專利名稱：無線電話接收機中使接收信號質(zhì)量最佳化的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電話接收機，具體涉及無線電話接收機中使接收信號質(zhì)量最佳化的裝置和方法。
無線電話收發(fā)信機之中以蜂窩無線電電話移動用戶單元為例，它對于說明本發(fā)明的必需性提供出一個合適的依據(jù)。無線電設備用戶單元通常設計成能工作于雙蜂窩系統(tǒng)(例如系統(tǒng)A或B)中，它們在一個具體的地理區(qū)域內(nèi)給出競爭的業(yè)務。每個系統(tǒng)指配了許多具有特定信道間隔的信道，而每個信道具有一個特定的中心頻率，例如參見1993年7月在電子工業(yè)協(xié)會(ElectronicIndustries Association)TIA/EIA/IS-95發(fā)表的“MobileStation-Land Station Compatibility Standard For Dual ModeWideband Spread Spectrum Cellular System”中的描述(該標準在這里稱為“IS-95標準”)。
經(jīng)濟的用戶單元都設計成可在A或B系統(tǒng)兩者之任一個上工作。為此，用戶單元接收機在任何給定時間和位置上所呈現(xiàn)的蜂窩接收頻帶內(nèi)可同時接收全部射頻信號，這包括A和B兩個系統(tǒng)的信號。然后，接收機將這些射頻信號下變頻，使所需信號位于中頻濾波器通頻帶的中央，中頻濾波器容許所需信號通過而衰減非所需信號?？墒牵蓄l濾波器并不能對非所需信號給出無限的衰減量，因而非所需信號將以降低了的電平使一些通過中頻濾波器。此外，由于周知的互調(diào)過程，非所需信號會與接收機內(nèi)的每個其它信號互相作用，在與所需信號相同的頻率上產(chǎn)生出新的干擾信號。下文，將更詳盡地闡述互調(diào)效應。當非所需射頻信號電平與所需射頻信號電平之比增大時，互調(diào)效應問題將變得更嚴重。A和B系統(tǒng)的設計人員在進行系統(tǒng)設計中力圖使這個問題發(fā)生的可能性最小化，不過，即使并非不可能，但實際是難以完全消除這個問題的。
現(xiàn)在，說明特別難以克服的一種情況。若一個移動用戶工作在A信道上，也就是說，該移動用戶在一個A系統(tǒng)信道中從一個A系統(tǒng)基站上接收所需的射頻信號。當移動用戶移動離開A基站時，所需射頻信號的電平將減小。同時，該移動用戶可能移向一個B系統(tǒng)基站，而該基站正在B系統(tǒng)信道上發(fā)送許多射頻信號。對于工作在A系統(tǒng)上的移動用戶來說，這些信號便是非所需信號。當移動用戶靠近B系統(tǒng)基站時，非所需射頻信號將增大。據(jù)此，在所需的射頻信號減小而非所需射頻信號增大時，將發(fā)生不希望的的情況。如果非所需射頻信號電平相對于所需射頻信號變得太高，則該移動用戶將感知到呼叫質(zhì)量劣化，并可能丟失業(yè)務。
現(xiàn)在，參考在數(shù)字系統(tǒng)的CDMA(碼分多址)無線電系統(tǒng)中工作的一個CDMA移動站，并參考在模擬無線電系統(tǒng)的AMPS(高級移動電話系統(tǒng))中工作的一個AMPS移動站，作為典型狀況示例說明這個問題。移動站是在現(xiàn)行的呼叫中與一個所希望的基站通信。該移動站的無線電接收機檢測到由于存在強的非所需信號而導致Ec/Io比值減小，Ec是所需信號每電路片(chip)的能量，Io是接收信號的總功率譜密度。移動站中的無線電話接收機向與其通信的基站報告Ec/Io比值減小。然后，基站增大所需信號每電路片的能量(Ec)，以在無線電接收機上改善所需信號的強度。然而，增大所需信號每電路片的能量(Ec)，將減小無線電系統(tǒng)的總?cè)萘?。況且，所需信號每電路片的能量(Ec)只能增大到一定限度。在所需信號每電路片有限的能量(Ec)下，非所需信號可能仍會超過所需信號。這種情況的發(fā)生在移動站十分靠近發(fā)送著非所需信號的基站，而與發(fā)送著所需信號的基站相遠離或有遮蔽的時候。因此，Ec/Io比值持續(xù)降低。當Ec/Io比值降低時，移動站中接收信號的幀誤碼率(FER)上升，最終，現(xiàn)行的呼叫被丟失。
接收機中產(chǎn)生出一種特定的非所需信號響應通常稱為“互調(diào)失真(IM)”?；フ{(diào)失真呈現(xiàn)在存在與指配的輸入信號頻率間隔開的兩個或多個干擾信號并且它們相互隔開的情況下，在接收機的非線性電子電路中發(fā)生這兩個或多個干擾信號的第N階混合，從而產(chǎn)生出稱為互調(diào)失真產(chǎn)物的一個第三信號，它的頻率恰等于所指配的輸入信號的頻率。接收機的放大電路和混合電路通常應用電子電路傳輸函數(shù)，如果有的話，也極少是線性的。這類電路裝置中固有的非理想的線性特性，導致了互調(diào)失真。
互調(diào)失真的一種眾所周知形式例如是三階互調(diào)失真。干擾信號在信號強度上1dB的變化導致非所需的三階互調(diào)失真產(chǎn)物在信號強度上有3dB的變化。關(guān)于這種3∶1關(guān)系的基礎(chǔ)知識可參考摩托羅拉公司Richard C.Sagers于1982年5月23-25日第32屆IEEE車輛技術(shù)會議(Vehicular Technology Conference)之前提交的題目為“Intercept Point and Undesired Responses”的文章。在設計接收機時要使三階互調(diào)失真抑制能力最大化，通常應用到這一個3∶1的關(guān)系。
眾所還周知，增大接收機中電子器件的偏置電流通常有助于減小互調(diào)失真。然而，便攜式無線電設備用戶單元是從便攜式電源中獲得供電的，為了做到無論在小電流還是在大電流的情況下都使便攜式無線電設備用戶單元能有最長的應用時間，便攜式無線電設備用戶單元一般均設計得功耗最小化；小電流情況是指便攜式無線電設備等待來話呼叫的備用方式，大電流情況是指便攜式無線電設備收發(fā)語言或數(shù)據(jù)的現(xiàn)用方式。鑒此，因增大接收機中的電流抽取值會減少便攜式無線電設備能應用的時間總量，故不希望依靠接收機中增大電流抽取值來減小互調(diào)失真。
眾所又周知，作好系統(tǒng)總體規(guī)劃也有助于減小互調(diào)失真。系統(tǒng)總體規(guī)劃包括配置好基站位置和在基站中應用定向天線的解決方案。基站與無線電話接收機之間的距離是影響無線電話接收機中接收信號的信號電平的一個重要因素。據(jù)此，將發(fā)送非所需信號而造成互調(diào)失真的一個非所需基站配置得靠近發(fā)送所需信號的一個所需基站，能顯著地減小這樣的可能情況，即互調(diào)失真會超過所需信號。然而，由于例如諸基站的實際位置關(guān)系、諸基站安裝建設之間的時間先后關(guān)系，以及諸基站的所有權(quán)關(guān)系等，要使不同系統(tǒng)的基站駐扎同一地點安裝總是不可能的。
與無方向性天線相比較，因由定向天線發(fā)送的信號在目標方向內(nèi)功率增大，故帶有定向天線的基站有助于減小互調(diào)失真。增大的信號功率促使增加這樣的可能情況，即所需信號將不會被互調(diào)失真產(chǎn)物所超過。然而，互調(diào)干擾的減小取決于無線電接收機與具有定向天線的所需基站的距離相對于該無線電接收機與導致互調(diào)失真的非所需站的距離。據(jù)此，當無線電接收機十分靠近一個非所需基站而遠離所需基站時，很可能所需基站給出的天線的方向性完全未對著該無線電接收機。此外，定向天線犧牲了在其它方向上的信號覆蓋，限制了系統(tǒng)的無線電覆蓋范圍，增加了要有較多基站來改善無線電設備覆蓋的需求。
蜂窩電話之類的移動無線電設備需要工作在具有動態(tài)變化條件的信道上，包括熱噪聲和干擾等條件。熱噪聲確定于接收機噪聲指數(shù)、接收機帶寬和溫度。在大多數(shù)情況下，熱噪聲的變化是比較慢的。另一方面，干擾產(chǎn)生于眾多的根源和機理，會以相當快的速率變化。干擾源包括同信道干擾、鄰信道密集度和互調(diào)情況。
接收機設計人員通常將接收機通路中最接近天線的幾級電路稱為接收機前端，離天線最遠的幾級電路稱為接收機后端。傳統(tǒng)上，將接收機前端增益設定得足夠高，以勝過最壞情況的接收機后端噪聲指數(shù)，得到可接受的靈敏度。
一般，具有固定增益的低噪聲放大器(LNA)作為接收機通路中的最先的現(xiàn)用級。LNA的增益設定得高，用以使接收機噪聲指數(shù)最小，得到可接受的接收機靈敏度。但是，高的LNA增益的不良后果是線性度。當LNA增益增加時，LNA后隨的電路級諸如下變頻器必須做成更為線性，以保持同樣的互調(diào)性能?？墒?，較高的線性度典型地要求較高的直流電源功耗，而對于由電池供電的無線電設備來說這顯然是不希望的。相反地，如果降低LNA增益來改善互調(diào)性能，則接收機靈敏度將劣化。為此，在常規(guī)的無線電設備中，必須兼顧靈敏度、互調(diào)抑制能力和接收機直流電源功耗。
鑒于以下原因，要在靈敏度、互調(diào)抑制能力和直流電源功耗之間達到可接受的兼顧，這對于CDMA無線電設備要比AMPS蜂窩無線電設備更是一種挑戰(zhàn)。首先，CDMA信道比AMPS信道寬40倍，使得在用信道發(fā)生互調(diào)產(chǎn)物的概率更高。其次，CDMA中頻濾波器損耗比AMPS中頻濾波器損耗高10至12dB。據(jù)此，對于相等的靈敏度來說，需要更大的前端增益以勝過后端的噪聲指數(shù)。在保持足夠的線性度和互調(diào)抑制能力下，與AMPS無線電設備相比常規(guī)CDMA無線電設備中的這兩項特性一般地會使接收機前端的直流電源功耗增加5至6倍。
為了在減小干擾電平的同時能減低接收機功耗，在干擾存在時希望無線電接收機能動態(tài)地提高其線性度特性。據(jù)此，現(xiàn)在需要一種能使無線電接收機中接收信號的質(zhì)量最佳化的裝置和方法。


圖1示例出按照本發(fā)明的無線電收發(fā)信機的總體方框圖。
圖2示例出按照本發(fā)明的圖1中無線電收發(fā)信機內(nèi)無線電接收機的詳細方框圖。
圖3示例出按照本發(fā)明的圖1中無線電接收機內(nèi)所需射頻功率方面的一些特性曲線，包括熱噪聲與增益的關(guān)系曲線、干擾功率與增益的關(guān)系曲線及熱噪聲功率加上干擾功率與增益的關(guān)系曲線。
圖4示例出按照本發(fā)明的圖1中無線電收發(fā)信機另一種增益控制器的詳細方框圖。
參考圖1至圖4可以較全面地說明本發(fā)明。其中，圖1示例出按照本發(fā)明的一個無線電收發(fā)信機100的總體方框圖。無線電收發(fā)信機100總體上包括無線電發(fā)射機102、無線電接收機104和天線106。無線電發(fā)射機102通過天線106發(fā)射信息，無線電接收機104通過天線106接收信息。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，無線電收發(fā)信機100是一個蜂窩無線電話用戶單元。無線電收發(fā)信機100可以采用本領(lǐng)域內(nèi)周知的許多種形式，諸如車載單元、便攜單元或者是可搬移單元。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，移動站是一個CDMA移動站，它設計成與前述的IS-95標準中所說明的CDMA蜂窩無線電話系統(tǒng)相兼容。
總的來說，無線電發(fā)射機102和天線106是本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的，為此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容外，這里對它們無需贅述。在摩托羅拉公司的無線電話型號SUF1712中一般地講述的無線電發(fā)射機102，這里引用作為參考。無線電發(fā)射機102在其信息輸入端120上接收信息，信息通常是話音或數(shù)據(jù)。
無線電接收機104應認為是新穎的，總體上參考圖1予以說明，進一步的細節(jié)則參考圖2至圖4。無線電接收機104通常包括一個帶有增益的接收機108、解調(diào)器110、信號質(zhì)量判定器111、增益控制器112和信號處理器114。無線電接收機104在一個信息輸出端116上產(chǎn)生出信息，信息通常是話音或數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，帶增益的接收機108、解調(diào)器110、信號質(zhì)量判定器111和信號處理器114各部分是本領(lǐng)域眾所周知的，為此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容外，這里無需贅述。摩托羅拉公司的無線電話型號#SUF1712和美國專利5,321,847中一般地講述的帶增益接收機108，引用在此處作為參考。解調(diào)器110和信號質(zhì)量判定器111通常配置在一個專用集成電路芯片(ASIC)中，如Proceedings of the IEEE 1992 Custom Integrated CircuitsConference中10.2節(jié)1-5頁內(nèi)“CDMA Mobile Station ModemASIC”里所敘述的那樣，并如Proceedings of the IEEE 1992Custom Integrated Circuits Conference中10.1節(jié)、1-7頁內(nèi)題目為“CDMA Digital Cellular System an ASIC Overview”的文章中所講述的那樣(這里引用作為參考)。信號處理器114例如通常包括有信道解碼器、誤碼檢測/校正、聲音處理器和數(shù)據(jù)處理器，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的。
總的來說，本發(fā)明的無線電接收機104接收由第一調(diào)制方法調(diào)制的所需射頻信號，但有時也接收由第二調(diào)制方法調(diào)制的干擾的射頻信號。調(diào)制射頻信號的兩種此類方法包括模擬調(diào)制法和數(shù)字調(diào)制法。采用模擬調(diào)制技術(shù)調(diào)制的射頻信號稱為“模擬射頻信號”，采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)調(diào)制的射頻信號稱為“數(shù)字射頻信號”，能接收和發(fā)射模擬射頻信號或是數(shù)字射頻信號的無線電話收發(fā)信機稱為“雙方式無線電話收發(fā)信機”。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，無線電接收機104可以接收模擬射頻信號或碼分多址(CDMA)射頻信號。能接收模擬或CDMA射頻信號的雙方式無線電接收機在本領(lǐng)域是周知的，在前述的IS-95標準中一般講述到了。另一種可替代的方案是，本發(fā)明也能應用于時分多址(TDMA)無線電接收機和數(shù)字移動通信(GSM)無線電接收機中。能接收模擬或TDMA射頻信號的雙模式無線電接收機在本領(lǐng)域內(nèi)是周知的，在摩托羅拉公司的無線電話型號SUF1702C中一般地講述到，這里引用來作為參考。能接收GSM射頻信號的無線電接收機在本領(lǐng)域是周知的，在摩托羅拉公司的無線電話型號SUF1702C中一般地講述到，這里引用來作為參考。
與帶增益接收機108、解調(diào)器110、信號質(zhì)量判定器111和信號處理器114的組合中的增益控制器112形成一種新穎裝置和方法總體上參考圖1予以說明，進一步的細節(jié)則參考下面的圖2至圖4。總體上說，無線電接收機104中的這種裝置和方法能使得帶增益的無線電接收機104中接收信號124的質(zhì)量最佳化。對于能判定接收信號124質(zhì)量的任何無線電接收機，本發(fā)明都是有用的。尤其是，對于具有增益的接收機108的接收射頻信號122產(chǎn)生接收信號124來說，十分有用。信號質(zhì)量判定器111判定接收信號124的質(zhì)量130，由增益控制器112根據(jù)接收信號124的質(zhì)量130來調(diào)整無線電接收機104的增益。
此外，信號處理器114對解調(diào)信號126進行處理，以在信息輸出端116上產(chǎn)生處理的信號128。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，增益控制器112由軟件來實現(xiàn)。另一種可替代的方案是，增益控制器112可以用離散部件或以集成電路來實現(xiàn)。
增益控制器112可以設計成以適合于無線電接收機104的任何速率來調(diào)整無線電接收機104的增益。增益控制器112還可以設計成按增量地或連續(xù)地調(diào)整無線電接收機104的增益，這取決于增益調(diào)整個別地是以數(shù)字的還是模擬的。最好是，當接收信號的質(zhì)量130跌落到一個預定閾值之下時，增益控制器112便工作。另一種可替代的方案是，當無線電接收機104處于業(yè)務中時，增益控制器112工作。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，射頻信號122的接收頻率范圍為869MHz至894MHz。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，接收信號用標號124表示。
接收信號124包括有所需信號和非所需信號。非所需信號例如可以包括在接收機內(nèi)產(chǎn)生的噪聲以及在接收機內(nèi)產(chǎn)生的包括互調(diào)失真產(chǎn)物的失真產(chǎn)物。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，接收信號124的質(zhì)量130包含一個比值，指明所需信號與接收信號之比。在CDMA系統(tǒng)中，該比值最好包含所需信號每電路片的能量(Ec)與接收信號的總功率譜密度(Io)之比。
接收信號124的質(zhì)量130可以從無線電接收機104中各信號點上得到。另一種可替代的方案是，信號質(zhì)量判定器111可包括一個誤碼率估值器，用以估值解調(diào)信號126或處理的信號128的誤碼率(如圖1中引至信號質(zhì)量判定器111的虛線所示)。從解調(diào)信號126中得出的誤碼率是誤符號率，增益控制器112根據(jù)解調(diào)信號126的誤符號率來調(diào)整無線電接收機104的增益。從處理的信號128中得出的誤碼率是誤比特率，增益控制器112根據(jù)處理的信號128的誤比特率調(diào)整無線電接收機104的增益。用以得出接收信號124之質(zhì)量130的所有這些信號點，對于增益控制器112基本上產(chǎn)生出相同類型的信息。獲得接收信號124的質(zhì)量130的具體信號點與調(diào)制方法、無線電接收機拓撲布局和其它眾所周知的設計考慮有關(guān)。
圖2示例出按照本發(fā)明的圖1所示的無線電接收機104的細節(jié)方框圖。圖2概括地示例出接收機108和增益控制器112進一步的細節(jié)。接收機108通常包括第一帶通濾波器202、可變衰減器204、可變增益放大器206、第二帶通濾波器208、混頻器210、本機振蕩器212、第三帶通濾波器214、中頻放大級216、接收信號強度指示(RSSI)估值器217和RSSI補償器218。RSSI補償器218又包括加法器220和延時單元222。通常，第一帶通濾波器202、可變衰減器204、可變增益放大器206、第二帶通濾波器208、混頻器210、本機振蕩器212、第三帶通濾波器214、中頻放大級216、RSSI估值器217、加法器220和延時單元222是本領(lǐng)域周知的，因此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容外，無需贅述。
第一帶通濾波202濾波射頻信號122，產(chǎn)生第一濾波信號224?？勺兯p器204根據(jù)來自增益控制器112的第一增益控制信號132，衰減第一濾波信號224，產(chǎn)生衰減的信號228?？勺冊鲆娣糯笃?06根據(jù)來自增益控制器112的第二增益控制信號133，對衰減的信號228進行放大，產(chǎn)生放大的信號232。這里，術(shù)語“放大”一般指改變衰減的信號228電平，既包括增加也包括減小衰減的信號228的電平。另一種可替代的方案是，如本領(lǐng)域周知的，可變增益放大器206可以利用在一個固定增益放大器后面跟隨一個可變增閃衰減器(放大器和衰減器均未示出)來實現(xiàn)。又一種可替代的方案是，來自增益控制器112的增益控制信號可以使無線電接收機104中其它的已知部件的增益隨之改變。第二帶通濾波器208濾波放大的信號232，產(chǎn)生第二濾波信號234。混頻器210使第二濾波信號234與本機振蕩器212給出的本機振蕩信號236混頻，產(chǎn)生中頻信號238。第三帶通濾波器214濾波中頻信號238，產(chǎn)生濾波的中頻信號240。中頻放大級216接收濾波的中頻信號240，并且工作以產(chǎn)生接收信號124。RSSI估值器對濾波的中頻信號240的RSSI估值。從第一帶通濾波器202到中頻放大級216的接收機通路包括上述部件202、204、206、208、210、212、214、216和217，它們是常規(guī)的電路，不再作更細致的討論。
射頻信號122包括所需射頻信號和非所需射頻信號，非所需射頻信號包括一個或多個以不同射頻頻率為中心的射頻信號。無線電接收機104因多種原因而需所需射頻信號的RSSI估值，這是本領(lǐng)域內(nèi)無線電接收機設計的技術(shù)人員周知的。由RSSI估值器217提供的所需射頻信號的RSSI估值是RSSI估值器前面總增益的函數(shù)。鑒此，當可變增益放大器206的增益變化時，RSSI估值242不再是所需射頻信號RSSI的一個良好指示。RSSI估值器提供的所需射頻信號的RSSI估值是RSSI估值器前面總增益的函數(shù)，故在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中由RSSI補償器218根據(jù)無線電接收機104的增益補償RSSI估值242、產(chǎn)生接收信號124的補償?shù)腞SSI 134、指明所需射頻信號122的RSSI。RSSI補償器218由加法器220和延時單元222來實現(xiàn)。加法器將接收信號242的RSSI與延時的增益信號244相加，并減限幅的增益控制信號246，以產(chǎn)生接收信號124的補償?shù)腞SSI 134。為此，增益總量對接收信號124的影響被去掉或消除，可獲得接收信號242的RSSI的一個正確的估值。
增益控制器112根據(jù)接收信號124的質(zhì)量130產(chǎn)生限幅的增益控制信號246，并根據(jù)該限幅的增益控制信號246來調(diào)整無線電接收機104的增益。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，增益控制器112含有第一比較器248、第二比較器250、增益控制信號確定器252、第一延時單元254和第二延時單元256。通常，第一比較器248、第二比較器250、增益控制信號確定器252、第一延時單元254和第二延時單元256是本領(lǐng)域周知的，因此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容之外，無需贅述。第一比較器248將第一比較器248正輸入端258上的接收信號124質(zhì)量130的當前量度與第一比較器248負輸入端260上的接收信號124質(zhì)量130的過去量度比較，產(chǎn)生第一輸出信號262，其取值為+1或-1。第二比較器250將第二比較器250正輸入端264上的增益246的當前量度與第二比較器250負輸入端266上的增益246的過去量度比較，產(chǎn)生第二輸出信號268，其取值為+1或-1。增益控制信號確定器252響應第一輸出信號262和第二輸出信號268，確定增益控制信號270。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，增益控制信號確定器252含有第一乘法器272、第二乘法器274、加法器276和延時單元284。通常，第一乘法器272、第二乘法器274、加法器276和延時單元284是本領(lǐng)域周知的，因此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容之外，無需贅述。第一乘法器272使第一輸出信號262與第二輸出信號268相乘，產(chǎn)生乘積信號278。第二乘法器274使乘積信號278乘上一個預定的增益控制步級值(dG)，產(chǎn)生一個增益控制步級信號280。加法器276將該增益控制步級信號280與延時單元284提供的過去的增益控制信號282相加，產(chǎn)生當前的增益控制信號270。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，增益控制器112還含有一個限幅器286，用以使增益控制信號270限制在最大值288與最小值290之間以產(chǎn)生一個限幅的增益控制信號246。圖2中，作為示例，增益控制信號246的值等于衰減器204和VGA(可變增益放大器)206所需的凈增益。通常，限幅器286是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)周知的，因此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容之外，無需贅述。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，增益控制器112的限幅器286響應補償?shù)腞SSI134，將增益控制信號270限制到一個最大值288上。當接收信號強時，限制最大增益可使瞬時互調(diào)失真突發(fā)脈沖串的初始效應最小化。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，增益控制器112中還含有開關(guān)294，開關(guān)294包含第一加法器293、第二加法器295、第一限幅器296和第二限幅器297。從限幅的控制信號246中減去VGA控制信號133，產(chǎn)生第一加法器輸出298。該第一加法器輸出298由第一限幅器296限制于最大值291，產(chǎn)生衰減器控制信號132。從限幅的控制信號246中減去衰減的控制信號132，產(chǎn)生第二加法器輸出299。該第二加法器輸出299由第二限幅器297限制于最小值292，產(chǎn)生衰減器控制信號133。通常，第一加法器293、第二加法器295、第一限幅器296和第二限幅器297是本領(lǐng)域周知的，因此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容之外，無需贅述。
當增益控制信號246使得第二加法器輸出299大于最小值292時，響應增益控制信號133，改變VGA206的增益。在此期間，衰減器204被箝制于最小衰減上。當增益控制信號246使得第一加法器輸出298小于最大值291時，響應增益控制信號132，改變衰減器204的衰減值。在此期間，VGA206的增益被箝制在最小容許的VGA的增益上。另外可替代的實施例可以只變動衰減器204，或是只變動VGA206。
信號質(zhì)量判定器111判定Ec/Io的積分時間將支配用于增益控制環(huán)路的最小迭代時間。最小積分時間為64個電路片chip)，它大約為50微秒。如果自動增益控制(AGC)和有源濾波在接收機的后端實現(xiàn)，則需要進一步考慮定時，以確保信號保持在后端的瞬時動態(tài)范圍內(nèi)?；蚴菓斣黾臃e分時間，或是對于在一個給定時間段內(nèi)相同方向上的連續(xù)的增益步級數(shù)目應予以限制，以容許后端的AGC穩(wěn)定。
在無線電接收機104的前端作增益調(diào)整的另一個優(yōu)點是，可擴展無線電接收機104的動態(tài)范圍。無線電接收機104的中頻放大級216通常在強信號下是達到飽和工作狀態(tài)的最先的電路級。據(jù)此，無線電接收機104的動態(tài)范圍應依靠前端增益的減小來擴展。
圖3示例出曲線圖300，這是接收機310輸入端上折算的接收機熱噪聲功率(N)與衰減器204和VGA206的凈增益301的關(guān)系曲線306、接收機輸入端上折算的干擾功率(I)307與凈增益301的關(guān)系曲線307、接收機輸入端上折算的接收機熱噪聲功率加接收機輸入端上折算的干擾功率(N＋I)與凈增益301的關(guān)系曲線以及接收機輸入端上的所需射頻信號功率310與凈增益301的關(guān)系曲線。接收機輸入端上折算的接收機熱噪聲功率(N)隨接收機前端增益的增加而減小。圖3中接收機輸入端上折算的干擾功率(I)假定是由于接收機接收到非所需射頻信號而在接收機內(nèi)產(chǎn)生的互調(diào)失真造成的，所以，接收機108輸入端上折算的干擾功率(I)將隨接收機前端增益的增加而增加。為此。接收機108輸入端上折算的接收機熱噪聲功率與干擾功率之和(N＋I)在凈增益值G314處有最小值A(chǔ)316。所需射頻信號功率是一些外部因素諸如離發(fā)射源的距離之類的一個函數(shù)，因而它是與接收機前端增益無關(guān)的。據(jù)此，本發(fā)明的裝置和方法用于可將前端增益調(diào)整到增益314上，能使所需射頻信號功率相對于接收機輸入端上折算的接收機熱噪聲功率與接收機輸入端上折算的干擾功率之和的比值最大化。這個最大比值對應于最佳的接收信號質(zhì)量。
圖3中，接收機熱噪聲和互調(diào)干擾可認為是標志質(zhì)量劣化的主要原因。如果由于前端之后跟隨的各級的飽和特性引起諸如信號失真之類的附加失真或噪聲源是接收機中所固有的，則本發(fā)明將調(diào)整增益值，使所有與前端增益相依賴的失真產(chǎn)物之和最小化，由此使接收信號的質(zhì)量最佳化。
對于增益控制環(huán)路來說，增益Gim314為凈增益301提供一個初始化的出發(fā)點。在該點處，Ior/(N＋I)的比值315是一個預定的最小值，舉例說，比如是-1.1dB。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，增益控制器112根據(jù)無線電話接收機104的信噪比(Ec/Io)，動態(tài)地調(diào)整接收機的增益。在一個CDMA無線電接收機中，當多個斜指(rake fingers)正在應用時，從斜指中得到的那些最高者的Ec/Io將被應用。增益控制器112的基本工作包括兩步。第一，如果Ec/Io的當前值優(yōu)于Ec/Io的先前值，則增益控制器112在先前的增益步級同樣的方向上使增益按步級前進。第二，如果Ec/Io的當前值劣于Ec/Io的先前值，則增益控制器112在先前的增益步級相反的方向上使增益按步級前進。當環(huán)路穩(wěn)定于最佳增益設定值G314時，增益便在最佳增益之上和之下來回反復。
圖4示例出按照本發(fā)明的圖1中增益控制器112的另一個詳細方框圖?？傮w上，這另一種增益控制器400含有第一比較器402、第二比較器404和與門406。通常，第一比較器402、第二比較器404和與門406是本領(lǐng)域周知的，因此，除了為便于理解本發(fā)明所必需的內(nèi)容之外，無需贅述。第一比較器402判定，接收信號124的質(zhì)量130是令人滿意的還是不滿意的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，質(zhì)量即是上面討論的Ec/Io。判定的實現(xiàn)是將確定的Ec/Io與一個預定的Ec/Io閾值410進行比較，產(chǎn)生第一輸出信號414。第二比較器404判定接收信號124的RSSI134是令人滿意的還是不滿意的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，接收信號124的RSSI134即是上面討論的補償?shù)腞SSI134。判定的實現(xiàn)是將補償?shù)腞SSI134與一個預定的RSSI閾值408進行比較，產(chǎn)生第二輸出信號412。預定的RSSI閾值408是根據(jù)預定的衰減器值設定的，可在Ior/N的比值降低到一個預定的比值之下的接收信號電平時，衰減器204不被接通。Ior是來自所需基站的所需射頻信號功率，N是接收機輸入端上的折算的接收機熱噪聲功率。當接收信號124的質(zhì)量130和RSSI134兩者均令人滿意時，另一個增益控制器400便調(diào)整無線電接收機104的增益。一個令人滿意的判定是，當與門406的輸入端上第一輸出信號414和第二輸出信號412兩者都為邏輯高電平時得到的。這發(fā)生在檢測到RSSI134上升和Ec/Io比值130減小兩者同時出現(xiàn)時。當接收信號124的質(zhì)量130或是RSSI134之任一個令人不滿意時，或者接收信號124的質(zhì)量130和RSSI134兩者都令人不滿意時，另一個增益控制器400并不調(diào)整無線電接收機104的增益。一個令人不滿意的判定是當?shù)谝惠敵鲂盘?14和第二輸出信號412之任一個或是兩者在與門406輸入端上均為邏輯低電平時得到的。
據(jù)此，本發(fā)明提供一種用以使無線電接收機中接收信號的質(zhì)量最佳化的裝置和方法。本發(fā)明有利地減小了無線電接收機中的互調(diào)失真。這個優(yōu)點實質(zhì)上是由新穎的增益控制器112給出的，它可根據(jù)接收信號124的質(zhì)量130來調(diào)整無線電接收機104的增益。采用本發(fā)明，可基本上解決先有技術(shù)中接收到強的非所需要的射頻信號時丟失呼叫的問題。
雖然，參照示明的有關(guān)實施例已說明了本發(fā)明，但并不意在將本發(fā)明限制于這些特定的實施例中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，可作出各種變更和修改，但它們偏離不開所附的權(quán)利要求書中指明的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種在具有增益的無線電接收機中使接收信號質(zhì)量最佳化的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟接收射頻信號，產(chǎn)生接收信號；判定接收信號的質(zhì)量；響應接收信號的質(zhì)量，調(diào)整無線電接收機的增益。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，接收信號包括所需信號和非所需信號，其中，接收信號的質(zhì)量包含表明所需信號對接收信號的一個比值，其中，該比值進一步包含所需信號每電路片能量(Ec)與接收信號總功率譜密度(Io)之比。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，射頻信號包括所需射頻信號和非所需射頻信號，該方法還包括以下步驟對接收信號的接收信號強度指示RSSI估值；響應無線電接收機的增益，補償接收信號的RSSI，以產(chǎn)生指明所需射頻信號的補償?shù)腞SSI，用以指示所需射頻信號的RSSI。
4.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟對接收信號的接收信號強度指示RSSI估值；判定接收信號的質(zhì)量是令人滿意的還是令人不滿意的；判定接收信號的RSSI是令人滿意的還是令人不滿意的；其中，調(diào)整步驟在接收信號的質(zhì)量和RSSI均令人滿意時執(zhí)行；其中，調(diào)整步驟在接收信號的質(zhì)量或RSSI令人不滿意、或者接收信號的質(zhì)量和RSSI均令人不滿意時不予執(zhí)行。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，射頻信號包括所需射頻信號和非所需射頻信號，該方法還包括以下步驟響應無線電接收機的增益，補償接收信號的RSSI補償，以產(chǎn)生一個接收信號的補償?shù)腞SSI，指示所需射頻信號的RSSI。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括以下步驟響應接收信號的質(zhì)量，產(chǎn)生一個增益控制信號；其中，調(diào)整步驟是響應該增益控制信號而執(zhí)行的。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，產(chǎn)生增益控制信號的步驟還包括以下步驟將接收信號質(zhì)量的當前量度與接收信號質(zhì)量的過去量度比較，以產(chǎn)生第一輸出信號；將增益的當前量度與增益的過去量度比較，以產(chǎn)生第二輸出信號；響應第一和第二輸出信號，確定增益控制信號。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于，確定增益控制信號的步驟還包括以下步驟將第一輸出信號與第二輸出信號相乘，以產(chǎn)生一個乘積信號；對該乘積信號乘以一個預定的增益控制步級值dG，以產(chǎn)生一個增益控制步級信號；將增益控制步級信號與當前增益控制信號相加，以產(chǎn)生一個將來的增益控制信號。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，還包括以下步驟將增益控制信號限制在一個最大值與一個最小值之間。
10.一種使接收信號質(zhì)量最佳化的無線電接收機，其特征在于，包括一個帶有增益的接收機，用以接收射頻信號，以產(chǎn)生接收信號；一個信號質(zhì)量確定器，用以確定接收信號的質(zhì)量；一個增益控制器，用以響應接收信號的質(zhì)量，調(diào)整接收機的增益。
全文摘要
CDMA無線接收機(104)接收射頻信號(122)和產(chǎn)生接收信號(124)。判定其質(zhì)量(130)。質(zhì)量是所需信號每電路片能量(Ec)與接收信號總功率譜密度(Io)之比。另一無線電接收機的質(zhì)量是解調(diào)信號的誤碼率估值。響應接收信號質(zhì)量調(diào)整接收機增益以最佳化接收信號質(zhì)量。調(diào)整后的增益改變接收信號強度指示(RSSI)，響應接收機增益，估值和補償接收信號的RSSI，以產(chǎn)生接收信號的補償RSSI(134)，指示所需射頻信號RSSI。
文檔編號H04B1/10GK1140938SQ96107588
公開日1997年1月22日 申請日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月2日
發(fā)明者蘭達爾·W·里奇, 理查德·J·威爾莫 申請人:摩托羅拉公司