CN102405595A - 基于波形线性的pa增益状态切换 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于优化现有低成本多增益状态功率放大器(PA)的功耗，以增加无线通信设备的通话时间的技术。在示例性的实施例中，诸如基带处理器之类的设备操作以将具有至少两个增益状态的、用于放大发射信号的多级PA设置为最低的功耗增益状态。设备根据识别的最大功率减小(MPR)值来计算转换功率电平，并且当发射功率电平高于所计算得到的转换功率电平时，将PA从较低增益状态切换到较高增益状态。

Description

基于波形线性的PA增益状态切换

基于35U.S.C.§119要求优先权

本专利申请要求于2009年4月21日递交的、题为“WAVEFORMVARIABLE PA SWITCHPOINTS IMPLEMENTATION IN UE WITH MULTIGAIN STATE PA FOR LOW COST BATTERY LIFE OPTIMIZATION”的临时申请No.61/171,299的优先权，该临时申请已转让给本申请的受让人，故以引用方式将其明确地并入本文。

技术领域

概括地说，本发明涉及电子学，具体地说，本发明涉及发射机功耗的优化并且因此涉及无线通信设备的通话时间。

背景技术

通常将移动手机处生成的射频(RF)信号进行放大，通过手机天线进行发射，并发送给基站以便分发给接收机。通常，手机的操作频带是预先确定的，对于诸如WCDMA(宽带码分多址)和CDMA(码分多址)之类的各种移动标准来说，主要在从450MHz到2.6GHz的频率范围中。

通常，当手机远离接收基站时，手机需要以较高的输出功率电平来进行发射，以便在基站处维持预定的信号强度以实现充分接收。相反，手机离基站越近，则所需要的发射功率就越少。使用从基站向手机发送的RF控制信号中所嵌入的命令来调整手机的输出功率。

手机发射的信号和因此RF功率放大器输出信号必须满足关于频谱再生的政府法规(其还被称作线性-该线性通常是根据相邻信道泄露功率比(ACLR)来测量的，为了使信号之间的干扰最小化，ACLR规定了对于其它频率信道的最大可允许干扰)。

一些已知的移动设备(手机)具有一直由满电池电压来供电的RF功率放大器。在这种偏压状况下，通常将RF功率放大器设计为在最大发射功率电平(例如，某些WCDMA移动手机中的+28dBm)处满足线性规范。统计来说，功率放大器仅在一小部分时间期间以最大线性输出功率进行发射，而大多数发射则是以相当低的功率电平(比最大功率低10-20dB)来进行的。

来自功率放大器(并且因此手机)的实际输出功率电平是从某一-50dBm到28dBm连续的。与传统的单路径功率放大器相比，多增益状态功率放大器在低功率输出时消耗较少的电流。

通常，使用两个或三个功率增益状态来实现多增益状态功率放大器。在三增益状态解决方案中，这三个状态包括高功率(HP)、中等功率(MP)和低功率(LP)。对于示例性的普通WCDMA波形来说，可以将HP增益状态设置为从16dBm到28dBm的期望的最大输出功率范围，可以将MP增益状态设置为从8dBm到16dBm，并且将LP增益状态设置为低于8dBm的所有功率电平。简而言之，使用两个、三个(或者更多个)功率路径来实现多增益状态功率放大器，每一个功率路径用于以固定的增益来传送某个预定的最大输出功率。(以dBm为单位的)切换点是定义转换功率电平的值，在该转换功率电平处，手机从一个PA增益状态切换(跳变)到高于其或者低于该PA增益状态的增益状态。目前，多增益状态PA没有动态地改变该PA切换点以说明发射的波形的固有差别，例如，线性差别。

如上所述，当PA被迫在非线性区域中操作时，可能发生频谱再生，这种情况发生在在PA的1db压缩点附近驱动PA时。因此，频谱再生描述了由于非线性放大器影响引起的功率放大器输出处的带外信号能量的增加。频谱再生在与期望的发射信道相邻的信道中是最显著的。对于UMTS来说，对功率放大器的要求是由期望的信道的+/-5MHz处的相邻信道泄露比(ACLR)来定义的。功率放大器的电压增益特性可以被描绘为：

v_o(t)＝g₁·v_i(t)+g₂·v_i(t)²+g₃·v_i(t)³+...+g_n·v_i(t)ⁿ    式(1)

其中，g₁·v_i(t)是放大器的线性增益，剩余项(即，g₂·v_i(t)²+g₃·v_i(t)³+...+g_n·v_i(t)ⁿ)表示非线性增益。如果信号携带调制的第三代合作伙伴计划(3GPP)射频(RF)，则非线性项将由于调制间失真而产生，从而导致造成误差矢量幅度(EVM)增加的带内失真项和造成ACLR增加的带外失真。

诸如UMTS版本5、6和7中的那些多码信号以及某些LTE规范(例如，3GPP版本8)中的那些多码信号之类的多码信号呈现出峰均功率比的增加，从而导致更大的动态信号变化。这些增加的信号变化需要增加的放大器线性，从而导致增加的功耗。当前结果显示，直接进行针对dB的dB的传送(即，信号的峰值功率与平均功率之比，其还称为峰均功率比(PAR))来实现放大器功率减少是不高效的。放大器频谱再生的分析显示，第三阶非线性增益项(“立方增益”)是ACLR增加的主要原因。立方项的总能量取决于输入信号的统计分布。

随着高速上行链路分组接入(HSUPA)的引入，在版本6中引入了用于对称为立方度量(CM)的放大器功率减小进行估计的新方法。CM是基于放大器立方增益项。CM描述了所观测信号中的立方分量与12.2kbps语音参考信号的立方分量之比。CM应用于高速下行链路分组接入(HSDPA)和HSUPA上行链路信号二者。统计分析显示，基于CM的估计的功率估值下降(de-rating)当与基于99.9％PAR的功率估值下降相比时呈现出明显更小的误差分布，其中该误差分布是实际功率估值下降和所估计的功率估值下降之差。

3GPP指定了最大功率减小(MPR)测试，该MPR测试验证移动手机的最大发射功率大于或等于额定最大发射功率(其中额定最大发射功率小于在本文中称为“最大-MPR”的量)，其中最大-MPR是发射的信号的CM的函数。

为了计算所选择的MPR，手机必须知道CM的值，并且如果需要的话(即，如果手机在最大功率附近操作)，则最后使用该信息将发射功率实际设置为从最大功率电平回退与MPR相等的量的发射功率电平。即使接收基站不能接收处于该更低(回退)的发射功率电平的发射信号，该标准也允许手机以更低的功率电平来进行发射。由于PA已处于最高增益状态和最大输出功率电平，因此其不能向上切换到任何下一个更高增益状态或者功率电平。

任何多码信号(其由正在发射的物理信道、其信道化代码和称为β项的权重来描绘特性)都具有其特定的CM和PAR。在UMTS中，该信号并且因此CM与PAR可以每隔2毫秒或者10毫秒发射时间间隔(TTI)进行改变。可以显示，对于版本6UMTS，存在物理信道参数和量化的β项的超过二十万个组合；本文将每一个这种组合称为一个可能的信号。因此，手机需要(通过查寻表等)查寻CM或者PAR，或者根据该信号的特性参数来在某个可允许误差内测量或估计这些值。但是，根据实际信号来测量CM或者PAR是公知的。

通常，语音波形与高线性相关联，这意味着相对于数据波形，任何相关联的线性度量(例如，立方度量、PAR等)较高。另一方面，数据波形具有较大的线性度量范围。

现有的PA实现未对语音和数据波形进行区分，或者对更多和更少的线性波形进行区分以便调整切换点以说明它们之间的线性差异。这不公平地导致语音和数据波形是基于预定的切换点、独立于基础发射波形的任何线性特性来切换的。当较低的增益状态在预定的发射功率电平处是更优的时，电池资源被浪费。

多家供应商提供了竞争的多增益状态PA解决方案。手机集成商选择了针对给定的参考设计的最佳的解决方案，因此免去了设计其自己的PA解决方案的负担。这种方案的一个缺点是不能对PA进行完全优化以提供最佳的功率使用。例如，可以针对语音而不是数据使用，或者针对特定的电话配置，以与最佳功率转换电平相比更低的电平来优化被配置用于具有多模式、多媒体功能的移动设备应用的PA解决方案。另一方面，现有的现货供应的解决方案是低成本、已经经过验证的解决方案，其易于集成，在效率上的折中通常是可接受的，或者对于集成商只是价格合算的选择。

下面的表1描绘了被设计用于WCDMA移动设备的示例性多增益状态PA的示例性PA特性。将该示例性的多增益状态设计为在三个PA增益状态之间进行操作，其中三个PA增益状态中的每一个与特定的最大功率输出电平和特定的增益值相关联。

表1

从表1可以看出，在较低的可能增益级处操作多增益状态PA消耗明显更少的电流。因此，基带处理器(其通常在电话操作期间设置PA的操作状态)必须选择最佳功率增益状态来设置PA，以便在无需对以下各项进行折中的情况下优化功耗：网络运营商所需要的、和/或为满足由相关联的标准规范所定义的产品的技术规范而需要的发射信号性能下降、相邻信道泄漏等等，或者政府施加的信号干扰规章制度。

在诸如WCDMA之类的某些无线通信协议中，手机等便携式设备必须能够基于预定的切换点来切换到适当的输出功率电平和特定的增益状态。

通常，手机中的基带处理器确定并随后通过切换(toggling)两比特数字输入(例如，IC管脚Vmode0和Vmode1)来设置三增益状态PA的增益状态。相反，两增益状态PA设备可能需要一比特数字输入。

在WCDMA中，基带处理器可以执行速率选择，以控制或者减少可能由手机造成的对相邻信道的功率泄漏。速率选择包括选择用于期望的信号传输或突发的数据速率和编码方案，以作为控制PA响应的方式。

基带处理器对手机发射机电路进行编程，以便建立必须的发射机配置来实现上行链路传输。可以用编码、频率或时间域中的一个或多个信道或者其任意组合来描绘发射机配置，并且发射机配置可以包括诸如信道调制类型之类的其它属性。

可以用具有不同的调制、扩频因子、信道化编码、以及I或者Q支路分配的两个或者更多个编码信道来描绘用于WCDMA的上行链路发射机配置。例如，多信道WCDMA上行链路传输可以包括(i)专用物理控制信道(DPCCH)、(ii)专用物理数据信道(DPDCH)、(iii)高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)、(iv)增强型专用物理控制信道(E-DPCCH)和(v)增强型专用物理数据信道(EDPDCH)，以支持单个传输链路事件。

在能够支持无线协议的更新和更旧版本的多模式设备以及能够支持其它无线协议(例如，CDMA 1x、CDMA 2000、OFDM等等)的多模式设备中，可能的发射机配置的数量可以相当的大。

众所周知，与另一种发射机配置相比，给定的发射机配置可能使PA表现为具有更多或者更少线性。由于该原因，诸如CDMA之类的协议需要基带处理器针对给定的上行链路传输，假定最坏情况的峰值与平均功率响应，并通过要求手机说明MPR来对此进行说明，如先前所解释的。

就信号增益而言，在较低的增益状态和下一个更高增益状态之间可能存在非常小的实际功率增益差。参见表1，例如，低增益状态和中间增益状态之间的实际功率增益的差(即，Pout/Pin)仅仅是1dB。

一旦设置了必须的发射机配置，则上行链路发射信号的波形特性可以根据正在发射的信号的类型而变化。

多增益状态PA的主要问题是(就高设计成本而言)难以改变偏压和参考电压来设置PA，以说明贯穿其发射功率动态范围的非线性变化。

一种用于说明非线性变化的已知方法通常是使用由可变开关型电源(SMPS)进行外部驱动的单增益状态PA。SMPS使提供给PA的电压在期望的发射动态范围上更准确地变化，从而由于SMPS的效率而改进了电池的电流。SMPS是大容量的高价组件，因此由于该原因而故意避免该组件。此外，使用SMPS需要动态地计算每一个波形的相关联的线性度量，并且生成用于对SMPS进行编程的适当信号，以便设置将相应地使PA调谐到期望的增益状态的任何偏压、参考等的PA设置。

非常期望能够在多增益状态PA的增益状态之间进行更高效地切换，以说明波形非线性特性。

附图说明

图1示出了无线通信设备的系统级框图。

图2示出了根据示例性实施例用于使用MPR来进行计算并在多增益状态功率放大器的增益状态之间进行切换的逻辑电路的较低级框图。

图3示出了根据示例性实施例的基于与具有不同线性的波形相关联的MPR值的示例切换点值。

图4是根据示例性实施例用于进行计算并在多增益状态功率放大器的增益状态之间进行切换的流程图。

为了便于理解，在可能指代对于这些附图来说是共同的相同元件的情况下，使用了相同的附图标记，除非为了区分这些元件而添加后缀(当需要时)。为了说明性目的，对这些附图中的图像进行了简化，并且不必按比例进行绘制。

附图示出了本发明的示例性配置，同样地，不应认为附图对可以承认其它等效配置的本发明的范围进行限制。因此，可以预期的是，在无需另外叙述的情况下，一些配置的特征可以有利地并入到其它配置中。

具体实施方式

本文中使用的“示例性”一词意味着“用作例子、例证或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例不应被解释为比其它实施例更优选或更具优势。

下面结合附图阐述的详细描述仅仅旨在作为本发明的示例性实施例的描述，而不是旨在表示可以实现本发明的仅有的实施例。贯穿该描述所使用的术语“示例性”意味着“用作例子、例证或说明”，其不应被解释为比其它示例性实施例更优选或更具优势。为了提供对本发明的示例性实施例的全面理解，详细描述包括了特定的细节。对本领域普通技术人员而言显而易见的是，可以在不具有这些具体细节的情况下实现本发明的示例性实施例。在一些实例中，为了避免对本文给出的示例性实施例的新颖性造成模糊，以方框的形式给出了公知的结构和设备。

本领域普通技术人员应当理解的是，信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任意一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。

本发明描述了用于在考虑发射信号的实际波形线性特性的情况下，更准确地在多增益状态PA的增益状态之间进行切换的技术。

图1示出了无线通信设备100的系统级框图。无线通信设备100可以被配置为允许其根据下面描述的实施例来控制PA增益状态。

无线通信设备(WCD)100可以是手机、便携式设备、用户设备(UE)、调制解调器设备或者任何这种类似设备。

WCD 100包括基带处理器(BB)110、收发机120和天线125。收发机120包括发射机130、接收机150、LO发生器170和PLL 172，这些部件一起提供对通过无线信道与远程终端设备或者基站进行双向无线通信的支持。

通常，WCD 100可以包括多个发射机130和多个接收机150，以支持多个协议和在多个频带上的同时多模式通信。每一个收发机可以包括一个或多个发射和接收路径，并且可以包括仅有的一种类型的路径而不包括其它类型的路径。

WCD 100选择对于发送波形(数据或语音)所必须的期望的发射机配置。

在示例性的发射机配置中，发射机130从BB 120接收数字输出信号。该信号首先被馈送到数模转换器(DAC)(132)，随后由诸如低通滤波器134之类的模拟滤波器进行滤波，以移除由数模转换所引入的任何镜像。然后，来自低通滤波器134的输出由混频器138从基带水平上变频到RF，上变频后的RF信号由滤波器140进行滤波。来自滤波器140的输出由驱动放大器(DA)142进一步放大，并且最后被馈送给功率放大器(PA)144。通过双工器/开关146对来自PA 144的输出进行路由，并最后通过天线125进行发射。

在如图所示的示例接收路径中，天线125从基站接收信号，并提供所接收的信号。该信号通过双工器/开关146进行路由，并提供给接收机150。在接收机150中，接收的信号由LNA 152进行放大，由带通滤波器154进行滤波，并由混频器156从RF下变频到基带。下变频后的基带信号由诸如低通滤波器160之类的模拟滤波器进行滤波，由放大器162进行放大以获得随后输入给BB 110的模拟输入信号。在替代的配置中，去往/来自BB 110的输入和输出均是数字和/或均是模拟信号，或者这二者的某种组合。

如图1所示，发射机130和接收机150实现直接变换结构，该直接变换结构在一级中在RF和基带之间对信号进行频率变换。发射机130和/或接收机150还可以实现超外差结构，该超外差结构在多级中在RF和基带之间对信号进行频率变换。

本地振荡器(LO)发生器170生成并分别向混频器138和156提供发射LO信号和接收LO信号。锁相环(PLL)172从BB 110接收控制信息，并且向LO发生器170提供控制信号以便以适当的频率生成发射和接收LO信号。

通常，可以由放大器、滤波器、混频器等中的一级或多级来执行对发射机130和接收机150中的信号的调节。对这些电路模块进行与图1中所示的配置不同的排列。此外，图1中没有示出的其它电路模块也可以用于调节发射机和接收机中的信号。还可以省略图1中的一些电路模块。收发机120的全部或者一部分可以实现在模拟集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等上。例如，发射机130中的放大器132到驱动放大器142可以实现在RFIC上，而功率放大器144可以实现在RFIC外部。

BB 110可以执行无线通信设备100的各种功能，例如，对发射的数据和接收的数据的数字处理。存储器112可以存储用于BB 110的程序代码和数据。BB 110可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或其它IC上。

如图1中所示，发射机和接收机可以包括多个不同的放大器。每一个放大器可以用不同的方式来实现。除非预先设置，否则BB 110通常被建立为控制每一个放大器的增益电平或增益状态和输出功率电平。

针对给定的发射机配置，BB 110选择用于在无线信道上进行信号传输或者突发的数据速率和编码方案(例如，基于速率选择)。BB 110还将以已知的方式，基于针对给定的发射机配置所生成的波形来计算最大功率减小(MPR)。通常，MPR由相关联的无线通信协议(例如，3GPP标准)进行定义，以控制WCD 100必须从最大发射功率(MTP)回退多少，或者用于调整MTP，以便建立在相应的波形的传输期间所使用的经修改的MTP，从而确保相邻信道泄漏电平处于指定的范围或目标范围之内。

WCD 100还基于针对特定的发射机配置所生成的波形的立方度量来计算MPR。发射机配置的数量可以相当大，每一种配置具有相应的MPR。在速率选择期间，使用已知技术来确定除了其它参数以外的数据速率、编码方案和发射机配置。因此，在信号传输之前，波形和发射机配置都是已知的。因此，该信息可以用于计算或确定MPR，并将其应用于及时地确定用于传输该波形的最大发射功率电平。

迄今为止，MPR仅用于确定将功率曲线的高端处的PA的最大功率电平(即，在HP增益状态下提供的功率)回退多少。还没有使用MPR来设置切换点，或者根据MPR或发射信号波形的一些其它线性特性来控制PA何时从一个增益状态切换到下一个增益状态。

如上面所解释的，无线通信协议(例如，基于3GPP协议的那些协议)需要计算MPR。根据特定的3GPP标准，使用0.5dB或者1dB步进的MPR增量，将MPR得分或者值划分成组或者“段(bin)”波形。例如，在3GPP25.101版本5(HSDPA)中，最大功率回退与具有以1.0dB为增量的不同“段”的表中所列举的特定波形线性特性相关。同样地，25.101版本6(HSUPA)及其随后的版本使用“立方度量”来计算值，然后使用该值来从一组以0.5dB增量分隔的最大功率回退值中向该波形分配“最大功率减小”值。此外，36.101版本8(LTE)通过以1.0dB“段”所列举的MPR值的表，使用波形属性来定义MPR。应当清楚的是，为了本发明的目的，将交互使用术语MPR和最大功率后退，以指代其目的在于定义最大功率回退参数的任何值(或者值的集合)。

根据示例性实施例，WCD 100(具体而言，基带处理器110)使用预定的或者计算得到的MPR值，来不仅向下调整无线通信设备100的最大允许发射功率，而且还定义更优的切换点以将PA从较低的功率增益状态切换到下一个功率增益状态电平。由于MPR是先验已知的，因此BB处理器不用扩展另外的资源来进行重新计算。(然而，应当清楚的是，动态地或者使用查寻表来计算MPR或者某种其它与波形有关的特性度量(其包括立方度量、PAR、度量的任何组合等等)，以及如本文所预期地使用相同的MPR或者某种其它与波形有关的特性度量来设置或者移动切换点，都是使用已知的MPR值的可等同应用的替代。)

图2示出了根据示例性实施例用于使用MPR来进行计算并在多增益状态功率放大器的增益状态之间进行切换的逻辑电路的较低级框图。

在这里，基带处理器202(其与图1中的BB 110相对应)示出为包括耦合到PA增益控制器206的MPR模块204。基带处理器202相应地通过PA增益控制器206，可编程地耦合到多增益状态功率放大器(PA)210(其与图1中的PA 144相对应)。根据下文所述的示例性实施例，PA增益控制器206生成PA控制信号218，PA控制信号218切换PA增益状态控制状态信号(Vmode0、Vmode1)，以将PA设置为期望的增益状态或者改变为新的增益状态(更高或者更低的增益状态)。

PA210的输出被耦合到天线214，以有助于向空中发射经调制的波形。

基带处理器202通过发射路径216(以虚线示出，其实质上与图1中的发射路径相对应)将发射信号馈送给多增益状态PA 210。

在一个示例性实施例中，MPR模块204以已知方式基于信号的相关联的通信协议来生成用于一个或多个发射信号的MPR值，以确定信号功率传输的高端处的最大发射功率电平。然后，将相同的值提供给PA增益控制器206。PA增益控制器使用所接收的MPR值来判断是否适合于将切换点移动基于MPR的值。这用于说明下面事实：在电流功率增益状态电平处，对于预置的切换点，具有更多或者更少线性的特性的波形可以允许接收机在无需切换到更高增益状态的情况下，接收没有更多的另外失真的发射信号。

图3图解地示出了根据示例性实施例的基于与具有不同线性的波形相关联的MPR值的示例切换点值。

每一个PA转换功率电平与不同的PA切换点值相对应。示出了三个切换点，各自基于当MPR＝0时的PA转换功率电平(线250)，当MPR大于零(0)但小于最大MPR值(＝MAX(MPR))时的PA转换功率电平(线260)，以及当MPR等于MAX(MPR))时的PA转换功率电平(线270)。为了参考目的，假定MPR＝0处的x dBm的基本切换点值或初始切换点值处于线250。

这三个切换值状态中的每一个表示PA增益控制器206将选择何时将PA 210从较低增益状态移动到较高增益状态的新的点，反之亦然。由于切换点值是基于MPR(其相应地与发射信号的线性度量相关联)，因此可以将切换点移动到这样的状态，即，当发射波形是更线性的时向上移动到第一阈值的状态(其中，在第一阈值处，PA需要移动到更高的增益状态)，当发射波形是更不线性的时向下移动到第二阈值的状态(其中，在第二阈值处，PA需要移动到更高的增益状态)。在一种场景中，第一阈值和第二阈值是相同的值并且对应于切换点值x dBm。在另一种场景中，第一阈值和第二阈值是相同的值并且对应于每一个增益状态下的最大输出功率电平。

可以如下数值地表示新的切换点阈值：

新的切换点阈值(dBm)＝

新的转换功率电平(dBm)＝

x dBm-MPR值(dB)                           式(2)

基于使用与给定的发射信号波形相关联的相关β系数，来导出MPR值。因此，可以如下更好地表示式(2)：

新的切换点阈值(dBm)＝

新的转换功率电平(dBm)＝

x dBm-MPR值(βc，βd，βca，βcc，βcd)(dB)           式(3)

除了使用如3GPP中所定义的MPR之外，还可以改变波形的分段(binning)或者分组，以将其关联或者组合到与通常由例如3GPP标准定义的那些段不相同的段。

在示例性的替代实施例中，基于诸如立方度量计算之类的线性因子来对MPR值进行分段。例如，在语音波形的情况下，与可以发送的任何最高线性数据波形的立方度量结果相比，语音波形具有低一(1)dB的立方度量结果。然而，3GPP标准“段”版本99WCDMA语音与这种数据波形一起被视为属于段MPR＝0。

为了说明这种线性MPR值不平衡，可以创建专用的“段”，并给该“段”分配值MPR＝-1。自动地将语音波形分配给段MPR＝-1，负一(-1)的MPR值用于按上面的式2和3来计算新的切换点。可以与3GPP MPR段相同地来实现剩余的实现的段，或者对剩余的实现的段进行改变以说明其它因素，其中这些其它因素允许基带处理器通过控制PA何时在状态之间进行切换来减少功耗。

使用版本99语音段来实现的示例性的25.101版本6(HSUPA)实现可以包括以下全部段：MPR＝-1dB、MPR＝0dB、MPR＝0.5dB、MPR＝1.0dB、MPR＝1.5dB、MPR＝2.0dB和MPR＝2.5dB。

上面的波形“段”中的每一个均在该三增益状态PA示例中具有其自己唯一的PA切换点功率电平，以便从低PA增益状态向高PA增益状态变化，反之亦然。

这允许切换波形的每一个“段”以达到其最大线性能力，因此，对所设计的PA增益状态的线性能力进行优化，以便在更多波形的期望功率电平处实现良好的电流消耗。

因此，仅当发射波形的MPR值需要多增益状态PA切换到下一个增益状态，以支持发射波形线性需求时，PA增益控制器206才将多增益状态PA切换到更高的增益状态。或者反之亦然，当波形MPR值足够低以允许在较低增益状态下操作的多增益状态PA线性地发送该波形时，PA增益控制器将该多增益状态PA切换到较低增益状态。

本领域普通技术人员将清楚的是，“分段”可以符合MPR或者任何其它类似的线性度量。

基于当前3GPP标准的示例性分段被设置如下。

25.101版本5(HSDPA)通过以1.0dB“段”增量向段分配波形的表，使用波形属性来定义MPR。

25.101版本6(HSUPA)及其随后的版本使用“立方度量”来计算MPR，并以0.5dB“段”增量分配波形。

36.101版本8(LTE)通过以1.0dB为“段”增量的表，使用波形属性来定义MPR。

图4是根据示例性实施例用于进行计算并在多增益状态功率放大器的增益状态之间进行切换的流程图。

在图4的示例性实施例中，首先确定用于发射信号的发射功率电平(步骤310)。在步骤320，识别与该信号相关联的波形线性特性。接下来，在步骤330，从多个波形段中识别与所识别的波形线性特性相关联的波形段。每一个波形段与一个MPR值相关联。因此，在步骤340，识别与所识别的波形段相关联的MPR值。在下一个步骤350，根据所识别的MPR值，来计算两个增益状态之间的至少一个新的转换功率电平(新的切换点)。

该函数符合下面规则：

令MPR＝0dB波形的转换功率电平＝x dBm。

然后，根据下式，每一个波形段的特定转换功率电平是MPR值的函数：

转换功率电平(dBm)＝x dBm-MPR(dB)

在计算出转换功率电平之后，在步骤360，将其与发射功率电平进行比较。

现在，根据所计算得到的转换功率电平、发射功率电平和该PA已经处于的增益状态，来判断该PA是否将切换到不同的增益状态。

如果PA处于较低增益状态，并且发射功率电平大于转换功率电平，则PA切换到更高增益状态，如在步骤370中。

如果PA处于较低增益状态，并且发射功率电平低于转换功率电平，则PA停留在该较低增益状态，如在步骤380中。

如果PA处于较高增益状态，并且发射功率电平大于转换功率电平，则PA停留在该较高增益状态。

如果PA处于较高增益状态，并且发射功率电平低于转换功率电平，则PA切换到较低增益状态。

通过根据MPR值来动态地计算转换功率电平，PA更长地停留在较低增益状态并且更快地切换到较低增益状态。如果在该式中没有使用该特定波形段的MPR值，则PA通常将更快地切换到较高增益状态或者更长地停留在较高增益状态。因此，在计算转换功率电平的方程中引入MPR值优化了PA的增益状态切换，从而减少了PA使用的电流，延长电池持续时间和UE的通话时间。

在进一步的步骤中，向特定类型的信号(例如，语音)分配特定的波形段，其与其它类型的信号(例如，数据)的波形线性特性相比，本质上具有更好的波形线性特性。用于语音信号的波形段具有MPR值＝-1dB。

本领域普通技术人员应当清楚的是，该方法可以扩展到任何发射或接收机波形线性度量，其中这些度量不同于基于数据分组的协议所涉及的MPR、立方度量或者峰均比。

本领域普通技术人员还应当清楚的是，结合本文公开实施例所描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可交换性，上面对各种示例性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的示例性实施例的范围。

被设计以执行本文所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件部件或者其任意组合，可以用来实现或执行结合本文公开的实施例所描述的各种示例性的逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

结合本文公开的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现在硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合中。软件模块可以位于随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动硬盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质中。可以将一种示例性的存储介质耦合到处理器，从而使该处理器能够从该存储介质读取信息，并且可向该存储介质写入信息。或者，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。或者，处理器和存储介质也可以作为分立组件位于用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，本文所描述的功能可以实现在硬件、软件、固件或者其任意组合中。如果实现在软件中，则可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储或发送到计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。举例而言而非限制性地，这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。此外，可以将任何连接适当地称作计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输的，那么所述同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术被包括在所述介质的定义中。本文所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘利用激光光学地复制数据。上述各项的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。

为了使本领域任何技术人员能够实现或者使用本发明，提供了对所公开的示例性实施例的以上描述。对于本领域技术人员来说，对这些示例性实施例的各种修改是显而易见的，并且，本文定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神或范围的基础上适用于其它实施例。因此，本发明并不限于本文所示出的实施例，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (26)

1.一种用于对具有至少两个增益状态的、用于放大发射信号的多增益状态功率放大器(PA)进行控制的设备，包括：

MPR模块，其用于根据与所述发射信号相关联的最大功率减小(MPR)值来计算较低增益状态和较高增益状态之间的转换功率电平；以及

PA增益控制器，其用于当发射功率电平高于所述转换功率电平时，将所述PA从较低增益状态切换到较高增益状态。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述MPR模块包括用于识别所述MPR值的度量。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述PA增益控制器将所述发射功率电平与所述转换功率电平进行比较，以确定用于使所述PA的电流消耗最小化的最佳增益状态。

4.一种用于对具有至少两个增益状态的、用于放大发射信号的多增益状态功率放大器(PA)进行控制的集成电路(IC)，所述IC包括：

MPR模块，其用于根据与所述发射信号相关联的MPR值来计算所述PA增益状态之间的转换功率电平；以及

PA增益控制器，其用于当发射功率电平高于所述转换功率电平时，将所述PA从较低增益状态切换到较高增益状态。

5.根据权利要求4所述的IC，其中，所述MPR模块包括用于识别所述MPR值的度量。

6.根据权利要求5所述的IC，其中，所述PA增益控制器将所述发射功率电平与所述转换功率电平进行比较，以确定用于使所述PA的电流消耗最小化的最佳增益状态。

7.一种无线通信设备(WCD)，其包括具有至少两个增益状态的、用于放大发射信号的多增益状态PA，所述WCD包括：

MPR模块，其用于根据与所述发射信号相关联的MPR值来计算所述PA增益状态之间的转换功率电平；以及

PA增益控制器，其用于当发射功率电平高于所述转换功率电平时，将所述PA从较低增益状态切换到较高增益状态。

8.根据权利要求7所述的WCD，其中，所述MPR模块包括用于识别所述MPR值的度量。

9.根据权利要求8所述的WCD，其中，所述PA增益控制器将所述发射功率电平与所述转换功率电平进行比较，以确定用于使所述PA的电流消耗最小化的最佳增益状态。

10.一种用于对具有至少两个增益状态的、用于放大发射信号的多增益状态PA进行控制的设备，包括：

用于根据识别的MPR值来计算转换功率电平的单元；以及

用于当发射功率电平高于所计算得到的转换功率电平时，将所述PA从较低增益状态切换到较高增益状态的单元。

11.根据权利要求10所述的设备，还包括：

用于当发射功率电平低于所计算得到的转换功率电平时，从较高增益状态切换到较低增益状态的单元。

12.根据权利要求10所述的设备，还包括：

用于识别与识别的波形段相关联的所述MPR值的单元。

13.根据权利要求12所述的设备，还包括：

用于从多个MPR段中识别与识别的波形线性特性相关联的所述波形段的单元。

14.根据权利要求13所述的设备，还包括：

用于识别与所述发射信号相关联的所述波形线性特性的单元。

15.根据权利要求14所述的设备，还包括：

用于确定用于发射所述发射信号的所述发射功率电平的单元。

16.根据权利要求15所述的设备，还包括：

用于根据所述发射信号的类型来向波形段分配MPR值的单元。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，当所述发射信号是语音时，所述MPR值＝-1dB。

18.一种用于对具有至少两个增益状态的、用于放大发射信号的多增益状态PA进行控制的方法，包括：

根据识别的MPR值来计算转换功率电平；以及

当发射功率电平高于所计算得到的转换功率电平时，将所述PA从较低增益状态切换到较高增益状态。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

当发射功率电平低于所计算得到的转换功率电平时，从较高增益状态切换到较低增益状态。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

识别与识别的波形段相关联的所述MPR值。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

从多个波形段中识别与识别的波形线性特性相关联的所述波形段。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

识别与所述发射信号相关联的所述波形线性特性。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：

确定用于发射所述发射信号的所述发射功率电平。

24.根据权利要求22所述的方法，还包括：

根据所述发射信号的类型来向波形段分配MPR值。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，当所述发射信号是语音时，所述MPR值＝-1dB。

26.一种用于处理器设备的计算机程序产品，其中所述处理器设备对具有至少两个增益状态的、用于放大发射信号的多级PA进行控制，所述计算机程序产品具有用于使所述处理器设备执行以下操作的指令：

根据识别的MPR值来计算转换功率电平；以及

当发射功率电平高于所计算得到的转换功率电平时，将所述PA从较低增益状态切换到较高增益状态。

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