基於信道狀況的動態lna切換點的製作方法

2023-07-03 11:34:16

2和fl3等於0.0，並且輸出信號簡單地就等於輸入信號由A比例定標。然而，所有的有源器件都會體驗到某個量的非線性性，其由係數^和"3量化。係數化定義二階非線性性的量，而係數a3定義三階非線性性的量。圖2B示出在LNA120的輸出處的經放大RF信號。LNA120中的非線性性可能會導致(i)在諸如/2-_/;、《+y;、2/i和2/2的頻率處的二階互調(iM2)分量以及(2)在諸如2,-/2和2/2-/;的頻率處的三階互調(IM3)分量。IM2分量是由式(1)中的？項所導致的，並且可由仔細的設計方法體系來緩解。IM3分量是由式(1)中的^項導致的，並且是更成問題的。對於該二頻調測試而言，在力=+900KHz和/2=+1700KHz處的擾亂產生了在2,-/2=+100KHz處的IM3分量216a以及在2/2-,=+2500KHz處的IM3分量216b。在+2500KHz處的IM3分量可被圖1中的低通濾波器126a和126b濾除。然而，在+100KHz處的IM3分量落在合意信號帶寬內並且扮演著使合意信號降格的外加噪聲的角色。IM3分量的振幅由係數a以及擾亂的振幅幻和g2決定。典型地可藉由以更多電流對此有源器件加偏來獲得較小的"3。在2/j-y2和2厶-y;處的IM3分量的振幅各自由"3以及g,.g和gf.&比例定標。因此，擾亂振幅上有ldB的增長導致IM3分量上有3dB的增長。.混頻器124a和124b也具有非線性性並且產生IM3分量。來自混頻器124a和124b的IM3分量的振幅取決於在前的LNA120的增益。詳言之，LNA120的增益上有XdB的增長導致合意信號和擾亂在LNA120的輸出處有XdB的增長。擾亂上此XdB的增長導致來自混頻器124的IM3分量上有3XdB的增長。因此，當存在擾亂時，減小LNA120的增益是可取的。例如，對於表1中的三種情形，藉由將LNA增益從情形1到情形2減小約11dB並且從情形2到情形3又減小約11dB就全都可向混頻器124a和124b提供相同的擾亂電平。但是，減小LNA120的增益可能會令噪聲性能降格。有源器件產生會令信號質量降格的熱噪聲。由於有源器件所產生的噪聲量大致是恆定的，因此信號質量隨有源器件增益被降低且信號振幅被減小而降格。噪聲降格的量可由噪聲係數(NF)來量化，其可被表達為層。,，式(3)其中SA^"是對此有源器件的輸入信號的信噪比(SNR)，SW。",是來自此有源器件的輸出信號的SNR，並且iW^是此有源器件的噪聲係數。SA^,力、SA^。^和M^是以dB為單位給出的。如果多重有源器件被級聯地耦合，則從第1有源器件到第"有源器件的噪聲係數可被表達為formulaseeoriginaldocumentpage12式(4)其中a^^是第"個有源器件的噪聲係數，是第1到第O-l)有源器件的累計增益，7v/^,是第1到第("-l)有源器件的級聯噪聲係數，並且a^;是第1到第"有源器件的級聯噪聲係數。如式(4)中所示，有源器件的增益影響後續有源器件的級聯噪聲係數。LNA120與混頻器124級聯地耦合。由此，LNA120的增益影響混頻器124的級聯噪聲係數。圖3A示出LNA120a的框圖，其為圖1中的LNA120的一個實施例。在此實施例中，LNA120a包括級聯地耦合的M個LNA級310a到310m。首LNA級310a接收此收到RF信號，末LNA級310m提供經放大的RF信號。每一LNA級310有開關312與該LNA級並聯地耦合。增益控制單元330a生成對開關312a到312m的控制。每一開關312可基於其控制被關合或開斷。偏置控制單元332a生成對LNA級310a到310m的偏置電流。增益控制單元330a和偏置控制單元332a是圖1中的LNA控制單元144的實施例。每一LNA級310提供特定增益。這M個LNA級310a到310m可提供相同或不同的增益。在一實施例中，藉由起用LNA級的不同組合可為LNA120a獲得M個不同的增益狀態。例如，藉由起用LNA級310a並旁路掉其餘的LNA級310b到310m就可獲得最低增益狀態GM，藉由起用LNA級310a和310b並旁路掉其餘的LNA級就可獲得次最低的增益狀態GM4，依此類推，並且藉由起用全部M個LNA級310a到310m就可獲得最高增益狀態G"LNA級可藉由向該LNA級提供偏置電流並且開斷與該LNA級並聯地耦合的開關來起用。反之，LNA級可藉由不向該LNA級提供偏置電流並且關合與該LNA級並聯地耦合的開關來旁路掉。也可藉由以其它方式來起用和旁路這些LNA級來獲得離散增益狀態。圖3B示出LNA120b的框圖，其為圖1中的LNA120的另一個實施例。在此實施例中，LNA120b包括單個LNA級320、K個反饋電路322a到322k、以及L條旁路路徑326a到326《，其中一般而言有K20以及L20。LNA級320接收此收到RP信號並提供經放大的RF信號。每個反饋電路322與開關324串聯地耦合，並且該組合被跨接地耦合在LNA級320上。每條旁路路徑326與開關328串聯地耦合，並且該組合被與LNA級320並聯耦合。增益控制單元330b生成對開關324a到324k以及開關328a到328^的控制。每一開關312可基於其控制被關合或開斷。偏置控制單元332b生成對LNA級320的偏置電流。增益控制單元320b和偏置控制單元332b是圖1中的LNA控制單元144的另一實施例。每一反饋電路322為LNA級320提供不同增益。每一旁路路徑326為此收到RF信號提供不同量的衰減。藉由起用不同的反饋電路322或不同的旁路路徑326就可為LNA120b獲得不同的增益狀態。圖3A和3B示出兩種示例性LNA設計。本文中描述的這些技術也可與其它具有離散增益狀態的LNA—起使用。在一實施例中，是基於信道狀況來確定LNA切換點的。LNA切換點是在此LNA從一個增益狀態被切換到另一個增益狀態的點。對於具有M個增益狀態的LNA，有M-l個切換點。每一切換點可被定義為特定的收到信號電平/強度、特定的收到導頻功率、特定的收到信號質量、或其它某個量值。信道狀況可由擾亂的存在與否、擾亂的量級、其它幹擾元的存在與否、和/或其它因素來表徵。可為不同的信道狀況定義不同組的LNA切換點。在任何給定時刻，可基於當前信道狀況選擇一組LNA切換點來使用。在一實施例中，當檢測到擾亂時使用第一組LNA切換點，而當沒有檢測到擾亂時使用第二組LNA切換點。第一組中的LNA切換點可被定義成低於第二組中的LNA切換點。其結果使得當檢測到擾亂時，對於來自表1的情形2或3，LNA增益普遍較低，這改善了線性性並且允許該無線設備能達到線性性要求。其結果還使得當沒有檢測到擾亂時，LNA增益普遍較高，這改善了噪聲性能並且允許此無線設備能達成更高的SNR。此更高的SNR結果得到更高的數據吞吐量、更低的分組差錯、和/或其它裨益。表2示出基於擾亂的存在與否的動態LNA切換點的一實施例。為明晰起見，表2中的該實施例是針對具有5個增益狀態G,到G5的LNA的，其中G！是最高增益狀態，而Gs是最低增益狀態。表2中的該實施例利用遲滯來避免在收到信號電平於某切換點附近波動時不斷在增益狀態之間切換。當檢測到擾亂時，使用第一組切換點Sq到S^來選擇LNA的增益。當沒有檢測到擾亂時，使用第二組切換點S化到S54n來選擇LNA的增益。切換點Sxyj被用來在檢測到擾亂時從增益狀態G,切換到增益狀態Gy，其中下標"j"標示擾亂。切換點S，被用來在沒有檢測到擾亂時從增益狀態Gx切換到增益狀態Gy，其中下標"n"標示沒有擾亂。表2—LNA切換點tableseeoriginaldocumentpage14一般而言，每一組中的切換點可基於計算機模擬、實驗室測試、經驗測量、和/或其它手段來確定。在一實施例中，第一組LNA切換點被定義成對於IS-98D中的此二頻調測試以及其它適用的測試而言滿足線性性要求。第二組LNA切換點可被定義成當不存在擾亂時能達成改善的SNR和數據性能。圖4示出對於具有擾亂和沒有擾亂兩種情形而言LNA增益對收到信號電平的標繪圖。標繪410示出當檢測到擾亂時對於漸增的收到信號電平的LNA增益。從最高增益狀態61開始，如果收到信號電平超過切換點Snj則選擇下一較低增益狀態G2，然後如果收到信號電平超過切換點S23j則選擇下一較低增益狀態G3，然後如果收到信號電平超過切換點83力則選擇下一較低增益狀態G4，並且然後如果收到信號電平超過切換點S45j則選擇最低增益狀態G5，其中S12jS32j、S34j'>S43j、並且S45j〉Ss4j(必須作這些修改以與0059段一致)以獲得遲滯。例如，如果Suj高於S^j，則當在收到信號電平超過S12」時切換到增益狀態G2之後，收到信號電平將需要經過S12j並降落到更低的S21j以下才能激活回到增益狀態G,的切換。S^」與Sq之差記為遲滯的量。標繪412示出當沒有檢測到擾亂時對於漸增的收到信號電平的LNA增益。一般而言，增益選擇可以用相同方式對具有擾亂和沒有擾亂兩種情形執行。然而，對於沒有擾亂的情形用於從增益狀態Gx躍遷到增益狀態Gy的切換點Sxyn比對於具有擾亂的情形的相應切換點Sxyj要高，或即(改為大於)S^〉S^。這允許在沒有檢測到擾亂時能隨較低的收到信號電平選擇更高的增益狀態。在另一實施例中，為不同的擾亂電平定義兩組以上的LNA切換點。例如，可為沒有擾亂定義第一組，為中度擾亂定義第二組，並且為大擾亂定義第三組。一般而言，可以定義任何數目個組。可基於檢測到的擾亂振幅從這些可用組之中選擇一組LNA切換點來使用。圖5示出圖1中的擾亂檢測器140和數字處理器150的一實施例的框圖。在擾亂檢測器140內，低通濾波器510接收來自混頻器138的基帶信號並以低通濾波器響應來將其濾波。濾波器510可以是帶寬由正在接收的頻帶類(例如，蜂窩或PCS)決定的可編程預選器濾波器。濾波器510可被用來衰減來自與接收機110同位於無線設備100處的發射機的漏洩信號。濾波器510也可被省略。二極體(不必要使用二極體，會使其過於具體嗎？)512對來自低通濾波器510的信號整流並將此信號從正弦信號(具有正的和負的振幅)轉換成單端的信號(僅具有正的振幅)。以電阻器516和電容器518形成的低通濾波器514將此經整流的信號濾波並提供經濾波的信號。濾波器514具有被選擇成能如合意地縮減擾亂檢測器輸出的方差的帶寬。比較器(Comp)520將此經濾波的信號比對擾亂閾值Vth並提供擾亂指標信號。此擾亂閾值Vth可由數字處理器150基於該接收機的當前增益狀態、或者信道狀況、或者收到信號強度來編程到不同的電平。此擾亂指標信號可以(1)在經濾波信號振幅大於此擾亂閾值，從而指示擾亂存在於收到信號中的情況下為邏輯高'l'，或者(2)在此外的其它情況下為邏輯低'0'。擾亂處理單元522處理此擾亂中斷信號並提供指示是否檢測到擾亂的擾亂指標。單元522可過濾此擾亂信號以縮減擾亂指標的反覆/來回。單元522可用各種類型的過濾器、用計數器等等來執行過濾。單元522還可在擾亂的檢測中應用遲滯。擾亂指標可以是狀態信號、中斷、或其它某種類型的信號。有關這些擾亂的信息可以在擾亂指標中被發送和/或被存儲在單元522中。例如，如果擾亂指標是中斷，則數字處理器150可逢接收到此中斷便從單元522取回所涉的信息。在圖5中所示的實施例中，是使用單個擾亂檢測器140來對擾亂進行檢測的。在另一個實施例中，使用一個擾亂檢測器來對近處的擾亂進行檢測，並使用另一個擾亂檢測器來對遠處的擾亂進行檢測。近處的擾亂是在頻率上靠近合意信號的擾亂。遠處的擾亂是在頻率上遠離合意信號的擾亂。可使用來自所有擾亂檢測器的擾亂指標來選擇LNA的切換點、增益、和/或偏置。在數字處理器150內，數據解調器530接收來自ADC130的I和Q數據採樣並根據正在接收的系統來將其解調。信號檢測器532基於來自解調器530的輸出(例如，導頻碼元)來確定收到信號電平。LNA切換點選擇器536接收來自擾亂檢測器140的擾亂指標並基於此擾亂指標以及還可能有其它信息來確定要使用的LNA切換點。查找表534存儲對於不同信道狀況的不同組LNA切換點，例如，一組LNA切換點對於檢測到擾亂時的情形，而另一組LNA切換點對於沒有檢測到擾亂時的情形，例如就像表2中所示那樣。選擇器536可基於是否檢測到擾亂來從查找表534取回合適的那組LNA切換點。增益狀態選擇器540接收來自選擇器536的LNA切換點和來自信號檢測器532的收到信號電平。選擇器540將此收到信號電平比對這些LNA切換點並基於比較結果為LNA120選擇增益狀態。一組LNA切換點由此可基於擾亂的存在與否而被選擇，並且增益狀態可基於這組LNA切換點和收到信號電平而被選擇。偏置選擇器542接收擾亂指標和/或收到信號電平並生成對LNA120的偏置控制。在一實施例中，此偏置控制是單單基於擾亂指標來生成的。在另一實施例中，此偏置控制是基於擾亂指標和收到信號電平來生成的。在任何情形中，此偏置控制皆決定要對LNA120使用的偏置電流量。例如，當檢測到擾亂時可使用較多的偏置電流，而當沒有檢測到擾亂時可使用較少的偏置電流。(添加句號)在一實施例中，LNA120的增益狀態和偏置是在同時被確定以及被應用的。在另一實施例中，增益狀態和偏置是在有所涉信息可用時隨時被獨立地確定以及被應用的。圖6示出用於操作無線設備中的接收機的過程600的一實施例。確定接收機所觀察到的信道狀況(框612)。基於信道狀況來選擇對該接收機的多重增益狀態的切換點(框614)。.每一切換點與兩個增益狀態相關聯，並且指示在此要從一個增益狀態向另一個增益狀態切換的具體收到信號電平。可為不同信道狀況存儲多組切換點，並且可基於信道狀況來選擇一組切換點。然後根據這些切換點來選擇這多重增益狀態(框616)。對於框616，可將收到信號的收到信號電平比對這些切換點，並且可基於比較結果選擇這多重增益狀態之一。這多重增益狀態可能是對於LNA和/或該接收機中的其它電路塊而言的。該LNA和/或其它電路塊的偏置電流也可基於信道狀況和/或收到信號電平來決定。在一實施例中，信道狀況是由擾亂的存在與否來表徵的。在檢測到擾亂時可選擇第一組切換點，而當沒有檢測到擾亂時可選擇第二組切換點。此第一組中的切換點可被定義成能在存在擾亂時達到線性性要求。此第二組中的切換點可被定義成能在不存在擾亂時達成比之第一組中的切換點而言更高的信噪比。第一組中的切換點比第二組中的相應切換點要低。所選的那組切換點可包括對於漸減的收到信號電平的第一子組的切換點以及對於漸增的收到信號電平的第二子組的切換點。此第一子組中的切換點可比此第二子組中的相應切換點要低以提供遲滯。本文中描述的技術可如上面所描述地用來為LNA動態地選擇切換點。這些技術還可用來為其它具有離散增益狀態的電路塊——例如混頻器、可變增益放大器(VGA)等等來動態地選擇切換點。本文中描述的技術可對各種無線通信系統中的接收機使用，諸如CDMA系統、時分多址(TDMA)系統、頻分多址(FDMA)系統、正交FDMA(OFDMA)系統、單載波FDMA(SC-FDMA)系統、以及其它系統。CDMA系統可實現一種或更多種無線電技術，諸如cdma2000、寬帶CDMA(W-CDMA)、等等。cdma2000涵蓋IS-95、IS-2000、和IS-866標準。TDMA系統可實現諸如全球移動通信系統(GSM)等的無線電技術。這些無線電技術和系統在本
技術領域：
中是公知的。本文中描述的這些技術可藉由各種手段來實現。例如，這些技術可在硬體、固件、軟體、或其組合中實現。對於硬體實現，用於動態地選擇切換點的這些處理單元可在一個或更多個專用集成電路(ASIC)、數位訊號處理器(DSP)、數位訊號處理器件(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子器件、設計成執行本文中描述的功能的其他電子單元、或其組合內實現。對於固件和/或軟體實現，這些技術可用執行本文中描述的功能的模塊(例如，程序、函數等等)來實現。固件和/或軟體代碼可被存儲在存儲器(例如，圖1中的存儲器162)中，並由處理器(例如，處理器160)執行。存儲器可實現在處理器內部或處理器外部。提供前面對所公開的實施例的描述是為了使本領域任何技術人員皆能製作或使用本發明。對這些實施例的各種修改對於本領域技術人員將是顯而易見的，並且本文中定義的普適原理可被應用於其他實施例而不會脫離本發明的精神或範圍。由此，本發明並非旨在被限定於本文中示出的實施例，而是應被授予與本文中公開的原理和新穎性特徵一致的最廣義的範圍。權利要求1.一種裝置，包括至少一個處理器，其被配置成確定接收機所觀察到的信道狀況，基於所述信道狀況來選擇對於所述接收機的多重增益狀態的切換點，以及根據所述切換點來選擇所述多重增益狀態。2.如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，進一步包括存儲器，其被配置成存儲對於不同信道狀況的多組切換點，並且其中所述至少一個處理器被配置成基於所述信道狀況來選擇所述多組切換點。3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述多重增益狀態是對於所述接收機中的低噪聲放大器(LNA)的。4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述信道狀況是由擾亂的存在與否來表徵的。5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，進一步包括擾亂檢測器，其被配置成在收到信號中對擾亂進行檢測。6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述擾亂檢測器被配置成在檢測到擾亂時生成對所述至少一個處理器的中斷。7.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個處理器被配置成當檢測到擾亂時選擇第一組切換點，以及當沒有檢測到擾亂時選擇第二組切換點。8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一組中的切換點比所述第二組中的相應切換點要低。9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一組中的切換點被定義成當存在擾亂時滿足對所述接收機的線性性要求。10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第二組中的切換點被定義成在不存在擾亂時達成比之所述第一組中的切換點而言更高的收到信號質量。11.如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述切換點包括對於漸減的收到信號電平的第一子組的切換點以及對於漸增的收到信號電平的第二子組的切換點，並且其中所述第一子組中的切換點比所述第二子組中的相應切換點要低。12.如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，每一切換點與兩個增益狀態相關聯並且指示在此要從所述兩個增益狀態中的一個切換到所述兩個增益狀態中的另一個的具體收到信號電平。13.如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個處理器被配置成確定收到信號的收到信號電平，將所述收到信號電平比對所述切換點，以及基於所述比較的結果來選擇所述多重增益狀態之一。14.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個處理器被配置成基於擾亂的存在與否來確定所述接收機中的低噪聲放大器(LNA)的偏置電流。15.—種方法，包括確定接收機所觀察到的信道狀況；基於所述信道狀況來選擇對於所述接收機的多重增益狀態的切換點；以及根據所述切換點來選擇所述多重增益狀態。16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，還包括存儲對於不同信道狀況的多組切換點；以及基於所述信道狀況來提供所述多組切換點中的一組。17.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述選擇切換點包括當檢測到擾亂時選擇第一組切換點，以及當沒有檢測到擾亂時選擇第二組切換點。18.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述選擇多重增益狀態包括確定收到信號的收到信號電平，將所述收到信號電平比對所述切換點，以及基於所述比較的結果來選擇所述多重增益狀態之一。19.一種裝置，包括用於確定接收機所觀察到的信道狀況的裝置；用於基於所述信道狀況來選擇對於所述接收機的多重增益狀態的切換點的裝置；以及用於根據所述切換點來選擇所述多重增益狀態的裝置。20.如權利要求19所述的裝置，其特徵在於，進一步包括用於存儲對於不同信道狀況的多組切換點的裝置；以及用於基於所述信道狀況來提供所述多組切換點中的一組的裝置。21.如權利要求19所述的裝置，其特徵在於，所述用於選擇切換點的裝置包括用於在檢測到擾亂時選擇第一組切換點的裝置，以及用於在沒有檢測到擾亂時選擇第二組切換點的裝置。22.如權利要求19所述的裝置，其特徵在於，所述用於選擇多重增益狀態的裝置包括用於確定收到信號的收到信號電平的裝置，用於將所述收到信號電平比對所述切換點的裝置，以及用於基於所述比較的結果來選擇所述多重增益狀態之一的裝置。23.—種電腦程式產品，包括計算機可讀介質，其包括用於使計算機確定接收機所觀察到的信道狀況的代碼；用於使計算機基於所述信道狀況來選擇對於所述接收機的多重增益狀態的切換點的代碼；以及用於使計算機根據所述切換點來選擇所述多重增益狀態的代碼。24.如權利要求23所述的電腦程式產品，其特徵在於，進一步包括用於在檢測到擾亂時選擇第一組切換點的代碼，以及用於在沒有檢測到擾亂時選擇第二組切換點的代碼。25.—種在無線設備中的接收機，包括擾亂檢測器，其被配置成在收到信號中對擾亂進行檢測；以及具有多重增益狀態的低噪聲放大器(LNA)，其中所述多重增益狀態是基於由擾亂的存在與否表徵的信道狀況所決定的切換點來被選擇的。26.如權利要求25所述的接收機，其特徵在於，當檢測到擾亂時對所述接收機使用的是第一組切換點，並且當沒有檢測到擾亂時對所述接收機使用的是第二組切換點。27.如權利要求25所述的接收機，其特徵在於，所述LNA包括可被配置以提供所述多重增益狀態的多個級。28.如權利要求25所述的接收機，其特徵在於，所述LNA包括可被配置以提供所述多重增益狀態的單個LNA級和多條電路路徑，其中每條電路路徑改變所述LNA級的增益或為所述LNA級提供旁路路徑。29.如權利要求25所述的接收機，其特徵在於，所述擾亂檢測器被配置成將基帶信號電平比對閾值，並且過濾所述比較的結果以在所述收到信號中對擾亂進行檢測。全文摘要描述了用於操作接收機以達成良好的線性性能和更高的接收信噪比的技術。該接收機包括一個或更多個具有離散增益狀態的電路塊，例如低噪聲放大器(LNA)。這些增益狀態是基於切換點來選擇的，其中每一切換點指示在此要從一個增益狀態切換到另一個增益狀態的具體收到信號電平。這些切換點可基於信道狀況——其可能由擾亂的存在與否或其強度或頻率表徵——來動態地選擇。在檢測到擾亂時可選擇第一組切換點，而當沒有檢測到擾亂時可選擇第二組切換點。根據選擇使用的那組切換點來選擇增益狀態。文檔編號H04B1/10GK101444004SQ200780016911公開日2009年5月27日申請日期2007年5月10日優先權日2006年5月12日發明者B·喬治,S·C·西卡雷利,S-S·勞申請人:高通股份有限公司