具有集成寬帶幹擾檢測的agc的製作方法

2023-09-15 10:43:40

專利名稱：具有集成寬帶幹擾檢測的agc的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及通信接收器，更具體地涉及包括寬帶幹擾信號檢 測的自動增益控制(AGC)系統。
背景技術：
自動增益控制或者說AGC系統是普遍公知和廣泛使用的。但是 目前所開發和建議的通信系統，如UMTS (通用行動電話系統)—— 在涉及空氣接口時也稱為WCDMA (寬帶碼分多址)，以複雜的調製 機制和信道編碼機制來考慮相對較高的數據速率，每一個機制都預計 會對用於將在這些系統中部署的接收器的整個AGC系統施加非常嚴 格的要求。公知的AGC系統典型地存取信道上(on channel)信號電平 並由此進行增益調整。接收器體系結構也在不斷發展，並且部分因為經濟壓力，在接收 器前端和中間頻率(IF)級中併入更少的選擇性。從業者選擇作為替 代在後面的數字處理級中併入選擇性。不幸的是，這意味著可能有更 寬頻帶的信號存在於前端、IF級或模擬數字轉換器(ADC)(用於將 接收的模擬信號轉換到數字域)。前端以及尤其是後面的接收器級如 IF級或ADC可能被大的近頻帶或頻帶外(信道外(off-channel))信號 弄得過載的可能性隨著選擇性的減小而增加。這可能對成本效率高的 ADC導致嚴重的過栽條件(超過動態範圍).


附圖用於進一步圖解各個實施例，並說明根據本發明的各種原理 和優點，其中在所有各附圖中相似的附圖標記表示相同或功能相似的 元件，該附圖與下面的詳細描述一起併入本說明書中並成為說明書的一部分。圖1以示例性的接收器示出按照本發明的自動增益控制(AGC) 系統的示例性實施例；圖2示出信道上信號和各種信道外信號的頻率關係的示例圖； 圖3和圖4示出AGC系統如圖1的系統中的方法的流程圖的實施例；圖5示出針對圖1中AGC系統的增益控制曲線和各種模擬數據； 圖6和圖7示出表示針對圖1中AGC系統的增益控制的測量數據。
具體實施方式
總的來說，本公開文件涉及向通信單元或更具體地說向在其中進 行操作的該通信單元的用戶提供服務的通信系統和設備。更為具體地 說，討論和描述了體現在用於為通信單元中的接收器提供自動增益控 制(AGC)系統的裝置和方法中的各種創造性構思和原理，其中AGC 系統運行以防止接收器中的各種功能受到信道外或頻帶外信號以及正 常信道上AGC的影響。特別感興趣的系統和接收器是已開發和已部 署的系統和接收器，如UMTS (通用移動電信系統)/WCDMA (寬帶 碼分多址)系統等等以及這些系統和在其中運行的設備的擴展、演化 等等，尤其是在這些系統和設備共存並且與其它系統如遺傳GSM (全 球移動系統)系統協作之處。注意，如在接收器或UMTS/WCDMA 系統的上下文中描述，確信按照本發明的構思和原理可應用於數字信 號處理領域的很多系統，在該領域中可能由於噪聲或其它不期望的人 為因素而存在過栽狀況。如下面進一步討論的，本發明的各種原理及其組合有利地用於檢 測可能導致一個或多個功能如模擬數字轉換器(ADC)過栽的信道外 或頻帶外信號，並且按照需要在這種狀況下進行受控的增益減小，由 此避免相反情況下可能會發生的任何有害影響。本發明的AGC系統 和技術尤其可有利地用在示例性的WCDMA接收器中，由此減輕與公
知AGC系統關聯的各種問題，並有助於實現更低成本更高性能的接 收器，同時仍然提供自主且低功耗版本的AGC系統，如果利用這些 原理或其等價物的話。提供該快速公開是為了以使得能夠的方式進一步說明實現和利 用按照本發明的各種實施例的最佳模式。該公開還用於增強對本發明 原理和優點的理解和評價，而不是要以任何方式限制本發明。本發明 僅通過所附權利要求，包括在本申請未決期間所進行的任何修改以及 所授權的權利要求的所有等同物來限定。還要理解相關術語，如果存在的話，如"第一，，和"第二"、"頂部" 和"底部，，等只用於將實體或動作彼此區分開而不必要求或暗示這些實 體或動作之間實際存在任何這種關係或順序。本發明功能的很大部分和很多本發明原理用集成電路(IC )和軟 件或固件指令如定製或半定製IC如專用IC,或在其中，最佳實施。 希望本領域技術人員儘管可能面臨由例如可用時間、當前工藝和經濟 考慮刺激的很多努力和很多設計選擇，在由這裡公開的構思和原理的 引導下，將能夠很容易地以最少的實驗產生這樣的指令和IC。因此， 為了簡短和最小化任何使本發明原理和構思模糊的風險，對這些軟體 和IC—如果存在的話一的進一步討論將限於涉及優選實施例的原理 和構思的實質。參照圖1,討論和描述包括自動增益控制(AGC)系統的各種實 施例之一的示例性接收器的一部分。圖1的接收器部分是從天線到信 道濾波器的接收器前端，如用於WCDMA或UMTS信號的接收器或 其它適用於高度集成和處理複雜調製高數據速率信號的相對寬帶的接 收器。該接收器包括或交互耦合到在一個或多個射頻(RF)放大器或 低噪聲放大器(LNA ) 103上的普遍公知的天線(未示出).LNA 103 和關聯電路包括旁路開關裝置105，其允許LNA可控地用作可操作以 將固定的衰減量(在一個實施例中例如是18dB)切換到接收路徑的衰減 器級。具體地說，該開關裝置在運行時放棄(forego)該用於所接收信號 的增益量。LNA 103的輸出端耦合到混合級107，混合級107如所公
知的那樣用於將射頻信號降頻轉換為中間頻率(IF)或基帶頻率。該 混合級是複雜的混合器，其由本地振蕩器(未示出)驅動並提供正交 信號分量，例如公知的同相(I)(圖1中上面的功能或信道)和正交 (Q)(圖1中下面的功能或信道)信號分量。來自混合級107的降頻轉換的接收器信號被低通濾波器109濾 波。具體地說，I信道和Q信道信號分別由低通濾波器109濾波，該 濾波器例如是拐角頻率設置為容納任何感興趣信號的帶寬的電阻器電 容器濾波器。來自低通濾波器109的輸出或I和Q信道耦合到各個可 變增益放大器(PMA—混合器後放大器)111。 PMA是可以根據增益 控制信號放大所接收信號的可變放大器。PMA具有通過增益控制輸入 113可變或可控的增益，並且可以響應可變控制信號用作可變衰減器， 以提供針對所接收信號(I和Q信道)的可變量的衰減或增益。PMA 111在一些實施例中設置為以通常3dB的步長為I和Q信道信號提供 大約-30到+ 15db (45dB範圍)的衰減或增益控制。PMA 111的輸出 耦合到另一個低通濾波器115， I和Q信道各有一個。在一個或多個 實施例中，這些低通濾波器實現為具有實極點(real pole)的6dB反相 放大器、具有兩個複數極點和統一(unity)增益的兩個有源雙四元組 (bi-qiiad)濾波級以及輸出緩衝器。在一個示例性實施例中，基於模擬 的集成電路包括混合級107到低通濾波器115。低通濾波器115的輸出在一個或多個實施例中耦合到數字集成電 路，該數字集成電路包括模擬數字轉換器、各種數字電路和基於數字 信號處理的功能性。具體地說在示例性實施例中，低通濾波器115的 輸出耦合或施加到模擬數字轉換器(ADC ) 117, I和Q信道信號各有 一個ADC。在一個適用於WCDMA接收器的示例性實施例中，ADC 是基於第二階sigma delta (西格馬-德耳塔)的ADC，其12X過採樣(對 WCDMA信號的碼元速率是3.84M碼元/秒)並以46.08Mw/s (百萬 字每秒)的速率提供6位輸出字。來自ADC117的輸出耦合到正常接 收數據路徑119和信道外處理路徑121。接收數據路徑119包括可以布置和配置為例如在端子125提供信
道上自動增益控制(AGC)指示的信道上檢測器123。該信道上檢測 器123可以稱為"信道上AGC檢測器，，或"窄帶AGC檢測器"。接收數 據路徑119包括抽取來自ADC 117的I和Q信道信號的高階抽取濾波 器127。高階抽取濾波器在一個實施例中按因子3抽取I和Q信號， 利用公知的3級級聯梳狀濾波器來以15.36MHz速率提供包括14位字 的輸出信號。抽取濾波器127向信道濾波器129、具體地說向I和Q 信道濾波器提供I和Q輸入信號。信道濾波器在一個或多個實施例中 包括公知的半頻帶類型的濾波器，其進一步按因子2抽取相應的輸入 信號。半頻帶濾波器後面是與I和Q匹配的選擇性濾波器，其提供對 系統中其它濾波器等的補償，並且以7.68MHz運行以按7.68MHz提 供包括13位字的輸出信號。來自信道濾波器129的輸出信號耦合到附 加的接收處理131 (解調、誤差較正等與本發明無關的)以及信道上 AGC處理。通過接收器的濾波調整(lineup)的合成響應布置和配置為 向WCDMA信號提供平方根升餘弦響應，其具有適用於接收感興趣信 號的帶寬如1.92-2.0MHz。注意， 一些或所有數字濾波器或其它數字 信號處理可以雙重用途地執行，即可以在I和Q信道信號之間多路復 用，由此在集成電路實施例中節省一些矽面積。在很多實施例中，信道上AGC處理包括信道上信號電平檢測器， 其如在示例性形式中所示為信道上功率檢測器路徑。信道上功率檢測 器路徑在可編程帶寬上對到來的I和Q信道信號進行採樣、濾波和集 成，並將累加/標準化的值轉換為dB，然後計算接收信號強度指示 (RSSI)值。該信息用於控制PMA111的增益或衰減，並且在"正常" 情況下為給定頻帶切換到LNA 103或者切換出LNA 103。信道上功率 檢測包括計算平方和(I、Q"的平方和功能133，其用於計算所檢測的 功率或信道上功率電平。平方和功能133還對進入信道上AGC的帶 內I和Q信道信號或數據流進行濾波和累加.IIRHP濾波器(未具體 示出)放置在平方和功能133之前，並對到來的數據流執行可編程高 通濾波(拐角頻率大約是100KHz)，以消除可能由混合級107等等 導致的任何DC偏移(這保證了環路穩定性)。
平方和功能133耦合到作為公知的累加並轉儲(dump)濾波器的 環路濾波器135,其提供對應於信道上信號電平如功率電平的輸出信 號。環路濾波器135在一個或多個實施例中設置為累加大約1000個碼 元(260微秒)。該累加時間和反饋延遲以及轉換延遲一起使得大約 每270微秒更新一次。環路濾波器在很大程度上建立起本領域技術人 員可以理解的信道上AGC控制環路動態特性。該環路濾波器的輸出 和對應信號耦合到RSSI計算器137，後者向比較/滯後功能139以及 在141的其它接收處理功能提供RSSI值。注意，RSSI計算器包括 AGC控制輸入143 (下面將進一步討論)，該輸入用於調整RSSI值， 並由此引起(account for)由各種增益控制級如LNA 103或PMA 111提 供的任何衰減，使得RSSI值代表天線上的功率輸入。比較/滯後功能 139將信道上信號電平如信道上功率電平與可編程的信道上閾值相比 較。比較/滯後功能139由此檢查所檢測的信道上功率是否滿足(高於 或低於)可編程信道上閾值，以確定是需要例如PMA或LNA更多還 是更少的衰減。這反映在端子125的信道上AGC指示中。可以理解 需要信道上AGC系統具有一定精度。因此，端子125處的AGC指示 可以包括幅度和符號兩者，其中幅度表示RSSI值和閾值之間的差值 並由此表示可能需要的衰減變化量。注意，滯後的運行是要施加兩個 不同的閾值，如高閾值，其在被信道上RSSI值超過時表示更多的 衰減是必要/合適的；以及低閾值，其在RSSI低於該低閾值時表示需 要更少的衰減。通過合適的選擇高和低閾值，可以減小由信道上AGC 環路造成的不同增益或衰減設置之間的搖擺(hunting)或來回切換 (toggling),信道上AGC指示耦合到下面將描述的信道上狀態機或控 制器143中。信道外處理路徑121包括信道外信號檢測器145，其布置和配置 為例如在端子146、147或者通過或門148在端子149提供一個或多個 信道外AGC指示。信道外信號檢測器可以稱為"寬帶AGC檢測器"， 其在在一個或多個實施例中是數字寬帶AGC檢測器。寬帶檢測器路 徑對來自ADC 117的I和Q信道信號進行採樣、濾波和集成，以提供 對信道外信號電平的估計，如用於改變幹擾信號類型的信號電平，該幹擾信號例如是來自相鄰信道的其它WCDMA信號或GSM信號或其 它載波或其它可能落入下面將參照圖2進一步討論的接收器系統的帶 寬中的幹擾信號。信道外信號檢測器包括寬帶抽取濾波器，其在一個實施例中是低 階抽取濾波器151，如分別用於來自ADC117的I和Q數位訊號的濾 波器。抽取濾波器151在一個實施例中提供一級梳狀濾波。注意，各 種實施例可以在高階抽取濾波器127中的一級梳狀濾波之後使用交織 的RX_IQ信號。該單級的抽取濾波使得信道外信號檢測器可以測量 寬的帶寬上的信道外幹擾，並由此測量2.7MHz、 3.5MHz處的幹擾， 或者在相鄰5MHz信道中的WCDMA幹擾。來自低階抽取濾波器151 的輸出耦合到高通濾波器(HPF) 153。 HPF 153是拐角頻率大約為 2.5-2.6MHz的無限脈衝響應濾波器。HPF 153可編程(拐角頻率或帶 寬、增益等)為對到來的數據流如I和Q信道信號進行高通濾波。HPF 153布置和配置為抑制或衰減信道上信號，並由此保證不管什麼由信 道外檢測器檢測的信號都是信道外信號或幹擾。來自HPF153的輸出耦合到寬帶功率檢測器155和寬帶峰值檢測 器157。寬帶功率檢測器在一個實施例中包括平方和功能155。平方和 功能包括與環路濾波器159耦合的輸出。這些一起按照類似於上述信 道上路徑的方式運行。注意，在各種實施例中，寬帶功率檢測器可以 有利地用於檢測諸如相鄰信道的WCDMA信號的信號的功率電平。環 路濾波器159的輸出耦合到比較器，如比較/滯後塊161，其將檢測的 功率電平如幹擾功率電平與在163可得到的一個或多個功率或寬帶閾 值比較，並由此基於寬帶幹擾閾值確定是否指示例如PMA的更多或 更少衰減。比較/滯後塊161在端子146提供對應於信道外功率電平的 信道外AGC指示或信道外寬帶AGC指示。寬帶峰值檢測器157包括公知的用於估計信號包絡幅度的峰值檢 測器。對由峰值檢測器檢測的峰值電平的指示耦合到環路濾波器165。 環路濾波器165類似於環路濾波器135,並執行類似於環路濾波器135
的功能。但是在一個或多個實施例中，集成時間更短，如100-500碼 元或大約25-130微秒，由此產生大約30-150微秒的更新周期。注意， 在各種實施例中，寬帶峰值檢測器可以有利地用於檢測諸如相鄰信道 的窄帶幹擾的信號如GSM信號的峰值電平。環路濾波器165的輸出 耦合到比較器，如另一個比較/滯後塊167，其將檢測的功率電平如幹 擾峰值電平與在171可得到的一個或多個峰值或窄帶幹擾閾值比較， 並由此基於窄帶幹擾閾值確定是否指示例如PMA的更多或更少衰減。 應當注意，峰值閾值可以不同於上述功率閾值或相對於上述功率閾值 獨立選擇地變化，例如在一個實施例中峰值閾值選擇為超過功率閾值 大約6-12dB。注意，環路濾波器159、 165還可以使它們各自的累加 時間相互獨立地調整或編程。比較/滯後塊167在端子147提供對應於 信道外峰值電平的信道外寬帶AGC指示。基於功率和峰值的AGC指 示是在或門148執行OR運算，並耦合到信道外狀態機或控制器173。 注意，控制器173與控制器143相互耦合。信道上控制器143和信道外控制器173分別與信道上AGC指示 和信道外AGC指示耦合，並一起用作配置為提供對應於信道上AGC 指示或信道外AGC指示的增益控制信號的控制器。該控制器由此包 括與信道上AGC指示耦合的信道上控制器以及與信道外AGC指示耦 合的信道外控制器，其中信道上控制器和信道外控制器合作以用於提 供增益控制信號，具體地說是在175的包括多個控制行(PMAM:0， LNA01，..丄NAN1)的數字增益控制信號。PMAM:0向數字模擬轉 換器(DAC) 177傳送4位控制信號。該控制信號由DAC177轉換為 模擬增益控制信號，並且該信號用作增益控制信號113以調整PMA 111的增益或衰減。如下面參照圖3和圖4進一步討論的，信道上和 信道外控制器合作以按照各種方式運行，包括具有或沒有信道外幹 擾的信道上AGC控制；信道外AGC控制，其中信道上AGC控制(至 少PMA部分)關閉或被禁止，儘管在一個或多個實施例中信道上AGC 檢測器系統連續運行並且提供上述RSSI信號，並且連續控制LNA 103;以及信道上AGC恢復模式.例如，在信道上AGC指示對應於
小於信道上閾值或在某些實施例中高於信道上閾值的信道上信號，並且信道外AGC指示對應於高於信道外閾值的信道外信號時，信道上 控制器關閉，並且信道外控制器提供增益控制信號。參照圖2，簡要討論和描述從圖1的接收器和AGC系統來看的 信道上和各種信道外信號的頻率關係的示意圖。水平軸201示出相對 於信道上信號202的中心頻率的頻率，而垂直軸203是相對振幅或功 率。信道上信號205可以低於-100dBm (接收器的靈敏度)，並且佔 據3.8至4.0MHz的兩側(two sided) 3dB寬帶，其中信道間隔為 5.0MHz。位於相鄰信道的類似信號207如UMTS或WCDMA信號佔 據以等於從信道上信號的中心頻率中去掉5.0MHz的頻率為中心的大 約4.6MHz的帶寬，並且可以具有高達-52dBm的振幅(即比信道上信 號大48dBm),注意，該幹擾信號可以隨著信道上信號202增加到 -25dBm而dB對dB (dB for dB)地增加。可以比較靠近信道上信號的 其它信號或幹擾信號是窄帶幹擾，如GSM信號(帶寬大約是25KHz )， 其中在2.7MHz處示出 一個GSM信號209，在3.5MHz處示出另 一個 GSM信號211，每個信號都具有高達-44dBm的振幅或功率(比這一 個信道信號高56dBm).注意，可以存在另外的幹擾(未示出)。這 些幹擾信號類似地可以隨著信道上信號dB對dB地增加。圖2還示出 代表高通濾波器153的一個實施例的示例性頻率響應曲線213。注意， 信道上信號會被高通濾波器大大衰減，而信道外幹擾不會。圖2示出可能以很少或有限的選擇性在ADC 117前端或之前產 生的各種問題，即ADC 117或由於各種因素包括經濟因素以及功耗、 尺寸和重量因素而固有地具有有限動態範圍的其它更靠前或更靠後的 功能，可能被大的信道外幹擾信號如信號207、 209或211弄得過栽(超 過動態範圍)。由於傳統的信道上AGC系統(參見123)必須向信道 上信道信號的接收信號強度(RSSI)提供一定的解析度，以有助於合 適地接收該信號，因此傳統的系統沒有裝備成處理信道外幹擾。信道 上AGC系統在進行很多或全部系統濾波之後處理窄帶信道上信號(見 高階抽取濾波器127和信道濾波器129)，因此不測量信道外信號， 如信號207-211，並因此不能避免或減輕可能例如在ADC 117發生 的任何過載條件。根據本發明的一個或多個實施例有利地解決這些和 其它問題。信道外信號檢測器121，考慮到具有其頻率響應曲線213 的高通濾波器153，具體地對信道外信號電平進行評估，並與信道上 AGC系統合作以便於整個接收器系統的合適增益控制。參照圖3和圖4，將討論和描述根據一個或多個實施例的如圖1 的系統在AGC系統中的方法的流程圖。儘管這些方法在上下文合適 時是參照圖l來討論的，可以理解該方法可以在圖l的系統中實踐， 並且還可以用其它適當配置的裝置實施或實踐，只要利用根據下面討 論的構思或原理即可。圖3和圖4示出接收器中有助於自動增益控制(AGC)的方法 300、 400。該方法包括提供信道上AGC指示(401對應於來自137的 RSSI數據)和信道外AGC指示(301對應於來自159或165的輸出 數據)；選擇信道上AGC指示和信道外AGC指示中的至少一個；並 且響應該選擇，提供取決於信道上AGC指示和信道外AGC指示中的 該至少一個的增益控制信號，注意，給定各AGC數據或指示，圖3 和圖4的平衡很大程度上專用於選擇合適的數據或指示並根據該選擇 和下面將要討論的其它規格提供合適的增益控制信號的細節。注意，信道上AGC數據或指示可以大於或小於強信號閾值(單獨就可以導 致過栽條件的大的信道上信號)或大於或小於(例如小於)正常的信 道上閾值。還要注意，信道外數據或AGC指示可以大於或小於表示 可能存在大的信道外信號或幹擾的HI(高)閾值(功率或峰值)，或者 大於或小於表示不再存在大的信道外信號的LOW(低)闞值。圖3和圖 4的各種方法或過程合作以根據信道上和信道外AGC數據或指示的 各種狀態提供合適的增益控制信號.參照圖3，示出包括對應控制器(例如信道外檢測器121和信道 外控制器173)的專用於信道外AGC系統的過程。首先在301，確定 信道外數據是否準備好。該數據將由於高通濾波來自ADC的輸出的 接收器信號而可獲得，從而提供例如幹擾信號。這也使得在環路濾波
器159、 165的輸出端可獲得由於最近AGC增益控制更新等而產生的 任何新數據有足夠的時間(反饋延遲、濾波器累加時間、數據轉換等)。 該信道外或輸入數據(濾波器159、 165的輸出)相對於各種閾值進行 檢查或與該閾值比較，如表示幹擾的信道外功率電平的數據(例如，對 應於W-CDMA或UMTS信號)與功率閾值比較，同時表示幹擾的信 道外峰值電平的數據(例如對應於GSM信號)與峰值閾值比較。基 於該檢查或比較，該路徑前進到305或該路徑前進到307。假定信道外AGC數據或指示超過HI閾值，由此存在強的信道 外信號如幹擾，從而表示例如在PMA中減小增益是合適的。在305， 在這些情況下，可選地，該方法首先檢查信道上數據或AGC指示是 否滿足(例如超過)強信號閾值(信道上信號大到足以使ADC或其它功 能過載)。如果信道上數據小於或等於強信號閾值，則一個或多個實 施例啟動或進入關閉過程，並且通常將禁止PMA 309的信道上AGC 控制。在任何情況下，311表示PMA(或其它可控制的增益)減少(在 信道外AGC控制下)，該方法從301開始重複。由此，在一個或多 個實施例中，提供信道上AGC指示和信道外AGC指示進一步包括提 供對應於滿足信道外或HI閾值的幹擾的信道外AGC指示，以及可選 地提供對應於不滿足強信號閾值的信道上信號的信道上指示。在這種 情況下，該選擇進一步包括選擇信道外AGC指示；提供增益控制信 號進一步包括響應該信道外AGC指示而提供增益控制信號。如果信道上AGC數據或指示滿足強信號閾值，可選地，313表 示AGC系統的信道上控制繼續下去。由此，提供信道上AGC指示和 信道外AGC指示進一步包括提供對應於滿足信道上強信號閾值的信 道上信號的信道上指示。在這些實施例中，選擇進一步包括選擇信道 上AGC指示，提供增益控制信號進一步包括響應該強信號AGC指示 (強信號RSSI較不(less)正常閾值)而提供增益控制信號。注意，當 信道外AGC指示對應於滿足一個信道外閾值的幹擾時，信道外AGC 系統將通常地控制和提供增益控制信號，而不管信道上AGC指示。 可選地，例外是當信道上AGC指示滿足大的信號閾值時。
注意，信道外AGC控制和禁止信道上AGC控制需要圖3的過 程和圖4的過程之間的交互和合作功能性，下面將對此討論。在圖1 中，該交互或合作功能性設置在所示信道外和信道上控制器173、 143 之間。注意，在各種實施例中，即使信道上AGC控制被禁止，RSSI 計算功能仍然繼續運行並提供RSSI數據141，而且還要注意，LNA 通常在信道上AGC控制下。在圖1中，可以理解，減小PMA等等表示提供PMAM:0(或 LNA[MI，…，LNA[01)上的信號以由此調整PMA的增益。注意，各種 實施例可能發現，當信道夕卜AGC系統控制接收器增益時，利用小增 益減小步長如3dB來減小PMA等是有利的，由此避免接收器增益的 過補償和接收器對信道上信號接收的不正確操作。實際上，這是上述關閉過程。這也可以允許使用更低成本和可能更小精度的信道外檢測 器。假定信道外數據或AGC指示不超過HI閾值(峰值或功率閾值)， 而且AGC信道上PMA控制系統未關閉，則延遲信道上AGC系統以 進行AGC控制307,並且方法從301開始。如果AGC方法已經關閉 (參見309)，則在315，信道外數據與低閾值315 (在一些實施例中 比HI閾值小4dB-6dB)比較。如上所述，HI和LOW閾值是滯後 功能161、 167的一部分。如果信道外AGC指示或數據不小於LOW 閾值，然後繼續關閉過程317，例如繼續禁止信道上AGC PMA控制 和減小PMA。如果信道外AGC數據小於LOW閾值，則將信道上AGC 過程設置在恢復模式，即啟動信道上AGC控制，但只允許可能以快 於正常的速度進行小的增益變化。因此，圖3的方法實際上重複提供 增益控制和減小PMA，直到信道外AGC指示不再滿足信道外閾值(考 慮滯後)為止，然後啟動或激活恢復模式，在這種模式中，信道上AGC 控制被激活，而且響應信道上AGC指示而提供增益控制信號。這通 過下面對圖4的討論而變得更加清楚.參照圖4，討論和描述針對AGC系統如圖1的系統中的方法的 另一流程圖。該方法在401開始提供信道上AGC指示或數據，即在RSSI計算功能137的輸出端數據可以得到，例如已經對增益控制信號 等等進行了任何更新，而且環路濾波器有時間累積新數據。在405， 檢查信道上AGC系統的狀態。信道上AGC系統可以處於關閉過程， 例如信道上AGCPMA控制被禁止(從309開始)，並且在這種情況 下，信道上AGC 407不提供對PMA等的更新。信道上AGC系統可 以在恢復過程409，在這種情況下，增益控制信號是根據信道上AGC 指示來提供的，但是一次只允許小的最大增益變化(在一些實施例中 是3dB)，直到該恢復過程結束為止。基本上在一個或多個實施例中， 通過該過程或方法400，恢復階段是計數或循環的預定最大次數，如4 -10次。如果該方法在恢復過程中，則411表示檢查恢復計數，如果 該計數等於預定次數，則該恢復階段或過程在413結束，該過程從401 繼續。如果恢復計數小於預定次數415,則該計數增加，恢復繼續， 方法從401繼續下去。注意，更新之間的時間可以通過例如對環路濾 波器135的累積時間進行編程來改變，如果信道上AGC過程或系統 沒有關閉或不在恢復中417,則進行正常的信道上AGC控制，即選擇 信道上AGC指示或數據並且響應該信道上AGC指示提供增益控制信 號。注意，當信道上AGC系統不處於恢復過程時，允許遠大於(例 如10-15dB)小的最大增益變化(在一些實施例中是3dB)的步長大小。上面參照圖1至圖4的討論描述了本發明針對AGC系統的各種 構思和原理，其可以有利地例如實施為有助於接收器的自動增益控制 (AGC)的集成電路。該集成電路包括窄帶AGC檢測器123、數字 寬帶AGC檢測器145,以及與窄帶AGC檢測器和數字寬帶AGC檢 測器耦合併配置為提供增益控制信號的控制器143、 173。該集成電路 還可以包括可控增益放大器(具有耦合到增益控制信號的控制輸入端 113、耦合到接收器信號的輸入端以及設置為以通過增益控制信號調整 的電平提供接收器信號的輸出端的PMA 111)、和具有耦合到可控增 益放大器的輸出端的輸入端的模擬數字轉換器(ADC) 117。在各種 實施例中，窄帶AGC檢測器進一步包括與ADC的輸出端耦合的窄帶
寬濾波器(濾波器127、 129的組合)和信道上信號電平檢測器123， 數字寬帶AGC檢測器進一步包括耦合到ADC的輸出端的寬帶寬濾波 器151、耦合到寬帶寬濾波器的輸出端的高通濾波器153、以及信道外 幹擾電平檢測器155、 157。參照圖5，各種模擬結果展示出針對圖1的AGC系統的增益控 制曲線500。在該圖中，當關閉過程502、 504被啟動503、 505時， 將關閉信號或標誌501設置為"1"。該關閉是通過存在的大的信道外信 號或幹擾所導致的。注意，在關閉時PMA 507的增益以3dB的步長 (在一些實施例中可以編程)減小。例如在第一次關閉時，增益以5 個步長從12dB減小到-3dB。當恢復過程510、 512被啟動511、 513時，將恢復標誌509或信 號^L置為"1"，關閉標誌或信號501，沒置為"0"。由此第一次恢復開始， 小的最大增益變化(3dB)用於將PMA的增益從-3緩慢增加到6dB, 注意，在恢復過程中步長可以是正的或負的。還要注意，在第一次恢 復過程510期間的恢復計數515從5減小到2。該恢復在505被假定 的其它信道外幹擾信號中斷，而且第二關閉過程在505開始。第二次 恢復512在513開始，但是在這種情況下PMA增益還從-9減小到_27， 計數器從5減小到0，恢復標誌設置為"O",正常的信道上AGC控制 在517開始，在此正常的控制允許更大的增益變化步長。參照圖6,將討論和描述其它表示對圖1的AGC系統的信道上 增益控制的另一曲線。圖6作為信道上輸入信號電平609的函數示出 專用信號電平(RSSI值)601、在RSSI計算輸入端603的實際信號 電平、LNA增益控制信號605、 PMA增益607,注意，當輸入信號電 平上升時PMA的增益減小.當LNA被繞過611 (增益控制信號變為 0)時，增益替換發生，PMA增益增加。 一旦所有可提供的增益控制 或衰減都發生之後，RSSI計算器輸入端的信號電平增加603。參照圖7，將討論和描述其它表示針對圖1的AGC系統的信道 外增益控制的曲線。圖7示出這樣的情況，其中信道外lOMHz的信 號的振幅(水平軸701)增加到在ADC上產生過栽的點。寬帶或信道
外檢測器響應並減小PMA 703的增益。LNA沒有淨皮關閉或繞過705， 而且RSSI信號707 ( RSSI計算的輸出)、709 ( RSSI計算的輸入) 經歷了有限的增加。上面討論和描述了用於接收器的自動增益控制系統，其設置和構 造為提供增益控制來減輕接收器中信道外幹擾的影響，其中針對這種 幹擾的防護有限。 一般來說，自動增益控制有利地使用傳統的信道上 AGC檢測器以及信道外AGC檢測器和控制器，它們一起合作以便在 存在幹擾時和不存在這種幹擾時提供合適的增益控制信號。該公開物意欲說明如何根據本發明形成和使用各種實施例，而不 是要限制其真實的、期望的和合理的範圍和精神。上面的描述不是要 窮盡或限制本發明到所公開的精確形式。在上述教益的啟發下可以進 行修正或更改。選擇和描述了實施例，以提供對本發明的原理及其實 際應用的最佳說明，而且使本領域的技術人員可以在各種實施例中利 用本發明，並採用適合於預期的特定用途的各種修改。在以根據合理、 合法和公正授權的寬度解釋時，所有這樣的修正和變化都落入在專利 本申請的未決期間可能進行修改的所附權利要求及所有等同物所確定 的本發明範圍內。
權利要求
1. 一種用於接收器的自動增益控制系統，包括 信道上檢測器，其配置為提供信道上自動增益控制(AGC )指示； 信道外信號檢測器，其配置為提供信道外AGC指示；以及 與所述信道上AGC指示和所述信道外AGC指示耦合的控制器，其配置為提供對應於所述信道上AGC指示和所述信道外AGC指示中 至少一個的增益控制信號。
2. 根據權利要求1的自動增益控制系統，其中所述信道外信號 檢測器進一步包括寬帶功率檢測器和寬帶峰值檢測器中的至少 一個。
3. 根據權利要求1的自動增益控制系統，其中所述信道外信號 檢測器進一步包括與來自模擬數字轉換器的數位訊號耦合的寬帶抽取
4. 根據權利要求3的自動增益控制系統，其中所述信道外信號 檢測器進一步包括配置為抑制信道上信號的高通濾波器。
5. 根據權利要求1的自動增益控制系統，其中所述信道外信號 檢測器進一步包括比較器，用於執行幹擾功率電平與寬帶閾值的比較 和幹擾峰值電平與窄帶閾值的比較中至少一項。
6. 根據權利要求1的自動增益控制系統，其中所述控制器進一 步包括與信道上AGC指示耦合的信道上控制器和與信道外AGC指示 耦合的信道外控制器，該信道上控制器和信道外控制器共同協作以提 供增益控制信號。
7. 根據權利要求6的自動增益控制系統，其中當信道上AGC指 示對應於低於信道上閾值的信道上信號而且信道外AGC指示對應於 高於信道外閾值的信道外信號時，所述信道上控制器關閉，並且所述 信道外控制器提供增益控制信號。
8. 根據權利要求6的自動增益控制系統，還包括可變增益放大 器，其可操作以根據所述增益控制信號放大所接收的信號。
9. 一種有助於在接收器中進行自動增益控制(AGC)的方法，該 方法包括提供信道上AGC指示和信道外AGC指示； 選擇信道上AGC指示和信道外AGC指示中的至少一個；以及 響應該選擇，提供取決於信道上AGC指示和信道外AGC指示 中的所述至少一個的增益控制信號.
10. 根據權利要求9的方法，其中所述提供信道上AGC指示和信道外AGC指示進一步包括提供 對應於滿足信道外閾值的幹擾的信道外AGC指示以及提供對應於不 滿足信道上閾值的信道上信號的信道上指示；所述選擇進一步包括選擇信道外AGC指示；並且 所述提供增益控制信號進一步包括響應信道外AGC指示提供增 益控制信號和至少部分禁止信道上AGC控制。
11. 根據權利要求10的方法，還包括重複所述提供增益控制的 步驟，直到信道外AGC指示不再滿足信道外閾值為止；然後啟動恢 復模式，其中信道上AGC控制被啟動，而且所述提供增益控制信號 的步驟是響應信道上AGC指示而進行的。
12. 根據權利要求9的方法，其中所述提供信道上AGC指示和信道外AGC指示進一步包括提供 滿足信道外閾值的信道外AGC指示；所迷選擇進一步包括選擇信道外AGC指示；並且 所迷提供增益控制信號進一步包括響應信道外AGC指示提供增益控制信號。
13. 根據權利要求12的方法，其中所述提供信道上AGC指示和 信道外AGC指示進一步包括提供滿足信道上閾值的信道上AGC指 示'
14. 根據權利要求12的方法，其中所述提供信道上AGC指示和 信道外AGC指示進一步包括提供對應於滿足功率閾值和峰值閾值中 至少一個的幹擾的信道外AGC指示。
15. 根據權利要求9的方法，其中所迷提供信道外AGC指示進 一步包括在模擬數字轉換器的輸出端對接收器信號進行高通濾波，以 提供幹擾信號，並且對幹擾信號的信道外功率電平和幹擾信號的信道 外峰值電平中的至少一個與對應的閾值進行比較.
16. 根據權利要求15的方法，其中所述比較幹擾信號的信道外 功率電平進一步包括比較信道外功率電平與對應於寬帶碼分多址(W-CDMA)幹擾信號的閾值.
17. 根據權利要求9的方法，其中所述比較幹擾信號的信道外峰 值電平進一步包括比較信道外峰值電平與對應於全球移動通信系統(GSM)幹擾信號的閾值。
18. —種有助於用於接收器的自動增益控制(AGC )的集成電路， 該集成電路包括窄帶AGC檢測器； 數字寬帶AGC檢測器；以及與所述窄帶AGC檢測器和所述數字寬帶AGC檢測器耦合的控 制器，該控制器配置為提供增益控制信號。
19. 根據權利要求18的集成電路，還包括 可控增益放大器，具有與所述增益控制信號耦合的控制輸入端、與接收器信號耦合的輸入端、以及設置為以通過所述增益控制信號調 整的電平提供接收器信號的輸出端；以及模擬數字轉換器(ADC)，具有與可控增益放大器的輸出端耦合 的輸入端。
20. 根據權利要求18的集成電路，其中所述窄帶AGC檢測器進一步包括與ADC的輸出端耦合的窄帶 寬濾波器、以及信道上信號電平檢測器；並且所述數字寬帶AGC檢測器進一步包括與ADC的輸出端耦合的 寬帶寬濾波器、與所述寬帶寬濾波器的輸出端耦合的高通濾波器、以 及信道外幹擾電平檢測器。
全文摘要
一種用於接收器的自動增益控制(AGC)系統以及有助於接收器的AGC的對應方法。該AGC系統包括信道上檢測器(123)，其配置為提供信道上自動增益控制(AGC)指示；信道外信號檢測器(145)，其配置為提供信道外AGC指示；以及與信道上AGC指示和信道外AGC指示耦合的控制器(143，173)，其配置為提供對應於信道上AGC指示和信道外AGC指示中至少一個的增益控制信號。
文檔編號H04L27/08GK101124798SQ200680004714
公開日2008年2月13日 申請日期2006年2月23日 優先權日2005年3月31日
發明者萊恩·R·弗雷泰格, 詹姆斯·D·休斯, 馬西伯·拉曼 申請人:飛思卡爾半導體公司