專利名稱：直接變頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電子電路，更特定地涉及用于無線(例如CDMA)通信系統(tǒng)的直接下變頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
在CDMA系統(tǒng)中，要發(fā)送的數(shù)據(jù)最初經(jīng)處理以產(chǎn)生更適于在無線通信信道上傳輸?shù)纳漕l(RF)已調(diào)信號(hào)。RF已調(diào)信號(hào)然后在通信信道上被發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的接收機(jī)，這些接收機(jī)可能是CDMA系統(tǒng)中的終端。被發(fā)射的信號(hào)受到不同的傳輸現(xiàn)象的影響，諸如衰落和多徑。這些現(xiàn)象導(dǎo)致了在終端處接收的RF已調(diào)信號(hào)位于較大的信號(hào)功率電平范圍內(nèi)，該范圍可能是100 dB或更多。
在給定的終端處，發(fā)射的信號(hào)被接收、調(diào)整且由接收機(jī)前端單元下變頻到基帶。一般，從RF到基帶的頻率下變換是由包括多個(gè)(例如兩個(gè))頻率下變換級(jí)的外差接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的。在第一級(jí)，接收到的信號(hào)從RF被下變換到中頻(IF)，其中一般要實(shí)現(xiàn)濾波和放大。在第二級(jí)，IF信號(hào)從IF下變換到基帶，其中要實(shí)現(xiàn)附加的處理以恢復(fù)被發(fā)射的數(shù)據(jù)。
外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)提供幾種好處。第一，可以選擇IF頻率使得由用于對(duì)接收到的信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)整和下變換的RF和模擬電路內(nèi)非線性引起的不期望的交調(diào)(IM)產(chǎn)物可以更容易地被濾去。第二，可以在RF和IF處提供多級(jí)濾波器和可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)以提供對(duì)接收到信號(hào)必要的濾波和放大。例如，RF放大器可能設(shè)計(jì)成提供40 dB的增益范圍，IF放大器可能被設(shè)計(jì)成提供60 dB的增益范圍，這兩個(gè)一起可以覆蓋對(duì)接收到信號(hào)的100 dB的動(dòng)態(tài)范圍。
對(duì)一些應(yīng)用，諸如蜂窩電話，最好能簡(jiǎn)化接收機(jī)設(shè)計(jì)以減少大小和費(fèi)用。而且，對(duì)諸如蜂窩電話的移動(dòng)應(yīng)用，最好能減少功耗以延長(zhǎng)次充電之間的電池的壽命。對(duì)這些應(yīng)用，直接下變頻接收機(jī)(又稱為零差接收機(jī)或零IF接收機(jī))可能提供這些期望的好處，這是因?yàn)樗皇褂靡患?jí)以將接收到的信號(hào)從RF下變頻到基帶。
在設(shè)計(jì)直接下變頻接收機(jī)中遇到幾個(gè)挑戰(zhàn)。例如，由于在直接下變頻接收機(jī)內(nèi)沒有IF信號(hào)，一般由外差接收機(jī)內(nèi)的IF放大器提供(例如60 dB)的增益范圍就需要在直接下變頻接收機(jī)內(nèi)的RF或基帶處提供。為避免對(duì)RF電路有附加要求且為減少費(fèi)用和電路復(fù)雜性，該IF增益范圍可能在基帶處提供。然而，如果在模數(shù)轉(zhuǎn)換后以數(shù)字方式提供基帶增益范圍，由于在ADC后以數(shù)字方式提供增益，則提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的基帶信號(hào)有較小的幅度。由于基帶信號(hào)的幅度較小，且DC偏置可能占信號(hào)幅度較大的百分比，基帶信號(hào)內(nèi)的DC偏置是直接下變頻接收機(jī)一個(gè)更關(guān)鍵的考慮因素。
因此在領(lǐng)域內(nèi)需要一個(gè)能提供需要的信號(hào)增益和DC偏置糾正的直接下變頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面提供了直接下變頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)，有DC環(huán)路以在模數(shù)轉(zhuǎn)換前后從信號(hào)分量中去除DC偏置、數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?DVGA)以提供增益范圍、自動(dòng)增益控制(AGC)環(huán)路以提供DVGA和RF/模擬電路的增益控制以及串行總線接口(SBI)單元使用小型串行接口提供對(duì)RF/模擬電路的控制。
在一方面，提供了一種自動(dòng)增益控制(AGC)裝置，工作在RF信號(hào)的直接變頻期間，該裝置包括模擬可變?cè)鲆娣糯笃?；耦合到該模擬可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵龅臄?shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鳎灰约霸鲆婵刂破?，用于測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度并控制所述模擬和數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆?；以及DC偏置對(duì)消器，放置于所述模擬可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵龊退鰯?shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮斎胫g。
在另一方面，VGA環(huán)路的操作模式部分根據(jù)DC環(huán)路的操作模式而被選擇。由于這兩個(gè)環(huán)路對(duì)同一信號(hào)分量操作(直接或間接地)，它們間有交互作用。在此提供環(huán)路技術(shù)以通知可能影響其他環(huán)路性能的事件，使得其它環(huán)路能合適地處理事件以最小化性能的惡化。例如，如果DC環(huán)路在捕獲模式操作以快速移去大DC偏置，則產(chǎn)生的大DC尖峰信號(hào)可能會(huì)對(duì)AGC環(huán)路產(chǎn)生惡化影響，所以可以觸發(fā)該事件，然后AGC環(huán)路可能以低增益模式或連同凍結(jié)模式操作以最小化DC尖峰信號(hào)對(duì)AGC環(huán)路操作的影響。
在另一方面，DC環(huán)路處于捕獲模式操作的持續(xù)時(shí)間與處于捕獲模式的DC環(huán)路的帶寬成反比。DC環(huán)路帶寬在捕獲模式時(shí)被設(shè)計(jì)成更寬以使得DC環(huán)路能更快地響應(yīng)并移去信號(hào)分量?jī)?nèi)的DC偏置。然而，更寬的環(huán)路帶寬還導(dǎo)致更多的由DC環(huán)路生成的環(huán)路噪聲。為限制總噪聲量(這包括要糾正的DC尖峰信號(hào)和環(huán)路噪聲)但同時(shí)允許DC環(huán)路在高帶寬上操作，DC環(huán)路處于捕獲模式操作的持續(xù)時(shí)間與環(huán)路帶寬成反比。由于更寬的環(huán)路帶寬能更快地糾正DC偏置，所以在捕獲模式花更少的時(shí)間可改善性能。
本發(fā)明的不同方面和實(shí)施例在以下將詳細(xì)描述。本發(fā)明還提供方法、數(shù)字信號(hào)處理器、接收機(jī)單元以及其他實(shí)現(xiàn)本發(fā)明不同方面、實(shí)施例以及特征的裝置和元件，如以下將詳述的。
附圖描述 通過下面提出的結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征、性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，附圖中相同的符號(hào)具有相同的標(biāo)識(shí)，其中

圖1是能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同方面和實(shí)施例的接收機(jī)單元的實(shí)施例的模塊圖； 圖2A是直接下變頻轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例模塊圖； 圖2B是DC偏置對(duì)消器的實(shí)施例模塊圖； 圖3是數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?DVGA)的實(shí)施例模塊圖； 圖4A是AGC環(huán)路單元的模塊圖； 圖4B是AGC控制單元的模塊圖；以及 圖4C是RF/模擬電路的增益轉(zhuǎn)移函數(shù)的實(shí)例圖。

具體實(shí)施例方式 圖1是能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同方面和實(shí)施例的接收機(jī)單元100的實(shí)施例圖表。接收機(jī)單元100可能在無線(例如CDMA)通信系統(tǒng)的終端內(nèi)或基站內(nèi)實(shí)現(xiàn)。為簡(jiǎn)潔起見，用在終端內(nèi)的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)描述了本發(fā)明的不同方面和實(shí)施例。為簡(jiǎn)潔起見，在此提供了特定設(shè)計(jì)值，但本發(fā)明范圍內(nèi)還能使用其他設(shè)計(jì)值。
在圖1中，從一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)(例如基站、GPS衛(wèi)星、廣播站等)來的一個(gè)或多個(gè)RF已調(diào)信號(hào)由天線112接收并提供給放大器(Amp)114。放大器114以特定增益對(duì)接收到的信號(hào)實(shí)現(xiàn)放大以提供經(jīng)放大的RF信號(hào)。放大器114可能包括一個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器(LNA)級(jí)，以提供特定范圍內(nèi)的增益和/或衰減(例如40 dB從最大增益到衰減)。放大器114的特定增益可能通過串行總線152由串行總線接口(SBI)單元150提供的增益控制消息確定。經(jīng)放大的RF信號(hào)然后由接收濾波器116濾波以移去噪聲和寄生信號(hào)，然后將過濾后的RF信號(hào)提供給直接下變頻器120。
直接下變頻器120實(shí)現(xiàn)對(duì)過濾后的RF信號(hào)從RF到基帶的直接正交下變頻。這可以通過將過濾后的RF信號(hào)與本地振蕩器(LO)復(fù)信號(hào)相乘(或相混)以提供復(fù)基帶信號(hào)。特別是，過濾后的RF信號(hào)可能與同相LO信號(hào)混頻以提供同相(I)基帶分量且與正交LO信號(hào)混頻以提供正交(Q)基帶分量。用來實(shí)現(xiàn)直接下變頻的混頻器可能分多級(jí)實(shí)現(xiàn)，這些級(jí)受控以提供不同增益，如下所述。在這種情況下，混頻器提供的特定的增益還可能由SBI單元150通過串行總線152提供的另一增益控制消息確定，如圖1所示。然后提供I和Q基帶分量給一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADCs)122。
ADCs 122將I和Q基帶分量數(shù)字化以提供相應(yīng)的I和Q采樣。ADCs 122可能以不同ADC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，諸如能濾波然后能在基帶分量的碼片速率幾倍處(對(duì)IS-95是1.2288 Mcps)對(duì)I和Q基帶分量過采樣的sigma-delta調(diào)制器。過采樣使得ADCs能提供更大的動(dòng)態(tài)范圍，且提供給I和Q采樣某個(gè)給定精度的更少的比特?cái)?shù)。在特定實(shí)施例中，ADCs 122以碼片速率的16倍(即chipx16)提供2比特I和Q采樣。其它類型的ADCs還可能在本發(fā)明范圍內(nèi)被采用。I和Q采樣從ADCs 122提供給數(shù)字濾波器124。
數(shù)字濾波器124濾去I和Q采樣以提供相應(yīng)的濾去的I和Q采樣。數(shù)字濾波器124可能實(shí)現(xiàn)任何數(shù)量的功能諸如鏡像抑制濾波、基帶脈沖匹配濾波、抽取、采樣速率轉(zhuǎn)換等等。在特定實(shí)施例中，數(shù)字濾波器124將在chipx8處的18比特過濾后的I和Q采樣提供給DC偏置對(duì)消器130。
DC偏置對(duì)消器130在過濾后的I和Q采樣內(nèi)移去DC偏置以提供相應(yīng)的DC偏置糾正I和Q采樣。在特定實(shí)施例中，DC偏置對(duì)消器130實(shí)現(xiàn)兩個(gè)DC偏置糾正環(huán)路，試圖在接收信號(hào)路徑上不同兩處移去DC偏置—一處在由直接下變頻120實(shí)現(xiàn)頻率下變換后在基帶處以及另一處在由濾波器124數(shù)字濾波后。DC偏置糾正將在以下詳述。
數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?DVGA)140然后數(shù)字化地放大DC偏置糾正I和Q采樣以提供I和Q數(shù)據(jù)給數(shù)字解調(diào)器144作相繼處理。在特定實(shí)施例中，DVGA 140提供chipx8的4比特I和Q數(shù)據(jù)。
數(shù)字解調(diào)器144對(duì)I和Q數(shù)據(jù)解調(diào)以提供已調(diào)數(shù)據(jù)，這可能被提供給相繼解碼器(未在圖1中示出)。解調(diào)器144可能實(shí)現(xiàn)為rake接收機(jī)，它可以在接收到的信號(hào)內(nèi)進(jìn)發(fā)地處理多個(gè)信號(hào)實(shí)例。對(duì)CDMA而言，rake接收機(jī)的每個(gè)系數(shù)可以設(shè)計(jì)成為(1)用復(fù)正弦信號(hào)對(duì)I和Q數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)以移去I和Q數(shù)據(jù)內(nèi)的頻率偏置，(2)用發(fā)射機(jī)處使用的復(fù)偽隨機(jī)噪聲(PN)序列對(duì)經(jīng)旋轉(zhuǎn)的I和Q數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)展，(3)發(fā)射機(jī)處使用的信道編碼(例如Walsh碼)對(duì)經(jīng)解擴(kuò)展的I和Q數(shù)據(jù)進(jìn)行解復(fù)蓋，以及(4)用從接收信號(hào)恢復(fù)的導(dǎo)頻對(duì)經(jīng)解復(fù)蓋的I和Q數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)解調(diào)。數(shù)字濾波器124，DC偏置對(duì)消器130、DVGA 140以及數(shù)字解調(diào)器144可能在一個(gè)或多個(gè)集成電路(ICs)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，例如在單一的數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)。
自動(dòng)增益控制(AGC)環(huán)路單元142從DVGA 140接收I和Q數(shù)據(jù)并從DC偏置對(duì)消器130接收DC_loop_mode信號(hào)，并在接收機(jī)單元100內(nèi)提供對(duì)不同可變?cè)鲆嬖脑鲆?。在一?shí)施例中，放大器114以及直接下變頻器120的增益被提供給SBI單元150，它然后通過串行總線152將合適的增益控制消息提供給這些元件。在考慮了從RF信號(hào)輸入到DVGA的輸入的時(shí)延后，DVGA 140的增益直接被提供給DVGA。AGC環(huán)路單元142提供放大器114、直接下變頻器120以及DVGA的的合適增益使得能獲得I和Q數(shù)據(jù)的期望幅度。AGC環(huán)路在以下詳細(xì)描述。
控制器160引導(dǎo)接收機(jī)單元100的不同操作。例如，控制器160可能引導(dǎo)DC偏置對(duì)消、AGC環(huán)路、DVGA、SBI等的操作。內(nèi)存162提供控制器160數(shù)據(jù)和程序代碼的存儲(chǔ)。
在一般的接收機(jī)設(shè)計(jì)中，接收信號(hào)的條件化可能由放大器、濾波器、混頻器等的一級(jí)或多級(jí)實(shí)現(xiàn)。例如，接收到的信號(hào)可能由一個(gè)或多個(gè)LNA級(jí)放大。而且，可能在LAN級(jí)之前和/或之后提供濾波，且一般在頻率下變換后實(shí)行。為簡(jiǎn)潔之故，這些不同信號(hào)調(diào)整級(jí)在圖1中集中在一起組成模塊。在本發(fā)明范圍內(nèi)還可以使用其它RF接收機(jī)設(shè)計(jì)。放大器114，直接下變頻120以及ADCs 122組成直接下變頻接收機(jī)的RF前端單元。
圖1提供的不同信號(hào)處理模塊的I和Q采樣的分辨率用于說明。對(duì)I和Q采樣可采用不同數(shù)目的比特分辨率和不同采樣速率，且這是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
DC偏置糾正 圖2A是直接下變頻120a的模塊圖，它是圖1中的直接下變頻器120的特定實(shí)施例。在直接下變頻器120a中，從接收濾波器116來的過濾后的RF信號(hào)被提供給混頻器212，它還接收從本地振蕩器218來的(復(fù)數(shù))LO信號(hào)。LO信號(hào)的頻率可能由頻率控制信號(hào)控制(這可能通過串行總線152或一些其它的信號(hào)線提供)且被設(shè)定到被恢復(fù)的RF已調(diào)信號(hào)的中心頻率?；祛l器212然后用復(fù)LO信號(hào)對(duì)過濾后的RF信號(hào)實(shí)現(xiàn)正交下變頻以提供同相和正交分量，然后將此提供給加法器214。
轉(zhuǎn)換器220接收數(shù)字DC偏置控制，它可能由DC偏置對(duì)消器130通過串行總線152提供且在圖2中標(biāo)識(shí)為SBI DC。轉(zhuǎn)換器220然后實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換以生成同相和正交分量相應(yīng)的DC1I和DC1Q的偏置控制值。在一實(shí)施例中，這些值用于控制混頻器212的偏壓電流使得信號(hào)分量?jī)?nèi)的DC偏置可能間接地被調(diào)整。
模擬電路222接收模擬DC偏置控制，這可能由DC偏置對(duì)消器130通過專用信號(hào)線提供并在圖2A內(nèi)表示為粗DC偏置。模擬電路222然后實(shí)現(xiàn)濾波和可能的電平移位和比例縮放以生成相應(yīng)的同相和正交分量的DC2I和DC2Q的DC偏置值。加法器214來的輸出分量然后經(jīng)低通濾波器/放大器216濾波并放大以提供I和Q基帶分量。
圖2B是DC偏置對(duì)消器130a的模塊圖，這是圖1中DC偏置對(duì)消器130的特定實(shí)施例。DC偏置對(duì)消器130a包括加法器232a和232b、DC環(huán)路控制單元234a和234b、SBI DC偏置控制器240以及DC環(huán)路控制器242。在一實(shí)施例中，DC偏置糾正對(duì)I和Q采樣分開實(shí)施。因此加法器232a和232b和DC環(huán)路控制單元234a和234b每個(gè)包括兩個(gè)元件，一個(gè)處理I采樣另一個(gè)處理Q采樣。
從數(shù)字濾波器124來的過濾后的I和Q采樣被提供給加法器232a，它將DC3I和DC3Q的固定DC偏置值相應(yīng)地從I和Q采樣中移去。加法器232a可能用于移去靜態(tài)的DC偏置(例如由電路不匹配等引起的)。從加法器232a來的I和Q輸出然后被提供給加法器232b，它進(jìn)一步將DC4I和DC4Q(由DC環(huán)路控制單元234b提供)的DC偏置從相應(yīng)的這些I和Q輸出中移去以提供DC偏置糾正的I和Q采樣。
DC環(huán)路控制單元234a從加法器232a接收I和Q輸出，確定在這些輸出中的DC偏置，并在直接下變頻器120a中將粗DC控制提供給模擬電路222。DC環(huán)路控制單元234b類似地從加法器232b接收I和Q輸出，確定在這些輸出中的DC偏置并將DC4I和DC4Q的DC偏置值提供給加法器234b。每個(gè)DC環(huán)路控制單元234用耦合到累加器238的增益元件236實(shí)現(xiàn)。增益元件236用為該環(huán)路選擇的特定增益(單元234a的DC增益I和單元234b的DC增益2)乘以輸入I或Q采樣。累加器238然后累加經(jīng)比例縮放的I和Q采樣以提供該環(huán)路的DC偏置控制。
直接下變頻器120a內(nèi)的加法器214以及DC環(huán)路控制單元234a實(shí)現(xiàn)粗增益DC環(huán)路，它在混頻器212的直接下變換后移去基帶分量?jī)?nèi)的DC偏置。加法器232b和DC環(huán)路控制單元234b實(shí)現(xiàn)細(xì)增益DC環(huán)路，它移去在粗增益DC環(huán)路之后仍殘留的DC偏置。如叫法所揭示的，細(xì)增益DC環(huán)路比粗增益DC環(huán)路有更高的分辨率。
SBI DC偏置控制器240周期性地根據(jù)不同因子，諸如溫度、放大器114和混頻器212的增益、時(shí)間、漂移等確定SBI DC偏置控制。SBI DC偏置控制然后通過串行總線152被提供給轉(zhuǎn)換器220，這生成對(duì)應(yīng)的混頻器212的DC1I和DC1Q的DC偏置控制值。
直接下變頻接收機(jī)的DC偏置糾正的實(shí)現(xiàn)，諸如圖1所示的，在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朳Attorney Docket No.010118]內(nèi)有詳細(xì)描述，題為“使用直接下變頻的移動(dòng)站調(diào)制解調(diào)器的直流偏置對(duì)消”，提交時(shí)間xxx，通過引用被結(jié)合于此。
四組DC偏置值(DC1I和DC1Q、DC2I和DC2Q、DC3I和DC3Q、DC4I和DC4Q)代表四種不同的機(jī)制，可能單獨(dú)或組合地用于對(duì)直接下變頻接收機(jī)提供需要的DC偏置糾正。粗增益DC環(huán)路(它提供DC2I和DC2Q的值)以及細(xì)增益DC環(huán)路(它提供DC4I和DC4Q的值)可能用于動(dòng)態(tài)地移去I和Q信號(hào)分量?jī)?nèi)的DC偏置。加法器232a(減去DC3I和DC3Q值)可能用于移去靜態(tài)DC偏置。且SBI DC偏置控制器240(它提供DC1I和DC1Q值)可能用于從信號(hào)分量中去除動(dòng)態(tài)和/或靜態(tài)DC偏置。
在實(shí)施例中，粗增益和細(xì)增益DC環(huán)路每個(gè)支持兩個(gè)操作模式一捕獲模式和跟蹤模式。捕獲模式用于更快地去除較大的DC偏置，這可能是在信號(hào)分量中引入的，原因有(1)在RF/模擬電路增益中的階躍變化諸如放大器114和/或混頻器212，或(2)實(shí)現(xiàn)周期性DC更新的總的DC環(huán)路，這可能導(dǎo)致提供給混頻器212和/或加法器232a的DC1和/或DC3有新值，或(3)相應(yīng)的其他原因。跟蹤模式用于實(shí)現(xiàn)正常模式下的DC偏置糾正，且其響應(yīng)比捕獲模式的響應(yīng)來得慢。本發(fā)明范圍內(nèi)還支持不同或附加操作模式。捕獲和跟蹤模式可能對(duì)DC增益1對(duì)應(yīng)兩種不同DC環(huán)路增益值，對(duì)DC增益2對(duì)應(yīng)兩種不同DC環(huán)路增益值。
為簡(jiǎn)化之故，粗增益和細(xì)增益DC環(huán)路一起被簡(jiǎn)單地稱為“DC環(huán)路”。DC_loop_mode控制信號(hào)指明DC環(huán)路當(dāng)前的模式。例如，DC_loop_mode控制信號(hào)可能被設(shè)定為邏輯高以指明DC環(huán)路處于捕獲模式，邏輯低指明它處于跟蹤模式操作。
數(shù)字VGA 本發(fā)明的一方面提供用于直接下變頻接收機(jī)內(nèi)的DVGA。DVGA能提供用于考慮接收到的信號(hào)的總動(dòng)態(tài)范圍的所有或一部分(即RF/模擬電路不考慮的那部分)需要的增益范圍。DVGA的增益范圍可能因此用于提供先前在外差接收機(jī)內(nèi)的中頻(IF)處提供的增益。DVGA的設(shè)計(jì)和DVGA在直接下變頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)中的位置可能最好實(shí)現(xiàn)為如下描述。
圖3是能提供I和Q采樣的數(shù)字基帶增益的DVGA 140a的模塊圖。DVGA 140a是圖1的DVGA 140的特定實(shí)施例。
在DVGA 140a內(nèi)，從先前DC偏置對(duì)消器130來的DC偏置糾正后的I和Q采樣被提供給多路復(fù)用器(MUX)312以及截?cái)鄦卧?20。為最小化硬件，只有一個(gè)數(shù)字乘法器316用于以時(shí)分復(fù)用(TDM)方式實(shí)現(xiàn)I和Q采樣的增益乘法。因此，或者多路復(fù)用器312通過AND門314交替地將I采樣然后將Q采樣(如有IQ_sel控制信號(hào)確定的)提供給乘法器316。IQ-sel控制信號(hào)只是簡(jiǎn)單的以I和Q采樣速率(例如chipx8)且有合適的相位的方波(例如對(duì)I采樣為邏輯低)。AND門314用DVGA_enb控制信號(hào)對(duì)I或Q采樣實(shí)現(xiàn)AND操作，該控制信號(hào)在DVGA啟用時(shí)設(shè)為邏輯高，在DVGA被旁路時(shí)設(shè)為邏輯低。例如，當(dāng)不需要DVGA的增益范圍或如果模擬電路提供增益范圍時(shí)(例如可變?cè)鲆娣糯笃?，則DVGA可以被旁路。如果DVGA被啟用且否則提供零，則AND門314因此將采樣送到乘法器316。該零通過去除CMOS電路內(nèi)消耗功耗的轉(zhuǎn)移而減少了相繼電路內(nèi)的功耗。
乘法器316將來自AND門314的I或Q采樣與從寄存器344來的增益相乘并將經(jīng)比例縮放(或放大的)采樣提供給截?cái)鄦卧?18。在特定實(shí)施例中，乘法器316在兩倍的采樣速率處操作，即對(duì)chipx8的I/Q的采樣速率為chipx16。在特定實(shí)施例中，對(duì)CDMA和GPS而言，輸入I和Q采樣有18比特分辨率，其中10比特分辨率在二進(jìn)制點(diǎn)的右邊(即18Q10)，增益有19比特分辨率，其中12比特在二進(jìn)制點(diǎn)右邊(即19Q12)，且經(jīng)比例縮放的采樣有37比特的分辨率其中22比特分辨率位于二進(jìn)制點(diǎn)右邊(即37Q22)。在特定實(shí)施例中，對(duì)數(shù)字FM或DFM，輸入I和Q采樣有18Q6的分辨率，增益有19Q12的分辨率，經(jīng)比例縮放的采樣有37Q18的分辨率。截?cái)鄦卧?18截?cái)嗝總€(gè)經(jīng)縮放采樣的(例如18)最不重要比特(LSBs)并提供經(jīng)截?cái)嗟牟蓸?對(duì)CDMA/GPS有18Q4的分辨率，對(duì)DFM有18Q0的分辨率)給多路復(fù)用器322的一個(gè)輸入。
對(duì)接收機(jī)的一定操作模式，不需要DVGA 140a的數(shù)字比例縮放，且I和Q采樣可能被傳送到DVGA的輸出而不經(jīng)過任何比例縮放(在經(jīng)合適的處理以獲得期望的輸出數(shù)據(jù)格式后)。截?cái)鄦卧?20截?cái)嗝總€(gè)輸入采樣的(例如6)LSBs并將截?cái)嗪蟮牟蓸犹峁┙o多路復(fù)用器322的其它輸入。截?cái)鄦卧?20保證不管DVGA啟用還是旁路時(shí)輸出I和Q數(shù)據(jù)有相同的分辨率。
多路復(fù)用器322然后根據(jù)由DVGA enb控制信號(hào)確定的DVGA是啟用或是被旁路提供相應(yīng)的截?cái)鄦卧?18或320來的經(jīng)截?cái)嗖蓸?。?jīng)選擇的采樣然后被提供給飽和單元324，它填充采樣使其符合期望的輸出數(shù)據(jù)格式，例如對(duì)CDMA/GPS時(shí)8Q4的分辨率，對(duì)DFM時(shí)8Q0。飽和操作后采樣然后提供給時(shí)延元件326以及到寄存器328的一個(gè)輸入。時(shí)延元件326提供時(shí)延的一半采樣周期以排列I和Q數(shù)據(jù)(由于實(shí)現(xiàn)乘法器316的時(shí)分復(fù)用內(nèi)的一半采樣周期引起的失真)并提供時(shí)延后的I采樣給寄存器328的其它輸入。寄存器328然后提供I和Q數(shù)據(jù)，定時(shí)是對(duì)準(zhǔn)IQ_sel控制信號(hào)的。對(duì)CDMA/GPS，I和Q數(shù)據(jù)的四個(gè)最高位的比特(MSBs)(即對(duì)4Q0的分辨率)送回下一處理模塊。對(duì)DFM，I和Q數(shù)據(jù)(即對(duì)8Q0的分辨率)被直接送回FM處理模塊。
接收機(jī)單元100可能用于不同應(yīng)用諸如從CDMA系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、數(shù)字FM(DFM)系統(tǒng)等接收數(shù)據(jù)。每個(gè)這種應(yīng)用可能與相應(yīng)的帶有特定特征的和需要一些特定增益的接收到信號(hào)相關(guān)。如圖3所示，提供給多路復(fù)用器332用于CDMA、GPS和DFM的三個(gè)不同增益。增益中的一個(gè)然后根據(jù)MODE_sel控制信號(hào)被選擇，被選擇的增益然后被提供給增益比例縮放和偏置單元334，它也接收增益偏置。
增益比例縮放和偏置單元334對(duì)選擇的(CDMA、GPS或DFM)增益用合適的縮放因子進(jìn)行縮放以獲得期望的增益分辨率。例如，根據(jù)CDMA使用的特定模式CDMA增益可能用一固定數(shù)目的比特(例如10比特)提供，它復(fù)蓋了幾種可能增益范圍內(nèi)的一種(例如對(duì)10比特CDMA增益是102.4 dB和85.3dB增益范圍)?？s放因子的選擇要使得經(jīng)比例縮放的CDMA增益具有相同的增益分辨率(例如0.13dB)而與CDMA使用的特定模式無關(guān)。增益比例縮放和偏置單元334還從經(jīng)縮放的增益中減去增益偏置。該增益偏置根據(jù)為ADCs 122選擇的設(shè)定點(diǎn)而被確定，該點(diǎn)反之確定了提供給ADCs的I和Q基帶分量的平均功率。增益偏置可能是與經(jīng)縮放增益有相同分辨率的可編程值，且可能由控制器160提供。
多路復(fù)用器336接收從單元334來的偏置后增益和過增益并將這些增益中一個(gè)(根據(jù)Gain_override控制信號(hào))提供給飽和單元338。如果期望旁路VGA環(huán)路，則過增益可能代替VGA環(huán)路的增益而被使用。飽和單元338然后使接收到的增益飽和(例如到9比特)以限制經(jīng)飽和增益的范圍(例如對(duì)9比特到總增益范圍的68.13dB，每比特0.133dB的分辨率)。AND門340然后用DVGA_enb控制信號(hào)對(duì)經(jīng)飽和的增益實(shí)現(xiàn)AND操作，且如果DVGA被啟用或否則為零(同樣，為減小下一電路的功耗)時(shí)，則將經(jīng)飽和增益送到dB到線性查詢表(LUT)342。
在一實(shí)施例中，AGC環(huán)路提供對(duì)數(shù)(dB)格式的增益值(例如CDMA增益)。DB增益值可能用于模仿RF/模擬可變?cè)鲆骐娐返奶卣鳎瑢?duì)增益比控制值，它一般有對(duì)數(shù)(或類似對(duì)數(shù))轉(zhuǎn)移函數(shù)。第二，接收增益用作在CDMA電話呼叫內(nèi)需要的發(fā)射功率的估計(jì)，且用于在被請(qǐng)求時(shí)將接收功率報(bào)告給基站。在給出接收到信號(hào)的大動(dòng)態(tài)范圍情況下，這些估計(jì)一般以dB實(shí)現(xiàn)。然而，由于使用了線性數(shù)字乘法器316以提供基帶增益乘法，則dB增益值被轉(zhuǎn)換成線性增益值。查詢表342根據(jù)公式實(shí)現(xiàn)dB到線性轉(zhuǎn)換，該公式為 Y(linear)＝10x/20公式(1) 其中Y是從查詢表來的線性增益值，X是衰減值，可定義為 X＝-(Z(dB)+offset)公式(2) 其中Z是提供給查詢表的dB增益值且等式(2)內(nèi)的偏置可能用于補(bǔ)償單元334內(nèi)執(zhí)行的截?cái)?例如對(duì)4比特截?cái)鄌ffset＝0.067 dB)?？赡苁褂闷渌鼘B增益值轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性增益值的技術(shù)。從LUT 342來的線性增益值然后由寄存器344定時(shí)以將增益值的時(shí)序與提供給乘法器316的I和Q采樣的時(shí)序?qū)R。
AGC環(huán)路可能還設(shè)計(jì)成根據(jù)線性(而不是dB)增益值操作，且這在本發(fā)明范圍內(nèi)。
參考回圖1，DVGA 140位于DC偏置對(duì)消器130之后，并在直接下變頻接收機(jī)100的DC環(huán)路之外。該DVGA位置提供了幾種好處并避免了幾種不利之處。第一，如果DVGA位于DC環(huán)路內(nèi)，則任何DC偏置會(huì)被DVGA的增益放大，這會(huì)加重由DC偏置引起的惡化。第二，DC環(huán)路的環(huán)路增益還包括DVGA的增益，這根據(jù)接收到信號(hào)的能量強(qiáng)度而變化。由于該DC環(huán)路增益直接影響(或確定)了DC環(huán)路的帶寬，DC環(huán)路帶寬會(huì)隨DVGA增益而變化，這不是所期望的。DC環(huán)路帶寬可能由動(dòng)態(tài)改變的DC環(huán)路增益以反比于DVGA增益內(nèi)的任何變化的方式大致維持恒定(即DC環(huán)路單元234a和234b內(nèi)的DC增益1和2)，使得總DC環(huán)路增益維持在恒定。然而，這會(huì)使DC偏置糾正機(jī)制復(fù)雜化。而且，參考實(shí)際信號(hào)功率時(shí)，殘留的DC偏置是可變的。
通過較好地將DVGA 140放在DC偏置對(duì)消器130之后與DC環(huán)路外，DC環(huán)路的DC偏置糾正可能從由DVGA的信號(hào)增益的比例縮放中被解除耦合。而且，在數(shù)字領(lǐng)域內(nèi)在ADCs 122后實(shí)現(xiàn)DVGA還簡(jiǎn)化了RF/模擬電路的設(shè)計(jì)，這可能導(dǎo)致直接下變頻接收機(jī)的費(fèi)用減少。由于在ADCs 122后提供數(shù)字增益，提供給ADCs的信號(hào)分量的幅度可能潛在地為較小值，這可能需要模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換處理的更大動(dòng)態(tài)范圍，使得ADC噪聲不會(huì)嚴(yán)重惡化經(jīng)量化的I和Q采樣的SNR。如在領(lǐng)域內(nèi)所知的，帶有大動(dòng)態(tài)范圍的ADCs可能由過采樣sigma-delta解調(diào)器提供。
自動(dòng)增益控制 圖4A是AGC環(huán)路單元142a的模塊圖，它是圖1的AGC環(huán)路單元142的特定實(shí)施例。在AGC環(huán)路單元142a內(nèi)，I和Q數(shù)據(jù)被提供給接收到的信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)412，它估計(jì)接收到信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。接收到的信號(hào)強(qiáng)度RSS可能估計(jì)如下公式(3) 其中I(i)和Q(i)代表第i個(gè)采樣時(shí)段的I和Q數(shù)據(jù)，NE是要累加以導(dǎo)出接收信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)的采樣數(shù)目。還可以使用其它技術(shù)以估計(jì)接收到的信號(hào)強(qiáng)度(例如RSS＝∑|IF(i)|+|QF(i)|)。接收到的信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)然后提供給AGC控制單元414。
圖4B是AGC控制單元414a的模塊圖，它是圖4A帶內(nèi)的AGC控制單元414的特定實(shí)施例。AGC控制單元414a從RSSI 412接收接收到的信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)RSS、從DC偏置對(duì)消器130來的DC_loop_mode控制信號(hào)、從增益逐步控制單元418來的非旁路/保持控制信號(hào)、從可編程時(shí)延單元420來的時(shí)延后的增益階躍判決以及Freeze_enb控制信號(hào)(例如從控制器160來的)，所有的這些在以下將詳細(xì)描述。根據(jù)接收到的控制信號(hào)和RSS，AGC控制單元414a提供輸出增益值，它指明應(yīng)用于接收到信號(hào)的總增益(Gtotal)。
在一實(shí)施例中，AGC環(huán)路支持三種環(huán)路模式-正常模式、低增益模式以及凍結(jié)模式。正常模式用于提供額定AGC環(huán)路帶寬，低增益模式用于提供較小AGC環(huán)路帶寬以及凍結(jié)模式用于凍結(jié)AGC環(huán)路。低增益以及正常模式與相應(yīng)AGC增益1和AGC增益2的AGC環(huán)路增益值相關(guān)。凍結(jié)模式是通過將提供給AGC環(huán)路累加器累加的值變?yōu)榱銓?shí)現(xiàn)。在一實(shí)施例中，AGC增益3的附加AGC環(huán)路增益值用于干擾檢測(cè)。AGC增益3一般在正常模式下小于AGC增益2，但在低增益模式下大于AGC增益1，并如下所述用于檢測(cè)在信號(hào)分量?jī)?nèi)存在的干擾。本發(fā)明范圍內(nèi)還有AGC環(huán)路支持的不同或附加模式。
如上所述，DC環(huán)路影響AGC環(huán)路的性能。因此，在一方面，使用的特定AGC環(huán)路模式取決于(即選擇性地基于)當(dāng)前使用的特定的DC環(huán)路模式。特別是，AGC環(huán)路在DC環(huán)路以跟蹤模式操作時(shí)使用正常模式，當(dāng)DC環(huán)路以捕獲模式操作時(shí)AGC環(huán)路使用增益或凍結(jié)模式。
如圖4B所示，普通模式的AGC增益2和干擾檢測(cè)的AGC增益3提供給多路復(fù)用器446，它還接收非旁路/保持控制信號(hào)。非旁路/保持控制信號(hào)可能用于提供增益階躍間的時(shí)間滯后(即在它被允許切換到另一增益步長(zhǎng)(更高或更低)前，AGC環(huán)路維持在某給定增益級(jí)步長(zhǎng)上給定時(shí)間(時(shí)間1或時(shí)間2))。
當(dāng)選擇正常模式時(shí)，多路復(fù)用器446然后提供AGC增益2，這是通過將非旁路/保持控制設(shè)定為邏輯低而指明的?；蛘?，當(dāng)實(shí)現(xiàn)干擾檢測(cè)時(shí)，多路復(fù)用器446提供AGC增益3，這是通過將非旁路/保持控制設(shè)定為邏輯高指明的。多路復(fù)用器448接收低增益模式的AGC增益1，以及在其兩個(gè)輸入處的多路復(fù)用器448來的輸出，并接收DC_loop_mode控制信號(hào)。當(dāng)AGC環(huán)路在DC環(huán)路處于捕獲模式時(shí)選擇低增益模式時(shí)，這是由DC_loop_mode控制設(shè)定為邏輯高指明的，多路復(fù)用器448然后將AGC增益1提供給乘法器442?；蛘撸嗦窂?fù)用器448在跟蹤模式期間將AGC增益2或AGC增益3提供給乘法器442，這是由DC_loop_mode控制設(shè)為邏輯低指明的。
AND門440接收接收到的信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)RSS以及Freeze_enb控制。AND門440然后將RSS提供給乘法器442，這發(fā)生在當(dāng)(1)DC環(huán)路以跟蹤模式操作或(2)當(dāng)DC以捕獲模式操作，AGC環(huán)路使用低增益模式操作時(shí)?；蛘撸?dāng)DC環(huán)路以捕獲模式操作且AGC環(huán)路處于凍結(jié)模式，AND門440提供零給乘法器442。從AND門440來的零導(dǎo)致當(dāng)AGC環(huán)路被凍結(jié)時(shí)由AGC環(huán)路累加器444的零累加。
乘法器442將接收到信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)RSS與從多路復(fù)用器448來的選擇的AGC增益相乘，并將結(jié)果提供給AGC環(huán)路累加器444。累加器444然后用存貯值將結(jié)果累加并提供一個(gè)指明為總增益Gtotal的輸出增益值以用于接收信號(hào)以獲得期望的信號(hào)電平，這是由提供給圖3的增益比例縮放和偏置單元334的增益偏置確定的。該總增益可能被分為兩部分(1)RF/模擬電路(例如放大器114和混頻器212)的粗增益Gcoarse以及(2)DVGA 140的細(xì)增益Gfine。接收到信號(hào)的總增益可能因此表達(dá)為 Gtotal＝Gcoarse+Gfine公式(4) 其中，Gtotal、Gcoarse以及Gfine均以dB表出。
如圖4B所示，累加器444還接收時(shí)延后增益階躍判決，如下所述它指明了用于RF/模擬電路的特定離散增益。每個(gè)RF/模擬電路的離散增益可能與累加的相應(yīng)的一組最大和最小值相關(guān)，這保證了AGC環(huán)路的穩(wěn)定性。對(duì)使用的特定離散增益，如在時(shí)延后的增益階躍判決中指明的，累加器444使用合適的一組最大和最小值組用于累加。
參考回圖4A，RF/模擬電路的粗增益控制是通過以下方式得到的(1)將總增益Gtotal通過增益階躍控制單元418映射到增益階躍判決，(2)由范圍編碼器424將增益階躍判決編碼成為合適的增益階躍控制，(3)由SBI單元150將增益階躍控制格式化為合適的消息，(4)通過串行總線152將消息發(fā)送到RF/模擬電路(例如放大器114和/或混頻器212)，(5)根據(jù)消息調(diào)整RF/模擬電路的增益。細(xì)增益控制是由以下方式獲得的(1)對(duì)DVGA而言，通過從總增益Gtotal中減去粗增益Gcoarse確定細(xì)增益Gfine以及(2)根據(jù)細(xì)增益調(diào)節(jié)DVGA的增益。以下描述根據(jù)總增益導(dǎo)出粗和細(xì)增益。
接收機(jī)單元100可能被設(shè)計(jì)為具有多級(jí)(例如四級(jí))的放大器114和有多級(jí)(例如兩級(jí))的混頻器212。每級(jí)可能與特定離散增益相關(guān)。根據(jù)哪級(jí)處在ON/OFF，可能獲得不同的離散增益。粗增益然后以粗離散步長(zhǎng)控制RF/模擬電路的增益。用于RF/模擬電路的特定離散增益是根據(jù)接收到信號(hào)電平、特定的這些電路的設(shè)計(jì)等。
圖4C是RF/模擬電路(例如放大器114和混頻器212)的增益轉(zhuǎn)移函數(shù)一例的圖表。橫軸代表總增益，這與接收到信號(hào)強(qiáng)度成反比相關(guān)(高增益對(duì)應(yīng)低接收信號(hào)強(qiáng)度)?？v軸代表增益階躍控制單元418根據(jù)總增益作出的增益階躍判決。在該特定例設(shè)計(jì)中，增益階躍判決可能取五個(gè)可能值中的一個(gè)，由表1定義。
表1 如圖4C所示，在相鄰狀態(tài)間轉(zhuǎn)移時(shí)提供滯遲。例如處在第二狀態(tài)(“001”)時(shí)，第一LNA不變?yōu)镺N(轉(zhuǎn)移到第三狀態(tài)“010”)直到總增益超過L2上升閥值，且該LNA不變?yōu)镺FF(從第二個(gè)轉(zhuǎn)移回第一狀態(tài))直到總增益降到L2下降閥值下。滯遲(L2上升-L2下降)防止了如果總增益在L2上升和L2下降閥值間或附近時(shí)LNA連續(xù)處于OFF和ON。
增益階躍控制單元418根據(jù)總增益、轉(zhuǎn)移函數(shù)諸如圖4C所示出(由閥值定義)以及定時(shí)、干擾和其它可能消息而確定增益階躍判決。增益階躍判決是指明放大器114和混頻器212要變?yōu)镺N/OFF的特定級(jí)。參考回圖4A，增益階躍控制單元418提供給可編程時(shí)延元件420和范圍編碼器424增益階躍判決。
在一實(shí)施例和圖1示出中，通過串行總線152提供給這些電路對(duì)放大器114和混頻器212的每級(jí)的ON和OFF的控制。范圍編碼器424接收增益階躍判決并提供對(duì)每個(gè)要控制的特定電路對(duì)應(yīng)的增益階躍控制(例如一個(gè)對(duì)放大器114的增益階躍控制，另一對(duì)混頻器212的增益階躍控制)。增益階躍判決和增益階躍控制間的映射可能是根據(jù)查詢表和/或邏輯。每個(gè)增益階躍控制包括一個(gè)或更多比特，并在由該增益階躍控制所控制的電路內(nèi)的指定級(jí)實(shí)現(xiàn)ON/OFF。例如，放大器114可能用四級(jí)設(shè)計(jì)，且其(2比特)增益階躍控制可能與放大器的四個(gè)可能的離散增益的四個(gè)可能值(“00”、“01”、“10”、“11”)相關(guān)?；祛l器212可能設(shè)計(jì)為兩級(jí)，且其(1比特)增益階躍控制可能與混頻器的兩個(gè)可能離散增益的兩個(gè)可能值(“0”和“1”)相關(guān)。放大器114和混頻器212的增益階躍控制由SBI單元150格式化為合適的消息，且這些消息然后通過串行總線152被發(fā)送到電路。范圍編碼器424還提供給DC偏置對(duì)消器130一增益階躍變化信號(hào)，它指明RF/模擬電路的增益是否改變?yōu)橐恍轮祷蛐虏介L(zhǎng)。
如上所述，接收到信號(hào)的總增益Gtotal可能被分為粗增益Gcoarse以及細(xì)增益Gfine。而且如圖4A所示，細(xì)增益是由加法器416從總增益中減去粗增益而生成的。由于粗增益(以增益階躍控制形式)通過SBI單元150被提供給放大器114和混頻器212，在粗增益由增益階躍控制單元418確定和該粗增益實(shí)際由RF/模擬電路應(yīng)用間引入一時(shí)延。而且，從RF電路到DVGA接收到信號(hào)會(huì)遇到處理時(shí)延(例如特別是數(shù)字濾波器124)。因此，為保證粗增益由RF電路應(yīng)用且同時(shí)從DVGA中移去(即使得粗增益只對(duì)任何給定數(shù)據(jù)采樣應(yīng)用一次)，在其應(yīng)用到DVGA 140前，可編程時(shí)延用于延時(shí)粗增益(如由增益階躍判決指出的)。
可編程時(shí)延元件420提供了增益階躍判決的特定時(shí)延量。該時(shí)延補(bǔ)償了由SBI單元150引入的時(shí)延以及從RF電路到DVGA的接收到信號(hào)處理路徑的時(shí)延。該時(shí)延可能通過將時(shí)延值寫入寄存器而被編程。時(shí)延元件420然后提供了經(jīng)時(shí)延的增益階躍判決。
粗增益轉(zhuǎn)換單元422接收經(jīng)時(shí)延的增益階躍判決，它指明RF/模擬電路的特定離散增益，并提供對(duì)應(yīng)的帶有合適范圍和分辨率的粗增益Gcoarse(例如與從AGC控制單元414來的總增益的同樣的范圍和分辨率)。粗增益因此等價(jià)于增益階躍判決但以不同的格式被提供(即粗增益是高分辨率值而增益階躍判決是數(shù)字(ON/OFF)控制)。增益階躍判決到粗增益的轉(zhuǎn)換可能通過查詢表和/或邏輯得到。然后加法器416從總增益中減去粗增益以提供DVGA的細(xì)增益。
任何時(shí)候當(dāng)通過切換級(jí)ON和OFF而改變RF/模擬電路增益某粗值時(shí)，信號(hào)分量的相位一般旋轉(zhuǎn)某特定步長(zhǎng)值。相位旋轉(zhuǎn)量取決于哪級(jí)轉(zhuǎn)為ON和OFF(如由增益階躍判決確定的)但一般是用于該特定設(shè)置或配置的固定值。該相位旋轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)解調(diào)處理中的惡化，直到有頻率控制環(huán)路能糾正該相位旋轉(zhuǎn)。
在一實(shí)施例內(nèi)，增益階躍判決映射到對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)器相位，這指示了由于增益階躍控制指明的增益而在接收到信號(hào)分量?jī)?nèi)的相位旋轉(zhuǎn)量。該旋轉(zhuǎn)器相位然后被提供給在數(shù)字解調(diào)器144內(nèi)的旋轉(zhuǎn)器，并用于調(diào)整I和Q數(shù)據(jù)的相位以補(bǔ)償由啟用的RF/模擬電路內(nèi)的增益級(jí)引入的相位旋轉(zhuǎn)。在增益階躍判決和旋轉(zhuǎn)器相位間的映射可能通過查詢表和/或邏輯獲得。而且，可能獲得旋轉(zhuǎn)器相位的細(xì)分辨率(例如對(duì)旋轉(zhuǎn)器相位可能用6比特獲得5.6度的分辨率)。
DC和AGC環(huán)路操作 如圖1所示，DC環(huán)路對(duì)從數(shù)字濾波器124來的過濾后的I和Q采樣操作以移去DC偏置，且AGC環(huán)路(通過DVGA 140)對(duì)DC偏置糾正后的I和Q采樣操作以提供要提供給數(shù)字解調(diào)器144的I和Q數(shù)據(jù)。AGC環(huán)路還控制RF/模擬電路的增益，這反之影響由DC環(huán)路操作的I和Q采樣的幅度。DC環(huán)路可能因此被視為嵌在AGC環(huán)路內(nèi)。DC環(huán)路的操作影響AGC環(huán)路的操作。
在直接下變頻接收機(jī)中，由于更小的信號(hào)幅度原因，DC偏置(靜態(tài)和時(shí)變)對(duì)信號(hào)分量有更多的影響。較大的DC偏置(或DC尖峰信號(hào))可能以不同的方式引入信號(hào)分量。第一，當(dāng)RF/模擬電路的增益(例如放大器114和混頻器212)通過改變ON/OFF級(jí)以離散步長(zhǎng)改變時(shí)，由于切換ON/OFF級(jí)的不同級(jí)內(nèi)的不匹配可能在信號(hào)分量?jī)?nèi)引入較大的DC偏置。第二，當(dāng)DC環(huán)路實(shí)現(xiàn)DC偏置更新時(shí)，通過串行總線提供給加法器232a的DC3I和DC3Q的不同DC偏置值和/或提供給混頻器212的DC1Q和DC1Q不同的DC偏置值，這可能引入大DC偏置。
大DC偏置可能使用DC環(huán)路的不同機(jī)制移去(例如，粗增益和細(xì)增益環(huán)路DC環(huán)路)。而且，大DC偏置可能通過操作處于捕獲模式的DC環(huán)路而更快地被去除。然而，直到它們被去除，大DC偏置對(duì)信號(hào)分量有惡化影響且可能使性能降級(jí)。
第一，信號(hào)分量?jī)?nèi)的任何未去除的DC偏置在數(shù)字解調(diào)器144的解擴(kuò)展操作后作為噪聲出現(xiàn)(其功率等于DC偏置)。該噪聲會(huì)使性能惡化。
第二，大DC偏置以幾種方式干擾AGC環(huán)路的性能。DC偏置加入信號(hào)分量，造成了有較大幅度的組合(DC偏置和信號(hào))分量。而后這引起AGC環(huán)路減少總增益使得組合分量的功率維持在AGC設(shè)定點(diǎn)(例如I2+Q2＝AGC設(shè)定點(diǎn))。該減少的增益會(huì)引起對(duì)期望信號(hào)分量的壓縮，壓縮量與DC偏置的幅度成正比。期望信號(hào)分量的較小幅度引起惡化的信號(hào)對(duì)量化噪聲比(SNRQ)，它還會(huì)對(duì)性能造成惡化。而且，如果DC環(huán)路在其進(jìn)入跟蹤模式前不能完全移去大DC偏置，則殘留的DC偏置在跟蹤模式中將更慢被去除。AGC環(huán)路會(huì)跟隨這個(gè)DC環(huán)路的緩慢過渡響應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致延長(zhǎng)的惡化時(shí)段直到DC和AGC環(huán)路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
第三，大DC偏置影響準(zhǔn)確檢測(cè)干擾的能力，干擾在期望信號(hào)頻帶內(nèi)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。干擾可能由接收到信號(hào)路徑上的電路內(nèi)的非線性產(chǎn)生。由于放大器114和混頻器212內(nèi)的非線性當(dāng)這些電路以高增益操作時(shí)(即有更多的即處于ON)要更顯著，接收機(jī)可能在這些電路中的任何一個(gè)切換到高增益后檢測(cè)干擾。干擾檢測(cè)可能通過用RSSI 412在切換到高增益后測(cè)量信號(hào)分量的功率實(shí)現(xiàn)，在特定的測(cè)量時(shí)間段后將該測(cè)量的功率與閥值比較，如果測(cè)量功率超過閾值則宣布干擾的存在。如果檢測(cè)到干擾，則可能減少一個(gè)或多個(gè)電路的增益以去除或減緩干擾。然而，在有由切換到高增益而引入的DC偏置情況下，可能不能辨別到測(cè)量功率的增加是由于干擾還是由于總噪聲的緣故，這包括未去除的DC偏置和由操作在捕獲模式的DC環(huán)路以更快移去DC偏置而生成的增加的DC環(huán)路噪聲。因此，DC偏置的存在可能影響準(zhǔn)確檢測(cè)干擾的能力，倘若RF/模擬電路由于錯(cuò)誤的干擾檢測(cè)而以錯(cuò)誤的增益操作時(shí)可能惡化性能。
大DC偏置可能由于上述的不同惡化影響而引起長(zhǎng)的突發(fā)誤差。由于去除DC尖峰信號(hào)需要的時(shí)間可能是固定的(例如由DC環(huán)路的特定設(shè)計(jì)決定)，由DC偏置而引起的惡化在更高數(shù)據(jù)速率處時(shí)引起更大的問題，這會(huì)導(dǎo)致在更高數(shù)據(jù)速率處更多的誤差。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，DC環(huán)路以捕獲模式操作的持續(xù)時(shí)間與處于捕獲模式的DC環(huán)路的帶寬成反比。DC環(huán)路帶寬設(shè)計(jì)成在捕獲模式時(shí)更大以允許DC環(huán)路更快地響應(yīng)并去除DC偏置。逐步增大的環(huán)路帶寬對(duì)應(yīng)逐步加快的環(huán)路響應(yīng)。如上所述，在期望的信號(hào)分量?jī)?nèi)的DC誤差在數(shù)字解調(diào)器144的解擴(kuò)展操作后顯示為噪聲。該噪聲應(yīng)被盡可能快地去除，這可以通過增加捕獲模式下的DC環(huán)路的帶寬而實(shí)現(xiàn)。然而，更大的DC環(huán)路帶寬還導(dǎo)致了可能惡化性能的增加的DC環(huán)路噪聲。
為最優(yōu)化性能，捕獲模式在(引入)的要糾正的DC環(huán)路噪聲和(自生成)的DC環(huán)路噪聲間折衷。為限制DC環(huán)路噪聲量但仍允許DC環(huán)路以高帶寬操作，DC環(huán)路在捕獲模式操作的時(shí)間可能被設(shè)定為與環(huán)路帶寬成反比。由于更大的環(huán)路能作出更快的響應(yīng)，更大的DC環(huán)路帶寬一般對(duì)應(yīng)更短的DC偏置捕獲時(shí)間。因此，在帶有較大DC環(huán)路帶寬的捕獲模式內(nèi)化費(fèi)較短的時(shí)間便是利用了這一事實(shí)，且DC環(huán)路不會(huì)在捕獲模式內(nèi)操作超過必要的時(shí)間，這也會(huì)改善性能。
操作處在捕獲模式的DC環(huán)路的特定時(shí)間段可能還根據(jù)不同其它因子而被選擇，諸如，例如DC偏置的期待幅度、DC環(huán)路噪聲的幅度、調(diào)制方案、接收到信號(hào)的帶寬等。一般，捕獲模式持續(xù)時(shí)間與處于捕獲模式的DC環(huán)路帶寬成反比相關(guān)，準(zhǔn)確的函數(shù)取決于上述的因子。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，AGC環(huán)路的操作取決于DC環(huán)路操作模式。如上所述，在DC環(huán)路變?yōu)椴东@模式時(shí)一般較大的任何未去除的DC偏置，會(huì)影響AGC環(huán)路的操作。因此，DC偏置對(duì)消器130提供DC_loop_mode控制信號(hào)給AGC環(huán)路單元142，這指明了DC環(huán)路當(dāng)前的操作模式。當(dāng)DC環(huán)路切換到捕獲模式以更快地移去(潛在)的大DC偏置，AGC環(huán)路可能同時(shí)切換到低增益模式或凍結(jié)模式使得在DC環(huán)路處在捕獲模式時(shí)，AGC環(huán)路較慢地響應(yīng)或根本不響應(yīng)DC偏置。AGC環(huán)路可能在DC環(huán)路轉(zhuǎn)移到跟蹤模式后切換回正常模式。
當(dāng)DC環(huán)路處于捕獲模式時(shí)使用的小或零AGC增益保證了AGC環(huán)路在DC捕獲階段時(shí)保留其控制信號(hào)。AGC控制信號(hào)在一旦DC環(huán)路進(jìn)入跟蹤模式后以正常模式操作。較小或零的AGC增益還妨礙或阻止AGC環(huán)路將期望信號(hào)分量功率從AGC設(shè)定點(diǎn)移開，且進(jìn)一步減少在干擾檢測(cè)處理中DC偏置的影響，這會(huì)減少錯(cuò)誤干擾檢測(cè)的可能。
使用的特定的正常和較小的AGC增益可能由仿真、經(jīng)驗(yàn)值測(cè)量或一些其它方法確定。這些增益可能是可編程的(例如由控制器160)。
串行總線接口(SBI) 根據(jù)發(fā)明的另一方面，對(duì)RF/模擬電路的一個(gè)或所有的控制是通過串行總線512提供的。使用標(biāo)準(zhǔn)串行總線以控制RF/模擬函數(shù)如下所述提供了許多好處。而且，串行總線可能如下所述設(shè)計(jì)成帶有不同特征以更有效地提供需要的控制。
一般，使用要被控制的電路和提供控制的控制器間的專用信號(hào)來提供對(duì)RF/模擬電路(例如放大器114和混頻器212)的控制。在每個(gè)要單獨(dú)控制的電路的控制器上指定一個(gè)或多個(gè)引線。例如，可能在控制器和RF/模擬芯片上指定三個(gè)引線以控制上述的放大器/混頻器的五級(jí)。為特定功能使用指定的引線增加了引線數(shù)并使板面布局更復(fù)雜，這可能導(dǎo)致接收機(jī)費(fèi)用增加。
使用串行總線以提供RF/模擬電路的控制可以改善許多在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中遇到的不利且還能提供附加的好處。第一，串行總線能用很少的引線實(shí)現(xiàn)(例如兩個(gè)或三個(gè))且這些同樣的引線能被用于提供對(duì)實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)集成電路(ICs)內(nèi)的多個(gè)電路的控制。例如，單個(gè)串行總線可被用于控制放大器114的增益、混頻器212的增益、混頻器212的DC偏置、振蕩器218的頻率等。通過減少互連接RF/模擬IC和控制器所需要的引線的數(shù)目，RF/模擬IC、控制器以及電路板面的費(fèi)用都可減少。第二，由于它將RF/模擬IC和控制器間的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化，使用標(biāo)準(zhǔn)串行總線增加了將來芯片設(shè)置的靈活性。這使得制造商能在不改變或不增加需要的控制線數(shù)目的情況下在同一板面布局上實(shí)現(xiàn)不同RF/模擬ICs和/或控制器。
在一實(shí)施例中，SBI單元150被設(shè)計(jì)成支持許多硬件請(qǐng)求(HW_REQ)信道，每個(gè)可被用于支持特定功能。例如，一個(gè)信道可能用于VGA環(huán)路以設(shè)定放大器114和混頻器212的階躍增益，且另一信道可能用于DC環(huán)路以設(shè)定混頻器212的DC偏置控制值(DCI)。一般，SBI單元可能設(shè)計(jì)成支持任何數(shù)目的硬件請(qǐng)求信道。
每個(gè)分開控制的電路可能與相應(yīng)的地址相關(guān)。每個(gè)通過SBI單元發(fā)送的消息包括該消息要發(fā)送到的電路的地址。每個(gè)耦合到串行總線的電路然后將會(huì)檢查包括在每個(gè)發(fā)送消息內(nèi)的地址以確定消息是否是發(fā)送到該電路的，且只在它是發(fā)送到該電路時(shí)處理該消息。
在一實(shí)施例中，每個(gè)硬件請(qǐng)求信道可能設(shè)計(jì)成具有支持許多數(shù)據(jù)傳輸模式的能力。這可包括快速傳輸模式(FTM)、中斷傳輸模式(ITM)以及突發(fā)或大量傳輸模式(BTM)。該快速傳輸模式可能根據(jù)下列模式用于將多個(gè)字節(jié)發(fā)送到多個(gè)電路ID、ADDR、DATA、ADDR、DATA...其中ID是硬件請(qǐng)求信道的ID，ADDR是接收電路的地址，DATA是接收電路的數(shù)據(jù)。中斷傳輸模式可用于發(fā)射單個(gè)字節(jié)用于廣播到一個(gè)或多個(gè)耦合到串行總線的電路。而突發(fā)傳輸模式可用于將多個(gè)字節(jié)以下列模式發(fā)送到特定電路ID、ADDR、DATA1、DATA2...可能在本發(fā)明范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同和/或附加的傳輸模式。
在一實(shí)施例中，硬件請(qǐng)求信道可能被分配以特定優(yōu)先權(quán)(例如由控制器)。信道的優(yōu)先權(quán)可能被編入SBI單元150內(nèi)的寄存器。如果有多個(gè)要由SBI單元在串行總線上發(fā)送的消息，則信道的優(yōu)先權(quán)會(huì)決定消息發(fā)送的次序?？赡芊峙浣o用于需要快速響應(yīng)的控制環(huán)路的信道以更高的優(yōu)先權(quán)(例如放大器114和混頻器212的增益階躍)，可能分配給用于更多靜態(tài)功能的信道更低的優(yōu)先權(quán)(例如，直接下變頻器120的接收模式，例如DFM和GPS)。
每個(gè)硬件請(qǐng)求信道可能還與相應(yīng)的指明信道是否被啟用的啟用標(biāo)記相關(guān)?？赡苡蒘BI單元150維持所有信道的啟用標(biāo)記。
在一實(shí)施例內(nèi)，串行總線包括三個(gè)信號(hào)—數(shù)據(jù)信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和閘門信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)用于發(fā)送消息。時(shí)鐘信號(hào)由發(fā)送者提供(例如控制器)并由接收機(jī)用于鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)上提供的數(shù)據(jù)。且閘門信號(hào)用于指明消息的開始/停止。在本發(fā)明范圍內(nèi)還可以實(shí)現(xiàn)具有不同信號(hào)設(shè)計(jì)和/或不同信號(hào)數(shù)量的串行總線。
在此描述的直接下變頻接收機(jī)可能在不同的無線通信系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，諸如CDMA系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、數(shù)字FM(DFM)系統(tǒng)等。直接下變頻接收機(jī)可能還用于這些通信系統(tǒng)內(nèi)的前向鏈路或反向鏈路。
在此描述的直接下變頻接收機(jī)可能以不同方式實(shí)現(xiàn)。例如，直接下變頻接收機(jī)的所有或部分可能以硬件、軟件或兩者的組合實(shí)現(xiàn)。對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)，DVGA、DC偏置糾正、增益控制、SBI等可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASICs)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSPs)、數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備(DSPDs)、可編程邏輯設(shè)備(PLDs)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGAs)、處理器、控制器、微處理器、微控制器、用于實(shí)現(xiàn)描述的功能的其它電子單元、或其它以上的任何組合。
對(duì)軟件實(shí)現(xiàn)，用于增益控制和/或DC偏置糾正的元件可能用實(shí)現(xiàn)在此描述的函數(shù)的模塊實(shí)現(xiàn)(例如，過程、函數(shù)等)。軟件代碼可能存貯在內(nèi)存單元內(nèi)(例如圖1的內(nèi)存162)且為處理器執(zhí)行(例如控制器160)。內(nèi)存單元可能在處理器內(nèi)或處理器外實(shí)現(xiàn)，外部情況下，它能通信上通過領(lǐng)域內(nèi)已知的不同方法耦合到處理器。
標(biāo)題在此用于一般指明揭示的材料，并不是為了限制本發(fā)明范圍。
上述優(yōu)選實(shí)施例的描述使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能制造或使用本發(fā)明。這些實(shí)施例的各種修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，這里定義的一般原理可以被應(yīng)用于其它實(shí)施例中而不使用創(chuàng)造能力。因此，本發(fā)明并不限于這里示出的實(shí)施例，而要符合與這里揭示的原理和新穎特征一致的最寬泛的范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過串行總線控制一個(gè)或多個(gè)模擬電路的方法，包括
接收對(duì)特定模擬電路的控制；
形成對(duì)應(yīng)于所接收的控制的消息；
在串行總線上發(fā)送所述消息；
在特定模擬電路處接收所述消息；以及
根據(jù)所接收的消息調(diào)整所述特定模擬電路的一個(gè)或多個(gè)特征；
其中
所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路中的每一個(gè)都被分配一相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)；
部分基于對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路所分配的優(yōu)先級(jí)向所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路發(fā)送消息；
通過多個(gè)可能數(shù)據(jù)傳輸模式向所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路發(fā)送消息，所述多個(gè)可能數(shù)據(jù)傳輸模式包括快速傳輸模式以及中斷傳輸模式；以及
所述中斷傳輸模式被用于向具有相對(duì)較高優(yōu)先級(jí)的模擬電路發(fā)送消息。
2.一種通過串行總線控制一個(gè)或多個(gè)模擬電路的裝置，包括
用于接收對(duì)特定模擬電路的控制的裝置；
用于形成對(duì)應(yīng)于所接收的控制的消息的裝置；
用于在串行總線上發(fā)送所述消息的裝置；
用于在特定模擬電路處接收所述消息的裝置；以及
用于根據(jù)所接收的消息調(diào)整所述特定模擬電路的一個(gè)或多個(gè)特征的裝置；
其中
所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路中的每一個(gè)都被分配一相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)；
部分基于對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路所分配的優(yōu)先級(jí)向所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路發(fā)送消息；
通過多個(gè)可能數(shù)據(jù)傳輸模式向所述一個(gè)或多個(gè)模擬電路發(fā)送消息，所述多個(gè)可能數(shù)據(jù)傳輸模式包括快速傳輸模式以及中斷傳輸模式；以及
所述中斷傳輸模式被用于向具有相對(duì)較高優(yōu)先級(jí)的模擬電路發(fā)送消息。
3.一種接收機(jī)單元，包括
RF前端單元，用于對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行放大、下變頻以及數(shù)字化，以提供采樣；
數(shù)字信號(hào)處理器，用于處理所述采樣以提供輸出數(shù)據(jù)；以及
串行總線接口(SBI)單元，用于通過串行總線提供對(duì)所述RF前端單元的控制；
其中，所述SBI單元被配置為支持多個(gè)硬件請(qǐng)求信道，每個(gè)硬件請(qǐng)求信道與一相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)相關(guān)，每個(gè)硬件請(qǐng)求信道用于通過多個(gè)可能數(shù)據(jù)傳輸模式發(fā)送消息，所述多個(gè)可能數(shù)據(jù)傳輸模式包括快速傳輸模式以及中斷傳輸模式，所述中斷傳輸模式被用于向具有相對(duì)較高優(yōu)先級(jí)的模擬電路發(fā)送消息。
全文摘要
直接下變頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)有DC環(huán)路以從信號(hào)分量中去除DC偏置、數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?DVGA)以提供增益范圍、自動(dòng)增益控制(AGC)環(huán)路以提供DVGA和RF/模擬電路的增益控制以及串行總線接口(SBI)單元以通過串行總線提供對(duì)RF/模擬電路的控制。可能如在此所述較好地設(shè)計(jì)與定位DVGA。VGA環(huán)路的操作模式可能根據(jù)DC環(huán)路的操作模式而被選擇，這是因?yàn)檫@兩個(gè)環(huán)路有交互作用。DC環(huán)路在捕獲模式操作的持續(xù)時(shí)間可以選為與在捕獲模式內(nèi)的DC環(huán)帶寬成反比?？赡芡ㄟ^串行總線提供對(duì)一些或所有RF/模擬電路的控制。
文檔編號(hào)H04L27/38GK101102096SQ20071008762
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2002年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者T·李, C·霍倫斯特恩, I·康, B·C·沃克, P·E·彼得澤爾, R·沙拉, M·L·西弗森 申請(qǐng)人:高通股份有限公司