專利名稱：增益控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增益控制電路，尤其用于移動(dòng)通信設(shè)備的直接變換接收機(jī)中，但也不排除用于其他方面。
背景技術(shù)：
眾所周知在無線接收機(jī)中要提供自動(dòng)增益控制。由于無線接收機(jī)中的元件通常具有有限動(dòng)態(tài)范圍，需要進(jìn)行自動(dòng)增益控制。如果放大信號(hào)饋送到元件且信號(hào)水平超出了動(dòng)態(tài)范圍，則元件飽和。反之，如果信號(hào)沒有足夠放大，這樣放大信號(hào)電平落在門限水平以下，則元件檢測(cè)不到放大信號(hào)。這樣，自動(dòng)增益控制就用于將放大信號(hào)電平調(diào)整在元件的動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)。
理想的自動(dòng)增益控制應(yīng)能夠處理大而快速的信號(hào)變化。但實(shí)際上自動(dòng)增益控制通常是慢或有限的。通過增加接收機(jī)中所用元件的動(dòng)態(tài)范圍來補(bǔ)償慢或有限的自動(dòng)增益控制是可能的。但該解決方案成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖解決該問題，提供一種改進(jìn)的增益控制電路。
按照本發(fā)明提供了一種用于使信號(hào)功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上的增益控制電路，所述電路在第一調(diào)整中被安排確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)，如果不是，以預(yù)定方式修改所述信號(hào)以使所述修改信號(hào)的功率水平落在所述預(yù)定范圍內(nèi)，在第二調(diào)整中測(cè)量所述修改信號(hào)的功率水平并利用所述修改信號(hào)的測(cè)量功率水平進(jìn)一步修改所述修改信號(hào)，由此使所述進(jìn)一步修改信號(hào)的功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上。
預(yù)定范圍可以是電子元件或電路的動(dòng)態(tài)范圍。
增益控制電路可以被配置以僅利用兩個(gè)調(diào)整使信號(hào)功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上。
增益控制電路可以被安排以使信號(hào)功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上通過以預(yù)定方式修改所述信號(hào)并進(jìn)一步修改修改后的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。增益控制電路可以被安排通過檢查功率水平是否被限幅來確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)。增益控制電路可以被安排通過確定所述信號(hào)的平均功率水平是否落在另一個(gè)預(yù)定范圍之內(nèi)來確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)。另一個(gè)測(cè)量范圍可以提供測(cè)量范圍容許極限以考慮到信號(hào)平均誤差。增益控制電路可以被安排以預(yù)定的量修改所述信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排通過使增益變化預(yù)定的倍數(shù)來修改所述信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排通過選擇放大器多個(gè)固定增益中的一個(gè)修改所述信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排通過選擇放大器三個(gè)固定增益中的一個(gè)修改所述信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排一開始選擇具有中等增益的第一固定增益，然后通過選擇第二較低的或第三較高的固定增益來修改所述信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排通過將所述修改信號(hào)的功率水平與功率水平參考信號(hào)進(jìn)行比較以確定誤差值來測(cè)量所述修改信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排通過產(chǎn)生相關(guān)于誤差值的增益變化進(jìn)一步修改所述修改信號(hào)。增益控制電路可以被安排利用相對(duì)粗略的調(diào)整修改所述信號(hào)，利用相對(duì)精確的調(diào)整進(jìn)一步修改所述修改信號(hào)。
信號(hào)可以包括第一和第二順次的信號(hào)部分，增益控制電路可以被安排在第一信號(hào)部分確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)，如果不是，以預(yù)定方式修改所述信號(hào)，由此使所述修改信號(hào)的功率水平落在所述預(yù)定范圍之內(nèi)，在第二信號(hào)部分測(cè)量所述修改信號(hào)的功率水平，利用所述修改信號(hào)的測(cè)量功率水平進(jìn)一步修改所述修改信號(hào)，由此使所述進(jìn)一步修改信號(hào)的功率水平集中在所述參考信號(hào)的功率水平上。
增益控制電路可用于控制第一和第二放大器，可包括第一和第二輸出用于分別控制所述第一和第二放大器的增益。增益控制電路可以被配置使所述第一放大器改變?cè)鲆嬉砸灶A(yù)定方式修改所述信號(hào)，可以被配置使所述第二放大器改變?cè)鲆嬉赃M(jìn)一步修改所述修改信號(hào)。增益控制電路可以被配置使所述第一放大器在所述第一和第二調(diào)整中只改變?cè)鲆嬉淮巍?br> 測(cè)量范圍可以是一個(gè)可靠測(cè)量的范圍，可以包括正邊界和零邊界，或正邊界和負(fù)邊界。增益控制電路可以在第一調(diào)整中被安排以一個(gè)相應(yīng)于信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)/產(chǎn)品定義最大幅值超出最接近測(cè)量范圍界限的量適當(dāng)?shù)匦薷乃鲂盘?hào)，以將信號(hào)帶回測(cè)量范圍之內(nèi)。適當(dāng)?shù)匦薷木褪前凑招盘?hào)是未飽和的還是已飽和的來改變信號(hào)。增益控制電路可以遵循第1、2、3或4代電信標(biāo)準(zhǔn)，或派生的標(biāo)準(zhǔn)，最大標(biāo)準(zhǔn)/產(chǎn)品定義信號(hào)幅值就可以來自于所述標(biāo)準(zhǔn)。增益控制電路可以被安排在第一調(diào)整中以按照信號(hào)超出了哪個(gè)預(yù)定范圍界限的不同量來修改所述信號(hào)。
按照本發(fā)明也提供了一種包括增益控制電路和第一、第二放大器的無線接收機(jī)。
無線接收機(jī)可以被配置使所述第一放大器改變?cè)鲆嬉砸灶A(yù)定方式修改所述信號(hào)。無線接收機(jī)可以被配置使所述第二放大器改變?cè)鲆嬉赃M(jìn)一步修改所述修改信號(hào)。無線接收機(jī)可以被配置使所述第一放大器在所述信號(hào)功率水平集中在所述參考信號(hào)的功率水平上之前僅改變?cè)鲆嬉淮?。信?hào)可以包括所述第二放大器的輸出。第一放大器可以是射頻放大器，例如低噪聲放大器。第二放大器可以是基帶放大器。所述第二放大器的輸出可以饋送到元件，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器。增益控制電路可以被安排通過檢查所述元件的輸出是否被限幅確定所述信號(hào)的功率水平是否落在預(yù)定范圍之內(nèi)。增益控制電路可以被安排檢查所述元件所述輸出的預(yù)定數(shù)目的樣本。第一放大器可以具有多個(gè)可選擇的固定增益。第二放大器可以具有多個(gè)可選擇的固定增益。第一放大器可以具有三個(gè)可選擇的固定增益。增益控制電路可以被初始安排配置第一放大器具有第一固定增益，第一固定增益高于第二固定增益、低于第三固定增益。增益控制電路可以被初始安排配置第二放大器具有大體上在最低可選擇增益和最高可選擇增益之間的一半的增益。增益控制電路可以被安排通過選擇所述第一放大器的所述第二或第三固定增益修改所述信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排通過將所述修改信號(hào)的功率水平與功率水平參考信號(hào)比較以確定誤差值來測(cè)量修改信號(hào)的功率水平。增益控制電路可以被安排抽取所述修改信號(hào)的功率水平的預(yù)定數(shù)目的樣本。增益控制電路可以被安排取所述預(yù)定數(shù)目樣本的平均值。增益控制電路可以被安排利用所述預(yù)定數(shù)目樣本的所述平均值來確定所述誤差值。增益控制電路可以被安排通過調(diào)整第二放大器的增益進(jìn)一步修改所述信號(hào)。調(diào)整第二放大器的增益可能與誤差值有關(guān)。無線還可以包括第三放大器。信號(hào)可以包括所述第二和第三放大器的分別輸出的平均值。增益控制電路可以被安排調(diào)整第二和第三放大器的增益。無線接收機(jī)可以接收包括相應(yīng)于所述第一和第二信號(hào)部分的第一和第二順次的無線信號(hào)部分的無線信號(hào)。無線信號(hào)部分可以包括編碼碼元。無線接收機(jī)可以用于遵循第三代無線標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)中。無線接收機(jī)可以用于碼分多址(CDMA)無線網(wǎng)絡(luò)中。無線接收機(jī)可以用于寬帶碼分多址(WCDMA)無線網(wǎng)絡(luò)中。
按照本發(fā)明還提供一種用于使信號(hào)的功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上的增益控制方法，該方法包括在第一調(diào)整中確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)，如果不是，以預(yù)定方式修改所述信號(hào)以使所述修改信號(hào)的功率水平落在所述預(yù)定范圍內(nèi)，在第二調(diào)整中測(cè)量所述修改信號(hào)的功率水平并利用所述修改信號(hào)的測(cè)量功率水平進(jìn)一步修改所述修改信號(hào)，由此使所述進(jìn)一步修改信號(hào)的功率水平集中在所述參考信號(hào)的功率水平上。
按照本發(fā)明還可以提供用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序。


現(xiàn)通過實(shí)例并參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1表示移動(dòng)電話手機(jī)；圖2是圖1所示的移動(dòng)電話手機(jī)的電路示意框圖；圖3是圖1所示的移動(dòng)電話手機(jī)中包括的直接變換接收機(jī)的框圖；圖4表示用于由圖3所示的直接變換接收機(jī)接收的無線信道；圖5是包括在圖3所示的直接變換接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制電路的框圖；圖6顯示了包括在直接變換接收機(jī)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍；圖7顯示了包括在自動(dòng)增益控制電路的計(jì)數(shù)器和由模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收的功率之間的關(guān)系；圖8是自動(dòng)增益控制電路工作的方法流程圖；以及圖9表示了兩階自動(dòng)增益控制方法。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了移動(dòng)電話手機(jī)1形式的移動(dòng)通信設(shè)備，有時(shí)稱為蜂窩電話手機(jī)。手機(jī)1包括傳聲器2、按鍵3、液晶顯示器(LCD)4和揚(yáng)聲器5。手機(jī)1遵循所謂“第三代”標(biāo)準(zhǔn)。在本例中，手機(jī)1用于寬帶碼分多址(W-CDMA)系統(tǒng)并適于頻分雙工(FDD)及時(shí)分雙工(TDD)傳輸模式。在第三代術(shù)語中，手機(jī)1稱為用戶設(shè)備(UE)。
圖2表示包括在手機(jī)1中的電路。信號(hào)處理在數(shù)字微型控制器6的控制下執(zhí)行，數(shù)字微型控制器具有相關(guān)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM/只讀存儲(chǔ)器ROM7和閃速存儲(chǔ)器8。電子模擬音頻信號(hào)由傳聲器2產(chǎn)生，前置放大器9放大。類似地，模擬音頻信號(hào)通過放大器10饋送到揚(yáng)聲器5。微型控制器6從按鍵3接收指令信號(hào)并控制LCD4和閃速存儲(chǔ)器8的工作。
關(guān)于用戶身份的信息保存在通用用戶身份模塊(USIM)11中，該用戶身份模塊11在讀卡機(jī)12中可卸下地接收該信息。無線信號(hào)通過與信號(hào)處理部分15經(jīng)與射頻部分14相連的天線13收發(fā)，信號(hào)處理部分被配置在微型控制器6的控制下處理信號(hào)。
用在語音方面時(shí)，信號(hào)處理部分15從傳聲器放大器9接收模擬信號(hào)并執(zhí)行多個(gè)處理過程。這些處理過程包括模擬信號(hào)的數(shù)字化、可變速率語音編碼、信道編碼和信道擴(kuò)展，在信道編碼中加進(jìn)誤差保護(hù)和控制數(shù)據(jù)。信號(hào)處理部分15將用于發(fā)射的數(shù)據(jù)饋送到射頻部分14用于調(diào)制，在本例中使用四相移相鍵控(QPSK)調(diào)制，放大，并通過天線元件13發(fā)射到無線基站(未示)，無線基站稱為節(jié)點(diǎn)B，位于UMTS陸地?zé)o線接入(UTRA)網(wǎng)絡(luò)(未示)。
同樣地，從UTRA網(wǎng)絡(luò)(未示)接收的信號(hào)通過天線元件13饋送，由射頻部分14解調(diào)，并饋送到信號(hào)處理部分15用于解擴(kuò)展和解碼以產(chǎn)生模擬信號(hào)，模擬信號(hào)饋送到放大器10和揚(yáng)聲器5。手機(jī)1由電池16供電。
參照?qǐng)D3，射頻部分14(圖2)包括直接變換接收機(jī)，它執(zhí)行按照本發(fā)明的增益控制方法。
直接變換接收機(jī)包括低噪聲放大器(LNA)17形式的射頻放大器。LNA17從天線13通過雙工器(未示)接收輸入信號(hào)，饋送到混頻電路18，混頻電路包括第一和第二混頻器19，20，本地振蕩器21和移相器22。LNA17的輸出連接到混頻器19，20各自的第一輸入。從本地振蕩器21的輸出信號(hào)饋送到移相器22自己的第一輸入。移相器的第一和第二輸出連接到混頻器19，20各自的第二輸入。混頻器19，20各自的輸出23，24連接到基帶電路25，基帶電路包括第一和第二基帶放大器26，27以及第一和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29。模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29各自的輸出30，31饋送到解調(diào)器32，解調(diào)器的輸出將解調(diào)信號(hào)33送至信號(hào)處理部分15(圖2)。在本例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29具有6位輸出。
直接變換接收機(jī)配有自動(dòng)增益控制電路34，用于通過控制線35，36，37設(shè)置LNA17和基帶放大器26，27的增益。自動(dòng)增益控制電路優(yōu)選地通過硬件實(shí)現(xiàn)。其具有速度方面的好處?；蛘撸詣?dòng)增益控制電路也可以通過軟件以虛擬電路實(shí)現(xiàn)。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29具有有限的動(dòng)態(tài)范圍。在本例中，每一模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的信噪比是33dB。雖然模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29具有有限的33dB的動(dòng)態(tài)范圍，饋送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的信號(hào)可以具有在81dB范圍之內(nèi)的功率。信號(hào)范圍的上限可以對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)和/或產(chǎn)品定義最大信號(hào)水平，在本例中42dB，信號(hào)范圍的下限可以對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)/產(chǎn)品定義最小信號(hào)水平，在本例中-39dB。信號(hào)范圍可按照電信標(biāo)準(zhǔn)定義，在本例中是3g標(biāo)準(zhǔn)。這樣，就要求自動(dòng)增益控制電路34能夠通過控制放大器17，26，27的增益調(diào)整饋送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的信號(hào)功率以將信號(hào)功率與轉(zhuǎn)換器28，29的動(dòng)態(tài)范圍匹配。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其是利用包括粗略和精確步驟的兩階方法實(shí)現(xiàn)的。
參照?qǐng)D4，手機(jī)1(圖1)通過無線信道38與UTRA網(wǎng)絡(luò)(未示)通信，無線信道38可用于收發(fā)數(shù)據(jù)。無線信道38中的用戶數(shù)據(jù)利用相對(duì)高速率的偽隨機(jī)比特流擴(kuò)展，稱為擴(kuò)展碼。在擴(kuò)展碼內(nèi)的數(shù)據(jù)比特通常稱為碼片。信道38劃分成幀39，每一幀39進(jìn)一步劃分成多個(gè)時(shí)隙40。對(duì)于TDD WCDMA來說，信道38的帶寬為5MHz，碼片速率為3.84Mcps，而每一幀39的持續(xù)時(shí)間為10ms，并劃分為15個(gè)時(shí)隙。每一時(shí)隙39可用于傳輸用戶數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)并包括多個(gè)碼片41。數(shù)據(jù)以碼元42的形式傳輸，每一碼元42由預(yù)定數(shù)目的碼片41表示，例如16碼片。
無線接口的總體描述在3rdGeneration Partnership ProjectTechnical Specification 25.201 V5.0.0(2001-12)及其中參照的技術(shù)規(guī)范以及Jonathan P.Castro的“The UMTS Network and RadioAccess Technology”(John Wiley&Sons，Ltd.Chichester，2001)的第4章中給出。
在手機(jī)1，功率水平從一個(gè)時(shí)隙到下一個(gè)時(shí)隙是變化的，可能相差到40dB。這是因?yàn)楸环峙涔蚕硖囟〞r(shí)隙的用戶數(shù)目發(fā)生變化和信道衰落。
現(xiàn)在將更加詳細(xì)地描述用于調(diào)整饋送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)功率的裝置
參照?qǐng)D5，自動(dòng)增益控制電路34接收I和Q信號(hào)30，31。在本例中，每一信號(hào)30，31都是能夠代表從-31到31的幅值的6數(shù)字比特的帶符號(hào)字的形式。
第一電路43對(duì)I和Q信號(hào)30，31進(jìn)行取樣44，45。在本例中，信號(hào)30，31是過取樣的，優(yōu)選地以因子5過取樣。
I和Q的樣本44，45饋送到第二電路46(46進(jìn)行的工作可通過軟件、硬件或其組合進(jìn)行)，第二電路例如通過將I和Q44，45幅值的平方相加，即P＝I2+Q2計(jì)算功率P。然后平均樣本以獲得平均功率值<P>。在本例中，每碼元在80樣本上取一次平均。平均值輸出為功率水平47。
第三電路48將功率水平值47與參考功率水平值49比較，例如通過從功率水平值47中減去參考功率水平值49，即ΔP＝P-Pref以產(chǎn)生誤差值50。
第四電路51(在51中進(jìn)行的工作可通過軟件、硬件或其組合進(jìn)行)接收誤差值50，并按照誤差值50的大小，改變計(jì)數(shù)器52，從計(jì)數(shù)器中讀出計(jì)數(shù)器值53(見第一調(diào)整)。在本例中，計(jì)數(shù)器52是5位寄存器。計(jì)數(shù)器52的范圍為0到27，即0≤N≤27，每一階代表功率變化3dB，這將在后面詳細(xì)解釋。
第五電路54(在54中進(jìn)行的工作可通過軟件、硬件或其組合進(jìn)行)解碼讀出值53到二進(jìn)制字信號(hào)形式的用于控制放大器17，26，27的增益的相應(yīng)控制信號(hào)35，36，37。用于基帶放大器26，27的控制信號(hào)35，36以基帶增益系數(shù)給出。用于LNA17的控制信號(hào)以低、中等或最大增益給出。
解碼規(guī)則如下(參照?qǐng)D7，在每一時(shí)隙的開始初始設(shè)置LNA為中等)首先LNA轉(zhuǎn)換如果(Counter@53≤GainMaxToMid && LNA＝Max)轉(zhuǎn)換LNA＝Mid如果(Counter@53≥GainMidToMax && LNA＝Mid)轉(zhuǎn)換LNA＝Max如果(Counter@53≤GainMidToLow && LNA＝Mid)轉(zhuǎn)換LNA＝Low如果(Counter@53≥GainLowToMid && LNA＝Low)轉(zhuǎn)換LNA＝Mid其次BB放大器增益補(bǔ)償如果(LNA＝Max)Counter@17＝Counter@53(即當(dāng)LNA最大時(shí)在BB不需要補(bǔ)償)如果(LNA＝Mid)Counter@17＝4+Counter@53(即LNA中等低于LNA最大12dB)如果(LNA＝Low)Counter@17＝4+5+Counter@53(即LNA低低于LNA中等15dB)最后BB放大器增益轉(zhuǎn)換如果(Counter@17＞9)Counter@17＝Counter@17-9(即滯后量＝9)否則Counter@17＝0參照?qǐng)D6表示了模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的動(dòng)態(tài)范圍。
參考功率水平值49被設(shè)置以提供低于滿刻度信號(hào)水平55的上部空間并位于量化噪聲水平56之上。在本例中，每一模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的動(dòng)態(tài)范圍是33dB。提供15dB的上部空間，包括9dB以考慮到傳輸信號(hào)的峰值對(duì)平均值比，6dB以考慮到時(shí)隙40的剩余部分的衰落不確定性。參考功率水平49可以被設(shè)置以按照無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供更多或更少的上部空間。
參照?qǐng)D7，直接變換接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍是81dB，是利用計(jì)數(shù)器52以3dB臺(tái)階控制的。調(diào)整計(jì)數(shù)器52的值改變放大器17，28，29的增益。例如，LNA17具有三個(gè)可選擇的固定增益，即最大、中等和低。
如前所述，范圍界于接收機(jī)可期望接收到的、可以來自于電信標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)/產(chǎn)品定義最大和最小信號(hào)電平之間。
現(xiàn)在詳述操作自動(dòng)增益控制電路34的方法參照?qǐng)D4到8，計(jì)數(shù)器52一開始設(shè)置為中等范圍值，優(yōu)選地N＝14。這使第五電路54發(fā)送控制信號(hào)37到LNA17設(shè)置其到中等增益(步驟S1)。
第一調(diào)整或階段進(jìn)行第一電路43在時(shí)隙40的開始對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的輸出30，31取樣(步驟S2)。在本例中，電路43在相當(dāng)于一個(gè)碼元42的16碼片41上以因子5過取樣。這樣，一個(gè)碼元42就取了80個(gè)樣本。第二電路46確定功率值47，該值饋送到第三電路48以與參考功率水平49比較以確定誤差值50(步驟S3和S4)。
然后確定功率水平47是否落在預(yù)定范圍之內(nèi)，在本例中相當(dāng)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的動(dòng)態(tài)范圍。
第四電路51分析誤差值ΔP并檢查其是否超出第一誤差門限ΔP1(步驟S5)。如果超出第一誤差門限ΔP1，表示功率水平45高于模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的滿刻度信號(hào)水平55，則第一大值ΔN1從計(jì)數(shù)器52中扣除(步驟S6)。在本例中，第一大值ΔN1為9，相當(dāng)于增益減少27dB。第五電路54讀出計(jì)數(shù)器52的值，LNA17從中等增益轉(zhuǎn)換到低增益。
如果誤差值ΔP不超過第一誤差門限ΔP1，第四電路53檢查其是否低于第二誤差門限ΔP2，其中ΔP1＞ΔP2(步驟S7)。如果未超出第二誤差門限，表示功率水平47低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的量化噪聲水平56，則第二大值ΔN2加到計(jì)數(shù)器52上(步驟S8)。在本例中，第一大值ΔN2為9，相當(dāng)于增益增加27dB。第五電路54讀出計(jì)數(shù)器52的值，LNA17從中等增益轉(zhuǎn)換到高增益。
圖9顯示了超出了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿刻度信號(hào)值55的信號(hào)功率水平57。增益減少以使調(diào)整后信號(hào)功率水平57’低于滿刻度信號(hào)值55并落在如陰影區(qū)域所示的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)。
過程的第二調(diào)整或階段進(jìn)行第一電路43對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的輸出30，31在下一個(gè)碼元42的16碼片41上取樣(步驟S9)。第二電路46確定另一個(gè)功率值47，該值饋送到第三電路48以與參考功率水平49比較以確定另一個(gè)誤差值ΔP(步驟S10和S11)。
第四電路48按照誤差值ΔP調(diào)整計(jì)數(shù)器52的值(步驟S12)。在本例中，因?yàn)樾盘?hào)功率落在模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29的動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，所以計(jì)算出誤差值。這樣，可以計(jì)算出與誤差值ΔP相關(guān)的第三值ΔN3，并從計(jì)數(shù)器52上加上或減去第三值以產(chǎn)生大體上為零的誤差值。
按照處理過程的第二階段，現(xiàn)在落在32dB動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)的調(diào)整后功率水平進(jìn)一步調(diào)整，直到其達(dá)到參考水平49。其如圖9所示，圖9顯示了增益正在減少以使進(jìn)一步調(diào)整后的信號(hào)功率水平57”集中在參考水平49。
如前所述，AGC算法包括兩次學(xué)習(xí)迭代，對(duì)每一時(shí)隙至多一次LNA轉(zhuǎn)換。其詳述如下初始設(shè)置為L(zhǎng)NA(17)＝Mid，Rx_dB_counter(53)＝14，這樣BBAmp_dB_counter(17)＝14+4-9＝9，兩次學(xué)習(xí)迭代如果信號(hào)功率落在ADC動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，則功率調(diào)整根據(jù)接收功率和A/D參考水平之間的差異作出。但是，如果信號(hào)功率高于ADC滿刻度或低于量化噪聲水平，第一功率測(cè)量不能代表精確輸入信號(hào)水平(a)當(dāng)在第一測(cè)量功率被限幅時(shí)，則RxdB(功率)計(jì)數(shù)器(53)下降9個(gè)點(diǎn)，相當(dāng)于增益減少27dB，LNA轉(zhuǎn)換到低增益。這使得LNA＝Low，且RX_dB_counter(53)＝14-9＝5，BBAmp_dB_counter(17)＝5+9-9＝5；在第一次學(xué)習(xí)后，信號(hào)就處于參考水平的[-12dB，+15dB]之內(nèi)，該差異確定了在第二次學(xué)習(xí)中BBAmp(26，27)所采用的增益舉一個(gè)極端的例子，信號(hào)處于參考水平以下12dB，則LNA保持為低，RX_dB_counter(53)＝5+4，BBAmp_dB_counter(17)＝9；舉另一個(gè)極端的例子，信號(hào)處于參考水平以上15dB，則LNA保持為低，Rx_dB_counter(53)＝5-5，BBAmp_dB_counter(17)＝0；(b)當(dāng)?shù)谝粶y(cè)量的功率遠(yuǎn)低于量化噪聲水平，RxdB計(jì)數(shù)器上升9個(gè)點(diǎn)，相當(dāng)于增益增加27dB，LNA轉(zhuǎn)換到最大增益。這使得LNA＝Max，且RX_dB_counter(53)＝14+9＝23，BBAmp_dB_counter(17)＝23-9＝14；在第一次學(xué)習(xí)后，信號(hào)就處于參考水平的[-12dB，+9dB]之內(nèi)，該差異確定了在第二次學(xué)習(xí)中BBAmp(26，27)所采用的增益舉一個(gè)極端的例子，信號(hào)處于參考水平以下12dB，則LNA保持為最大，RX_dB_counter(53)＝23+4，BBAmp_dB_counter(17)＝27-＝18；舉另一個(gè)極端的例子，信號(hào)處于參考水平以上9dB，則LNA保持為最大，Rx_dB_counter(53)＝23-3，BBAmp_dB_counter(17)＝20-9＝11；注意如果信號(hào)的平均功率正好高于參考水平15dB，測(cè)量平均功率將會(huì)由于限幅影響少于該水平。因此，第二次學(xué)習(xí)應(yīng)總適用，即使在第一次學(xué)習(xí)中信號(hào)功率落在ADC動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)，且在第二次學(xué)習(xí)中當(dāng)測(cè)量的平均信號(hào)功率低于滿刻度一兩個(gè)dB，應(yīng)將平均信號(hào)功率當(dāng)作是限幅的。這樣，允許第二次迭代將輸入功率水平帶回到低于滿刻度15dB的參考水平。這里，保留為上部空間的15dB中，9dB是考慮到峰值對(duì)平均值比(PAR)，6dB是考慮到時(shí)隙的剩余部分的衰落不確定性。
為了減少在訓(xùn)練期間的功率變化，還建議對(duì)于TDD，為在每一時(shí)隙的開始的兩個(gè)碼元，即TDD時(shí)隙的兩個(gè)前置碼使用單一信道碼。這兩個(gè)碼元(每個(gè)16碼片)只用于AGC訓(xùn)練。因?yàn)镻AR已經(jīng)保留在A/D轉(zhuǎn)換器的上部空間中了，所以對(duì)于AGC來說，獲得接收信號(hào)的平均功率是重要的。
這樣，兩階過程的優(yōu)點(diǎn)是能快速和精確地調(diào)整饋送到每一模數(shù)轉(zhuǎn)換器28，29(圖3)的信號(hào)功率水平。
為每一時(shí)隙僅LNA轉(zhuǎn)換一次設(shè)置LNA在每一時(shí)隙的開始為中等增益(見圖7)，轉(zhuǎn)換LNA要使功率變化至少(12-1.5)dB。因?yàn)橄胍诶脙蓚€(gè)順次的碼元的第一和第二學(xué)習(xí)迭代之間的功率變化一樣大是幾乎不可能的，因此LAN轉(zhuǎn)換至多僅一次。
過程迅速性的原因是為了獲得適當(dāng)?shù)脑鲆?，以兩次迭代和至多一次LNA轉(zhuǎn)換的方式修改信號(hào)。在本例中，修改信號(hào)包括每時(shí)隙40(圖4)轉(zhuǎn)換增益LNA17(圖3)一次或者根本不轉(zhuǎn)換。迅速性在WCDMA TDD系統(tǒng)中使用的手機(jī)的接收機(jī)中特別有用，因?yàn)槿绻荒苎杆佾@得增益的話，將產(chǎn)生鏈路性能損耗。
過程精確性的原因是在以預(yù)定方式修改了信號(hào)之后，修改后信號(hào)就能夠測(cè)量并可進(jìn)一步根據(jù)需要修改。
應(yīng)當(dāng)理解許多對(duì)上述實(shí)施例的修改都可以作出。直接變換接收機(jī)可以包括單一信道并具有單一LNA、單一基帶放大器和單一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中功率水平利用從模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出計(jì)算。接收機(jī)不需要是直接變換接收機(jī)，而可以是超外差式接收機(jī)。接收機(jī)可用于遵循其他標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)中，其他標(biāo)準(zhǔn)包括如CDMA2000的其他3g標(biāo)準(zhǔn)，如GSM的2g標(biāo)準(zhǔn)，或1g標(biāo)準(zhǔn)。其他標(biāo)準(zhǔn)包括派生的標(biāo)準(zhǔn)，如2.5g標(biāo)準(zhǔn)，例如EDGE GSM?？刹捎昧硪粋€(gè)信號(hào)電平，例如信號(hào)電壓或信號(hào)幅值替代信號(hào)功率。相應(yīng)地，可采用另一個(gè)參考信號(hào)，例如參考電壓信號(hào)電平或參考幅值信號(hào)電平。
權(quán)利要求
1.一種用于使信號(hào)功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上的增益控制電路，所述電路在第一調(diào)整中被安排確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)，如果不是，以預(yù)定方式修改所述信號(hào)以使所述修改后的信號(hào)的功率水平落在所述預(yù)定范圍內(nèi)，在第二調(diào)整中測(cè)量所述修改后的信號(hào)的功率水平并利用所述修改后的信號(hào)的測(cè)量功率水平進(jìn)一步修改所述修改后的信號(hào)，由此使所述進(jìn)一步修改后的信號(hào)的功率水平集中在所述參考信號(hào)的功率水平上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的增益控制電路，被安排以使信號(hào)功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上，通過以預(yù)定方式修改所述信號(hào)并進(jìn)一步修改修改后的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的增益控制電路，被安排通過檢查功率水平是否被限幅來確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的增益控制電路，被安排通過確定所述信號(hào)的平均功率水平是否落在另一個(gè)預(yù)定范圍之內(nèi)來確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的增益控制電路，其中另一個(gè)測(cè)量范圍提供測(cè)量范圍容許極限以考慮到信號(hào)平均誤差。
6.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，被安排以預(yù)定的量修改所述信號(hào)的功率水平。
7.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，被安排通過使增益變化預(yù)定的倍數(shù)來修改所述信號(hào)的功率水平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的增益控制電路，被安排通過選擇放大器多個(gè)固定增益中的一個(gè)來修改所述信號(hào)的功率水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的增益控制電路，被安排通過選擇放大器三個(gè)固定增益中的一個(gè)來修改所述信號(hào)的功率水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的增益控制電路，被初始安排選擇具有中等增益的第一固定增益，然后通過選擇第二較低的或第三較高的固定增益來修改所述信號(hào)的功率水平。
11.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，被安排通過將所述修改后的信號(hào)的功率水平與功率水平參考信號(hào)進(jìn)行比較以確定誤差值來測(cè)量所述修改后的信號(hào)的功率水平。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的增益控制電路，被安排通過產(chǎn)生相關(guān)于誤差值的增益變化來進(jìn)一步修改所述修改后的信號(hào)。
13.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，被安排利用相對(duì)粗略的調(diào)整來修改所述信號(hào)，利用相對(duì)精確的調(diào)整來進(jìn)一步修改所述修改后的信號(hào)。
14.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，其中所述信號(hào)包括第一和第二順次的信號(hào)部分，并且增益控制電路被安排在第一信號(hào)部分確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)，如果不是，以預(yù)定方式修改所述信號(hào)，由此使所述修改后的信號(hào)的功率水平落在所述預(yù)定范圍之內(nèi)，在第二信號(hào)部分測(cè)量所述修改后的信號(hào)的功率水平，利用所述修改后的信號(hào)的測(cè)量功率水平來進(jìn)一步修改所述修改后的信號(hào)，由此使所述進(jìn)一步修改后的信號(hào)的功率水平集中在所述參考信號(hào)的功率水平上。
15.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，用于控制第一和第二放大器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的增益控制電路，包括第一和第二輸出用于分別控制所述第一和第二放大器的增益。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的增益控制電路，被配置使所述第一放大器改變?cè)鲆嬉砸灶A(yù)定方式修改所述信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的增益控制電路，被配置使所述第二放大器改變?cè)鲆嬉赃M(jìn)一步修改所述修改后的信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任一個(gè)的增益控制電路，被配置使所述第一放大器在所述第一和第二調(diào)整中只改變?cè)鲆嬉淮巍?br> 20.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，其中預(yù)定范圍是增益控制電路測(cè)量范圍。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的增益控制電路，其中所述測(cè)量范圍是一個(gè)可靠測(cè)量的范圍。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的增益控制電路，其中所述測(cè)量范圍包括正邊界和零邊界。
23.根據(jù)權(quán)利要求20或21的增益控制電路，其中所述測(cè)量范圍包括正邊界和負(fù)邊界。
24.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，被安排在第一調(diào)整中以一個(gè)相應(yīng)于信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)/產(chǎn)品定義最大幅值超出最接近測(cè)量范圍界限的量來適當(dāng)?shù)匦薷乃鲂盘?hào)，以將信號(hào)帶回測(cè)量范圍之內(nèi)。
25.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，遵循第1、2、3或4代電信標(biāo)準(zhǔn)，或派生的標(biāo)準(zhǔn)，其中最大標(biāo)準(zhǔn)/產(chǎn)品定義信號(hào)幅值來自于所述標(biāo)準(zhǔn)。
26.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的增益控制電路，被安排在第一調(diào)整中以按照信號(hào)超出了哪個(gè)預(yù)定范圍界限的不同量來修改所述信號(hào)。
27.一種包括按照任一上述的權(quán)利要求的增益控制電路且還包括第一、第二放大器的無線接收機(jī)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的無線接收機(jī)，其中增益控制電路被安排通過檢查所述元件的輸出是否被限幅來確定所述信號(hào)的功率水平是否落在預(yù)定范圍之內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28的無線接收機(jī)，其中增益控制電路被安排來檢查所述元件所述輸出的預(yù)定數(shù)目的樣本。
30.根據(jù)任一上述的權(quán)利要求的增益控制電路或無線接收機(jī)，其中預(yù)定范圍是電子元件或電路的動(dòng)態(tài)范圍。
31.根據(jù)任一上述的權(quán)利要求的增益控制電路或無線接收機(jī)，被配置僅僅利用兩個(gè)調(diào)整使信號(hào)功率水平集中在功率水平參考信號(hào)上。
32.一種大體上如上并參照附圖的圖1-8所述的無線接收機(jī)。
33.一種用于使信號(hào)的功率水平集中在參考信號(hào)的功率水平上的增益控制方法，該方法包括在第一調(diào)整中確定所述信號(hào)的功率水平是否落在包含功率水平參考信號(hào)的預(yù)定范圍之內(nèi)，如果不是，以預(yù)定方式修改所述信號(hào)以使所述修改后的信號(hào)的功率水平落在所述預(yù)定范圍內(nèi)，且在第二調(diào)整中測(cè)量所述修改后的信號(hào)的功率水平并利用所述修改后的信號(hào)的測(cè)量功率水平進(jìn)一步修改所述修改后的信號(hào)，由此使所述進(jìn)一步修改后的信號(hào)的功率水平集中在所述參考信號(hào)的功率水平上。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的增益控制方法，僅僅利用兩個(gè)調(diào)整。
35.一種大體上如上并參照附圖的圖1-8所述的增益控制方法。
36.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求33的方法的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
一種用于改變?cè)谝苿?dòng)電話手機(jī)的直接變換接收機(jī)中的低噪聲放大器和基帶放大器的增益的自動(dòng)增益控制電路。自動(dòng)增益控制電路被配置利用兩階過程使加在模數(shù)轉(zhuǎn)換器上、信噪比為33dB的信號(hào)功率水平(57)集中在參考水平(49)上。
文檔編號(hào)H03G3/30GK1487765SQ0315510
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者Y·Y·吳, O·德雅, K·馬森, Y Y 吳 申請(qǐng)人:諾基亞有限公司