專利名稱：接收機干擾信號的過載保護方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多頻帶接收機中接收的射頻(RF)信號功率的控制。本發(fā)明具體涉及一種方法和裝置，用于檢測來自相鄰帶寬中存在的RF信號的干擾能量，和控制接收機的基帶部分中接收的能量，以確保所述基帶電路不飽和或過載。
雙模式通信裝置被設計用于發(fā)送和接收模擬或數字類型的RF信號。用于發(fā)送模擬RF信號的方法通常是使用高級移動電話系統(tǒng)(AMPS)實現的，而數字RF信號的發(fā)送方法可以從包括時分多址(TDMA)，碼分多址(CDMA)，和全球移動通信系統(tǒng)(GSM)的多種多址技術中選擇。諸如雙模式裝置的多模式裝置將結合這些技術中的某些技術，并把它們合并入一個裝置中。例如，雙模式通信裝置的接收機部分與非雙模式通信裝置的接收機部分相似，但是適合于根據上述方法中的任何兩種方法(模擬或數字)接收信號的組合。
典型接收機電路包括兩個部分前端部分和后端部分。前端部分用于進行初始濾波，希望帶寬的放大，和到中頻的轉換，以由接收機的后端部分進一步處理。后端部分將信號轉換到基帶，以為數字信號處理作準備。RF信號通過天線進入前端部分，并從前端傳送到后端。
作為用于把信號電平維持在基帶電路工作范圍內的控制功能，對射頻接收機的輸入信號功率的控制對于接收機的正確操作是必要的。如果信號電平超過所述基帶電路的工作范圍，會由于信噪比和接收機選擇性的降低而使接收機性能變差。當干擾性相鄰信號與希望的信道中(on-channel)信號相比非常強，并且基帶電路由于過載而飽和時，會發(fā)生上述接收機性能變差的情況。這使得希望的信道中信號變得靈敏度降低(desensitized)。因此，需要在基帶電路之前控制接收信號功率并將信號電平維持在后端電路的工作范圍內?；鶐щ娐返臑V波部分通過僅允許希望的信道中頻率通過來減小相鄰干擾噪聲信號。但是，基帶電路之前的輸入總功率電平包括希望的通信信號以及干擾噪聲能量。這二者的組合會由于噪聲電平變得過高而導致基帶電路的飽和。
一種典型的控制方法是在基帶電路之前提供測量電路，從而可進行干擾噪聲電平的功率估算。用于功率估算的常規(guī)方式是測量總接收功率電平并將測量數據提供到接收信號強度指示器(RSSI)。RSSI通過額外的電路將控制信號提供到對應于所估算功率電平的自動增益控制(AGC)。從RSSI提供到AGC的信號被用于控制進入基帶電路的總接收功率電平的增益。隨著總接收功率電平的增加，AGC減小信號增益。上述方法提供了對輸入信號功率的控制，但是執(zhí)行該方法的缺點是，額外電路的附加成本，集成電路(IC)尺寸增大，印刷電路板(PCB)上的焊盤(land)需求增加。
額外電路的使用會帶來問題，因為在裝置內需要更多的空間，并且?guī)缀蹩偸窍Ｍ档统杀?。因此，需要改進用于檢測和控制進入接收機的噪聲的裝置和方法。


圖1顯示常規(guī)雙模式射頻接收機的方框圖。
圖2顯示根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的接收機的后端部分的方框圖。
圖3顯示根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的包括希望信號和噪聲信號的基帶頻譜。
圖4顯示表示有源基帶濾波器設置的基帶頻譜。
圖5是表示根據本發(fā)明優(yōu)選實施例在觸發(fā)模式方式中相應地測量和調整增益的步驟的流程圖。
圖6是根據本發(fā)明優(yōu)選實施例在抽樣模式方式中測量和調整增益的步驟的流程圖。
本發(fā)明提供一種獨特的方法和裝置來防止無線通信裝置的多模式接收機電路中由于希望的通信信號頻率附近存在的干擾噪聲引起的功率過載。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，雙模式接收機在便攜式無線電話中接收來自調諧到高級移動電話系統(tǒng)(AMPS)的第一帶寬和調諧到全球移動通信系統(tǒng)(GSM)的第二帶寬的射頻(RF)信號。
不管是單模式，雙模式，或多模式，所有接收機都需要某些裝置來使所接收RF信號的電平維持在接收機電路的工作范圍內。本發(fā)明使用雙模式通信裝置中所需的現有部件改進用于控制接收機中的總接收功率的現有方法，并消除了現有技術方法中使用額外電路的需要。本發(fā)明并不使用造成成本增加和裝置尺寸增加的額外電路，而是有利地利用現有電路與軟件解決方案的結合來處理來自雙模式通信裝置中所需的多帶寬的RF信號。
參見圖1，顯示了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的無線通信裝置的方框圖。該裝置是結合本發(fā)明的蜂窩無線電話。在優(yōu)選實施例中，幀發(fā)生器ASIC101(例如可從MOTOROLA公司購買的CMOS ASIC)和微處理器103(例如可從MOTOROLA公司購買的68HC11微處理器)相組合產生在蜂窩系統(tǒng)中操作所需的通信協(xié)議。微處理器103使用包括RAM105、EEPROM107和ROM109(最好集成在一個封裝111中)的存儲器104執(zhí)行產生協(xié)議所需的步驟，和執(zhí)行無線通信裝置的其它功能，例如寫入顯示器113，接受來自鍵盤115的信息，或控制頻率合成器125和DSP106，其中包括根據本發(fā)明控制接收機增益。ASIC101處理由音頻電路119變換的來自麥克風117和到達揚聲器121的音頻。
圖1還顯示了前端接收機電路123，其能夠從雙模式通信裝置操作所需的兩個不同帶寬接收RF信號。前端接收機包括兩個信道用于在第一希望模式操作的信道1149，和用于在第二希望模式操作的信道2151。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，信道1149被調諧以接收AMPS通信信號，信道2151被調諧以接收GSM通信信號。AMPS通信系統(tǒng)在824MHz到894MHz范圍操作，該范圍被細分為30kHz信道。GSM通信系統(tǒng)在1850MHz到1990MHz范圍操作，該范圍被細分為200kHz信道。依據通信裝置的操作模式，IF開關135被設計切換到合適的相應信道。IF開關135被連接到合成器125，合成器125進行基帶(BB)轉換和用于解調希望的通信信號所需的適當的有源濾波。
圖2的方框圖顯示了合成器125，DSP106和微處理器103的詳細結構。合成器包括IF前置放大器204，IF混頻器206，有源基帶(BB)濾波器208，和模數轉換器210。IF前置放大器204提供自動增益控制(AGC)來控制輸入到BB混頻器206和有源BB濾波器208的總信號增益，因為這二者易于過載。因此AGC204電路將BB電路功率電平維持在設計的工作范圍內，以使接收機正確工作。BB混頻器將IF信號轉換為第二IF頻率，隨后由有源BB濾波器208濾波。有源BB濾波器208用于僅允許希望的通信信號通過以進一步處理。帶寬的大小響應于微處理器103發(fā)送的控制信號是可調整的。在接收希望的通信信號時，相應地設置有源BB濾波器208帶寬，并由有源BB濾波器208盡可能地濾出希望的通信信號附近的額外噪聲。但是，無法濾除所有不希望的噪聲，因此殘留噪聲繼續(xù)通過以進一步處理。
一旦希望的信號由有源BB濾波器208濾波，該信號由模數轉換器210轉換為數字信號。該轉換器將所有信號(希望的通信信號和噪聲)轉換為數字數據比特，然后通過串行數據鏈路212傳遞給DSP106以進行附加的軟濾波和解調。
圖2還顯示在DSP中數字數據信號從一個公共節(jié)點被分成兩個信道。第一接收信道包括第一軟濾波器(soft filter)214，第二接收信道包括第二軟濾波器216，兩個信道同時處理輸入信號。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，第一軟濾波器214是低通濾波器，處理希望的AMPS通信信號帶寬。第二軟濾波器216被編程為高通濾波器，衰減希望的AMPS通信信號而允許不希望的噪聲通過以到達檢測器220。圖3顯示在基帶頻率的希望的通信信號302和不希望的噪聲304。希望的通信信號302和不希望的噪聲304的組合是總接收信號310。圖3還顯示了DSP低通軟濾波器響應308和DSP高通軟濾波器響應306。檢測器220估算通過高通軟濾波器216的所述不希望噪聲304的功率，并將該估算值提供給微處理器103中的確定裝置224。
微處理器103中的確定裝置224將不希望的噪聲304電平與第一預定噪聲電平進行比較。如果不希望的噪聲304電平大于第一預定噪聲電平，確定裝置將一信號發(fā)送到有源BB濾波器208以將BB帶寬從AMPS設置增大到GSM設置。圖4顯示根據本發(fā)明優(yōu)選實施例用于AMPS設置的15kHz的BB帶寬410和用于GSM設置的100kHz的BB帶寬412。一旦BB帶寬增加，檢測器220得到通過高通軟濾波器216的不希望的噪聲304的第二功率估算，并將該估算值提供到微處理器103中的確定裝置。
如果所估算的不希望的噪聲304的功率電平大于第二預定噪聲電平，確定裝置將信號228發(fā)送到AGC204以減小總接收信號功率。與所估算的噪聲功率電平成反比地減小總接收信號310功率。所估算的不希望的噪聲304電平越高，總接收信號310功率減小的越多。
圖5顯示本發(fā)明中用于觸發(fā)噪聲測量的優(yōu)選步驟的流程圖。在從步驟500開始后，在步驟502接收機檢查操作模式。如果接收機處于AMPS模式，則接收機繼續(xù)到步驟508，測量通過所述第二軟濾波器216的噪聲電平。然后在步驟510通信裝置確定所測量的噪聲電平是否大于第一預定噪聲電平。如果噪聲電平大于該預定值，這表示可能有更多的噪聲存在，但是由于有源BB濾波器208被調諧到AMPS模式所需的帶寬，一些干擾噪聲被有源BB濾波器208衰減，因此無法傳遞到第二軟濾波器。在此情況下，通信裝置決定增加有源BB濾波器208的帶寬，這對應于步驟512。一旦有源BB濾波器208的帶寬增加，將可以在步驟516捕獲和測量任何最初在該帶寬之外的噪聲?，F在，通信裝置將增加帶寬的噪聲電平與第二預定噪聲電平進行比較。該測量步驟可以給出對IF混頻器206和有源BB濾波器208的功率輸入的更好的估算。如果該電平比等于最小接收機靈敏度的第二預定噪聲電平大，在步驟520通信裝置將根據所測量的噪聲值選擇必要的AGC設置。然后，微處理器103將相應信號發(fā)送到AGC以減小輸入到IF混頻器206和有源濾波器208的增益，從而保證這些電路不飽和。
參見圖6，第二流程圖顯示了根據本發(fā)明用于抽樣噪聲電平和調整輸入功率的優(yōu)選步驟。在圖5中，在步驟502通信裝置檢查操作模式。如果模式是AMPS，該裝置產生在一到二秒之間的隨機時間延遲以選擇非周期性的抽樣率。然后，裝置前進到步驟610，并啟動一倒計數定時器。一旦在步驟612倒計數定時器到達零，該裝置將一信號發(fā)送到有源BB濾波器208以增加帶寬使其包括調諧到GSM模式的帶寬。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，帶寬從15kHz增加到100kHz。在步驟618，檢測器220估算通過軟濾波器216的噪聲功率電平并將該信息發(fā)送到微處理器103。在步驟618，在微處理器中將所估算的噪聲功率電平與第二預定功率電平進行比較。如果所估算的噪聲功率電平大于所述第二預定功率電平，該裝置前進到步驟620并根據所估算的噪聲功率電平計算AGC調整電平。然后該裝置將一相應信號發(fā)送到AGC，并相應地調整輸入總信號功率。如果在步驟616測量的噪聲電平小于第二預定噪聲電平，那么該裝置前進到步驟628并使有源BB濾波器208返回調諧到AMPS模式的第一帶寬，并繼續(xù)正常操作。因為DSP并行處理輸入信號，噪聲的測量與希望的通信信號的處理同時進行。用于處理希望的通信信號的第一軟濾波器衰減噪聲，而第二信道的第二軟濾波器測量噪聲電平并根據上述流程圖進行調整。
本發(fā)明的特定應用確保輸入的總功率電平不使決定電路因過載而造成飽和。該方法和裝置使用雙模式通信裝置中的現有電路提供增益控制，消除了對額外電路的需要，因此節(jié)省了印刷電路板上和集成電路內的空間。DSP技術不斷增長的能力允許同時進行噪聲電平的測量和希望通信信號的處理，以提供無縫功率控制。該方法和裝置還允許對AGC調整電平的更大控制，因為該電平是根據所測量的總功率電平來計算的，而不是使用預定的AGC調整電平。
雖然已經根據上述說明和附圖描述了本發(fā)明，但是應理解，上述說明僅是示例性的，在不偏離本發(fā)明精神和實質的情況下，本領域技術人員可以進行各種變化和修改。例如，雖然顯示了用于控制輸入到RF裝置的信號功率的方法和裝置，該裝置也可以是接收光波形式的通信信號的基于光的裝置。雖然本發(fā)明可專用于便攜式蜂窩無線電話，其也可以應用于任何無線通信裝置，包括尋呼機，電子管理器，計算機。本發(fā)明僅應由所附權利要求限定。
權利要求
1．一種用于防止具有第一帶寬的射頻接收機飽和的方法，其特征在于以下步驟通過第一接收路徑(149)接收來自所述第一帶寬內的輸入通信信號(302)；在通過所述第一接收路徑接收所述輸入通信信號的同時，通過第二接收路徑(151)測量來自所述第一帶寬內的噪聲電平；將所述第二路徑的所述噪聲電平(304)與第一預定噪聲電平進行比較(510)；響應于所述比較步驟中確定所述噪聲電平大于所述第一預定噪聲電平的結果，將所述第一帶寬(410)調整到大于所述第一帶寬的第二帶寬(412)。
2．根據權利要求1的方法，進一步的特征在于以下步驟響應于所述比較步驟中確定所述噪聲電平大于所述第一預定噪聲電平的結果，與所述輸入通信信號同時地通過所述第二接收路徑測量(514)來自所述第二帶寬內的所述噪聲電平。
3．根據權利要求2的方法，進一步的特征在于以下步驟響應于所述測量步驟中確定所述測量步驟的所述噪聲電平大于第二預定噪聲電平的結果，調整(522)輸入信號增益。
4．一種用于接收高級移動電話系統(tǒng)(AMPS)通信信號和全球移動通信系統(tǒng)(GSM)通信信號的雙模式射頻接收機，所述接收機的特征在于前端部分(123)，用于接收所述AMPS和所述GSM通信信號；連接到所述前端的自動增益控制(AGC)(224)裝置，用于控制從所述前端接收的總信號增益；連接到所述AGC的有源濾波裝置(106)，具有可變帶寬，可以選擇性地調整所述可變帶寬，以限定用于允許AMPS通信信號從中通過的、利用AMPS信號處理調諧(308)的第一帶寬，和限定用于允許GSM通信信號從中通過的、利用GSM信號處理調諧(306)的第二帶寬；連接到所述有源濾波裝置的轉換裝置(106)，用于將所述GSM通信信號和所述AMPS通信信號轉換為數字信號并將所述數字信號提供到一個節(jié)點；由第一信道連接到所述節(jié)點的低通濾波器(214)，所述第一濾波器用于進一步限定第一基帶；由第二信道連接到所述節(jié)點的高通濾波器(216)，所述第二濾波器用于進一步限定第二基帶；連接到所述高通濾波器的輸出的功率估算裝置(220)，用于估算不希望的噪聲電平；連接到所述功率估算裝置的確定裝置(224)，用于確定所述不希望的噪聲電平是否大于第一預定總功率電平，并響應于此將一個信號發(fā)送到所述有源濾波器，以選擇性地在一段預定時間內對其調整，從限定所述第一帶寬到限定所述第二帶寬。
5．根據權利要求4的接收機，其特征在于所述確定裝置響應于確定所述不希望的噪聲電平大于第二預定總功率電平，將一個信號發(fā)送到所述AGC以減小所述總信號增益。
6．根據權利要求5的接收機，其特征在于所述低通濾波器包括第一軟濾波器，所述高通濾波器包括第二軟濾波器。
7．根據權利要求6的接收機，其特征在于所述第二預定總功率電平小于或等于預定接收機靈敏度值。
8．一種用于防止具有第一帶寬的射頻接收機飽和的方法，其特征在于以下步驟通過第一接收路徑(149)接收來自所述第一帶寬內的輸入通信信號(306)，所述輸入通信信號具有總接收功率電平；將所述第一帶寬(410)調整到(512)具有大于所述第一帶寬的頻率范圍的第二帶寬(412)。在通過所述第一路徑接收所述輸入信號的同時，通過第二接收路徑測量(514)所述第二帶寬的總噪聲電平；確定(516)所述第二接收路徑的所述總噪聲電平是否大于預定總噪聲電平；響應于確定所述第二帶寬的所述總噪聲電平大于所述預定總噪聲電平，調整(522)所述總接收功率電平。
9．根據權利要求8的方法，其特征在于所述調整和所述測量步驟以隨機產生的頻度進行。
10．一種用于接收來自第一希望帶寬的通信信號的接收機，其特征在于第一路徑(149)，用于接收來自所述第一希望帶寬的希望通信信號(306)，所述希望通信信號具有噪聲電平和總接收功率電平；可調濾波器(214)，用于限定所述第一希望帶寬，并且可被調整來限定大于所述第一帶寬的第二帶寬；確定裝置(224)，用于確定所述第二帶寬的所述噪聲電平；比較裝置(220)，用于將所述第二帶寬的所述噪聲電平與第一預定噪聲電平進行比較；調整裝置(103)，用于響應于所述比較裝置中確定所述噪聲電平大于所述第一預定噪聲電平的結果，調整所述總接收功率電平。
全文摘要
用于控制雙模式通信裝置中接收機的輸入功率的方法和裝置。根據該方法和設備,所接收的信號同時由兩個單獨的濾波器處理,一個濾波器(214)用于處理希望有輸入通信信號,另一個濾波器(216)用于處理用于功率估算的噪聲。在通信裝置以第一模式工作時,初始濾波被調諧到相應帶寬。當噪聲電平達到預定電平時,調整第一帶寬以得到對當前噪聲的更好估算。響應于高噪聲電平,相應地調整接收機的輸入增益。
文檔編號H04B1/40GK1303223SQ0110020
公開日2001年7月11日 申請日期2001年1月5日 優(yōu)先權日2000年1月6日
發(fā)明者彼得·南尼 申請人:摩托羅拉公司