專利名稱：用于通信接收器中多載波信號(hào)的自動(dòng)增益控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及通信領(lǐng)域，更具體而言，涉及通信接收器中多載波信號(hào)的自動(dòng)增益控制。
背景技術(shù)：
一般地，信號(hào)的不同形式的自動(dòng)增益控制(AGC)是已知的。接收信號(hào)的AGC處理可以便于在接收信號(hào)的解調(diào)處理之前限制接收信號(hào)的失真程度。AGC操作通常包括將接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度與門限進(jìn)行比較。根據(jù)相對(duì)于門限電平的信號(hào)強(qiáng)度電平，用于為接收器處理放大接收信號(hào)的放大器可以改變放大電平。另一方面，該放大處理可以根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度電平轉(zhuǎn)換成接收信號(hào)的衰減。對(duì)于正常的信號(hào)解調(diào)來(lái)說，接收器一般可以具有在信號(hào)路徑中的濾波器，該濾波器會(huì)在一定程度上濾除掉攜帶接收數(shù)據(jù)的信號(hào)頻率范圍以外的信號(hào)。結(jié)果是，接收信號(hào)強(qiáng)度電平主要指示了帶內(nèi)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。在信號(hào)的AGC處理了之后，該信號(hào)被繼續(xù)傳送到解調(diào)器以提取接收信息。
然而，對(duì)于多載波信號(hào)的接收處理，前端濾波器具有可供多載波的整個(gè)頻帶之用的寬頻帶。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，多載波信號(hào)的解調(diào)處理包括了對(duì)多載波信號(hào)中每個(gè)載波的不同解調(diào)。因此，多載波信號(hào)的每個(gè)載波可能需要獨(dú)立的AGC處理。通過利用多載波信號(hào)的寬帶濾波器，AGC處理中的接收信號(hào)強(qiáng)度將是多載波信號(hào)中所有載波的信號(hào)強(qiáng)度的指示。因此，需要一種方法和裝置，用于多載波信號(hào)的前端AGC處理，以及通信接收器中每個(gè)載波信號(hào)的獨(dú)立AGC處理和解調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
接收器可以通過相應(yīng)數(shù)目的內(nèi)環(huán)路和外環(huán)路AGC處理來(lái)操作以AGC多載波信號(hào)。如提出的用于確定衰減水平的外環(huán)路校準(zhǔn)和操作模式使內(nèi)環(huán)路可以有效地處理多載波信號(hào)中的每個(gè)載波，并能使接收信號(hào)期望部分的量化失真最小化。通過校準(zhǔn)模式的處理來(lái)確定用于表示帶有有限數(shù)量干擾的多載波信號(hào)的第一比特?cái)?shù)。該第一比特?cái)?shù)提供外環(huán)路AGC上的載波信號(hào)的校準(zhǔn)，以達(dá)到最大校準(zhǔn)水平。在接收信號(hào)能量估計(jì)達(dá)到預(yù)定“ON”門限之后，外環(huán)路AGC用高于第一比特?cái)?shù)的第二比特?cái)?shù)工作，以允許依照第一和第二比特?cái)?shù)的差別校準(zhǔn)可能存在的干擾。當(dāng)接收信號(hào)能量估計(jì)落到預(yù)定“OFF”門限以下時(shí)，外環(huán)路AGC切換回使用第一比特?cái)?shù)。此外，外環(huán)路AGC可以在使用第一比特?cái)?shù)時(shí)固定衰減電平(待用或“OFF”狀態(tài))，而在使用第二比特?cái)?shù)時(shí)切換到使用或“ON”狀態(tài)。該ON和OFF門限可能在不同的電平上，以避免在使用第一和第二比特?cái)?shù)之間來(lái)回切換時(shí)的滯后現(xiàn)象。


聯(lián)系附圖，根據(jù)以下提出的具體描述，本發(fā)明的特征、目的、和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的部分圖1圖示說明了用于處理接收信號(hào)的接收器部分；圖2圖示說明了用于處理接收多載波信號(hào)的接收器部分，該部分能夠依照本發(fā)明的不同方面進(jìn)行操作；圖3圖示說明了自動(dòng)增益控制操作框圖，該控制用于控制接收多載波信號(hào)接收器的內(nèi)環(huán)路和外環(huán)路的增益；和圖4圖示說明了接收多載波信號(hào)的接收器部分的外環(huán)路和內(nèi)環(huán)路。
具體實(shí)施例方式
總體而言，本發(fā)明的不同方面提供了通過相應(yīng)數(shù)目的內(nèi)環(huán)路和外環(huán)路AGC處理來(lái)進(jìn)行多載波信號(hào)的自動(dòng)增益控制的接收器。如提出的外環(huán)路校準(zhǔn)和操作模式提供了至少利用兩個(gè)不同比特?cái)?shù)的操作，該操作用于量化接收信號(hào)，該量化使內(nèi)環(huán)路可以有效地處理多載波信號(hào)的每個(gè)載波，并能最小化接收信號(hào)期望部分的量化失真，同時(shí)最大化外環(huán)路AGC的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)可以吸收的無(wú)用信號(hào)的數(shù)量。被吸收的無(wú)用信號(hào)可以被內(nèi)環(huán)路AGC中每個(gè)信道數(shù)字處理(DCP)功能塊除去。在此所述的一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例是以數(shù)字無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為背景提出的。盡管在這種背景中使用很有益處，但本發(fā)明的不同實(shí)施例可以被并入到不同環(huán)境或配置中。一般而言，可以使用軟件控制的處理器、集成電路、或離散邏輯形成在此所述的不同系統(tǒng)。本申請(qǐng)中可能會(huì)通篇引用的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、符號(hào)、和碼片都可以用電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或磁粒子、光場(chǎng)或光粒子、或其上的組合來(lái)表示。另外，每個(gè)方框圖中所示的功能塊可以表示硬件或方法步驟。
更具體而言，本發(fā)明的不同實(shí)施例可以被引入到根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)列出和公開的通信標(biāo)準(zhǔn)工作的無(wú)線通信系統(tǒng)中，其中該標(biāo)準(zhǔn)由電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)和其它標(biāo)準(zhǔn)組織出版。這樣的標(biāo)準(zhǔn)包括了TIA/EIA-95標(biāo)準(zhǔn)，TIA/EIA-IS-2000標(biāo)準(zhǔn)，IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)，UMTS和WCDMA標(biāo)準(zhǔn)，GSM標(biāo)準(zhǔn)，在此全部引入作為參考?？梢酝ㄟ^向TIA，標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)部(地址為2500 Wilson Boulevard，Arlington，VA 22201，United States ofAmerica)寫信獲得這些標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)本。此處引入作為參考的，標(biāo)識(shí)為UMTS標(biāo)準(zhǔn)的這些標(biāo)準(zhǔn)可以通過聯(lián)系3GPP支持處(地址為650RouteDes Lucioles-Sophia Antipolis，Valbonne-France)獲得。
圖1圖示說明了用于接收信號(hào)，自動(dòng)增益控制接收信號(hào)，以及為解調(diào)處理將接收信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的接收器部分100。解調(diào)器并未示出。前端濾波器按照帶內(nèi)頻率帶寬濾波接收信號(hào)。選擇帶內(nèi)頻率帶寬使得濾波器101能使攜帶信息的信號(hào)通過并濾除掉其它所有無(wú)用信號(hào)。濾波后的信號(hào)被傳送到前端衰減器/放大器102，該衰減器/放大器102用于根據(jù)由AGC 105生成的自動(dòng)增益控制(AGC)信號(hào)來(lái)衰減或放大接收信號(hào)。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)103轉(zhuǎn)換作為結(jié)果的信號(hào)并將該信號(hào)傳送到解調(diào)器。能量估計(jì)器電路104確定ADC 103輸出的信號(hào)強(qiáng)度。該信息被傳送到AGC 105。AGC 105將估計(jì)出的信號(hào)強(qiáng)度與門限進(jìn)行比較。如果該信號(hào)強(qiáng)度低于門限，則AGC 105指示衰減器/放大器102增高接收信號(hào)的放大水平或者降低接收信號(hào)的衰減水平。如果信號(hào)強(qiáng)度高于門限，則AGC 105指示衰減器/放大器102降低接收信號(hào)的放大水平或者增高接收信號(hào)的衰減水平。選擇門限使ADC 103處的輸入信號(hào)電平維持在ADC 103的量化限度內(nèi)。因此，接收ADC 103的輸出的解調(diào)器處理在某些程度上無(wú)不必要失真的信號(hào)。
通常，信號(hào)能量的數(shù)字化計(jì)算是基于隨機(jī)處理的。如果“x”表示信號(hào)的采樣，“E(x2)”表示信號(hào)能量。則信號(hào)能量E(x2)通常等于“x”的方差，Var(x)，加上“x”平均值的平方，“E2(x)”，即，“E(x2)＝Var(x)+E2(x)”。當(dāng)平均值接近于零時(shí)，信號(hào)能量等于“x”的方差，即“E(x2)＝Var(x)”。接收器前端可以操作來(lái)除去信號(hào)的DC分量以生成零平均值的信號(hào)，例如依照已知的直流轉(zhuǎn)換處理。在這種情況下，接收信號(hào)的平均值接近于零。如上所述，通過計(jì)算信號(hào)能量，Var(x)從而也被確定了。
信號(hào)的采樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差(Sigma)，在零平均值情況下，等于E(x2)的平方根，即，Var(x)的平方根。為了限制對(duì)信號(hào)失真的處理，表示信號(hào)所需的比特?cái)?shù)是基于信號(hào)采樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差的。操作所需比特的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目可以表示為log2(Sigma+1)+1。對(duì)于四比特ADC來(lái)說，最佳Sigma可以等于3，以達(dá)到最大的信號(hào)-量化噪聲比率。實(shí)質(zhì)上兩比特可以被用于表示信號(hào)幅度。一個(gè)比特可以被保留用于采樣的符號(hào)，且一個(gè)比特被用于抵消(back-off)以防止ADC 103輸入的飽和。那么信號(hào)的E(x2)在數(shù)字域中可以有九個(gè)單元。對(duì)于四比特ADC，由于信號(hào)-量化噪聲比率略低于20dB，為了復(fù)數(shù)信號(hào)的處理，最佳輸入信號(hào)電平約等于18(每信號(hào)相位為9)。由ADC 103生成的數(shù)字采樣被數(shù)字化的呈現(xiàn)給解調(diào)器，用于適當(dāng)?shù)慕庹{(diào)處理。接收器部分100也可以有下轉(zhuǎn)換變頻器和其它功能塊，但為了簡(jiǎn)明起見并未示出。此外，可以通過幾個(gè)濾波階段實(shí)現(xiàn)濾波處理。
多載波信號(hào)組成一個(gè)以上相鄰的或不相鄰的載波頻率信號(hào)。在前端處理之后，可以獨(dú)立地且利用不同的解調(diào)資源對(duì)每個(gè)載波進(jìn)行數(shù)字解調(diào)。參考圖2，顯示了能按照根據(jù)本發(fā)明不同方面操作的多載波接收器部分200的框圖。濾波器201，衰減器/放大器202，ADC 203，能量估計(jì)205和AGC 204的操作類似于圖1中的相應(yīng)功能塊。前端濾波201的帶寬可以對(duì)應(yīng)于幾個(gè)相鄰載波(例如，3個(gè)相鄰cdma2000載波)的帶寬。如果相同的接收器被用于處理cdma2000多載波波形(最多至3個(gè)相鄰載波)且被用于WCDMA，則前端濾波的帶寬可能被要求為5MHz。
信道數(shù)字化處理(DCP)功能塊206-208為接收多載波信號(hào)的每個(gè)載波處理ADC采樣。對(duì)于每個(gè)載波信號(hào)，內(nèi)環(huán)路AGC操作以將對(duì)應(yīng)載波的數(shù)字采樣保持在可接受的量化水平，以將信號(hào)電平限制在為解調(diào)每個(gè)載波信號(hào)使用的解調(diào)器的限度內(nèi)。例如，由DCP 206、能量估計(jì)器214和AGC 209形成的內(nèi)環(huán)路AGC工作以控制傳送給第一解調(diào)器的信號(hào)采樣的量化。第一解調(diào)器(未示出)工作以提取與DCP 206為處理所選的信號(hào)對(duì)應(yīng)的載波信號(hào)所攜帶的信息。由DCP 207、能量估計(jì)器213和AGC 210形成的第二內(nèi)環(huán)路AGC工作以控制傳送給第二解調(diào)器的數(shù)字采樣的量化。第二解調(diào)器(未示出)提取與DCP 207為處理所選的信號(hào)對(duì)應(yīng)的載波信號(hào)所攜帶的信息。由DCP 208、能量估計(jì)器212和AGC 211形成的第三內(nèi)環(huán)路AGC工作以控制傳送給第三解調(diào)器的數(shù)字采樣的量化。第三解調(diào)器(未示出)提取與DCP 208為處理所選的信號(hào)對(duì)應(yīng)的載波信號(hào)所攜帶的信息。每個(gè)DCP內(nèi)的處理可以包括采樣速率下變換，伴隨著可以增強(qiáng)對(duì)每個(gè)載波信號(hào)的帶外無(wú)用信號(hào)的頻率濾除的濾波。因此，每個(gè)DCP功能塊為每個(gè)載波信號(hào)的信息處理而調(diào)節(jié)信號(hào)。
較寬的前端濾波使得有必要使用比特?cái)?shù)大的ADC 203，例如與圖1顯示的單載波實(shí)現(xiàn)中使用4比特相比的14比特，以在數(shù)字表示接收信號(hào)時(shí)提供較大數(shù)目的電平。結(jié)果是，DCP 206-208可以處理較大數(shù)目的接收數(shù)字采樣電平以允許適當(dāng)?shù)臑V波和數(shù)字化處理。內(nèi)環(huán)路AGC為每個(gè)解調(diào)器控制數(shù)字采樣形式的信號(hào)能量。對(duì)于4比特解調(diào)器來(lái)說，內(nèi)環(huán)路AGC可以使去往解調(diào)器的采樣的能量達(dá)到復(fù)數(shù)域中為18的平均信號(hào)能量水平，如為圖1所示的單信號(hào)接收器所作的那樣。每個(gè)諸如接收器部分200這樣的寬帶接收器，可以具有一個(gè)外環(huán)路AGC，和對(duì)于多載波信號(hào)的每個(gè)載波的內(nèi)AGC環(huán)路。內(nèi)環(huán)路AGC經(jīng)由其AGC功能塊計(jì)算的增益適用于相應(yīng)的DCP功能塊。DCP功能塊相應(yīng)地增加或減少該信號(hào)增益。每個(gè)內(nèi)環(huán)路AGC可以在不同時(shí)刻，帶有相同或不同的AGC門限情況下，具有不同的增益水平。內(nèi)環(huán)路AGC可具有和傳統(tǒng)接收器的AGC環(huán)路時(shí)間常量相差不大的時(shí)間常量，諸如圖1所示的那樣。時(shí)間常量可能約為100微秒。每個(gè)內(nèi)環(huán)路AGC的時(shí)間常量也可以不同。因此，內(nèi)環(huán)路AGC可以彼此獨(dú)立地進(jìn)行工作。聯(lián)合外/內(nèi)環(huán)路AGC的適當(dāng)操作可能要求外環(huán)路AGC的時(shí)間常量比內(nèi)環(huán)路的時(shí)間常量大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。例如，對(duì)于外環(huán)路AGC時(shí)間常量來(lái)說，約為100毫秒的值將會(huì)比較合理。
外環(huán)路AGC控制前端衰減/放大水平，該水平被要求能根據(jù)本發(fā)明的不同方面，最小化信號(hào)有用部分的失真，并且還最大化ADC 203可以吸收的無(wú)用信號(hào)的數(shù)量。在理想情況下當(dāng)無(wú)用信號(hào)(帶外信號(hào))的電平可以忽略時(shí)，外環(huán)路AGC控制在ADC 203的輸入端接收到的多載波信號(hào)能量水平，包括任意附加接收器噪聲，這樣就使較小比特?cái)?shù)被用于數(shù)字化該信號(hào)。該較小比特?cái)?shù)可能與處理單載波信號(hào)使用的比特?cái)?shù)相差不大。在這種情況下，當(dāng)干擾水平可以忽略時(shí)，使用的比特?cái)?shù)可能在4到6比特的范圍內(nèi)。在這樣的情況(待用狀態(tài))下，外環(huán)路AGC是“斷開的”并且不能改變?cè)贏DC 203輸入端的信號(hào)和接收器噪聲的增益/衰減。在其它情況下(使用狀態(tài))，當(dāng)干擾水平大于理想情況下，ADC 203使用較大比特?cái)?shù)來(lái)提供對(duì)期望信號(hào)和非期望信號(hào)組合的數(shù)字化。很重要的是要注意到，信號(hào)處理固有地包含了處理任意接收器噪聲。在每個(gè)內(nèi)環(huán)路DCP功能塊上通過數(shù)字信號(hào)處理濾除掉通過了前端濾波的無(wú)用信號(hào)。DCP功能塊操作以盡可能多地去除所有無(wú)用信號(hào)。在內(nèi)環(huán)路AGC的每一個(gè)處，無(wú)用信號(hào)包括多載波信號(hào)的其它載波信號(hào)和其它可能存在的干擾。每個(gè)DCP處理其中一個(gè)載波的信號(hào)。
下面的表1概括了ADC為處理期望信號(hào)(包括任意接收器生成的噪聲)維持的比特?cái)?shù)與為處理干擾信號(hào)維持的比特?cái)?shù)之間的比較，其中該干擾信號(hào)為能被ADC吸收的干擾信號(hào)?？偟娜菰SSigma(“σ”)包括了為信號(hào)和干擾計(jì)算出的Sigma的組合。由于干擾和信號(hào)被認(rèn)為是分開處理的，總Sigma以配給信號(hào)和干擾的Sigma平方(“σ2”)的線性組合為基礎(chǔ)。
13比特的總的容許Sigma為4095表1

根據(jù)表1，在前端接收器飽和之前留下一定數(shù)目的比特作為代表無(wú)用信號(hào)的空間，這種做法的重要性是很明顯的。由于分配更少數(shù)目的比特來(lái)表示信號(hào)-量化噪聲，期望信號(hào)的信號(hào)-量化噪聲可能會(huì)降低。然而，ADC可能會(huì)為容納ADC內(nèi)的無(wú)用信號(hào)而收回額外的空間。通過內(nèi)環(huán)路的DCP的濾波可以濾除掉經(jīng)過ADC 203的帶外無(wú)用信號(hào)。
外環(huán)路AGC 203使引入信號(hào)/噪聲比達(dá)到若干個(gè)比特(例如，6比特)以便于在沒有無(wú)用信號(hào)時(shí)保證較好的信號(hào)-量化比。由于在這種情況下前端增益/衰減是固定的，即使存在無(wú)用信號(hào)的情況下，只要無(wú)用信號(hào)的能量在一個(gè)實(shí)例中如表1所示的范圍內(nèi)，這種表示信號(hào)/噪聲的較小比特?cái)?shù)就會(huì)被維持。因此，即使在無(wú)用信號(hào)存在時(shí)，相同的信號(hào)-量化比也會(huì)被保持。內(nèi)環(huán)路DCP最有可能濾除掉在多載波信號(hào)每個(gè)載波的解調(diào)處理之前的無(wú)用信號(hào)。當(dāng)無(wú)用信號(hào)的能量大于表1所示的范圍時(shí)，ADC 203切換成使用較大比特?cái)?shù)，并且外環(huán)路AGC可以控制包括了期望和不期望信號(hào)的輸入信號(hào)的前端增益/衰減，以接近全ADC范圍(例如，14比特)。外環(huán)路AGC在表1中有效地“向上”移動(dòng)(例如，為信號(hào)/噪聲分配的比特從6比特到3或4比特)。最大衰減可以是固定的以便于外環(huán)路AGC至少維持在3比特用于表示信號(hào)/噪聲。超過這樣的固定水平的更多衰減，可能會(huì)減弱有用信號(hào)。
總體而言，一種方法和裝置提供了用于處理多載波信號(hào)的通信系統(tǒng)接收器。第一比特?cái)?shù)為表示具有有限量的干擾的多載波信號(hào)而被確定。第一比特?cái)?shù)使在接收處理的外環(huán)路AGC處的多載波信號(hào)量化可以達(dá)到由確定的第一比特?cái)?shù)提供的最大量化水平。在待用狀態(tài)中，當(dāng)?shù)谝槐忍財(cái)?shù)被用于量化接收信號(hào)時(shí)，外環(huán)路AGC增益/衰減被固定到預(yù)定水平。在使用狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè)到接收信號(hào)的能量估計(jì)已經(jīng)達(dá)到“ON”門限之后，外環(huán)路AGC利用高于第一比特?cái)?shù)的第二比特?cái)?shù)運(yùn)行。在這種情況下，接受信號(hào)和可能出現(xiàn)的干擾的量化與第二比特?cái)?shù)相一致，并且外環(huán)路AGC轉(zhuǎn)變成“ON”以操作控制信號(hào)電平。內(nèi)環(huán)路信道DCP為濾除掉經(jīng)過前端濾波的無(wú)用信號(hào)提供數(shù)字信號(hào)處理。在外環(huán)路，當(dāng)帶有干擾的多載波信號(hào)達(dá)到“OFF”門限之后，外環(huán)路AGC利用第一比特?cái)?shù)工作，并且轉(zhuǎn)變到“OFF”以在固定增益/衰減水平上工作，進(jìn)入待用狀態(tài)。
對(duì)于接收器部分200的校準(zhǔn)模式和正常操作模式，一種或多種算法可以被采用。當(dāng)?shù)谝槐忍財(cái)?shù)被用于量化處理時(shí)，校準(zhǔn)模式可能會(huì)被要求適當(dāng)確定功能塊203前端增益/衰減的固定值。該固定值被用于正常操作模式期間外環(huán)路AGC的待用狀態(tài)。校準(zhǔn)模式可能在制造或安裝接收器部分時(shí)，以及在零件更換的情況下被執(zhí)行。
校準(zhǔn)模式可以要求終止接收器的輸入、濾波器201的輸入，以防止獲得任何不必要的信號(hào)。這種情況下，ADC 203可能正好對(duì)接收器熱噪聲進(jìn)行數(shù)字化。這種操作模式的目的是將前端衰減設(shè)置到一個(gè)值以使ADC輸入端的信號(hào)能量(熱噪聲)符合特定的期望值。換句話說，ADC正使用確定的比特?cái)?shù)來(lái)數(shù)字化該熱噪聲。在操作模式期間存在多個(gè)載波信號(hào)時(shí)可以使用相同的比特?cái)?shù)，因?yàn)镃DMA信號(hào)本身就低于噪聲電平。由于14比特的ADC可以被使用，則為達(dá)到非常高的信號(hào)-量化比，AGC電平調(diào)整(leveling)可以被設(shè)置在4-6比特。以下表2概括了AGC為利用不同比特?cái)?shù)表示信號(hào)要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
表2比特?cái)?shù)與目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)偏差的映射

對(duì)CDMA反向鏈路的正常操作可能會(huì)致使熱噪聲的增加量(riseover thermal)(ROT)不高于3-4dB。因此，用終止輸入端，將連接到AGC的接收器校準(zhǔn)到4-6比特且具有14比特的ADC可能會(huì)使引入信號(hào)的適當(dāng)數(shù)字化操作超過所有標(biāo)稱范圍。對(duì)于校準(zhǔn)模式來(lái)說，AGC功能塊可以收斂到能在AGC的輸出端獲得期望的標(biāo)準(zhǔn)偏差的前端增益/衰減(例如，如果將ADC設(shè)置為6比特，則σsetpoint＝31)。收斂的增益/衰減水平的值被用作外環(huán)路AGC待用操作的固定值。
圖3顯示了用于校準(zhǔn)的AGC功能塊204的操作框圖。在功能塊301輸入端處σsetpoint的值取決于用來(lái)數(shù)字化熱噪聲電平的比特?cái)?shù)。表2提供了一些可以被使用的值的實(shí)例?！癎loop”參數(shù)輸入是第一級(jí)環(huán)路的環(huán)路增益，且其值取決于期望達(dá)到的時(shí)間常量。最后，為了在AGC功能塊204的輸出端得到幅度衰減值，可能需要從“dB”域到線性域的轉(zhuǎn)換。這種衰減水平可能必須要在其應(yīng)用之前進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧炕＠?，為?.5dB的分辨率，求和累積輸出被量化到0.5dB分辨率。
無(wú)論何時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)，通過等待多個(gè)時(shí)間常量(5個(gè)時(shí)間常量應(yīng)該就足夠了)使得該環(huán)路收斂。經(jīng)過幾輪運(yùn)行可以獲得“Atten”和“σ”的平均值。這種求平均值的處理并不是時(shí)間嚴(yán)格的，因而可以在軟件中執(zhí)行以避免固件中的附加計(jì)算。根據(jù)衰減值的量化度，σ的值可能更接近σsetpoint目標(biāo)值或與σsetpoint目標(biāo)值相差更遠(yuǎn)。
當(dāng)使用小數(shù)目的比特量化時(shí)，得到的平均衰減值可以變成外環(huán)路AGC的標(biāo)稱衰減。該值被當(dāng)作在外環(huán)路正常操作模式中使用的固定衰減值(Atten0)使用。同時(shí)，作為校準(zhǔn)處理的部分，可以為內(nèi)環(huán)路執(zhí)行類似的操作以存儲(chǔ)內(nèi)環(huán)路AGC增益值的平均值。在描述的其它部分中，內(nèi)環(huán)路AGC增益值的使用可能變得明顯。
根據(jù)下面的狀態(tài)圖，該常規(guī)操作模式將更容易理解，其中該狀態(tài)圖顯示了這種操作模式的狀態(tài)機(jī) 在待用狀態(tài)期間，外環(huán)路AGC是打開的，且因此前端衰減被固定到校準(zhǔn)期間得到的值(Atten0)。然而，接收器保持監(jiān)視ADC 203輸出端處的總能量。每當(dāng)被測(cè)σ高于一定門限(Thr0)時(shí)，就觸發(fā)一次狀態(tài)的改變，并且該處理從待用狀態(tài)轉(zhuǎn)變成使用狀態(tài)。每當(dāng)接收器接收的無(wú)用信號(hào)超過可感知的水平時(shí)，在使用狀態(tài)中或轉(zhuǎn)變成使用狀態(tài)將是更可取的。一旦在使用狀態(tài)中，外環(huán)路AGC可能就會(huì)閉合并且允許AGC處理以在ADC的輸入/輸出端提供一定數(shù)目的比特。為了充分利用ADC的動(dòng)態(tài)范圍，外環(huán)路AGC可能嘗試使AGC為13比特(比ADC的全范圍少一比特)。在使用狀態(tài)，可能存在一對(duì)選擇。第一種選擇是設(shè)置最大的前端衰減水平，所以分配最小數(shù)目的比特來(lái)表示ADC輸入端處的信號(hào)/噪聲輸入。第二種選擇是不對(duì)最大前端衰減設(shè)置任何限制。通過不對(duì)最大前端衰減設(shè)置任何限制，有用信號(hào)可以被從ADC生成的信號(hào)中除去。事實(shí)上，第一種選擇保留最小數(shù)目的比特分配給有用信號(hào)，代價(jià)是不將該環(huán)路閉合至使用狀態(tài)設(shè)定點(diǎn)且因此允許一些額外的飽和。如果無(wú)用信號(hào)能量如此之大以至于使最大衰減允許的ADC嚴(yán)重飽和，則恢復(fù)有用信號(hào)可能也變成不可能實(shí)現(xiàn)。然而，如果該衰減并沒有太嚴(yán)重，則信號(hào)可以被恢復(fù)。
當(dāng)關(guān)于前端輸入(在前端衰減之前)的被測(cè)σ也就是(σ×Atten)低于某個(gè)門限(表示為Thr1×Atten0)時(shí)，該處理可以返回到已知ADC能利用默認(rèn)前端衰減Atten0數(shù)字化引入信號(hào)的算法的待用狀態(tài)。在待用狀態(tài)，該算法可以斷開該環(huán)路并存儲(chǔ)默認(rèn)前端衰減(Atten0)。通常，為了向從使用狀態(tài)到待用狀態(tài)的觸發(fā)以及從待用狀態(tài)到使用狀態(tài)的觸發(fā)中添加一定滯后作用，Thr1可以被設(shè)置成比Thr0小的值。“Thr1”可以被稱為“OFF”門限，且“Thr0”可以被稱為“ON”門限。
圖4再次顯示了與確定熱噪聲的增量(ROT)描述有關(guān)的接收器部分(用于多載波信號(hào)的一個(gè)載波)的操作框圖400。通過DCP 405的增益包括固定部分和可變部分。固定部分對(duì)于熱噪聲增量水平的大小和熱噪聲水平的大小起到相同的作用，并且，因此，可能對(duì)ROT估計(jì)不起作用?？勺儾糠钟晒δ軌K405-407形成的內(nèi)環(huán)路AGC增益(G)組成。忽略通過ADC 402的標(biāo)準(zhǔn)偏差壓縮，則僅剩下的可變量是功能塊401的前端衰減。因而，ROT可以寫成ROT^(dB)=20*log10(σ0G×Attenσ0G0×Atten0)=20*log10(G0×AttenG×Atten0)]]>其中●Atten0是從校準(zhǔn)獲得的標(biāo)稱衰減。
●G0是也在校準(zhǔn)期間存儲(chǔ)的內(nèi)部AGC環(huán)路增益。
●Atten是前端衰減器當(dāng)前使用的值。
●G是在內(nèi)部AGC環(huán)路中使用的平均當(dāng)前使用增益。
●σo是用于校準(zhǔn)模式和正常操作模式的內(nèi)環(huán)路AGC作為目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)偏差通過將ROT值補(bǔ)償一個(gè)等于接收器前端的最低噪聲基準(zhǔn)的值，接收信號(hào)能量(RSSI)可以很容易被估計(jì)出。接收器的最低噪聲基準(zhǔn)可以在制造接收器的期間被確定，或可以被預(yù)定為基于不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的已知值。因此，接收器可以通過內(nèi)環(huán)路和外環(huán)路AGC處理來(lái)操作以AGC多載波信號(hào)。如提出的用于確定衰減電平的外環(huán)路校準(zhǔn)和操作模式使內(nèi)環(huán)路可以有效地處理多載波信號(hào)的每個(gè)載波，同時(shí)對(duì)于接收信號(hào)的期望部分的量化失真最小。
此外，具有很少幾個(gè)鄰近小區(qū)的低幾何學(xué)上的改進(jìn)調(diào)節(jié)性能可以是改進(jìn)的定義。術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)頻丟棄”(PilotDrop)指的是用戶站或接入終端用來(lái)起動(dòng)活動(dòng)集或候選集中導(dǎo)頻的導(dǎo)頻丟棄計(jì)時(shí)器的值。導(dǎo)頻丟棄的值可以由網(wǎng)絡(luò)傳送給用戶站。從概念上來(lái)講，導(dǎo)頻丟棄的值設(shè)置了這樣一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的門限，低于該門限的導(dǎo)頻應(yīng)該不再被用于解調(diào)。術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)頻丟棄計(jì)時(shí)器”指的是這樣一個(gè)計(jì)時(shí)器的值，即在該值之后接入終端對(duì)于某導(dǎo)頻信號(hào)會(huì)采取一定行動(dòng)，其中該導(dǎo)頻信號(hào)是活動(dòng)集或候選集中的一員，且其能量還沒有變得比導(dǎo)頻丟棄定義的值更大。如果該導(dǎo)頻是活動(dòng)集中的一員，則路由更新或類似的消息在相連狀態(tài)中可以被傳送。如果導(dǎo)頻是候選集中的一員，則可能會(huì)移動(dòng)至鄰近集。術(shù)語(yǔ)“活動(dòng)集”指的是與當(dāng)前正在為接入終端服務(wù)的扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)頻的集合(由導(dǎo)頻的PN補(bǔ)償和導(dǎo)頻的CDMA信道指定)。當(dāng)連接被斷開時(shí)，在存在前向業(yè)務(wù)信道、反向業(yè)務(wù)信道和反向功率控制信道被分配給接入終端時(shí)，扇區(qū)被認(rèn)為正在為該接入終端服務(wù)。當(dāng)連接沒有被斷開時(shí)，在接入終端正監(jiān)視某扇區(qū)的控制信道時(shí)，則該扇區(qū)被認(rèn)為正在為該接入終端服務(wù)。術(shù)語(yǔ)“候選集”指的是這樣一組導(dǎo)頻的集合(由導(dǎo)頻的PN補(bǔ)償和導(dǎo)頻的CDMA信道指定)，該組導(dǎo)頻不在活動(dòng)集中，但接入終端接收到的這組導(dǎo)頻具有足夠能量指示發(fā)射它們的扇區(qū)是包含在活動(dòng)集中的較好候選。解調(diào)器可能包括帶有分離多徑耙指(finger)的RAKE接收器。這些耙指可以被看作是解調(diào)器中的主要資源并且它們是受限制的。每個(gè)耙指可以被用于跟蹤和解調(diào)引入信號(hào)的單個(gè)信號(hào)路徑。因而，通過具有多個(gè)耙指，路徑分集可以被利用。通過在解調(diào)器中有效地分配有限數(shù)量的資源，即耙指，可以得到最佳性能?！鞍抑告i定”和“鎖定門限”的概念可以被用來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。解調(diào)器可以被用來(lái)連續(xù)監(jiān)視由其每個(gè)耙指跟蹤的導(dǎo)頻的強(qiáng)度。根據(jù)該監(jiān)視，解調(diào)器能夠?yàn)槊總€(gè)耙指標(biāo)定為“鎖定中”(in clock)或“沒有鎖定”(out-of-lock)。這種標(biāo)定被表示為“耙指鎖定狀況”。圖1顯示了作為導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度的函數(shù)的耙指鎖定狀況的實(shí)例。對(duì)于這個(gè)特定實(shí)例來(lái)說，在狀況轉(zhuǎn)變中存在著滯后現(xiàn)象。在解調(diào)器的一個(gè)實(shí)施例中，可能存在一種算法，該算法解除分配(de-allocate)已經(jīng)一段時(shí)間處于沒有鎖定狀態(tài)的耙指。當(dāng)為了解調(diào)的目的應(yīng)該丟棄導(dǎo)頻時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以使用導(dǎo)頻丟棄值向用戶站傳達(dá)。事實(shí)上，每當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到導(dǎo)頻丟棄門限以下這種情況持續(xù)了長(zhǎng)于導(dǎo)頻丟棄計(jì)時(shí)器的時(shí)間期限時(shí)，用戶站可以丟棄那個(gè)用于解調(diào)的導(dǎo)頻，且因而將具有一個(gè)空閑的耙指。網(wǎng)絡(luò)操作員將盡力相對(duì)于導(dǎo)頻丟棄自身的網(wǎng)絡(luò)來(lái)優(yōu)化導(dǎo)頻丟棄的值，因?yàn)閷?dǎo)頻丟棄取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、鄰近小區(qū)的數(shù)目、等等。解調(diào)器的一個(gè)實(shí)施例中，耙指鎖定門限和導(dǎo)頻丟棄門限之間的鏈路可以存在以優(yōu)化性能。在過去，耙指鎖定門限一直是固定的調(diào)制解調(diào)器參數(shù)。這些門限通常在調(diào)制解調(diào)器中被設(shè)定。人們可以輕易設(shè)想出網(wǎng)絡(luò)能夠傳送較低值的導(dǎo)頻丟棄的幾種情況。這將意味著網(wǎng)絡(luò)被期待著具有很少幾個(gè)對(duì)移動(dòng)終端可見的導(dǎo)頻。例如，對(duì)于具有很少幾個(gè)鄰近小區(qū)的非常大的農(nóng)村或郊區(qū)小區(qū)來(lái)說，用戶站將幾乎只能發(fā)現(xiàn)一個(gè)很強(qiáng)的而沒有多路徑分集的導(dǎo)頻。因而，大部分時(shí)間內(nèi)解調(diào)器將不會(huì)受耙指限制。甚至是，該解調(diào)器可以承擔(dān)跟蹤實(shí)質(zhì)上任何它看到的導(dǎo)頻而不論該導(dǎo)頻多弱。在小區(qū)的邊緣，有可能可用導(dǎo)頻非常弱以至于標(biāo)稱耙指鎖定門限將不允許解調(diào)器跟蹤和解調(diào)它們。因而，在一個(gè)解調(diào)器的實(shí)施例中，導(dǎo)頻丟棄可能與耙指鎖定門限的值聯(lián)系起來(lái)。該聯(lián)系可以差不多是取決于特定應(yīng)用、總體設(shè)計(jì)參數(shù)、或其它任何本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為相關(guān)的因素的任何東西。該聯(lián)系可能是與范圍相關(guān)的，換句話說，對(duì)于導(dǎo)頻丟棄的通用值，耙指鎖定門限可以被留在它們的默認(rèn)值。然而，如果網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)了未預(yù)料到的低導(dǎo)頻丟棄值，則可能觸發(fā)終端處耙指鎖定門限的改變。終端處耙指鎖定門限的改變可能會(huì)擴(kuò)展耙指被保持鎖定中的范圍，且因而可能會(huì)允許解調(diào)弱導(dǎo)頻?？商娲?，導(dǎo)頻丟棄和耙指鎖定門限之間的聯(lián)系可以是線性的。在一些情況下，二者之間更復(fù)雜的映射可以被使用。由于滯后現(xiàn)象在較低耙指鎖定門限和較高耙指鎖定門限之間可能存在差異。解調(diào)器可以被配置成在較低和較高門限之間保持相同的比率，或者該比率可以被改變。由于滯后現(xiàn)象是耙指鎖定門限的一部分，則返回耙指“鎖定中”狀態(tài)可能需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)送給用戶站的幀或分組可能會(huì)被丟失。通過將默認(rèn)耙指鎖定門限改變成低于通常的值，解調(diào)器可以將其耙指保留在較弱信號(hào)的路徑上，從而提高了解調(diào)性能。另外，解調(diào)器在信道條件一恢復(fù)就解調(diào)數(shù)據(jù)的響應(yīng)時(shí)間可以提高。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)更進(jìn)一步理解聯(lián)系此處公開的實(shí)施例所述的不同示例性邏輯功能塊、模塊、電路、和算法步驟可以被實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件、或兩者的結(jié)合。為了清楚的說明這種硬件和軟件的互換性，上述不同說明性組件、功能塊、模塊、電路、和步驟通常按照其功能性被描述。這種功能性被實(shí)施為硬件還是軟件取決于整個(gè)系統(tǒng)施加的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)限制。技術(shù)人員可以為每個(gè)特定應(yīng)用以不同的方式實(shí)施所述的功能性，但這樣的實(shí)施決定不應(yīng)該被解釋為造成對(duì)本發(fā)明范圍的脫離。
與此處公開的實(shí)施例相關(guān)的所述不同說明性邏輯功能塊、模塊、和電路可以利用通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門序列(FPGA)或其它的可編程邏輯裝置、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件、或其中設(shè)計(jì)成執(zhí)行此處所述功能的任意組合來(lái)實(shí)施或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但可替代的是，該處理器可以是任意傳統(tǒng)處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。處理器也可以被實(shí)施為計(jì)算裝置的組合，例如，DSP和微處理器，多個(gè)微處理器，一個(gè)或多個(gè)與DSP核心相連的微處理器，或其它任意這樣的配置的組合。
聯(lián)系此處公開的實(shí)施例所描述的方法或算法的步驟可以被直接嵌入到硬件中，由處理器執(zhí)行的軟件模塊中，或組合中。軟件模塊可以駐留在RAM存儲(chǔ)器、閃存、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、CD-ROM、或其它任意形式的業(yè)內(nèi)已知的存儲(chǔ)媒介中。示例性存儲(chǔ)媒介被連接到處理器上，這樣該處理器就能從該存儲(chǔ)媒介中讀取信息，并能將信息寫到該存儲(chǔ)媒介中?？商娲?，存儲(chǔ)媒介可以被集成到處理器中。處理器和存儲(chǔ)媒介可以駐留在ASIC中。該ASIC可以駐留在用戶終端中。可替代的，處理器和存儲(chǔ)媒介也可以駐留為用戶終端中的分立部件。
以上對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述被提供以使任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能制造和使用本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說，對(duì)這些實(shí)施例的不同修改將會(huì)很明顯，且此處定義的基本原則可適用于其它實(shí)施例而無(wú)需使用創(chuàng)造力。這樣，本發(fā)明并不想要被限制到此處所述的實(shí)施例，而符合與此處公開的原則和新穎性特征相一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于通信系統(tǒng)接收器以處理多載波信號(hào)的方法，包括為所述處理確定用于外環(huán)路自動(dòng)增益控制處的所述多載波信號(hào)的量化的第一比特?cái)?shù)；通過將所述外環(huán)路的衰減水平固定到固定值在待用模式中以所述第一比特?cái)?shù)操作所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制，并且當(dāng)所述多載波信號(hào)的能量估計(jì)達(dá)到ON門限時(shí)在使用狀態(tài)中以第二比特?cái)?shù)操作所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制；當(dāng)所述接收信號(hào)的所述能量估計(jì)達(dá)到OFF門限時(shí)，操作所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制，以從所述使用狀態(tài)中的所述第二比特?cái)?shù)切換到所述待用狀態(tài)中的所述第一比特?cái)?shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括內(nèi)環(huán)路數(shù)字信號(hào)處理，以濾除通過了外環(huán)路信號(hào)處理的無(wú)用信號(hào)，其中所述外環(huán)路信號(hào)處理包括所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制。
3.一種用于通信系統(tǒng)以處理多載波信號(hào)的裝置，包括外環(huán)路自動(dòng)增益控制，其被配置成通過將所述外環(huán)路的衰減水平固定到固定值在待用模式中以第一比特?cái)?shù)操作，當(dāng)所述多載波信號(hào)的能量估計(jì)達(dá)到ON門限時(shí)在使用狀態(tài)中以第二比特?cái)?shù)操作，并且當(dāng)所述接收信號(hào)的所述能量估計(jì)達(dá)到OFF門限時(shí)，從所述使用狀態(tài)中的所述第二比特?cái)?shù)切換到所述待用狀態(tài)中的所述第一比特?cái)?shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，進(jìn)一步包括內(nèi)環(huán)路數(shù)字信號(hào)處理器，用于濾除通過了外環(huán)路信號(hào)處理的無(wú)用信號(hào)，其中所述外環(huán)路信號(hào)處理包括所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制。
5.一種用于通信系統(tǒng)的方法，包括依照外環(huán)路自動(dòng)增益控制的操作來(lái)控制多載波信號(hào)的增益，其中所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制通過將所述外環(huán)路的衰減水平固定到固定值來(lái)在待用模式中以第一比特?cái)?shù)量化所述多載波信號(hào)，并且當(dāng)所述多載波信號(hào)的能量估計(jì)達(dá)到ON門限時(shí)在使用狀態(tài)中以第二比特?cái)?shù)量化所述多載波信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述控制多載波信號(hào)的增益進(jìn)一步包括當(dāng)所述接收信號(hào)的所述能量估計(jì)達(dá)到OFF門限時(shí)，從所述使用狀態(tài)中的所述第二比特?cái)?shù)切換到所述待用狀態(tài)中的所述第一比特?cái)?shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括經(jīng)由內(nèi)環(huán)路數(shù)字信號(hào)處理，濾除通過了外環(huán)路信號(hào)處理的無(wú)用信號(hào)，其中所述外環(huán)路信號(hào)處理包括所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制。
8.一種用于處理多載波信號(hào)的裝置，包括用于控制所述多載波信號(hào)的增益的外環(huán)路自動(dòng)增益控制，包括用于通過將所述外環(huán)路的衰減水平固定到固定值上來(lái)在待用模式中以第一比特?cái)?shù)量化所述多載波信號(hào)，并且當(dāng)所述多載波信號(hào)的能量估計(jì)達(dá)到ON門限時(shí)在使用狀態(tài)中以第二比特?cái)?shù)量化所述多載波信號(hào)的裝置；和用于在所述接收信號(hào)的所述能量估計(jì)達(dá)到OFF門限時(shí)，從所述使用狀態(tài)中的所述第二比特?cái)?shù)切換到所述待用狀態(tài)中的所述第一比特?cái)?shù)的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，進(jìn)一步包括內(nèi)環(huán)路數(shù)字信號(hào)處理器，用于濾除通過了外環(huán)路信號(hào)處理的無(wú)用信號(hào)，所述外環(huán)路信號(hào)處理包括所述多載波信號(hào)的每個(gè)載波的所述外環(huán)路自動(dòng)增益控制。
全文摘要
一種接收器通過相應(yīng)數(shù)目的內(nèi)環(huán)路和外環(huán)路AGC處理來(lái)操作以AGC多載波信號(hào)。通過校準(zhǔn)模式處理來(lái)確定用于表示具有有限數(shù)量干擾的多載波信號(hào)的第一比特?cái)?shù)。第一比特?cái)?shù)提供了對(duì)外環(huán)路AGC上的多載波信號(hào)的量化，以達(dá)到最高量化水平。在接收信號(hào)能量估計(jì)達(dá)到預(yù)定的“ON”門限之后，外環(huán)路AGC以高于第一比特?cái)?shù)的第二比特?cái)?shù)操作以允許根據(jù)第一比特?cái)?shù)和第二比特?cái)?shù)的差異來(lái)量化可能出現(xiàn)的干擾。當(dāng)接收信號(hào)能量估計(jì)落到預(yù)定“OFF”門限以下時(shí)，外環(huán)路AGC切換回使用第一比特?cái)?shù)。
文檔編號(hào)H04L5/06GK1757194SQ200480005982
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月1日
發(fā)明者J·蒙托霍, R·S·薩爾維, P·J·布萊克 申請(qǐng)人:高通股份有限公司