(57)【要約】  送信機は、電源入力部（ＰＩ）、及び出力電力（Ｐｏ）を有する送信信号（Ｖｏ）を発生する出力部（ＰＡＯ）を有する電力増幅器（ＰＡ）を具える。電源（ＰＳ）は、第１のレベルを有する第１の電源電圧（ＰＶ１）及び第１のレベルより高い第２のレベルを有する第２の電源電圧（ＰＶ２）を発生する電源出力部（ＰＳＯ１，ＰＳＯ２）を有する。スイッチング回路（ＳＣ）は、第１の電源電圧（ＰＶ１）と第２の電源電圧（ＰＶ２）のうちの選択した方を電力増幅器（ＰＡ）に供給するために電源出力部（ＰＳＯ１，ＰＳＯ２）と電源入力部（ＰＩ）との間に配置される。コントローラ（ＣＯ）は、第１の電源電圧（ＰＶ１）を電源入力部（ＰＩ）に供給するために、出力電力（Ｐｏ）の第１の所望のレベルを表す第１の電力変更コマンド（ＰＣ）に応答して、制御信号をスイッチング回路（ＳＣ）に供給する。コントローラ（ＣＯ）は、出力電力（Ｐｏ）の第２の所望のレベルを表す第２の電力変更コマンド（ＰＣ）に応答して制御信号をスイッチング回路（ＳＣ）に供給し、上記第１の所望のレベルと上記第２の所望のレベルの値に依存して第１の電源電圧（ＰＶ１）又は第２の電源電圧（ＰＶ２）を増幅器の電源入力部（ＰＩ）に供給する。コントローラ（ＣＯ）は、出力電力（Ｐ０）をほぼ同時に尾図題するのに適切なレベルを有する電源電圧のうちの利用できるものを常に有するために、電源電圧（ＰＶ１，ＰＶ２）のうちの少なくとも一つの電源電圧のレベルを変化させるよう電源（ＰＳ）を制御する。
2007508734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源入力部と、出力電力を有する送信信号を発生する出力部とを有する電力増幅器と、
第１レベルを有する第１の電源電圧及び前記第１レベルより高い第２レベルを有する第２の電源電圧を発生する電源出力部を有する電源と、
前記電源出力部と前記電源入力部との間に配置されたスイッチング回路と、
前記出力電力の第１の所望のレベルを表す第１の電力変更コマンドに応答して、前記第１の電源電圧を前記電源入力部に供給するように制御信号を前記スイッチング回路に供給し、前記出力電力の第２の所望のレベルを表すとともに前記第１の電力変更コマンドに続く第２の電力変更コマンドに応答して、前記第１の所望のレベル及び前記第２の所望のレベルの値の応じて前記第１の電源電圧又は前記第２の電源電圧を前記増幅器の電源入力部に供給するように前記制御信号を前記スイッチング回路に供給するコントローラとを具えることを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記送信機をハンドヘルド装置とし、前記第１の電力変更コマンド及び前記第２の電力変更コマンドを発生するために電力制御コマンドを基地局に送信する受信回路を更に具えることを特徴とする請求項１記載の送信機。
【請求項３】
タイムスロットに基づく送信システムの動作用に配置され、前記第１の電力変更コマンドが、前記第１の電力変更コマンドの発生の瞬時の後に開始するタイムスロット中に要求される前記出力電力の値を表し、前記第２の電力変更コマンドが、前記タイムスロットに続くとともに前記第２の電力変更コマンドの発生の瞬時の後に開始する次のタイムスロット中に要求される前記出力電力の値を表すことを特徴とする請求項１記載の送信機。
【請求項４】
前記コントローラを、
−  前記出力電力が増大する必要があることを前記第２の電力変更コマンドが表す瞬時又は遅くとも前記次のタイムスロットの開始時に前記第２の電源電圧を前記電力増幅器に供給するよう前記制御信号を前記スイッチング回路に供給し、
−  前記次のタイムスロットに続くタイムスロットの開始前に前記第１のレベルを前記第２のレベルに増大するよう前記電源を制御するように配置したことを特徴とする請求項３記載の送信機。
【請求項５】
前記出力電力が増大する必要があることを前記第２の電力変更コマンドが表す場合に、前記次のタイムスロットの開始時に前記第１の電源電圧を前記電力増幅器に供給するよう前記制御信号を前記スイッチング回路に供給するとともに、前記第２のレベルを前記第１のレベルに減少するよう前記電源を制御するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項３記載の送信機。
【請求項６】
前記第２のレベルを前記第１のレベルに減少した後に前記第２の電源電圧を発生するよう前記制御信号を前記スイッチング回路に供給するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項５記載の送信機。
【請求項７】
前記第２の電力変更コマンドによって表された低出力電力を要求することを第３の電力変更コマンドが表す場合、前記第３の電力変更コマンドを前記次のタイムスロット中で受信した瞬時又は前記次のタイムスロットに続くタイムスロットの開始時に、前記第２の電源電圧を発生するよう前記制御信号を前記スイッチング回路に供給するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項５記載の送信機。
【請求項８】
前記第２の電力変更コマンドによって表された電力より低い出力電力を要求することを第３の電力変更コマンドが表す場合、前記第３の電力変更コマンドを前記次のタイムスロット中で受信した瞬時又は前記次のタイムスロットに続くタイムスロットの開始時に、前記第２の電源電圧を発生するよう前記制御信号を前記スイッチング回路に供給するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項５記載の送信機。
【請求項９】
前記出力電力が減少する必要があることを前記第２の電力変更コマンドが表す場合、前記第２の電力変更コマンドを受信した瞬時又は次のタイムスロットの開始時に、前記第２の電源電圧を前記電力増幅器に供給するよう前記制御信号を前記スイッチング回路に供給し、前記第１のレベルがほぼ一定に保持されている間に前記第２のレベルの降下を許容するよう前記電源を制御するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項３記載の送信機。
【請求項１０】
前記出力電力が減少する必要があることを前記第２の電力変更コマンドが表す瞬時に、前記第１の電源電圧を前記電力増幅器に供給するよう前記制御信号を前記スイッチング回路に供給し、前記第１のレベルの降下を許容するよう前記電源を制御するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項３記載の送信機。
【請求項１１】
使用されていない第２の電源電圧のレベルをほぼ一定に保持するよう前記電源を制御するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項１０記載の送信機。
【請求項１２】
第３のレベルを有する第３の電源電圧を発生するように、前記電源を配置し、前記第１のレベルより高い第２のレベル及び前記第１のレベルより低い第３のレベルを発生するように前記電源を動的に制御するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項１記載の送信機。
【請求項１３】
前記第２の電力変更コマンドの表示が、前記出力電力が安定する必要があるか、増大する必要があるか又は減少する必要があるかを表すことに応じて、前記第１の電源電圧、前記第２の電源電圧又は前記第３の電源電圧そ前記増幅器の電源入力部に供給するよう前記スイッチング回路を制御するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項１２記載の送信機。
【請求項１４】
前記出力電力を変化させる必要がある場合に前記第２の電源電圧又は前記第３の電源電圧を前記増幅器の電源入力部に供給するよう前記スイッチング回路を制御するとともに、前記増幅器の電源入力部に供給される電源電圧のレベルからの最大の差を前記第２のレベルと前記第３のレベルのうちのいずれが有するかに応じて、前記第２のレベル又は前記第３のレベルのみに適合するよう前記電源を制御するように、前記コントローラを配置したことを特徴とする請求項１２記載の送信機。
【請求項１５】
前記出力電力を変化させる必要がある場合に前記第２の電源電圧又は前記第３の電源電圧を前記増幅器の電源入力部に供給するよう前記スイッチング回路を制御するとともに、（ｉ）前記第２の電源電圧が前記増幅器の電源入力部に供給される場合、前記第１レベル及び前記第３レベルに適合し、前記第１のレベルが前記第２のレベルを超えるように制御され、又は（ii）前記第３の電源電圧が前記増幅器の電源入力部に供給される場合、前記第１のレベル又は前記第３のレベルに適合し、前記第１のレベルが前記第３のレベルを超えるように制御されるよう前記電源を制御するように、前記コントローラが適合されたことを特徴とする請求項１２記載の送信機。
【請求項１６】
送信機における方法であって、前記送信機が、電力入力部、及び出力電力を有する送信信号を発生する出力部を有する電力増幅器と、第１のレベルを有する第１の電源電圧及び前記第１のレベルより高い第２の電源電圧を発生する電源出力部を有する電源とを具え、
−  前記出力電力の第１の所望のレベルを表す第１の電力変更コマンドに応答して、前記電力入力部に供給されるように前記電源電圧を制御し、
−  前記出力電力の第２の所望のレベルを表すとともに前記第１の電力変更コマンドに続く第２の電力変更コマンドに応答し、前記第１の所望のレベル及び前記第２の所望のレベルに依存して、前記増幅器の電源入力部に供給される前記第１の電源電圧又は第２の電源電圧を制御することを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記送信機が、タイムスロットに基づく送信システムの動作用に配置され、前記第１の電力変更コマンドが、前記第１の電力変更コマンドの発生の瞬時の後に開始するタイムスロット中に要求される前記出力電力の値を表し、前記第２の電力変更コマンドが、前記タイムスロットに続くとともに前記第２の電力変更コマンドの発生の瞬時の後に開始する次のタイムスロット中に要求される前記出力電力の値を表すことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
基地局及び送信機を具え、前記送信機が、
電源入力部と、出力電力を有する送信信号を発生する出力部とを有する電力増幅器と、
第１レベルを有する第１の電源電圧及び前記第１レベルより高い第２レベルを有する第２の電源電圧を発生する電源出力部を有する電源と、
前記電源出力部と前記電源入力部との間に配置されたスイッチング回路と、
前記出力電力の第１の所望のレベルを表す第１の電力変更コマンドに応答して、前記第１の電源電圧を前記電源入力部に供給するように制御信号を前記スイッチング回路に供給し、前記出力電力の第２の所望のレベルを表すとともに前記第１の電力変更コマンドに続く第２の電力変更コマンドに応答して、前記第１の所望のレベル及び前記第２の所望のレベルの値の応じて前記第１の電源電圧又は前記第２の電源電圧を前記増幅器の電源入力部に供給するように前記制御信号を前記スイッチング回路に供給するコントローラとを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
前記送信機が、タイムスロットに基づく送信システムの動作用に配置され、前記第１の電力変更コマンドが、前記第１の電力変更コマンドの発生の瞬時の後に開始するタイムスロット中に要求される前記出力電力の値を表し、前記第２の電力変更コマンドが、前記タイムスロットに続くとともに前記第２の電力変更コマンドの発生の瞬時の後に開始する次のタイムスロット中に要求される前記出力電力の値を表すことを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機、送信方法、並びに移動送信機及び基地局を具えるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような送信機を、国際公開番号９８／４９７７１に開示したような移動無線送信機とすることができる。この従来技術は、移動無線アプリケーションの電池寿命を延ばす技術を開示している。
【０００３】
電池寿命の延長は、セルラー電話機及び他の移動送受信機のユーザ及び製造者にとって重大な関心事である。送受信機の出力電力は、受信信号の強度に依存する。可能な場合には、電力消費を減少するとともに電池寿命を延ばすために、最大出力電力より低い出力電力を発生する。移動無線送受信機の送信機の電力増幅器に供給される動作電圧は、全ての出力電力レベルで高効率の送信機を取得するために動的に制御される。国際公開番号９８／４９７７１に開示された送信機の例において、高効率のスイッチングレギュレータは、送信機の電力増幅器用動作電圧を調整するために制御回路によって制御される。制御回路は、送信機の実際の出力電力、所望の出力電力又は送信機の出力電圧振幅を反映する種々の信号のうちの任意のものを入力として有する。
【０００４】
動作電圧又は電源電圧は、要求される平均出力電力に従って変動する。通常、動作電圧が変動する時間は制約される。短期間内でスイッチングレギュレータ電圧又は電源電圧を変更し及び決定するために、電源の高周波スイッチング周波数が要求される。このような高スイッチング周波数によって、電源の効率が減少するとともに設計の複雑さが増大する。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、電源に課される要求が厳密でない省電力の送信機を提供することである。
【０００６】
本発明の第１の態様は、請求項１記載の送信機を提供する。本発明の第２の態様は、請求項１６記載の送信方法を提供する。本発明の第３の態様は、移動送信機及び基地局を具える請求項１８記載のシステムを提供する。本発明の好適例を従属項に規定する。
【０００７】
本発明の第１の態様による送信機は、予め決定された出力電力を有する送信信号を発生する電力増幅器を具える。電力増幅器は、電源電圧を受信する電源入力部を有する。一方では、電源電圧は、要求される出力電力を電力増幅器によって発生することができる程度に十分高いレベルを有する必要がある。他方では、電源電圧は、ハンドヘルドのバッテリ駆動型送信機において非常に重要な消費電力を最小にするためにできるだけ低くする必要がある。
【０００８】
例えば、従来の移動無線通信形態において、電力増幅器の平均出力電力は、ネットワークによって設定される。その結果、電力増幅器は、最大出力電力で継続的に動作する必要がない。例えば、（Ｗ）−ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）システムにおいて、通常、１０ｄＢ未満の出力電力が要求される。出力電力は、通信要求に対処するために変動する。例えば、（Ｗ）−ＣＤＭＡシステムにおいて、出力電力は、セル容量を最小にするために変動する。基地局は、出力電力を所望の値に調整するために、ハンドセットからの受信電力を測定し、電力制御コマンドをハンドセットに送信する。これは電力制御ループと称され、その一例は、ＥＴＳＩ２００１のＵＭＴＳ，ＵＭＴＳ  ＴＥＴＲＡ規格、chapter  ＴＳ１２５．１０１及びＥＴＳＩ２００１，ＵＭＴＳ  ＴＥＴＲＡ規格、chapter ＴＳ１２５．２１４に対して記述される。ＵＭＴＳに適合したハンドセットにおいて、電源電圧は、５０マイクロ秒内で変化し及び確定される必要がある。出力電力を変更し、それに従って電源電圧に適合するために、他のトリガを用いることもできる。
【０００９】
本発明の第１の態様による電源は、第１のレベルを有する第１の電源電圧及び第１のレベルより高い第２のレベルを有する第２の電源電圧を発生する電源出力部を有する。スイッチング回路は、増幅器の電源出力部と電源入力部との間に配置される。コントローラは、電源変更コマンドを受信する入力部を有する。以前の電力変更コマンドに応答して第１の電源電力が電力増幅器に供給されると仮定する。高レベルを有する第２の電源電圧は用いられない。次の電力変更コマンドに応答して、コントローラは、第１の電源電圧又は第２の電源電圧を電力増幅器の電源入力部に供給するようスイッチング回路を制御する。互いに相違する二つの電源電圧を利用できることによって、次の電力変更コマンドを受信する瞬時又はほぼ瞬時に、電力変更コマンドによって表される要求された出力電力に対して更に適切な電源電圧レベルを選択することができる。短時間内で単一の電源電圧のレベルを変更する必要がない。
【００１０】
すぐに使用できるよう高電源レベルが常に存在することが特に重要である。その理由は、多くのアプリケーションにおいて、非常に短い時間内で高出力電力を発生できるようにする必要があるからである。短時間で利用できる低電源レベルを有することは重要でない。最適値より高い出力電圧のレベルが所望の低レベルに到達するまで電源をスイッチオフにすることによって、低レベルの電源電圧に容易に到達することができる。これは、送信機をバッテリ駆動する場合のバッテリの電力消費にも問題がない。その理由は、スイッチオフ電源の電力消費がほぼ零だからである。
【００１１】
予め知られている平均出力電力に電源電圧ＰＶを適合するような電力増幅器ＰＡの適切なバイアスを、例えば、ＧＳＭ，ＵＭＴＳ，ＣＤＭＡ，ＩＳ９５，ＣＤＭＡ２０００及びＷ−ＣＤＭＡ移動通信システム並びに出力電力変化が要求される他の無線システムに利用することができる。
【００１２】
請求項２で規定したような例において、送信機を、基地局からのコマンドを受信する受信回路を更に具えるＧＳＭ電話機のようなハンドヘルド装置とする。基地局は、ハンドヘルド装置から受信した電力を検出し、出力電力を送信すべきハンドヘルド装置に出力制御コマンドを送信する。好適な送信状態において又は基地局に近接するとき、低出力電力で十分である。低出力電力によって、ハンドヘルド装置の電池の電池寿命を延ばす。基地局によるハンドヘルド装置の出力電力の制御は、基地局がシステム全体をモニタできるとともにセル容量を最適にすることができるという利点を有する。
【００１３】
請求項３で規定したような例において、送信機は、タイムスロットに基づく送信システムで動作する。通常、電力制御コマンドは、通常はタイムスロットの終了前に開始する遷移期間の開始前の予め設定された時間で受信される。送信機の出力電力は、通常はタイムスロットの終了時及び／又はそれに続く対応するタイムスロットの開始時をカバーする遷移期間中に変化すると予測される。タイムスロットは、送信スロット又はスロットとも称される。基地局は、次の送信スロット中に要求される予め決定された出力電力を表す電力制御コマンドをハンドヘルド送信機に送付する。
【００１４】
制御回路は、電力制御コマンドが受信されるとすぐに又は少なくとも次のタイムスロットの開始時に、最適な電源電圧を選択するようスイッチング回路を制御する。電力が減少する必要がある場合、好適には、遷移期間まで高電源電圧が保持される。電力が増大する必要がある場合、高電源電圧をすぐに又は遷移期間中に発生することができる。増幅器の電源電圧がこの送信期間内で変化すると予測して、送信機が情報を送信する必要があるときのスロット中に適切な電源電圧が存在するようにする。好適には、制御回路は、遷移期間の開始後、したがって、現在のタイムスロットの前又は後で互いに相違する二つの電源電圧レベルのうちの適切なものを選択するために、制御信号をスイッチング回路に供給する。利用できるこれら二つの電源電圧レベルの一つは、電力制御コマンドを受信する瞬時に電力増幅器に供給されるレベルより常に高い。選択された電源電圧は、次のタイムスロット中に用いられる。電力制御コマンドを受信すると、いずれのレベルが次のタイムスロットで用いるのに適切であるかの決定を行う。電力増幅器に供給されない電源電圧が電力増幅器に供給される電源電圧より高いレベルを有することも考慮される。
【００１５】
したがって、基地局からの電力制御コマンドを受信する際に、電力増幅器に供給される電源電圧より高いレベルの電源電圧を既に利用できるので、要求されるとすぐに高レベル電源電圧を選択することができる。電力増幅器に供給される電源電圧は、使用され又は選択された電源電圧とも称され、電力増幅器に供給されない電源電圧は、使用されていない又は選択されていない電源電圧とも称される。タイムスロットの持続時間に関して比較的短い持続時間を有する遷移期間ないで電力増幅器に供給される電源電圧のレベルを変更するために電源電圧を制御する必要がない。
【００１６】
従来、電源電圧を短い遷移期間中に変更する必要がある。これは、高スイッチング周波数で動作する高価な電源及び複雑な制御ループを必要とする。本発明による電源は、少なくともタイムスロットの時間内に電源電圧の一つのレベルを変更するだけでよい。タイムスロットの持続時間は、遷移期間の持続時間に比べて著しく長い。その結果、本発明による電源は、複雑でなく、かつ、設計が容易となる。
【００１７】
結論として、本発明の好適例による適切な電源電圧アプローチは、電力増幅器によって用いられる電源電圧を、高効率のＤＣ／ＤＣコンバータによって発生した適合可能な複数の電源電圧から選択する。増幅器の出力電力を変更できるときは常に、選択されていない電源の少なくとも一つは、電力増幅器に供給される電源電圧のレベルより高いレベルを有する。使用されていない電源電圧のこのような高いレベルは、使用されている電源電圧のレベルより十分高い。本例ではハンドセットである送信機は、基地局を有するシステム内で動作することができる。この場合、ハンドセットと基地局との間に制御ループが存在する。そのような制御ループにおいて、各電力制御コマンドが送信電力の固定された正又は負の変化、例えば、±１ｄＢ，±２ｄＢ又は±３ｄＢを表すことができる。増幅器の電源電圧の最適な高又は低レベルは、固定された変化の量によって決定される。高レベルを利用できることによって、要求されるとすぐに高レベルを選択することができる。したがって、短い遷移時間内で電源の出力電圧を変更する必要がない。
【００１８】
例えば、ＵＭＴＳにおいて、送信期間は５０マイクロ秒継続し、電力制御コマンドは、送信期間前に１０８マイクロ秒発され、タイムスロットは、６６７マイクロ秒の持続時間を有する。使用されない高電源レベルが常に存在するので、出力電力が増大する必要があることがわかっている場合には繊維期間中にこの高レベルを常に選択することができる。高電源電圧への切替の値、使用されない低電源電圧レベルを、使用されている高レベルまで増大する必要がある。低レベルの増大を、非常に長く継続する６６７マイクロ秒のタイムスロット中に実行することができる。
【００１９】
コントローラによってスイッチング回路を制御する電力変更コマンドを取得するために、基地局から発した電力制御コマンドを用いる必要がない。それは、電力増幅器の要求される電力出力変更についての情報が遷移期間中に利用できるようになり、好適には遷移期間の開始時に利用でくる場合に十分である。この情報を取得する方法は本発明と関係ない。ＵＭＴＳのような送信システムにおいて、好適には、電力変更コマンドを取得するために、利用できる電力制御コマンドが用いられる。したがって、電力変更コマンドを受信するときを参照する場合、これは、遷移期間が生じる前に基地局から送信される１０８マイクロ秒の信号のみを意味するのではない。好適には、電力変更コマンドを、基地局から送信されるこの電力変更コマンドとする。しかしながら、次のタイムスロット中に要求されるとともに次のタイムスロット前に発生し又は決定される電力を表す他の任意の信号を用いることができる。
【００２０】
請求項４で規定した例において、現在のタイムスロット中、第２の電力変更コマンドを受信する際に、第１の電源電圧が電力増幅器に供給されるとともに高レベルの使用されていない電源電圧が利用できる開始状態となる。第２の電力変更コマンドは、次のタイムスロットの出力電力が増大する必要があることを示す。制御回路は、電力増幅器の電源として第２の電源電圧を選択するようにスイッチング回路を制御する。これは、電力変更コマンドを受信した直後又は遷移期間中に生じる。第２の電源電圧に切り替えた後、コントローラは、もはや用いられていない第１の電源電圧を増大するよう電源を制御し、その結果、第１の電源電圧は、現在用いられている第２の電源電圧より高い要求された量となる。第１の電源電圧は、次の電力変更コマンドに続くタイムスロットの開始前に、要求されるレベルを有する必要がある。したがって、第１の電源電圧のレベルを変更するのに利用できる時間量は、遷移期間の持続時間より著しく長くなる。
【００２１】
請求項５に規定するような例においても、現在のタイムスロット中、第２の電力変更コマンドを受信する際に、第１の電源電圧が電力増幅器に供給されるとともに最適レベルより高い使用されていない第２の電源電圧が利用できる開始状態となる。第２の電力変更コマンドは、次のタイムスロットの出力電力が減少する必要があることを表す。第１の電力供給電圧のレベルが最適レベルより高いとしても、制御回路は、電力増幅器用の電源電圧として第１の電源電圧を選択するようスイッチング回路を制御する。コントローラは、使用されていない第２の電源電圧のレベルを減少するよう電源を制御して、第２の電源電圧は、第１の電源電圧より低い要求された量となる。
【００２２】
請求項６に規定するような例において、コントローラは、第２の電源電圧が第１の電源電圧のレベルより低い要求されたレベルを有するとすぐに、第２の電源電圧に切り替わる。第１の電源電圧は、第２の電源電圧より高い予め決定されたレベルを自動的に有し、システムは、次の電力変更コマンドに対する準備を行う。好適には、第２の電源電圧のレベルは、１タイムスロット内で要求される低レベルに到達する。
【００２３】
請求項７に規定するような例において、コントローラは、以前の電力変更コマンドによって表された低出力電力が要求されることを次の変更コマンドが表す場合、第２の電源に切り替わる。電力増幅器の電源電圧は、１タイムスロット中にのみ最適なものより高くなる。これはシステムにおいて問題ない。その理由は、そのような短い期間中に最適な電源電圧より高くなるときだけ余分な電力量が電池から引き出されるからである。
【００２４】
請求項８に規定するような例において、コントローラは、以前の電力変更コマンドによって表されたものより低い電力が要求されることを次の電力変更コマンドが表す場合に第２の電源に切り替わる。電力増幅器の電源電圧は、１タイムスロットでのみ最適なものより高くなる。これはシステムにおいて問題ない。その理由は、その理由は、そのような短い期間中に最適な電源電圧より高くなるときだけ余分な電力量が電池から引き出されるからである。
【００２５】
請求項９に規定するような例においても、現在のタイムスロット中、第２の電力変更コマンドを受信する際に、第１の電源電圧が電力増幅器に供給されるとともに高レベルを有する使用されていない第２の電源電圧が利用できる開始状態となる。第２の電力変更コマンドは、次のタイムスロットの出力電力が減少する必要があることを表す。制御回路は、最適なものより高い第２の電源電圧を電力増幅器の電源電圧として選択するようスイッチング回路を選択する。コントローラは、第２の電源電圧のレベルを減少するよう電源を制御して、このレベルが、第１の電源電圧より低い要求量となるとともに、第１の電源電圧のレベルがほぼ一定となるようにする。第２の電源電圧のレベルの減少を、例えば、電源をスイッチオフすることによって行う。第２の電源電圧の負荷は、第２の電源電圧を発生する電源出力部に接続したキャパシタを放電する。キャパシタの電圧が、要求された値まで降下する場合、電源が再び駆動される。通常、負荷は、電力増幅器によって引き出された電流によって支配的に決定され、個的には、キャパシタの値を、１スロット以下の範囲内の１出力電力レベルの減少に対応する電圧降下を取得するよう選択される。
【００２６】
請求項１０に規定する例においても、現在のタイムスロット中、第２の電力変更コマンドを受信する際に、第１の電源電圧が電力増幅器に供給されるとともに高レベルを有する使用されていない第２の電源電圧が利用できる開始状態となる。第２の電力変更コマンドは、次のタイムスロットの出力電力が減少する必要があることを表す。制御回路は、最適なものより高い第１の電源電圧を電力増幅器の電源として選択するようスイッチング回路を制御する。コントローラは、第１の電源電圧のレベルの減少を許容するよう電源を制御する。
【００２７】
請求項１１に規定する例においても、使用されていない電源電圧のレベルは、ほぼ一定に保持される。１電源電圧のレベルのみを制御すればよい。
【００２８】
請求項１２に規定した例において、電源は三つの電源電圧を発生する。電源電圧の一つは電力増幅器に供給される。他の二つの電源電圧のレベルが制御されて、一方が、電力増幅器に供給される電源電圧のレベルより高いレベルを有するとともに、他方が、電力増幅器に供給される電源電圧のレベルより低いレベルを有するようにする。所望される瞬時において、スイッチング回路は、出力電力が増大する必要がある場合には高レベルの電源電圧を選択し、出力電力が減少する必要がある場合には低レベルの電源電圧を選択する。したがって、要求される瞬時において電源電圧の要求される高レベル又は低レベルにすぐに切り替えることができる。要求される瞬時は、通常、次の遷移期間の開始時又は遷移期間内の任意の瞬時である。これは、出力電力を変更する必要があることがわかる瞬時及び次の遷移期間の開始時から継続する短期間内に電源電圧のレベルを変更する必要がないという利点を有する。出力電力が減少する場合も、最適な電力消費となるようにすぐに低電源電圧を選択することができる。
【００２９】
以前のタイムスロットで用いられなかった電源電圧の一つを選択した後、選択されていない他の電源電圧の一つのレベルを適合させ、又は、選択されていない他の電源電圧の両方のレベルを適合させて、次の遷移期間の開始時に、これら電源電圧の一方が、選択された電源電圧のレベルより上のレベルを有するとともに、他方が、選択された電源電圧のレベルより下のレベルを有するようにする。したがって、選択されなかった電源電圧のうち、一つが、選択された電源電圧より低いレベルを有し、一つが、選択された電源電圧より高いレベルを有する。その結果、次の遷移期間の開始時に、常に適切な電源電圧に直接切り替えることができる。あり得る電源電圧の最大又は最小値に到達すると、当然、特別な電力コンバータトポロジーを設けない場合には、最小値より低いレベル又は最大値より高いレベルを有する選択されない電源電圧を発生することができない。
【００３０】
請求項１４に規定したような例において、コントローラは、出力電力を変更する必要があるとき、選択した電源電圧のレベルとの最大差を有する選択されていない一方の電源電圧のレベルを制御する。これは、単一の電源電圧しか適時に変更すればよいという利点を有する。
【００３１】
請求項１５に規定した例において、コントローラは、出力電力を変更する必要があるとき、選択されていない両方の電源電圧のレベルを制御する。選択された電源電圧のレベルの最も近い選択されていない電源電圧のレベルは、選択された電源電圧のレベルを交差する。したがって、最も近いレベルを有する選択されていない電源電圧が、選択された電源電圧のレベルより下のレベルを有する場合、この選択されていない電源電圧のレベルは、選択された出力電圧のレベルより高くなる。他の選択されていない出力電圧のレベルは、最も近いタイムスロットにおけるような選択された出力電圧レベルに対する同一の差を有するように増大する必要がある。二つのレベルが変動する必要があるとしても、出力電圧レベルの最大の変動量は小さくなる。
【００３２】
本発明のこれら及び他の態様を、以後説明する実施の形態を参照しながら明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
互いに相違する図面の同一符号は、同一機能を実行する同一信号又は同一アイテムを言及する。
図１は、省電力の送信機のブロック図を示す。電力増幅器ＰＡは、入力信号Ｖｉを受信するとともに、電源入力部ＰＩで電源電圧ＰＶを受信し、送信信号Ｖｏを出力部ＰＡＯから発生する。電源ＰＳは、スイッチング回路ＳＣにそれぞれ電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３をそれぞれ供給する電源出力部ＰＳ０１，ＰＳ０２，ＰＳ０３を有する。スイッチング回路ＳＣは、ノードａ，ｂ，ｃでそれぞれ電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３間の選択を行うスイッチＳを有する。
【００３４】
コントローラＣＯは、スイッチＳの位置及び電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３のレベルを制御する電力変更コマンドＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３を受信する。電力変更コマンドＰＣを、図２に示すような基地局（ＢＳ）から電力制御コマンドＰＣＢを受信する受信回路ＲＣによって発生することができる。
【００３５】
スイッチＳによって選択された電源電圧は、インダクタＬを通じて電源入力部ＰＩに供給される。キャパシタＣは、電源入力部ＰＩと接地点との間に配置される。インダクタＬ及びキャパシタＣを具える任意のフィルタは、二つの機能を有する。第１に、電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３のリップルがフィルタ処理され、第２に、スイッチＳがノードａ，ｂ，ｃのいずれにも接続されていない時間間隔中にエネルギーを電力増幅器に供給する。
【００３６】
一般に、送信機は、以下説明するように動作する。送信機の所定の出力電力において、電源電圧ＰＶは、スイッチＳによって電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３のうちの最適なものを選択することによって最適値を有する。送信機の出力電圧を適合させる必要がある場合、新たな出力電力に最も適する電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３のうちの他のものを選択するように、スイッチが制御される。ここで、選択されない電源電圧のレベル（すなわち、三つの電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３の代わりに二つしか使用されない場合の電圧）を変更して、送信機の出力電力を適合させる必要があるときに適切な電源電圧すなわち電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３が利用できるようにする。これを、図４〜８に関連して詳細に説明する。当然、３を超える数の電源電圧を用いることができる。
【００３７】
図２は、受話器及び基地局を示す。送信機を、基地局ＢＳとの通信を行う受話器ＨＨ、例えば、ＧＳＭ電話機とする。受話器ＨＨの電力増幅器ＰＡは、出力電力Ｐｏを有する送信信号Ｖｏを発生する。
【００３８】
図３は、送信機の出力電力Ｐｏの一例を示す。電力制御ループにおいて、基地局ＢＳは、受話器ＨＨから送信信号Ｖｏを受信し、受信したこの信号の電力を測定する。所望の場合には、基地局ＢＳは、受話器ＨＨの出力電力Ｐｏを適切なレベルに調整するために電力制御コマンドＰＣＢを受話器ＨＨに送信する。図３は、ＵＭＴＳハンドセットＨＨの電力制御ループのタイミングの一例を示す。
【００３９】
ＵＭＴＳシステムのようなモデム通信システムにおいて、タイムスロットが用いられる。連続する三つのタイムスロットｎ−１，ｎ，ｎ＋１を考察する場合、タイムスロットｎ−１，ｎ，ｎ＋１の各々の間に、送信信号の出力電力Ｐｏｘ，Ｐｏｙは固定値を有する。各タイムスロットｎ−１，ｎ，ｎ＋１は、タイムスロット期間Ｔｓ１だけ持続する。遷移期間Ｔｓｗは、出力電力Ｐｏｘ，Ｐｏｙのレベルを変更するタイムスロットｎ−１，ｎの終了時及び対応する連続したタイムスロットｎ，ｎ＋１の開始時で利用できる。図３において、遷移期間Ｔｓｗは、タイムスロットｎ−１，ｎの終了時及び対応する連続したタイムスロットｎ，ｎ＋１の開始時に重なり合う。他の基準において、遷移期間Ｔｓｗを互いに相違するように配置することができ、例えば、遷移期間Ｔｓｗを、タイムスロットｎ−１，ｎ，ｎ＋１の終了時又はタイムスロットｎ−１，ｎ，ｎ＋１の開始時に完全に配置することができる。タイムスロットｎ−１は、瞬時ｔ２まで継続し、タイムスロットｎは、瞬時ｔ２から瞬時ｔ５まで継続し、タイムスロットｎ＋１は、瞬時ｔ５で開始する。タイムスロットｎ−１の終了時及びタイムスロットｎの開始時の遷移期間Ｔｓｗは、瞬時ｔ１から瞬時ｔ３まで継続し、タイムスロットｎの終了時及びタイムスロットｎ＋１の開始時の遷移期間Ｔｓｗは、瞬時ｔ４から瞬時ｔ６まで継続する。
【００４０】
瞬時ｔ１の前に、ハンドセットは、出力電力Ｐｏｘを有する送信信号Ｖｏを発生する。瞬時ｔ１において、遷移期間Ｔｓｗを開始する。瞬時ｔ１から瞬時ｔ３まで継続する遷移期間Ｔｓｗの間に、出力電力はＰｏｘからＰｏｙまで変化する必要がある。したがって、瞬時ｔ３から先にある次のタイムスロットｎの間、出力電力はＰｏｙとなる。タイムスロットｎの終了前に、瞬時ｔ４で遷移期間Ｔｓｗが再開する。出力電力がＰｏｙからＰｏｘに変化して、タイムスロットｎ＋１内の瞬時ｔ６において、出力電力が再びＰｏｘとなる。瞬時ｔｃ及びｔｃ’において矢印によって線形的に示すように、電力制御コマンドＰＣＢを遷移期間Ｔｓｗの開始前に基地局ＢＳによって発する必要がある。
【００４１】
図４は、二つの電源電圧が存在する場合の本発明による実施の形態を示す。電源ＰＳによって発生する二つの電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２のレベルを、小円及び交差をそれぞれ付した実線によって表す。要求される出力電力Ｐｏに適合する電源電圧ＰＶの最適レベルを、波形ＯＶによって表す。電力増幅器ＰＡの電源入力部ＰＩに供給される電源電圧ＰＶの実際のレベルを、小四角形を付した実線によって表す。タイムスロットＴｓ１は、瞬時ｔ０からｔ１２までの連続する二つの瞬時間に生じる。遷移周期Ｔｓｗを示さないが、通常、それは瞬時ｔ０からｔ１２までのうちの各々の周辺で生じる。
【００４２】
電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２の選択を制御するアルゴリズムを、図５のフローチャートに関連して説明する。
【００４３】
ステップＳ１において、電源電圧ＰＶ１のレベル、最適レベルＯＶ及び実際のレベルＰＶが、瞬時ｔ０で全てＬ１に等しくなる。明瞭のために、図４の波形を、わずかに異なるレベルで示す。電源電圧ＰＶ２のレベルはＬ２になり、したがって、電源電圧ＰＶ１のレベルより高くなる。電源電圧ＰＶ１は、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給される。したがって、使用されない電源電圧ＰＮＵのレベルは、電源電圧ＰＶのレベルより高くなる。
【００４４】
ステップＳ２において、電源電圧ＰＶを増大する必要があるか、減少する必要があるか又は変更しないままにする必要があるかを表す情報を受信する。ステップＳ３において、アルゴリズムは、遷移期間Ｔｓｗが開始するまで待機する。ステップＳ４において、アルゴリズムは、電源電圧ＰＶが増大するか、減少するか又は等しいままであるかに応じて、選択するための分岐を決定する。
【００４５】
瞬時ｔ１において出力電力Ｐｏを１ステップ増大する必要があることがわかる場合、分岐ＵＰを選択する。ステップＳ５において、コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給されるレベルＬ２のまだ使用されていない電源電圧ＰＶ２を選択するように、スイッチング回路ＳＣを制御する。ステップＳ６において、電力増幅器ＰＡに供給される電源電圧ＰＶが電源ＰＳに供給できるあり得る最大のレベルを有するか否か、チェックする。そうである場合、ステップＳ７は実行されず、アルゴリズムはステップＳ２に進む。したがって、電源ＰＳがあり得る最大の電圧を発生する制限された状況において、選択した電圧より高いレベルで利用できる電源電圧が存在しない状況が生じうる。ステップＳ７において、コントローラＣＯは、現在使用されていない電源電圧ＰＶ１のレベルをレベルＬ３まで増大するよう電源ＰＳを制御する。これを、使用されていない電源のレベルが２ステップ増大したことを意味するＰＮＵ：＝ＰＮＵ＋２によって図５に示す。したがって、二つの電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２が利用でき、その一方（ＰＶ１）は他方（ＰＶ２）より高いレベルを有する。その後、アルゴリズムはステップＳ２に進む。
【００４６】
瞬時ｔ２において、出力電力Ｐｏも１ステップ増大する必要があることがわかる。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給されるレベルＬ３の高電源電圧ＰＶ１を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ２のレベルをレベルＬ４まで増大するように電源ＰＳを制御する。二つの電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２が利用でき、その一方（ＰＶ２）は他方（ＰＶ１）より高いレベルを有する。
【００４７】
ステップＳ４において、瞬時ｔ３に示すように出力電力Ｐ０が変化しない場合、アルゴリズムは分岐ＥＱに従い、全ての波形は同一レベルを保持する。ステップＳ８において、電源電圧ＰＶが要求レベルＯＶに等しいか否かチェックする。（例えば瞬時ｔ３において）真である場合、アルゴリズムはステップＳ２に進み、そうでない場合、（例えば瞬時ｔ９において）ステップＳ９は、二つの電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２のうちの他方を選択する。
【００４８】
瞬時ｔ４において、出力電力Ｐｏは１ステップ増大する必要がある。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給される適切なレベルＬ４の電源電圧ＰＶ２を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１のレベルをレベルＬ５まで増大するように電源ＰＳを制御する。したがって、二つの電源電圧ＰＶ１及びＰ２が利用でき、その一方（ＰＶ１）は他方（ＰＶ２）より高いレベルを有する。
【００４９】
瞬時ｔ５において、出力電力Ｐｏは変化せず、全ての波形が同一レベルを保持することがわかる。
【００５０】
ステップＳ４において、瞬時ｔ６に示すように、出力電力Ｐｏは１ステップ減少する必要があり、アルゴリズムは分岐ＤＯに進む。ステップＳ１０において、使用されていない電源電圧ＰＮＵが使用されている電源電圧ＰＶより高いレベルを有するか否かをチェックする。そうである場合、電源電圧ＰＶ２のレベルＬ４が最適レベルより１ステップ高いとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ２を再び選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御し、アルゴリズムはステップＳ１２に進む。そうでない場合、ステップＳ１１において、まだ使用されていない電源電圧が選択され、アルゴリズムはステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、電力増幅器ＰＡに供給される電源電圧ＰＶが電源ＰＳに供給できるあり得る最低レベルを有するか否かチェックする。あり得る最低レベルを有する場合、ステップＳ１３は実行されず、アルゴリズムはステップＳ２に進む。したがって、電源ＰＳがあり得る最低の電圧を発生するこのような制限された状況において、選択したレベルより低いレベルで利用できる電源電圧が存在しない状況が生じることがある。ステップＳ１３において、コントローラＣＯは、現在使用されていない電源電圧ＰＶ１を電源電圧ＰＶ２のレベルＬ４より下のレベルＬ３まで減少するよう電源ＰＳを制御する。これを、使用されていない電源のレベルが２ステップ減少することを意味するＰＮＵ＝ＰＮＵ−２によって図５に示す。アルゴリズムはステップＳ２に進む。
【００５１】
瞬時ｔ７において、出力電力Ｐｏが１ステップ減少する必要があることがわかる。電源電圧ＰＶ１のレベルＬ３が最適レベルより１ステップ高い場合、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ１を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ２を電源電圧ＰＶ１のレベルＬ３より下のレベルＬ２まで減少するように電源ＰＳを制御する。
【００５２】
瞬時ｔ８においても、出力電力Ｐｏは１ステップ減少する必要がある。電源電圧ＰＶ２のレベルＬ２が最適レベルより１ステップ高いとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ２を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１を電源電圧ＰＶ２のレベルＬ２より下のレベルＬ１まで減少するように電源ＰＳを制御する。
【００５３】
瞬時ｔ９において、出力電力Ｐｏが安定する必要があることがわかる。この場合、電源電圧ＰＶ１のレベルＬ１は、出力電力Ｐｏを発生するのに適切である。コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ１を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。電源電圧ＰＶ２は、電源電圧ＰＶ１のレベルＬ１より高いレベルＬ２に保持される。
【００５４】
瞬時ｔ１０において、出力電力Ｐｏが１ステップ増大する必要があることがわかる。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給される適切なレベルＬ２の電源電圧ＰＶ２を選択するように、スイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１のレベルをレベルＬ３まで増大するように電源ＰＳを制御する。したがって、二つの電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２が利用でき、一方（ＰＶ）は他方（ＰＶ２）より高いレベルを有する。
【００５５】
瞬時ｔ１１において、出力電力Ｐｏが１ステップ減少する必要があることがわかる。電源電圧ＰＶ２のレベルＬ２が最適レベルより１ステップ高いとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ２を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１を電源電圧ＰＶ２のレベルＬ２より下のレベルＬ１まで減少するように電源ＰＳを制御する。
【００５６】
瞬時ｔ１２において、出力電力Ｐｏが安定する必要があることがわかる。ここで、電源電圧ＰＶ１のレベルＬ１は、出力電力Ｐｏが発生するのに適切である。コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ１を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。電源電圧ＰＶ２は、電源電圧ＰＶ１のレベルＬ１より上のレベルＬ２に保持される。
【００５７】
したがって、瞬時ｔ０〜ｔ１２の各々において、二つの電源電圧レベルが存在し、その一方は、常に、電力増幅器ＰＡによって供給される出力電力Ｐｏに要求されるレベルより上のレベルを有する。したがって、常に、更に高い出力電力Ｐｏが要求される場合には更に高い電源電圧をすぐに選択することができる。出力電力Ｐｏが減少する必要がある場合、最適な定電源電圧をすぐに選択できるとは限らない。しかしながら、これは、出力電力Ｐｏを減少する必要がある期間中に最小の余分な電力消費しか生じない。
【００５８】
図６は、二つの電源電圧が存在する本発明による実施の形態を示す。電源ＰＳによって発生する電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２のレベルを、小円及び交差をそれぞれ付した実線で示す。要求される出力電力Ｐｏに手起業する電源電圧ＰＶの最適レベルを、波形ＯＶによって表す（図４及び５参照）。電力増幅器ＰＡの電源入力部ＰＩに供給される電源電圧ＰＶの実際のレベルを、小四角形を付した実線で示す。タイムスロットＴｓ１は、瞬時ｔ２０〜ｔ３２のうちの連続するものの間で生じる。遷移期間Ｔｓｗは示されないが、通常、瞬時ｔ２０〜ｔ３２の各々の周辺で生じる。
【００５９】
電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２の選択を制御するアルゴリズムを、図７に示すフローチャートに関連して説明する。図７のステップＳ２１〜Ｓ２７は、図５のステップＳ１〜Ｓ７とそれぞれ同一である。したがって、ステップＳ２４において電源電圧ＰＶが増大することを検出した場合、同一分岐ＵＰが実行されるとともに同一アルゴリズムが適用される。ステップＳ２４において電源電圧ＰＶが安定となることを検出した場合、アルゴリズムがステップＳ２２に進むことを意味する分岐ＥＱが実行される。ステップＳ２４において電源電圧ＰＶが減少することを検出した場合、ステップＳ２８において、まだ使用されていない電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２が、電源電圧ＰＶとなるように選択される。ステップＳ２９において、このように使用される電源電圧ＰＶのレベルが減少し、すなわち、ＰＶ＝ＰＶ−２によって２ステップ減少することが許容され、アルゴリズムがＳ２２に進む。
【００６０】
図６に示す電源電圧ＰＶの所望のレベルのシーケンスの例において、瞬時ｔ２０から瞬時ｔ２６までの波形の部分は、図４の瞬時ｔ０から瞬時ｔ６までの波形の部分とどういうであり、したがって、再び説明しない。
【００６１】
瞬時ｔ２６において、出力電力Ｐｏが１ステップ減少する必要があることがわかる。電源電圧ＰＶ１のレベルＬ５が最適レベルより２ステップ高いとともに、電源電圧ＰＶ２のレベルＬ４が最適レベルより１ステップしか高くないとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給される電源電圧ＰＶ１を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１が電源電圧ＰＶ２のレベルＬ４より低いレベルＬ３まで減少するよう電源ＰＳを制御する。このアプローチは、レベルＬ３に到達するまで電源ＰＳを簡単にスイッチオフすることができるという利点を有する。電源電圧ＰＶ１を発生する電源出力部ＰＳ０１の電力増幅器ＰＡの負荷は、この電源出力部ＰＳ０１に存在するキャパシタＣを放電する。これは、電源電圧ＰＶ１を低減する容易な方法であり、電力を更に消費しない。したがって、電源電圧ＰＶがある時間中に最適レベルより高いとしても、電力消費は、要求されるものより高くない。
【００６２】
瞬時ｔ２７においても、出力電力Ｐｏが１ステップ減少する必要があることがわかる。電源電圧ＰＶ２のレベルＬ４が最適レベルより２ステップ高いとともに、電源電圧ＰＶ１のレベルＬ３が最適レベルより１ステップ高いとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給される電源電圧ＰＶ２を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ２を電源電圧ＰＶ１のレベルＬ３より低いレベルＬ２まで減少するよう電源ＰＳを制御する。このアプローチは、レベルＬ２に到達するまで電源ＰＳを簡単にスイッチオフできるという利点を有する。電源電圧ＰＶ２を発生する電源出力ＰＳ０２の電力増幅器ＰＡの負荷は、この電源出力部ＰＳ０２に存在するキャパシタを放電する。これは、電源電圧ＰＶ２を低減する簡単な方法であり、電力を更に消費しない。したがって、電源電圧ＰＶが所定の時間に最適レベルより上であるとしても、電力消費は、要求されるものより高くない。
【００６３】
瞬時ｔ２８において、出力電力Ｐｏが更に１ステップ減少する必要があることがわかる。電源電圧ＰＶ１のレベルＬ３が最適レベルより２ステップ高いとともに、電源電圧ＰＶ２のレベルＬ２が最適レベルより１ステップしか高くないとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給される電源電圧ＰＶ１を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１を電源電圧ＰＶ２のレベルＬ２より下のレベルＬ１まで減少するよう電源ＰＳを制御する。
【００６４】
瞬時ｔ２９において、出力電力Ｐｏが安定する必要があることがわかる。ここで、電源電圧ＰＶ１のレベルＬ１が、出力電力Ｐｏが発生するのに適切である。コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ１を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。電源電圧ＰＶ２は、電源電圧ＰＶ１のレベルＬ１より上のレベルＬ２に保持される。
【００６５】
瞬時ｔ３０において、出力電力Ｐｏが１ステップ増大する必要があることがわかる。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給される適切なレベルＬ２の電源電圧ＰＶ２を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１のレベルをレベルＬ３まで増大するように電源ＰＳを制御する。したがって、二つの電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２が利用でき、一方（ＰＶ１）は他方（ＰＶ２）より高いレベルを有する。
【００６６】
瞬時ｔ３１において、同一の状況が瞬時ｔ２８で生じ、同一の動作が行われる。
【００６７】
したがって、瞬時ｔ２０〜ｔ３２の各々で、二つの電源電圧レベルが存在し、そのうちの一つは、常に、電力増幅器ＰＡが必要な出力電力Ｐｏを発生することができるのに十分高いレベルを有する。したがって、高出力電力Ｐｏが要求される場合、高電源電圧を常にすぐに選択できる。出力電力Ｐｏが減少する必要がある場合、最適な定電源電圧をすぐに選択できるとは限らない。しかしながら、これは、出力電力Ｐｏが減少する必要がある期間中に余分な電力消費がほとんど生じない。その理由は、キャパシタに既に蓄積されたエネルギーが用いられるからである。
【００６８】
図８は、二つの電源電圧が存在する本発明による実施の形態を示す。電源ＰＳから発生する二つの電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２のレベルを、小円及び交差をそれぞれ付した実線によって示す。要求される出力電力Ｐｏに適合する電源電圧ＰＶの最適レベルは、波形ＯＶによって示される。電力増幅器ＰＡの電源入力部ＰＩに供給される電源電圧ＰＶの実際のレベルを、小四角形を付した実線によって表す。タイムスロットＴｓ１は、瞬時ｔ４０〜ｔ５２のうちの二つの連続するものの間で生じる。遷移期間Ｔｓｗを示さないが、通常、瞬時ｔ４０〜ｔ５２の各々の周辺で生じる。
【００６９】
電源電圧ＰＶ１及びＰＶ２の選択を制御するアルゴリズムを、図９に示すフローチャートに関連して説明する。図９のステップＳ３１〜Ｓ３７は、図５のステップＳ１〜Ｓ７とそれぞれ同一である。ステップＳ３４において、電源電圧ＰＶが安定することを検出する場合、アルゴリズムがステップＳ３２に進むことを意味する分岐ＥＱに従う。ステップＳ３４において電源電圧ＰＶが減少することを検出する場合、ステップＳ４０において、用いられるこの電源電圧ＰＶのレベルは、ＰＶ＝ＰＶ−１によって１ステップ減少し、アルゴリズムはステップＳ３２に進む。ステップＳ３４において電源電圧ＰＶが増大することを検出した場合、分岐ＵＰが実行される。ステップＳ３５，Ｓ３６，Ｓ３７は、図５のステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７とそれぞれ同一である。使用されない電源電圧ＰＮＵのレベルが２ステップ増大するステップＳ３７の後、ステップＳ３８において、用いられる電源電圧ＰＶのレベルが所望のレベルＯＶに等しいか否かチェックする。そうである場合、アルゴリズムはステップＳ３２に進む。そうでない場合、ステップＳ３９において、用いられる電源電圧ＰＶは減少し、又は、供給される出力電力Ｐｏに最も適切な所望のレベルＯＶまで減少するよう許容される。
【００７０】
図８に示す電源電圧ＰＶの所望のレベルのシーケンスの一例において、瞬時ｔ４０から瞬時ｔ４６までの波形の部分は、図４の瞬時ｔ０から瞬時ｔ６までの波形の部分と同一であり、したがって、再び説明しない。
【００７１】
瞬時ｔ４６において、出力電力Ｐｏは１ステップ減少する必要があることがわかる。電源電圧ＰＶ２のレベルＬ４が最適レベルより１ステップ高いとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ２を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ２がレベルＬ３まで降下するのを許容するとともに電源電圧ＰＶ１をレベルＬ５で一定に保持するよう電源電圧ＰＳを制御する。電圧ＰＶ２の降下を、電源出力部ＰＳ０２に接続されたキャパシタを放電することによって得ることができる。
【００７２】
瞬時ｔ４７においても、出力電力Ｐｏが１ステップ減少することがわかる。電源電圧ＰＶ２のレベルＬ３が最適レベルより１ステップ高いとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ２を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ２をレベルＬ２まで降下することを許容するとともに電源電圧ＰＶ１をレベルＬ５で一定に保持するよう電源ＰＳを制御する。
【００７３】
瞬時ｔ４８において、出力電力Ｐｏが１ステップ減少する必要があることがわかる。電源電圧ＰＶ２のレベルＬ２が最適レベルより１ステップ高いとしても、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ２を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ２をレベルＬ１まで降下することを許容するとともに電源電圧ＰＶ１をレベルＬ５で一定に保持するよう電源ＰＳを制御する。
【００７４】
瞬時ｔ４９において、出力電力Ｐｏが安定する必要があることがわかる。この場合、電源電力ＰＶ２のレベルＬ１は、出力電力Ｐｏが発生するのに適切である。コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡに供給されるこの電源電圧ＰＶ２を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。電源電圧ＰＶ１は、電源電圧ＰＶ２のレベルＬ１より上のレベルＬ５に保持される。
【００７５】
瞬時ｔ５０において、出力電力Ｐｏが１ステップ増大する必要があることがわかる。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶのレベルＬ５が最適レベルより著しく高いとしても電源電圧ＰＶ１を選択するようスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶ１がレベルＬ２まで降下するとともに電源電圧ＰＶ２が電源電圧ＰＶ１のレベルＬ２より上のレベルＬ３まで増大するのを許容するように電源ＰＳを制御する。
【００７６】
瞬時ｔ５１において、瞬時ｔ４８と同様な状況が生じ、同様な動作が行われる。
【００７７】
図１０は、三つの電源電圧が存在する本発明による実施の形態を示す。本実施の形態において、コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給される電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２及びＰＶ３のうちの一つを選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。コントローラＣＯは電源電圧ＰＳを制御して、常に、選択されない二つの電源電圧のうちの一方が、選択された電源電圧のレベルより下のレベルを有するとともに、選択されない電源電圧の他方が、選択された電源電圧より上のレベルを有するようにする。
【００７８】
連続する三つのタイムスロットｎ−１，ｎ，ｎ＋１を示す。一例により、遷移期間Ｔｓｗが、各タイムスロットｎ−１，ｎ及びん＋１の終了時に発生する。瞬時ｔ１００の前のタイムスロットｎ−１の間に、コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電力増幅器ＰＡに供給される電源電圧ＰＶ１を選択するようにスイッチング回路ＳＣを制御する。電源電圧ＰＶ２は、電源電圧ＰＶ１のレベルより上の予め決定されたレベルを有し、電源電圧ＰＶ３は、電源電圧ＰＶ１のレベルより下の予め決定されたレベルを有する。
【００７９】
電力増幅器ＰＡの出力電力は、タイムスロットｎ中のレベルがタイムスロットｎ−１中のレベルに比べて高くなる。遷移期間Ｔｓｗ中であるが好適には瞬時ｔ１００において、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして電源電圧ＰＶ２を選択するようスイッチＳを制御する。タイムスロットｎ中、遷移期間Ｔｓｗの外側で、現在選択されていない電源電圧ＰＶ１は一定に保持され、選択されていない電源電圧ＰＶ３は、現在選択されている電源電圧ＰＶ２より高い予め設定されたレベルに変化する。タイムスロットｎの終了前に、次の遷移期間Ｔｓｗが瞬時ｔ２００で開始するとき、選択した電源電圧ＰＶ２より高い電源電圧ＰＶ３及び低い電源電圧ＰＶ１がそれぞれ利用できる。送信機の出力電力が増大する必要がある場合、遷移期間Ｔｓｗ中、好適には瞬時ｔ２００において、変化した電源電圧ＰＶ３が選択される。タイムスロットｎ＋１中、遷移期間Ｔｓｗの外側で、電源電圧ＰＶ２が一定に維持されるとともに、電源電圧ＰＶ１が、現在選択されている電源電圧ＰＶ３より高い予め決定されたレベルを取得するように変化する。タイムスロットｎ＋１の終了前に、高電源電圧ＰＶ１及び定電源電圧ＰＶ２が選択のために利用できる。
【００８０】
大抵の無線及び通信規格において、電力増幅器ＰＡは、周期的に生じる遷移期間Ｔｓｗ中にその出力電力が変化する必要がある。通常、これらの規格は、二つの連続するタイムスロットｎ−１及びｎの間に供給される平均出力電力Ｐｏが予め決定された量、例えば、±１ｄＢ、±２ｄＢ又は±３ｄＢしか変化しないことを指定する。したがって、電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏの実際の値が変化する度に、二つの可能性しか説明されない。その結果、次のタイムスロットｎにおける電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶは、等しく又は固定量だけ増減する。電力増幅器ＰＡに供給される選択された電源電圧の他に、要求される高レベルの電源電圧及び要求される低レベルの電源電圧も常時利用できる場合、次のタイムスロットｎに進む遷移期間Ｔｓｗ中に、要求された電源電圧ＰＶを選択することができる。したがって、他の出力電力Ｐｏが要求されることが明らかになる瞬時が、遷移周期Ｔｓｗの開始ｔ２００で生じるときでも、短い遷移期間Ｔｓｗ内に電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３のレベルを変更する必要なく要求されえる電源電圧に切り替えることができる。
【００８１】
３を超える電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３を用いることができ、例えば、五つの電源電圧を用いることができる。四つの選択されない電源電圧から、二つが、選択した電源電圧のレベルより上の互いに相違するレベルを有し、二つが、選択した電源電圧のレベルより下の互いに相違するレベルを有する。これは有利である。その理由は、制御ループが＋／−１ｄＢ又は＋／−２ｄＢ電力変化のような互いに相違する電力のステップの変化を指示することができるからである。あり得るこれらの出力電力に対してほぼ最適な電源電圧が利用できるので、短い期間内で電源の適切なものに切り替えることができる。互いに相違する七つの電源電圧が発生する場合、あり得る七つの出力電力のうちの対応するものに適合するこれら電源電圧の一つへの切替を、すぐに実現することができる。
【００８２】
したがって、本発明による本実施の形態は、出力電力Ｐｏを変更する必要があるというコマンドＰＣＢを正確に受信するときに依存せず、このコマンドＰＣＢが次の遷移期間Ｔｓｗの開始前に利用できる間、次のタイムスロットｎ＋１に対する最適な電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３を、スイッチＳを制御することによって迅速に選択することができる。これは重要である。その理由は、大抵の通信システムにおいて、出力電力Ｐｏを変更するようユーザ装置（送信機又は受話器）に命令するのは基地局ＢＳであるからである。このコマンドＰＣＢは、ユーザ装置ＨＨの電力状態を制御するコマンドＰＣを取得するためにコマンドＰＣＢを受信し及び取得する必要があるユーザ装置に送信される。ユーザ装置ＨＨは、コマンドＰＣＢが基地局ＢＳから送信されてからコマンドＰＣが復号されるまでの路の遅延を導入することがある。本発明の実施の形態において、これらの遅延は、選択されていない一つ異常の電源電圧の一つ以上のレベルを変更するのに利用できる時間に影響を及ぼさない。
【００８３】
電力増幅器ＰＡが最小又は最大の利用できる電源電圧で動作する場合、特別な状況が生じる。電力増幅器の電源電圧ＰＶが最小値を有する場合、選択された電源電圧は最小値を有し、選択されていない電源電圧のうちの少なくとも一つは、最小値より大きい予め設定された量の値を有する。選択されていない他の電源電圧のレベルは重要でなく、このレベルを、最小レベル、予め決定された高レベル又はそれより高いレベルにすることができる。同様に、最大レベルに関してレベルを選択することができる。
【００８４】
図１１は、三つの電源電圧が存在する本発明による他の実施の形態を示す。本実施の形態において、電源ＰＳは三つの電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３を発生する。連続する三つのタイムスロットｎ−１，ｎ，ｎ＋１を示す。ここでは、一例として、遷移期間Ｔｓｗがタイムスロットｎ−１，ｎ及びｎ＋１で生じる。
【００８５】
タイムスロットｎ−１中、コントローラＣＯは、電源電圧ＰＶとして電源電圧ＰＶ１を電力増幅器ＰＡに供給するようスイッチＳを制御する。選択されない電源電圧ＰＶ２は、選択された電源電圧ＰＶ１より高い予め決定されたレベルを有する。選択されていない電電電圧ＰＶ３は、選択された電源電圧ＰＶ１より低い予め決定されたレベルを有する。
【００８６】
電力増幅器ＰＡの出力電力Ｐｏは、スロットｎ中においてスロットｎ−１中より高いレベルを有する。瞬時ｔ１０１を開始する遷移期間Ｔｓｗ中、好適にはほぼ瞬時ｔ１０１において、コントローラＣＯは、電力増幅器ＰＡの電源電圧ＰＶとして電源電圧ＰＶ２を選択するようにスイッチＳを制御する。タイムスロットｎ中、現在選択されていない電源電圧ＰＶ１は、選択された電源電圧ＰＶ２のレベルより上の予め決定されたレベルを取得するよう変動する。選択されていない電源電圧ＰＶ３のレベルは、選択された電源電圧ＰＶ２のレベルより低い予め決定されたレベルを取得するよう増大する。タイムスロットｎの終了前に、瞬時ｔ２０１においても、選択された電源電圧ＰＶ２より高い電源電圧ＰＶ１及び低い電源電圧ＰＶ３が利用できる。送信機の出力電力Ｐｏが、瞬時ｔ２０１で開始する遷移期間Ｔｓｗ中、好適にはほぼ瞬時ｔ２０１で増大する必要がある場合、半跏した電源電圧ＰＶ１が選択される。タイムスロットｎ＋１中、遷移期間Ｔｓｗの外側で、電源電圧ＰＶ１が一定に保持されるとともに、選択されていない両方の電源電圧ＰＶ２，ＰＶ３が、選択された電源電圧ＰＶ１より高い予め決定されたレベル及び低い予め決定されたレベルを取得するために変動する。タイムスロットｎ＋１の終了前にも、高電源電圧ＰＶ２及び低電源電圧ＰＶ３が選択のために利用できる。
【００８７】
選択された電源電圧に最も近いレベルを有する選択されていない電源電圧は、選択した電源電圧のレベルを交差するように変化する。選択されていない両方の電源電圧の変動は、選択されていない電源電圧の一つしか変化しない場合に比べて最大の変動が小さくなるという利点を有する。
【００８８】
結論として、本発明の好適な実施の形態において、送信機は、出力電力Ｐｏを有する送信信号Ｖｏを発生するために電源入力部ＰＩ及び出力部ＰＡＯを有する電力増幅器ＰＡを具える。電源ＰＳは、第１レベルを有する第１の電源電圧ＰＶ１及び第１レベルより上の第２レベルを有する第２の電源電圧ＰＶ２を発生するために電源出力部ＰＳＯ１，ＰＳＯ２を有する。スイッチング回路ＳＣを電源出力部ＰＳＯ１，ＰＳＯ２と電源入力部ＰＩとの間に配置して、第１の電源電圧ＰＶ１と第２の電源電圧ＰＶ２のうちの選択したものを電力増幅器ＰＡに供給する。コントローラＣＯは、出力電力Ｐｏの第１の所望のレベルを表す第１の電力変更コマンドＰＣに応答して、制御信号をスイッチング回路ＳＣに供給して、第１の電源電圧ＰＶ１を電源入力部ＰＩに供給する。出力電力Ｐｏの第２の所望のレベルを表すとともに第１の電力変更コマンドＰＣに続く第２の電力変更コマンドＰＣに応答して、コントローラＣＯは、制御信号をスイッチング回路ＳＣに供給し、上記第１の所望のレベル及び上記第２の所望のレベルに応じて第１の電源電圧ＰＶ１又は第２の電源電圧ＰＶ２を増幅器の電源入力部ＰＩに供給する。コントローラＣＯは、所望の場合には電源電圧ＰＶ１，ＰＶ２のうちの少なくとも一方を変更するよう電源ＰＳを制御して、所望の場合にはほぼ瞬時に出力電力Ｐ０を増大するのに適切なレベルで利用できる電源電圧の一つを常に有する。
【００８９】
上記実施の形態は、本発明を制限するものではなく、当業者は、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく幾多の変形例を設計することができる。
【００９０】
特許請求の範囲において、括弧内の参照符号は特許請求の範囲を制約するものではない。動詞「具える」及びその活用形の使用は、特許請求の範囲で言及する素子又はステップの存在を除外するものではない。素子は、複数の素子の存在を除外するものではない。本発明を、複数の個別の素子を具えるハードウェア及び適切にプログラムされたコンピュータによって実現することができる。複数の手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段の幾つかを、ハードウェアの同一アイテムによって実施することができる。所定の方策を互いに相違する複数の請求項で言及することは、これらの手段の組合せを好適に用いることができないことを表しているのではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】省電力の送信機のブロック図を示す。
【図２】ハンドヘルド及び基地局を示す。
【図３】送信機の出力電力の変化の一例を示す。
【図４】二つの電源電圧が存在する本発明による実施の形態を示す。
【図５】図４に示す実施の形態の電源電圧の選択を制御するアルゴリズムを示す。
【図６】二つの電源電圧が存在する本発明による実施の形態を示す。
【図７】図６に示す実施の形態の電源電圧の選択を制御するアルゴリズムを示す。
【図８】二つの電源電圧が存在する本発明による実施の形態を示す。
【図９】図８に示す実施の形態の電源電圧の選択を制御するアルゴリズムを示す。
【図１０】三つの電源電圧が存在する本発明による実施の形態を示す。
【図１１】三つの電源電圧が存在する本発明による他の実施の形態を示す。
【図１】
2007508734.tif 000003
【図２】
2007508734.tif 000004
【図３】
2007508734.tif 000005
【図４】
2007508734.tif 000006
【図５】
2007508734.tif 000007
【図６】
2007508734.tif 000008
【図７】
2007508734.tif 000009
【図８】
2007508734.tif 000010
【図９】
2007508734.tif 000011
【図１０】
2007508734.tif 000012
【図１１】
2007508734.tif 000013
【国際調査報告】
2007508734.tif 000014
2007508734.tif 000015
2007508734.tif 000016