無線中繼器中的增益調整步進控制的製作方法

2023-05-13 21:12:06

專利名稱：無線中繼器中的增益調整步進控制的製作方法
無線中繼器中的增益調整步進控制背景相關申請的交叉引用本申請要求2009年5月11日提交的美國臨時專利申請S/N. 61/177，209的權益， 該申請通過援引全部納入於此。本申請與以下同時提交且共同受讓的美國專利申請有關題為「Gain Control Optimizing SINR and Data Rate For Wireless R印eater (優化無線中繼器的 SINR 和數據率的增益控制)」的申請 S/N. xx/xxx, XXX ；題為 「Multi-Metric Gain Control For Wireless R印eater (無線中繼器的多度量增益控制)」的申請S/N. xx/xxx，xxx;題為 "Stability Indicator For A Wireless Repeater (無線中繼器的穩定性指標)」的申請S/ N. xx/xxx, XXX ；題為"Gain Control Metric Computation In A Wireless Repeater (無線中繼器中的增益控制度量計算)」的申請S/N.XX/XXX，XXX ；以及題為「kin Control Metric Pruning In A Wireless R印eater (無線中繼器中的增益控制度量修剪)」的申請S/N. xx/ XXX, XXXo這些申請通過援引全部納入於此。領域本公開一般涉及無線通信系統中的中繼器。背景無線通信系統和技術已成為我們進行通信的方式中的重要部分。然而，提供覆蓋對於無線服務供應商而言可能是重大挑戰。一種拓展覆蓋的方式是部署中繼器。一般而言，中繼器是接收信號、放大該信號並且傳送經放大信號的設備。

圖1示出了在蜂窩電話系統的上下文中的中繼器110的基本圖示。中繼器110包括施主天線115 作為與諸如基站125之類的網絡基礎設施的示例網絡接口。中繼器110還包括服務天線 120(亦稱為「覆蓋天線」)作為與行動裝置130的移動接口。在工作中，施主天線115與基站125處於通信狀態，而服務天線120與行動裝置130處於通信狀態。在中繼器110中，使用前向鏈路電路系統135來放大來自基站125的信號，並使用反向鏈路電路系統140來放大來自行動裝置130的信號。有許多配置可被用於前向鏈路電路系統135和反向鏈路電路系統140。有許多類型的中繼器。在一些中繼器中，網絡和移動接口兩者均是無線的；而在其他中繼器中，使用有線的網絡接口。一些中繼器用第一載波頻率來接收信號並且用不同的第二載波頻率來發射經放大信號，而其他中繼器使用相同的載波頻率來接收和發射信號。 對於「相同頻率」中繼器而言，一個特殊的挑戰在於管理由於所發射的信號中有一些可能漏洩回接收電路系統並且被再次放大和發射而發生的反饋。現有的中繼器使用數種技術來管理反饋；例如，中繼器被配置成提供這兩個天線之間的物理隔絕，使用濾波器，或者可以採用其他技術。概述本文中公開的系統、裝置和方法允許中繼器能力得以增強。在一個實施例中，一種用於控制無線中繼器中的增益的方法包括在中繼器的接收天線處接收輸入信號，其中該輸入信號是要被中繼的遠程信號與因接收天線和發射天線之間的反饋信道導致的反饋信號的總和；在發射天線上發射輸出信號，其中該輸出信號是經放大的輸入信號；提供一個或更多個增益控制度量，其中該增益控制度量指示中繼器的環路增益；測量這一個或更多個增益控制度量；以及使用至少作為如由這一個或更多個增益控制度量衡量的該中繼器的環路增益的函數的增益調整步長來調整該中繼器的可變增益。在另一實施例中，描述了一種具有用於接收輸入信號的接收天線和用於發射輸出信號的發射天線的無線中繼器。該輸入信號是要被中繼的遠程信號與因接收天線和發射天線之間的反饋信道導致的反饋信號的總和，並且該輸出信號是經放大的輸入信號。該中繼器包括配置成基於一個或更多個增益控制度量來控制中繼器的可變增益值的增益控制塊， 其中增益控制度量指示中繼器的環路增益。該增益控制塊包括配置成生成這一個或更多個增益控制度量的增益度量演算器和配置成基於多個增益控制度量來控制中繼器的可變增益的增益控制算法塊。該增益控制算法塊被配置成使用至少作為如由這一個或更多個增益控制度量衡量的該中繼器的環路增益的函數的增益調整步長來調整中繼器的可變增益。在其他實施例中，增益控制算法塊被配置成將中繼器的環路增益劃分為多個增益調整控制區劃。增益調整控制區劃可包括具有落在穩定工作區域中的環路增益的第一區劃和具有落在該穩定工作區域之外的環路增益的第二區劃。增益控制算法塊被配置成在這些增益調整控制區劃中的每一個區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線。可在第一區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線以增大中繼器的可變增益，並且可在第二區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線以減小中繼器的可變增益。此外，在一個實施例中，增益控制算法塊被配置成使用這一個或更多個增益控制度量來確定中繼器正在其中工作的增益調整控制區劃，並使用與關聯於這些增益調整控制區劃中的所選的一個區劃的這一條或更多條增益調整控制曲線相關聯的增益調整步長來調整中繼器的可變增益。附圖簡述圖1是根據現有技術的中繼器的簡化圖示。圖2示出了根據本公開的一些實施例的中繼器環境的圖示。圖3解說了反饋信號對中繼器輸入處的噪聲本底的影響。圖4解說了對於根據本發明的一個實施例的實現增益控制方法的中繼器，反饋信號對中繼器輸入處的噪聲本底的影響。圖5A是解說了根據本發明的一個實施例的用於無線中繼器的增益控制方法的流程圖。圖5B是根據本發明的一個實施例的中繼器的框圖。圖5C是根據本發明的另一實施例的中繼器的框圖；圖6是根據本發明的一個實施例的納入了增益控制單元的中繼器的框圖。圖7解說了使用單個慢增益控制度量來覆蓋整個感興趣的環路增益區域。圖8解說了根據本發明的一個實施例使用慢增益控制度量和快增益控制度量來監視整個感興趣的環路增益區域。圖9是根據本發明的一個實施例的中繼器的增益控制單元中的增益度量演算器的框圖。
圖10解說了根據本發明的一個實施例的使用較短和較長相干積分時間來計算快和慢度量的相關值Ri。圖11解說了根據本發明的一個實施例的使用較短和較長相干積分時間來計算快和慢度量的歸一化值Si。圖12解說了根據本發明的一個實施例的使用圖10和圖11中的相關值和歸一化
值來計算快和慢度量。圖13是根據本發明的替換實施例的採用回波消去的中繼器的框圖，該框圖解說了增益控制方法。圖14解說了根據本發明的替換實施例的納入了增益控制方法的中繼器的數學模式。圖15是根據本發明的一個實施例的不具有回波消去並且實現增益控制方法的中繼器的框圖。圖16解說了根據本發明的一個實施例的在時滯.處對相關項R的更新操作。圖17解說了根據本發明的一個實施例的在時滯.處對歸一化項S的更新操作。圖18是解說根據本發明的一個實施例的增益調整控制區劃的圖示。圖19是解說根據本發明的一個實施例的如應用於圖6的實現多度量增益控制的中繼器的增益調整步進控制方法的流程圖。圖20解說了根據本發明的一個實施例計算延遲時滯上和時間上的度量方差。圖21是解說根據本發明的一個實施例的在增益控制算法中實現的增益控制度量修剪方法的流程圖。圖22是解說根據本發明的替換實施例的在增益控制算法中實現的增益控制度量修剪方法的流程圖。詳細描述在結合附圖考慮以下詳細描述之後，所公開的方法和裝置的性質、目的和優點對於本領域的技術人員而言將變得更加明顯。諸如以上所描述的那些現有技術中繼器可以為蜂窩電話網絡或類似網絡提供顯著的優點。然而，現有的中繼器配置可能並不適合某些應用。例如，現有的中繼器配置可能不適合於可能更難以獲得中繼器天線之間的合意隔絕的室內覆蓋應用(例如，為住宅或企業環境中繼信號)。不僅如此，在一些傳統的中繼器實現中，目標是達成儘可能高的合理增益而同時維持穩定的反饋環路(環路增益小於單位一)。然而，增大中繼器增益會致使隔絕更加困難，因為漏洩回施主天線中的信號會增大。一般而言，環路穩定性需求要求從覆蓋天線漏洩回施主天線的信號要比遠程信號(要被中繼的信號)低得多。那麼，中繼器的輸出處最大可達成的信號幹擾/噪聲比(SINR)就與中繼器的輸入處的遠程信號的SINR相同。 高增益和改善的隔絕形成了要求現代中繼器實現的兩個需求，對於那些用於室內應用的中繼器而言尤甚。本文中的系統和技術為無線中繼器提供了中繼器的施主天線(對於前向鏈路傳輸的示例而言為「接收天線」)與覆蓋天線(對於前向鏈路傳輸而言為「發射天線」)之間改善的隔絕。另外，在一些實施例中，本文中的系統和技術提供了採用幹擾消去或回波消去來顯著改善隔絕的獨特的中繼器設計。在一些實施例中，使用本文中提供的用於準確估計信道的改善的信道估計技術來實現幹擾消去和回波消去。有效的回波消去要求對漏洩信道有非常準確的信道估計。一般而言，信道估計越準確，消去的程度就越高，並且因此有效隔絕的程度就越高。本文中，「幹擾消去」或「回波消去」是指減少或消除中繼器天線之間的漏洩信號量的技術；即「幹擾消去」是指對估計的漏洩信號的消去，其提供對實際漏洩信號的部分或完全消去。根據本發明的另一方面，本文中的系統和技術提供採用增益控制技術來增強中繼器系統的穩定性的獨特的無線中繼器設計。在一些實施例中，提供了用于衡量中繼器系統的穩定性的度量。基於作為穩定性指標的該度量的值來控制中繼器的增益。例如，在有大信號動態的情況下，諸如環路增益之類的度量會降格，並且增益將被降低以保持中繼器系統穩定。這些增益控制方法和系統能被有利地被應用於採用幹擾消去的中繼器或者不採用幹擾消去的中繼器。最後，根據本發明的又一方面，本文中的系統和技術提供了在多中繼器環境中改善無線中繼器性能的能力。在一些實施例中，提供了促成中繼器間通信的系統和技術。在其他實施例中，提供了用於抑制來自鄰中繼器的幹擾並減小來自鄰中繼器的延遲張開的系統和技術。圖2示出了根據本公開的實施例的中繼器210的操作環境200的圖示。圖2的示例解說了前向鏈路傳輸；即，來自基站225的遠程信號140旨在送往行動裝置230。在環境 200中，如果沿著基站225與行動裝置230之間的路徑227的未經中繼的信號不能提供充分的信號以便在行動裝置230處接收到有效語音和/或數據通信，那麼可以使用諸如中繼器 210之類的中繼器。具有增益G和延遲Δ的中繼器210被配置成使用服務天線220向行動裝置230中繼在施主天線215上從基站225接收到的信號。中繼器210包括用於放大通過施主天線215從基站225接收到的信號並通過服務天線220向行動裝置230發射該信號的前向鏈路電路系統。中繼器210還可包括用於放大來自行動裝置230的信號並將其發射回基站225的反向鏈路電路系統。在中繼器210處，遠程信號s (t)作為輸入信號被接收，並且該遠程信號s(t)作為中繼的或經放大的信號y(t)被中繼，其中y(t) =Gs(t-A)。理想情況下，增益G會是很大的，中繼器的固有延遲Δ會是很小的，輸入SINR在中繼器210的輸出處將得以維持(這對於數據話務支持而言可能是特別重要的)，並且僅合意載波會被放大。實踐中，中繼器210的增益受到施主天線215與服務天線220之間的隔絕的限制。 如果增益太大，那麼中繼器可能由於信號漏洩而變得不穩定。信號漏洩是指其中從一個天線(在圖2中為服務天線220)發射的信號的一部分被另一天線(在圖2中為施主天線215) 接收到的現象，如由圖2中的反饋路徑222所示的。換言之，信號漏洩是所發射的信號沒有被接收天線與發射天線之間的天線隔絕完全阻擋的結果。在沒有幹擾消去或其他技術的情況下，作為中繼器的正常操作的一部分，該中繼器將會放大此亦被稱為漏洩信號的反饋信號，並且經放大的反饋信號將再次由服務天線220發射。由於信號漏洩和高中繼器增益而對經放大的反饋信號的重複發射可能導致中繼器不穩定。另外，中繼器210中的信號處理具有固有的不可忽略的延遲Δ。中繼器的輸出SINR取決於RF非線性度和其他信號處理。 因此，往往得不到上述理想的中繼器工作特性。最後，在實踐中，合意載波可能取決於中繼器部署於其中的操作環境或市場而變化。要提供僅放大合意載波的中繼器並不總是可能的。在本公開的實施例中，提供了適合於室內覆蓋(例如，企業、住宅、或類似用途)的中繼器。該中繼器具有約70dB或以上的有效增益，該增益是對於中等大小住宅中的覆蓋而言充足的增益的示例。另外，該中繼器具有小於1的環路增益以實現穩定性(環路增益被稱為發射天線與接收天線之間的反饋環路的增益)並且具有充分的穩定性餘裕量和很低的輸出噪聲本底。在一些實施例中，該中繼器具有大於80dB的總隔絕。在一些實施例中， 該中繼器採用幹擾/回波消去來達成很高程度的有效隔絕，這顯然具有比對目前可用中繼器的要求更大的挑戰性。本公開的一些技術利用信道估計來實現所要求的回波消去程度。通過以充分的準確度來估計反饋信道(天線之間的信道)，回波消去之後的殘差能夠顯著低於遠程信號以便實現對穩定性而言合意的環路增益餘裕量。在其中能夠部署本發明的中繼器的通信系統包括基於紅外、無線電、和/或微波技術的各種無線通信網絡。此類網絡可包括例如無線廣域網(WWAN)、無線區域網(WLAN)、 無線個域網(WPAN)等。WffAN可以是碼分多址(CDMA)網絡、時分多址(TDMA)網絡、頻分多址(FDMA)網絡、正交頻分多址(OFDMA)網絡、單載波頻分多址(SC-FDMA)網絡，等等。⑶MA 網絡可實現諸如^嫩2000、寬帶^嫩(1-^嫩)等一種或更多種無線電接入技術(RAT)。 CDMA2000涵蓋IS-95、IS-2000和IS-856標準。TDMA網絡可實現全球移動通信系統(GSM)、 數字高級行動電話系統(D-AMPS)、或其他某種RAT。GSM和W-CDMA在來自名為「第三代夥伴項目」(3GPP)的聯盟的文獻中描述。CDMA2000在來自名為「第三代夥伴項目2」(3GPP2) 的聯盟的文獻中描述。3GPP和3GPP2文獻是公眾可獲取的。WLAN可以是IEEE 802. Ilx網絡，並且WPAN可以是藍牙網絡、IEEE 802. 15x、或其他某種類型的網絡。本文中所描述的這些系統和技術也可用於WWAN、WLAN和/或WPAN的任何組合。增益控制技術根據本發明的諸實施例，描述了用於建立中繼器的最優增益值的增益控制技術。 本文中所描述的這些增益控制技術適用於實現回波消去的中繼器或者不實現回波消去的中繼器。為了保持中繼器工作穩定，對中繼器的環路增益的控制是關鍵的。中繼器的環路增益可能由於信道中的信號電平的突變而突變。希望有在存在大信號動態的情況下使中繼器系統穩定的方法。在一個實施例中，建立增益控制度量作為中繼器的穩定性的指標。監視該增益控制度量並且當該度量降格時，減小中繼器的增益以維持中繼器的穩定性。在工作中，連續地監視該增益控制度量並且向上和向下調整中繼器的增益以輸出儘可能高的增益而同時維持系統穩定性和要求的輸出SINR。1.優化SINR和數據率的中繼器增益控制在傳統的中繼器實現中，目標是在確保反饋環路保持穩定(環路增益小於單位一)的同時達成儘可能高的增益。高增益水平提供最大可能的覆蓋區域。環路穩定性需求要求從覆蓋天線漏洩回施主天線的信號通常要比遠程信號(要被中繼的信號)低得多。那麼，中繼器的輸出處最大可達成的SINR就與中繼器的輸入處的遠程信號的SINR相同。可以通過使用幹擾消去技術來顯著增大中繼器增益。有了這些技術，從覆蓋天線漏洩回施主天線的信號被作為幹擾來對待並且通過基帶技術來消去，由此允許使用較高的中繼器增益。較高的中繼器增益是非常合乎需要的，因為它增大了中繼器的覆蓋區域。在一些情形中，當增益很高時，從覆蓋天線漏洩到施主天線中的信號可能顯著大於遠程信號。 然而，接收機處的諸如由於量化等所造成的RF畸變取決於收到信號。在其中反饋信號顯著大於遠程信號的情形中，大反饋信號向遠程信號引入噪聲本底。換言之，大反饋信號在覆蓋天線輸出處可達成的SINR上引入本底，即使幹擾消去理想地工作亦是如此，即，即使全部反饋信號都被消去亦是如此。因此，即使遠程信號的SINR(該SINR取決於中繼器部署於其中的RF條件)非常大，中繼器的輸出處的SINR也會受到在中繼器輸入處引入的誤差本底的限制。圖3解說了反饋信號對中繼器輸入處的噪聲本底的影響。在本解說中，中繼器增益為80dB。假定遠程信號在_70dB，因此輸出信號在10dB。還假定發射天線與接收天線之間的天線隔絕為40dB，因此從發射天線去往接收天線的反饋信號將在_30dB。當RF畸變 /量化本底比反饋信號低50dB時，噪聲本底將因此在_80dB，這引入僅IOdB的SINR本底。 即，噪聲本底僅比遠程信號低10dB。當中繼器支持無線數據使用時，低SINR是成問題的。 大中繼器增益暗示覆蓋區域將很大，但是可達成的SINR的上限意味著通過此中繼器的最大可達成數據率的上限。取決於對通過此中繼器進行通信的設備的使用要求(例如，高數據率)，對數據率的限制可能是不能接受的。根據本發明的一個方面，一種控制無線中繼器中的中繼器增益的方法基於輸出信號幹擾/噪聲比(SINR)和數據率要求來調整中繼器增益。在一個實施例中，輸入SINR被用作輸出SINR的指標並且被用作對噪聲本底的衡量，並且作為合意的噪聲容差和合意的數據率的函數來向上調整(增大)或向下調整(減小)中繼器增益。換言之，對中繼器的增益和SINR加以權衡以相對於數據率來優化合意的覆蓋區域。例如，當能容許較多噪聲或較低SINR時，使用較高的中繼器增益設置從而以因較低SINR所造成的較低數據率為代價實現較大覆蓋區域。另一方面，當希望較低噪聲或較高SINR時，使用較低的中繼器增益設置，這減小了覆蓋區域但增大了數據率。圖4解說了對於根據本發明的一個實施例的實現增益控制方法的中繼器，反饋信號對中繼器輸入處的噪聲本底的影響。在圖4中所示的實施例中，中繼器的增益減小到 70dB。雖然由於增益減小而導致中繼器的覆蓋區域減小，但是可達成的SINR增大到20dB， 由此允許使用較高的數據率。更具體地，減小中繼器的總體增益就減小了反饋信號功率。這進而減小了由RF畸變和量化效應造成的噪聲本底並且由此允許較高的可達成SINR。由於較高的SINR，故而能夠使用較高的數據率。可達成的SINR僅受到遠程信號的SINR的限制。在圖4中所示的實施例中，與圖3中所示的實施例相比，用IOdB的增益減小實現了 IOdB的SINR增大。然而， 減小中繼器增益也減小了覆蓋區域。取決於中繼器使用，覆蓋區域的減小對於最終用戶而言可能是能夠接受的。本發明的增益控制方法允許最終用戶權衡中繼器覆蓋範圍與可達成的輸出SINR (該SINR對應於最大數據率)。本發明的增益控制方法對於在其中當最終用戶使用需要較高數據率的應用時可能願意犧牲覆蓋區域的無線數據話務而言是尤其有用的。現在將參照圖5A和圖5B來詳細描述本發明的增益控制方法。圖5A是解說了根據本發明的一個實施例的用於無線中繼器的增益控制方法的流程圖。圖5B是根據本發明的一個實施例的中繼器的框圖。參照圖5A和圖5B，中繼器350在施主天線315上接收輸入信號(步驟30 。中繼器350還在服務天線320上發射輸出信號(步驟304)。中繼器 350包括用於實現反饋信號的消去的回波消去器352。中繼器350在提供可變增益G的增益級356處放大輸入信號。可變增益G由增益控制塊邪4設定。在工作中，本發明的增益控制方法確定中繼器的輸入SINR(步驟305)和輸出SINR(步驟306)。在一個實施例中，輸入SINR被用作輸出SINR和由中繼器添加的噪聲本底的指標。隨後，向上或向下調整中繼器增益以獲得合意的覆蓋區域和可達成的數據率(步驟308)。減小中繼器增益用於減小覆蓋區域但是增大數據率(步驟310)。通過減小增益，增大了可達成的SINR。增大中繼器增益用於擴大覆蓋區域但是減小數據率(步驟312)。通過增大增益，減小了可達成的SINR。以此方式，對中繼器增益和中繼器的覆蓋區域進行權衡以優化中繼器的輸入或輸出處的SINR 並且優化由中繼器使用的數據率。圖5C是根據本發明的另一實施例的中繼器的框圖。圖5C解說了中繼器360的功能框圖，該中繼器360包括在施主天線和服務天線315、320上提供通信的移動站數據機(MSM)，用於執行可變中繼器操作的處理器364以及用於存儲數據的存儲器366。在本實施例中，中繼器處的MSM(移動站數據機)被用來給出對輸入SINR的估計。在其他實施例中，可以使用用於估計中繼器的輸入SINR或輸出SINR的其他方法。2.多度量增益控制根據本發明的諸實施例，一種中繼器包括增益控制塊，該增益控制塊採用多個度量作為系統穩定性的指標，其中監視該多個度量以在控制中繼器的增益時使用。增益控制塊實現其中基於該多個度量來控制中繼器增益的增益控制方法。圖6是根據本發明的一個實施例的納入了增益控制塊的中繼器的框圖。在本實施例中，增益控制塊被實現在回波消去中繼器中。在其他實施例中，增益控制塊可被實現在不具有回波消去的中繼器中以如以下描述的那樣基於多個度量來提供增益控制。參照圖6，回波消去中繼器410在施主天線(記為輸入節點440)上接收要被中繼的遠程信號X[k]並且在服務天線(記為輸出節點470)上生成要被發射的輸出信號Kk]。 從服務天線返回至施主天線的信號漏洩導致輸出信號y[k]的一部分在遠程信號被該中繼器接收到之前漏洩回並被添加至該遠程信號。信號漏洩被表示為反饋信道hDO，記為輸出節點470與輸入節點440之間的信號路徑454。因此，中繼器410實際上在節點443上接收到實為遠程信號x[k]與反饋信號w[k]的總和的接收信號q[k]作為輸入信號。反饋信道h[k]由此在施主天線與服務天線之間形成了中繼器410中的反饋環路。圖6中的加法器442是僅用於解說接收信號q[k]中諸信號分量的符號而不代表中繼器410的操作環境中的實際的信號加法器。作為回波消去中繼器的中繼器410作用於估計反饋信號w[k]以便消掉接收信號 (「輸入信號」)中的非合意反饋信號分量。為此目的，中繼器410包括由加法器444和信道估計塊450形成的回波消去器。接收信號q[k]被耦合至加法器444，該加法器444作用於從接收信號q[k]中扣除反饋信號估計訶幻。只要反饋信號估計河幻是準確的，那麼非合意反饋信號就從接收信號中被移除並且實現了回波消去。在本實施例中，消去後信號P[k] 被耦合至向消去後信號提供增益G的可變增益級458。增益級458在輸出節點470上生成輸出信號y[k]以供在服務天線上發射。圖6僅解說了與本發明的增益控制方法的操作有關係的元件。中繼器410可包括未在圖6中示出但在本領域中所知的用以實現完整的中繼器操作的其他元件。反饋信號估計河A:]是基於反饋信道估計尉幻生成的，其中該反饋信道估計由信道估計塊450生成。在本實施例中，信道估計塊450取接收信號q[k]作為輸入信號並且將經回波消去的信號P[k]用作用於信道估計的導頻信號或參考信號以生成反饋信道估計《[幻。 隨後，回波消去器基於反饋信道估計對A:]來計算反饋信號估計。更具體地，通過將反饋信道估計釘幻與導頻信號P [k]卷積來獲得反饋信號估計河幻(即，河幻=對^0；#])。反饋信號估計河M被用於加法器444處的回波消去。更具體地，從接收信號q[k]中扣除反饋信號估計河幻以生成經回波消去的信號P[k]。必須注意，圖6解說了一種用於在中繼器中實現回波消去的方法。圖6是解說性的並且並不旨在限定。本發明的回波消去無線中繼器可以實現其他用於回波消去的方法。在中繼器中使用的確切的回波消去方法對於本發明的實踐而言並非關鍵。中繼器410納入了用於調整由增益級458提供的可變增益值G的增益控制塊447。 增益控制塊447接收可取自該中繼器的反饋環路中的任何地方的增益控制輸入信號。更具體地，可以在回波消去中繼器中的回波消去之前或者回波消去之後取該增益控制輸入信號。在本實施例中，將該增益控制輸入信號取作接收信號dk]，但是這僅是解說性的。在實踐中，取增益控制輸入信號的確切位置對於本發明的實踐而言並非關鍵。在其他實施例中，中繼器不實現回波消去並且增益控制塊447接收可以是該中繼器的反饋環路中的任何地方的信號的增益控制輸入信號。同樣，取增益控制輸入信號的確切位置對於本發明的實踐而言並非關鍵。相應地，在以下描述中，術語「增益控制輸入信號f指提供給中繼器的增益控制塊的輸入信號並且可以是在中繼器的反饋環路中的任何點處所取的信號，包括在回波消去之前、在回波消去之後、或者在不實現回波消去的中繼器裡的反饋環路中的任何點。增益控制塊447包括用於接收增益控制輸入信號以及演算並生成一組增益控制度量的增益度量演算器460。在一個實施例中，使用兩個增益控制度量。增益控制塊447 還包括從增益度量演算器460接收增益控制度量的增益控制算法塊462。增益控制算法塊 462提供對中繼器410中的增益級458的可變增益G的控制。參照圖6來描述第一增益控制度量的推導。首先，截取或接收在時間i來自中繼
器反饋控制環路的長度為N的覆信號片段並將該信號片段用作增益控制輸入信號0 ^η<Ν°
V /=0在本實施例中，在回波消去之前的節點443處取覆信號rjn]。在其他實施例中， 可以在反饋控制環路中的其他位置處，諸如在回波消去之後取覆信號Α[η]。在本描述中， 中繼器反饋控制環路(亦被稱為「控制環路」)是指在中繼器中在發射天線與接收天線之間作為從發射天線至接收天線的反饋信道的結果所固有地形成的反饋環路。測量並控制該反饋信道的增益(「環路增益」)以維持環路穩定性。增益度量演算器460通過嘗試拾取作為發射天線至接收天線的漏洩的結果的信號的副本來監視此信號分量在環路中的發展。在時間N3gg之後的搜索窗W中τ eWE{0， 1，···，N抽頭-1}上的搜索給出CN 102422565 A
權利要求
1.一種用於控制無線中繼器中的增益的方法，所述方法包括在所述中繼器的接收天線處接收輸入信號，所述輸入信號是要被中繼的遠程信號與因所述接收天線和發射天線之間的反饋信道導致的反饋信號的總和；在所述發射天線上發射輸出信號，所述輸出信號是經放大的輸入信號；提供一個或更多個增益控制度量，所述增益控制度量指示所述中繼器的環路增益；測量所述一個或更多個增益控制度量；以及使用至少作為如由所述一個或更多個增益控制度量衡量的所述中繼器的所述環路增益的函數的增益調整步長來調整所述中繼器的可變增益。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用至少作為所述中繼器的所述環路增益的函數的增益調整步長來調整所述中繼器的可變增益包括使用作為所述中繼器的所述環路增益和所述可變增益的函數的增益調整步長來調整所述中繼器的所述可變增益。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括將所述中繼器的所述環路增益劃分為多個增益調整控制區劃，所述增益調整控制區劃包括具有落在穩定工作區域中的環路增益的第一區劃和具有落在所述穩定工作區域之外的環路增益的第二區劃；在所述多個增益調整控制區劃中的每一個區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線，在所述第一區劃中提供所述一條或更多條增益調整控制曲線是用於增大所述中繼器的所述可變增益，並且在所述第二區劃中提供所述一條或更多條增益調整控制曲線是用於減小所述中繼器的所述可變增益；使用所述一個或更多個增益控制度量來確定所述中繼器正在其中工作的所述增益調整控制區劃；以及使用與關聯於所述增益調整控制區劃中的所選的一個區劃的所述一條或更多條增益調整控制曲線相關聯的增益調整步長來調整所述中繼器的所述可變增益。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，將所述中繼器的所述環路增益劃分為多個增益調整控制區劃包括將所述中繼器的所述環路增益劃分為具有落在穩定工作區域中的環路增益的所述第一區劃、具有接近於不穩定工作區域的環路增益的所述第二區劃、以及介於所述第一和第二區劃之間的第三區劃；並且其中提供一條或更多條增益調整控制曲線包括在所述第二區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線以迅速減小所述中繼器的所述可變增益，並在所述第三區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線以減小所述中繼器的所述可變增益。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括在所述第一區劃中提供具有小斜率的第一增益調整控制曲線從而以小增益調整步長來增大所述中繼器的所述可變增益，所述第一增益調整控制曲線在所述中繼器正工作於穩定狀態中時應用。
6.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括在所述第一區劃中提供第一組增益調整控制曲線以在所述中繼器正工作於引導狀態中時增大所述中繼器的所述可變增益，所述第一組增益調整控制曲線是基於所述中繼器的所述可變增益來應用的，所述第一組增益調整控制曲線具有作為所述中繼器的所述可變增益的遞減函數的增益調整步長，所述中繼器的所述可變增益越大，則要應用的所述增益調整控制曲線的斜率越小。
7.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括在所述第二區劃中提供具有大斜率的第二增益調整控制曲線從而以大增益調整步長來減小所述中繼器的所述可變增益。
8.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，還包括在所述第三區劃中提供第二組增益調整控制曲線以減小所述中繼器的所述可變增益， 所述第二組增益調整控制曲線是基於所述中繼器的所述可變增益來應用的，所述第二組增益調整控制曲線具有作為所述中繼器的所述可變增益的遞增函數的增益調整步長，所述中繼器的所述可變增益越大，則要應用的所述增益調整控制曲線的斜率越大。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，在所述第三區劃中提供第二組增益調整曲線包括提供具有非線性斜率、分段線性斜率、或線性斜率的第三增益調整控制曲線。
10.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，提供一個或更多個增益控制度量包括提供具有短積分長度的第一增益控制度量並提供具有長積分長度的第二增益控制度量；使用所述第一增益控制度量來確定所述中繼器是否正工作在所述多個增益調整控制區劃中的所述第二區劃中；以及使用所述第二增益控制度量來確定所述中繼器是否正工作在所述多個增益調整控制區劃中的所述第一區劃中。
11.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述第一區劃與約_15dB或更小的環路增益相關聯，所述第二區劃與OdB到-15dB的環路增益相關聯。
12.—種具有用於接收輸入信號的接收天線和用於發射輸出信號的發射天線的無線中繼器，所述輸入信號是要被中繼的遠程信號與因所述接收天線和所述發射天線之間的反饋信道導致的反饋信號的總和，所述輸出信號是經放大的輸入信號，所述中繼器包括增益控制塊，配置成基於一個或更多個增益控制度量來控制所述中繼器的可變增益值，所述增益控制度量指示所述中繼器的環路增益，所述增益控制塊包括配置成生成所述一個或更多個增益控制度量的增益度量演算器和配置成基於所述多個增益控制度量來控制所述中繼器的所述可變增益的增益控制算法塊，其中所述增益控制算法塊被配置成使用至少作為如由所述一個或更多個增益控制度量衡量的所述中繼器的所述環路增益的函數的增益調整步長來調整所述中繼器的所述可變增益。
13.如權利要求12所述的無線中繼器，其特徵在於，所述增益控制算法塊被配置成使用作為如由所述一個或更多個增益控制度量衡量的所述中繼器的所述環路增益和所述可變增益的函數的增益調整步長來調整所述中繼器的所述可變增益。
14.如權利要求12所述的無線中繼器，其特徵在於，所述增益控制算法塊被配置成將所述中繼器的所述環路增益劃分為多個增益調整控制區劃，所述增益調整控制區劃包括具有落在穩定工作區域中的環路增益的第一區劃和具有落在所述穩定工作區域之外的環路增益的第二區劃；並且其中所述增益控制算法塊被配置成在所述多個增益調整控制區劃中的每一個區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線，在所述第一區劃中提供所述一條或更多條增益調整控制曲線是用於增大所述中繼器的所述可變增益，並且在所述第二區劃中提供所述一條或更多條增益調整控制曲線是用於減小所述中繼器的所述可變增益，其中所述增益控制算法塊被配置成使用所述一個或更多個增益控制度量來確定所述中繼器正在其中工作的所述增益調整控制區劃，並使用與關聯於所述增益調整控制區劃中的所選的一個區劃的所述一條或更多條增益調整控制曲線相關聯的增益調整步長來調整所述中繼器的所述可變增益。
15.如權利要求14所述的無線中繼器，其特徵在於，所述增益調整控制區劃包括具有落在穩定工作區域中的環路增益的所述第一區劃、具有接近於不穩定工作區域的環路增益的所述第二區劃、以及介於所述第一和第二區劃之間的第三區劃；並且其中所述增益控制算法塊被配置成在所述第二區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線以迅速減小所述中繼器的所述可變增益、並在所述第三區劃中提供一條或更多條增益調整控制曲線以減小所述中繼器的所述可變增益。
16.權利要求14所述的無線中繼器，其特徵在於，所述增益控制算法塊被配置成在所述第一區劃中提供具有小斜率的第一增益調整控制曲線從而以小增益調整步長來增大所述中繼器的所述可變增益，所述第一增益調整控制曲線在所述中繼器正工作於穩定狀態中時應用。
17.權利要求14所述的無線中繼器，其特徵在於，所述增益控制算法塊被配置成在所述第一區劃中提供第一組增益調整控制曲線以在所述中繼器正工作於引導狀態中時增大所述中繼器的所述可變增益，所述第一組增益調整控制曲線是基於所述中繼器的所述可變增益來應用的，所述第一組增益調整控制曲線具有作為所述中繼器的所述可變增益的遞減函數的增益調整步長，所述中繼器的所述可變增益越大，則要應用的所述增益調整控制曲線的斜率越小。
18.權利要求14所述的無線中繼器，其特徵在於，所述增益控制算法塊被配置成在所述第二區劃中提供具有大斜率的第二增益調整控制曲線從而以大增益調整步長來減小所述中繼器的所述可變增益。
19.權利要求15所述的無線中繼器，其特徵在於，所述增益控制算法塊被配置成在所述第三區劃中提供第二組增益調整控制曲線以減小所述中繼器的所述可變增益，所述第二組增益調整控制曲線是基於所述中繼器的所述可變增益來應用的，所述第二組增益調整控制曲線具有作為所述中繼器的所述可變增益的遞增函數的增益調整步長，所述中繼器的所述可變增益越大，則要應用的所述增益調整控制曲線的斜率越大。
20.如權利要求19所述的無線中繼器，其特徵在於，所述第二組增益調整控制曲線包括具有非線性斜率、分段線性斜率、或線性斜率的第三增益調整控制曲線。
21.如權利要求14所述的無線中繼器，其特徵在於，所述一個或更多個增益控制度量包括具有短積分長度的第一增益控制度量和提供具有長積分長度的第二增益控制度量，並且所述增益控制算法塊使用所述第一增益控制度量來確定所述中繼器是否正工作在所述多個增益調整控制區劃中的所述第二區劃中並使用所述第二增益控制度量來確定所述中繼器是否正工作在所述多個增益調整控制區劃中的所述第一區劃中。
22.如權利要求14所述的無線中繼器，其特徵在於，所述第一區劃與約-15dB或更小的環路增益相關聯，所述第二區劃與OdB到-15dB的環路增益相關聯。
全文摘要
一種用於控制無線中繼器中的增益的方法，包括提供一個或更多個增益控制度量，其中增益控制度量指示該中繼器的環路增益；測量這一個或更多個增益控制度量；以及使用至少作為如由這一個或更多個增益控制度量衡量的該中繼器的環路增益的函數的增益調整步長來調整該中繼器的可變增益。在另一實施例中，增益控制算法塊被配置成將該中繼器的環路增益劃分為多個增益調整控制區劃。增益調整控制區劃包括具有落在穩定工作區域中的環路增益的第一區劃和具有落在該穩定工作區域之外的環路增益的第二區劃。
文檔編號H04B7/155GK102422565SQ201080021476
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者D·A·高爾, G·D·巴裡克, M·M·王 申請人:高通股份有限公司