Ahorro de corriente mediante código de modulación reducido y activación mediante puertas selectiva de memorias temporales de señal de RF.

Un método de reducción del consumo de potencia en un amplificador de potencia

(100) de transmisor de comunicación inalámbrico, que comprende:

proporcionar una señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase a una pluralidad de células (102) del amplificador de potencia;

recibir datos digitales de modulación de amplitud (104);

codificar termométricamente una primera pluralidad de bits de datos de modulación (106);

activar selectivamente una o más células del amplificador de potencia del mismo peso sobre la base de los bits de datos de modulación codificados termométricamente (108);

codificar en binario una segunda pluralidad de los bits de datos de modulación (110);

activar selectivamente una o más células del amplificador de potencia ponderadas en binario en los bits de datos de modulación codificados en binario (112);

recibir una indicación de requisito de potencia de salida (114);

si el requisito de potencia de salida excede un umbral predeterminado, habilitar la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase para todas las células de amplificador de potencia (118); y

si el requisito de potencia de salida es menor que un umbral, activar mediante puertas selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase más arriba de una o más memorias temporales finales asociadas con células inactivas del amplificador de potencia, para eliminar la corriente de conmutación en las memorias temporales (120).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/067191.

Solicitante: TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (PUBL).

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 164 83 STOCKHOLM SUECIA.

Inventor/es: VAN DEN BOS,NORBERT, HEIJNA,ROELAND, VISSER,HENDRIK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Detalles de amplificadores que tienen como elementos... > H03F1/02 (Modificaciones de los amplificadores para aumentar su rendimiento, p. ej. etapas clase A de pendiente deslizante, utilización de una oscilación auxiliar)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/217 (Amplificadores de potencia de clase D; Amplificadores de conmutación)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/72 (Amplificadores controlados, es decir, amplificadores puestos en servicio o fuera de servicio por medio de una señal de control)

PDF original: ES-2546887_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Ahorro de corriente mediante código de modulación reducido y activación mediante puertas selectiva de memorias temporales de señal de RF

Sector técnico La presente invención se refiere en general a los amplificadores de potencia de transmisor de comunicación inalámbricos y, en particular, a un método de control de las memorias temporales de reloj de alta frecuencia en un amplificador de potencia para reducir el consumo de potencia.

Antecedentes Bluetooth® es un estándar abierto para la creación y el intercambio de datos en redes de comunicación inalámbricas de corto alcance específicas. Desarrollado por Ericsson en 1994, Bluetooth se ha convertido en una funcionalidad estándar de muchos terminales de comunicación inalámbricos, así como de muchos otros tipos de dispositivos electrónicos portátiles. Un objetivo del diseño de todos los dispositivos electrónicos portátiles es reducir el consumo de potencia, prolongando así la vida de la batería.

Un amplificador de potencia de transmisor modulado digitalmente para un sistema Bluetooth utiliza modulación polar, con información de fase modulada sobre una señal periódica de alta frecuencia (de reloj) sobre la frecuencia portadora, y modulación de amplitud codificada digital. El número de bits utilizados para la modulación de la amplitud está relacionado con el ruido de cuantificación del Convertidor de digital a analógico (DAC - Digital to Analog Converter, en inglés) permitido de acuerdo con la especificación.

El número de bits utilizados para la modulación está relacionado con el número de circuitos necesarios, todos conmutados sobre un reloj de alta frecuencia. La conmutación de alta frecuencia consume corrientes relativamente elevadas y por ello aumenta el consumo de potencia. Una reducción del número de bits de modulación reduce el consumo de potencia; no obstante, esto aumenta el ruido de cuantificación, y viceversa.

La especificación del ruido de la frecuencia portadora para una señal de salida de Bluetooth es una especificación absoluta. Esto significa que la especificación de ruido es más rígida sobre la potencia de salida máxima, lo que define el número mínimo de bits de modulación necesarios en este caso. El número de bits de modulación puede reducirse cuando se requiere una potencia de salida menor que la máxima. El menor número de bits de modulación hace que las células del Bit más significativo (MSB - Most Significant Bit, en inglés) del amplificador de potencia sean deshabilitadas, debido a que estos bits de datos MSB tienen un valor "cero". No obstante, las memorias temporales de reloj de alta frecuencia para estas células MSB no utilizadas, cuando aún están activas, disipan potencia. Esta potencia desperdiciada aumenta el consumo de potencia, aumenta el calor que debe disiparse y disminuye la vida útil de la batería de los dispositivos portátiles.

Compendio De acuerdo con una o más realizaciones descritas en esta memoria, un amplificador de potencia de modulación polar emplea datos de modulación de amplitud de codificación tanto termométrica como binaria. Los datos de modulación de amplitud de codificación termométrica activan selectivamente una o más células del amplificador de potencia con el mismo peso. Los datos de modulación de amplitud de codificación binaria activan selectivamente una o más células del amplificador de potencia de ponderación binaria. Cuando se requiere una potencia de salida menor que la total y los MSB de los datos de modulación de amplitud son cero (reduciendo la potencia de salida a costa del ruido de cuantificación) , la potencia disipada por las memorias temporales de señal de RF para las células de amplificador de potencia no utilizadas correspondientes a los MSB se reduce substancialmente mediante la desactivación mediante puertas de la señal de RF más arriba de las memorias temporales.

Una realización se refiere a un método de reducción del consumo de potencia en un amplificador de potencia de transmisor de comunicación inalámbrico. Se proporciona una señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase a una pluralidad de células de amplificador de potencia. Se reciben datos digitales de modulación de amplitud. Una primera pluralidad de bits de los datos de modulación está codificada termométricamente. Una o más células del amplificador de potencia del mismo peso son activadas selectivamente sobre la base de los bits de los datos de modulación codificados termométricamente. Una segunda pluralidad de bits de datos de modulación está codificada en binario. Una o más células del amplificador de potencia ponderadas en binario son activadas selectivamente sobre la base de los bits de datos de modulación codificados en binario. Se recibe una indicación de requisito de potencia de salida. Si el requisito de potencia de salida excede un umbral predeterminado, la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase es autorizada para todas las células de amplificador de potencia. Si el requisito de potencia de salida es menor que el umbral, la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase es activada mediante puertas selectivamente más arriba de una o más memorias temporales finales asociadas con las células del amplificador de potencia inactivas, para eliminar la corriente de conmutación en las memorias temporales.

Otra realización se refiere a un amplificador de potencia para un transmisor de comunicación inalámbrico. El amplificador incluye circuitos de control operativos para recibir datos digitales de modulación de amplitud y una

indicación de requisito de potencia de salida y generan datos digitales de habilitación de célula de amplificador de potencia. El amplificador incluye también una pluralidad de controladores de señal de activación mediante puertas operativos para recibir una señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase y para generar una pluralidad de señales periódicas de radiofrecuencia moduladas en fase activadas mediante puertas. Cada controlador de señal de activación mediante puertas incluye una memoria temporal final y una puerta lógica más arriba de la memoria temporal final. La puerta lógica recibe la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase y un bit de los datos digitales de habilitación de célula de amplificador de potencia. El amplificador incluye además un codificador operativo para la codificación termométrica de una primera pluralidad de los bits de datos de modulación y para la codificación binaria de una segunda pluralidad de los bits de datos de modulación. El amplificador incluye adicionalmente una pluralidad de células de amplificador de potencia ponderadas uniformemente, adaptadas cada una de ellas para recibir una correspondiente de la pluralidad de señales periódicas de radiofrecuencia moduladas en fase activadas mediante puertas y un bit de datos de modulación codificado termométricamente, y operativas para amplificar selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase activada mediante puertas si es activada mediante el bit de datos de modulación codificado termométricamente. El amplificador incluye asimismo una pluralidad de células de amplificador de potencia ponderadas en binario adaptadas cada una para recibir una correspondiente de la pluralidad de señales periódicas de radiofrecuencia moduladas en fase activadas mediante puertas y un bit de datos de modulación codificados en binario, y operativa para amplificar selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase activada mediante puertas si está activada por el bit de datos de modulación codificado en binario. Los circuitos de control son además operativos para activar mediante puertas selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase más... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de reducción del consumo de potencia en un amplificador de potencia (100) de transmisor de comunicación inalámbrico, que comprende:

proporcionar una señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase a una pluralidad de células (102) del amplificador de potencia;

recibir datos digitales de modulación de amplitud (104) ;

codificar termométricamente una primera pluralidad de bits de datos de modulación (106) ;

activar selectivamente una o más células del amplificador de potencia del mismo peso sobre la base de los bits de datos de modulación codificados termométricamente (108) ;

codificar en binario una segunda pluralidad de los bits de datos de modulación (110) ;

activar selectivamente una o más células del amplificador de potencia ponderadas en binario en los bits de datos de modulación codificados en binario (112) ;

recibir una indicación de requisito de potencia de salida (114) ;

si el requisito de potencia de salida excede un umbral predeterminado, habilitar la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase para todas las células de amplificador de potencia (118) ; y si el requisito de potencia de salida es menor que un umbral, activar mediante puertas selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase más arriba de una o más memorias temporales finales asociadas con células inactivas del amplificador de potencia, para eliminar la corriente de conmutación en las memorias temporales (120) .

2. El método de la reivindicación 1, en el que activar selectivamente una o más células del amplificador de potencia del mismo peso sobre la base de los bits de datos de modulación codificados termométricamente comprende activar selectivamente una pluralidad de células del amplificador de potencia del mismo peso sobre la base de los bits de datos de modulación codificados termométricamente.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en el que activar selectivamente una o más células de amplificador de potencia ponderadas en binario sobre la base de los bits de datos de modulación codificados en binario comprende activar selectivamente una pluralidad de células del amplificador de potencia ponderadas en binario sobre la base de los bits de datos de modulación codificados en binario.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que la corriente a través de cada célula del amplificador de potencia está regulada mediante un transistor cascode (26) , y que comprende además, si el requisito de potencia de salida es menor que el umbral, ajustar la corriente a través de las células activas del amplificador de potencia mediante el transistor cascode para mantener una potencia de salida deseada.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en el que la primera pluralidad de los bits de datos de modulación comprende los bits más significativos de los datos de modulación y la segunda pluralidad de los bits de datos de modulación comprende los bits menos significativos de los datos de modulación.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, en el que activar mediante puertas selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase más arriba de una o más memorias temporales comprende

proporcionar datos digitales de habilitación de célula del amplificador de potencia; y en el que proporcionar una señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase a una pluralidad de células del amplificador de potencia comprende activar mediante puertas lógicamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase con cada bit de los datos digitales de habilitación de célula del amplificador de potencia y proporcionar cada señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase a cada célula del amplificador de potencia.

7. El método de cada una de las reivindicaciones 1 - 6, en el que la pluralidad de células del amplificador de potencia es diecinueve células;

los datos digitales de modulación de amplitud ocupan 8 bits;

la primera pluralidad de bits de datos de modulación codificados termométricamente es 15 bits y la pluralidad de células de células del amplificador de potencia del mismo peso es 15 células; y la segunda pluralidad de bits de datos de modulación codificados en binario es 4 bits y la pluralidad de células del amplificador de potencia ponderadas en binario es 4 células.

8. El método de la reivindicación 7, en el que las 15 células del amplificador de potencia de ponderación uniforme tienen un peso de 16, y las 4 células del amplificador de potencia ponderadas en binario tienen pesos de 8, 4, 2 y 1.

9. Una etapa de salida (10) de amplificador de potencia para un transmisor de comunicación inalámbrico, que comprende:

circuitos de control (22) operativos para recibir datos digitales de modulación de amplitud y una indicación del requisito de potencia de salida, y generar datos digitales de habilitación de célula del amplificador de potencia;

una pluralidad de controladores de señal de activación mediante puertas (32) operativos para recibir una señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase y para generar una pluralidad de señales periódicas de radiofrecuencia moduladas en fase, incluyendo cada controlador de señal de activación mediante puertas una memoria temporal (34) final; y una puerta lógica (36) más arriba de la memoria temporal final, recibiendo la puerta lógica la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase y un bit de los datos digitales de habilitación de célula del amplificador de potencia;

un codificador (23) operativo para codificar termométricamente una primera pluralidad de los bits de datos de modulación y para codificar en binario una segunda pluralidad de los bits de datos de modulación;

una pluralidad de células (20) del amplificador de potencia ponderadas uniformemente, adaptadas cada una para recibir una correspondiente de la pluralidad de señales periódicas de radiofrecuencia moduladas en fase activadas mediante puertas y un bit de datos de modulación codificados termométricamente, y operativas para amplificar selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase activada mediante puertas si se activa mediante el bit de datos de modulación codificados termométricamente; y una pluralidad de células (20) del amplificador de potencia ponderadas en binario, adaptadas cada una para recibir una correspondiente de la pluralidad de señales periódicas de radiofrecuencia moduladas en fase activadas mediante puertas y un bit de datos de modulación codificados en binario, y operativas para amplificar selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase activada mediante puertas si se activa mediante el bit de datos de modulación codificados en binario;

en el que los circuitos de control están también operativos para activar mediante puertas selectivamente la señal periódica de radiofrecuencia modulada en fase más arriba de la memoria temporal final a través de los datos digitales de habilitación de célula del amplificador de potencia si el requisito de potencia de salida es menor que un umbral, para eliminar la corriente de conmutación en la memoria temporal final.

10. La etapa de salida de amplificador de potencia de la reivindicación 9, que comprende además un transistor cascode (26) operativo para regular la corriente a través de cada célula del amplificador de potencia, y en la que los circuitos de control son además operativos si el requisito de la potencia de salida es menor que un umbral, para ajustar la corriente a través de las células activas del amplificador de potencia mediante el transistor cascode para mantener una potencia de salida deseada.

11. La etapa de salida del amplificador de potencia de la reivindicación 9 o 10, en la que la primera pluralidad de los bits de datos de modulación comprenden los bits más significativos de los datos de modulación y la segunda pluralidad de los bits de datos de modulación comprenden los bits menos significativos de los datos de modulación.

12. La etapa de salida del amplificador de potencia de cualquiera de las reivindicaciones 9 - 11, en la que

la primera pluralidad de bits de datos de modulación codificados termométricamente es 15 bits y la pluralidad de células del amplificador de potencia ponderadas uniformemente es 15 células;

la segunda pluralidad de bits de datos de modulación codificados en binario es 4 bits y la pluralidad de células del amplificador de potencia ponderadas en binario es 4 células;

los datos digitales de modulación de amplitud ocupan 8 bits; y los datos digitales de habilitación de célula de amplificador de potencia ocupan 19 bits.

13. La etapa de salida del amplificador de potencia de la reivindicación 12, en la que las 15 células del amplificador de potencia ponderadas uniformemente tienen un peso de 16, y las 4 células de amplificador de potencia ponderadas en binario tienen pesos de 8, 4, 2 y 1.