答が、次いでモデリングまたは実際の試験のいずれかを介して、観察され得、伝達関数の特定のパラメータが、許容可能なタイミングを得るために調節される。
【００４２】
方法３００を介して生成されたデータポイントは、次いで用いられることによって、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８に対する最適なスイッチング制御伝達関数を得る。この時点でのオプションは、望まれる場合には、測定地点の間の補間を用いることである。方法３００は、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８のスイッチング制御伝達関数を得るための静的な値を生成するが、送信器の電力が段階的であり、その結果として動的な特性が観察される場合には、該方法３００は修正され得る。この時点では、オプションの補正が、電力管理ブロック２０２および電力増幅ブロック２０４の時間応答に対して加えられ得る。これは、ハードウェアまたはソフトウェアのいずれかにおいてなされ得る。これを行うステップは、１）システムのステップ応答を測定する、２）該応答の形状を分析し、タイミング条件を満たすために伝達関数に必要な補償を決定する、３）補償を適用し、システムを試験する、および４）必要に応じてステップ１に戻り、性能が満足のいくものになるまで繰り返す、である。時には、試験の間に望ましくない副作用が見つかるので、この工程は、かなり繰り返される。スイッチング制御伝達関数は、次いで電力管理ブロック２０２および電力増幅ブロック２０４のステップ応答を見て、適切な逆関数を生成することによって、この時点で定義され得る。
【００４３】
スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８によって用いられるスイッチング制御伝達関数は、線形で、一次の低域通過関数およびオフセットを有するフィルタを用いることによって、ハードウェアで実現され得る。フィルタは、僅かにオフセットされることによって、０ボルトでは正確に動作しないスイッチャ／その他の回路の応答を補償する。フィルタとしての実装は、スイッチング制御伝達関数の所望の時間応答を取り、該時間応答にラプラス変換を適用し、次いで生成される極およびゼロに基づいてフィルタを合成することによってなされ得る。しかし、スイッチング制御伝達関数はまた、ルックアップテーブルを用いることによって、ソフトウェアで実現され得る。
【００４４】
スイッチング制御伝達関数の応答時間が考慮されるが、これは、送信器１５２全体の時間応答が、ネットワークに依存する電力と時間との間の関係に対する規定された条件に従うからである。そのようにして、各ブロックの応答が考慮され、これは、例えばスイッチモード電源２１０の重い処理能力は、より多くの補償がその他の場所で必要であることを意味するからである。時間応答もまた、スイッチング制御伝達関数を実装するためにソフトウェアが用いられるときの要因である。ソフトウェアを用いて、分析は、離散時間のステップを想定してなされる。ソフトウェアに対する時間応答は、部分的には計算および／またはルックアップを行うために用いられるソフトウェアの保証された待ち時間に依存する。多くのアプリケーションが同時にランしているプロセッサでは、時間応答が依存するものは、１）コード効率、および２）オペレーティングシステムであり、これらは、リアルタイムコードを実行するときには、保証された待ち時間を確実なものにし得る。一般的には、構成要素のタイミングは、規格およびネットワークプロバイダによって規定するタイミング条件に最も合うものを提供するように調節される。１つのタイミングパラメータの値は、別のタイミングパラメータの値と相殺される必要があり得る。
【００４５】
ゲイン制御信号２３０は、さまざまな入力に基づいて、電力制限制御ブロック２０７によって設定される。自動ゲイン制御（ＡＧＣ）信号２２２および送信制限（ＴＸ＿ｌｉｍ）制御信号２２４は、制御ユニット１０２によって提供される。あるいは、これらの信号は、通信サブシステム１０４の中にプロセッサがある場合には、のプロセッサによって提供され得る。ＴＸ＿ｌｉｍ制御信号２２４は、パワーアンプ２１６の出力の許容できる最大の電力を特定する。ＡＧＣ２２２は、補償制御ブロック２１２の出力によって修正される。電力制限制御ブロック２０７も、検出されたプリアンプ出力信号２２１を受信し、これらの信号を結合させ、プリアンプ２１４のゲインを制御することによって、パワーアンプ２１６への入力ドライブを低減させる。低減された入力ドライブの効果は、増幅された送信信号２２７の電力の低減である。
【００４６】
ここで図５を参照すると、電力制限制御ブロック２０７の例示的な実施形態のブロック図が示される。電力制限制御ブロック２０７は、加算器４０２、クリッパ４０４、積分器４０６、電力制限伝達関数４０８、および第２の加算器４１０を含む。電力制限制御ブロック２０７は、過出力状態が発生する前にそれを予測し、過出力が発生することを防止するように、ゲイン制御信号２３０に適切な値を提供し得る。これは、電力制限伝達関数４０８の特定の値の選択に基づき、また、ゲイン制御信号２３０の新たな値を生成する前に電力誤差信号（すなわち、加算器２１３の出力）および電力誤差信号の変化率（すなわち、誤差信号４１２）の両方を調べることによるものである。これらの信号の変化率は、検出器２０３の出力の変化率に関連する。高い変化率の場合には、出力電力の行過ぎ量がある可能性が高く、過出力の状態に終わる。
【００４７】
電力誤差信号は、加算器４０２が、検出されたプリアンプ出力信号２２１からＴＸ＿ｌｉｍ信号２２４を減算するときに得られる。この差は、次いで連続してクリッパ４０４、積分器４０６、および電力制限伝達関数４０８を通過し、誤差信号４１２を生成する。全ての負の入力値をゼロに変換し、かつ最悪のＡＧＣ誤差を補正するために必要と思われる補正の量を占める調整係数を有する、正の値を送ることによって、クリッパ４０４は、クリップされた電力誤差信号を生成する。従って、ＴＸ＿ｌｉｍ信号２２４が、検出されたプリアンプ出力信号２２１よりも大きな増幅を有するときには、クリッパ４０４の出力は、ゼロである。さらに、プリアンプ出力信号２２１がＴＸ＿ｌｉｍ信号２２４よりも大きいときには、クリッパ４０４の出力値は、検出されたプリアンプ出力信号２２１と調整係数によって乗算されたＴＸ＿ｌｉｍ信号２２４との間の増幅差に等しい。調整係数は、用いられるさまざまな構成要素の感度を補償する、スケーリング目的で用いられる。クリッパ４０４がないと、電力制限制御ブロック２４２は、ＡＧＣ信号２２２の値とは無関係に、最大電力で送信器１５２がランするように強制し得る。積分器４０６は、次いでクリップされた電力誤差信号を積分することによって、（電力制限制御ブロック２０７が安定するときに送信される電力のゼロ残差を達成するために）積分電力誤差信号を提供する。積分器４０６は、ハードウェアまたはソフトウェアに実装され得る。
【００４８】
電力制限伝達関数４０８は、線形項および一次導関数項を有する。電力制限伝達関数４０８は、積分された電力誤差信号を処理することによって、過電力状態をそれが発生する前に検出する。出力電力の急なランプアップの間に、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８およびスイッチモード電源２１０を含む電力制御ループは、それ自体では十分に素早く応答し得ない。積分された誤差の大きな変化率が検出されたときには、限界が超えられ、出力信号は素早くクランプされる必要があると想定され得る。この機能性は、電力制限伝達関数４０８を含む電力制限制御ブロック２０７の中のさまざまなブロックによって提供される。電力制限伝達関数４０８は、電力制限制御ブロック２０７の所望の一時的な性能を得るために選択される。電力制限伝達関数４０８はまた、プリアンプ２１４の挙動および送信器１５２における他の遅延を補償する。これは、送信電力制限の制御に、異なる形状の電力ランプの前の知識を適用することによってなされ得る。用語「電力ランプ」は、さまざまな電力レベルの間の遷移に対して用いられる、電力と時間との間の関係を指す。所望の形状の知識、すなわち時間応答は、電力制限伝達関数のより正確な設計を可能にする。
【００４９】
送信器の電力制限ＴＸ＿ｌｉｍを超えたときには、誤差信号４１２は、加算器４１０によって、修正されたＡＧＣ信号２２３から減算されることによって、ゲイン制御信号２３０を生成し、プリアンプ２１４のゲインを制御する。あるいは、電力制限ＴＸ＿ｌｉｍを超えていない場合には、誤差信号は０の値を有し、ゲイン制御信号２３０は、修正されたＡＧＣ信号２２３である。修正されたＡＧＣ信号２２３は、ＡＧＣ信号２２２から補償制御ブロック２１２の出力を減算することによって生成される。
【００５０】
検出された信号２２１に対するさまざまな値を選択し、それによって、送信電力制御信号ＴＸ＿ｌｉｍ２２４の値に関する過出力のさまざまな値を試験し、かつ誤差信号４１２のレベルが調節され、その結果としてゲイン制御信号２３０が、プリアンプ２１４の出力によって提供される入力ドライブの許容可能なレベルを結果的に生むように伝達関数の値を選択することにより、電力制限伝達関数４０８は生成され得る。これは、電力制限伝達関数４０８の安定した状態の特性を設定する。電力制限伝達関数４０８の一時的な特性が、次いで、電力制限伝達関数４０８のステップ応答を見ることによって観察される。電力制限伝達関数４０８の値は、次いで調節され、その結果として、ステップ応答の行過ぎ量および設定時間が許容可能となる。スイッチング制御ループ、補償ループ、および電力制限ループを含む設計において、電力制限伝達関数をチューニングする前に、スイッチング制御伝達関数および補償伝達関数が、選択およびチューニングされる。
【００５１】
キャリブレーションの難しさは、電源電圧信号２３２の振幅が変更されるときのパワーアンプ２１６のゲイン変動から来る。電源電圧信号２３２の振幅が増加すると、パワーアンプ２１６のゲインも増加する。以前の制御スキームにおいて、電源電圧信号２３２は、ＡＧＣ信号２２２の関数として制御されている。ＡＧＣ信号２２２が増加するにつれて、パワーアンプ２１６のゲインは予想されたとおりに増加するが、出力が、曲線の特定の地点において、より急激に増加する。これは、増加したプリドライバゲインと電源電圧信号２３２によるパワーアンプ２１６におけるゲイン変化との結合した効果によるものである。従って、制御曲線におけるキンクは、ＡＧＣ信号２２２に追加の補償を適用し、プリアンプ２１４に、修正されたゲイン制御信号２３０を提供することによって除去され得る。
【００５２】
図２の電力管理ブロック２０４の示された配置は、従来のスイッチャ制御スキームにおける欠陥と取り組むように設計される。電力管理ブロック２０４は、補償フィードバックループを用いることによって、ＡＧＣ信号２２２と増幅した送信信号２２７の電力との間の線形の関係を作る。補償フィードバックループは、補償制御ブロック２１２および加算器２１３を含む。補償制御ブロック２１２は、スイッチモード電源２１０の出力において電源電圧信号２３２をサンプリングし、ゲイン補正信号２３４に電源電圧信号２３２を変換するエスティメータ（ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）である。ゲイン補正信号は、次いで加算器２１３を介してＡＧＣ信号２２２から減算されることによって、修正されたゲイン制御信号２２３を生成する。補償フィードバックループは、パワーアンプ２１６への電源電圧信号２３２の振幅を変更することによって導入される、良くない効果をゼロにするように動作する。
【００５３】
補償伝達関数は、電源電圧信号２３２に対する値をゲイン補正信号２３４に対する値に変換するために用いられ得る。最初に、パワーアンプ２１６に対するゲインと電源電圧信号２３２との関係が、いくつかのパワーアンプのために決定される。平均的な関係が得られると、プリアンプ２１４の制御スロープなどのプリアンプ２１４の一部の平均的な特性を考慮して、該平均的な関係が逆にされ、ゲインと電源電圧信号２３２との間に線形の関係が存在するように補償伝達関数を生成する。考慮すべきプリアンプ２１４の１つの特性は、制御電圧曲線に対する平均ゲインである。熱的特性は、検出器と送信器とのチェーンの特性を整合することによって、最大電力において補正され得る。あるいは、全ての電力レベルにおいて温度の補償を有する、力ずくのソフトウェア補償を用いる別の設計が用いられ得る。補償伝達関数が選択されると、一時的な性質が、ステップ応答を見ることによって調べられ、該性質が許容可能な限界内に属することが確認される。スイッチング制御伝達関数を用いる設計において、補償伝達関数は、スイッチング制御伝達関数が選択およびチューニングされた後に、選択およびチューニングされる。電力制限伝達関数をも用いる設計において、電力制限制御ブロック２０７に対するパラメータは、補償伝達関数の選択およびチューニングに影響を及ぼさないように、高く設定される。
【００５４】
補償伝達関数は、ルックアップテーブルによってソフトウェアに実装され得、またはハードウェアフィルタを用いてハードウェアに実装され得る。補償伝達関数がルックアップテーブルを介して実現されるときには、電源電圧信号２３２およびその変化率は、ゲイン補正信号２３４に対する値を決定するために用いられる。電源電圧信号２３２の変化率は、次にパワーアンプ２１６がある状態を予測するために用いられ得るが、なぜならば他の回路が調節されるには、少しの時間がかかるからである。より高度な設計において、他のバイアスパラメータも監視され得る。
【００５５】
補償伝達関数がフィルタを用いて実現されると、ラプラス変換が、補償伝達関数に対応する時間応答またはインパルス応答に適用され、フィルタは、次いでラプラス変換動作によって生成された極およびゼロに基づいて合成される。補償伝達関数の選択は、静的なゲインの変化の補償だけでなく、電力管理ブロック２０２および電力増幅ブロック２０４における遅れによる動的変動の補償をも可能にする。補償伝達関数は、線状の項および一次導関数の項を有する。
【００５６】
補償フィードバックループの効果は、送信器１５２に対する、増幅した送信信号２２７とＡＧＣ信号２２２との電力の関係を線形にすることである。別の結果は、補償フィードバックループが、この関係に対する飽和効果を減少または延期することである。また、補償制御関数から電力制限関数を分離することは、補償制御ブロック２１２の精度条件を減らす。
【００５７】
正確な、データ速度独立電力制限は、検出器２０３の選択および電力制限制御ブロック２０７がどのようにチューニングされるかによって提供されることが留意されるべきである。平均電力比に対するピークが変化する際に、真のＲＭＳ検出器ではない場合には、検出器２０３の観察された出力は変化する。電力制限伝達関数４０８の精度は、真のＲＭＳ電力を検出することに依存する。また、一部の検出器は、ログ出力を有する。ログ出力を用いて、目盛の最大部分はさらに抑圧され、その結果として、出力電力の細かな制御は、ますます小さな電圧差を比較することを含む。線形の真のＲＭＳ検出器を用いることにより、測定は、データ速度に独立したものとなり、目盛の最大端は拡張される。しかし、一部の設計において、非ＲＭＳ検出器が用いられ得る。
【００５８】
スイッチング制御伝達関数と同様に、電力制限伝達関数４０８および補償制御伝達関数は、フィルタを用いてハードウェアに実装され得る。あるいは、これらの伝達関数は、ソフトウェアを用いて（すなわち、ルックアップテーブルとして）実装され得る。
【００５９】
プリアンプ２１４の後およびパワーアンプ２１６の前に検出器２０３を配置することによって、アイソレータ２０９および出力結合器２１１を除去することが可能である。対称的に、検出器２０３がパワーアンプ２１６の出力に配置された場合には、アイソレータ２０９および／または出力結合器２１１は、反射電力が検出器２０３によって感知されることを防止するために必要であり得る。さらに、結合器２０５がパワーアンプ２１６の出力に配置された場合には、結合器２０５によってなされたサンプリングのために、増幅した送信信号２２７における電力損失があり得る。
【００６０】
パワーアンプ２１６のリバースアイソレーションは、反射電力が検出器２０３に到達することを防止するので、アイソレータ２０９および出力結合器２１１は、除去され得る。パワーアンプ２１６のリバースアイソレーションは、Ｓ１２パラメータによって示され、該Ｓ１２パラメータは、入力信号がパワーアンプ２１６に提供されず、電力がパワーアンプ２１６の出力に注入されているときの、パワーアンプ２１６の出力における電力に対する、パワーアンプ２１６の入力における電力の割合である。良好なリバースアイソレーションは、（ＦＥＴ電力アンプのための）パワーアンプ２１６の最終的なゲイン段階のドレインゲートキャパシタンス、または（ＨＢＴ電力アンプのための）パワーアンプ２１６の最終的なゲイン段階のコレクタベースキャパシタンスを制御することによって達成され得る。
【００６１】
アイソレータ２０９および出力結合器２１１の除去は、より少ない構成要素を有する送信器１５２の実装によって、費用／空間の節約をもたらす。加えて、アイソレータ２０９および出力結合器２１１の除去は、電力増幅ブロック２０４とアンテナ１５６との間で電力が迂回させられるか分散され得る追加の構成要素を除外し、電力がアンテナ１５６に到達する前の、増幅した送信信号２２７における電力損失の量を低減させる。
【００６２】
しかし、アイソレータ２０９および出力結合器２１１の除去によって、パワーアンプ２１６は、（特にアイソレータ２０９が除去された場合には）負荷によって引き起こされた電力変化を防止するために、送受切換器２６０に整合されなくてはならない。負荷のシフトによる、パワーアンプ２１６の出力での反射電力は、パワーアンプ２１６の動作地点を乱すことによって、順方向電力を変化させ得る。また、リバースアイソレーションが乏しい場合には、反射電力は、時にパワーアンプ２１６の入力を乱し得る。しかし、良好なリバースアイソレーションおよび送受切換器２６０への整合によって、アイソレータ２０９および出力結合器２１１は、通常の最大出力電力精度ペナルティを被ることなく、除去され得る。
【００６３】
検出器２０３の位置に加えて、電力管理ブロック２０２の構成がもたらすものは、１）正確な速度独立電力制限（拡大された上部範囲をもたらす電力制限伝達関数４０８と検出器の選択の組み合わせによる）、２）ＡＧＣ対増幅ブロック２０４の送信電力の線形化、および３）ほとんど一定のパワーアンプ抑圧対送信器電力、であることが留意されるべきである。さらに、それぞれの伝達関数は、その機能性に関連した適切な方法でチューニングされ、さまざまなブロックで用いられる伝達関数は、互いに異なる。
【００６４】
本明細書において記述された構造および方法は、送信器１５２の電力から独立して、一定の抑圧の下でのパワーアンプ２１６の動作を可能にする。これがもたらすものは、ａ）パワーアンプ２１６には、前述のように最小限の電源電圧が提供されることに起因する、最適な電力節約、およびｂ）一定のコードドメイン性能、である。送信器１５２の構造もまた、電力精度ペナルティを被ることなく、パワーアンプ２１６とアンテナ１５６との間のより低い損失を可能にする。
【００６５】
電力増幅ブロック２０４は、３つのサブコンポーネントに分けられ得る。すなわち、スイッチングレギュレータ制御ループ、補償フィードバックループ、および電力制限フィードバックループである。スイッチングレギュレータ制御ループは、結合器２０５、検出器２０３、スイッチングレギュレータ制御ブロック２０８、およびスイッチモード電源２１０を含む。補償フィードバックループは、スイッチングレギュレータ制御ループおよび補償制御ブロック２１２の構成要素、ならびに加算器２１３を含み、ＡＧＣ信号２２２およびＴＸ＿ｌｉｍ制限信号２２４から入力を受信する。電力制限フィードバックループは、結合器２０５、検出器２０３、および電力制限制御ブロック２０７を含み、加算器２１３およびＴＸ＿ｌｉｍ制限信号２２４の出力から、入力を受信する。
【００６６】
さまざまな実施形態が、本明細書において単なる実施例として記述されている。さまざまな修正および変形が、添付の特許請求の範囲によって定義されたこれらの実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、これらの実施形態になされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、無線通信デバイスの例示的な実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、図１の通信サブシステムの構成要素の、例示的な実施形態のブロック図である。
【図３】図３は、無線通信デバイスの通信サブシステムの、電力管理ブロックと増幅ブロックとの一部の例示的な実施形態のブロック図である。
【図４】図４は、電力管理ブロックのスイッチ制御ブロックに対する、スイッチング制御伝達関数のための適切な値を見つけるために用いられ得る例示的な方法の、流れ図である。
【図５】図５は、電力管理ブロックの電力制限コントローラの例示的な実施形態のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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