專利名稱：用于正交收發(fā)信機的增益控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及具有同相和正交信道的電路，尤其涉及一種用于這種電路的增益控制器及其方法。
這樣一個無線電電路使用包括同相信號(I)和正交信號(Q)的信號對。兩個信號I和Q具有基本相同的載波頻率。Q信號相對于I信號相移90°。換句話說，兩個信號彼此正交。
無線電電路具有用于I信號的第一信道和用于Q信號的第二信道。每條信道獨立地轉(zhuǎn)發(fā)和處理其信號，例如通過數(shù)模轉(zhuǎn)換和低通濾波。其它信號處理也是可能的，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換。其中，I和Q信號的正確處理需要兩個信號幅度相同。
然而，因為電子元件的溫度、頻率、制造偏差和其它參數(shù)的變化導致經(jīng)常出現(xiàn)信道增益(幅度傳輸函數(shù))的不同。很小的增益不同(“失配”)可能導致連接到無線電電路的其它電路中的失真。
可以在授權給Looper的US 5,604,929、US 5,249,203、US5,230,099、US 5,179,730、US 5,095,536、US 5,095,533以及授權給Reich的US 4,926,443、Kasperkovitz的US4,633,315、Walley的US 5,930,286和Mehrgardt的US 4,799,212等美國專利文獻中發(fā)現(xiàn)有用的參考。
本發(fā)明尋求提供一種改進的增益控制器和一種方法，減少或避免了現(xiàn)有技術的缺點和限制。
隨后的描述使用下述縮寫，例如“A”代表“模擬”、“D”代表“數(shù)字”、“P”代表“正”、“M”代表“負”和省略號“……”總體表示P或N。方框圖信號線中的箭頭表示優(yōu)選的信號流。


圖1圖示包括同相信號I(曲線311和312)和相移基本上90°的正交信號Q(曲線321、322)的信號對I和Q的簡化時間圖。橫軸表示時間t，縱軸表示信號的物理量，例如電壓、電流等。
圖1將信號簡單表示為模擬信號(下標“A”)，可類似地定義數(shù)字信號(下標“D”)。
每個信號IA和QA都是分別具有第一分量(曲線311和321)和第二分量(虛線312和322)的差分信號。為了便于解釋，第一和第二分量被稱作“正”(P)和“負”(M)分量曲線311的分量IA(P)、曲線312的分量IA(M)、曲線321的分量QA(P)和曲線322的分量QA(M)。
在下面的討論中，忽略每個信號P和M分量中的普通量值偏移，以便對于每個信號，P分量和N分量相對于時間軸對稱。信號的正弦形狀將僅是一個非限制性的例子；可以是任何其它的形狀。
圖2圖示根據(jù)本發(fā)明包括受增益控制器200控制的同相信道291(虛框)和正交信道292(虛框)的無線電電路299的簡化方框圖。
解釋本發(fā)明的兩條信道291和292是非常方便的，但是對于本發(fā)明而言并不是必需的。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，本領域的技術人員根據(jù)在此所述的內(nèi)容也能夠為更多信道的應用實現(xiàn)控制器200。
因此，術語“同相”將僅是“第一”信道中信號和單元(例如信道、輸入和輸出等)的縮寫，術語“正交”是“第二”信道中信號和單元的縮寫。
增益控制器200可以在各種電信和其它應用中使用，例如根據(jù)國際標準運營的蜂窩電話機，例如CDMA(碼分多址)等等。因此，假定電路299屬于一個無線電接收機，便于解釋根據(jù)本發(fā)明的增益控制器200。
通過同相信道291，電路299將一個同相輸入信號(例如信號ID)轉(zhuǎn)發(fā)成同相輸出信號(信號IA)。通過正交信道292，電路299將一個正交輸入信號(例如信號QD)轉(zhuǎn)發(fā)成正交輸出信號(例如信號QA)。如圖所示，輸入信號是數(shù)字信號，輸出信號是模擬信號。這是很方便的，但不是必需的。本領域的技術人員可以修改電路299(模擬輸入、數(shù)字輸出、全模擬輸入輸出、全數(shù)字輸入輸出)。
在電路299中，同相信道291包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)293和低通濾波器(LBF)295以將在數(shù)字同相輸入281上出現(xiàn)的數(shù)字同相信號ID轉(zhuǎn)換成在模擬同相輸出283上的模擬同相信號IA。正交信道292包括DAC294和LPF296以將在數(shù)字正交輸入282上出現(xiàn)的數(shù)字正交信號QD轉(zhuǎn)換成模擬正交輸出284上的模擬正交信號QA。
分別在兩條信道291和292中的總增益GI＝IA/ID和GQ＝QA/QD應當基本相等。增益控制器200具有連接到輸入281以接收數(shù)字同相信號ID的輸入201、連接到輸入282以接收數(shù)字正交信號QD的輸入202、連接到輸出283以接收模擬同相信號IA的輸入203和連接到輸出284以接收模擬正交信號QA的輸入204。
最好用多個比特表示數(shù)字信號ID和QD。在處理過程中，可選擇量化器(隨后將詳細描述)可降低比特數(shù)量，例如減少到一個比特(“單比特”)。
在一種反饋結構中，增益控制器200獲得增益控制器信號W(可在輸出206上獲得)。信號W最好控制連接在數(shù)字正交輸入282和DAC294之間的增益放大器205。乘法器控制進入DAC294的信號QD的量值。信號QD的幅值(在放大器205之前)與通過增益L(L＝QD MOD/QD)修改的信號QD MOD(放大器205之后)的幅值有關。以這種方式，避免了總增益GI和GQ之間的相對差(GI/GQ)和絕對差(GI-GQ)。
使乘法器205和正交信道292相關便于解釋本發(fā)明，但對于本發(fā)明不是必要的。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，本領域的技術人員根據(jù)在此所述的內(nèi)容也能夠?qū)⒎糯笃?05連接到同相信道291。
在詳細解釋增益控制器200之前，將討論數(shù)字信號的抽樣速率。
圖3圖示具有第一抽樣速率的數(shù)字信號VD和具有第二抽樣速率的數(shù)字信號VO的簡化時間圖。
數(shù)字信號VD在第一時間間隔T(下文稱作“時隙”)內(nèi)具有基本恒定的幅值。換句話說，信號VD以第一抽樣速率F＝1/T被抽樣。數(shù)字信號VD表示諸如ID和QD(圖2)以及XD、YD、XA、YA、ΔX和ΔY(參見圖5)的數(shù)字信號。當書寫VD(r)時，時隙T用下標r、r-1、r-2、......、r-R來方便地標識。
抽樣速率F取決于電路299中I和Q信號的應用。例如，對于使用大約零到600KHz基帶頻率(參見圖7的TSIG)的無線接收機，速率F＝5MHz是過抽樣速率。過抽樣比最好在兩倍基帶頻率的4和16之間。
增益控制器200在內(nèi)部也使用在第二個更長時間間隔TR＝R×T(下文稱作“時間幀”)內(nèi)具有基本不變幅值的信號VO。換句話說，這種信號以預定的第二個更低抽樣速率FR＝1/TR＝F/R被抽樣。R是抽樣速率抽取比。R最好是一個整數(shù)，但也可以使用實數(shù)比。換句話說，R表示每個時間幀的時隙數(shù)目。R的有用值在RMIN＝8和RMAX＝64之間的范圍內(nèi)。R最好在RMIN＝16和RMAX＝32之間的范圍內(nèi)。
對于以一個用下標r標識的時隙結束的任意時間幀TR＝R×T，VD(r)的平均值VAVERAGE例如可以定義如下Vaverage=1R*Σj=0R-1V(r-j)---(1)]]>
控制器200在內(nèi)部使用速率抽取，其中信號VD被轉(zhuǎn)換成信號VO(例如ΔXO、ΔYO、IO、QO，參見圖5)。
對于抽樣速率抽取器的應用，下面的參考文件很有用Crochiere，R.E.和Rabiner，LR.“數(shù)字信號的內(nèi)插和抽取-指導概述”，IEEE會議文件，1981年3月第69卷第3期；Proakis，J.G、Manolakis，D.G“數(shù)字信號處理”，第三版，Prentice Hall出版社，Upper Saddle河，1996年，ISBN 0-13-373762-4，第10章“多速率數(shù)字信號處理”的10.1至10.6節(jié)。
圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的增益控制器200的簡化方框圖。增益控制器200在輸出206上提供控制信號W，(通過改變L)調(diào)整電路299的(“第一”) 同相信道291或(“第二”)正交信道292的總增益(參見圖5)。增益控制器200包括第一組比較器221-224(圖8詳細圖示)、第二組比較器211-214(圖6詳細圖示)和信號處理電路290。
在第一組比較器中，每個比較器221、222、223、224比較同相輸入信號(例如在輸入端201上的ID)的第一(例如ID(P))和第二(例如ID(M))分量之一和正交輸入信號(例如輸入端202上的QD)的第一(例如QD(P))和第二(例如QD(M))分量之一。每個比較器221、222、223和224提供一個在第一抽樣速率F上的單比特“輸入相關”中間信號(例如CD(...，...))。
在第二組比較器中，每個比較器211、212、213和214比較同相輸出信號(例如在輸入端203上的IA)的第一(例如IA(P))和第二(例如IA(M))分量之一和正交輸出信號(例如輸出端204上的QA)的第一(例如QA(P))和第二(例如QA(M))分量之一。每個比較器211、212、213和214提供一個在第一抽樣速率F上的單比特“輸出相關”中間信號(例如CA(...，...))。
信號處理器電路290接收來自(第一組)每個比較器221、222、223和224的“輸入相關”單比特中間信號(例如CD(...，...))，并接收來自(第二組)每個比較器211、212、213和214的“輸出相關”單比特中間信號(例如CA(...，...))，并將一個單比特中間信號的預定組合(隨后解釋具體例子)積分成在第二個更低抽樣速率FR上的控制信號W(輸出端206)。
使用輸出單比特信號的比較器是本發(fā)明的一個重要優(yōu)點，并避免使用精確的多比特轉(zhuǎn)換器。
結合隨后的附圖，解釋包括諸如組合器217、218、227、228(在鑒別器210、220中)、調(diào)節(jié)器230、240、250、260、加法器271、272、273、乘法器235、245和積分器280的專用硬件元件的信號處理電路290。這是為了便于解釋，但并不僅限于此。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，本領域的技術人員能夠根據(jù)在此所作的描述利用一個數(shù)字信號處理器(DSP)或諸如微處理器的其它通用處理器實現(xiàn)處理電路290的功能。
圖5圖示增益控制器200的簡化方框圖。增益控制器200包括信號鑒別器210(如圖6-7詳細圖示的)、信號鑒別器220(如圖8詳細圖示的)、信號調(diào)節(jié)器230、240、250和260(虛框)、加法器271、272和273、乘法器235和245以及積分器280。
信號調(diào)節(jié)器230包括平均器231(標號∑)、抽取器232(標號↓)、量化器233和延遲級234。信號調(diào)節(jié)器240包括平均器241、抽取器242、量化器243和延遲級244。信號調(diào)節(jié)器250包括平均器251和抽取器252。信號調(diào)節(jié)器260包括平均器261和抽取器262。
信號調(diào)節(jié)器230在輸入端201上接收抽樣速率為F的數(shù)字同相信號ID，并提供具有較低抽樣速率FR的調(diào)節(jié)后的同相信號IO(在延遲級234的輸出端上)。類似地，調(diào)節(jié)器240接收數(shù)字正交信號QD(抽樣速率F，輸入端202)，并提供調(diào)節(jié)后的正交信號QO(抽樣速率FR，延遲級244的輸出端)。信號調(diào)節(jié)器250和260分別將差分信號ΔX(加法器271，見下文)和ΔY(來自加法器272)通過轉(zhuǎn)換到速率FR調(diào)節(jié)成信號ΔXO和ΔYO。換句話說，信號ΔXO和ΔYO分別是差分信號ΔXO和ΔYO的FR速率的表示。
為了調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器使用平均器231、241、251、261來提供平均值(參見等式(1))，并使用抽取器232、242、252、262從速率F抽取到速率FR，并可選地使用量化器233、243優(yōu)選地將多比特信號轉(zhuǎn)換成單比特信號，并使用延遲級234和244進行同步。
信號鑒別器210接收模擬同相信號IA和模擬正交信號QA(分別在輸入端203和204上)，并提供組合信號XA和YA(分別在輸出端215和216上)。類似地，信號鑒別器220接收數(shù)字同相信號ID和數(shù)字正交信號QD(分別在輸入端201，201上)，并提供組合信號XD和YD(分別在輸出端225和226上)。信號XA、YA、XD和YD抽樣速率最好為F。將結合圖6至圖8解釋如何獲得信號XA、YA、XD和YD的細節(jié)。
加法器271通過從信號XA減去信號XD提供差分信號ΔX；加法器272通過從信號YA減去信號YD提供差分信號ΔY(參見減號)。信號ΔX和ΔY最好保持抽樣速率F。
接收IO和ΔXO的乘法器235將中間乘積IO*ΔXO轉(zhuǎn)發(fā)給加法器273，類似地，接收QO和ΔYO的乘法器245將中間乘積QO*ΔYO轉(zhuǎn)發(fā)給加法器273。加法器273將差值IO*ΔXO-QO*ΔYO轉(zhuǎn)發(fā)給積分器280。積分器280在輸出端206上提供上述增益控制信號W(參見圖2)。信號W控制放大器205(參見圖2)以便輸入端282上的正交信號QD(參見圖2)作為具有增益L＝1+W的QD MOD轉(zhuǎn)發(fā)給DAC294。因此，形成了從輸出端282、284到信道291、292的反饋控制環(huán)。下面將解釋有關信號W的細節(jié)。
圖6圖示增益控制器200(參見圖5)中信號鑒別器210的簡化方框圖。信號鑒別器210包括模擬比較器211、212、213和214和組合器217和218。
每個比較器211、212、213、214具有從輸入端203(參見圖1、2、4、5)接收一個分量IA(...)的第一輸入、從輸入端204(參見圖1、2、4、5)接收一個分量QA(...)的第二輸入，和提供上述單比特中間信號CA(...，...)的輸出。CA(...，...)是輸出相關的，因為它是從電路299的輸出端283和284獲得的。
組合器217和218接收信號CA(...，...)并將上述信號XA和YA分別發(fā)送給輸出端215和216。
比較器211、212、213和214最好從輸入端219接收一個速率F的抽樣信號SAMPLE以在每個時隙T內(nèi)輸出一個更新的中間信號CA(...，...)。
每個模擬比較器211、212、213和214最好是單比特模數(shù)轉(zhuǎn)換器。換句話說，中間信號C(...，...)可以假定僅有兩個幅值，例如“+1”和“-1”，分別表示第一和第二邏輯狀態(tài)。
在理想情況下，當分量IA(...)大于或等于分量QA(...)時，每個比較器在第一狀態(tài)輸出信號CA(...，...)；當分量IA(...)小于分量QA(...)時，輸出信號第二狀態(tài)的信號CA(...，...)，即對于IA(...)-QA(...)≥0，CA(...，...)＝“+1”(2)對于IA(...)-QA(...)＜0，CA(...，...)＝“-1”(4)
然而，在非理想狀態(tài)下，上述表述通過引入比較器偏移OA(...，...)來擴展，例如對于IA(...)-QA(...)≥OA(...，...)，CA(...，...)＝“+1”(6)對于IA(...)-QA(...)＜OA(...，...)，CA(...，...)＝“-1”(8)偏移OA(P，P)、OA(P，M)、OA(M，P)和OA(M，M)對于每個比較器211、212、213和214可以是各不相同的，并可以假定正值和負值。
比較器如下所述接收分量并提供輸出相關的單比特信號比較器211接收分量IA(P)和QA(P)并提供信號CA(P，P)；比較器212接收分量IA(P)和QA(M)并提供信號CA(P，M)；比較器213接收分量IA(M)和QA(P)并提供信號CA(M，P)；比較器214接收分量IA(M)和QA(M)并提供信號CA(M，M)。隨后將解釋組合器217和218的功能。
圖7組合地圖示·提供給信號鑒別器210(參見圖6)的模擬比較器(例如211)的同相信號I的信號分量(例如圖1所示的粗曲線311IA(P))和正交信號Q的信號分量(例如圖1所示的曲線321QA(P))的簡化時間圖501；·在理想情況下由模擬比較器(例如由比較器211)提供的中間單比特信號(例如CA(P，P))的簡化時間圖502；和·因比較器偏移(例如O(P，P))而單比特失真的中間信號的簡化時間圖503。
類似于圖1，正弦形式僅僅是一個例子。這些曲線501、502和503具有公共的時間橫軸t，該橫軸具有連續(xù)的時間點t1至t6和時間點t7至t10。時間點是用于解釋的，并不一定與時隙T(參見圖3)同步。因為比較器211以相對于信號周期長度TSIG(例如TSIG＝t5-t1)是過抽樣速率的速率F提供信號CA(P，P)，預期在任一時間點上生成信號CA(P，P)。
如曲線501所示，分量IA(P)在t1以零開始，在t2達到正最大值，在t3再次達到零，在t4達到負最大值，在t5再次達到零，并在t6再次達到正最大值。分量QA(P)(相移90o)在t1具有負最大值，在t2達到零，在t3達到正最大值，在t4達到零，在t5達到負最大值，并在t6達到零。周期長度TSIG是不變的。從IA(P)到QA(P)的垂直箭頭表示差值IA(P)-QA(P)(參見表達式(2)(4)(6)(8))。
曲線501和曲線502組合起來表示沒有偏移(參見表達式(2)(4))的比較器211的理想操作。時間t1、t2、t5和t6上的向下箭頭511、512、515和516分別表示為“+1”的信號CA(P，P)。類似地，在t3和t4上的向上箭頭513和514分別表示為“-1”的信號CA(P，P)。對于兩個分量IA(P)和QA(P)的量值基本相等的時間點t7和t8，箭頭分別縮小成點517和518，信號CA(P，P)被定義“+1”(參見(6)、曲線502)。因此，信號CA(P，P)在t7之前(直線531)和t8之后(直線533)為“+1”，在其余時間為“-1”(直線532)。信號改變速率是t8-t7＝TSIG/2。
曲線501與曲線503組合表示具有偏移O(P，P)的比較器211的操作。在t9的下降箭頭521表示偏移O(P，P)；信號CA(P，P)早于理想情況在t9進入“-1”(直線541、542)。在t10的向上箭頭522再次表示偏移O(P，P)；信號CA(P，P)晚于理想情況在t10返回“-1” (直線542、543)。因此，CA(P，P)的信號改變速率變成不對稱的(t10-t9＞TSIG/2)。
偏移O(P，P)也用CA(P，P)的“+1”和“-1”時間間隔的不同長度來表示。本領域的技術人員在不需要進一步說明的情況下就可以理解，分量IA(P，P)和QA(P，P)之間的幅度差也將改變這些時間間隔長度。
因此，信號鑒別器210(參見圖6)的各個比較器211、212、213和214的所有信號CA(P，P)、CA(P，M)、CA(M，P)和CA(M，M)攜帶有關偏移O(...，...)的信息和信號分量之間的幅度差。現(xiàn)在將解釋如何進一步估計這個信息。
返回圖6，組合器217接收信號CA(P，P)、CA(P，M)、CA(M，P)和CA(M，M)，并根據(jù)下式提供信號X’AX’A＝{+CA(P，P)+CA(P，M)-CA(M，P)-CA(M，M)}(10)因此，組合器217使用第一求和模式(++--)，在該例子中，意味著組合正的CA(P，P)、正的CA(P，M)、負的CA(M，P)和負的CA(M，M)。
考慮到由例如比較器引入的所有噪聲xA(小寫字母)和恒定比例因子k，在輸出215上可以獲得的信號XA被估計為XA＝k*X’A+xA(12)組合器218還接收CA(P，P)、CA(P，M)、CA(M，P)和CA(M，M)并根據(jù)下式提供信號Y’AY’A＝{+CA(P，P)-CA(P，M)+CA(M，P)-CA(M，M)}(14)
因此，組合器218使用第二求和模式(+-+-)，在該例子中，意味著組合正的CA(P，P)、負的CA(P，M)、正的CA(M，P)和負的CA(M，M)。
再次考慮由例如比較器引入的所有噪聲yA(小寫字母)和因子k，在輸出216上可以獲得的信號YA被估計為YA＝k*Y’A+yA(16)圖8圖示增益控制器200(參見圖5)的信號鑒別器220的簡化方框圖。信號鑒別器220包括數(shù)字比較器221、222、223和224、組合器227和228和延遲級207和208。鑒別器220的輸入信號是在輸入端201上的數(shù)字同相信號ID和在輸入端202上的數(shù)字正交信號QD；輸出信號是輸出端225上的信號XD和輸出端226上的YD。比較器221、222、223和224由來自輸入端229的抽樣信號SAMPLE提供定時。SAMPLE最好與鑒別器210的相同(參見圖6)。
為了簡便，信號ID和QD被視為分別具有第一分量(P)和第二分量(M)的差分信號，其中ID(M)＝-ID(P)和 (18)QD(M)＝-QD(P) (20)比較器接收分量ID(...)和QD(...)并提供單比特信號QD(...，...)。QD(...，...)是“輸入相關的”，因為它們是從電路299的輸入端281和282獲得的。
具體而言，比較器221接收分量ID(P)和QD(P)并提供信號CD(P，P)；比較器222接收分量ID(P)和QD(M)并提供信號CD(P，M)；比較器223接收分量ID(M)和QD(P)并提供信號CD(M，P)；比較器224接收分量ID(M)和QD(M)并提供信號CD(M，M)。比較器根據(jù)下述定義方便地提供信號CD(...，...)對于IA(...)-QD(...)≥O，CD(...，...)＝“+1”(22)對于ID(...)-QD(...)＜O，CD(...，...)＝“-1”(24)與上述模擬比較器211、212、213和214相比，數(shù)字比較器221、222、223和224基本上避免了偏移。
組合器227接收信號CD(P，P)、CD(P，M)、CD(M，P)和CD(M，M)，并根據(jù)下式提供信號X’DX’D＝{+CD(P，P)+CD(P，M)-CD(M，P)-CD(M，M)}(26)因此，組合器227使用上述第一個求和模式。
延遲級207以N個時隙T的延時轉(zhuǎn)發(fā)信號X’D。符號Z-N是Z變換操作符。本領域的技術人員可以在不需要在此詳細解釋的情況下實現(xiàn)延遲級207，例如通過一個移位寄存器。延遲級207的延遲方便地對應于在同相信道291中引入的固有輸入-輸出延遲(例如通過DAC293、LPF295)。這是非常方便的。如結合圖3所解釋的，“輸入相關”信號XD與延遲的“輸出相關”信號XA相組合。
進一步考慮例如由比較器和延遲級207所引入的任何噪聲xD(小寫字母)和上述比例因子k，轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端225的信號XD被估計為XD＝k*X’D*Z-N+xD(28)組合器228還接收CD(P，P)、CD(P，M)、CD(M，P)和CD(M，M)并根據(jù)下式提供信號Y’DY’D＝{+CD(P，P)-CD(P，M)+CD(M，P)-CD(M，M)}(30)因此，組合器228使用上述第二求和模式。
延遲級208以N個時隙T的延時將信號Y’D轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端226。還考慮例如由比較器和延遲級208所引入的任何噪聲yD(小寫字母)和比例因子k，轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端226的信號XD被估計為YD＝k*Y’D*Z-N+yD(32)N方便地對應于在同相信道292中引入的延遲(例如由DAC 294和LPF 296)。
假設CD(...，...)的上述定義具有可能值“+1”和“-1”，信號XD和YD可以是組“-4”、“-3”、“-2”、“-1”、“0”、“+1”、“+2”、“+3”和“+4”中的任意一個數(shù)字。
現(xiàn)在更詳細地解釋圖5。如上所述，加法器271組合信號XA與負的信號XD以獲得信號ΔX，即ΔX＝XA-XD(34)ΔX＝k*X’A+xA-(k*X’D*Z-N+xD) (36)假設噪聲部分xA和xD基本上彼此抵消，最后的等式簡化為ΔX＝k*(X’A-X’D*Z-N) (38)ΔX＝k*X’D*Z-N(GX-1) (40)其中增益GX定義為GX=X′AX′D*Z-N---(42)]]>類似地，加法器272組合信號YA與負的信號YD以獲得信號ΔY，其中噪聲部分yA和yD被抵消，即ΔY＝YA-YD(44)ΔY＝k*Y’A+yA-(k*Y’D*Z-N+yD) (46)ΔY＝k*(Y’D-Y’D*Z-N) (48)
ΔY＝k*X’D*Z-N(GY-1) (50)GY=Y′AY′D*Z-N]]>(增益)(52)如上所述，加法器273將差值IO*ΔXO-QO*ΔYO轉(zhuǎn)發(fā)給增蓋積分器280，該積分器280根據(jù)下式提供增益控制信號W(參見圖2)W＝∫IO*ΔXO-QO*ΔYOdt(56)W＝k*Z-N*∫IO*X′D*(GX-1)-QO*Y′D*(GY-1)dt(58)W＝h*Z-N*∫GX-GYdt(60)其中h是一個恒量，例如假設W變成無維量的。
如上所述，使用提供給放大器205的增益控制信號W，增益控制器200最好根據(jù)下式提供一個使放大器205的增益L與W相關的一個反饋環(huán)L＝1+W(62)在理想情況下，增益GX和GY基本上相等，因此W基本上為零，增益L變?yōu)?。在GX和GY之間有差值的情況下，L增加或降低以便GX-GY之差再次減少。W最好采用-0.3和+0.3之間的值，以便L采用0.7和1.3之間的值。
圖9圖示用于控制在電路299中在將第一雙分量輸入信號(例如ID(P)、ID(M))轉(zhuǎn)發(fā)成第一雙分量輸出信號(例如IA(P)、IA(M))的第一信道291和將第二雙分量輸入信號(例如QD(P)、QD(M))轉(zhuǎn)發(fā)成第二雙分量輸出信號(例如QA(P)、QA(M))的第二信道292之間的增益平衡的方法400的簡化流程圖。方法400包括下述步驟獨立地比較410和420并積分430，盡管以接續(xù)的方式被圖示，步驟410和420最好被同時執(zhí)行。
在比較步驟410，以抽樣速率F獨立地彼此比較(參見各個比較器221-224)第一和第二輸入信號的所有四個分量組合(例如ID(P)、QD(P)；ID(P)、QD(M)；ID(M)、QD(P)；ID(M)、QD(M))。用四個單比特輸入相關信號(例如QD(P，P)、QD(P，M)、QD(M，P)、QD(M，M))表示結果。
在比較步驟420，以抽樣速率F獨立地彼此比較(參見各個比較器211-214)第一和第二輸入信號的所有四個分量組合(例如IA(P)、QA(P)；IA(P)、QA(M)；IA(M)、QA(P)；IA(M)、QA(M))。用四個單比特輸入相關信號(例如QA(P，P)、QA(P，M)、QA(M，P)、QA(M，M))表示結果。
在積分步驟430，單比特輸入和輸出相關信號的預定組合(參見等式(28)至56的求和模式)獲得在第二個較低抽樣速率FR的控制信號W。信號W調(diào)整信道291(參見圖2)或信道292中任一條信道中的增益L。
如上所述，當通過一個DSP或其它處理器執(zhí)行處理電路290的功能時，該方法步驟包括用于該處理器的軟件程序。本領域的技術人員能夠編寫這些程序。
當使用實際承載信息的信號(ID、QD、IA、QA)操作電路299時或者當電路299接收到在幅度上基本相等的參考信號(ID、QD)時，增益控制器200可以被操作。增益控制器200最好與電路299一起在單個單片芯片上實現(xiàn)。
已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明，本發(fā)明可以被總結如下用于校正通過第一信道291和第二信道292轉(zhuǎn)發(fā)信號對I和Q的無線電電路299中增益不平衡的增益控制器200監(jiān)視信道191和292中總增益GI和GQ之間的差值，并將增益確定控制信號W反饋給一條信道(例如反饋給信道292)。第一和第二組單比特比較器221-223和211-214以第一抽樣速率F監(jiān)視分別在信道輸入端281和282和信道輸出端283和284上的信號對，并提供差值信號ΔX和ΔY。積分器280接收該差值信號并計算第二抽取抽樣速率FR的增益控制信號W。
雖然已經(jīng)針對具體結構、設備和方法描述了本發(fā)明，本領域的技術人員根據(jù)此處的描述將理解并不僅僅局限于這些例子，本發(fā)明的全部范圍應當由權利要求書來確定。
術語表下面按字母順序列出了縮寫、物理單元和簡寫。該術語表僅為了方便而提供。
A 模擬CD(...，...) 數(shù)字比較器的輸出信號CA(...，...) 模擬比較器的輸出信號(...，...) 分別提供給比較器輸入端的I和Q信號分量的信號源(P，P)、(P，M)、(M，P)或(M，M)D 數(shù)字F 第一抽樣速率FR第二更低的抽樣速率GI，GQ總增益GX增益GY增益IA，IA(P)，IA(M) 具有P和M分量的模擬同相信號ID，ID(P)，ID(M) 具有P和M分量的數(shù)字同相信號IO調(diào)節(jié)后的同相信號L增益j下標(參見(1))h恒量k比例因子O(...，...) 比較器偏移P正QA，QA(P)，QA(M) 具有P和M分量的模擬正交信號QD，QD(P)，QD(M) 具有P和M分量的數(shù)字正交信號QD MOD修改后的信號QO調(diào)節(jié)后的正交信號M負N以時隙T個數(shù)的延遲時間周期R抽樣速率抽取比，時間幀內(nèi)的時隙數(shù)目r 下標SAMPLE抽樣信號t 時間t1，t2，...時間點T 時隙TR時間幀TSIG信號周期長度VD速率F的數(shù)字信號VO以較低抽樣速率FR的數(shù)字信號VAVERAGE平均值W 增益控制信號XA，XD組合器提供的組合信號xA、xD、yA、yD組合器引入的噪聲ΔX、ΔXO差值信號YA、YD組合器提供的組合信號y 組合器引入的噪聲ΔY、ΔYO差值信號Z-NN個時隙T的延遲MHz 兆赫茲* 相乘/和- 除∑多個被加數(shù)的求和∫積分
權利要求
1.用于電路(299)的增益控制器(200)，所述電路具有將第一輸入信號(ID)轉(zhuǎn)發(fā)成第一輸出信號(IA)的第一信道(291)和將第二輸入信號(QD)轉(zhuǎn)發(fā)成第二輸出信號(QA)的第二信道，所述增益控制器(200)提供一個調(diào)整所述第一信道(291)或所述第二信道(292)中增益(L)的控制信號(W)，所述增益控制器(200)包括第一組比較器(221-224)，每個比較器比較所述第一輸入信號(ID)的第一(ID(P))和第二(ID(M))分量之一與所述第二輸入信號(QD)的第一(QD(P))和第二(QD(M))分量之一，每個比較器提供以第一抽樣速率(F)的單比特輸入相關信號(CD(....，...))；第二組比較器(211-214)，每個比較器比較所述第一輸出信號(IA)的第一(IA(P))和第二(IA(M))分量之一與所述第二輸出信號(QA)的第一(QA(P))和第二(QA(M))分量之一，每個比較器提供以第一抽樣速率(F)的單比特輸出相關信號(CA(....，...))；和一個信號處理電路(290)，從所述第一組比較器的每個比較器接收所述單比特輸入相關信號(CD(...，...))，從所述第二組比較器的每個比較器接收所述單比特輸出相關信號(CA(...，...))，以將所述單比特信號的一個預定組合積分成以第二較低抽樣速率(FR)的所述控制信號(W)。
2.根據(jù)權利要求1的增益控制器(200)，其中所述輸入處理電路(290)還接收所述第一輸入信號(ID)和所述第二輸入信號(QD)。
3.根據(jù)權利要求1的增益控制器(200)，其中所述信號處理電路(290)使用抽取器(232、242、252、262)進行速率轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權利要求3的增益控制器(200)，其中所述抽取器以8至64范圍內(nèi)的抽取比(R)從所述第一抽樣速率(F)轉(zhuǎn)換成所述第二抽樣速率(FR)。
5.根據(jù)權利要求1的增益控制器(200)，其中所述第一輸入信號(ID)和所述第二輸入信號(QD)是數(shù)字信號。
6.根據(jù)權利要求1的增益控制器(200)，其中所述第一輸出信號(IA)和所述第二輸出信號(QA)是模擬信號。
7.根據(jù)權利要求1的增益控制器(200)，對于所述第一信道(291)是同相信道和所述第二信道(292)是正交信道的電路，在所述增益控制器(200)中，所述第一輸入信號是同相輸入信號(ID)，所述第一輸出信號是同相輸出信號(IA)，所述第二輸入信號是正交輸入信號(QD)，和所述第二輸出信號是正交輸出信號(QA)。
8.根據(jù)權利要求7的增益控制器(200)，其中在所述第一組比較器中，第一比較器(221)接收同相輸入信號(ID)的第一分量(ID(P))和正交輸入信號(QD)的第一分量(QD(P))，并提供第一單比特輸入相關信號(CD(P，P))；第二比較器(222)接收同相輸入信號(ID)的第一分量(ID(P))和正交輸入信號(QD)的第二分量(QD(M))，并提供第二單比特輸入相關信號(CD(P，M))；第三比較器(223)接收同相輸入信號(ID)的第二分量(ID(M))和正交輸入信號(QD)的第一分量(QD(P))，并提供第三單比特輸入相關信號(CD(M，P))；和第四比較器(224)接收同相輸入信號(ID)的第二分量(ID(M))和正交輸入信號(QD)的第二分量(QD(M))，并提供第四單比特輸入相關信號(CD(M，M))。
9.根據(jù)權利要求8的增益控制器(200)，其中在所述信號處理電路(290)中，第一組合器(227)根據(jù)第一求和模式(++--)通過組合所述第一單比特輸入相關信號(CD(P，P))、所述第二單比特輸入相關信號(CD(P，M))、所述第三單比特輸入相關信號(CD(M，P))和所述第四單比特輸入相關信號(CD(M，M))提供第一組合信號(XD)；和第二組合器(228)根據(jù)第二求和模式(+-+-)通過組合所述第一單比特輸入相關信號(CD(P，P))、所述第二單比特輸入相關信號(CD(P，M))、所述第三單比特輸入相關信號(CD(M，P))和所述第四單比特輸入相關信號(CD(M，M))提供第二組合信號(YD)。
10.根據(jù)權利要求9的增益控制器(200)，其中在所述第二組比較器中，第一比較器(211)接收同相輸出信號(IA)的第一分量(IA(P))和正交輸出信號(QA)的第一分量(QA(P))，并提供第一單比特輸出相關信號(CA(P，P))；第二比較器(212)接收同相輸出信號(IA)的第一分量(IA(P))和正交輸出信號(QA)的第二分量(QA(M))，并提供第二單比特輸出相關信號(CA(P，M))；第三比較器(213)接收同相輸出信號(IA)的第二分量(IA(M))和正交輸出信號(QA)的第一分量(QA(P))，并提供第三單比特輸出相關信號(CA(M，P))；和第四比較器(214)接收同相輸出信號(IA)的第二分量(IA(M))和正交輸出信號(QA)的第二分量(QA(M))，并提供第四單比特輸入相關信號(CA(M，M))。
11.根據(jù)權利要求10的增益控制器(200)，其中在所述信號處理電路(290)中，第三組合器(217)根據(jù)所述第一求和模式(++--)通過組合所述第一單比特輸出相關信號(CA(P，P))、所述第二單比特輸出相關信號(CA(P，M))、所述第三單比特輸出相關信號(CA(M，P))和所述第四單比特輸出相關信號(CA(M，M))提供第三組合信號(XA)；和第四組合器(218)根據(jù)所述第二求和模式(+-+-)通過組合所述第一單比特輸出相關信號(CA(P，P))、所述第二單比特輸出相關信號(CA(P，M))、所述第三單比特輸出相關信號(CA(M，P))和所述第四單比特輸出相關信號(CA(M，M))提供第四組合信號(YA)。
12.根據(jù)權利要求10的增益控制器(200)，其中在所述信號處理電路(290)中，所述第三組合信號(XA)和所述第一組合信號(XD)之間差值(ΔX)的第一表示(ΔXO)乘以所述同相輸入信號(ID)的表示(IO)得到第一中間乘積(IO*ΔXO)；所述第四組合信號(YA)和所述第二組合信號(YD)之間差值(ΔY)的第二表示(ΔYO)乘以所述正交輸入信號(QD)的表示(QO)得到第二中間乘積(QO*ΔYO)；和所述第一和第二中間乘積之間的差值被積分成所述控制信號(W)。
13.根據(jù)權利要求12的增益控制器(200)，其中在所述信號處理電路(290)中，所述第一(ΔXO)和第二(ΔYO)表示是以所述第二抽樣速率的數(shù)字信號。
14.根據(jù)權利要求11的增益控制器(200)，其中所述第一求和模式(++--)意味著所述第一(227)和第三(217)組合器通過組合正的所述第一單比特信號(CD(P，P)、CA(P，P))、正的所述第二單比特信號(CD(P，M)、CA(P，M))、負的所述第三單比特信號(CD(M，P)、CA(M，P))和負的所述第四單比特信號(CD(M，M)、CA(M，M))以分別提供所述第一(XD)和第三(XA)組合信號。
15.根據(jù)權利要求11的增益控制器(200)，其中所述第二求和模式(+-+-)意味著所述第二(228)和第四(218)組合器通過組合正的所述第一單比特信號(CD(P，P)、CA(P，P))、負的所述第二單比特信號(CD(P，M)、CA(P，M))、正的所述第三單比特信號(CD(M，P)、CA(M，P))和負的所述第四單比特信號(CD(M，M)、CA(M，M))以分別提供所述第二(YD)和第四(YA)組合信號。
16.根據(jù)權利要求1的增益控制器，其中通過通用處理器實現(xiàn)所述信號處理電路。
17.根據(jù)權利要求14的增益控制器，其中通過數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)所述信號處理電路。
18.用于在電路(299)中控制將第一雙分量輸入信號(ID(P)，ID(M))轉(zhuǎn)發(fā)成第一雙分量輸出信號(IA(P)，IA(M))的第一信道(291)和將第二雙分量輸入信號(QD(P)，QD(M))轉(zhuǎn)發(fā)成第二雙分量輸出信號(QA(P)，QA(M))的第二信道之間增益平衡的方法，所述方法(400)包括下述步驟獨立地比較(410)所述第一和第二輸入信號的所有四個分量組合(ID(P)、QD(P)；ID(P)、QD(M)；ID(M)、QD(P)；ID(M)、QD(M))，并通過以第一抽樣速率的四個單比特輸入相關信號(QD(P，P)；QD(P，M)；QD(M，P)；QD(M，M))表示比較結果；獨立地比較(420)所述第一和第二輸出信號的所有四個分量組合(IA(P)、QA(P)；IA(P)、QA(M)；IA(M)、QA(P)；IA(M)、QA(M))，并通過以第一抽樣速率的四個單比特輸入相關信號(QA(P，P)；QA(P，M)；QA(M，P)；QA(M，M))表示比較結果；和積分(430)所述單比特輸入和輸出相關信號的一個預定組合以獲得一個以第二較低抽樣速率(FR)的控制信號，它調(diào)整所述第一信道(291)或所述第二信道(292)中的增益(L)。
19.一種用于校正無線電電路(299)中增益不平衡的增益控制器(200)，所述電路通過第一(291，I)和第二(292，Q)信道轉(zhuǎn)發(fā)一個信號對(I，Q)，所述增益控制器監(jiān)視信道中總增益(GI，GQ)之間的差值，并將一個增益確定控制信號(W)反饋給一條信道，所述增益控制器的特征在于第一組(221-224)和第二組(211-214)單比特比較器分別監(jiān)視以第一抽樣速率(F)的信道輸入端(281、282)和信道輸出端(283、284)上的信號對，并提供差值信號(ΔX、ΔY)；和接收差值信號的積分器(280)計算以第二抽取抽樣速率(FR)的增益控制信號(W)。
全文摘要
在通過第一信道(292，I)和第二信道(292，Q)轉(zhuǎn)發(fā)一個信號對(I，Q)的無線電電路(299)中，增益控制器(200)監(jiān)視信道中總增益(G
文檔編號H04L27/38GK1429446SQ01809602
公開日2003年7月9日 申請日期2001年5月16日 優(yōu)先權日2000年5月16日
發(fā)明者邁克爾·扎魯賓斯基, 羅嫩·帕斯, 弗拉基米爾·科伊夫曼 申請人:摩托羅拉公司