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Dokumentenidentifikation DE69932554T2 30.11.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000940963
Titel Stromversorgungseinrichtung und Verfahren für ein mobiles Fernsprech- Endgerät
Anmelder Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon, Kyonggi, KR
Erfinder Park, Jae-Sun, Suwon-shi, Kyonggi-do, KR
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69932554
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.03.1999
EP-Aktenzeichen 991028812
EP-Offenlegungsdatum 08.09.1999
EP date of grant 02.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.11.2006
IPC-Hauptklasse H04M 1/72(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung und ein Verfahren für ein Mobilkommunikations-Endgerät, im Besonderen betrifft die Erfindung eine Energieversorgungsvorrichtung und ein Verfahren, das eine Verringerung der Größe eines Mobilkommunikations-Endgerätes und einen Anstieg seiner Leistungseffizienz begünstigt.

Ein Mobilkommunikations-Endgerät, wie beispielsweise ein CDMA- (Code Division Multiple Access [Vielfachzugriff durch Codemultiplex]) Endgerät und ein GSM- (Global System for Mobile communication [Globales System für die Mobilkommunikation]) Endgerät, verwendet eine wieder aufladbare Batterie für die Versorgung des Mobilkommunikations-Endgerätes mit einer Energieversorgungsspannung. Eine Energieversorgungsvorrichtung des Mobilkommunikations-Endgerätes enthält Gleichstromwandler zum Umwandeln einer Gleichspannung, die von der Batterie bereitgestellt wird, in mehrere Betriebsspannungen für jeden Teil des Mobilkommunikations-Endgerätes.

1 zeigt eine herkömmliche Energieversorgungsvorrichtung für ein Mobilkommunikations-Endgerät. Wie dargestellt, wandelt die Energieversorgungsvorrichtung eine Gleichspannung von 7,2 V, die von einer Batterie 10 bereitgestellt wird, in eine Gleichspannung von 3,9 V für einen Empfänger und einen Basisband-Signalprozessor 30 und in eine Gleichspannung von 5,0 V für einen Sender und einen Leistungsverstärker 40 um (transformiert die Spannung herunter). Zu diesem Zweck enthält die herkömmliche Energieversorgungsvorrichtung einen Gleichstromwandler 20 zum Umwandeln der Gleichspannung von 7,2 V, die von der Batterie 10 bereitgestellt wird, in eine Gleichspannung von 3,9 V für den Empfänger und den Basisband-Signalprozessor 30 und einen Gleichstromwandler 22 zum Umwandeln der Gleichspannung von 7,2 V, die von der Batterie 10 bereitgestellt wird, in eine Gleichspannung von 5,0 V für den Sender und den Leistungsverstärker 40. An dieser Stelle wird die von dem Gleichstromwandler 22 ausgegebene Gleichspannung an den Sender und den Leistungsverstärker 40 durch einen Schalter SW übertragen, um die transformierte Ausgabespannung aus dem Gleichstromwandler 22 nur im Sendemodus an den Sender und den Leistungsverstärker 40 zu übertragen, sodass in einem Empfangsmodus der Energieverbrauch reduziert sein kann. Auf diese Art und Weise reduziert das Mobilkommunikations-Endgerät den Gesamt-Energieverbrauch und verlängert die Batterielebensdauer.

Die herkömmliche Energieversorgungsvorrichtung umfasst jedoch mehrere Gleichstromwandler, was für eine Reduzierung der Größe des Mobilkommunikations-Endgerätes von Nachteil ist.

Das Patent US-A-5 655 220 betrifft die Steuerung der Energieversorgung in einem Funktelefonsystem. Es wird angeregt, ein Funktelefon in die Lage zu versetzen, in einem breiten dynamischen Bereich linear zu arbeiten und währenddessen akzeptable Sendeausgangsleistungen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Sendebandbreite aufrecht zu erhalten. Die Leistung sowohl der Sende- als auch der Empfangsverbindung wird durch Leistungsdetektoren gemessen und einem Analog-Digital-Wandler zugeführt, auf den durch Steuerungs-Hardware und/oder -Software zugegriffen werden kann. Auch die Leistungsregelungseinstellung wird überwacht. Das Funktelefon verwendet die erfassten Leistungsstufen und die Leistungsregelungseinstellung, um eine Reihe von Korrekturtabellen in ein Verzeichnis aufzunehmen, die den Aufwärtsstreckenübertragungs-Leistungsfehler und die gewünschte Ausrichtung des Leistungsverstärkers für den jeweiligen Arbeitspunkt angeben. Das Funktelefon bestimmt darüber hinaus auch, ob der Sender oberhalb eines maximalen Sollwertes arbeitet. Die Verstärkung des Senders und die Ausrichtung des Leistungsverstärkers des Funktelefons werden angepasst, um den unerwünschten Fehler zu korrigieren und die gewünschte Ausgangsleistung aufrecht zu halten.

Das Patent GB-A-2 313 741 schlägt vor, einen aus einer Batterie in einer Kommunikationsvorrichtung gezogenen Spitzenstrom durch selektives Schalten von Teilen des Gerätes während des Sendens und des Empfangens von Hochfrequenz-Signalen zu verringern, wodurch das Betreiben eines an die Batterie angeschlossenen Spannungswandlers im Bereich seiner maximalen Effizienz ermöglicht wird. Schalter werden verwendet, um in Sende- und Empfangs-Zeitintervallen Betriebsleistung von einem Display abzuziehen, ohne dass dies für einen Benutzer wahrnehmbar ist, und um einem Sende- und einem Empfänger-Schaltkreis Betriebsleistung nur während der jeweiligen Sende- beziehungsweise Empfangs-Zeitintervalle bereitzustellen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Energieversorgungsspannung in einem Mobilkommunikations-Endgerät bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfüllt durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden durch die abhängigen Ansprüche definiert.

Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine kompakte Energieversorgungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, das einer Reduzierung der Größe eines Mobilkommunikations-Endgerätes förderlich ist.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Energieversorgungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, das die Energieeffizienz eines Mobilkommunikations-Endgerätes maximiert.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Energieversorgungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, das die Batterielebensdauer eines Mobilkommunikations-Endgerätes verlängert.

Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Mobilkommunikations-Endgerät bereitgestellt, das einen Sender und einen Basisband-Signalprozessor sowie einen Sender und einen Leistungsverstärker enthält. Die Energieversorgungsvorrichtung enthält einen Gleichstromwandler zum Umwandeln einer Gleichspannung aus einer Batterie. In einem Empfangsmodus des Mobilkommunikations-Endgerätes regelt die Energieversorgungsvorrichtung die Gleichspannung, die vom Gleichstromwandler transformiert wird, und stellt die geregelte Gleichspannung für den Empfänger und den Basisband-Signalprozessor bereit. In einem Sendemodus wandelt die Energieversorgungsvorrichtung die vom Gleichstromwandler transformierte Gleichspannung in eine Gleichspannung um, die einer automatische Sendeverstärkungsregelungs- (Automatic Gain Control, AGC) Spannung entspricht, die abhängig von einer Sendeleistung bestimmt wurde, und versorgt den Empfänger und den Basisband-Signalprozessor sowie den Sender und den Leistungsverstärker mit der umgewandelten Gleichspannung.

Die Energieversorgungsvorrichtung nutzt einen einzelnen Gleichstromwandler und variiert adaptiv die Ausgabespannung des Gleichstromwandlers entsprechend der Sendeleistung im Sendemodus. Daher ist die Energieversorgungsvorrichtung für eine Reduzierung der Größe des Mobilkommunikations-Endgerätes und für eine Verringerung des Energieverlusts der Spannungsregler und des Leistungsverstärkers von Vorteil, wodurch die Energieeffizienz maximiert und die Batterielebensdauer verlängert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben genannten und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, ausführlichen Beschreibung klar ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen gleiche Referenznummern gleiche Teile angeben. In den Zeichnungen:

ist 1 ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Energieversorgungsvorrichtung für ein Mobilkommunikations-Endgerät darstellt;

ist 2 ein Blockdiagramm, das eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Mobilkommunikations-Endgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

ist 3 ein detaillierter Schaltplan einer Leistungssteuerungs-Stromquelle (60) aus 2;

sind die 4A bis 4C Diagramme, die die Ausgangskennwerte eines Leistungsverstärkers (44) darstellen, der mit der Energieversorgungsspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versorgt wird; und

ist 5 ein Blockdiagramm, das ein übliches Mobilkommunikations-Endgerät darstellt, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wurde.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden weithin bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht ausführlich beschrieben, da dies die Erfindung durch unnötige Details undeutlich machen würde.

2 zeigt eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Mobilkommunikations-Endgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Energieversorgungsvorrichtung transformiert eine Gleichspannung, die von einer wieder aufladbaren Batterie 10 bereitgestellt wird, herunter und stellt die heruntertransformierte Gleichspannung den jeweiligen Elementen des Mobilkommunikations-Endgerätes bereit. Im Gegensatz zu der herkömmlichen verwendet die neuartige Energieversorgungsvorrichtung einen einzelnen Gleichstromwandler 20, wodurch sie zu einer Reduzierung der Gesamtgröße des Mobilkommunikations-Endgerätes beiträgt.

Darüber hinaus maximiert die Energieversorgungsvorrichtung der Erfindung die Energieeffizienz eines Mobilkommunikations-Endgerätes, indem sie die Energieversorgungsspannung adaptiv steuert. Herkömmlicherweise stellt die Energieversorgungsvorrichtung in einem Sendemodus für einen Empfänger und einen Basisband-Signalprozessor 30 sowie für einen Sender 42 und einen Leistungsverstärker 44 eine konstante Gleichspannung von 5 V bereit. Demgemäß können Regler, die normalerweise selbst mit einer Gleichspannung von 3,9 V arbeiten können, einen unnötigen Energieverbrauch verursachen.

Mittlerweile verwendet ein Sender eines Mobilkommunikations-Endgerätes, das nach dem PSK- (Phase Shift Keying [Phasenumtasten]) Modulationsverfahren arbeitet, einen Leistungsverstärker der Klasse A oder AB für die lineare Verstärkung. Die Energieeffizienz eines derartigen linearen Leistungsverstärkers fällt abrupt ab, sobald die Ausgangsleistung unter eine Sättigungs-Ausgangsleistung fällt. Die Energieeffizienz des Leistungsverstärkers kann noch weiter abfallen, wenn ihm die konstante Gleichspannung zugeführt wird. So wird beispielsweise in einem IS-95-CDMA-Kommunikations-Endgerät eine Sendeleistung an einem Antennenanschluss im 82 dB-Bereich zwischen –50 dBm und 32 dBm gesteuert. Wenn ein Leistungsverstärker mit einer Sättigungs-Ausgangsleistung von 32 dBm eine Leistung unterhalb von 0 dBm ausgibt, beträgt die Energieeffizienz höchstens 10 %. Mit anderen Worten, es ist für die Sättigungs-Ausgangsleistung vorzuziehen, dass der Leistungsverstärker mit einer Betriebsspannung von 5,0 V Gleichspannung versorgt wird. Wenn jedoch eine Leistung von weniger als 0 dBm ausgegeben wird, ist es zulässig, den Leistungsverstärker mit einer Betriebs-Gleichspannung kleiner 5,0 V zu versorgen. Unter diesem Blickwinkel variiert die Energieversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Betriebsspannung adaptiv von 3,9 V bis 5,0 V proportional zur Ausgangsleistung im Sendemodus, statt eine konstante Betriebsspannung von 5,0 V bereitzustellen. Folglich senkt die Energieversorgungsvorrichtung die Ausgabespannung des Gleichstromwandlers 20, wenn die Sendeleistung gering ist, um eine relative Spannungsdifferenz zwischen dem Gleichstromwandler 20 und den jeweiligen Reglern zu reduzieren, und versorgt den Leistungsverstärker mit einer geringen Spannung.

In 2 stellt die Batterie 10 eine Gleichspannung von 7,2 V bereit. Der Gleichstromwandler 20 hat ein Eingangsende, ein Ausgangsende und ein Rückführungsende. Das Eingangsende erhält die Gleichspannung von der Batterie 10, und das Ausgangsende ist an einen Peripherie-Schaltkreis 50 angeschlossen. Des Weiteren gibt das Rückführungsende eine konstante Gleichspannung VFB aus. Ein Widerstand R2 ist zwischen einem Ausgangsende des Peripherie-Schaltkreises 50 und dem Rückführungsende des Gleichstromwandlers 20 zwischengeschaltet, und ein Widerstand R1 ist zwischen das Rückführungsende und die Erde zwischengeschaltet. Ein für den Einsatz als Gleichstromwandler 20 geeignetes Gerät ist der Abwärts-Gleichstromwandler, Modell LTC1265, der Linear Technology Co. In diesem Fall gibt der Gleichstromwandler 20 am Rückführungsende eine Gleichspannung VFB von 1,25 V aus. Dementsprechend gibt der Gleichstromwandler 20 eine Ausgabespannung VOUT aus, die durch folgende Gleichung bestimmt wird: VOUT = VBF(1 + R2/R1) = 1,25 × (1 + R2/R1)[V](1)

Aus Gleichung (1) geht hervor, dass die Ausgabespannung VOUT vom Widerstand der Widerstände R1 und R2 abhängt.

Darüber hinaus ist zwischen dem Rückführungsende des Gleichstromwandlers 20 und der Erde eine Spannungssteuerungs-Stromquelle 60 parallel zum Widerstand R1 geschaltet. Die Spannungssteuerungs-Stromquelle 60 empfängt eine automatische Sendeverstärkungsregelungs- (TX_AGC) Spannung, die gemäß Sendeleistung variabel ist, und steuert einen Strom IC, der von der empfangenen TX_AGC-Spannung abhängig ist. Eine Veränderung des Stromes IC verändert einen Strom IT, der durch den Widerstand R2 fließt, und verändert damit die Ausgabespannung VOUT des Gleichstromwandlers 20.

Der einfacheren Erklärung halber wird davon ausgegangen, dass das Mobilkommunikations-Endgerät die Ausgabespannung VOUT von 3,9 V im Empfangsmodus und die Ausgabespannung VOUT von 3,9 bis 5,0 V im Sendemodus benötigt.

Jetzt wird mit Bezug auf die 2 und 3 eine detaillierte Beschreibung davon gegeben, wie die Energieversorgungsvorrichtung das Mobilkommunikations-Endgerät im Empfangsmodus mit der konstanten Gleichspannung von 3,9 V und im Sendemodus mit der variablen Gleichspannung von 3,9 bis 5,0 V versorgt.

In dem Empfangsmodus des Mobilkommunikations-Endgerätes werden die beiden Spannungsregler 72 und 74 mit der Spannung VOUT von 3,9 V versorgt. In dem Moment wird als Reaktion auf ein inaktives Sendemodus-Signal TX_MODE ein Schalter SW ausgeschaltet (geöffnet), sodass die Ausgangsspannung VOUT für einen Spannungsregler 76 und den Leistungsverstärker 44 nicht bereitgestellt wird. Die Spannungsregler 72 und 74 transformieren die Spannung VOUT in Gleichspannungen von 3,3 V beziehungsweise 3,6 V und versorgen den Empfänger und den Basisband-Signalprozessor 30 mit den transformierten Spannungen.

Im Sendemodus des Mobilkommunikations-Endgerätes wird die Ausgabespannung VOUT von 3,9 bis 5,0 V auf den Spannungsregler 76 und den Leistungsverstärker 44 sowie auf die Spannungsregler 72 und 74 aufgeschaltet, weil der Schalter SW als Reaktion auf das aktivierte Sendemodus-Signal TX_MODE eingeschaltet (geschlossen) wird. Der Spannungsregler 76 transformiert die Spannung VOUT von 3,9 bis 5,0 V auf eine Gleichspannung von 3,6 V herunter und stellt die transformierte Gleichspannung für den Sender 42 bereit. Darüber hinaus wird die Spannung VOUT von 3,9 bis 5,0 V durch den Schalter SW auch für den Leistungsverstärker 44 als Betriebsspannung bereitgestellt.

Dies bedeutet, dass die Spannung VOUT von 3,9 bis 5,0 V im Sendemodus für den Empfänger und den Basisband-Signalprozessor 30 sowie für den Sender 42 und den Leistungsverstärker 44 bereitgestellt wird.

In 3 wird dargestellt, dass die Spannungssteuerungs-Stromquelle 60 einen Transistor Q enthält, der ein Schaltelement ist, das entsprechend der empfangenen Spannung TX_ACG schaltbar ist. Der Transistor Q besitzt eine Basis, die über einen Widerstand R3 mit der TX_AGC-Spannung verbunden ist, einen Kollektor, der mit dem Rückführungsende des Gleichstromwandlers 20 verbunden ist, und einen Emitter, der über einen Widerstand R5 mit der Erde verbunden ist. Zwischen der Basis des Transistors Q und der Erde sind ein Widerstand R4 und ein Kondensator C zueinander parallel geschaltet.

Die TX_AGC-Spannung ist im Empfangsmodus gleich Null und steigt im Sendemodus proportional zur Sendeleistung an. Im IS-95-CDMA-Kommunikations-Endgerät wird die Sendeleistung am Antennenanschluss im 82 dB-Bereich zwischen –50 dBm und 32 dBm gesteuert, wie in 4B dargestellt, sodass die diesem Leistungsbereich entsprechende TX_AGC-Spannung 0,5 bis 2,7V beträgt.

Im Empfangsmodus empfängt die Spannungssteuerungs-Stromquelle 60 eine TX_AGC-Spannung von 0 V, sodass der Transistor Q ausgeschaltet ist und damit den Kollektorstrom IC ausschaltet (das heißt IC = 0). In diesem Moment wird die Ausgabespannung VOUT des Gleichstromwandlers 20 durch die Gleichung (1) bestimmt.

Im Sendemodus empfängt die Spannungssteuerungs-Stromquelle 60 die TX_AGC-Spannung, die entsprechend der Sendeleistung variiert, wie in 4B dargestellt. Wenn eine Basisspannung VB derart ansteigt, dass sie um mindestens 0,7 V höher ist als eine Emitterspannung VE, dann wird der Transistor Q eingeschaltet. In diesem Fall wird ein Emitterstrom IE definiert als IE = VE/R5[A](2)

Da ein Basisstrom vernachlässigbar ist, ist der Kollektorstrom IC im Wesentlichen mit dem Emitterstrom IE identisch. Somit kann der Kollektorstrom IC wie folgt ausgedrückt werden: IC = VE/R5[A](3)

Wenn die TX_AGC-Spannung gleich VAGC ist, wird die Emitterspannung VE definiert als: VE = {VAGC × R4/(R3 + R4)} – 0,7[V](4)

Indem Gleichung (4) für VE in Gleichung (3) eingesetzt wird, kann der Kollektorstrom IC wie folgt umgeschrieben werden: IE = {{VAGC × R4/(R3 + R4)} – 0.7}/R5[A](5)

Aus Gleichung (5) ist ersichtlich, dass der Kollektorstrom IC des Transistors Q von der TX_AGC-Spannung VAGC abhängig ist. Darüber hinaus ist im Sendemodus die Ausgabespannung VOUT des Gleichstromwandlers 20 die Summe aus der Rückführungsspannung VFB und dem Spannungsgefälle über den Widerstand R2 und kann durch folgende Gleichung dargestellt werden: VOUT = VFB + IT × R2[V](6)

Darüber hinaus ist der Strom IT die Summe der Ströme IO und IC und kann durch folgende Gleichung dargestellt werden: IT = IC – IO = IC + VFB/R1[A](7)

Wenn Gleichung (7) für IT in Gleichung (6) eingesetzt wird, kann VOUT durch folgende Gleichung dargestellt werden: VOUT = VFB + (IC + VFB/R1) × R2 = VFB × (1 + R2/R1) + IC × R2 = 1,25 × (I + R2/R1 + IC × R2[V](8)

Als Ergebnis ist aus Gleichung (8) ersichtlich, dass die Ausgabespannung VOUT eine Funktion des Stroms IC ist, der von der TX_AGC-Spannung VAGC abhängig ist, wie in Gleichung (5) gezeigt. Daraus ergibt sich, dass bei einer geringen TX_AGC-Spannung VAGC (das heißt, wenn die Sendeleistung gering ist) die Ausgabespannung VOUT des Gleichstromwandlers 20 gesenkt wird. Folglich ist es möglich, den Energieverlust durch die Spannungsregler 72, 74 und 76 sowie den Energieverbrauch durch den Leistungsverstärker 44, der üblicherweise den größten Teil des Energieverbrauchs im Mobilkommunikations-Endgerät verursacht, zu reduzieren. Dies bedeutet, dass im Gegensatz zur herkömmlichen die neuartige Energieversorgungsvorrichtung die Ausgabespannung des Gleichstromwandlers 20 gemäß der Sendeleistung im Sendemodus variiert, sodass der Energieverlust des Mobilkommunikations-Endgerätes reduziert und somit die Batterielebensdauer verlängert werden kann.

In 4A wird die Situation dargestellt, dass die Energieversorgungsvorrichtung der Erfindung die Ausgabespannung VOUT des Gleichstromwandlers 20 entsprechend einer Veränderung der Sendeleistung variiert. Im Ausführungsbeispiel wird die TX_AGC-Spannung VAGC verwendet, um die Veränderung der Sendeleistung festzustellen. In 4C wird die Situation dargestellt, dass die Energieversorgungsvorrichtung die Ausgabespannung VOUT des Gleichstromwandlers 20 entsprechend der Veränderung der TX_AGC-Spannung VAGC variiert.

Wie oben dargelegt, nutzt die Energieversorgungsvorrichtung zum Steuern der Ausgabespannung VOUT des Gleichstromwandlers 20 entsprechend der Sendeleistung die TX_AGC-Spannung VAGC, und diese VAGC-Spannung wird durch einen Basisband- (B/B) Chip 90 bestimmt, der in 5 dargestellt wird.

5 zeigt ein IS-95-CDMA-Mobilkommunikations-Endgerät. In den technischen Daten wird die detaillierte Beschreibung der jeweiligen Elemente vermieden. Stattdessen wird lediglich beschrieben, wie der Basisband-Chip 90 die TX_AGC-Spannung bestimmt.

In 5 bestimmt der Basisband-Chip 90 die TX_AGC-Spannung zum Steuern der Sendeleistung und verwendet die dergestalt bestimmte TX_AGC-Spannung für einen TX_AGC-Schaltkreis 92. Diese Operation zum Steuern der Energieversorgung kann in zwei Einzeloperationen aufgeteilt werden. Eine erste Operation zum Steuern der Energieversorgung ist eine Operation zum Steuern der Energieversorgung mit geöffneter Rückkopplungsschleife, die zuerst beim Zugriff auf eine Basisstation durchgeführt wird. Bei der Operation zum Steuern der Energieversorgung mit geöffneter Rückkopplungsschleife erkennt der Basisband-Chip 90 einen RSSI- (Received Signal Strength Indicator [Kennziffer für die Signalstärke eines Empfangssignals]) Wert und bestimmt eine Sendeleistung, die mit dem ermittelten RSSI-Wert in Zusammenhang steht. An dieser Stelle wird der Zusammenhang zwischen der Sendeleistung TX_POWER und der Leistungsaufnahme RX_POWER durch folgende Gleichung dargestellt: TX_POWER = –(RX_POWER + 73)[dBm](9)

Eine zweite Operation zum Steuern der Energieversorgung ist eine Operation mit geschlossener Rückkopplungsschleife, die durchgeführt wird, nachdem das Endgerät durch die erste Operation zum Steuern der Energieversorgung mit der Basisstation verbunden ist. In der Steueroperation mit geschlossener Rückkopplungsschleife empfängt das Endgerät einen Sendeleistungs-Informationsbefehl, der von der Basisstation übertragen wurde, und bestimmt die TX_AGC-Spannung, um die Sendeleistung entsprechend dem Sendeleistungs-Informationsbefehl auszugeben.

Während die TX_AGC-Spannung, die vom Basisband-Chip 90 bestimmt wurde, an die Spannungssteuerungs-Stromquelle 60 ausgegeben wird, stellt die Energieversorgungsvorrichtung der Erfindung im Sendemodus adaptiv die Gleichspannung VOUT entsprechend der Sendeleistung bereit.

Wie oben beschrieben, nutzt die neuartige Energieversorgungsvorrichtung einen einzelnen Gleichstromwandler und variiert die Ausgabespannung des Gleichstromwandlers adaptiv entsprechend der Sendeleistung im Sendemodus. Daher ist die Energieversorgungsvorrichtung für eine Reduzierung der Größe des Mobilkommunikations-Endgerätes und für eine Verringerung des Energieverlustes der Spannungsregler und des Leistungsverstärkers von Vorteil, wodurch die Energieeffizienz maximiert und die Batterielebensdauer verlängert wird.

Obgleich die Erfindung mit Bezug auf ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel davon gezeigt und beschrieben wurde, ist es jedoch für eine Person mit gewöhnlicher Erfahrung auf diesem Gebiet der Technik offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. So können beispielsweise die Spannung von 3,9 V im Empfangsmodus und die Spannung von 3,9 bis 5,0 V im Sendemodus entsprechend dem Typ der Mobilkommunikations-Endgeräte verändert werden. Darüber hinaus kann bei der Verwendung einer Batterie mit niedriger Spannung der Abwärtstransformator durch einen Aufwärtstransformator ersetzt werden. Darüber hinaus kann der für die Spannungssteuerungs-Stromquelle verwendete Transistor durch jede beliebige Art von Schaltelement wie beispielsweise einen Feldeffekt-Transistor (FET) ersetzt werden. Das bedeutet, dass die Energieversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf jedes CDMA-, GSM- und FM- (Frequency Modulation [Frequenzmodulation]) Kommunikations-Endgerät verwendet werden kann.


Anspruch[de]
Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungsspannung in einem Mobilkommunikations-Endgerät, das einen Empfänger und einen Basisband-Signalprozessor (30), einen Sender (42), einen Sendeleistungsverstärker (44) und einen Schalter (SW) zum Umschalten zwischen einem Empfangsmodus und einem Sendemodus des Mobilkommunikations-Endgerätes enthält, wobei es die folgenden Schritte umfasst:

a) Zuführen einer Gleichspannung mittels einer Batterie (10);

b) Umwandeln der Gleichspannung von der Batterie (10) in eine konstante Gleichspannung mittels eines Gleichstromwandlers (20);

und in dem Empfangsmodus:

c1) Bereitstellen einer Empfangsmodus-Ausgangsspannung an einem Ausgangsende des Gleichstromwandlers (20) in Abhängigkeit von der konstanten Gleichspannung;

c2) Regulieren der Empfangsmodus-Ausgangsspannung, und

c3) Zuführen der regulierten Empfangsmodus-Ausgangsspannung zu dem Empfänger und dem Basisband-Signalprozessor (30);

und in dem Sendemodus

d1) Bereitstellen einer Sendemodus-Ausgangsspannung an dem Ausgangsende des Gleichstromwandlers in Abhängigkeit von der konstanten Gleichspannung sowie von einer Spannung der automatischen Sende-Verstärkungsregelung, die entsprechend einer Sende-Ausgangsleistung bestimmt wird; und

d2) Zuführen der Sendemodus-Ausgangsspannung zu dem Empfänger und dem Basisband-Signalprozessor (30), dem Sender (42) und dem Sendeleistungsverstärker (44).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt d2) den Schritt des Regulierens der Sendemodus-Ausgangsspannung umfasst, um dem Empfänger und dem Basisband-Signalprozessor (30) sowie dem Sender (42) eine regulierte Sendemodus-Ausgangsspannung zuzuführen. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt c2) die Empfangsmodus-Ausgangsspannung auf zwei regulierte Empfangsmodus-Ausgangsspannungen reguliert wird, die in Schritt c3) dem Empfänger und dem Basisband-Signalprozessor (30) zugeführt werden, und in Schritt d2) die Sendemodus-Ausgangsspannung auf drei regulierte Sendemodus-Ausgangsspannungen reguliert wird, die ersten zwei regulierten Sendemodus-Ausgangsspannungen dem Empfänger sowie dem Basisband-Signalprozessor (30) zugeführt werden und die dritte regulierte Sendemodus-Ausgangsspannung dem Sender (42) zugeführt wird. Energieversorgungsvorrichtung für ein Mobilkommunikations-Endgerät, das einen Empfänger und einen Basisband-Signalprozessor (30), einen Sender (42) und einen Sendeleistungsverstärker (44) enthält, wobei die Vorrichtung umfasst:

eine Batterie (10) zum Zuführen einer Gleichspannung;

einen Gleichstromwandler (20) mit einem Eingangsende, einem Ausgangsende und einem Rückführungsende zum Umwandeln der von der Batterie (10) am Eingangsende zugeführten Gleichspannung in eine konstante Gleichspannung und zum Ausgeben der konstanten Gleichspannung an dem Rückführungsende;

eine Spannungssteuerungs-Stromquelle (60), die zwischen das Rückführungsende und eine Erde geschaltet ist, um in einem Sendemodus eine Ausgangsspannung an dem Ausgangsende des Gleichstromwandlers (20) entsprechend einer Spannung einer automatischen Sende-Verstärkungsregelung, die entsprechend einer Sende-Ausgangsleistung bestimmt wird, adaptiv zu ändern;

eine Reguliereinrichtung zum Regulieren der Ausgangsspannung des Gleichstromwandlers (20) und zum Zuführen der regulierten Ausgangsspannung zu dem Empfänger und dem Basisband-Signalprozessor (30); und

einen Schalter (SW), der zwischen das Ausgangsende des Gleichstromwandlers (20) und den Sender (42) sowie den Leistungsverstärker (44) geschaltet ist und während des Sendemodus geschlossen ist, um die Ausgangsspannung des Gleichstromwandlers (20) zu dem Sender (42) und dem Leistungsverstärker (44) zu übertragen.
Energieversorgungszuführvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Spannungsreguliereinrichtung einen ersten Spannungsregler (72) sowie einen zweiten Spannungsregler (74) zum Regulieren der Ausgangsspannung des Gleichstromwandlers (20) auf eine erste und eine zweite regulierte Ausgangsspannung und zum Zuführen der ersten sowie der zweiten regulierten Ausgangsspannung zu dem Empfänger und dem Basisband-Signalprozessor (30) umfasst, und des Weiteren einen dritten Regler (76) umfasst, der zwischen den Schalter (SW) und den Sender (42) geschaltet ist, um die Ausgangsspannung des Gleichstromwandlers (20) zu regulieren und die dritte regulierte Ausgangsspannung dem Sender (42) zuzuführen. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, die des Weiteren einen ersten Widerstand (R2), der zwischen das Ausgangsende und das Rückführungsende des Gleichstromwandlers (20) geschaltet ist, sowie einen zweiten Widerstand (R1) umfasst, der zwischen das Rückführungsende und die Erde geschaltet ist, und wobei die Spannungssteuer-Stromquelle (60) die Ausgangsspannung an dem Ausgangsende des Gleichstromwandlers (20) adaptiv ändert, indem sie einen durch den ersten Widerstand (R2) fließenden Strom entsprechend der Spannung der automatischen Sende-Verstärkungssteuerung in dem Sendemodus ändert. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei in einem Empfangsmodus die Spannungssteuer-Stomquelle (60) einen ersten Strom durch den ersten Widerstand (R2) leitet, um eine erste Ausgangsspannung an dem Ausgangsende auszugeben, die durch eine Gleichspannung an dem Rückführungsende und ein Spannungsgefälle über den ersten Widerstand (R2) bestimmt wird; und wobei in dem Sendemodus die Spannungssteuer-Stromquelle (60) einen zweiten Strom, der dem ersten Strom (R2) gleich ist oder höher als dieser, durch den ersten Widerstand leitet, um eine zweite Ausgangsspannung an dem Ausgangsende auszugeben, wobei die zweite Ausgangsspannung eine veränderliche Spannung ist, die der ersten Ausgangsspannung gleich ist oder höher als diese. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Spannungssteuer-Stromquelle (60) umfasst:

ein Eingangsende zum Empfangen der Spannung der automatischen Sende-Verstärkungsregelung, die entsprechend der Sendeleistung bestimmt wird; und

ein Schaltelement (Q), das geschlossen wird, um einen Stromweg zwischen dem Rückführungsende und der Erde herzustellen, wenn die Spannung der automatischen Sende-Verstärkungsregelung einen vorgegebenen Wert hat, um so den Strom zu erhöhen, der durch den ersten Widerstand (R2) fließt.
Energiezuführvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Schaltelement (Q) ein Transistor ist, der eine Basis, die mit dem Eingangsende verbunden ist, einen Kollektor, der mit dem Rückführungsende verbunden ist, und einen Emitter hat, der mit der Erde verbunden ist. Energiezuführvorrichtung nach Anspruch 9, die des Weiteren umfasst:

einen Widerstand (R2), der zwischen das Eingangsende und die Basis des Transistors (Q) geschaltet ist; und

einen Widerstand (R4), der zwischen die Basis und die Erde geschaltet ist.






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