專利名稱：時(shí)隙式模式操作的自動(dòng)增益控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)并特別涉及在無線電通信系統(tǒng)中使用的自動(dòng)增益控制電路。
在許多無線電接收機(jī)中，自動(dòng)增益控制(AGC)電路用于控制接收信號的動(dòng)態(tài)范圍。典型的AGC電路可以記錄接收信號的變化并且相應(yīng)地設(shè)置接收機(jī)的增益。這種AGC電路可以加入例如在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)的無線電通信系統(tǒng)中諸如蜂窩電話或車載移動(dòng)電話的移動(dòng)站所使用的接收機(jī)中。
諸如手持終端(“蜂窩電話”)或類似的便攜式終端的移動(dòng)站的無線電接收機(jī)的不同部分中的動(dòng)態(tài)范圍由于涉及節(jié)電的要求因而是重要的。便攜終端一般是電池供電的并且因而存在對于保存其中的電力的普遍考慮。本領(lǐng)域眾所周知，通過限制接收機(jī)內(nèi)的接收信號的動(dòng)態(tài)范圍，可以實(shí)現(xiàn)電力保持。例如，輸入到A/D變換器的無線電信號輸入的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)該盡可能地限制以便能夠在接收機(jī)中使用低分辨率，低功率的A/D變換器。而且，模擬放大器和濾波器部分的功率消耗與輸入信號的動(dòng)態(tài)范圍成正比。因此，在模擬和數(shù)字電路領(lǐng)域都存在對限制輸入信號的動(dòng)態(tài)范圍的有效的AGC電路的普遍需要。
數(shù)字AGC電路一般跟蹤接收信號的變化以便優(yōu)化有用的動(dòng)態(tài)范圍的使用。信號功率一般有利地作為控制參數(shù)因?yàn)樗钪苯拥赜绊懡邮諜C(jī)中的功率使用。在一般的接收機(jī)中，接收的信號功率的變化可能因?yàn)榭焖偎ヂ涠诒?例如，通過建筑物，和類似的外部干擾近點(diǎn)角的信號的遮蔽)，或者接收的信號功率可能由于內(nèi)部系統(tǒng)功率控制事件和由于內(nèi)部干擾源的影響而變化。而且接收信號功率的變化可能是由于與各種蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)的頻率信道變換。
蜂窩無線電系統(tǒng)經(jīng)常使用分層的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)以便通過分配網(wǎng)孔布局和基于用戶類型的頻率重新使用實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢。這種分層的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)在名稱為“簡明的HCS”、申請?zhí)枮?8/872,065，于1997年6月10日申請的美國專利申請中另外描述，并且上述申請文件在此結(jié)合作為參考。因?yàn)橐苿?dòng)用戶陷入不同的使用類別例如快速移動(dòng)和慢速移動(dòng)(例如基于汽車的移動(dòng)用戶和走著的移動(dòng)用戶)，不同的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)可以使用不同的操作參數(shù)例如最佳適應(yīng)快速移動(dòng)和慢速移動(dòng)用戶的不同網(wǎng)孔類別中的頻率分配。一般地，在分層的蜂窩系統(tǒng)中，用于慢速移動(dòng)用戶的網(wǎng)孔可以是為快速移動(dòng)用戶指定的較大網(wǎng)孔的子集，并且可以例如表示為“微微蜂窩區(qū)”，這在名稱為“自調(diào)諧信號強(qiáng)度閾值”，申請?zhí)枮?8/179,958，于1998年10月28日申請的美國專利申請中另外描述，并且該文件在此結(jié)合參考引用。但是，因?yàn)榭焖僖苿?dòng)用戶變成慢速移動(dòng)用戶是似乎可能的，反之亦然，并且為了便于在正常的操作過程中網(wǎng)孔到網(wǎng)孔的越區(qū)切換，對于移動(dòng)站來說經(jīng)常有必要監(jiān)視網(wǎng)孔轉(zhuǎn)接或越區(qū)切換的預(yù)期的相同和/或其它頻率信道。并且當(dāng)執(zhí)行這種預(yù)期切換的監(jiān)視時(shí)判斷AGC增益值的一些系統(tǒng)存在于現(xiàn)有技術(shù)中。一個(gè)這種系統(tǒng)公開在Tuutijarvi等人于1996年6月4日申請的美國專利申請?zhí)?,524,009中。Tuutijarvi等人公開了使用接收信號強(qiáng)度(RSS)測量過程的快速AGC設(shè)置。在Tuutijarvi等人的專利中，當(dāng)切換命令由基站發(fā)送給移動(dòng)站時(shí)，“空”時(shí)間片用于測量信號強(qiáng)度以便在移動(dòng)站轉(zhuǎn)換信道之前設(shè)置AGC。雖然這種系統(tǒng)可以提高切換時(shí)間，但是它不能實(shí)際改變AGC電路的時(shí)間常數(shù)并且可能在經(jīng)常監(jiān)視其它無線電信道的接收機(jī)中變成過載。
在CDMA系統(tǒng)中，接收信號可能包括所需的信號和干擾。一般地，干擾在接收信號中占優(yōu)勢，特別是當(dāng)考慮寬擴(kuò)頻方法的使用時(shí)。因此，AGC電路將不僅記錄信號功率而且記錄干擾功率。在CDMA系統(tǒng)中，可以預(yù)期移動(dòng)站執(zhí)行多頻信道上的測量，以便準(zhǔn)備頻率間切換。接收信號功率由于不同的干擾電平、不同的負(fù)載和可能的不同無線電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而可能顯著不同。還可以預(yù)期移動(dòng)站在與其他無線電通信系統(tǒng)有關(guān)的頻率信道上執(zhí)行測量以便執(zhí)行系統(tǒng)間切換。不管切換的動(dòng)機(jī)，他們應(yīng)該盡可能快地執(zhí)行，以便例如，不干擾與正在進(jìn)行的通話有關(guān)的話音質(zhì)量，或者完全沒有丟失呼叫連接的危險(xiǎn)。
情況還可能在CDMA系統(tǒng)有意改變干擾電平和/或所需信號電平中出現(xiàn)。例如，在一些無線電通信系統(tǒng)中，移動(dòng)站可以轉(zhuǎn)接為接收用于定位目的的其他信號。定位可以在移動(dòng)站中通過測量來自該移動(dòng)站內(nèi)的接收機(jī)上的多個(gè)基站的不同頻率信號實(shí)現(xiàn)。測量信號與接收該信號的基站有關(guān)的已知位置一起，被用于使用已知的方法例如三角測量來計(jì)算該接收機(jī)的位置。在這種測量中，減少起源于所需信號的相同基站或來自相鄰基站的干擾信號的功率可能是有利的?？梢灾貜?fù)執(zhí)行測量并且移動(dòng)站可能需要多次測量以便計(jì)算和/或更新其位置，特別是當(dāng)移動(dòng)時(shí)，這樣導(dǎo)致了正常接收和面向位置的測量方式、切換方式等之間的快速的轉(zhuǎn)接。識別非同步源還可能需要接收機(jī)在不同接收信號之間轉(zhuǎn)接，這另外在supra的相關(guān)的美國專利申請?zhí)?9/093,315中描述，該文獻(xiàn)在此結(jié)合作為參考。
但是問題發(fā)生在接收機(jī)中當(dāng)在新的頻率上啟動(dòng)AGC電路，特別是當(dāng)突然改變頻率信道時(shí)。因?yàn)榈湫偷腁GC電路包括一個(gè)控制環(huán)并且依賴濾波連續(xù)的信號采樣，它可以取某一個(gè)時(shí)間周期用于AGC電路調(diào)整。這可以叫做AGC“置位時(shí)間”。最小化AGC置位時(shí)間以便最小化AGC控制信號電平不在目標(biāo)范圍期間的時(shí)間是所希望的。如果多個(gè)切換，或頻率轉(zhuǎn)接經(jīng)?；蜻B續(xù)地出現(xiàn)，AGC置位時(shí)間可以占據(jù)整個(gè)轉(zhuǎn)接時(shí)間的很大比例并且成為保持信號質(zhì)量和節(jié)省功率的嚴(yán)重阻礙。
因而，本領(lǐng)域應(yīng)該懂得使盡可能快地測量和調(diào)整接收機(jī)增益的AGC電路具有最小的置位時(shí)間。這種電路會(huì)使在提高有效通話連接上的質(zhì)量測量的同時(shí)降低功率。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有改進(jìn)的數(shù)字AGC電路的接收機(jī)，該AGC電路使AGC控制的信號電平在目標(biāo)范圍之外期間的時(shí)間最小化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供當(dāng)在多個(gè)接收信號之間轉(zhuǎn)接時(shí)數(shù)字AGC電路的減小的置位時(shí)間，使得接收信號的動(dòng)態(tài)范圍盡可能快地由數(shù)字AGC電路限制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)電。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前面的和其他的目的在具有用于其中數(shù)字AGC電路在多個(gè)接收信號之間轉(zhuǎn)接的蜂窩通信系統(tǒng)的數(shù)字AGC電路的接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)。該接收機(jī)可以包括一個(gè)頻率合成器，用于改變耦合到控制處理器的頻率。該控制處理器耦合到用于存儲AGC參數(shù)的存儲器。該信號輸入可以在不同的頻率信道上接收多個(gè)接收信號。例如，在分層蜂窩系統(tǒng)中，多個(gè)接收信號可以代表來自例如用于切換目的被監(jiān)視的各個(gè)蜂窩的信號。耦合到頻率合成器，存儲器和數(shù)字AGC電路的控制器可以實(shí)現(xiàn)從多個(gè)接收信號的第一個(gè)信號到該多個(gè)接收信號的第二信號的轉(zhuǎn)接。該控制器還可以實(shí)現(xiàn)存儲的AGC參數(shù)的第一置位和存儲的AGC參數(shù)的第二置位以及第一系統(tǒng)狀態(tài)和第二系統(tǒng)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。該控制器還可以例如當(dāng)接收機(jī)最后轉(zhuǎn)換到第二系統(tǒng)狀態(tài)時(shí)，將與第二系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的控制參數(shù)加到增益控制參數(shù)已經(jīng)被預(yù)先存儲的數(shù)字AGC電路。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字AGC電路還可以包括一個(gè)數(shù)字濾波器，其特征在于一組系數(shù)和內(nèi)部狀態(tài)，并且存儲的AGC參數(shù)可以包括該組系數(shù)和用于多個(gè)頻率信道的每個(gè)信道的數(shù)字濾波器的內(nèi)部狀態(tài)和/或系統(tǒng)狀態(tài)的最后已知值。包括濾波器系數(shù)的第一組參數(shù)還可以與第一系統(tǒng)狀態(tài)和與多個(gè)接收信號的第一個(gè)信號有關(guān)的增益值有關(guān)。包括第二組濾波器系數(shù)的第二組參數(shù)可以與第二系統(tǒng)狀態(tài)和與多個(gè)接收信號的第二個(gè)信號有關(guān)的第二增益值有關(guān)。該第一增益值可以在接收第一信號期間調(diào)整，并且第二增益值可以在接收第二信號期間調(diào)整。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該控制器可以將接收機(jī)從接收與第二系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的第二信號轉(zhuǎn)接到與第一系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的多個(gè)接收信號的第一信號，檢索與存儲器中的第一系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的先前存儲的增益值，并且將檢索到的與第一系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的第一增益值應(yīng)用到該數(shù)字AGC電路，并且可以更新和接著存儲與第二系統(tǒng)狀態(tài)和第二接收信號有關(guān)的第二增益值。
在本發(fā)明的的一個(gè)可選實(shí)施例中，該控制器還可以采用一個(gè)線性預(yù)測器并且該存儲器可以用于存儲與在線性預(yù)測中使用的每個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)以前的AGC參數(shù)。在轉(zhuǎn)接到與第一系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的第一接收信號的過程中，該控制器可以提供與第一系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)的存儲的前一個(gè)值給線性預(yù)測器以便產(chǎn)生可以加到該數(shù)字AGC電路的第一增益值的當(dāng)前值，從而數(shù)字AGC電路的置位時(shí)間關(guān)于該多個(gè)接收信號的第一個(gè)信號減小。第一系統(tǒng)狀態(tài)還可以包括一個(gè)定時(shí)器值，該值使控制器確定第一AGC參數(shù)存儲在存儲器中的時(shí)間長度，從存儲器中檢索第一增益值并且只有當(dāng)該時(shí)間長度低于預(yù)定閾值時(shí)，將該第一增益值加到該數(shù)字AGC電路。因此脫離其有效性的狀態(tài)值不可以采用。但是，如果該增益值已經(jīng)存儲的時(shí)間長度高于預(yù)定閾值，則一個(gè)缺省的增益值可以加到數(shù)字AGC電路。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以配置為使該數(shù)字AGC電路適合于第一測量間隔期間的第一接收信號。在適合第一接收信號以后，數(shù)字AGC電路可以在存儲器中存儲與該數(shù)字AGC電路有關(guān)的第一組參數(shù)，第一輸入信號和第一測量間隔。第一組參數(shù)可以包括系統(tǒng)狀態(tài)，該系統(tǒng)狀態(tài)例如可以通過參考或結(jié)合，特別是存儲器中的第一接收信號而確定，該系統(tǒng)狀態(tài)例如包括信號頻率或頻道號，第一測量間隔例如包括定時(shí)器值，和相關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)，具有與數(shù)字AGC電路有關(guān)的狀態(tài)，例如包括與此有關(guān)的系數(shù)和參數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的操作過程中，控制器可以另外配置為從第二輸入信號轉(zhuǎn)換回第一輸入信號，此時(shí)，控制器可以將該數(shù)字AGC電路設(shè)置為從該第一存儲狀態(tài)得到的狀態(tài)。應(yīng)該知道以從第一存儲狀態(tài)得到的狀態(tài)設(shè)置數(shù)字AGC電路將對于數(shù)字AGC電路的設(shè)置時(shí)間，特別是當(dāng)?shù)谝惠斎胄盘柕奶匦砸呀?jīng)嚴(yán)重改變時(shí)取得有利的效果。該控制器可以另外配置為使數(shù)字AGC電路適合于第二測量間隔期間的第一輸入信號。還可以知道，例如在適合第二和連續(xù)的測量間隔期間以后，與數(shù)字AGC電路有關(guān)的狀態(tài)，第一信號，和第二以及連續(xù)的測量間隔還可以以與上面參考第一測量間隔描述的相似方式存儲。
附圖的簡述該發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過閱讀結(jié)合附圖的下面的詳細(xì)描述理解，其中

圖1描述了在宏蜂窩區(qū)/微蜂窩區(qū)分層設(shè)計(jì)中的移動(dòng)終端。
圖2是無線終端的方框圖。
圖3描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的數(shù)字增益控制的接收機(jī)。
圖4A描述根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字增益控制的放大器的一個(gè)例子。
圖4B描述根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字增益控制的放大器的另一個(gè)例子。
圖5說明可以結(jié)合本發(fā)明使用的復(fù)模數(shù)變換器。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意實(shí)施例的平均信號電平檢測器。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意實(shí)施例的一階AGC控制環(huán)。
圖8說明根據(jù)本發(fā)明的模式轉(zhuǎn)換自動(dòng)增益控制系統(tǒng)。
詳細(xì)描述在下面的描述中，為說明而非限制的目的，闡述了具體的細(xì)節(jié)，例如特定的電路、電路組件、技術(shù)等。以便提供對本發(fā)明的全面的理解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見本發(fā)明可以以脫離這些具體細(xì)節(jié)的其他實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。在其他情況下，省略了公知方法、設(shè)備和電路的詳細(xì)描述，以便不使本發(fā)明的描述模糊不清。
圖1示出移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的移動(dòng)電話10，該移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括屬于宏蜂窩區(qū)，或長距離系統(tǒng)的基站11，和屬于微蜂窩區(qū)或短距離系統(tǒng)的基站12。宏蜂窩區(qū)一般提供距離范圍10-30KM的通信服務(wù)。而微蜂窩區(qū)一般用于提供室內(nèi)覆蓋，例如在商場購物中。微蜂窩區(qū)通常包括在宏蜂窩區(qū)中，從而避免兩個(gè)系統(tǒng)之間的干擾，使用不同的頻率信道，例如宏蜂窩區(qū)的頻率信道F1和用于微蜂窩區(qū)的頻率信道F2。移動(dòng)電話10應(yīng)該自動(dòng)檢測何時(shí)移動(dòng)電話處于微蜂窩區(qū)12的范圍內(nèi)并且從通過宏蜂窩區(qū)的接收服務(wù)轉(zhuǎn)換到通過微蜂窩區(qū)的的接收服務(wù)。這優(yōu)化了整個(gè)系統(tǒng)的性能，因?yàn)槿绻苿?dòng)電話10繼續(xù)宏蜂窩區(qū)的接收服務(wù)，那將拒絕另一個(gè)移動(dòng)電話在擴(kuò)展的宏蜂窩區(qū)的覆蓋區(qū)域上使用頻率信道F1，而切換到微蜂窩區(qū)的接收服務(wù)拒絕另一個(gè)移動(dòng)電話只在有限的微蜂窩區(qū)的覆蓋區(qū)域上使用頻率F2。
叫做“越區(qū)切換”的從一個(gè)網(wǎng)孔到另一個(gè)網(wǎng)孔的移交服務(wù)的通常習(xí)慣，是移動(dòng)電話將測量不同傳輸?shù)男盘枏?qiáng)度，例如在頻率F1和F2上接收的信號強(qiáng)度，并且報(bào)告該測量強(qiáng)度給其當(dāng)前的服務(wù)基站或蜂窩。接著網(wǎng)絡(luò)注意到每個(gè)頻率和每個(gè)蜂窩區(qū)的有效容量，決定是否實(shí)現(xiàn)越區(qū)切換，并且向該移動(dòng)電話發(fā)出適當(dāng)命令。
當(dāng)移動(dòng)電話已經(jīng)在通話中占線時(shí)越區(qū)切換適用。當(dāng)已經(jīng)通過例如話音業(yè)務(wù)時(shí)，需要避免由需要測量其他頻率信道引起的對話音業(yè)務(wù)的過多中斷。還需要避免在小的，低成本和電池供電的移動(dòng)電話中的單獨(dú)業(yè)務(wù)接收機(jī)和測量接收機(jī)的復(fù)雜性。因此通過臨時(shí)重新調(diào)諧接收機(jī)從F1到F2和從F2到F1執(zhí)行測量。還可以有應(yīng)該在其上進(jìn)行測量的若干頻率信道，即，多于兩個(gè)信道，并且應(yīng)該進(jìn)行測量的頻率信道的列表從服務(wù)基站傳送到移動(dòng)站，并且可以包括與相鄰宏蜂窩區(qū)、微蜂窩區(qū)、專用微微小區(qū)、家用系統(tǒng)或辦公系統(tǒng)或通信衛(wèi)星有關(guān)的頻率。
當(dāng)移動(dòng)電話空閑時(shí)，即當(dāng)前未在通話中占線，它間歇地監(jiān)視來自當(dāng)前選擇的基站發(fā)射機(jī)的具有預(yù)先同意的占空因數(shù)的信號，該占空因數(shù)被選擇用以保存電池功率的最大值。該基站可以只在知道被收聽的期間中，叫做其“靜止模式時(shí)間片”，呼叫一個(gè)特定的移動(dòng)電話。不同的移動(dòng)電話被分配給不同的靜止模式時(shí)間片以便使呼叫負(fù)載的時(shí)間變化平坦。在其靜止模式時(shí)間片中，移動(dòng)電話具有在其他頻率信道上進(jìn)行信號測量的足夠的剩余時(shí)間，但是需要能夠盡可能快地實(shí)現(xiàn)這些以便最小化接收機(jī)加電并從電池取得電流的時(shí)間。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是減少與在其他基站頻率上進(jìn)行測量有關(guān)的接收機(jī)接通時(shí)間數(shù)。
從圖1中，可以知道在移動(dòng)電話分別到宏蜂窩區(qū)基站和微蜂窩區(qū)基站之間的距離比可以很大，例如10KM100m。信號強(qiáng)度已知根據(jù)大約距離的四次冪變化。微蜂窩區(qū)還可以使用與宏蜂窩區(qū)相比不同的天線增益和高度以及不同的發(fā)射功率電平，并且因此這種差別與移動(dòng)電話位置的不確定性的結(jié)合可以導(dǎo)致移動(dòng)電話必須對付信號電平中的大的變化。接收機(jī)可以應(yīng)付的信號電平中的變化量常規(guī)稱作其“動(dòng)態(tài)范圍”。通常，需要自動(dòng)增益控制(AGC)的一些形式包含大的動(dòng)態(tài)范圍，其中AGC電路將放大的接收機(jī)輸出信號與需要的閾值作比較并且自動(dòng)增加或減小放大倍數(shù)以便保持所需范圍內(nèi)的輸出信號。名稱叫做“l(fā)ogpolar信號處理”的一種可選的方法在Dent的美國專利5,048,059中描述，該專利在此結(jié)合作為引用。Logpolar技術(shù)在諸如FDMA或TDMA接收機(jī)的窄帶接收機(jī)中更容易使用并且不必要同樣適合例如CDMA接收機(jī)的寬帶接收機(jī)。
接收機(jī)的另一重要特性可以叫做“瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍”。當(dāng)接收機(jī)接收一個(gè)調(diào)幅(AM)信號，或非等幅信號時(shí)，幅值變化包含重要的信息并且，因此，不應(yīng)該失真。因此，在AM信號上工作的AGC系統(tǒng)控制放大的接收機(jī)輸出信號的相對長期平均值，以便不使更快速的承載幅值變化的信息失真。因而AGC系統(tǒng)通常包含一個(gè)低通濾波器以便分離由于例如從由于信號調(diào)制引起的較快變化的幅值變化中衰落引起的較慢變化的幅值改變。在采用具有4兆赫范圍的片速率的射頻載波的線性調(diào)制的CDMA系統(tǒng)中，原則上從低于1千赫的衰落分量中分離這些高調(diào)制分量沒有困難。當(dāng)平均信號電平被控制為某些值時(shí)，例如，一個(gè)伏特或一個(gè)單位，并且該信號是類似噪聲的信號時(shí)，例如許多CDMA信號的總和，其瞬時(shí)幅值可以容易地到達(dá)平均值的三倍或更多。實(shí)際上，一個(gè)真正類似高斯噪聲的信號峰值是無限的。然而實(shí)際的接收機(jī)放大器會(huì)將這些信號限制在某些電平因此引起了失真，并且AGC的目的則是控制信號的平均或均方根(rms)電平為例如3倍rms電平的峰值不被限幅。接收機(jī)的平均控制信號電平和限幅電平之間的比是瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍。
現(xiàn)代蜂窩電話系統(tǒng)使用數(shù)字傳輸方法，諸如TDMA或CDMA以便得到較高的傳輸特性和質(zhì)量。在接收機(jī)中處理這些信號包括將該信號放大、濾波和下變換為一個(gè)適當(dāng)?shù)牡椭蓄l，甚至變換為DC中心周圍的基帶I和Q信號，叫做復(fù)基帶(complex baseband)，并且接著使用模數(shù)變換器數(shù)字化該信號，該變換器保持該無線電信號的相位和幅值變化的復(fù)向量表示。數(shù)字化寬帶CDMA信號所需的高速模數(shù)變換器是耗電的，并且需要限制這種設(shè)備的位分辨率以便省電。因?yàn)镃DMA信號以遠(yuǎn)小于1的信號噪聲加干擾比是可解碼的，從量化噪聲的觀點(diǎn)考慮所需的模數(shù)變換器字長并不是很長，例如每個(gè)I和Q比特流，是兩個(gè)比特加符號位。但是，如果該信號的rms值是低于在無失真情況下應(yīng)該表示的峰值的3的因數(shù)，則需要一個(gè)另外的因數(shù)3或1.5比特的凈空高度，給出3-4比特加符號位表示。這假設(shè)AGC系統(tǒng)已經(jīng)成功地使用以便控制發(fā)給模數(shù)變換器的信號的rms電平以便準(zhǔn)確地得到正確范圍。如果AGC系統(tǒng)只能將信號電平控制在+/-3dB之內(nèi)，則在模數(shù)變換器中需要另一個(gè)分辨率比特。沒有AGC，圖1的情況下的信號電平的變化當(dāng)然會(huì)比+/-3dB大很多。因此寬帶CDMA接收機(jī)相對于它必須對付的可能的信號電平的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍可以具有很有限的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍。
根據(jù)本發(fā)明的可以實(shí)現(xiàn)的該發(fā)明的AGC系統(tǒng)和方法的一般的無線電話方框圖示在圖2中。信號通過移動(dòng)電話天線100以蜂窩頻帶中的各種頻率被接收，并且通過雙工器101傳送到接收機(jī)RF電路104，該電路可以包括固定的和可變的增益放大器，濾波，外插下變換和模數(shù)變換以便產(chǎn)生信號處理106的復(fù)數(shù)樣本。頻率合成器105由控制處理器107控制以便產(chǎn)生外插下變換的各個(gè)本振頻率，換句話說叫做混頻，因此控制被選擇用于信號處理而被變換的接收信號的頻率。在各個(gè)不同瞬間的控制處理器107可以因此控制接收機(jī)接收和處理包含第一頻率信道上的編碼話音信號的通信信號，并且可選地在第二頻率信道上進(jìn)行第二頻率信道的信號強(qiáng)度測量。
當(dāng)圖2的接收機(jī)突然變換為接收和處理在第二頻率上信號時(shí)，第二頻率信號比剛才在第一頻率上處理的信號強(qiáng)很多，該接收機(jī)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍可能瞬間超過其他，導(dǎo)致模數(shù)變換器激勵(lì)為滿標(biāo)值并且因此被限幅。該信號真正比限幅電平強(qiáng)的量對信號處理則是看不見的。相反地，如果接收機(jī)從第一頻率突然轉(zhuǎn)換到第二頻率時(shí)，第二頻率上的信號強(qiáng)度弱得多，在模數(shù)變換器的輸入端的減少的信號電平可能不會(huì)到達(dá)幅值的最低有效位以便該模數(shù)變換器輸出一個(gè)零值字符串。第二信號比第一信號弱的量對信號處理則也是不可見的。
假設(shè)AGC在使用中，AGC檢測器將最終檢測上面的條件之一并且因此減少或增加增益直到輸入到模數(shù)變換器的信號輸入電平再一次處于其最佳范圍的中間。但是，由于需要一個(gè)低通濾波器從減慢的衰落分量中分離所需的調(diào)幅分量，所以常規(guī)的AGC系統(tǒng)不能瞬時(shí)適應(yīng)該信號電平的變化。
部分克服上面問題的一個(gè)方法是在其他信號的測量期間加速AGC系統(tǒng)，與通過改變AGC的帶寬處理業(yè)務(wù)信號相反。當(dāng)AGC只需要測量信號電平并且不需要解碼該信息時(shí)，該AGC無需避免高頻、承載信息的、調(diào)幅分量失真。然而，該AGC的帶寬通過具有存儲器的一個(gè)元件，例如電容確定。如果需要可變的AGC，則數(shù)字存儲器元件比模擬元件例如電容器更適合。而且，在業(yè)務(wù)模式中使用的低通濾波器的存儲器元件中存儲的值應(yīng)該在測量模式期間保存并且為了恢復(fù)業(yè)務(wù)模式而被重新調(diào)用。
因此，根據(jù)提供的本發(fā)明，一個(gè)數(shù)字AGC系統(tǒng)包括存儲器元件，用于存儲與第一操作模式例如解碼在第一頻率上接收的業(yè)務(wù)信號有關(guān)的記憶的AGC值；和包括存儲器元件，用于存儲與第二操作模式，例如解碼在第二頻率上進(jìn)行信號強(qiáng)度測量有關(guān)的記憶的AGC值。一般地，有一個(gè)存儲器用于存儲可能的系統(tǒng)狀態(tài)表，此處系統(tǒng)狀態(tài)可以包括表示操作模式(業(yè)務(wù)模式、測量模式等)的多個(gè)值；與該狀態(tài)有關(guān)的頻率信道；與該狀態(tài)有關(guān)的AGC濾波器系數(shù)，和最后知道的AGC濾波器存儲器元件值，例如與該狀態(tài)有關(guān)的增益值。本發(fā)明還包括信號處理，例如信號處理器106或控制處理器107中的軟件程序，用于從存儲器中檢索以前狀態(tài)并且將該檢索到的值裝載到該AGC系統(tǒng)的工作寄存器中，頻率合成器和數(shù)字控制的增益放大級。該信號處理在退出該狀態(tài)時(shí)存儲該更新狀態(tài)并檢索到不同的存儲狀態(tài)之前，還利用檢索到的濾波器系數(shù)處理接收到的信號采樣以便更新檢索狀態(tài)值，例如增益值或其他濾波器存儲元件值。任選地，該信號處理可以包括線性預(yù)測，根據(jù)在以前情況下確定為最佳的增益，預(yù)測對于當(dāng)前在給定頻率信道上接收信號最佳的增益。該線性預(yù)測還可以任選地采用一個(gè)定時(shí)器值，表示從確定前次增益值為最佳起的經(jīng)過時(shí)間。當(dāng)前的定時(shí)器值以及在未來的線性預(yù)測中使用的更新增益值還可以存儲在狀態(tài)寄存器中。當(dāng)相關(guān)的存儲定時(shí)器值表示大于閾值的經(jīng)過時(shí)間時(shí)，該發(fā)明還可以包括不使用預(yù)測的或檢索的增益值，并且在這種情況下，使用缺省的增益值或執(zhí)行缺省的使用的增益值的計(jì)算。
圖3示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示意實(shí)施例的數(shù)字增益控制的接收機(jī)的方框圖。來自天線的接收信號通過發(fā)射/接收雙工器傳輸?shù)降驮肼暦糯笃?LNA 50)。在RF濾波器51中另外濾波之后，接收的信號通過在混頻器52中外插混頻被轉(zhuǎn)換為中頻，混頻器52具有一個(gè)來自可編程的頻率合成器的本振信號。然后該中頻(IF)信號在IF濾波器53中帶通濾波以便限制該信號帶寬為實(shí)質(zhì)上一個(gè)無線電信道。
該IF信號利用數(shù)字增益控制的IF放大器60另外被放大一個(gè)可變量。該IF信號另外可以在方塊70中處理用于模數(shù)變換，導(dǎo)致根據(jù)慣例如果以笛卡爾表示由(I，Q)表示的復(fù)數(shù)流。
可以可選使用Polar或Logpolar表示。信號處理器106/107處理該復(fù)數(shù)流以便解碼接收信息并且產(chǎn)生數(shù)字控制比特給數(shù)字增益控制的放大器60以保持發(fā)送到模數(shù)變換器的信號電平處于最佳范圍。
圖4a和4b示出根據(jù)本發(fā)明的示意實(shí)施例的數(shù)字增益控制的放大器60的兩個(gè)可能的設(shè)計(jì)。在圖4a中，電壓或電流控制的IF AGC放大器鏈61a，61b，61c放大該輸入信號以便根據(jù)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器62提供給放大級的一個(gè)模擬控制信號(電壓或電流)產(chǎn)生放大一個(gè)數(shù)量的輸出信號。在多級AGC放大器中，可以提供一個(gè)增加的AGC控制信號以便逐漸減少整個(gè)增益，首先從減少末級增益開始，接著減少用于另外增益減少的前置級的增益，并且最后當(dāng)需要大的增益減少時(shí)，減少第一級的增益。這個(gè)所謂的“延遲的AGC”系統(tǒng)避免了在該信號仍然弱于中等信號電平的同時(shí)，使放大器的噪聲系數(shù)降級過多。通過在信號處理器106中存儲一個(gè)查找表，增益對控制比特的控制曲線可以安排為任意所需的，該查找表被預(yù)先校準(zhǔn)以便將所需的增益減少因數(shù)映射為正確的控制比特。例如，該查找表可以安排為將以0.5分貝步長表示的增益減少因數(shù)映射為加到數(shù)模變換器62的控制比特碼型，接著給出分貝的線性控制特性。
圖4b示出可以由多個(gè)控制比特b1，b2，b3直接增益控制的放大器。雙極晶體管TR1，TR2是每個(gè)具有四個(gè)發(fā)射極(在這個(gè)例子中)、一個(gè)基極和一個(gè)集電極的多發(fā)射極晶體管。這種晶體管可以在讓發(fā)射極單獨(dú)的同時(shí)，通過并聯(lián)四個(gè)雙極晶體管的基極和集電極端產(chǎn)生。該兩個(gè)晶體管形成平衡輸入基極端之間的差分放大器，平衡輸入基極端具有出現(xiàn)在平衡集電極輸出端的平衡輸入信號(Vin，-Vin)和放大的輸出信號電流(Iout，-Iout)。從輸入電壓+/-Vin到輸出電流+/-Iout的放大由下式給出Iout＝Vin/R，此處R是發(fā)射極端之間的等效電阻。R可以通過控制電流源I1，I2，I3而變化，上述電流源分別具有為ON或OFF的控制比特b1，b2，b3。例如，如果b1表明接通I1，則整個(gè)發(fā)射極電阻R等于與R1并聯(lián)的Ro(由于Io總是ON，所以它總是存在)R＝R0R1/(R0＋R1)作為選擇，比特b2或b3，或比特b1和比特b2，比特b1和比特b3等甚至給出8種可能R值的所有三個(gè)比特可以表明它們是可以選擇的?？梢赃x擇R1，R2，R3和R0的值以便當(dāng)控制比特通過其八個(gè)可能值而增加時(shí)給出線性電導(dǎo)級數(shù)。作為選擇，可以作出接近8，0.5分貝的步長。
圖4b的放大器可以是類似的放大器鏈中的一個(gè)放大器.在那種情況下，如果包含在該鏈中的第一放大器提供8個(gè)0.5分貝步長，則在該鏈中的另一個(gè)放大器可以提供大約4分貝步長，并且如果第二放大器提供8個(gè)4分貝的步長，則第三放大器提供大約32分貝步長，以此類推。因此分貝相對控制比特碼的近似線性控制特性可以通過適當(dāng)級聯(lián)圖4b所示類型設(shè)計(jì)的放大器提供。在圖4a和圖4b的兩種情況下，可以使用電容器平滑離散增益值之間的階梯躍變。一般地，在包括許多片周期的一個(gè)CDMA碼元周期保持接近固定增益是希望的，因而適當(dāng)?shù)碾A梯躍變持續(xù)時(shí)間例如將是64片碼元周期，或4兆赫的片速率的16uS。這可以通過慢動(dòng)電流源I1、I2和I3的接通和切斷速率，或通過數(shù)模變換器62的輸出電壓線的電容提供。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明可以使用的復(fù)模數(shù)變換器62。來自AGC控制的放大器60的放大的IF信號加到由同相混頻器71a構(gòu)成的正交下變換器的輸入端，它將該輸入信號乘以局部產(chǎn)生器72產(chǎn)生的IF中心頻率的余弦波，并且加到正交混頻器71b的輸入端，此處它乘以來自產(chǎn)生器72的正弦波。該混頻器輸出在濾波器73a、73b中低通濾波以便消除雙-IF分量和補(bǔ)充已經(jīng)由IF濾波器53部分執(zhí)行的信道濾波。接著濾波器73a、73b的輸出饋入快閃變換器74a、74b，此處該信號被量化為四個(gè)比特值，即在最大可能正電平和最大可能負(fù)電平之間分布的16個(gè)最接近的可能的電平?？梢灶A(yù)期制造快閃變換器的各種方法，例如使用16比較器以便將該輸入信號與16個(gè)電平的每個(gè)比較，作為選擇，使用將該信號和0作比較的比較器以便確定信號符號，并且接著使用8個(gè)比較器量化數(shù)值為3比特，給出符號數(shù)值表示。量化電平可以不一致地隔開，接著該四比特的輸出使用一個(gè)查找表被變換為它們表示的實(shí)際電平，該查找表指定該電平為比4大的一個(gè)較大比特?cái)?shù)。為統(tǒng)一隔開量化間隔的電平，電平可以表示+/-1單位、+/-3單位、+/-5單位、+/-7單位、+/-11單位、+/-13單位或+/-15單位。該發(fā)明的AGC系統(tǒng)的一個(gè)目的是保證信號保持在快閃變換器的16個(gè)可能的電平平均的中間，例如在電平+5和電平-5之間擺動(dòng)，同時(shí)不超過最大正電平+15或最大負(fù)電平-15。因此信號處理器106/107確定平均(例如，rms或均方)信號電平，并且如果值太高，則放大器60的增益將通過改變該控制比特而減少，可選地如果該平均信號太低，則該增益將增加。
可以采用數(shù)字化無線電信號的其他方法，例如上面結(jié)合的美國專利5,048,059的logpolar方法，或作為選擇，Puckette等人的美國專利4,888,557的正交采樣方法，在此結(jié)合作為參考。
圖6示出可以由信號處理器106/107使用以執(zhí)行前述功能的一種類型的平均信號電平檢測器。其中，4比特I信號被加到平方邏輯(Square logic)80a和Q信號同樣被加到平方邏輯80b。4比特量化可以通過將它們加到給出平方的16值查找表而被平方。在符號幅值表示中，只有3比特幅值需要被加到8單元查找表以便得到平方。該平方值被加入加法器81中。應(yīng)該懂得I平方加Q平方是復(fù)向量無線電信號的瞬間幅值的平方的測量，該值對于純調(diào)相的信號而言將是常數(shù)。但是由于非不變幅度調(diào)制的原因而該結(jié)果將以高頻率波動(dòng)，并且高頻波動(dòng)應(yīng)該消除以便產(chǎn)生一個(gè)均方信號電平的平滑值。一階(單極)低通濾波器在圖6中示出，它實(shí)現(xiàn)算法下一個(gè)平均值＝最后平均值＋(輸入值-最后平均值)/2n選擇除數(shù)2n以便可以通過簡單的n位右移實(shí)現(xiàn)，并且確定低通濾波器能夠多快地跟蹤輸入的改變。預(yù)期在不同的接收機(jī)模式中將需要不同的濾波器速度，作出規(guī)定通過設(shè)置處理器106/107中的濾波器速度改變“n”。同樣，預(yù)期接收模式改變可能需要存儲當(dāng)前的累加器值并且通過從存儲器中檢索以前的值替換，作出規(guī)定將累加器設(shè)置為處理器106/107中的值。當(dāng)然該低通濾波器完全可以被構(gòu)造成可編程的數(shù)字信號處理器中的一個(gè)適當(dāng)?shù)能浖绦颉?br> 如果需要，表示均方信號幅值的累加器輸出值，在需要均方根時(shí)，可以進(jìn)行平方根操作，或如果該平均信號電平以分貝表示則執(zhí)行算邏功能。以其他方式測量平均信號電平也是可能的，例如，以符號幅值表示，可以使用I和Q幅度的和并且低通濾波；作為選擇，I和Q超過最大正或負(fù)電平的次數(shù)可以觀察到并且用作控制參數(shù)。在上面使用的方法中，無論用什么方式表示是很不重要的，AGC系統(tǒng)的一個(gè)目的是控制參數(shù)，使之平均等于以相同方式表達(dá)的目標(biāo)值。
圖7示出用于控制信號電平接近目標(biāo)平均值的一階控制環(huán)。該測量的信號電平，不管用什么方法定義和測量，通過比較器88中的減法與以相同方式定義的目標(biāo)信號電平作比較。該差是與所需目標(biāo)值的差異或誤差。通過在定標(biāo)器89中除以2m定標(biāo)誤差并且接著通過累加加法器91的定標(biāo)值和累加器92中的前一個(gè)累積值在積分器90中求積分，在適當(dāng)時(shí)鐘或時(shí)基的每個(gè)滴答。注意到有關(guān)在CDMA碼元間隔上保持固定增益的愿望，時(shí)鐘周期可以適合一個(gè)CDMA碼元周期例如16uS。
如果該累加值是正的，表示該信號持續(xù)處于大于該目標(biāo)電平的電平的一種趨勢，從累加器92中提取的控制比特控制AGC放大器60以便實(shí)現(xiàn)增益減少。相反地，如果該累加的誤差值是負(fù)的，表示該信號持續(xù)處于過低電平的趨勢，則從累加器92的控制比特將表示增加的增益。因此，負(fù)的累加值選擇高增益，而正的累加值選擇低增益。當(dāng)然，這種符號規(guī)約在需要時(shí)可以容易地顛倒，或通過在累加器92和AGC放大器60之間插入一個(gè)查找表改變成任何規(guī)約以便使該累加器比特格式適合于控制AGC放大器所期望的格式。例如，該查找表可以線性化該AGC放大器的分貝增益控制特性。
定標(biāo)1/2m確定AGC反映信號電平變化的速度。預(yù)計(jì)最佳反映速度在不同的接收機(jī)操作模式中是不同的，作出規(guī)定通過將其設(shè)置為處理器106/107的值來改變“m”。同樣，預(yù)期該累加器值應(yīng)該在從一個(gè)接收機(jī)模式改變?yōu)榱硪唤邮諜C(jī)模式的過程中存儲，通過重新調(diào)用以前存儲的值用于新模式來替換它，作出規(guī)定設(shè)置該累加器值，它還從處理器確定接收機(jī)的增益。輸入給比較器88的測量的平均信號電平可以在輸入到AGC之前進(jìn)行下采樣以便適應(yīng)低通濾波器和AGC中不同的采樣速率。
因此在圖6和圖7的組合中，已經(jīng)識別出四個(gè)AGC有關(guān)的參數(shù)，這些參數(shù)可以方便地與從接收機(jī)第一操作模式向接收機(jī)第二操作模式的改變相關(guān)聯(lián)地存儲并且重新調(diào)用和在變回第一模式的過程中復(fù)位。這些參數(shù)是1.涉及信號強(qiáng)度測量平滑濾波器時(shí)間常數(shù)的“n”；2.用于平滑濾波器的累加器值(V)；3.與AGC控制環(huán)速度有關(guān)的“m”；和4.與當(dāng)前增益設(shè)置有關(guān)的累加器值(G)。
這四個(gè)參數(shù)使用一階平滑濾波器和一階控制環(huán)發(fā)生。當(dāng)然可以使用高階濾波器和控制環(huán)。例如，可以使用二階無限沖擊響應(yīng)(IIR)平滑濾波器，該濾波器由兩個(gè)系數(shù)定義并且具有存儲的兩個(gè)內(nèi)部存儲器狀態(tài)。同樣可以使用二階控制環(huán)，該控制環(huán)具有串聯(lián)的兩個(gè)累加器-積分器和衰減期限以保證穩(wěn)定性，如從鎖相環(huán)理論公知的。二階控制環(huán)特征也在于確定該環(huán)的固有頻率和衰減系數(shù)的兩個(gè)系數(shù)，并且具有可以方便存儲的兩個(gè)內(nèi)部存儲器狀態(tài)(累加器值)。但是，當(dāng)該環(huán)包含一個(gè)飽和元件時(shí)，二階控制環(huán)可能是不穩(wěn)定的，并且該低分辨率模數(shù)變換器表示這種元件。
圖8表示上述的元件的組合以便形成根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)模式自適應(yīng)AGC系統(tǒng)。反饋控制環(huán)的操作描述作為圖3給出；但是，成為該環(huán)特征的性能和當(dāng)前狀態(tài)的標(biāo)號為“n”，V，“m”和“G”的參數(shù)示出連接到存儲器100，存儲器100還耦合到模式選擇控制器101。存儲器100，模式選擇控制器101，平滑濾波器(圖6)和環(huán)積分器(圖7)可以都是圖2的信號處理器106或控制處理器107的一部分，它因此也控制其他方框例如頻率合成器105。
具體化根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的圖8的電路的接收機(jī)可以在圖8中說明性標(biāo)為MODE 1、MODE 2、MODE 3和MODE 4的多種模式下工作。圖1的宏蜂窩區(qū)/微蜂窩區(qū)情況中描述的兩個(gè)示例模式，分別解碼小區(qū)的信息信號，并且瞬間切換頻率到另一個(gè)小區(qū)的頻率以便測量其他小區(qū)的整個(gè)信號強(qiáng)度。但是可以展望其他模式，例如靜止模式，其中空閑模式中的移動(dòng)電話功率下降以便節(jié)約電池和例如在每秒20毫秒的指定的尋呼時(shí)間片中，定期喚醒，以便確定呼叫報(bào)警消息是否寫著由網(wǎng)絡(luò)發(fā)射的地址。當(dāng)從靜止模式喚醒時(shí)，可能需要使用不同的AGC參數(shù)，例如更快地重新調(diào)整對于該信號電平的接收機(jī)增益，該參數(shù)可能在1秒內(nèi)顯著改變，與業(yè)務(wù)模式相比，此處AGC幾乎連續(xù)地可操作。然而根據(jù)本發(fā)明可以處理的另一個(gè)可能模式，是加電之后的初始捕獲，其中該移動(dòng)電話，優(yōu)選地以知道的似然性，查找無線電信號的頻率表，并且處理找到的試圖同步和解碼由網(wǎng)站發(fā)射的廣播控制信號的最強(qiáng)信號。初始捕獲需要接收機(jī)模式靈活，并且這種操作在美國專利申請序列號為09/236,083(Dent于1999年1月25日申請的)中描述并且標(biāo)題為“具有并行執(zhí)行的多級CDMA同步”，在此結(jié)合作為參考。
確定AGC參數(shù)對于每種模式最佳不是這個(gè)發(fā)明的目的，本發(fā)明的目的是期望它們將是不同的并且提供對于每種模式單獨(dú)存儲和檢索它們的機(jī)制。該存儲由控制器101控制下的存儲器100提供并且在與選擇不同模式或頻率信道的同步中由控制器101實(shí)現(xiàn)檢索。
當(dāng)改變模式時(shí)，例如從靜止模式喚醒，或當(dāng)瞬間中斷的業(yè)務(wù)模式間歇地掃描另一個(gè)頻率信道時(shí)，以前存儲的對于新模式的適當(dāng)?shù)膮?shù)組被從存儲器100中重新調(diào)用。雖然系數(shù)不能動(dòng)態(tài)地改變參數(shù)，但是濾波器和控制器狀態(tài)參數(shù)(例如V和G)可能由于沒被允許連續(xù)地測量采樣的信號而變得過時(shí)。因此產(chǎn)生從過去的測量或過去的增益值預(yù)測將來情況的增益值G的需要，并且還可能需要復(fù)位V為用于開始新信號平滑的一缺省值。預(yù)測一般包括確定從過去歷史的變化率并外插，外插需要知道經(jīng)過時(shí)間。外插中的成功還依賴于包含的時(shí)間長度。如果該經(jīng)過時(shí)間太長，則即使外插的存儲的參數(shù)，可能也不是準(zhǔn)確的預(yù)測。在這些情況下，需要檢測預(yù)測何時(shí)是可疑的并且需要回復(fù)到缺省的操作模式，例如用于設(shè)置缺省的增益，或通過建立首次大的增益步長來擴(kuò)大對于正確增益值的擴(kuò)大查找，注意該測量的信號強(qiáng)度是否為零或使檢測器已經(jīng)飽和，并且如果那樣則繼續(xù)減小增益步長大小直到該信號強(qiáng)度落入該信號強(qiáng)度檢測器的范圍之內(nèi)并且該環(huán)可以閉合。因此對于定時(shí)器的需要是明顯的以便確定從最后修改存儲的參數(shù)組的經(jīng)過時(shí)間。該定時(shí)器例如可以由控制器101在退出一種模式時(shí)存儲參數(shù)組的時(shí)候讀出。在下一次恢復(fù)模式時(shí)，當(dāng)前的定時(shí)器值將與存儲值作比較以便確定所經(jīng)過的時(shí)間，該時(shí)間將與一個(gè)閾值作比較。如果所經(jīng)過的時(shí)間大于閾值，則將調(diào)用確定初始AGC參數(shù)的缺省方法，否則如果所經(jīng)過的時(shí)間小于該閾值，則AGC參數(shù)將根據(jù)存儲的參數(shù)和經(jīng)過的時(shí)間預(yù)測。
本領(lǐng)域以不同的方式公知預(yù)測以前值的參數(shù)的各種方法諸如線性預(yù)測、自回歸，或卡爾曼濾波?？柭鼮V波器例如可以同時(shí)設(shè)計(jì)為估計(jì)未來信號強(qiáng)度和信號的信號強(qiáng)度變化速率。該信號強(qiáng)度及其導(dǎo)數(shù)還可以由增益G及其導(dǎo)數(shù)代替，因?yàn)橐郧笆褂玫脑鲆媾c信號強(qiáng)度密切相關(guān)。這種2階可變卡爾曼濾波器包括由P表示的2×2矩陣，初始化其具有大的對角線項(xiàng)并且接著在每次測量后連續(xù)更新。P階矩陣元幅度確定在每次反映改進(jìn)的估計(jì)值的每次測量之后，允許每次新的測量影響變量和縮減的估計(jì)的程度的多少。防止P階矩陣進(jìn)入0，如果允許其為0，將恰好導(dǎo)致提供變量的平均值，而不是記錄變化值。為了允許跟蹤變化值，在每次測量之后通過加一個(gè)通常由Q表示的常數(shù)矩陣來“增加”P矩陣。Q矩陣反映允許濾波器以多快速度記錄變化值。明顯地，存儲器100還可以擴(kuò)展為存儲一個(gè)卡爾曼P矩陣、一個(gè)Q矩陣、定時(shí)器值和增益導(dǎo)數(shù)以及增益值，以及諸如模式指示器和頻率信道號的其他指示器，以便該發(fā)明被配備成用于執(zhí)行增益或信號強(qiáng)度值的線性預(yù)測，從而提高間歇接收信號的增益匹配。這種計(jì)算還可以通過存儲在信號處理器106或控制處理器107中適當(dāng)?shù)能浖绦驁?zhí)行。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在無須脫離由下面權(quán)利要求書描述的發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以利用有關(guān)上面教導(dǎo)中給出的主題的許多改變構(gòu)造一種模式自適應(yīng)的AGC系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種接收機(jī)，包括一個(gè)天線用于接收信號；一個(gè)增益控制的放大器，用于放大所述接收信號；一個(gè)模數(shù)變換器，用于將所述放大信號變換為數(shù)字值的流；和一個(gè)處理器，用于和接收所述數(shù)字值并且當(dāng)所述接收機(jī)工作在第一模式時(shí)使用第一組參數(shù)值選擇性地控制所述增益控制放大器的增益和當(dāng)所述接收機(jī)工作在第二模式時(shí)使用第二組參數(shù)值。
2.權(quán)利要求1的接收機(jī)，其中所述第一模式是用于接收分配給所述接收機(jī)的業(yè)務(wù)信道上所述信號的業(yè)務(wù)模式并且所述第二模式是用于測量其他信道上信號的測量模式。
3.權(quán)利要求1的接收機(jī)，其中所述第一模式是靜止模式，其中所述接收機(jī)工作在第一功率電平，所述第二模式是工作模式，其中所述接收機(jī)工作在大于所述第一功率電平的第二功率電平。
4.權(quán)利要求1的接收機(jī)，其中所述處理器確定由使用低通濾波器的所述模數(shù)變換器輸出的平均信號電平。
5.權(quán)利要求4的接收機(jī)，其中所述低通濾波器是一階濾波器并且其中所述第一組參數(shù)值包括一個(gè)第一濾波器時(shí)間常值并且所述第二組參數(shù)值包含不同于所述第一濾波器時(shí)間常值的第二濾波器時(shí)間常值。
6.權(quán)利要求5的接收機(jī)，所述第一模式是用于接收分配給所述接收機(jī)的業(yè)務(wù)信道上的所述信號的業(yè)務(wù)模式并且所述第二模式是用于測量其他信道上的信號的測量模式，并且其中所述第一濾波器時(shí)間常數(shù)值提供比所述第二濾波器時(shí)間常數(shù)值小的濾波器帶寬。
7.權(quán)利要求5的接收機(jī)，其中所述一階濾波器包括一個(gè)可設(shè)置的累加器，其中可以由所述處理器使用根據(jù)所述接收機(jī)是否分別工作在所述第一或第二操作模式下的所述第一和第二組參數(shù)值中選擇的值設(shè)置累加器。
8.權(quán)利要求4的接收機(jī)，其中所述低通濾波器是二階或更高階濾波器。
9.權(quán)利要求4的接收機(jī)，其中所述處理器還包括一個(gè)控制環(huán)，用于將所述平均信號電平與目標(biāo)平均信號電平作比較并且根據(jù)所述比較控制所述增益，所述控制環(huán)至少包括一個(gè)可變參數(shù)，該參數(shù)使用根據(jù)所述接收機(jī)是否分別工作在所述第一或第二操作模式下的所述第一和第二組參數(shù)值中選擇的值設(shè)置。
10.權(quán)利要求9的接收機(jī)，其中所述至少一個(gè)可變參數(shù)是確定執(zhí)行自動(dòng)增益控制速度的比例因數(shù)。
11.權(quán)利要求9的接收機(jī)，其中所述控制環(huán)包括一個(gè)可設(shè)置的累加器的值作為所述至少一個(gè)可變參數(shù)。
12.權(quán)利要求1的接收機(jī)，還包括用于存儲所述第一和第二參數(shù)值的一個(gè)存儲器裝置。
13.權(quán)利要求12的接收機(jī)，其中每個(gè)所述第一和第二組參數(shù)值包括與濾波器時(shí)間常數(shù)有關(guān)的第一值，與濾波器的累積值有關(guān)的第二值，與比例因數(shù)有關(guān)的第三值，與積分器的累積值有關(guān)的第四值。
14.權(quán)利要求12的接收機(jī)，其中所述處理器還是可操作的以便根據(jù)至少一個(gè)另外操作模式調(diào)整并且其中所述存儲器裝置包括用于每個(gè)所述至少一個(gè)另外操作模式的一組參數(shù)值。
15.權(quán)利要求1的接收機(jī)，還包括一個(gè)定時(shí)器，用于確定從所述第一和第二組參數(shù)值之一由所述處理器使用起的經(jīng)過時(shí)間；其中如果所述經(jīng)過時(shí)間大于一個(gè)閾值，則所述處理器使用一組缺省的參數(shù)值，并且其中如果所述經(jīng)過時(shí)間小于所述閾值，則所述處理器根據(jù)一組存儲的參數(shù)值和所述的經(jīng)過時(shí)間預(yù)測一組參數(shù)值。
16.一種用于控制接收機(jī)中數(shù)字自動(dòng)增益控制(AGC)電路的方法，該方法包括步驟從所述接收機(jī)的第一操作模式轉(zhuǎn)換成所述接收機(jī)的第二操作模式；通過使用一組與所述第二操作模式有關(guān)的參數(shù)值控制與所述接收機(jī)中放大器有關(guān)的增益以便處理在所述接收機(jī)被轉(zhuǎn)換為工作在所述第二模式之后的接收信號，其中所述第一模式的該組參數(shù)值不同于所述第二模式的參數(shù)值。
17.權(quán)利要求14的方法，其中所述轉(zhuǎn)換步驟還包括步驟操作所述第一模式中的所述接收機(jī)以便接收分配給它的業(yè)務(wù)信道上的信號；轉(zhuǎn)換成所述第二模式；和操作所述第二模式中的所述接收機(jī)以便測量與除所述業(yè)務(wù)信道以外的信道有關(guān)的信號強(qiáng)度。
18.權(quán)利要求14的方法，其中所述轉(zhuǎn)換步驟還包括步驟操作靜止模式中的所述接收機(jī)以便定期喚醒和在分配的尋呼信道時(shí)隙中接收信號；從所述靜止模式轉(zhuǎn)換成其中所述接收機(jī)使用較多功率的活動(dòng)模式；和操作所述活動(dòng)模式中的所述接收機(jī)以便接收業(yè)務(wù)信號。
19.權(quán)利要求14的方法，還包括步驟將所述放大器輸出進(jìn)行模/數(shù)變換以便產(chǎn)生數(shù)字信號；和確定使用低通濾波器的所述數(shù)字信號的平均信號電平。
20.權(quán)利要求17的方法，其中所述低通濾波器是一階濾波器并且其中所述第一模式的所述參數(shù)值組包括第一濾波器時(shí)間常值并且所述第二模式的所述參數(shù)值組包括不同于所述第一濾波器時(shí)間常值的第二濾波器時(shí)間常值。
21.權(quán)利要求18的方法，其中所述第一模式是用于接收分配給所述接收機(jī)的業(yè)務(wù)信道上的所述信號的業(yè)務(wù)模式并且所述第二模式是用于測量其他信道上信號的測量模式，并且其中所述第一濾波器時(shí)間常值提供比所述第二濾波器時(shí)間常值小的濾波器帶寬。
22.權(quán)利要求18的方法，其中所述一階濾波器包括一個(gè)可設(shè)置的累加器，其中累加器可以由所述處理器利用從根據(jù)所述接收機(jī)是工作在所述第一還是第二操作模式下的所述第一和第二組參數(shù)值中選擇的值設(shè)置。
23.權(quán)利要求17的方法，其中所述低通濾波器是二階或較高階濾波器。
24.權(quán)利要求17的方法，還包括步驟將所述平均信號電平與目標(biāo)平均信號電平作比較；和根據(jù)所述比較控制所述增益，所述控制環(huán)至少包括一個(gè)可變參數(shù)，使用從根據(jù)所述接收機(jī)是分別工作在第一操作模式還是第二操作模式下的第一和第二組參數(shù)值中選擇的值設(shè)置該參數(shù)。
25.權(quán)利要求22的方法，其中所述至少一個(gè)可變參數(shù)是確定執(zhí)行自動(dòng)增益控制的速度的比例系數(shù)。
26.權(quán)利要求22的方法，其中所述至少一個(gè)可變參數(shù)是可設(shè)置的累加器的值。
27.權(quán)利要求14的方法，還包括步驟分別存儲與所述第一和第二模式有關(guān)的第一和第二組參數(shù)值。
28.權(quán)利要求25的方法，其中每個(gè)所述第一和第二組參數(shù)值包括與濾波器時(shí)間常數(shù)有關(guān)的第一值，與濾波器的累加器值有關(guān)的第二值，與比例系數(shù)有關(guān)的第三值，和與積分器的累加器值有關(guān)的第四值。
29.權(quán)利要求14的方法，還包括步驟確定從由所述處理器使用所述第一和第二組參數(shù)值之一時(shí)起經(jīng)過的時(shí)間；其中如果所述經(jīng)過時(shí)間大于閾值，則所述處理器使用缺省的參數(shù)值組并且其中如果所述經(jīng)過時(shí)間小于所述閾值，則所述處理器根據(jù)存儲的參數(shù)值組和所述的經(jīng)過時(shí)間預(yù)測一組參數(shù)值。
30.權(quán)利要求1的接收機(jī)，其中所述第一模式是空閑模式，將該接收機(jī)從該模式中喚醒以便接收第一信道上的控制信道信號和所述第二模式是空閑模式，將該接收機(jī)從該模式中喚醒以便測量第二信道上的信號強(qiáng)度。
全文摘要
公開一種具有數(shù)字自動(dòng)增益控制(AGC)電路的接收機(jī)用于包括分層蜂窩系統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)中。該接收機(jī)包括一個(gè)控制器,它根據(jù)系統(tǒng)工作模式在增益控制值之間轉(zhuǎn)換。這樣,該AGC可以被最佳化用于不同類型的接收處理操作,例如話務(wù)接收和其他信道的測量。
文檔編號H03G1/00GK1333945SQ9981583
公開日2002年1月30日 申請日期1999年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月24日
發(fā)明者K·古斯塔夫松, P·登特, H·埃利松 申請人:艾利森電話股份有限公司