專利名稱：用于無線通信系統(tǒng)的自動增益控制方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及無線通信，更具體地說，涉及無線系統(tǒng)的自動增
益控制(AGC)。
背景技術(shù)：
對于基于符號的無線系統(tǒng)，例如正交頻分多路復(fù)用(OFDM)、正交 頻分多址接入(OFDMA)和具有基于幀的AGC的時分雙工(TDD)系統(tǒng)， 快衰落信道可以給出動態(tài)范圍的難題。問題存在的原因是因為在含有多 個符號的一幀期間信號強度可能明顯波動，導(dǎo)致在這些符號中產(chǎn)生不同 的信噪比(SNR)。進一步結(jié)合的難題是對于各種常用的調(diào)制方案有不同 的SNR要求。
例如，對于給定的SNR， 16正交振幅調(diào)制(16 QAM)比正交相移鍵 控(QPSK)有更差的比特差錯率(BER)性能。為了補償這種差異，對16 QAM的SNR要求比對QPSK的SNR要求更高。對于使用多調(diào)制方案 的系統(tǒng)，滿足最小性能水平可能要求顯著的動態(tài)范圍，以便適應(yīng)多個衰 落信道的不同SNR要求。
為了在系統(tǒng)的動態(tài)范圍內(nèi)保持可以接受的SNR，接收機常常采用 AGC。傳統(tǒng)上，AGC電路控制可變增益放大器的增益，以便將放大后的 信號保持在目標功率范圍內(nèi)。通過將放大后的信號功率與參考信號比較， 可以決定是否應(yīng)當調(diào)節(jié)放大器來提供更多的增益或更少的增益。控制信 號然后導(dǎo)致增益調(diào)節(jié)。由于反饋回路具有時間延遲，所以如果功率調(diào)節(jié) 進行太快，則反饋回路可能變成振蕩器，其可能在功率電平上產(chǎn)生乒乓 (ping-pang)效應(yīng)。為了對抗這一效應(yīng)，針對不同信號SNR的上述問題， TDD-OFDM系統(tǒng)常常在較慢的、逐幀的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)增益。

發(fā)明內(nèi)容
在某種類型的信號上運行時，自適應(yīng)AGC參考允許基于系統(tǒng)需求 調(diào)節(jié)信號功率。例如，在可能是由于將調(diào)制方案改變成需要更高SNR的 調(diào)制方案而需要更高的信號功率時，可以增大自適應(yīng)參考。相反，當系 統(tǒng)性能允許時，例如在使用更強的調(diào)制方案時，可以降低自適應(yīng)參考。
防止放大器增益的小變化的增益調(diào)節(jié)閾值引入AGC反饋回路中的
非線性。這減小了反饋誘導(dǎo)的振蕩或乒乓效應(yīng)的可能性，允許基于符號
的AGC，其提供了更一致的符號SNR。通過僅在符號前綴或后綴期間 調(diào)節(jié)增益，增益級在數(shù)據(jù)范圍內(nèi)不變，導(dǎo)致產(chǎn)生更一致的解調(diào)。本發(fā)明 的實施例通過確定功率電平、將功率電平與自適應(yīng)參考比較以確定目標 增益變化、將目標增益變化與閾值比較、并且只有在目標增益變化超過 所述閾值時調(diào)節(jié)信號增益，提供了基于符號的AGC。
為了更好地理解下面的本發(fā)明詳細描述，上面已經(jīng)相當寬泛地概括 了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點將在下文中描述， 其構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，所公開的概 念和具體實施例可以容易地用作改進或設(shè)計實現(xiàn)本發(fā)明相同目的的其他 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當認識到，這樣的等同構(gòu)造不背離如 權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。在結(jié)合附圖考慮時，由以下的 描述可以更好地理解被認為是本發(fā)明特征的、關(guān)于其組織和操作方法的 新技術(shù)特征以及其他目的和優(yōu)點。但是，應(yīng)當明確地理解，僅僅為了說 明和描述的目的提供了各個附圖，它們不能被用作本發(fā)明的限定。


圖1示出使用傳統(tǒng)實施方案的現(xiàn)有技術(shù)的AGC電路；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的AGC電路的實施例；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于AGC的方法的實施例。
具體實施例方式
圖1示出使用傳統(tǒng)實施方案的現(xiàn)有技術(shù)AGC電路10。 AGC 10控 制施加到到達輸入101的信號上的增益，以保持輸出102處的目標功率 電平。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)104將放大后的信號數(shù)字化，并且將該數(shù)字信
號提供到輸出102和功率測量單元105。然后通過目標功率比較子系統(tǒng) 106將所測得的功率與目標功率電平比較。然后將該比較的結(jié)果反饋到 可變放大器103作為增益調(diào)節(jié)信號。通常，增益可以逐幀調(diào)節(jié)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的AGC電路20。 AGC 20控制施加 到到達輸入101的信號上的增益，以保持輸出102處的目標功率電平。 具體地，根據(jù)來自自適應(yīng)功率比較子系統(tǒng)201的反饋來調(diào)節(jié)可變放大器 103的增益。任選的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)104將放大后的信號數(shù)字化，并將 該信號提供到輸出102和功率測量單元105。功率測量單元105的功能 可以由確定功率電平的任何已知方法(例如包括估計)來提供。自適應(yīng)參 考202可以根據(jù)所用的調(diào)制方案而變化，或者它可以根據(jù)影響系統(tǒng)性能 的操作參數(shù)或條件(如噪聲水平)而變化。例如，從QPSK到16 QAM的 變化可能要求自適應(yīng)參考202增大4至6 dB。然后在閾值觸發(fā)器203中 將比較的結(jié)果、即目標增益變化與閾值204比較。如果在比較單元201 中識別的目標增益變化超過所述閾值，則調(diào)節(jié)可變放大器103的增益。
閾值204可以為增加增益和減小增益提供單獨的值，并且可以根據(jù) 比率或絕對差來定義。閾值是為了一個事件發(fā)生而必須滿足的條件。閾 值204被選擇以允許增益級的變化，所述增益級的變化被確定足夠顯著 以允許變化，同時可以防止出現(xiàn)低于閾值204的不顯著的增益級變化。 可以基于工程決策或歷史性能數(shù)據(jù)來設(shè)定閾值204。由于反饋系統(tǒng)常常 在識別對變化的需求與變化生效之間引入延遲，所以它們的風(fēng)險是產(chǎn)生 具有與延遲周期相關(guān)的頻率的不希望的振蕩。 一般來說，閾值觸發(fā)器203 是非線性裝置，其可以減少輸出功率的振蕩。閾值204本身可以根據(jù)是 否在輸出信號中可以檢測到遲滯(hysterisis)來調(diào)節(jié)。例如，如果由于 AGC延遲時間產(chǎn)生的功率振蕩是可以識別的，則閾值204中的值可以向 上或向下調(diào)節(jié)，以干擾反饋周期。此外，閾值204可以根據(jù)輸入信號的 條件來調(diào)節(jié)，例如它可以變化得多快或者多明顯。
AGC 20可以逐個符號地來調(diào)節(jié)增益，與逐幀調(diào)節(jié)相比，其提供了 更一致的信號功率電平。用快衰落信道和逐幀調(diào)節(jié)，含有多個符號的幀 可以具有比其它符號的信號功率更高的一些符號，導(dǎo)致對于這些符號的 不同SNR以及潛在的寬動態(tài)范圍。然而，調(diào)節(jié)增益太頻繁，如在符號期
間調(diào)節(jié)，可能導(dǎo)致解調(diào)過程中的模糊性。因此，AGC 20可以將增益調(diào) 節(jié)的時間-幀限制到符號前綴或循環(huán)后綴(CP)，使得在信號的數(shù)據(jù)部分期 間增益是恒定的。例如，在OFDM系統(tǒng)中，CP可以為至少10微秒Qis) 并且在可以持續(xù)100iLis的數(shù)據(jù)部分之前。對于OFDMA， CP在信號的數(shù) 據(jù)部分之后。
圖3示出一種方法30，它是用于提供根據(jù)本發(fā)明的實施例的AGC 的一個實施例。輸入信號在過程301期間被接收，其功率在過程302中 確定。該功率電平可以通過測量或估計來確定。然后通過過程303將該 信號功率電平與自適應(yīng)參考比較。自適應(yīng)參考可以響應(yīng)于所識別的或預(yù) 期的系統(tǒng)性能需要或參數(shù)變化(如調(diào)制方案、估計的干擾水平或調(diào)節(jié) SNR的任何其他需要)而變化。
過程304將過程303的結(jié)果與閾值比較。閾值本身可以根據(jù)增益是 否可以安全地更頻繁調(diào)節(jié)或者在輸出信號中是否出現(xiàn)乒乓效應(yīng)而變化。 在過程305中確定是否超過閾值。如果不超過閾值，過程306不工作。 如果超過閾值，則過程307調(diào)節(jié)增益。增益可以在符號前綴或CP期間 逐個符號地調(diào)節(jié)，但是在信號的數(shù)據(jù)部分期間保持恒定。
因此，本發(fā)明的實施例提供了具有自適應(yīng)參考的基于符號的AGC。 自適應(yīng)參考可以基于所使用的調(diào)制方案，使得當所述調(diào)制變化到需要更 高信號功率以保持特定的性能水平(例如最小的BER)的調(diào)制時，使用 更高的功率參考。相反，當調(diào)制變化到不要求這樣的信號功率以保持特 定性能水平的調(diào)制時，可以降低功率參考。由于增益調(diào)節(jié)的更迅速響應(yīng)， 對于快衰落信道，基于符號的AGC可以比基于幀的AGC提供更一致的 SNR水平。
本發(fā)明的實施例還提供了 AGC調(diào)節(jié)閾值，使得當增益變化的大小 低于閾值時不調(diào)節(jié)AGC水平。如果允許AGC變化太迅速，微小的功率 波動可能迅速發(fā)生，可能產(chǎn)生乒乓效應(yīng)或功率電平振蕩。閾值限制防止 了在微小波動期間的AGC水平調(diào)節(jié)，將AGC水平調(diào)節(jié)限制到更嚴重的 功率波動。增益的調(diào)節(jié)可以在符號前綴或后綴期間實現(xiàn)，使得增益級被 建立并且對于該數(shù)據(jù)不變化。本發(fā)明的實施例可以同時提供具有自適應(yīng) 參考的基于符號的AGC和閾值。
盡管己經(jīng)詳細描述了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應(yīng)當理解，這里可以進 行各種改變、替代和變化，而不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實 質(zhì)和范圍。而且，本發(fā)明的范圍不限于說明書中所描述的過程、機器、 制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的特定實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從 本發(fā)明的公開容易理解，目前存在的或以后將開發(fā)的進行與本文所述的 相應(yīng)實施例基本相同功能或取得基本相同結(jié)果的過程、機器、制造、物 質(zhì)組成、裝置、方法或步驟都可以根據(jù)本發(fā)明進行利用。相應(yīng)地，所附 的權(quán)利要求旨在在其范圍內(nèi)包括這樣的過程、機器、制造、物質(zhì)組成、 裝置、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于信號的自動增益控制(AGC)方法，其包含確定所述信號的功率電平；將所述功率電平與自適應(yīng)參考比較，以確定目標增益變化；將所述目標增益變化與閾值比較；和如果所述目標增益變化超過所述閾值，則根據(jù)所述目標增益變化調(diào)節(jié)所述信號的放大。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述閾值是增大增益或減小增益的閾值。
3. 權(quán)利要求1的方法，其還包含 響應(yīng)于操作參數(shù)或條件的變化調(diào)節(jié)所述參考。
4. 權(quán)利要求3的方法，其中所述操作條件的變化是調(diào)制方案的變化。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中所述調(diào)節(jié)放大發(fā)生在所述信號的數(shù)據(jù)部 分之外。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中所述調(diào)節(jié)放大逐個符號地發(fā)生。
7. 權(quán)利要求1的方法，其中所述信號選自TDD、 OFDM和OFDMA信號。
8. —種自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包含 可變增益放大器；耦合到所述放大器的輸出的功率確定單元； 自適應(yīng)參考；比較單元，其可操作來將所述功率確定單元與所述自適應(yīng)參考比較 并產(chǎn)生比較信號；和耦合到所述比較單元的輸出的閾值觸發(fā)器，所述閾值觸發(fā)器可操作 來防止當所述比較信號的大小低于閾值時調(diào)節(jié)所述放大器的增益。
9. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其還包括-自適應(yīng)參考調(diào)節(jié)單元，其可操作以響應(yīng)于操作參數(shù)或條件的變化來 調(diào)節(jié)所述自適應(yīng)參考。
10. 權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述操作條件的變化是調(diào)制方案的變化。
11. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述放大器增益的調(diào)節(jié)逐個符號地發(fā)生。
12. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述信號選自TDD， OFDM和 OFDMA信號。
13. 權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述放大器增益的調(diào)節(jié)在所述信號 的前綴或后綴期間發(fā)生。
14. 一種自動增益控制(AGC)系統(tǒng)，其包含-用于可變地放大所述信號的裝置； 用于確定所述放大后信號的功率電平的裝置； 用于調(diào)節(jié)功率電平參考的裝置；用于將所述確定后的功率電平與所述參考比較的裝置；和用于選擇性控制所述放大裝置的增益的裝置，使得當所述調(diào)節(jié)的幅 度超過閾值時調(diào)節(jié)所述增益。
15. 權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述用于調(diào)節(jié)功率電平參考的裝置 響應(yīng)于操作參數(shù)或條件的變化來改變所述參考。
16.權(quán)力要求15的系統(tǒng)，其中所述操作條件的變化是調(diào)制方案的 變化。
17. 權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其還包含 用于調(diào)節(jié)所述閾值的裝置。
18. 權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述信號選啟TDD， OFDM和 OFDMA信號。
19. 權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述放大器增益的調(diào)節(jié)在所述信號 的前綴或后綴期間發(fā)生。
20. 權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中所述增益的調(diào)節(jié)逐個符號地發(fā)生。
全文摘要
提供了一種使用自適應(yīng)參考和閾值的自動增益控制(AGC)的系統(tǒng)和方法。自適應(yīng)參考允許根據(jù)操作參數(shù)和條件的變化，如要求不同信噪比(SNR)以維持性能的調(diào)制方案變化，來調(diào)節(jié)目標功率。增益調(diào)節(jié)閾值允許快速AGC響應(yīng)，同時減小遲滯的潛在影響。AGC水平可以在符號前綴或后綴期間被改變，并在信號的數(shù)據(jù)部分期間避免變化。給出的實施例允許在OFDM、OFDMA和TDD系統(tǒng)中逐個符號的AGC變化。
文檔編號H04B7/005GK101192862SQ20061016084
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者王海濤 申請人:昂達博思公司