專利名稱：用于無線通信系統(tǒng)的自動增益控制方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及無線通信，更具體地說，涉及無線系統(tǒng)的自動增
益控制(AGC)。
背景技術：
對于基于符號的無線系統(tǒng)，例如正交頻分多路復用(OFDM)、正交 頻分多址接入(OFDMA)和具有基于幀的AGC的時分雙工(TDD)系統(tǒng)， 快衰落信道可以給出動態(tài)范圍的難題。問題存在的原因是因為在含有多 個符號的一幀期間信號強度可能明顯波動，導致在這些符號中產(chǎn)生不同 的信噪比(SNR)。進一步結合的難題是對于各種常用的調制方案有不同 的SNR要求。
例如，對于給定的SNR， 16正交振幅調制(16 QAM)比正交相移鍵 控(QPSK)有更差的比特差錯率(BER)性能。為了補償這種差異，對16 QAM的SNR要求比對QPSK的SNR要求更高。對于使用多調制方案 的系統(tǒng)，滿足最小性能水平可能要求顯著的動態(tài)范圍，以便適應多個衰 落信道的不同SNR要求。
為了在系統(tǒng)的動態(tài)范圍內保持可以接受的SNR，接收機常常采用 AGC。傳統(tǒng)上，AGC電路控制可變增益放大器的增益，以便將放大后的 信號保持在目標功率范圍內。通過將放大后的信號功率與參考信號比較， 可以決定是否應當調節(jié)放大器來提供更多的增益或更少的增益。控制信 號然后導致增益調節(jié)。由于反饋回路具有時間延遲，所以如果功率調節(jié) 進行太快，則反饋回路可能變成振蕩器，其可能在功率電平上產(chǎn)生乒乓 (ping-pang)效應。為了對抗這一效應，針對不同信號SNR的上述問題， TDD-OFDM系統(tǒng)常常在較慢的、逐幀的基礎上調節(jié)增益。
發(fā)明內容
在某種類型的信號上運行時，自適應AGC參考允許基于系統(tǒng)需求 調節(jié)信號功率。例如，在可能是由于將調制方案改變成需要更高SNR的 調制方案而需要更高的信號功率時，可以增大自適應參考。相反，當系 統(tǒng)性能允許時，例如在使用更強的調制方案時，可以降低自適應參考。
防止放大器增益的小變化的增益調節(jié)閾值引入AGC反饋回路中的
非線性。這減小了反饋誘導的振蕩或乒乓效應的可能性，允許基于符號
的AGC，其提供了更一致的符號SNR。通過僅在符號前綴或后綴期間 調節(jié)增益，增益級在數(shù)據(jù)范圍內不變，導致產(chǎn)生更一致的解調。本發(fā)明 的實施例通過確定功率電平、將功率電平與自適應參考比較以確定目標 增益變化、將目標增益變化與閾值比較、并且只有在目標增益變化超過 所述閾值時調節(jié)信號增益，提供了基于符號的AGC。
為了更好地理解下面的本發(fā)明詳細描述，上面已經(jīng)相當寬泛地概括 了本發(fā)明的特征和技術優(yōu)點。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點將在下文中描述， 其構成本發(fā)明權利要求的主題。本領域技術人員應當理解，所公開的概 念和具體實施例可以容易地用作改進或設計實現(xiàn)本發(fā)明相同目的的其他 結構的基礎。本領域技術人員還應當認識到，這樣的等同構造不背離如 權利要求所闡述的本發(fā)明的實質和范圍。在結合附圖考慮時，由以下的 描述可以更好地理解被認為是本發(fā)明特征的、關于其組織和操作方法的 新技術特征以及其他目的和優(yōu)點。但是，應當明確地理解，僅僅為了說 明和描述的目的提供了各個附圖，它們不能被用作本發(fā)明的限定。
圖1示出使用傳統(tǒng)實施方案的現(xiàn)有技術的AGC電路；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的AGC電路的實施例；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于AGC的方法的實施例。
具體實施例方式
圖1示出使用傳統(tǒng)實施方案的現(xiàn)有技術AGC電路10。 AGC 10控 制施加到到達輸入101的信號上的增益，以保持輸出102處的目標功率 電平。模數(shù)轉換器(ADC)104將放大后的信號數(shù)字化，并且將該數(shù)字信
號提供到輸出102和功率測量單元105。然后通過目標功率比較子系統(tǒng) 106將所測得的功率與目標功率電平比較。然后將該比較的結果反饋到 可變放大器103作為增益調節(jié)信號。通常，增益可以逐幀調節(jié)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的AGC電路20。 AGC 20控制施加 到到達輸入101的信號上的增益，以保持輸出102處的目標功率電平。 具體地，根據(jù)來自自適應功率比較子系統(tǒng)201的反饋來調節(jié)可變放大器 103的增益。任選的模數(shù)轉換器(ADC)104將放大后的信號數(shù)字化，并將 該信號提供到輸出102和功率測量單元105。功率測量單元105的功能 可以由確定功率電平的任何已知方法(例如包括估計)來提供。自適應參 考202可以根據(jù)所用的調制方案而變化，或者它可以根據(jù)影響系統(tǒng)性能 的操作參數(shù)或條件(如噪聲水平)而變化。例如，從QPSK到16 QAM的 變化可能要求自適應參考202增大4至6 dB。然后在閾值觸發(fā)器203中 將比較的結果、即目標增益變化與閾值204比較。如果在比較單元201 中識別的目標增益變化超過所述閾值，則調節(jié)可變放大器103的增益。
閾值204可以為增加增益和減小增益提供單獨的值，并且可以根據(jù) 比率或絕對差來定義。閾值是為了一個事件發(fā)生而必須滿足的條件。閾 值204被選擇以允許增益級的變化，所述增益級的變化被確定足夠顯著 以允許變化，同時可以防止出現(xiàn)低于閾值204的不顯著的增益級變化。 可以基于工程決策或歷史性能數(shù)據(jù)來設定閾值204。由于反饋系統(tǒng)常常 在識別對變化的需求與變化生效之間引入延遲，所以它們的風險是產(chǎn)生 具有與延遲周期相關的頻率的不希望的振蕩。 一般來說，閾值觸發(fā)器203 是非線性裝置，其可以減少輸出功率的振蕩。閾值204本身可以根據(jù)是 否在輸出信號中可以檢測到遲滯(hysterisis)來調節(jié)。例如，如果由于 AGC延遲時間產(chǎn)生的功率振蕩是可以識別的，則閾值204中的值可以向 上或向下調節(jié)，以干擾反饋周期。此外，閾值204可以根據(jù)輸入信號的 條件來調節(jié)，例如它可以變化得多快或者多明顯。
AGC 20可以逐個符號地來調節(jié)增益，與逐幀調節(jié)相比，其提供了 更一致的信號功率電平。用快衰落信道和逐幀調節(jié)，含有多個符號的幀 可以具有比其它符號的信號功率更高的一些符號，導致對于這些符號的 不同SNR以及潛在的寬動態(tài)范圍。然而，調節(jié)增益太頻繁，如在符號期
間調節(jié)，可能導致解調過程中的模糊性。因此，AGC 20可以將增益調 節(jié)的時間-幀限制到符號前綴或循環(huán)后綴(CP)，使得在信號的數(shù)據(jù)部分期 間增益是恒定的。例如，在OFDM系統(tǒng)中，CP可以為至少10微秒Qis) 并且在可以持續(xù)100iLis的數(shù)據(jù)部分之前。對于OFDMA， CP在信號的數(shù) 據(jù)部分之后。
圖3示出一種方法30，它是用于提供根據(jù)本發(fā)明的實施例的AGC 的一個實施例。輸入信號在過程301期間被接收，其功率在過程302中 確定。該功率電平可以通過測量或估計來確定。然后通過過程303將該 信號功率電平與自適應參考比較。自適應參考可以響應于所識別的或預 期的系統(tǒng)性能需要或參數(shù)變化(如調制方案、估計的干擾水平或調節(jié) SNR的任何其他需要)而變化。
過程304將過程303的結果與閾值比較。閾值本身可以根據(jù)增益是 否可以安全地更頻繁調節(jié)或者在輸出信號中是否出現(xiàn)乒乓效應而變化。 在過程305中確定是否超過閾值。如果不超過閾值，過程306不工作。 如果超過閾值，則過程307調節(jié)增益。增益可以在符號前綴或CP期間 逐個符號地調節(jié)，但是在信號的數(shù)據(jù)部分期間保持恒定。
因此，本發(fā)明的實施例提供了具有自適應參考的基于符號的AGC。 自適應參考可以基于所使用的調制方案，使得當所述調制變化到需要更 高信號功率以保持特定的性能水平(例如最小的BER)的調制時，使用 更高的功率參考。相反，當調制變化到不要求這樣的信號功率以保持特 定性能水平的調制時，可以降低功率參考。由于增益調節(jié)的更迅速響應， 對于快衰落信道，基于符號的AGC可以比基于幀的AGC提供更一致的 SNR水平。
本發(fā)明的實施例還提供了 AGC調節(jié)閾值，使得當增益變化的大小 低于閾值時不調節(jié)AGC水平。如果允許AGC變化太迅速，微小的功率 波動可能迅速發(fā)生，可能產(chǎn)生乒乓效應或功率電平振蕩。閾值限制防止 了在微小波動期間的AGC水平調節(jié)，將AGC水平調節(jié)限制到更嚴重的 功率波動。增益的調節(jié)可以在符號前綴或后綴期間實現(xiàn)，使得增益級被 建立并且對于該數(shù)據(jù)不變化。本發(fā)明的實施例可以同時提供具有自適應 參考的基于符號的AGC和閾值。
盡管己經(jīng)詳細描述了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應當理解，這里可以進 行各種改變、替代和變化，而不背離由所附權利要求限定的本發(fā)明的實 質和范圍。而且，本發(fā)明的范圍不限于說明書中所描述的過程、機器、 制造、物質組成、裝置、方法和步驟的特定實施例。本領域技術人員從 本發(fā)明的公開容易理解，目前存在的或以后將開發(fā)的進行與本文所述的 相應實施例基本相同功能或取得基本相同結果的過程、機器、制造、物 質組成、裝置、方法或步驟都可以根據(jù)本發(fā)明進行利用。相應地，所附 的權利要求旨在在其范圍內包括這樣的過程、機器、制造、物質組成、 裝置、方法或步驟。
權利要求
1.一種用于信號的自動增益控制(AGC)方法，其包含確定所述信號的功率電平；將所述功率電平與自適應參考比較，以確定目標增益變化；將所述目標增益變化與閾值比較；和如果所述目標增益變化超過所述閾值，則根據(jù)所述目標增益變化調節(jié)所述信號的放大。
2. 權利要求1的方法，其中所述閾值是增大增益或減小增益的閾值。
3. 權利要求1的方法，其還包含 響應于操作參數(shù)或條件的變化調節(jié)所述參考。
4. 權利要求3的方法，其中所述操作條件的變化是調制方案的變化。
5. 權利要求1的方法，其中所述調節(jié)放大發(fā)生在所述信號的數(shù)據(jù)部 分之外。
6. 權利要求1的方法，其中所述調節(jié)放大逐個符號地發(fā)生。
7. 權利要求1的方法，其中所述信號選自TDD、 OFDM和OFDMA信號。
8. —種自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包含 可變增益放大器；耦合到所述放大器的輸出的功率確定單元； 自適應參考；比較單元，其可操作來將所述功率確定單元與所述自適應參考比較 并產(chǎn)生比較信號；和耦合到所述比較單元的輸出的閾值觸發(fā)器，所述閾值觸發(fā)器可操作 來防止當所述比較信號的大小低于閾值時調節(jié)所述放大器的增益。
9. 權利要求8的系統(tǒng)，其還包括-自適應參考調節(jié)單元，其可操作以響應于操作參數(shù)或條件的變化來 調節(jié)所述自適應參考。
10. 權利要求9的系統(tǒng)，其中所述操作條件的變化是調制方案的變化。
11. 權利要求8的系統(tǒng)，其中所述放大器增益的調節(jié)逐個符號地發(fā)生。
12. 權利要求8的系統(tǒng)，其中所述信號選自TDD， OFDM和 OFDMA信號。
13. 權利要求12的系統(tǒng)，其中所述放大器增益的調節(jié)在所述信號 的前綴或后綴期間發(fā)生。
14. 一種自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包含-用于可變地放大所述信號的裝置； 用于確定所述放大后信號的功率電平的裝置； 用于調節(jié)功率電平參考的裝置；用于將所述確定后的功率電平與所述參考比較的裝置；和用于選擇性控制所述放大裝置的增益的裝置，使得當所述調節(jié)的幅 度超過閾值時調節(jié)所述增益。
15. 權利要求14的系統(tǒng)，其中所述用于調節(jié)功率電平參考的裝置 響應于操作參數(shù)或條件的變化來改變所述參考。
16.權力要求15的系統(tǒng)，其中所述操作條件的變化是調制方案的 變化。
17. 權利要求14的系統(tǒng)，其還包含 用于調節(jié)所述閾值的裝置。
18. 權利要求14的系統(tǒng)，其中所述信號選啟TDD， OFDM和 OFDMA信號。
19. 權利要求18的系統(tǒng)，其中所述放大器增益的調節(jié)在所述信號 的前綴或后綴期間發(fā)生。
20. 權利要求18的系統(tǒng)，其中所述增益的調節(jié)逐個符號地發(fā)生。
全文摘要
提供了一種使用自適應參考和閾值的自動增益控制(AGC)的系統(tǒng)和方法。自適應參考允許根據(jù)操作參數(shù)和條件的變化，如要求不同信噪比(SNR)以維持性能的調制方案變化，來調節(jié)目標功率。增益調節(jié)閾值允許快速AGC響應，同時減小遲滯的潛在影響。AGC水平可以在符號前綴或后綴期間被改變，并在信號的數(shù)據(jù)部分期間避免變化。給出的實施例允許在OFDM、OFDMA和TDD系統(tǒng)中逐個符號的AGC變化。
文檔編號H04B7/005GK101192862SQ20061016084
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權日2006年11月30日
發(fā)明者王海濤 申請人:昂達博思公司