專利名稱：用于受無線電鏈路質(zhì)量控制的接收機的動態(tài)偏置的制作方法
用于受無線電鏈路質(zhì)量控制的接收機的動態(tài)偏置發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及通信技術(shù)。更具體而言，本發(fā)明涉及監(jiān)視通信鏈路的質(zhì)量以 便對通信接收機使用的偏置信號進行動態(tài)調(diào)整的方法和裝置。祖旦 冃足模擬或數(shù)字信息可使用各種通信理論技術(shù)來傳遞到遠程接收機。 一種典型的 傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射機、通信信道和接收機。發(fā)射機將模擬或數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成適用于 在通信信道上傳輸?shù)男问?。接收機從所發(fā)射的信號中重建原始信息。通信信道可以 是任何傳輸介質(zhì)，諸如線纜、光纖或僅僅是其中將信號作為電磁波(例如，無線電 和電視信號)來發(fā)射的自由空間。在典型的無線通信系統(tǒng)中，包括信息的數(shù)據(jù)信號用載波信號來調(diào)制，并用天 線發(fā)射到自由空間中。接收系統(tǒng)具有被調(diào)諧到載波頻率的天線和接收機。接收系統(tǒng) 解調(diào)接收信號并提取數(shù)據(jù)信號。接收系統(tǒng)中使用的天線通常被精密地調(diào)諧到載波頻 率。技術(shù)改進使得可在便攜式設(shè)備中提供復雜的功能。這些便攜式設(shè)備通常包括無線通信接收機、發(fā)射機以及諸如可在個人信息管理器(PIMS)、蜂窩電話、個 人數(shù)字助理(PDA)、掌上計算機、膝上計算機等中找到的其它功能。盡管這些現(xiàn) 代設(shè)備中的許多都包括無線通信子系統(tǒng)，但是這些通信子系統(tǒng)的性能可能會受到設(shè) 備的物理約束的妨礙。例如，有限的電池壽命、不良的天線性能以及低效的功率使 用都會產(chǎn)生導致較差用戶滿意度的較弱的通信鏈路。發(fā)明概述本發(fā)明涉及監(jiān)視與諸如RF通信信號等通信鏈路相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量的電子電路裝 置?？赏ㄟ^基于鏈路質(zhì)量來動態(tài)地調(diào)整用于接收機的偏置來實現(xiàn)便攜式電子設(shè)備中 的DC功率節(jié)省。監(jiān)視至少一個低噪聲放大器(LNA)的輸出信號電平以標識LNA 的DC工作條件?；谒O(jiān)視的DC工作條件與一基準信號之間的比較來調(diào)整DC偏置的閉環(huán)控制。LNA的輸出還被耦合到一無線電接收機部分，該部分被配置(例如，軟件或硬件)成基于諸如調(diào)制間失真、噪聲、干擾、衰落等各種準則來評估鏈路質(zhì)量。用于控制LNA的DC偏置的基準信號響應(yīng)于所評估的鏈路質(zhì)量來調(diào)整(周 期性地、連續(xù)地或按需地)。動態(tài)偏置產(chǎn)生具有低DC功耗的可接受的信號接收。 通過參考以下簡要概述的附圖、以下本發(fā)明說明性實施例的詳細描述以及所 附權(quán)利要求書，可獲得對本發(fā)明及其改進的更完整的理解。附圖簡述參考附圖描述了非限制和非窮盡實施例。

圖1是示出示例操作環(huán)境的圖示；圖2是示出示例電子設(shè)備的示意圖；圖3描繪了包括示例電子系統(tǒng)的手表設(shè)備；圖4是示出示例接收機的示意圖；圖5是示出另一示例接收機系統(tǒng)的一部分的示意圖；圖6是示出示例放大器的示意圖；圖7是示出示例基準生成器的示意圖；圖8是示出另一示例基準生成器的示意圖；圖9示出了用于電子系統(tǒng)的示例過程性流程圖；以及圖10是示出來自根據(jù)本發(fā)明的至少一個特征設(shè)置的示例接收機的調(diào)制間失真 的示例圖。詳細描述將參考附圖相似描述各實施例，在全部幾張附圖中，相同的參考標號表示相 同的部分和組件。對各實施例的參考并不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明僅受所附權(quán)利 要求書的范圍限制。另外，本說明書中所述的任何示例并不旨在限制，并且僅闡明 了用于所要求保護的本發(fā)明的許多可能的實施例中的某一些。在整個說明書和權(quán)利要求書中，以下術(shù)語至少取此處明確關(guān)聯(lián)的含義，除非 上下文清楚地另外指示。以下標出的含義并不旨在限制該術(shù)語，而是僅提供對于該 術(shù)語的使用的說明性示例。"一"、"一個"和"該"的含義可包括對單數(shù)和復數(shù) 兩者的參考。"在……中"的含義可包括"在……中"和"在……上"。術(shù)語"連 接的"可意指連接的項之間的直接的電、電磁、磁、邏輯連接或中間沒有任何電、磁、邏輯或其它中介的其它直接連接。術(shù)語"耦合的"可意指項之間的直接連接、 通過一個或多個中介的間接連接、或項之間以可能不構(gòu)成連接的方式的通信。術(shù)語 "電路"可意指耦合在一起以提供期望功能的、有源和/或無源的、離散或集成的 單個組件或多個組件。術(shù)語"信號"可意指至少一個電流、電壓、電荷、數(shù)據(jù)或其 它這種可標識的量。簡言之，本發(fā)明一般涉及諸如無線個人數(shù)字助理(PDA)、個人信息管理器 (PIM)、蜂窩電話、智能電話、數(shù)碼相機、無線掌上計算機、無線手表設(shè)備、以 及其它無線通信設(shè)備等便攜式或移動電子設(shè)備。移動通信設(shè)備中的DC功率節(jié)省可 通過基于通信鏈路質(zhì)量動態(tài)地調(diào)整用于接收機的偏置來實現(xiàn)。監(jiān)視至少一個低噪聲放大器(LNA)的輸出信號電平以標識LNA的DC工作條件?；谒O(jiān)視的DC 工作條件與一基準信號之間的比較來調(diào)整DC偏置的閉環(huán)控制。LNA的輸出還耦 合到一無線電接收機部分，該部分被配置(例如，軟件或硬件)成基于諸如調(diào)制間 失真(inter-modulation distortion)、噪聲、干擾、衰落等各種準則來評估鏈路質(zhì)量。 用于控制LNA的DC偏置的基準信號響應(yīng)于所評估的鏈路質(zhì)量來調(diào)整(周期性地、 連續(xù)地、或按需地)。動態(tài)偏置產(chǎn)生具有低DC功耗的可接受信號接收質(zhì)量。如此處所描述的，便攜式電子設(shè)備可以是被特別配置成接收和/或發(fā)射通信信 號的智能手表型設(shè)備。盡管在基于智能手表的系統(tǒng)的上下文中描述了某些實施例， 但是可以明白，本發(fā)明的教導同樣適用于其它移動設(shè)備，諸如便攜式計算機、個人 數(shù)字助理(PDA)、蜂窩電話、鬧鐘、鑰匙鏈、冰箱磁貼等。對手表的使用僅處于 說明的目的，以便簡化以下討論，并且可與"移動設(shè)備"和/或"客戶機設(shè)備"互 換使用。"計算機可讀介質(zhì)"可以是可由客戶機/服務(wù)器設(shè)備訪問的任何可用介質(zhì)。作 為示例而非局限，計算機可讀介質(zhì)可包括計算機存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。計算機存儲 介質(zhì)包括以用于儲存諸如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)等信息 的任一方法或技術(shù)實現(xiàn)的易失性和非易失性，可移動和不可移動介質(zhì)。計算機存儲 介質(zhì)包括但不限于，RAM、 ROM、 EEPROM、閃存或其它存儲器技術(shù)、CD-ROM、 數(shù)字多功能盤(DVD)或其它光盤存儲、磁盒、磁帶、磁盤存儲或其它磁存儲設(shè) 備、或可以用來儲存所期望的信息并可由客戶機/服務(wù)器設(shè)備訪問的任一其它介質(zhì)。 通信介質(zhì)通常用諸如載波或其它傳輸機制等已調(diào)制數(shù)據(jù)信號來體現(xiàn)計算機可 讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)，并包括任一信息傳送介質(zhì)。術(shù)語"已調(diào) 制數(shù)據(jù)信號"指以對信號中的信息進行編碼的方式設(shè)置或改變其一個或多個特征的信號。作為示例而非局限，通信介質(zhì)包括有線介質(zhì)，如有線網(wǎng)絡(luò)或直接連線連接， 以及無線介質(zhì)，如聲學、RF、紅外和其它無線介質(zhì)。上述任一的組合也應(yīng)當包括 在計算機可讀介質(zhì)的范圍之內(nèi)。術(shù)語"內(nèi)容"可以是可被儲存在電子設(shè)備中的任何信息。作為示例而非局限， 內(nèi)容可包括圖形信息、文本信息以及圖形和文本信息的任意組合。內(nèi)容可以是可顯 示信息或聽覺信息。聽覺信息可包括單個聲音或聲音流。操作環(huán)境圖1示出了用于本發(fā)明的示例操作環(huán)境(100)。如圖所示，F(xiàn)M收發(fā)機或廣 播通過通信信道(110)發(fā)射到各個電子設(shè)備。具有FM接收機或收發(fā)機的示例電 子設(shè)備可包括臺式計算機、手表、便攜式計算機、無線蜂窩電話(手機)、和/或 個人數(shù)據(jù)助理(PDA)等等。電子設(shè)備被安排成從FM廣播接收信息。FM廣播可 以是任意數(shù)目的類型，包括但不限于標準FM傳輸、副載波FM傳輸、或所需的 任何其它類型的FM傳輸。所示并描述的操作環(huán)境僅是合適的操作環(huán)境的示例，并不旨在對本發(fā)明的使 用范圍或功能提出任何局限。適用于本發(fā)明的其它公知的計算系統(tǒng)、環(huán)境和/或配 置包括但不限于，個人計算機、服務(wù)器計算機、手持式或膝上型設(shè)備、多處理器系 統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、可編程消費電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)PC、小型機、大型計算機、 包括上述系統(tǒng)或設(shè)備中的任一個的分布式計算環(huán)境等等。說明性電子系統(tǒng)圖2是示出說明性電子設(shè)備200的功能組件的示意圖。電子設(shè)備(200)具有 處理器(260)、存儲器(262)、顯示器(228)以及用戶接口 (232)。存儲器 262 —般包括易失性存儲器(例如，RAM)和非易失性存儲器(例如，ROM、閃 存、有電池備用的RAM等)兩者。電子設(shè)備(220)包括操作系統(tǒng)(264)，諸如 來自微軟公司的Windows CE操作系統(tǒng)或另一操作系統(tǒng)，它駐留在存儲器(262) 中并在處理器(260)上執(zhí)行。用戶接口 (232)可以是一系列按鈕、滾輪、數(shù)字撥 號盤(諸如典型電話機上的)或另一類型的用戶接口裝置。顯示器(228)可以是 無源型液晶顯示器、有源型液晶顯示器、單色顯示器、多位顯示器、全色顯示器或 便攜式電子設(shè)備中可能需要的任何其它類型的顯示器。在一個示例中，顯示器(228) 是也可用作輸入設(shè)備的觸敏屏幕。觸摸屏可以是任何類型的，包括但不限于電阻型觸摸屏、電容型觸摸屏、以及電感型觸摸屏。一個或多個應(yīng)用程序(266)被加載到存儲器262中并在操作系統(tǒng)264上運行。 示例應(yīng)用程序包括電話撥號器程序、電子郵件程序、時間安排/日程安排程序、PIM (個人信息管理)程序、聯(lián)系人管理器程序、因特網(wǎng)瀏覽器程序以及其它程序。電 子設(shè)備(200)還包括位于存儲器(262)內(nèi)或位于單獨的存儲器(例如，緊致閃存、 安全數(shù)字、NAND閃存等)內(nèi)的存儲(268)。存儲(268)可用于以非易失性或 持久的方式來儲存信息，使得當電子設(shè)備(200)斷電時該信息得以保留。應(yīng)用程 序(266)可使用并儲存存儲(268)中的信息，諸如電子郵件應(yīng)用程序使用的電子 郵件或其它消息、PIM使用的聯(lián)系人信息、時間安排程序使用的約會信息、文字處 理應(yīng)用程序使用的文檔等等。電子設(shè)備(200)具有電源(270)，它可被實現(xiàn)為一個或多個電池。電源(270) 還可被安排成利用外部功率源，諸如對電池進行補充或重新充電的AC適配器或通 電對接托架。電子設(shè)備(200)還被示為具有兩種類型的外部通知機制LED (240)和音 頻接口 (274)。這些設(shè)備可直接耦合到電源(270)，從而在被激活時，即使處理 器(260)和其它組件可能被關(guān)閉或掛起其操作來節(jié)省電池功率，它們在由通知機 制規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)保持開啟。LED (240)可被編程為無限期地開啟，直到用戶 啟動斷電序列。音頻接口 (274)可用于向用戶提供可聽信號以及從用戶接收可聽 信號。例如，音頻接口 (274)可耦合到用于提供可聽輸出的揚聲器和用于接收可 聽輸入的話筒，諸如便于進行電話對話，或作為用于語音識別的用戶接口。在另一 示例中，可使用振動設(shè)備(未示出)來向用戶提供觸覺反饋，諸如用于向用戶警告 新到達的消息。電子設(shè)備(200)可單獨控制每一警告機制(例如，音頻、振動以 及視覺提示)。電子設(shè)備(200)還包括執(zhí)行接收和/或發(fā)射射頻通信的功能的無線電接口層 (272)。無線電接口層(272)經(jīng)由通信營運商或服務(wù)供應(yīng)商促進了電子設(shè)備(200) 和外部世界之間的連接。來往于無線電接口層(272)的傳輸可在操作系統(tǒng)(264) 的控制下進行。換言之，由無線電接口層(272)接收的通信可經(jīng)由操作系統(tǒng)(264) 被散布到應(yīng)用程序(266)，反之亦然。示例電子設(shè)備圖3示出了一個示例性手表設(shè)備300。手表設(shè)備(300)包括被配置成根據(jù)本發(fā)明的至少一方面操作的電子系統(tǒng)(302)。電子系統(tǒng)(302)可以被包含在如圖3 所示的玻璃蓋中，或者被包含在手表設(shè)備的某一其它部分中。手表設(shè)備(300)還 可包括用于將手表貼到用戶的手腕的表帶(304)。電子系統(tǒng)(302)包括用于作為接收機和/或收發(fā)機類型的設(shè)備來操作的功能。 如圖所示，該電子設(shè)備包括收發(fā)機(306)、微機單元或微處理器(308)、以及模 擬無線電(310)。如將在以下詳細描述的，天線連接到收發(fā)機(306)用于發(fā)射和 /或接收信息信號。微處理器(308)和無線電組件之間的事務(wù)以微處理器-數(shù)字收 發(fā)機接口作為中介。手表設(shè)備(300)的組件被容納在手表大小的外殼中，并且依 賴于電池功率來工作。收發(fā)機(306) —般包括為收發(fā)機執(zhí)行控制、調(diào)度和后處理任務(wù)的數(shù)字信號處 理器(DSP) (312)，以及包括數(shù)字無線電、系統(tǒng)定時和實時事件分派的實時設(shè) 備(RTD， 314) 。 DSP (312)耦合到微處理器(308)，并且收發(fā)機任務(wù)由微處 理器(308)來指揮。DSP的任務(wù)之一可以是為諸如副載波相位恢復、波特恢復和/或跟蹤、衰落效 應(yīng)的補償、解調(diào)、解交織、信道狀態(tài)估算和/或糾錯等目的來處理接收數(shù)據(jù)。分組 的后處理可以在已接收到整個分組時或在另一后續(xù)時刻發(fā)生。DSP (312)分析所 發(fā)射的數(shù)據(jù)分組以確定相對于RTD (314)的本地時鐘的廣播站的信號定時。本地 時鐘與發(fā)射機的時鐘信號同步以維持信號采樣完整性。接收機被周期性地與發(fā)射機 進行碼元同步以最小化接收數(shù)據(jù)的誤讀。RTD (314)的數(shù)字部分可包括系統(tǒng)時基生成器，諸如為微處理器(308)和 DSP (312)提供系統(tǒng)時鐘的晶體振蕩器。時基還提供用于發(fā)射和接收操作的波特 和樣本定時、用于無線電操作的開始/停止控制、并控制對微處理器(308)和DSP (312)的時鐘掛起的周期。RTD (314)還執(zhí)行無線電操作，并且也可執(zhí)行附加操 作。無線電(310)被安排成接收被排列成分組的數(shù)據(jù)段。示例接收機系統(tǒng)圖4是示出示例接收機系統(tǒng)(400)的示意圖。接收機系統(tǒng)(400)包括天線 電路(410)、低噪聲放大器(420)、混頻器電路(430)、振蕩器(440)、接收 機(450)、數(shù)字基帶系統(tǒng)(460)、可任選偏置調(diào)整電路(470)以及偏置電路(480)。天線電路(410)與低噪聲放大器(420)進行電通信。低噪聲放大器(420) 被安排成響應(yīng)于從天線電路(410)接收到的信號(例如，RCV—IN)向混頻器(430)提供輸出信號(例如，OUT—LNA)。振蕩器(440)被安排成向混頻器(430)提 供振蕩信號(OSC)?；祛l器(430)的輸出(例如，MIX_OUT)被耦合到接收機 (450)以供處理。接收機(450)被安排成提供隨后由數(shù)字基帶電路(460)處理 的基帶信號(例如，RCV—OUT)。數(shù)字基帶電路(460)被安排成評估與接收信 息相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量并對其響應(yīng)而提供一偏置調(diào)整信號(例如，BIAS—ADJ)。可任選 偏置調(diào)整電路(470)被安排成響應(yīng)于偏置調(diào)整信號(BIAS—ADJ)提供偏置控制 信號(BIAS_CTL)，該信號由偏置電路(例如，480)用于調(diào)整用于低噪聲放大 器的偏置(例如，調(diào)整偏置電壓或偏置電流)。本發(fā)明構(gòu)想了可存在于移動通信設(shè)備中的各種困難。DC功率節(jié)省、抗噪聲性、 以及抗信號干擾性都是影響移動通信設(shè)備中的連接質(zhì)量的重要因素。RF系統(tǒng)中的 接收機通常必須克服各種噪聲和干擾才能得到清楚的接收。噪聲和干擾可來自RF 系統(tǒng)外部的各種環(huán)境因素(例如，電磁干擾(EMI)、微波發(fā)射機等等)或RF系 統(tǒng)本身內(nèi)部的其它電子噪聲源(例如，約翰遜(Johnson)噪聲、散粒(Shot)噪 聲等)。平均高斯白噪聲(AWGN)以及其它窄基音干擾信號可能會損害接收質(zhì)本發(fā)明認識到知道接收機的通信鏈路(例如，RF鏈路)質(zhì)量以及與潛在信號 干擾相關(guān)聯(lián)的各種特性是有利的。知道這些參數(shù)允許接收機電路(例如，LNA420) 中的DC電路被動態(tài)調(diào)整，使得可最小化平均功耗以獲得最大電池壽命。已知干擾 可在一個或多個特定頻率下或在已知的頻帶內(nèi)存在。對這些干擾頻率的了解可在一 個或多個計算(例如，由圖2的DSP)中用于確定放大器的最優(yōu)偏置條件。監(jiān)視 通信鏈路(例如，RF通信鏈路)的質(zhì)量并且即使在存在強或弱干擾的情況下也能 限制各種電路的DC功耗。硬件組件(例如，放大器的偏置、DSP處理器的計算等) 和軟件方法(例如，DSP、微處理器和任何其它處理裝置中的算法)的協(xié)調(diào)的工作 允許無線電在存在強和弱干擾的情況下具有良好的接收(例如，強RF信號強度) 和低DC功耗。部分接收機系統(tǒng)圖5是示出另一示例接收機系統(tǒng)(500)的一部分的示意圖。接收機系統(tǒng)500 包括天線電路、三個電容器電路(CIP、 CIN禾PCC)、四個電阻器電路(RIl、 RI2、 R01禾QR02)、兩個低噪聲放大器電路、兩個可任選跟隨器電路(XF1禾卩XF2)、差分放大器電路、以及基準生成器電路。已調(diào)諧的天線電路被示為與可變電容器(CA)并聯(lián)耦合來形成諧振電路的電 感器LA?？勺冸娙萜骺删哂许憫?yīng)于用于將天線調(diào)諧到期望頻率范圍以便接收的天線調(diào)整信號(TUNE)而被調(diào)整的額定電容值。已調(diào)諧電路的第一側(cè)通過電容器電 路CIP耦合到第一個低噪聲放大器電路的第一輸入(INP)。已調(diào)諧電路的第二側(cè) 通過電容器電路CIN耦合到第二個低噪聲放大器電路的第二輸入(INM)。第一 低噪聲放大器電路被安排成響應(yīng)于第一輸入信號(INP)來提供第一輸出信號 (OUTP)，而第二低噪聲放大器電路被安排成響應(yīng)于第二輸入信號(INM)來提 供第二輸出信號(OUTM)。電阻器電路RI1和RI2串聯(lián)耦合在INP和INM之間，其中公共點由DC偏置 信號(VDC)來偏置。電阻器電路ROl和R02串聯(lián)耦合在OUTP和OUTM之間， 其中公共點被安排成提供與低噪聲放大器的輸出的DC信號電平相關(guān)的讀出信號 (VSNS1) 。 CC耦合在公共點之間以提供對低噪聲放大器的補償。VSNS1經(jīng)由可任選跟隨器電路XF1 (例如，作為跟隨器由電流源ISN偏置的 n型晶體管)作為VSNSl耦合到差分放大器?；鶞噬善麟娐返妮敵?VBIAS—CTL) 耦合到差分放大器電路的一個輸入。VSNS2 (或當沒有采用跟隨器時的VSNS1) 耦合到差分放大器電路的另一輸入。差分放大器被安排成響應(yīng)于VSNS2和 VBIAS—CTL之間的比較來提供一控制信號，使得信號VDC被調(diào)整到用于低噪聲 放大器的期望的DC偏置設(shè)置點。DC偏置可以是偏移量和/或由可任選跟隨器電路 XF2 (例如，作為跟隨器由電流源ISP偏置的p型晶體管)緩沖。基準生成器電路的輸出(VBIAS—CTL)可用于如圖4所示設(shè)置低噪聲放大器 中的偏置電路(IBIAS)、如圖5所示地設(shè)置偏置電壓(VDC)、和/或如調(diào)整功耗 所需地偏置其它電路?；鶞噬善麟娐啡鐖D4所示接收調(diào)整控制信號(例如， BIAS—ADJ或BIAS—CTL)。圖4的接收機系統(tǒng)包括可利用高百分比的總功率預算(例如，來自電池的電 流的70%-80%)的LNA。接收機的DC功率實質(zhì)上可通過調(diào)整LNA的工作電流來 控制和最小化，以使電池壽命延長。對于諸如圖5所示的一個示例實現(xiàn)，LNA被 拆分成兩個低噪聲放大器路徑，其每一個都消耗了一高平均電流(例如，9.6mA DC)。由此，LNA的兩個半部分消耗了高工作電路的兩倍(例如，19.2mADC)， 而其余的接收機電路可以僅消耗額定電流(例如，5mADC)。通過在預定工作范 圍內(nèi)(例如，在4mA和10mA之間)動態(tài)地調(diào)整LNA的每個半部分的偏置電平， 可實現(xiàn)電池壽命的顯著提高。LNA的DC偏置(例如見圖4-5)可由監(jiān)視LNA的輸出的DC部分(例如， 電壓VSNS1)的DC控制環(huán)路來維持。監(jiān)視可通過如圖5所示的恒定電壓監(jiān)視或 通過以某一周期性速率對該電壓的采樣來實現(xiàn)。閉環(huán)模擬控制方法將所需的DC電 壓(例如，VDC)驅(qū)動到放大器的輸入。基準生成器然后可由基于通信鏈路的質(zhì) 量確定的單獨控制機制來選擇性地控制。例如，接收機450和數(shù)字基帶460監(jiān)視各 種接收和信號質(zhì)量來控制基準生成器。由基準生成器提供的電壓因此受到控制以提 供對與信號路徑隔離的LNA輸出DC電壓(以及因此的偏置)的改變。示例低噪聲放大器(LNA)圖6是示出示例放大器(600)的示意圖。放大器600包括四個晶體管 (MN1-MN3和MP1)、四個電阻器(Rl-R4)以及電容器(Cl)。晶體管MN1包括耦合到節(jié)點N2的漏極、耦合到節(jié)點N3的源極、被安排成 接收輸入信號(IN)的柵極、以及耦合到低功率源(例如，VSS、 GND等)的基 片或基體。晶體管NM2包括耦合到節(jié)點Nl的漏極、耦合到節(jié)點N2的源極、耦 合到高功率源(例如，VDD、 VCC等)的柵極、以及耦合到低功率源的基片或基 體。晶體管NM3包括耦合到高功率源的漏極、耦合到節(jié)點N5的源極、耦合到節(jié) 點N4的柵極、以及耦合到低功率源(未示出)的基片或基體。晶體管MP1包括 耦合到節(jié)點N4的漏極、耦合到高功率源的源極、耦合到節(jié)點N1的柵極以及耦合 到高功率源(未示出)的基片或基體。電阻器R1耦合在高功率源和節(jié)點N1之間。 電阻器R2耦合在節(jié)點N3和低功率源之間。電阻器R4耦合在節(jié)點N4和低功率源 之間。電阻器R4和電容器Cl并聯(lián)地彼此耦合在一起，并且串聯(lián)耦合在節(jié)點N3 和N5之間。節(jié)點N5被安排成放大器600的輸出。信號IN包括AC和DC部分。晶體管NM1由信號IN的DC部分，并響應(yīng)于 信號IN的AC部分來偏置。晶體管MN2被安排成由高功率源來偏置的串聯(lián)晶體 管，但是可替換地由另一偏置控制信號來偏置。電阻器R1與晶體管MN1和MN2 協(xié)作以向節(jié)點Nl提供關(guān)于信號IN的第一倒相增益級。晶體管MP1和電阻器R3 被安排成節(jié)點Nl和N4之間的第二倒相增益級。晶體管MN3被安排成放大器中 提供緩沖功能的跟隨器級。電容器Cl表示節(jié)點N5上的負載電容，而電阻器R2 表示低功率源和節(jié)點N3之間的電阻(例如，功率路線中在電路板或集成電路中的 跡線電阻)。信號IN的DC部分如上所述確定圖6中的晶體管MN1的偏置。電阻器Rl兩端的DC電壓降為晶體管MP1設(shè)置了偏置點，該偏置點也由同樣在晶體管MN1 中流動的工作電流來確定(忽略流入基片的任何損失電流)。類似地，電阻器R3 兩端的DC電壓降為晶體管MN3設(shè)置了偏置點，該偏置點也由晶體管MP1中的工 作電流來確定。信號IN的DC部分因此影響了放大器600的總工作電流。放大器具有通過反饋而固定的增益，使得改變偏置電流僅對總增益有微小的影響。放大器中相對恒定的增益在輸入信號通過系統(tǒng)前進時維持了基本一致的信號 電平。噪聲指數(shù)(或輸入相關(guān)噪聲)不受具有相對恒定增益的偏置條件的變化的顯 著影響。示例基準生成器圖7和8是示出示例基準生成器電路的示意圖。圖7所描繪的基準生成器電路(700)包括電壓生成器(例如，帶隙電壓生 成器)、開關(guān)電路SVG和S1-SN、電阻器電路RT和RB1-RBN、以及可任選解碼 器電路。電壓基準生成器被安排成向節(jié)點N1提供電壓(例如，VRAW)。開關(guān)電 路SVG被安排成響應(yīng)于控制信號CTLVG選擇性地將節(jié)點Nl耦合到節(jié)點N2。電 阻器電路RT耦合在節(jié)點N2和節(jié)點N3之間。電阻器電路RB1耦合在節(jié)點N3和 節(jié)點N4之間。電阻器電路RB2耦合在節(jié)點N3和節(jié)點N5之間。電阻器電路RBN 耦合在節(jié)點N3和節(jié)點N6之間。開關(guān)電路Sl被安排成響應(yīng)于信號CTL1選擇性地 將節(jié)點N4耦合到電源電壓(例如，VDD、 VSS、 GND等)。開關(guān)電路S2被安排 成響應(yīng)于信號CTL2選擇性地將節(jié)點N5耦合到電源電壓。開關(guān)電路SN被安排成 響應(yīng)于信號CTLN選擇性地將節(jié)點N6耦合到電源電壓?？扇芜x解碼器電路響應(yīng)于調(diào)整控制信號(例如，VADJ)提供各種控制信號。 解碼器可被實現(xiàn)為硬件組件、軟件組件或硬件和軟件的組合。當開關(guān)電路SVG和 另一開關(guān)電路被閉合時，在電阻器電路RT和其余電路之一之間形成分壓器。例如， 閉合開關(guān)Sl形成帶電阻器RB1的分壓器，而閉合開關(guān)S2形成帶電阻器RB2的分 壓器?；鶞孰妷?VREF)對應(yīng)于節(jié)點N3處的電壓，并且由VRAW和所選的電阻 器分壓比來確定。與電阻器電路RB1-RBN相關(guān)聯(lián)的電阻值可根據(jù)線性關(guān)系、非線性關(guān)系、對數(shù) 關(guān)系、二進制關(guān)系或某一其它關(guān)系來相對于彼此縮放?？呻x散選擇的電阻的數(shù)目確 定了對VREF的調(diào)整的范圍。用于VREF的縮放因子由電阻器分壓比的離散值來 確定。圖8所描繪的基準生成器電路(800)包括電壓生成器(例如，帶隙電壓生成器、VDD、 VSS等)、開關(guān)電路S1-SN、電阻器電路R1-RN、以及可任選解碼 器電路。電壓基準生成器被安排成向節(jié)點N1提供電壓(例如，VRAW)。電阻器 電路Rl耦合在節(jié)點Nl和節(jié)點N2之間。電阻器電路R2耦合在節(jié)點N2和節(jié)點N3 之間。電阻器電路R3耦合在節(jié)點N3和節(jié)點N4之間。電阻器電路RN耦合在節(jié)點 N5和電源(例如，VDD、 VSS、 GND等)之間。開關(guān)電路Sl被安排成響應(yīng)于信 號CTL1選擇性地將節(jié)點Nl耦合到節(jié)點N6。開關(guān)電路S2被安排成響應(yīng)于信號 CTL2選擇性地將節(jié)點N2耦合到節(jié)點N6。開關(guān)電路S3被安排成響應(yīng)于信號CTL3 選擇性地將節(jié)點N3耦合到節(jié)點N6。開關(guān)電路S4被安排成響應(yīng)于信號CTL4選擇 性地將節(jié)點N4耦合到節(jié)點N6。開關(guān)電路SN被安排成響應(yīng)于信號CTLN選擇性 地將節(jié)點N5耦合到節(jié)點N6?？扇芜x解碼器電路同樣響應(yīng)于調(diào)整控制信號(例如，VADJ)來提供各種控制 信號。該解碼器可被實現(xiàn)為硬件組件、軟件組件、或硬件和軟件的組合。通過閉合 開關(guān)電路之一在電阻器R1-RN之間形成分壓器。選擇電阻分壓器中的一抽頭點并 在節(jié)點N6處提供基準電壓(VREF)。電阻器電路R1-RN的相對電阻值確定了分 壓器比，并且因此確定了基準的輸出電壓。盡管在圖7和8中描繪了串聯(lián)和并聯(lián)配置的電阻分壓器，但是可構(gòu)想并聯(lián)和 串聯(lián)電路的其它組合。在一個示例中，可使用組合的串聯(lián)和并聯(lián)電阻電路。在另一 示例中，用被配置成作為電阻器來工作的偏置晶體管來設(shè)計電阻器電路。在又一示 例中，使用電容分壓器來設(shè)計分壓器電路。示例過程流圖9示出了用于根據(jù)本發(fā)明的至少一個特征的設(shè)置的電子系統(tǒng)的示例過程流 程圖。處理在框卯l處開始，并前進到框910。在框910處，諸如通過經(jīng)由處理器、微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)或被 設(shè)計成提供類似功能的硬件組件的算術(shù)處理來評估鏈路質(zhì)量?？稍诳?10處評估的 示例準則包括失真、調(diào)制間失真、諧波失真、干擾、噪聲、信噪比、寄生噪聲、 高斯噪聲、有色噪聲、白噪聲以及功耗等等。處理繼續(xù)到判定框920，其中確定通信鏈路質(zhì)量的可接受性。當鏈路質(zhì)量可接 受時，處理流到判定框930?；蛘?，當鏈路質(zhì)量不可接受時，處理流到框940。在判定框930處，鏈路質(zhì)量可接受，并且確定附加鏈路質(zhì)量監(jiān)視是否必要。當不需要任何鏈路質(zhì)量監(jiān)視時，處理流到框990，在那里該處理結(jié)束。或者，處理繼續(xù)到可任選框950，在那里處理被臨時掛起直到超過了一等待時間(或觸發(fā)另一 鏈路質(zhì)量過程的開始的某一其它事件)。在等待時段終止之后，處理流到框910。 在框940處調(diào)整用于接收機部分(例如，LNA)的DC偏置，以試圖改進通 信鏈路質(zhì)量。在一個示例中，DC偏置因有過多信號干擾而增大。在另一示例中， DC偏置被減小，直到功耗減少到期望信號質(zhì)量電平的可接受范圍內(nèi)。處理從框940 流到框910。調(diào)制間失真LNA (例如，見圖4-6)所需的偏置電流僅受到減小三階調(diào)制間效應(yīng)的需求的 約束。在可引起問題的頻率下出現(xiàn)的干擾信號在必然會在無線電接收中觀察到的信 號電平上不會存在于環(huán)境中。某些干擾頻率的三(3)階調(diào)制間失真受到對LNA的偏置改變的影響。無線 電中的軟件機制(例如，DSP、算術(shù)或其它)監(jiān)視通信鏈路質(zhì)量來評估失真和干擾 效應(yīng)。減小的偏置可導致放大器(例如，見對圖6的討論)中的晶體管改變其DC 工作點。新工作點可在存在干擾的情況下導致減小的RF靈敏度。明顯的干擾"拒 絕"可在放大器中的較高DC偏置電平下得到改進。帶內(nèi)信號上的調(diào)制間失真的效應(yīng)在圖10中描繪。所繪出的信號取自示例LNA 的輸出。盡管不一定是按比例繪制的，但是圖IO仍示出了調(diào)制間失真如何能影響 接收機性能。期望信號的中心位于100MHz處。一個干擾信號在100.2MHz處存在， 而第二干擾信號在100.4MHz處存在。這些干擾信號可存在于環(huán)境中并可由其它信 號使用。LNA中的各種非線性效應(yīng)導致失真信號。失真信號之一疊加在期望信號 上，并且是接收機中的可能的問題源，因為它對應(yīng)于調(diào)制間失真。調(diào)制間失真是放大器的輸入處引起在期望信號頻率(例如，lOOMHz)下的寄 生(非期望)信號的干擾信號(例如，在100.2MHz禾tl 100.4MHz處的非期望信號) 的結(jié)果。對于低輸入信號電平，該寄生失真分量可干擾lOOMHz下的期望信號的 接收。在一個示例中，當LNA的一半中的偏置電流在lOmA的數(shù)量級上時，寄生信 號電平與干擾電平之比是-65dBc。 -65dBc的調(diào)制間失真電平允許對相當強的干擾 的良好的接收機靈敏度。在另一示例中，LNA的DC偏置電平從10mA減小到4mA (對LNA的一半)，并且lOOMHz下的寄生信號現(xiàn)在僅在-45dBc的數(shù)量級上。-45dBc的調(diào)制間失真電平展示出較差的通信鏈路質(zhì)量，使得應(yīng)增大偏置電流來減 少干擾。對于此示例，調(diào)整偏置(例如，使用電壓基準電路的基于軟件或硬件的算法控制)來增大LNA中的工作電流。軟件和/或硬件機制被安排成在比衰落速率長的時間段內(nèi)監(jiān)視通信鏈路質(zhì)量。 衰落速率取決于移動電子設(shè)備中的接收機以多快的速度移動通過一信號區(qū)域以及 引起信號接收中的衰落的各種環(huán)境因素。由于操作可在設(shè)備接近走路移動的人時發(fā) 生，因此步行者的速度可用作設(shè)置最低衰落速率的基線。步行者的步行速率因此可用于確定以多快的速度來調(diào)整DC偏置。對DC偏置進行較慢的改變是需要的，因 為通信鏈路質(zhì)量可能會由于干擾信號之一在較短的一段時間內(nèi)處在RF衰落中而是 錯誤地可接受的，其中標識出可以維持減小的偏置的錯誤的指示符。當用戶相對于 無線電廣播塔移動一較大距離時，則應(yīng)當調(diào)整DC偏置以匹配新環(huán)境。并且，干擾 信號頻率可通過即刻重新調(diào)諧無線電并測量接收信號強度來監(jiān)視，作為對干擾信號的存在的確認。盡管此處通過示例性實施例描述了本發(fā)明，但是可作出此處描述的結(jié)構(gòu)和方 法的變型而不脫離本發(fā)明的機構(gòu)很深范圍。例如，對各組件的定位可被改變。各個 組件和組件的排列可如本領(lǐng)域中所知地替換。電路功能可如某些實現(xiàn)所需地被組合 和/或分離成附加部分。由于可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下作出本發(fā)明 的許多實施例，因此本發(fā)明除所附權(quán)利要求書之外不受任何限制。
權(quán)利要求
1.一種用于動態(tài)地調(diào)整用于經(jīng)由通信鏈路與廣播設(shè)備通信的接收機的DC偏置條件的方法，所述方法包括監(jiān)視與從所述接收機的輸出出發(fā)的通信鏈路相關(guān)聯(lián)的鏈路質(zhì)量；標識與所述通信鏈路相關(guān)聯(lián)的不可接受的鏈路質(zhì)量；以及當所述質(zhì)量因素被標識為不可接受時，改變用于所述接收機的DC偏置條件。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，監(jiān)視包括評估來自所述接收機 的接收信號，以及從以下的至少一個中確定所述鏈路質(zhì)量所述接收信號和來自所 述接收機的先前的接收信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，確定所述鏈路質(zhì)量包括計算以下的至少一個噪聲特性、失真特性、干擾特性、調(diào)制間失真特性、總諧波失真特性、 信號衰落特性、信噪比特性、寄生信號特性、白噪聲特性、熱噪聲特性、有色噪聲 特性以及功耗特性。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，監(jiān)視包括以下的至少一種周期 性地評估來自所述接收機的接收信號特性、連續(xù)地評估來自所述接收機的接收信號 特性、響應(yīng)于一預定的觸發(fā)事件評估所述接收信號特性、以及響應(yīng)于用戶發(fā)起的觸 發(fā)事件評估所述接收信號特性。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，標識包括確定對應(yīng)于以下的至少 一個的不可接受接收機條件的出現(xiàn)過多的功耗電平、過多的調(diào)制間失真電平、過 多的噪聲電平、具有高功耗電平的高接收信號質(zhì)量、具有低功耗電平的低接收信號 質(zhì)量、以及高信號干擾電平。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，改變所述DC偏置條件包括基 于與所監(jiān)視的鏈路質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來標識用于所述接收機的適當偏置電平、 選擇用于所述適當偏置電平的基準信號、以及基于所選擇的基準信號來調(diào)整用于所 述接收機的DC偏置條件。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，調(diào)整用于所述接收機的DC偏置條件包括將與接收機內(nèi)的低噪聲放大器的輸出相關(guān)聯(lián)的輸出DC條件與所選擇的基準信號進行比較，以及控制與所述低噪聲放大器的輸入相關(guān)聯(lián)的輸入DC電平， 直到所選擇的基準信號基本匹配所述輸出DC條件。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，改變所述DC偏置條件包括調(diào)整DC偏置電壓和調(diào)整DC偏置電流中的至少一個。
9. 一種動態(tài)地調(diào)整用于經(jīng)由通信鏈路與廣播設(shè)備通信的接收機的DC偏置條件的設(shè)備，所述設(shè)備包括被配置成響應(yīng)于經(jīng)由所述通信鏈路接收的輸入信號來提供輸出信號的低噪聲放大器電路，其中所述低噪聲放大器具有由一偏置條件確定的功耗；被安排成提供響應(yīng)于一調(diào)整信號來調(diào)整的基準信號的可調(diào)整基準生成器電路；被安排成提供讀出信號的讀出電路，其中所述讀出信號與所述低噪聲放大器 電路的輸出的DC特性相關(guān)聯(lián)；被安排成響應(yīng)于所述讀出信號和所述基準信號之間的比較來改變所述低噪聲 放大器電路的偏置條件的放大器電路；以及被安排成基于對所述接收機標識的鏈路質(zhì)量來改變所述調(diào)整信號的處理裝置。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述低噪聲放大器電路包括第 一放大器電路和第二放大器電路。
11. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述可調(diào)整基準生成器電路包 括以下的至少一種分壓器電路、串聯(lián)分壓器電路、并聯(lián)分壓器電路、組合的串聯(lián) -并聯(lián)分壓器電路、二進制縮放分壓器電路、對數(shù)縮放分壓器電路、線性縮放分壓 器電路、非線性縮放分壓器電路、電阻性分壓器電路、電容性分壓器電路、基于晶 體管的分壓器電路、以及開關(guān)可選擇分壓器比。
12. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，還包括被安排成改變所述調(diào) 整信號的解碼器，其中所述解碼器對應(yīng)于以下的至少一個解碼器電路以及通過所述處理裝置來協(xié)調(diào)的解碼器過程。
13. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理裝置包括以下的至少一個微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、接收機的一部分、數(shù)字基帶處理器、無線電接收機子系統(tǒng)、以及被配置成提供處理的專用集成電路。
14. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述低噪聲放大器包括第一放大器和第二放大器，并且其中，所述讀出電路包括耦合在所述第一放大器的輸出和 第二放大器的輸出之間的電阻分壓器電路，使得所述電阻分壓器電路的輸出對應(yīng)于 所述讀出信號。
15. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一電阻分壓器電路，其 中所述低噪聲放大器包括第一放大器和第二放大器，并且其中所述電阻分壓器電路 耦合在所述第一放大器的輸入和所述第二放大器的輸入之間，并且其中所述放大器 電路耦合到所述電阻分壓器電路的輸入，使得所述第一放大器和所述第二放大器的 偏置條件被改變。
16. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，對所述接收機標識的鏈路質(zhì)量 是從以下的至少一個確定的噪聲特性、失真特性、干擾特性、調(diào)制間失真特性、 總諧波失真特性、信號衰落特性、信噪比特性、寄生噪聲特性、白噪聲特性、熱噪聲特性、有色噪聲特性、以及功耗特性。
17. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理裝置還被安排成在一 時間間隔上連續(xù)地監(jiān)視所述接收機的鏈路質(zhì)量。
18. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理裝置還被安排成在一時間間隔上周期性地監(jiān)視所述接收機的鏈路質(zhì)量。
19. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理裝置還被安排成根據(jù) 以下各項的需要監(jiān)視所述接收機的鏈路質(zhì)量、預定觸發(fā)事件、用戶發(fā)起的觸發(fā)事件、 評估的信號特性、以及調(diào)度的事件。
20. —種調(diào)整用于經(jīng)由通信鏈路與廣播設(shè)備通信的接收機的DC偏置條件的設(shè)備，所述方法包括用于監(jiān)視與從所述接收機的輸出出發(fā)的通信鏈路相關(guān)聯(lián)的鏈路質(zhì)量的裝置； 用于標識與所述通信鏈路相關(guān)聯(lián)的不可接受的鏈路質(zhì)量的裝置；以及 用于在所述質(zhì)量因素被標識為不可接受時改變用于所述接收機的DC偏置條 件的裝置。
全文摘要
移動通信設(shè)備中的DC功率節(jié)省可通過基于通信鏈路質(zhì)量動態(tài)地調(diào)整用于接收機的偏置來實現(xiàn)。監(jiān)視至少一個低噪聲放大器(LNA)的輸出信號電平以標識用于該LNA的DC工作條件?；谒O(jiān)視的DC工作條件與一基準信號之間的比較來調(diào)整DC偏置的閉環(huán)控制。LNA的輸出還耦合到被配置(例如，軟件或硬件)成基于諸如調(diào)制間失真、噪聲、干擾、衰落等各種準則來評估鏈路質(zhì)量的無線電接收機部分。用于控制LNA的DC偏置的基準信號響應(yīng)于所評估的鏈路質(zhì)量來調(diào)整(周期性地、連續(xù)地或按需地)。動態(tài)偏置產(chǎn)生了具有低DC功耗的可接受的信號接收。
文檔編號H03G3/04GK101223690SQ200680026252
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者J·B·特納 申請人:微軟公司