專利名稱：提高直接轉(zhuǎn)換接收機接收靈敏度的設備和相關方法
從總體來說，本發(fā)明涉及提高直接轉(zhuǎn)換接收機，如作為在蜂窩通信系統(tǒng)中使用的移動臺一部分的直接轉(zhuǎn)換接收機的性能的途徑。更具體地說，本發(fā)明涉及用于提高直接轉(zhuǎn)換接收機的靈敏度或其它信號特性的設備和相關聯(lián)的方法。
在直接轉(zhuǎn)換接收機基帶部分入口處設置了具有特殊功能的放大器。所述放大器以選定的放大量(或叫做”增益”)放大加到其上的、經(jīng)過直接轉(zhuǎn)換的基帶信號。主要根據(jù)干擾電平來選擇放大量，以便獲得高的靈敏度，同時減小(即，避免)出現(xiàn)阻塞接收機的強干擾的可能性。當在蜂窩通信系統(tǒng)中實現(xiàn)時，一方面由于提高了接收靈敏度，另一方面由于減小了導致掉話的強干擾阻塞出現(xiàn)的可能性，因而改善了通信性能。
背景技術：
在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信在至少一對通信臺之間完成，一個通信臺作為發(fā)射臺，而另一個通信臺作為接收臺。通過通信來交換數(shù)據(jù)理所當然地成為現(xiàn)代社會不可或缺的部分。而且，將來對數(shù)據(jù)通信的需求將會更大，更不可缺少。
已經(jīng)開發(fā)出不同類型的通信系統(tǒng)，并已經(jīng)被用來根據(jù)不同類型的通信業(yè)務進行數(shù)據(jù)通信。隨著可供利用的通信技術的進步，各種先進的技術已經(jīng)在現(xiàn)行的通信系統(tǒng)中實現(xiàn)。而且，技術進步又會導致新型通信系統(tǒng)的出現(xiàn)。無線電通信系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的一個范例。例如，先進的通信技術已經(jīng)應用在無線通信系統(tǒng)中。通信技術進步的結果，使實現(xiàn)新型的無線通信系統(tǒng)成為可能。
無線通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)的有線通信系統(tǒng)不同，無線通信系統(tǒng)使用無線鏈路來進行數(shù)據(jù)通信。更具體地說，延伸在發(fā)送臺和接收臺之間的無線通信路徑至少其一部分包括無線鏈路。根據(jù)無線鏈路來定義各無線信道。而且，至少對于那部分通信路徑，數(shù)據(jù)是通過一條或多條通信信道傳送的。這就是說，無線鏈路代替了有線連接。而且，當無線鏈路取代了有線連接之后，通信路徑中的那部分就不再需要有線連接了。
使用無線通信系統(tǒng)能得到很多好處。初次安裝和部署無線通信系統(tǒng)的費用要比安裝和部署相應的有線通信系統(tǒng)少。而且，可以以移動通信系統(tǒng)的形式來實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)。移動通信系統(tǒng)提供了通信的移動性。在移動通信系統(tǒng)中使用的一個或多個通信臺是可移動的，也就是說，允許運動。
一種能夠提供高水平使用性能的移動通信系統(tǒng)是蜂窩通信系統(tǒng)。蜂窩通信系統(tǒng)包括稱為網(wǎng)絡基礎設施的網(wǎng)絡部分，移動臺就是依靠它來通信的?，F(xiàn)已安裝的蜂窩通信系統(tǒng)網(wǎng)絡基礎設施已經(jīng)覆蓋了全世界大部分人口稠密地區(qū)。目前已經(jīng)可以使用蜂窩通信系統(tǒng)來處理語音和越來越多的數(shù)據(jù)業(yè)務。蜂窩通信系統(tǒng)通常是根據(jù)標準和操作規(guī)范來建設的。已經(jīng)陸續(xù)頒布了各種不同的蜂窩通信標準，已經(jīng)安裝和實施了按照這些蜂窩通信標準工作的蜂窩通信系統(tǒng)。已經(jīng)頒布了相繼產(chǎn)生的通信標準。所謂第一代、第二代和第三代通信標準已經(jīng)頒布。而且，按照這些蜂窩通信標準建造的蜂窩通信系統(tǒng)已經(jīng)安裝、運行和被廣泛使用。而且，下一代標準正在制訂中，并已經(jīng)提出安裝此類系統(tǒng)的計劃。
位置固定的基站收發(fā)信臺構成了蜂窩通信系統(tǒng)網(wǎng)絡基礎設施的一部分?；臼瞻l(fā)信臺的位置相互隔開一定的距離，而每一個基站收發(fā)信臺確定了一個小區(qū)。集總起來，所有的小區(qū)共同限定了蜂窩通信系統(tǒng)所覆蓋的地理區(qū)域。當一個移動臺，按照某種通信業(yè)務的規(guī)則正在進行通信，在通信系統(tǒng)的各個小區(qū)之間行走的時候，為了保持通信的連續(xù)性，就發(fā)生不同基站收發(fā)信臺之間的切換。由于要進行通信切換操作，故在移動臺和網(wǎng)絡基礎設施之間傳輸?shù)暮型ㄐ艛?shù)據(jù)的信號功率電平相對較低。因此，在通信系統(tǒng)中，根據(jù)小區(qū)再用方案，可以使用相同的頻率。因為系統(tǒng)具有信道頻率可以重復使用的能力，所以分配給蜂窩通信系統(tǒng)的帶寬可以被有效地利用。
可以在蜂窩通信系統(tǒng)中工作的移動臺是由無線電收發(fā)信機構成的，包括發(fā)射部分和接收部分。移動臺被封裝在越來越小的外殼里面，其大小允許使用者手持攜帶。為了使移動臺的電路能夠裝入如此小的外殼里面，要相應地縮小其電路尺寸。這就要求仔細選擇移動臺發(fā)射和接收部分電路，使得收發(fā)信機的電路能夠被裝入小尺寸外殼里面。例如，移動臺的接收部分可以造成外差式或超外差式結構。但是，一般說來，這種結構是不能用單片結構實現(xiàn)的，而需要使用外接濾波器。所需的片外元件和匹配接口加在一起，限制了接收部分的小型化，也增加了這種接收部分的設計和實現(xiàn)的復雜性。
可以轉(zhuǎn)而使用直接轉(zhuǎn)換結構。直接轉(zhuǎn)換接收機的優(yōu)點是，直接轉(zhuǎn)換接收機可以實現(xiàn)單片集成。然而，在消耗同樣電流的條件下，直接轉(zhuǎn)換接收機的靈敏度小于超外差接收機的靈敏度。由于直接轉(zhuǎn)換接收機不使用無源信道濾波器，例如SAW(表面聲波)濾波器，去抑制不需要的信號或干擾，所以直接轉(zhuǎn)換接收機的總體線性一般弱于超外差接收機。為了補償直接轉(zhuǎn)換接收機的線性降低，在制造接收機的時候，有意降減其接收靈敏度。作為移動臺的一部分，被降減了靈敏度的直接轉(zhuǎn)換接收機限制了移動臺的性能發(fā)揮。
如果能夠找到一種方式，能夠提供增強的直接轉(zhuǎn)換接收機結構，所述接收機能夠提供較高的接收靈敏度，但功率損耗無須增加，則避免強干擾擁塞能力被增強了，因而能夠提高直接轉(zhuǎn)換接收機的通信性能。如將它作為在蜂窩通信系統(tǒng)或其它移動通信系統(tǒng)中運行的移動臺的一部分，移動臺的通信功能亦會相應提高。
從與蜂窩通信系統(tǒng)或其它無線通信系統(tǒng)中的通信有關的背景信息看來，本發(fā)明已經(jīng)顯著地改進了通信系統(tǒng)的性能。
發(fā)明綜述因此，本發(fā)明優(yōu)點是，提供了改進直接轉(zhuǎn)換接收機的性能的設備和相關聯(lián)的方法，這種直接轉(zhuǎn)換接收機的例子是作為在蜂窩通信系統(tǒng)或其它無線電通信系統(tǒng)中運行的移動臺的組成部分的直接轉(zhuǎn)換接收機。
通過實現(xiàn)本發(fā)明的實施例，為直接轉(zhuǎn)換接收機提供了一種提高接收機靈敏度和其它信號特性的方法。
在本發(fā)明的一個方面中，在直接轉(zhuǎn)換接收機的基帶級設置基帶放大器。直接轉(zhuǎn)換的基帶信號被加到該基帶放大器?；鶐Х糯笃鞯奶匦允强蛇x的。這就是說，基帶放大器的增益(亦即放大量)具有響應加到放大器的直接轉(zhuǎn)換的基帶信號特性而選擇的增益電平。只要可能，選擇基帶放大器的放大量以便提高直接轉(zhuǎn)換接收機的接收靈敏度，或者避免強干擾擁塞的可能性，同時在不增加功率消耗的條件下保持相當高的靈敏度。
在本發(fā)明的另一方面中，構成具有高靈敏度設計的直接轉(zhuǎn)換接收機。所述直接轉(zhuǎn)換接收機包括設置在天線和RF(射頻)下變頻器之間的射頻部分。構成具有盡可能高的例如在27分貝到30分貝之間的增益的射頻部分。構成這樣的RF部分，它呈現(xiàn)由電流或功率消耗的限制引起的選定的線性要求。
直接轉(zhuǎn)換接收機還包含基帶部分，在屬于RF部分的下變換器中已直接轉(zhuǎn)換的基帶信號就加到這一部分?；鶐Х糯笃魇腔鶐Ъ壍囊徊糠?，經(jīng)過直接轉(zhuǎn)換的基帶信號就輸入到所述基帶放大器?；鶐Ъ夁€包括有源基帶濾波器，其噪聲通常是很大的。將基帶放大器的放大增益設置得足夠高，例如15分貝，以便降低基帶濾波器對總接收機噪聲系數(shù)的影響。RF部分和基帶部分之間的這種增益分配提供了高的接收靈敏度。例如，利用這種增益分配，在CDMA(碼分多址)移動臺中實現(xiàn)的直接轉(zhuǎn)換接收機呈現(xiàn)(-109+/-)dBm的接收靈敏度，所述靈敏度水平與超外差CDMA接收機的靈敏度水平相當。
基帶部分還包括可變增益放大器，所述放大器的作用是放大經(jīng)過基帶濾波器濾波的基帶信號?？勺冊鲆娣糯笃鞯脑鲆骐娖绞强勺兊??？勺冊鲆娣糯笃?、射頻部分的低噪聲放大器均按照自動增益控制的原理進行增益控制，控制的依據(jù)就是在接收機信道通帶內(nèi)所測量到的功率。自動增益控制根據(jù)在接收機信道通帶內(nèi)所測量到的功率，按照步進控制的方式，來控制可變增益放大器和射頻部分的低噪聲放大器的增益，以維持放大器的輸出電壓電平在允許的范圍之內(nèi)?；鶐Х糯笃髟鲆鎰t按照另一種機理來進行控制，至少在直接轉(zhuǎn)換接收機，也就是射頻部分的低噪聲放大器，處于高增益狀態(tài)工作時是如此。當確定有強干擾和不希望有的信號傳輸?shù)街苯愚D(zhuǎn)換接收機，而直接轉(zhuǎn)換接收機又處于高增益方式的時候，基帶放大器的增益就逐步降低。通過逐步降低基帶放大器的增益，直接轉(zhuǎn)換接收機的基帶部分就更有可能在強干擾出現(xiàn)時保持不飽和。通過這種方法，在正常的情況下，當信道內(nèi)有用信號大大強于干擾信號時，如果需要，直接轉(zhuǎn)換接收機中的基帶放大器的工作增益，能夠使接收機以非常高的靈敏度工作。而且，當強干擾信號出現(xiàn)時，基帶放大器的增益能夠降低，避免接收機飽和。
這樣，通過實現(xiàn)本發(fā)明的實施例，直接放大接收機的工作參數(shù)接近或換句話說類似于超外差接收機的參數(shù)，同時保持直接轉(zhuǎn)換接收機的優(yōu)點。
對本發(fā)明的更加完整的評價和本發(fā)明的范圍從附圖(下面將簡要說明)、針對當前的最佳實施例的描述和所附的權利要求書可以了解到。
插圖的簡單描述

圖1示出本發(fā)明的實施例可在其中運行的無線通信系統(tǒng)的功能框圖。
圖2示出包括本發(fā)明實施例作為其組成部分的直接轉(zhuǎn)換接收機接收部分的功能框圖。
圖3示出功能與圖2一樣，但其控制機理更加簡單，包括本發(fā)明實施例作為其組成部分的直接轉(zhuǎn)換接收機的另一個功能框圖。
最佳實施例的詳細說明首先參閱圖1，概括地以標號10表示的移動通信系統(tǒng)提供固定網(wǎng)絡和移動臺之間的通信，移動臺12就是所述移動臺的代表。在該圖中所示的示范的實施方案中，移動通信系統(tǒng)形成蜂窩通信系統(tǒng)。所述蜂窩系統(tǒng)是可以投入運營的，并且通常按照選定的蜂窩操作規(guī)范來建造。
例如，所述移動通信系統(tǒng)是CDMA(碼分多址)蜂窩通信系統(tǒng)的代表，例如按照IS-98或CDMA 2000標準操作規(guī)范建造的CDMA系統(tǒng)。移動通信系統(tǒng)10也是蜂窩系統(tǒng)，或按照其它方式建造的通信系統(tǒng)，例如按照TDMA(時分多址)通信方案，如按照GSM(Global System forMobile communication，全球移動通信系統(tǒng))操作規(guī)范，或其變種建造的系統(tǒng)。更一般地說，所述通信系統(tǒng)是使用無線電接收機的任何通信系統(tǒng)的代表，這種無線電接收機具有直接轉(zhuǎn)換接收機(DCR)的結構。
因此，雖然下面的描述將針對在根據(jù)CDMA通信方案工作的蜂窩通信系統(tǒng)中的實現(xiàn)方案描述本發(fā)明實施例的操作，但是，本發(fā)明也同樣地可以在任何許多其它類型的無線電通信系統(tǒng)中使用。
與移動臺12的通信是通過在移動臺和通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡部分之間形成的無線鏈路實現(xiàn)的，這里用前向鏈路14和反向鏈路16來表示。向移動臺12傳送數(shù)據(jù)是通過無線信道的通信實現(xiàn)的。所述信道稱為前向鏈路信道，用前向鏈路14來定義。而且，移動臺向網(wǎng)絡部分傳送數(shù)據(jù)是通過無線信道實現(xiàn)的，所述信道稱為反向鏈路信道，定義為反向鏈路16。這樣，就為移動臺提供了雙向的數(shù)據(jù)通信。
移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡部分在功能上表示為包括基站收發(fā)信機(BTS)18，它通過前向和反向鏈路14和16中的無線信道，接收和發(fā)送含有數(shù)據(jù)的通信信號。
通信系統(tǒng)中的網(wǎng)絡部分還包括基站控制器(BSC)22。以基站收發(fā)信臺18為代表的一組基站收發(fā)信臺通常連接到單一基站控制器?；究刂破饔诌B接到移動交換中心/網(wǎng)關移動交換中心(MSC/GMSC)24。移動交換中心/網(wǎng)關移動交換中心又連接到網(wǎng)絡28和32。網(wǎng)絡28在這里表示電路交換網(wǎng)絡，例如PSTN(公共交換電話網(wǎng)絡)。而網(wǎng)絡32表示分組交換網(wǎng)絡，例如因特網(wǎng)(Internet)。通信實體(CE)與網(wǎng)絡28和32連接。通信實體是通信設備的代表，例如電話設備或數(shù)據(jù)服務器等發(fā)出和終接數(shù)據(jù)的設備。
基站收發(fā)信臺包括接收部分36和發(fā)射部分38。而移動臺包括接收部分42和發(fā)射部分44。基站收發(fā)信臺與移動臺的接收部分分別用來接收輸送到所述各接收部分分別形成其一部分的相應部件的數(shù)據(jù)，并且對其產(chǎn)生影響。而基站收發(fā)信臺與移動臺的發(fā)射部分分別用來發(fā)送在所述通信系統(tǒng)運行期間形成的(或者相反，輸送的)數(shù)據(jù)。
正如上面所提到的，移動臺被封裝在尺寸越來越小的外殼里面。而且，由于可以在單一集成電路部件上形成直接轉(zhuǎn)換接收機，無須使用外部的無源濾波器元件，移動臺的接收部分42有時由直接轉(zhuǎn)換接收機結構構成。而且，本文中，移動臺的接收部分42由直接轉(zhuǎn)換接收機構成。雖然將針對包括在用于由移動通信系統(tǒng)10構成的蜂窩通信系統(tǒng)中的移動臺12中的直接轉(zhuǎn)換接收機描述本發(fā)明，但是，本發(fā)明同樣可以在利用直接轉(zhuǎn)換接收機的任何通信系統(tǒng)中，更一般地說，在直接轉(zhuǎn)換接收機中實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，如果需要，基站收發(fā)信機18的接收部分36也可以由直接轉(zhuǎn)換接收機構成。
圖2示出構成圖1所示的移動臺12一部分的接收部分42。直接轉(zhuǎn)換接收機包括第一部分52和第二部分54。第一部分52是RF(射頻)部分，而第二部分54形成基帶部分。
傳送到接收機的信號被天線(這里沒有標示)所捕獲，天線將電磁能轉(zhuǎn)換成電能。所述天線與天線端口56相連。天線端口又與預選濾波器58連接，預選濾波器58的作用是對輸送到天線端口的電信號進行濾波。而預選濾波器又通過線62連接到低噪聲放大器(LNA)64。所述低噪聲放大器呈現(xiàn)可選的增益并且其作用是在線66形成經(jīng)過RF放大的信號。線66一直延伸到下混頻器68的第一輸入端口，而由本地振蕩器(L0)產(chǎn)生的下混頻信號通過線72提供給所述下混頻器。所述下變頻器將通過線66提供給它的信號下變頻到基帶電平并且在線74上產(chǎn)生經(jīng)過直接轉(zhuǎn)換的基帶信號。
基帶級54包括本發(fā)明實施例的設備76。所述設備包括線74所連接的基帶放大器78。所述基帶放大器用來以可選擇的方式以選定的增益電平放大通過線73加到其上的直接轉(zhuǎn)換信號。在連接到基帶濾波器84的線82上產(chǎn)生經(jīng)過第一次放大的信號。基帶濾波器對提供給它的經(jīng)過第一次放大的信號進行濾波并在連接到可變增益放大器88的線86上形成經(jīng)過濾波的信號?？勺冊鲆娣糯笃饕灶A先選定的增益電平放大提供給它的經(jīng)過濾波的信號并且在線92上產(chǎn)生經(jīng)過第二次放大的信號。
基帶級54還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器94，在線92上形成的經(jīng)過第二次放大的信號就送到所述轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將送來的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字的形式，并將這種數(shù)字表示形式送到在線96上，再送到模擬自動增益控制器(AGC)98。設備98構成本發(fā)明實施例的設備76的組成部分?？梢钥吹?，基帶級還包括數(shù)字濾波器102，它經(jīng)由線104與模擬AGC設備98連接。而且，基帶級還包括數(shù)字濾波器106，它經(jīng)由線108和112連接到模擬AGC。數(shù)字AGC設備106還形成本發(fā)明實施例的設備76的一部分并經(jīng)由線116連接到調(diào)制解調(diào)器114。
射頻接收機還包括電平檢測器118，它是接收機基帶級的一部分，在功能上也是本發(fā)明實施例的設備76的組成部分。電平檢測器檢測在線74上產(chǎn)生的與經(jīng)過直接轉(zhuǎn)換的基帶信號有關的標記。然后，由電平檢測器給出的檢測結果指示經(jīng)由線122提供給模擬AGC設備98。增益控制設備98和106按照本發(fā)明的實施例主要主要用于控制放大器64和88的增益電平。這里，模擬AGC設備98通過控制線126控制放大器88的增益電平。而數(shù)字AGC設備通過增益控制線128控制放大器64的增益電平。
選擇放大器78的增益(放大器78以該增益與另一個放大器合作放大提供給它的信號)以便將增益在各放大元件之間以所要求的方式進行分配，以便盡可能獲得高的接收靈敏度，且在需要時避免發(fā)生飽和的可能性。
例如，可能的話，將包括低噪聲放大器64和變頻器68在內(nèi)的前端方框52的增益電平設定到25到30分貝(dB)的范圍內(nèi)。又例如可以將基帶放大器78的增益設定為15分貝。如果采用這樣一種增益設定，采用直接轉(zhuǎn)換結構的CDMA移動接收機將具有高靈敏度。
在所述示范實施例中，基帶放大器78的噪聲系數(shù)比高階基帶放大器84的低得多，為了達到高接收靈敏度的目的，基帶放大器78的增益相對較高。如果不采取基帶緩沖措施，構成高階有源低通濾波器的基帶放大器84常常呈現(xiàn)較高的噪聲系數(shù)，這會嚴重地影響總的接收機靈敏度。
當形成接收部分42的直接轉(zhuǎn)換接收機處于高增益方式(也就是低噪聲放大器64處于高增益方式)并且電平檢測器檢測到強的干擾電平(即干擾電平超過預先確定的閾值)時，放大器78的增益就會逐步下降到預先設定的增益電平，例如將增益下降6到9分貝。通過降低放大器78的增益，基帶放大器78出現(xiàn)飽和的可能性就能避免。而且，通過防止信號飽和來避免DCR(直接轉(zhuǎn)換接收機)堵塞。
即使在將基帶放大器78的增益減少6到9分貝或者在進行其它增益降低之后，也必須將接收機的接收靈敏度維持在可以接受的程度。例如，當把接收部分42構造成遵循IS-98D標準的操作規(guī)范時，在-30dBm或更高的干擾音攻擊的條件下，接收部分的接收靈敏度等于或小于-101dBm。在所述示范的實施例中，以協(xié)調(diào)的方式選擇各種放大元件的增益。而且，在所述示范的實施例中，在電平檢測器測量在線74上產(chǎn)生的信號的同時。在其它實現(xiàn)方案中，檢測器在接收部分的其它地點進行測量和檢測。例如，在另一個實現(xiàn)方案中，電平檢測器測量在線96上產(chǎn)生的數(shù)字值的信號或干擾信號值。
甚至在強干擾攻擊下，包括本發(fā)明實施例的設備76的直接轉(zhuǎn)換接收機也呈現(xiàn)出良好的靜態(tài)接收靈敏度。所述接收機還有利地減小了接收機所需的電流或功率損耗。
在一種實現(xiàn)方案中，低噪聲放大器64包括多個增益等級，而且，在所述示范的實現(xiàn)方案中，低噪聲放大器64至少包含一個高增益等級和一個低增益等級。在所述示范的實現(xiàn)方案中，電平檢測器還確定干擾的強度，并且在檢測到的干擾電平超過閾值時產(chǎn)生一個標志。還有，在一種實現(xiàn)方案中，所述基帶放大器呈現(xiàn)由自動增益控制設備98控制的多級增益，并且在所述示范的實現(xiàn)方案中，所述基帶放大器包括至少一級增益變化，也就是說，包括在高增益電平和低增益電平之間切換的能力。還有，雖然在所述示范的實施例中使用AGC(自動增益控制)設備98來控制基帶放大器增益電平，但是在另一個實施例中，這種控制是由電平檢測器來實現(xiàn)的。至少在所述示范的實施例中，電平檢測器構成一種增益控制機構。
模擬AGC設備98的作用通常是測量輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器94的功率的總接收功率電平，并且還用來維持加到線92上的信號電壓，通過對放大器88的增益電平的控制，使轉(zhuǎn)換器在恒定的電平下工作。根據(jù)本發(fā)明實施例的工作原理，根據(jù)電平檢測器118是否產(chǎn)生的電平檢測標志來修改控制算法，并同時將基帶放大器78和放大器88的放大量調(diào)整相同的量，但對于基帶放大器78和放大器88所述調(diào)整是沿相反的方向進行的。在所述示范的實施例中，模擬AGC設備還將接收機的總模擬增益Ga通知數(shù)字AGC設備106，所述總模擬增益Ga是在設備98處測得的并且還標識電平檢測器118的標志狀態(tài)。
數(shù)字AGC設備106根據(jù)接收機模擬增益Ga和數(shù)字增益Gd(它是被包括在數(shù)字AGC設備106內(nèi)的數(shù)字式可變增益放大器的增益)進行信道內(nèi)帶寬的RSSI(receive signal strength indicator，接收信號強度指示器)計算。數(shù)字式可變增益放大器維持調(diào)制解調(diào)器114的輸入端具有電平常數(shù)Pd。因此，接收到的入沖(in-dash)信道帶寬功率可以由下式?jīng)Q定Sin-desh channel＝pd/(Ga-Gd)接收到的信號強度指示器(RSSI)值正比于這個信道內(nèi)帶寬功率。而且，在本示范的實施例中，如果已經(jīng)產(chǎn)生電平檢測器的標志，那么，AGC設備106就不會命令低噪聲放大器64逐步降減其增益。
形成接收部分的直接轉(zhuǎn)換接收機可以在各種工作環(huán)境下工作。例如，直接轉(zhuǎn)換接收機可以在突然遭受高強度干擾的惡劣信號條件下工作。由于信號電平低，接收機開始時以高增益的方式工作。在接收機突然遭受強干擾信號攻擊的時候，如果干擾電平超過設定的閾值，則電平檢測器產(chǎn)生其標志。當模擬AGC設備98經(jīng)由線122接收到電平檢測器產(chǎn)生的標志信號時，設備98強迫放大器78將基帶放大增益減小ΔG，例如6分貝(dB)，而放大器88的增益則增加相應的量，使總模擬增益Ga不變。模擬AGC設備通知數(shù)字AGC設備106已經(jīng)產(chǎn)生電平檢測器標記。
在逐步降低放大器78的增益之前，放大器78已經(jīng)因為干擾突然增大而處于飽和狀態(tài)。在這段時間內(nèi)，飽和干擾的畸變頻譜擴展到信道帶寬之內(nèi)，由于擴展的干擾頻譜，信道內(nèi)帶寬驟然增大。這就會送給數(shù)字AGC關于信道內(nèi)帶寬有用信號功率上升的錯誤信息。于是數(shù)字AGC設備106企圖命令LNA(低噪聲放大器)64降低增益，但電平檢測器在若干個符號間隔內(nèi)，禁止向低噪聲放大器64發(fā)送增益改變命令，這段時間的長短由電路設計而定，直到信道內(nèi)帶寬干擾消失為止。這種用標志制止向低噪聲放大器64發(fā)送增益控制命令的現(xiàn)象，只是由標志的產(chǎn)生所觸發(fā)的一次性行動。在基帶放大器78增益下降到較低的分貝(dB)電平后，信道內(nèi)帶寬干擾最后會消失。當干擾消失或干擾的強度下降到電平檢測器的閾值以下時，將所述標志降落，并且模擬AGC設備98增大基帶放大器78的增益并把可變增益放大器88的增益降低相應的數(shù)量。這樣，接收機返回到正常的工作狀態(tài)。
另一種工作狀態(tài)是強干擾存在并且有用信號增大到超過低噪聲放大器64的增益切換電平。在這種情況下，接收機再次回到原先的，低噪聲放大器64工作在高增益、基帶放大器78工作在低增益方式的狀態(tài)。信道內(nèi)帶寬和有用信號功率增大到超過LNA 64的增益設定點，由于標志產(chǎn)生，數(shù)字AGC設備106將放大器64的增益切換，降低ΔGLNA，例如12分貝(dB)，并且通知模擬AGC設備98，將放大器78的增益調(diào)高選定的量ΔG，進入其高增益電平，而放大器88的增益減小(ΔGLNA-ΔG)，使得ADC轉(zhuǎn)換器94的輸入點的電壓保持不變。進行完所有這些增益調(diào)整之后，因為低噪聲放大器的增益已經(jīng)降低，而且電平檢測器輸入端的干擾電平已經(jīng)降到閾值以下，因此電平檢測器的標志自動降落。
另外一種工作情景是，接收機可以工作在強的干擾環(huán)境中，而有用信號降到LNA 64的增益切換電平以下。在這種情況下，起始時，接收機工作在放大器64處于低增益電平而基帶放大器處于高增益電平的情況下。有用信號下降到這樣一種程度，使得數(shù)字AGC設備106執(zhí)行LNA 64增益從低到高的切換，例如增加ΔGLNA，而模擬AGC設備98把VGA(可變增益放大器)88增益降低相同的量ΔGLNA，以便把ADC轉(zhuǎn)換器94的輸入端電壓維持在容許的范圍之內(nèi)。然而，在放大器64的增益轉(zhuǎn)換到高水平之后，立即產(chǎn)生電平檢測器標志，在這段期間，無論是放大器64還是放大器78都處于高增益狀態(tài)。然后，AGC 98強迫基帶放大器78把增益降低ΔG分貝(dB)，而同時，按照相同的量ΔGdB增大放大器88的增益。
在另外一種情況下，接收機接通時有用信號微弱而干擾信號強大。這里假定接收機具有這樣的默認設定值，使得接收機接通時放大器64處于高增益方式。在這種情況下，電平檢測器產(chǎn)生表示電平超過閾值的標志，而模擬AGC設備98和數(shù)字AGC設備106將按照上面所講的，接收機處于有用信號微弱，受到突發(fā)性干擾攻擊的環(huán)境下的工作過程進行工作。
另外一種情況是，直接轉(zhuǎn)換接收機接通時，有用信號的強度高于電平檢測器的閾值。在這種情況下，電平檢測器118再次產(chǎn)生標志。模擬AGC設備98立即將基帶放大器78的增益下調(diào)ΔG分貝(dB)并且相應地將可變增益放大器88的增益增加ΔG分貝(dB)。但這里，在標志產(chǎn)生后若干個符號的時間段內(nèi)，數(shù)字AGC設備106沒有調(diào)整低噪聲放大器64的增益，同上面所講的有用信號微弱，受到強干擾的情況類似。如果經(jīng)過幾個符號時間段之后，信道內(nèi)帶寬功率維持在高電平，則數(shù)字AGC設備106令低噪聲放大器64轉(zhuǎn)向低增益方式，即將其增益降減ΔGLNA分貝(dB)。同時，模擬AGC設備將基帶放大器增益調(diào)高ΔG分貝(dB)，并且當標志產(chǎn)生時，放大器88的增益增加ΔGLNA-ΔG分貝(dB)。直接放大接收機返回其正常的增益設置，并將電平檢測器標志降落。
還有另外一種情況，直接接收機接通時處于有用信號強度和干擾強度都高的狀態(tài)。這里控制過程再次對應于剛才講過的情況，那就是，在低噪聲放大器64的低增益方式下，電平檢測器118的干擾電平總是處于閾值之下。
可以利用基帶放大器78增益控制的滯后作用，也就是說，應當把電平檢測器118的用于減小和增大基帶放大器增益的閾值設定在不同的水平。用于降低基帶放大器增益的閾值應該比用于增大基帶放大器增益的閾值高幾個分貝(dB)。
圖3中表示能夠?qū)崿F(xiàn)與由圖2中所示的直接轉(zhuǎn)換接收機實現(xiàn)的相同的功能的替代的方法。在正常情況下，也就是，當所需的信道內(nèi)信號遠強于干擾信號時，如有需要，基帶放大器的工作增益能夠使直接轉(zhuǎn)換接收機具有很高的工作靈敏度。當強干擾信號出現(xiàn)時，基帶放大器的增益降低，以避免接收機進入飽和狀態(tài)。圖3所展現(xiàn)的直接放大接收機的結構使用的模塊幾乎與先前的接收機相同，但是基帶放大器78增益控制機理和某些模塊的功能，例如與增益控制有關的模擬AGC 98和電平檢測器118，則有所不同。
在所述結構中，在模擬基帶部分54中，基帶增益在本地進行控制而不是通過模擬AGC模塊98來控制。在正常狀態(tài)下，把寄存器130和132設為零值，而基帶放大器78的增益處于其正常的設定值G0，使直接轉(zhuǎn)換接收機具有高的接收靈敏度，而VGA(可變增益放大器)88的增益則根據(jù)在ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)輸入處96的總信號電平，由模擬AGC 98來控制。當電平超過電平檢測器閾值的特強干擾出現(xiàn)時，電平檢測器118觸發(fā)寄存器130和132并把它們的值分別設定為-ΔG和+ΔG。在加法器140，把寄存器130的值-ΔG與BBA增益設定寄存器142內(nèi)原來的設定值相加，生成控制信號，將基帶放大器增益降減至G0-ΔG。在此期間，把寄存器142內(nèi)的值+ΔG與模擬AGC的控制值在加法器142內(nèi)相加，使VGA 88的增益提高ΔG。這樣，接收機就不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，但仍然具有如圖2結構那樣的相當高的接收靈敏度。但是，在本結構中，基帶增益控制處理過程在模擬AGC模塊98和數(shù)字AGC 106之間是無縫的。
在與先前所述的不同的情況和/或環(huán)境中，所述結構可以完成與圖2所示結構一樣的功能。因此，這里不再重復相同的描述。對于本結構，同樣需要基帶放大器增益的控制滯后。
可以用各種各樣的方式來實現(xiàn)對直接轉(zhuǎn)換接收機干擾的檢測。如圖所示，在示范的實施例中，電平檢測器連接到通過下變頻器68形成的直接轉(zhuǎn)換基帶信號。在另一個示范的實施例中，電平檢測器連接到位于可變增益放大器88的輸出端的的線92。另一種可供選擇的方法用來檢測強干擾信號。
例如，可以根據(jù)在模擬AGC設備98處測得的功率與在數(shù)字AGC 108處測得的功率比值來測量干擾。假定在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器94輸入端的功率是Pa，并且所述功率Pa處在由自動增益控制引起的容許范圍之內(nèi)。所需的信號(或信道內(nèi)帶寬功率)Sin-channel正比于RSSI值。如果基帶濾波器84對干擾的抗拒作用在某個范圍(如10分貝)內(nèi)變化，則Pa與Pd的比值決定干擾的電平，而干擾具有不同的頻率。值R可以表示為R＝10·log(Pa/Sin-channel)分貝(dB)在低噪聲放大器64的高增益方式下校準R的數(shù)值。而且，根據(jù)直接轉(zhuǎn)換接收機(DCR)的設計來設置閾值，以便使接收機在強干擾攻擊條件下仍能正常工作。在模擬/數(shù)字AGC設備98/106中采用功率比率比較器。類似于電平檢測器118，如果R的值超過設定的閾值時，則產(chǎn)生標志(或觸發(fā)器)。這種檢測方法的可靠性取決于基帶濾波器84的阻帶特性。例如10分貝(dB)范圍內(nèi)的阻帶特性起伏是比較好的。
或者，可以通過檢測大的直流偏移變化來檢測干擾。接收機的模擬基帶部分中的直流偏移量通常對接收到的總功率電平非常敏感。當接收機突然遭受到突發(fā)性干擾攻擊時，處于接收機的放大器78和88之間的基帶部分的直流(dc)偏移置電平會產(chǎn)生強烈的波動。通過模擬基帶部分54中的電路來檢測這種大的直流偏移變化，并通過可變增益放大器電路設計的操作來自動加以補償。如果檢測到大的直流偏移變化，則直流偏移檢測器產(chǎn)生標志。根據(jù)Sin-channel或RSSI的數(shù)值，由模擬/數(shù)字AGC設備98和106確定是否要改變基帶放大器78的增益。當Sin-channel或RSSI的數(shù)值變低，基帶放大器78的增益則被調(diào)整到低電平。否則，基帶放大器78的增益將維持在高電平。
在另一個示范的實施例中，通過綜合上述這些方法來檢測干擾。
上面是對實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實施例的說明，本發(fā)明的范圍不一定局限于這些描述。本發(fā)明的范圍由下面的權利要求書來規(guī)定。
權利要求
1.一種接收射頻信號的無線電接收機，所述無線電接收機具有第一級部分，在該部分中，射頻信號被以選定的第一級增益放大并且被直接轉(zhuǎn)換到基帶頻率以便形成基帶信號，所述無線電接收機還具有第二級部分，所述基帶信號一旦被轉(zhuǎn)換成所述基帶頻率就被提供給所述第二級部分，在所述第二級部分中一種對設備的改進，用于選擇性地改變所述基帶信號的信號特性使其具有選定的信號特性，所述設備包括適合于接收在所述第一級部分直接轉(zhuǎn)換到所述基帶頻率的所述基帶信號的第一個第二級放大器，所述第一個第二級放大器選擇性地用于以選定的第一增益電平放大所述基帶信號，使得放大后的基帶信號不會飽和；以及連接到所述第一個第二級放大器并且適合于在所述第一個第二級放大器將與所述基帶信號相關聯(lián)的標記放大之前接收所述標記的增益控制器，所述增益控制器用于選擇所述第一個第二級放大器用于放大所述基帶信號的所述選定的增益電平。
2.如權利要求1所述的設備，其中，所述第一個第二級放大器用于放大所述基帶信號的所述增益電平包括第一增益電平和至少第二增益電平中選定的一個，所述第一增益電平大于所述第二增益電平。
3.如權利要求2所述的設備，其中，與所述信號相關聯(lián)的、所述增益控制器對其作出響應而選擇性地選出所述選定的增益電平的所述標記包含與噪聲電平有關的值，并且其中當與噪聲電平有關的所述值超過選定的閾值時，所述增益控制器選擇所述第二增益電平作為所述選定的增益電平，所述第一個第二放大器利用所述選定的增益電平來放大所述信號。
4.如權利要求2所述的設備，其中，用于放大所述射頻信號的所述選定的第一級增益選擇性地至少等于選定的閾值，其中，所述增益控制器還適合于接收所述選定的第一級增益的指示值，并且其中當所述選定的第一級增益大于所述選定的閾值時，所述增益控制器選擇所述第二增益電平作為所述選定的增益電平，所述第一個第二放大器利用所述選定的增益電平來放大所述信號。
5.如權利要求1所述的設備，其中，所述第一級部分包括射頻放大器，并且其中所述增益控制器還連接到所述射頻級放大器，所述增益控制器還用于選擇所述射頻級放大器的所述選定的第一級增益。
6.如權利要求5所述的設備，其中，所述增益控制器選擇所述射頻級放大器的所述選定的第一級增益和所述第一個第二級放大器的所述第一選定的增益電平，從而在它們之間分配放大量，以便至少獲得選定的無線電接收機靈敏度級。
7.如權利要求5所述的設備，其中，所述第二級部分還包括第二個第二級放大器，所述第二個第二級放大器適合于接收由所述第一個第二級放大器放大的所述基帶信號的表示，并且所述第二個第二級放大器適合于以第二選定的增益電平來放大所述基帶信號，其中，所述增益控制器還連接到所述第二個第二級放大器，所述增益控制器還用于選擇所述第二級放大器用來放大所述基帶信號的所述第二選定的增益電平。
8.如權利要求7所述的設備，其中，所述增益控制器選擇所述射頻級放大器的所述選定的第一級增益、所述第一個第二級放大器的所述第一選定的增益電平和所述第二個第二級放大器的所述第二選定的增益電平，從而在它們之間分配放大量，以便至少獲得選定的無線電接收機靈敏度級。
9.如權利要求8所述的設備，其中，所述無線電接收機形成可以按照IS-98(Interim Standard 98)蜂窩系統(tǒng)規(guī)范工作的移動臺的一部分，并且其中所述選定的射頻接收機靈敏度級至少符合所述IS-98操作規(guī)范提出的關于靈敏度的最低要求。
10.如權利要求7所述的設備，其中，所述第二級部分還包括濾波器元件，并且其中所述第一個第二級放大器和所述第二個第二級放大器與所述濾波器元件并行設置，所述第一個第一級放大器構成預濾波器放大器，而所述第二個第二級放大器構成后濾波器放大器。
11.如權利要求1所述的設備，其中還包括適合于接收所述基帶信號指示值的電平檢測器，所述電平檢測器用于形成與所述基帶信號相關聯(lián)的標志，所述增益控制器連接到所述電平檢測器，以便接收在所述電平檢測器中形成的所述標志。
12.如權利要求11所述的設備，其中，所述電平檢測器檢測所述基帶信號中的干擾電平，并且其中當所述干擾電平超過選定的閾值時，所述標志具有第一值。
13.如權利要求12所述的設備，其中，把所述電平檢測器和所述增益控制器結合在一起，形成一個共同元件。
14.如權利要求1所述的設備，其中，所述增益控制器包括模擬增益控制元件。
15.一種操作在無線電接收機接收的射頻信號的方法，所述無線電接收機具有第一級部分，在該部分中，所述射頻信號被以選定的第一級增益放大并且被直接轉(zhuǎn)換到基帶頻率以便形成基帶信號，所述無線電接收機還具有第二級部分，所述基帶信號一旦被轉(zhuǎn)換成所述基帶頻率就被提供給所述第二級部分，在所述第二級部分中一種對方法的改進，用于選擇性地改變所述基帶信號的信號特性使其具有選定的信號特性，所述方法包括響應與加到所述第二級部分的所述基帶信號相關聯(lián)的標志而選擇用來放大所述基帶信號的選定的增益電平，這樣選擇所述選定的增益電平，使得所述基帶信號被放大后仍然保持不飽和；以及在預濾波器放大器中以所述選定的增益電平選擇性地放大所述基帶信號，以便形成非飽和的第一放大的基帶信號。
16.如權利要求15所述的方法，其中，在所述選擇操作過程中選擇的所述選定的增益電平是第一增益電平和至少第二增益電平中選定的一個，所述第一增益電平高于所述第二增益電平。
17.如權利要求16所述的方法，其中，與所述信號相關聯(lián)的并且在所述選擇過程中據(jù)以作出的選擇的標志包括與干擾有關的值，并且其中當所述與干擾有關的值超過選定的閾值時，在選擇所述第二增益電平的所述操作過程中執(zhí)行選擇操作。
18.如權利要求15所述的方法，其中，所述第一級部分包括射頻級放大器，并且其中所述選擇操作還包括選擇所述射頻放大器的所述第一級增益。
19.如權利要求18所述的方法，其中，所述第二級部分還包括第二個第二級放大器，并進一步以第二選定的增益電平放大所述基帶信號，所述第二級放大器以所述第二選定的增益電平放大所述基帶信號，并且其中所述選擇操作還包括選擇所述第二選定的增益電平。
20.如權利要求19所述的方法，其中，在所述選擇操作期間作出選擇，以便至少獲得選定的無線電接收機靈敏度級。
全文摘要
用于選擇性地提高接收靈敏度的用于直接轉(zhuǎn)換接收機的設備和相關方法。所述直接轉(zhuǎn)換接收機包括位于基帶濾波器前面并連接成接收直接轉(zhuǎn)換后的基帶信號的基帶放大器。選擇基帶放大器用來放大提供給它的信號的增益，與加到直接轉(zhuǎn)換接收機的其它放大元件的增益相結合，以便在整個接收鏈中合理分配增益。當接收機接收到的信號含有強干擾信號成分時，降低基帶放大器的增益，以減小使被放大的信號進入飽和的可能性。增益控制器負責控制各放大元件的增益。
文檔編號H03G3/30GK1736031SQ200480000408
公開日2006年2月15日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權日2003年1月31日
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