專利名稱：一種td-scdma終端及其射頻功放省電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別是涉及一種TD-SCDMA終端及其射頻功 ;改省電方法。
技術(shù)背景時(shí)分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統(tǒng)是我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三 代移動(dòng)通信系統(tǒng)，TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)增強(qiáng)民族產(chǎn)業(yè)能力和中國移動(dòng)通 信技術(shù)的發(fā)展有重大意義。目前TD-SCDMA終端的發(fā)展現(xiàn)狀仍然是 TD-SCDMA商用化的瓶頸。作為支持中國3G標(biāo)準(zhǔn)的終端，它的通訊功能變 得更加強(qiáng)大，除了傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)，高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等也逐漸成為終端的必備功 能，這些新的功能對(duì)終端省電設(shè)計(jì)提出了更高的要求，同時(shí)，終端功耗也是用 戶最為關(guān)心的終端直觀性能之一，因此終端的省電成為直接影響TD-SCDMA 商用進(jìn)程的重要因素。無線收發(fā)信才幾是TD-SCDMA終端系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，也是一個(gè)主 要耗電單元。圖1是TD-SCDMA終端射頻前端結(jié)構(gòu)示意圖。如圖l所示，對(duì) 發(fā)射鏈路，射頻信號(hào)由射頻收發(fā)機(jī)(Tranceiver)輸出，經(jīng)功率放大器(PA)、 隔離器(Isolator)及天線開關(guān)(ANT—SW)，由天線發(fā)射到空間;對(duì)接收鏈路， 信號(hào)從天線端被接收，經(jīng)天線開關(guān)、聲表面濾波器(SAW)送入射頻收發(fā)機(jī)。 當(dāng)終端工作在發(fā)射模式時(shí)，功率放大器(PA)是鏈路中最主要的耗能器件， 如果功率放大器的實(shí)際效率很低，整個(gè)系統(tǒng)的功耗就會(huì)很大。因此，如何提高功放效率，進(jìn)而減少終端上行功率消耗就成為亟待解決的 技術(shù)問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種TD-SCDMA終端及其射頻功放省 電方法，以提高終端中功放效率，從而減少終端上行功率消耗。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下一種TD-SCDMA終端，包括供電電池、基帶處理芯片和功率放大器，還 包括供電電壓控制電路，其中所述基帶處理芯片，用于根據(jù)配置的輸出功率輸出控制信號(hào)到供電電壓控 制電路；所述供電電壓控制電路，用于根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)供電電池的輸出電壓進(jìn) 行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到功率放大器，對(duì)功率放大器進(jìn)行供電。較佳地，所述供電電壓控制電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器、DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器和 LC濾波器，其中所述基帶處理芯片，進(jìn)一步用于輸出GPIO信號(hào)到DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器， 控制DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)，以及根據(jù)配置的輸出功率輸出SPI信號(hào)到數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)輸入的SPI信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出模擬電壓信 號(hào)到DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器；所述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)模擬電壓信號(hào)對(duì)供電電池的輸出電壓 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到LC濾波器；所述LC濾波器，用于對(duì)DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行濾波后輸出 到功率放大器，對(duì)功率放大器進(jìn)行供電。一種TD-SCDMA終端的射頻功放省電方法，包括在功率放大器與供電電池之間引入供電電壓控制電路，由所述供電電壓控 制電路根據(jù)配置的輸出功率對(duì)功率放大器的供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。較佳地，所述方法還包括根據(jù)供電電壓控制電路中各器件的時(shí)間響應(yīng)特 性，以及TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的時(shí)序特點(diǎn)對(duì)供電電壓調(diào)節(jié)的時(shí)序進(jìn)行控制。較佳地，所述對(duì)供電電壓調(diào)節(jié)的時(shí)序進(jìn)行控制包括設(shè)計(jì)功放供電電壓的 初始化和關(guān)閉時(shí)序，供射頻發(fā)射開關(guān)使用；以及設(shè)計(jì)功放供電電壓調(diào)節(jié)時(shí)序， 供發(fā)射常開時(shí)，相鄰發(fā)射時(shí)隙之間功率變化使用。較佳地，所述根據(jù)配置的輸出功率對(duì)功率放大器的供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)具體 包括如下步驟A、給出各時(shí)時(shí)隙的發(fā)射功率，判斷所述發(fā)射功率是否超過臨界功率，若 是，進(jìn)入步驟B，否則，進(jìn)入步驟D;B、 按高功率的擬合函數(shù)計(jì)算功率控制字；C、 根據(jù)功率控制字與供電電壓關(guān)系函數(shù)，計(jì)算供電電壓，并根據(jù)供電電 壓計(jì)算供電電壓控制字后，進(jìn)入步驟F;D、 按低功率的擬合函數(shù)計(jì)算功率控制字；E、 根據(jù)最小供電電壓計(jì)算供電電壓控制字；F、 寫入功率控制字和供電電壓控制字。 較佳地，步驟F之前還包括在確定有連續(xù)的發(fā)射時(shí)隙，且有電壓跨度超過極限值時(shí)，將低電壓調(diào)高， 使電壓跨度等于極限值，并根據(jù)調(diào)整后的電壓重新計(jì)算供電電壓控制字。 較佳地，所述功率控制字與供電電壓關(guān)系函數(shù)的獲取包括如下步驟 Cl、寫入不同的功率控制字；C2、測量ACLR,調(diào)整功放供電電壓，使ACLR剛好達(dá)標(biāo)； C3、測得每個(gè)功率控制字對(duì)應(yīng)的供電電壓；C4、以功率控制字為輸入，供電電壓為輸出，進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得出擬 合函數(shù)。較佳地，所述高功率的擬合函數(shù)的獲取包括如下步驟 Bl、寫入不同的高功率控制字；B2、根據(jù)功率控制字對(duì)供電電壓的擬合函數(shù)計(jì)算并配置電壓； B3、測得各功率控制字對(duì)應(yīng)的輸出功率；B4、以功率值為輸入，功率控制字為輸出，進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得出高功 率擬合函數(shù)并找到臨界功率。較佳地，所述低功率的擬合函數(shù)的獲取包括如下步驟 Dl、寫入不同的低功率控制字； D2、配置最低電壓；D3、測得各功率控制字對(duì)應(yīng)的輸出功率；D4、以功率值為輸入，功率控制字為輸出，進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得出低功 率擬合函數(shù)。的效果是功放功耗大幅降低。同時(shí)在硬件、時(shí)序控制及自動(dòng)校準(zhǔn)方面，盡量利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)新功能同時(shí)避免了系統(tǒng)復(fù)雜度的增加。


圖1為TD-SCDMA終端射頻前端結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為TD-SCDMA終端發(fā)射功率的概率分布圖(郊區(qū))； 圖3為供電電壓不變和供電電壓隨輸出功率改變兩種情況下的功放功耗 對(duì)比示意圖；圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施的TD-SCDMA終端的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明的功放供電電壓變化的時(shí)序控制示意圖； 圖6為本發(fā)明的功率校準(zhǔn)步驟圖； 圖7為本發(fā)明的供電電壓控制流程圖。
具體實(shí)施方式
首先對(duì)TD-SCDMA終端的發(fā)射信號(hào)特性進(jìn)行分析，從中探尋改善功放效 率的途徑。3G通信技術(shù)中普遍采用了四相移鍵控(QPSK)調(diào)制和碼分多址(CDMA ) 調(diào)制方式，TD-SCDMA系統(tǒng)也是如此。為保證這種非恒包絡(luò)信號(hào)盡量不失真， 終端發(fā)射鏈路，尤其射頻功率放大器需要有較高的線性。為此，3G無線通訊 標(biāo)準(zhǔn)(3GPP)中對(duì)衡量上行信號(hào)的線性度的鄰道泄漏比(ACLR)做出了嚴(yán)格 規(guī)定。鄰道泄漏比是反映系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)線性的一個(gè)重要指標(biāo)，其定義為主信道 的發(fā)射功率與其落到相鄰信道輻射功率的比值，在TD-SCDMA系統(tǒng)中分別規(guī) 定了第一鄰道(主信道土1.6MHz) ACLR和第二鄰道(主信道土3.2MHz)ACLR, 限值分別為33dB和43dB。這些發(fā)射信號(hào)線性度的指標(biāo)要求在TD-SCDMA終 端中必須采用高線性的甲類或曱乙類射頻功率放大器。這種類型的功率放大器 的功率效率(PAE)不高，最大只有40%左右。根據(jù)3GPP規(guī)范，TD-SCDMA射頻發(fā)射機(jī)的輸出功率應(yīng)在-49dBm至 24dBm之間變化，功放的效率隨功放的輸出功率做同向變化。如前述，射頻 功放效率最大40%左右，這種最高效率只出現(xiàn)在功放最大功率輸出時(shí)，隨輸出 功率的降低，效率會(huì)更低。在實(shí)際應(yīng)用中，終端發(fā)射機(jī)并非總是工作在最大功 率輸出條件。圖2是TD-SCDMA終端發(fā)射功率的概率分布圖(郊區(qū))。從圖 中可以看到，多數(shù)情況下，TD-SCDMA終端的發(fā)射功率都小于其最大發(fā)射功率24dBm，90。/。左右的發(fā)射功率都小于16dBm，即TD-SCDMA終端的功放在 多數(shù)時(shí)間發(fā)送的都是低功率信號(hào)。在市區(qū)和郊區(qū)環(huán)境下，TD-SCDMA終端的 平均輸出功率分別為5dBm和10dBm, 因而，對(duì)TD-SCDMA終端而言，提 高功放效率最有效的途徑是提高低功率水平時(shí)的功放效率。對(duì)于傳統(tǒng)的射頻功放的供電方式，電池供電Vbat直接與功放的供屯管腳 Vcc相連，功放的供電電壓不能實(shí)時(shí)調(diào)整。在最大發(fā)射功率24dBm的情況下， 發(fā)射信號(hào)需滿足3GPP中對(duì)ACLR的要求。隨著發(fā)射功率的減小，信號(hào)幅度減 小，同樣供電條件下的發(fā)射信號(hào)的線性會(huì)增加，要滿足ACLR指標(biāo)，射頻功 放已經(jīng)不再需要如最大發(fā)射功率時(shí)的高線性區(qū)的靜態(tài)工作點(diǎn)，從而發(fā)射信號(hào)的 線性出現(xiàn)冗余。同時(shí)，隨著發(fā)射功率的減小，功放的效率急劇下降。通過以上分析可知，如果射頻功放的供電電壓能隨發(fā)射功率的大小實(shí)時(shí)地 調(diào)整，就能始終將發(fā)射信號(hào)線性控制于合理水平，從而有效地提高功放效率， 節(jié)省功率。圖3為供電電壓不變和供電電壓隨輸出功率改變兩種情況下的功放 功耗對(duì)比示意圖。可以看出，功率放大器在供電電壓隨輸出功率改變時(shí)的功耗 明顯低于供電電壓不變時(shí)的功耗。基于以上分析，下面從三個(gè)方面對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。一、硬件設(shè)計(jì)請(qǐng)參照?qǐng)D4,本發(fā)明較佳實(shí)施的TD-SCDMA終端包括供電電池、基帶處 理芯片、供電電壓控制電路和功率放大器。現(xiàn)有的TD-SCDMA終端射頻功放 供電方式是電池直接給功率放大器供電，本發(fā)明主要做如下改進(jìn)在電池供電 與功放的供電端口之間引入供電電壓控制電路。在本發(fā)明的TD-SCDMA終端 中，所述基帶處理芯片用于根據(jù)配置的輸出功率輸出控制信號(hào)到供電電壓控制 電路；所述供電電壓控制電路，用于根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)供電電池的輸出電壓 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到功率放大器，對(duì)功率放大器進(jìn)行供電。其中，所述供電電壓控制電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、 DC-DC電壓轉(zhuǎn)換 器和LC濾波器。DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器采用buck拓樸結(jié)構(gòu)，具有高開關(guān)頻率、高轉(zhuǎn)換效率、 低直流壓降，而且采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)節(jié)， 使射頻功放供電電壓在一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。DC-DC輸出端的電容電感選取直接影響DC-DC的工作性能。整體上看， 電容電感組成一個(gè)LC低通濾波器，電感電容的取值要保證濾波器有合適的拐 角頻率以濾除開關(guān)紋波。此外，考慮到電路的瞬態(tài)響應(yīng)和寄生參數(shù)，還需進(jìn)一 步分析。對(duì)于電感，首先要求盡量低的直流電阻，以減小輸出電壓的損耗。從 電感取值上，低值電感可提高輸出電流變化速度，從而改善轉(zhuǎn)換器的負(fù)載瞬態(tài) 響應(yīng)，但過低的電感值會(huì)影響瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性，而且增加輸出電壓紋波。對(duì) 于電容，要求盡量小的有效串聯(lián)電阻(ESR)以減小輸出電壓紋波。電容取值 從兩個(gè)方面權(quán)衡為保證負(fù)載瞬態(tài)變化時(shí)電壓穩(wěn)定，容值要足夠大；為使輸出 端電壓變化有更短的響應(yīng)時(shí)間，容值要足夠小。通常，DC-DC的數(shù)據(jù)手冊會(huì) 給出推薦的電感電容值，可結(jié)合系統(tǒng)需求選擇合適的器件。DAC產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào)VcoN作為電壓轉(zhuǎn)換器的電壓控制輸入，用來調(diào) 節(jié)輸出電壓值。DAC的控制可復(fù)用自動(dòng)頻率控制的三總線SPI—AFC,此信號(hào) 由基帶處理芯片給出。在本發(fā)明中，基帶處理芯片輸出一獨(dú)立的GPIO信號(hào)DCDCJ3N作為 DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)信號(hào)。硬件設(shè)計(jì)只是本發(fā)明內(nèi)容的一部分，要將硬件真正應(yīng)用于TD-SCDMA終 端系統(tǒng)，還要有相應(yīng)的時(shí)序和自動(dòng)校準(zhǔn)及控制方法相配合。二、時(shí)序設(shè)計(jì)由于時(shí)分雙工(TDD)的特點(diǎn)，時(shí)序?qū)D-SCDMA終端系統(tǒng)非常重要。 本發(fā)明中引入了功》文供電電壓的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，因此要考慮功放供電電壓變化 的時(shí)序控制。為方侵皇見，將這種控制命名為自動(dòng)供電控制(Auto Power Supply Control, APSC)。功放供電電壓時(shí)序取決于兩個(gè)方面，一是功放供電電壓控制電路中各器件 的時(shí)間響應(yīng)特性，另一個(gè)是TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的時(shí)序特點(diǎn)。DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的時(shí)間響應(yīng)特性，主要涉及兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)打開時(shí)間 和輸出壓擺率(slew rate,即輸出電壓的轉(zhuǎn)換速率，單位可以是V/us)。這兩 個(gè)參數(shù)分別決定APSC的打開提前時(shí)間和APSC調(diào)節(jié)的提前時(shí)間。以LM3208 為例，典型打開時(shí)間延遲約40us,最長達(dá)60us，壓擺率約為0.14 V/us。對(duì)DAC的時(shí)間特性，同樣關(guān)注打開時(shí)間(或喚醒時(shí)間)和輸出壓擺率。以MAX5742為例，喚醒時(shí)間為8us,壓擺率為0.5V/us。TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中，對(duì)于上行時(shí)隙，時(shí)序控制的難點(diǎn)在于終端存 在連續(xù)發(fā)射時(shí)隙時(shí)，時(shí)隙間的保護(hù)間隔只有12.5us, APSC要在此時(shí)間內(nèi)完成 變化。相對(duì)于現(xiàn)有的典型DC-DC器件的壓擺率，若要實(shí)現(xiàn)輸出最高電壓與最 低電壓之間的變化，12.5us的時(shí)間已經(jīng)不夠。根據(jù)上述情況，本發(fā)明進(jìn)行如下設(shè)計(jì)發(fā)射初始化和關(guān)閉的情況主要作如下考慮，DC-DC和DAC的初始化可 并行操作，給各器件的時(shí)間響應(yīng)留有足夠余量。以LM3208和MAX5742搭建 的供電電壓控制電路為例，如圖5所示，DCDC—ON提前于發(fā)射時(shí)隙起始點(diǎn) Tl=60us打開。于發(fā)射起始點(diǎn)前T2=28us，喚醒DAC，于發(fā)射起始點(diǎn)前T3=20us， 寫入所需APSC。當(dāng)發(fā)射結(jié)束時(shí)，DCDC—ON和DAC隨即關(guān)閉。連續(xù)發(fā)射的情況連續(xù)的發(fā)射時(shí)隙之間，發(fā)射保持常開，DCDCJ3N維持 不變。因連續(xù)發(fā)射各時(shí)隙的功率可能不同，APSC需要在兩時(shí)隙間完成變化， 設(shè)定APSC于前一時(shí)隙結(jié)束時(shí)即開始變化。如圖5所示，仍以LM3208和 MAX5742搭建的電壓控制電路為例，允許的LM3208輸出電壓調(diào)整的時(shí)間跨 度約為10.5us (減去了 MAX5742的變化響應(yīng)時(shí)間)，由LM3208壓擺率算出 供電電壓最大跨度為1.5V,這個(gè)電壓跨度能基本滿足現(xiàn)有應(yīng)用中連續(xù)發(fā)射時(shí) 隙的功放供電電壓調(diào)整的要求。同時(shí)，考慮到技術(shù)前瞻性，后續(xù)TD-SCDMA 系統(tǒng)中可能出現(xiàn)連續(xù)發(fā)射功率變化大的應(yīng)用，本發(fā)明給出了供電電壓跨度超過 器件能提供的最大跨度情況下的應(yīng)對(duì)策略。在連續(xù)時(shí)隙所在子幀開始前，終端 根據(jù)高層指令已經(jīng)預(yù)置好各上行時(shí)隙的功率，同時(shí)也預(yù)置好各功率對(duì)應(yīng)的供電 電壓。對(duì)連續(xù)時(shí)隙間的供電電壓差做判別，電壓差超過極限值的，為保證發(fā)射 信號(hào)的穩(wěn)定和性能，將相對(duì)低的預(yù)置電壓調(diào)高，使電壓差恰為最大跨度值。由 于可能存在兩以上的連續(xù)發(fā)射時(shí)隙，此判別需要循環(huán)進(jìn)行，直到?jīng)]有電壓跨度 超過極限值情況為止。圖7的供電電壓控制流程圖的右半部分描述了這一過 程。這種兼顧極端情況的應(yīng)對(duì)策略保證了發(fā)明方案的完整性。上述時(shí)序顧及了各器件的時(shí)間響應(yīng)以及TD-SCDMA系統(tǒng)幀的特殊結(jié)構(gòu)， 能夠保證終端發(fā)射信號(hào)的完整穩(wěn)定。三、自動(dòng)功率校準(zhǔn)和控制方法現(xiàn)有的校準(zhǔn)程序中，功率校準(zhǔn)方式是，功放供電電壓恒定，給定不同的功 率控制字，測量對(duì)應(yīng)的功率輸出，然后以測得的功率值為輸入，功率控制字為輸出，用最小二乘法擬合多項(xiàng)式曲線(一般是3次多項(xiàng)式)，將擬合的函數(shù)存 入終端。自動(dòng)功率控制時(shí)，根據(jù)不同的功率值，用擬合函數(shù)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的功率 控制字。因?yàn)楸景l(fā)明中功放供電電壓可變，影響輸出功率的變量多了一個(gè)，功率校 準(zhǔn)和控制所要涉及的情況復(fù)雜了許多。首先，每個(gè)功率點(diǎn)需要多大的功放供電電壓？電壓太大達(dá)不到省電的目 的，電壓太小有可能功放線性不夠，造成ACLR不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。綜合以上兩個(gè)方 面，對(duì)于某一特定輸出功率，選用剛好使ACLR滿足要求的最小供電電壓。理論上，規(guī)定了 ACLR標(biāo)準(zhǔn)后，功率控制字、功放輸出功率以及供電電 壓之間存在——對(duì)應(yīng)的關(guān)系。只要找到這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，在TD-SCDMA終端允 許的輸出功率范圍內(nèi)，都可以按此關(guān)系對(duì)供電電壓和輸出功率進(jìn)行同步的調(diào) 整。但實(shí)際應(yīng)用中DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓有一定范圍。以LM3208為例， 典型的輸出電壓范圍是0.8V至3.6V (實(shí)際中輸出的最高電壓不超過電池的供 電電壓)。即現(xiàn)實(shí)情況中，功放供電電壓降至DC-DC輸出下限時(shí)，已不可能 再降。為應(yīng)對(duì)此情況，本發(fā)明按照上述電壓功率對(duì)應(yīng)關(guān)系，以DC-DC輸出下 限電壓所對(duì)應(yīng)的功率(后文簡稱臨界功率)為分界點(diǎn)，將功放校準(zhǔn)和控制以功 率為準(zhǔn)分成兩部分，分別進(jìn)行校準(zhǔn)。關(guān)于功率校準(zhǔn)和控制，還隱藏著另一問題ACLR指標(biāo)只適用于一定功率 范圍。隨著發(fā)射功率下降，發(fā)射噪底與發(fā)射功率接近，功率降到一定程度后， 供電電壓不論如何調(diào)整，ACLR也不能滿足要求(并非功放的線性而是噪底造 成)。即存在適用ACLR指標(biāo)的功率下限臨界點(diǎn)。通常情況，適用ACLR指標(biāo) 的功率下限臨界點(diǎn)的功率遠(yuǎn)低于供電電壓下限造成的臨界功率，因此，此情況 在現(xiàn)實(shí)中不構(gòu)成實(shí)質(zhì)性問題。臨界功率以上的校準(zhǔn)，利用了在規(guī)定的ACLR指標(biāo)下，功率控制字、功 放輸出功率和功放供電電壓的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，具體方法如下首先制定合適的ACLR指標(biāo)，要求在一定功率范圍內(nèi)發(fā)射信號(hào)的ACLR 都達(dá)到此指標(biāo)。3GPP對(duì)TD-SCDMA終端系統(tǒng)的ACLR要求是第 一鄰道33dB和第二鄰道43dB。考慮某些極端情況，設(shè)計(jì)中會(huì)留有余量。此指標(biāo)要視不同 終端方案而定，對(duì)于現(xiàn)有的終端方案，可規(guī)定系統(tǒng)的ACLR第一鄰道38dB和 第二鄰道48dB，通常情況是，第一鄰道ACLR要比第二鄰道ACLR更難達(dá)標(biāo)。 測量功率控制字與功放供電電壓的關(guān)系函數(shù)。以功率控制字為輸入，測量 當(dāng)發(fā)射信號(hào)滿足上述ACLR指標(biāo)時(shí)，每個(gè)控制字對(duì)應(yīng)的最低的功放供電電壓， 將測試結(jié)果用最小二乘法多項(xiàng)式擬合，得出擬合函數(shù)，存入終端。此過程需要 反復(fù)試探。功率校準(zhǔn)時(shí)，對(duì)于每個(gè)功率控制字，以擬合函數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的供電電壓， 直接以此電壓值反算DAC的控制字(DC-DC和DAC的輸入輸出線性)。這樣 在功率校準(zhǔn)過程中，功放供電電壓做到隨功率相應(yīng)變化。此外，功率校準(zhǔn)之前， 供電電壓與功率并未直接建立函數(shù)關(guān)系，加之不同終端的自動(dòng)功率控制(APC ) 差異，導(dǎo)致前述的臨界功率在校準(zhǔn)前只是個(gè)大致的范圍，沒有確定值。經(jīng)上述 APC校準(zhǔn)步驟，得到了確定的臨界功率點(diǎn)。臨界功率以下的功率校準(zhǔn)方法與原有功率校準(zhǔn)方法相同，從臨界功率點(diǎn)到 TD-SCDMA系統(tǒng)要求的發(fā)射最小功率-49dBm,以固定的DC-DC最小輸出電 壓作為功放供電電壓，進(jìn)行功率校準(zhǔn)，得出擬合函數(shù)。功率校準(zhǔn)的步驟如圖6 所示。前面提及DC-DC的輸出電壓也存在上限，此上限對(duì)系統(tǒng)性能的潛在影響 也應(yīng)充分考慮。輸出功率較大情況下，功放供電電壓可能被鎖定于DC-DC輸出的最高點(diǎn)，不能繼續(xù)升高。具體電壓值為VBAT-RDC*I，其中VBAT為電池供電電壓，RDC為DC-DC內(nèi)部開關(guān)及外圍電感的直流電阻之和，I為輸出負(fù)載電 流。顯然，在電池電壓不足的情況下，高功率信號(hào)的線性會(huì)下降，可能造成 ACLR不達(dá)標(biāo)。為避免這一問題，本發(fā)明一方面盡量選用直流電阻低的DC-DC 和電感器件，避免不必要的壓降，目前業(yè)界的水平已能將兩器件串聯(lián)的直流電 阻阻值控制在150mQ左右；另一方面如前所述，對(duì)校準(zhǔn)用的ACLR指標(biāo)留有 一定余量，這樣即使功放供電不足，發(fā)射信號(hào)也能滿足3GPP關(guān)于ACLR的要 求。參考上述功率校準(zhǔn)，可以得到功率控制的方法。功率控制的完整流程如圖 7所示，以臨界功率為分界點(diǎn)，分界點(diǎn)兩側(cè)的輸出功率控制方式不同。臨界功率以上，調(diào)用可變供電電壓情況下的輸出功率與功率控制字的擬合函數(shù)計(jì)算功率控制字，再調(diào)用功率控制字對(duì)應(yīng)供電電壓的函數(shù)計(jì)算APSC控制字，實(shí)現(xiàn)功 放供電電壓與功率配合調(diào)整；臨界功率以下，只調(diào)用恒定的最小供電電壓下， 輸出功率與功率控制字的擬合函數(shù)計(jì)算功率控制字，調(diào)整功放功率，將功放供 電電壓直接鎖定于最小電壓。此外，因?yàn)闀r(shí)序的限制，對(duì)連續(xù)發(fā)射情況還要增 加監(jiān)控供電電壓變化跨度不超過規(guī)定范圍的步驟，具體情況和方法在連續(xù)發(fā)射 的時(shí)序設(shè)計(jì)部分已有詳細(xì)描述。實(shí)際應(yīng)用中，功放供電電壓并不要求精確，且ACLR指標(biāo)已留有余量， 因此對(duì)于同 一版本的不同終端，可使用同 一個(gè)功率控制字對(duì)功放供電電壓的函 數(shù)關(guān)系，這樣大幅節(jié)省了終端自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間。本發(fā)明從提高低輸出功率時(shí)射頻功率放大器效率入手，通過硬件上改進(jìn)射 頻功放的供電方式，顯著減少終端上行功率消耗。并結(jié)合TD-SCDMA系統(tǒng)上 行突發(fā)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)，提出了相應(yīng)的上行功率控制時(shí)序以及自動(dòng)功率校準(zhǔn)及控制 方法，使提高射頻功放效率的硬件設(shè)計(jì)真正運(yùn)用于TD-SCDMA終端中，實(shí)現(xiàn) TD-SCDMA終端的進(jìn)一步省電。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同 替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求 范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種TD-SCDMA終端，包括供電電池、基帶處理芯片和功率放大器，其特征在于，還包括供電電壓控制電路，其中所述基帶處理芯片，用于根據(jù)配置的輸出功率輸出控制信號(hào)到供電電壓控制電路；所述供電電壓控制電路，用于根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)供電電池的輸出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到功率放大器，對(duì)功率放大器進(jìn)行供電。
2. 如權(quán)利要求1所述的TD-SCDMA終端，其特征在于，所述供電電壓控 制電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器、DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器和LC濾波器，其中所述基帶處理芯片，進(jìn)一步用于輸出GPIO信號(hào)到DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器， 控制DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)，以及根據(jù)配置的輸出功率輸出SPI信號(hào)到數(shù) 模轉(zhuǎn)換器；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)輸入的SPI信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出模擬電壓信 號(hào)到DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器；所述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)模擬電壓信號(hào)對(duì)供電電池的輸出電壓 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到LC濾波器；所述LC濾波器，用于對(duì)DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行濾波后輸出 到功率放大器，對(duì)功率放大器進(jìn)行供電。
3. —種TD-SCDMA終端的射頻功放省電方法，其特征在于，包括 在功率放大器與供電電池之間引入供電電壓控制電路，由所述供電電壓控制電路根據(jù)配置的輸出功率對(duì)功率放大器的供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括 根據(jù)供電電壓控制電路中各器件的時(shí)間響應(yīng)特性，以及TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的時(shí)序特點(diǎn)對(duì)供電電壓調(diào)節(jié)的時(shí)序進(jìn)行控制。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對(duì)供電電壓調(diào)節(jié)的時(shí)序 進(jìn)行控制包括設(shè)計(jì)功放供電電壓的初始化和關(guān)閉時(shí)序，供射頻發(fā)射開關(guān)使用；以及設(shè)計(jì) 功放供電電壓調(diào)節(jié)時(shí)序，供發(fā)射常開時(shí)，相鄰發(fā)射時(shí)隙之間功率變化使用。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)配置的輸出功率對(duì) 功率放大器的供電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)具體包括如下步驟A、 給出各時(shí)時(shí)隙的發(fā)射功率，判斷所述發(fā)射功率是否超過臨界功率，若 是，進(jìn)入步驟B,否則，進(jìn)入步驟D;B、 按高功率的擬合函數(shù)計(jì)算功率控制字；C、 根據(jù)功率控制字與供電電壓關(guān)系函數(shù)，計(jì)算供電電壓，并根據(jù)供電電 壓計(jì)算供電電壓控制字后，進(jìn)入步驟F;D、 按低功率的擬合函數(shù)計(jì)算功率控制字；E、 根據(jù)最小供電電壓計(jì)算供電電壓控制字；F、 寫入功率控制字和供電電壓控制字。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟F之前還包括 在確定有連續(xù)的發(fā)射時(shí)隙，且有電壓跨度超過極限值時(shí)，將低電壓調(diào)高，使電壓跨度等于極限值，并根據(jù)調(diào)整后的電壓重新計(jì)算供電電壓控制字。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述功率控制字與供電電壓 關(guān)系函數(shù)的獲取包括如下步驟Cl、寫入不同的功率控制字；C2、測量鄰道泄漏比ACLR，調(diào)整功放供電電壓，使ACLR剛好達(dá)標(biāo)； C3、測得每個(gè)功率控制字對(duì)應(yīng)的供電電壓；C4、以功率控制字為輸入，供電電壓為輸出，進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得出擬 合函數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述高功率的擬合函數(shù)的獲 取包括如下步驟Bl、寫入不同的高功率控制字；B2、根據(jù)功率控制字對(duì)供電電壓的擬合函數(shù)計(jì)算并配置電壓； B3、測得各功率控制字對(duì)應(yīng)的輸出功率；B4、以功率值為輸入，功率控制字為輸出，進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得出高功 率擬合函數(shù)并找到臨界功率。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述低功率的擬合函數(shù)的獲 取包括如下步驟Dl、寫入不同的低功率控制字； D2、配置最低電壓；D3、測得各功率控制字對(duì)應(yīng)的輸出功率；D4、以功率值為輸入，功率控制字為輸出，進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得出低功 率擬合函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種TD-SCDMA終端及其射頻功放省電方法。所述TD-SCDMA終端包括供電電池、基帶處理芯片和功率放大器，還包括供電電壓控制電路，其中所述基帶處理芯片，用于根據(jù)配置的輸出功率輸出控制信號(hào)到供電電壓控制電路；所述供電電壓控制電路，用于根據(jù)所述控制信號(hào)對(duì)供電電池的輸出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到功率放大器，對(duì)功率放大器進(jìn)行供電。依照本發(fā)明，可以顯著降低TD-SCDMA終端的發(fā)射功耗。
文檔編號(hào)H04Q7/32GK101217748SQ20081005575
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者偉 劉, 李濟(jì)水 申請(qǐng)人:北京天碁科技有限公司