DE10341340A1 - Method for power control for a mobile communication terminal - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsregelung für ein mobiles Kommunikationsendgerät, welches einen Leistungsverstärker mit Leistungsregelung und eine Schaltung zur Detektion einer zur Leistung proportionalen Größe umfasst und bei dem die Leistungsregelung derart manipuliert wird, dass ein Wert der zur Leistung proportionalen Größe der Leistungsregelung als Startwert der Leistungsregelung (dynamisch gemessen) festgelegt wird, wobei hierzu während zumindest eines Zeitabschnittes ein zeitlicher Verlauf der zur Leistung proportionalen Größe erfasst wird.The invention relates to a method for power regulation for a mobile communication terminal comprising a power amplifier with power control and a circuit for detecting a size proportional to the power and in which the power control is manipulated such that a value of the size of the power control proportional to the power as the starting value of Power control (measured dynamically) is determined, for which purpose a temporal course of the size proportional to the power is detected during at least one time period.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsregelung für ein mobiles Kommunikationsendgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for power control for a mobile communication terminal according to the generic term of claim 1.
An Leistungsverstärker von Funksende-/Funkempfangseinrichtungen von mobilen Kommunikationsgeräten, insbesondere Mobiltelefonen eines Telekommunikationssystems, welches beispielsweise nach dem "Global System Mobile Standard" (GSM) ausgestaltet ist, wird eine Vielzahl von Anforderungen gestellt; beispielsweise muss ein Ein- und Ausschalten des Leistungsverstärkers innerhalb eines eng limitierten Zeitfensters erfolgen und ein hieraus resultierendes Schaltspektrum vorgegebene Grenzwerte unterschreiten.At power amplifier of radio transceiver devices of mobile communication devices, in particular Mobile telephones of a telecommunication system, which for example after the "Global System Mobile Standard "(GSM) is designed, a variety of requirements is set; For example, turning on and off the power amplifier must be within a narrowly limited time window and a resulting Switching spectrum falls below specified limits.
Zur Einhaltung dieser Anforderungen wird daher das Ein- und Ausschalten des Leistungsverstärkers in der Regel mit Hilfe einer Leistungsregelung sichergestellt.to Compliance with these requirements will therefore switch on and off of the power amplifier usually ensured with the help of a power control.
Im
Allgemeinen lässt
sich eine derartige Leistungsregelung durch eine Schaltung, wie
sie in
Hauptaufgabe der Anordnung ist es, mit einer vorgegebenen Ein- und Ausschaltflankenform, die vereinfachend als sogenannte Rampe bezeichnet wird, für alle Mobiltelefone einer Serie ein möglichst gleiches Ein- und Ausschaltverhalten zu erzielen. Dies wird erreicht, in dem der Regelkreis vor Beginn der Rampe in einen definierten Startzustand gebracht bzw. der Regelkreis hierdurch geschlossen wird.The main task the arrangement is, with a predetermined on and Ausschaltflankenform, the simplistically referred to as a so-called ramp, for all mobile phones a series as similar as possible Switch on and off behavior to achieve. This is achieved in the control loop before the start of the ramp in a defined start state brought or the control loop is thereby closed.
Nachteilig hierbei ist es, dass für ein Sicherstellen eines zeitlich und spektral korrekten Ein- und Ausschaltens hohe Anforderungen an die zulässigen Toleranzen der einzelnen Bauteile gestellt werden. Dies führt vor allem bei den verwendeten Richtkopplern zu hohen Anschaffungskosten. Zudem wird die Realisierung des Richtkopplers auf einer Leiterplatte nicht von allen Herstellern in dem geforderten Maß beherrscht.adversely Here it is that for ensuring a timely and spectrally correct switching on and off high demands on the permissible tolerances the individual components are placed. This mainly leads to the used ones Directional couplers at high acquisition costs. In addition, the realization of the directional coupler on a circuit board not from all manufacturers mastered to the required extent.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es daher, einen kostengünstigen und zuverlässigen Leistungsabgleich für Mobilfunkanwendungen anzugeben.The The object underlying the invention is therefore, a cost-effective and reliable Performance adjustment for Specify mobile applications.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren zur Leistungsregelung für ein mobiles Kommunikationsendgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.These The object is based on the method for power control for a mobile communication terminal according to the preamble of Claim 1 solved by its characterizing features.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Leistungsregelung für ein mobiles Kommunikationsendgerät, welches einen Leistungsverstärker mit Leistungsregelung und eine Schaltung zur Detektion einer zur Leistung proportionalen Größe umfasst, wird die Leistungsregelung derart manipuliert, dass ein Wert der zur Leistung proportionalen Größe der Leistungsregelung als Startwert der Leistungsregelung festgelegt wird, wobei hierzu während zumindest eines Zeitabschnittes ein zeitlicher Verlauf der zur Leistung proportionalen Größe erfasst wird.at the method according to the invention for power regulation for a mobile communication terminal, which is a power amplifier with power control and a circuit for detecting a to Performance includes proportional size is the power control is manipulated such that a value of the Power proportional size of the power control is defined as the starting point of the benefit scheme, with while at least one time period, a time course of the performance proportional size recorded becomes.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Leistungsregelung für ein mobiles Kommunikationsendgerät ist eine Reproduzierbarkeit des zeitlichen Verlaufs der sogenannten Rampe gewährleistet, so dass ein exaktes Ein- und Ausschalten der Regelung des Leistungsverstärkers erfolgen kann. Zudem zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass es die Verwendung von elektronischen Bauelementen erlaubt, die eine größere Toleranz hinsichtlich ihrer Nennwerte aufweisen, so dass die Herstellungskosten minimiert werden.By the inventive method for power regulation for a mobile communication terminal is a reproducibility of the time course of the so-called Ramp ensures so that an exact switching on and off of the control of the power amplifier done can. In addition, the method is characterized by the fact that it is the use allowed by electronic components, the greater tolerance in terms of their nominal values, so that the manufacturing costs be minimized.
Vorzugsweise wird hierbei als zur Leistung proportionale Größe der Wert einer elektrischen Spannung detektiert, da sich elektrische Spannung zum einen mit wenig Aufwand detektieren lässt und zum anderen als Eingangsgröße für die Leistungsregelung, insbesondere auf Grundlage einer mathematischen Integrationsfunktion, besonders geeignet ist.Preferably is here as the power proportional to the size of the value of an electrical voltage detected, because electrical voltage on the one hand with little effort can detect and secondly as an input for the power control, in particular based on a mathematical integration function, is particularly suitable.
Erfolgt die Manipulation vor erstmaliger Inbetriebnahme der Leistungsregelung in einem mobilen Kommunikationsgerät, kann man eine fehlerfreie ab dem ersten Zeitpunkt der bestimmungsgemäßen Nutzung der Leistungsregelung gewährleisten.He follows the manipulation before the first commissioning of the power control in a mobile communication device, you can get a flawless from the first time of the intended use of the capacity regulation guarantee.
Vorzugsweise erfolgt die Manipulation dabei im Rahmen eines Funktionstests, so dass ein kaum erweiterter Aufwand im Rahmen des Fertigungs-, Messen- und Prüfungslaufs erfolgen muss. Zudem eignen sich die dort üblichen Gerätschaften ohne aufwendiges Umfunktionieren zur Ausführung der Manipulation.Preferably the manipulation takes place during a functional test, so that a barely extended effort in the context of manufacturing, trade fair and test run must be done. In addition, the usual equipment there without consuming Re-working for execution the manipulation.
Beispielsweise lässt sich durch Anschluss eines Radiokommunikationstestgerätes oder einer vergleichbaren Einrichtung die Manipulation durch wenige Handgriffe bzw. durch eine geringfügige Umprogrammierung erzielen.For example let yourself by connecting a radio communication tester or similar Set up the manipulation by a few handles or by a minor one Achieve reprogramming.
Vorzugsweise erfolgt zur Detektion eine Richtkopplung, sowie Gleichrichtung. Hierdurch lässt sich auf einfache und effektive Weise aus der hochfrequenten Wechselspannung, die im Allgemeinen zur Funkübertragung in mobilen Kommunikationsgeräten nötig sind, eine elektrische Größe, insbesondere eine Gleichspannung, ableiten, wobei vorzugsweise die Gleichrichtung auf Grundlage einer mit einer Kapazität beschalteten Diode erfolgt, die sich ebenfalls durch kostengünstige Anschaffung und durch Einfachheit in der Anordnung auszeichnen.Preferably, there is a directional coupling, as well as rectification, for detection. This makes it possible in a simple and effective way from the high frequency AC voltage, which are generally necessary for radio transmission in mobile communication devices, an electrical quantity, in particular a DC voltage derive, wherein preferably the rectification is based on a diode connected to a capacitance, which is also due to low cost and simplicity in the arrangement distinguished.
Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der
In
der
Im Einzelnen setzt sich der zur Regelung des Leistungsverstärkers V1 bestimmte Teil der dargestellten Schaltung aus einem Richtkoppler RK, einer Detektordiode D sowie einem als sogenannten Integrator beschalteten Regel-Operationsverstärker VOP zusammen, wobei bei dem Operationsverstärker VOP hierzu der Ausgang des Operationsverstärkers VOP durch einen ersten Kondensator Ci mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers VOP verbunden und diesem invertierenden Eingang ein erster Widerstand Ri vorgeschalten ist.In detail, the particular for controlling the power amplifier V 1 part of the circuit shown is composed of a directional coupler RK, a detector diode D, and a connected as a so-called integrator control operation amplifier V OP, wherein in the operational amplifier V OP this, the output of the operational amplifier V OP connected by a first capacitor C i to the inverting input of the operational amplifier V OP and this inverting input, a first resistor R i is connected upstream.
Die Richtkopplerschaltung RK ist in der Regel durch mindestens eine 50 Ω Leitung (Koaxialkabel) gegeben, an deren Enden ein Abschlusswiderstand, entsprechend der Darstellung ebenfalls 50 Ω, angeordnet ist. Daran ist ein Einweggleichrichter angeschlossen, bestehend aus der Diode D sowie einem zweiten Kondensator C, mit dem man eine hochfrequente Wechselspannung in eine erfass- bzw. messbare Gleichspannung umwandelt, so dass die Spannung detektiert werden kann.The Directional coupler circuit RK is usually by at least one 50 Ω line (Coaxial cable), at the ends of which a termination resistor, as shown, also 50 Ω, is arranged. That's it a half-wave rectifier connected, consisting of the diode D. and a second capacitor C, with which a high-frequency Converts AC voltage into a detectable or measurable DC voltage, so that the voltage can be detected.
In einem derartigen Regelkreis werden im Allgemeinen verschiedene Methoden zum Schließen des Regelkreises angewendet. Grundsätzlich beinhalten alle Konzepte dabei den Ansatz, dass vor Beginn der eigentlichen Rampe ein sehr kleiner Sollwert – eine sogenannte Vorspannung – vorgegeben wird, wobei dieser Sollwert bzw. der daraus resultierende Istwert Ue zu einem Einrasten bezeichneten Vorgang in der Regelschleife führt.In such a loop, various methods are generally used to close the loop. Basically, all concepts include the approach that before starting the actual ramp, a very small setpoint - a so-called bias voltage - is given, this setpoint or the resulting actual value U e leads to a snapping process in the control loop.
Ein Sicherstellen eines zeitlich und spektral korrekten Ein- und Ausschaltens des Leistungsverstärkers V1 stellt hierbei erhebliche Anforderungen an die Toleranzen der im Regelkreis verwendeten Bauelemente.Ensuring a temporally and spectrally correct switching on and off of the power amplifier V 1 hereby places considerable demands on the tolerances of the components used in the control circuit.
Dies
ergibt sich aus der für
die dargestellte Schaltung geltenden Gleichung 
t := Zeit (Rampingtiming)
C := Kapazitätswert des
ersten Kondensators C1
R := Widerstandswert des ersten Widerstandes
R
Ua := Steuerspannung für den Leistungsverstärker V1
Ue := Detektorspannung,
welche mittels Richtkoppler und Diodengleichrichter als Istwert
generiert wird, definiert ist.This results from the equation valid for the illustrated circuit
t: = time (ramping timing)
C: = capacitance value of the first capacitor C1
R: = resistance of the first resistor R
U a : = control voltage for the power amplifier V 1
U e : = Detector voltage, which is generated by means of directional coupler and diode rectifier as actual value, is defined.
Durch die umgestellte Gleichung lassen sich unmittelbar alle wesentlichen Einflüsse auf den Zeitverlauf, d.h. das Timing der Rampe (Rampingtiming) der Regelschleife ableiten.By the converted equation can be immediately all essential influences on the time course, i. the timing of the ramp (ramping timing) of Derive the control loop.
Hieraus ist sofort ersichtlich, dass Schwankungen des Richtkopplers und der Detektorschaltung, die eine entsprechende Schwankung der Detektorspannung Ue zur Folge haben, unmittelbar eine zeitliche Verschiebung im Ramping hervorrufen.From this it is immediately apparent that fluctuations in the directional coupler and the detector circuit, which result in a corresponding fluctuation of the detector voltage U e , directly cause a time shift in the ramping.
Gleiches trifft für die Beschaltung des Operationsverstärkers VOP durch den ersten Widerstand Ri und den ersten Kondensator Ci sowie für die Steuerkennlinie des Leistungsverstärkers V1, welche durch die Steuerspannung Ua in den Gleichungen gegeben ist, zu. Alle diese Einflüsse bewirken Streuungen der Leistungsverstärkerkennlinie, die ihrerseits zu einer Varianz des resultierenden Zeitverlaufes t führen, so dass, wie bereits erläutert, eine enge Toleranz aller im Regelkreis beteiligten Bauelemente gefordert ist.The same applies to the wiring of the operational amplifier V OP through the first resistor R i and the first capacitor Ci and to the control characteristic of the power amplifier V 1 , which is given by the control voltage U a in the equations. All these influences cause variations in the power amplifier characteristic, which in turn lead to a variance of the resulting time course t, so that, as already explained, a close tolerance of all components involved in the control loop is required.
Insbesondere der Richtkoppler RK mit der ihm eigenen Streuung des Koppelfaktors, muss daher in engen Toleranzgrenzen dimensioniert sein.Especially the directional coupler RK with its own scattering of the coupling factor, must therefore be dimensioned within narrow tolerance limits.
In
Zu sehen ist, dass je nach Höhe des voreingestellten Einrastwerts (Vorspannung) – erkennbar an der Höhe der Stufe – sich das zeitliche Verhalten einer ihm folgenden Flanke der Rampe ändert.It can be seen that, depending on the height of the preset latching value (preload) - recognizable at the height of the step - changes the temporal behavior of a following edge of the ramp.
Die Abhängigkeit ist dabei direkt proportional, d.h. ein höherer Einrastwert der Spannung hat eine steilere Flanke und somit ein schnelleres sogenanntes Hochrampen zur Folge, während ein niedriger Einrastwert der Detektorsspannung Ue ein langsames Hochrampen bewirkt.The dependency here is directly proportional, ie a higher latching value of the voltage results in a steeper flank and thus in a faster so-called ramp-up, while a low latching value of the detector voltage U e causes a slow ramp-up.
Erfindungsgemäß erfolgt daher zeitlich aufeinanderfolgend mit einem Leistungsabgleich der Leistungsverstärkerschaltung auch ein Zeitabgleich derart, dass der Sollwert solange variiert wird, bis ein gewünschter Zeitverlauf der Rampe gegeben ist. In dem eigentlichen Zeitabgleich wird die Rampe so vermessen, wie sie die bestimmungsgemäße Nutzung der Leistungsregelung nach erfolgreichem Abgleich vorsieht.According to the invention Therefore temporally successive with a performance comparison of Power amplifier circuit also a time adjustment such that the setpoint varies so long will, until a desired Time course of the ramp is given. In the actual time alignment will measure the ramp as it is the intended use the power regulation after successful comparison provides.
Vorteilhaft bei dieser Art der Einstellung ist, dass der zeitliche Verlauf der Rampe stets reproduzierbar bleibt und damit unabhängig von jeglichen vorhandenen Streuungen seitens der verwendeten Bauteile ein exaktes Ein- bzw. Ausschalten des Leistungsverstärkers V1 gewährleistet ist.An advantage of this type of adjustment is that the temporal course of the ramp always remains reproducible and thus independent of any existing variations on the part of the components used an exact switching on and off of the power amplifier V 1 is guaranteed.
Dieser Zeitabgleich lässt sich erfindungsgemäß in der Regel durch einen sogenannten Radiokommunikationstester, wie sie ihn Hersteller von Mobilfunkfunktionsgruppen verwenden, durchführen.This Time alignment leaves According to the invention in the Usually by a so-called radio communication tester, as they to use it by a manufacturer of cellular radio feature sets.
Hierbei
gibt es mehrere an derartigen Testern durchführbare Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Abgleichens,
von denen einige zur Verdeutlichung der Erfindung im Folgenden dargestellt
werden:
In einer ersten Ausführungsvariante wird ein sogenannter
Marker, mit dem man eine Zeitmarke für einen markanten Zeitpunkt
während
der Testphase kennzeichnen kann, auf eine bestimmte Zeitmarke gesetzt
und die Leistung zu dem durch den Marker gekennzeichneten Zeitpunkt
gemessen, wobei dies durch Erfassung der proportionalen Spannung
Ue erfolgt. Anschließend wird der Leistungswert
mit dem Sollwert verglichen; d.h. es wird untersucht, ob sich der
Wert der Leistung in einem vorgegebenen Sollwertintervall, dem sogenannten
Zielfenster, befindet. Ist dies nicht der Fall, wird der Einrastwert
gemäß der aus
In a first embodiment variant, a so-called marker, with which one can mark a time mark for a significant time during the test phase, is set to a specific time mark and the power is measured at the time marked by the marker, this being determined by detecting the proportional voltage U e he follows. Then the power value is compared with the setpoint value; that is, it is examined whether the value of the power is in a predetermined setpoint interval, the so-called target window. If this is not the case, the lock value according to the
Alternativ kann die Einstellung durch Anlegen eines bestimmten Einrastwerts als Initialwert und durch anschließender Variation der Markerposition die Lage der Rampe ermittelt werden. Resultierend aus der hieraus ermittelten Rampenposition wird ein Korrekturwert für den Einrastwert berechnet.alternative can adjust by setting a specific lock value as initial value and by subsequent variation of the marker position the Location of the ramp can be determined. As a result of the determined from this Ramp position, a correction value for the lock value is calculated.
Bei einer weiteren Alternative werden zunächst zwei Marker an zwei vorgegebenen (Zeit-)Positionen gesetzt. Beispielsweise werden die Marker zu einem ersten Zeitpunkt t1 = 0 Symbole und zu einem zweiten Zeitpunkt t2 = –2.5 Symbole gesetzt, wobei der Ausdruck "Symbole" ein gemäß einem Funkstandard zur Übertragung codiertes – für den Test beliebig gewähltes – Nutzsignal bezeichnet und wobei für ein Symbol im allgemeinen 3.7 μs anzusetzen sind.In another alternative, two markers are initially set at two predetermined (time) positions. For example, the markers are set at a first time t 1 = 0 symbols and at a second time t 2 = -2.5 symbols, wherein the term "symbols" a according to a radio standard for transmission coded - arbitrarily selected for the test - useful signal and wherein for a symbol in general 3.7 μs are to be used.
Des Weiteren werden in einem nächsten Schritt diesen beiden Markern Leistungsfenster zugeordnet. Beispielsweise ein erstes Leistungsfenster P1 und zweites Leistungsfenster P2, wobei beide durch das Interwall –6dBc bis –30dBc definiert sind.Furthermore, in a next step, performance windows are assigned to these two markers. For example, a first power window P 1 and second power window P 2 , both of which are defined by interwall -6dBc to -30dBc.
In einem folgenden Schritt wird nun der Einrastwert durch schrittweise Variation des Sollwertes, z.B. durch kontinuierliches Erhöhen oder Absenken in der Weise verändert, dass die Rampe für jeweils einen bestimmten Einrastwert eines der beiden Leistungsfenster P1 und P2 durchläuft. Somit können den Zeitpunkten t1 und t2 die erforderlichen Einrastwerte zugeordnet werden. Mit Kenntnis der so zugeordneten Einrastwerte für t1 und t2 lassen sich somit für jeden Zeitpunkt die entsprechenden Einrastwerte ermitteln.In a following step, the latching value is then changed by stepwise variation of the setpoint value, for example by continuous increase or decrease, in such a way that the ramp passes through one of the two power windows P 1 and P 2 for a particular latching value. Thus, the times t 1 and t 2, the required locking values can be assigned. With knowledge of the so assigned latching values for t 1 and t 2 , the corresponding latching values can thus be determined for each time point.
Die Erfindung soll nicht auf die genannten Ausführungsbeispiele beschränkt sein. Vielmehr sind alle Ausführungsvarianten, die im Rahmen geringfügiger fachmännischer Änderungen erreicht werden und den erfindungswesentlichen Gedanken – Abgleich der Leistungsregelung unter Nutzung der Eigenschaft, dass die Höhe einer Vorspannung die Lage der vorderen Flanke eines Bursts bestimmt – umsetzen, enthalten.The Invention should not be limited to the embodiments mentioned. Rather, all variants are in the context of minor professional changes be achieved and essential to the invention idea - adjustment the benefit scheme using the property that the height of a Bias determines the location of the front edge of a burst - implement, contain.
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