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Anpassung der Linearitaet von Leistungsverstaerkern zur Reduzierung des Energieverbrauchs

IP.com Disclosure Number: IPCOM000020438D
Original Publication Date: 2003-Dec-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Dec-25
Document File: 2 page(s) / 117K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In modernen Mobilfunkgeraeten werden Leistungsverstaerker eingesetzt, um die gewuenschten Sendesignale auf den notwendigen Sendepegel zu verstaerken, bevor sie ueber die Antenne abgesendet werden. Die Sendeleistung wird dabei so eingestellt, dass sie entsprechend den Ausbreitungsbedingungen minimal wird. Sie muss die geforderte Qualitaet des gerade benutzten Services gewaehrleisten und die Stoerung durch das eigene Sendesignal auf andere Teilnehmer und Netze minimieren. Die Regelung der Sendeleistung muss zum einen die Streckenverluste ausgleichen, die im wesentlichen durch den Abstand zwischen Mobilteil und Basisstation verursacht werden. Zum anderen muss sie auch das Fading (orts- und zeitabhaengige Schwankungen beim Empfang eines Funksignals) ausgleichen, das durch Mehrwege-Empfang sowie bewegte Mobilfunkgeraete entsteht. Da verschiedene Mobilfunkstandards unterschiedliche Modulationsverfahren verwenden, variieren die Anforderungen an die Linearitaet des Leistungsverstaerkers. Die moeglichen Modulationsverfahren heutiger Mobilfunkgeraete sind z.B. GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) bei GSM, QPSK (Quadratur Phase Shift Keying)/OQPSK (Offset Quadrature Phase Shift Keying) bei IS-95 (Interim Standard, ein digitaler Mobilfunk-Standard, der in Nordamerika, Korea und Japan eingesetzt wird) oder GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) bei DECT. Waehrend es sich bei GSM mit der GMSK-Modulation um Signale mit konstanter Huellkurve handelt, findet man bei allen mehrvalenten Modulationsverfahren (z.B. QPSK) Modulationen von Amplitude und Phase.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J15121.doc page: 1

Anpassung der Linearitaet von Leistungsverstaerkern zur Reduzierung des Energieverbrauchs

Idea: Jan Mueller, DE-Salzgitter; Sascha Beyer, DE-Salzgitter

In modernen Mobilfunkgeraeten werden Leistungsverstaerker eingesetzt, um die gewuenschten Sendesignale auf den notwendigen Sendepegel zu verstaerken, bevor sie ueber die Antenne abgesendet werden. Die Sendeleistung wird dabei so eingestellt, dass sie entsprechend den Ausbreitungsbedingungen minimal wird. Sie muss die geforderte Qualitaet des gerade benutzten Services gewaehrleisten und die Stoerung durch das eigene Sendesignal auf andere Teilnehmer und Netze minimieren. Die Regelung der Sendeleistung muss zum einen die Streckenverluste ausgleichen, die im wesentlichen durch den Abstand zwischen Mobilteil und Basisstation verursacht werden. Zum anderen muss sie auch das Fading (orts- und zeitabhaengige Schwankungen beim Empfang eines Funksignals) ausgleichen, das durch Mehrwege-Empfang sowie bewegte Mobilfunkgeraete entsteht. Da verschiedene Mobilfunkstandards unterschiedliche Modulationsverfahren verwenden, variieren die Anforderungen an die Linearitaet des Leistungsverstaerkers. Die moeglichen Modulationsverfahren heutiger Mobilfunkgeraete sind z.B. GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) bei GSM, QPSK (Quadratur Phase Shift Keying)/OQPSK (Offset Quadrature Phase Shift Keying) bei IS-95 (Interim Standard, ein digitaler Mobilfunk-Standard, der in Nordamerika, Korea und Japan eingesetzt wird) oder GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) bei DECT. Waehrend es sich bei GSM mit der GMSK-Modulation um Signale mit konstanter Huellkurve handelt, findet man bei allen mehrvalenten Modulationsverfahren (z.B. QPSK) Modulationen von Amplitude und Phase.

Die bei der Regelung der Sendeleistung vorgenommenen Aenderungen haben aber auch eine Verringerung der Effizienz des Leistungsverstaerkers zur Folge. Ausserdem wird die Effizienz des Leistungsverstaerkers durch eine Verringerung der Ausgangsleistung erniedrigt. Dieser Effekt verursacht eine erhebliche Verringerung der effektiven Leistungskapazitaet des gesamten Mobilfunkgeraetes durch ein Missverhaeltnis zwischen der Sendeleistung und der dazu benoetigten Gleichstromleistung des Leistungsverstaerkers und der moeglichen Ausgangsleistungen. Das fuehrt zu verringerten Parametern wie stand-by-time und talk-time des Mobilfunkgeraets.

Um die Effizienz der eingesetzten Leistungsverstaerker zu optimieren, werden diese bisher durch einen optimierten Arbeitsbereich erweitert. D.h. es gibt Bereiche niedrigerer Ausgangsleistung, die durch dazu angepasste Arbeitspunkteinstellung (d.h. Einstellung der Verstaerkung und der Linearitaet) eine hoehere Effizienz ermoeglichen. Die Bereiche niedrigerer Ausgangsleistung werden in Abhaengigkeit vom System durch Sendeleistungen bestimmt, die mit der hoechsten Wahrscheinlichkeit auftreten.

In der Abbildung 1 ist eine uebliche Sendearchitektur dargestellt. Das...