KR100383505B1 - Digital automatic gain control method and apparatus for code division multiple access wireless telephone - Google Patents
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Abstract
확산 스펙트럼 트랜시버를 위한 디지탈 수신기 AGC값 및 송신기 AGC값을 발생하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 그 방법은 (a) 수신되고 샘플링된 신호의 전력을 적분하는 단계(34a); (b) 수신되어 적분된 전력의 로그를 계산하는 단계(34b); (c) 제1 에러신호를 발생하기 위해 전력의 로그에서 소정의 기준값을 감산하는 단계(34c); (d) 제1 에러신호를 필터링하는 단계(34d); (e) 필터링된 제1 에러신호를 소정의 제1 임계값과 비교하는 단계(34e); (f) 비교하는 단계의 결과의 함수로서 제1 카운터값을 증가시키거나 또는 감소시키고(34e) 필터 누산기를 리셋하는 단계; 및 (g) 제1 카운터값을 확산 스펙트럼 수신기 증폭기의 이득을 제어하기 위한 아날로그 전압으로 변환하는 단계(36a)를 포함한다. A method and apparatus are disclosed for generating digital receiver AGC values and transmitter AGC values for a spread spectrum transceiver. The method includes (a) integrating 34a the power of the received and sampled signal; (b) calculating a log of received and integrated power (34b); (c) subtracting a predetermined reference value from a log of power to generate a first error signal (34c); (d) filtering the first error signal 34d; (e) comparing (34e) the filtered first error signal with a predetermined first threshold value; (f) increasing or decreasing 34e the first counter value as a function of the result of the comparing step and resetting the filter accumulator; And (g) converting the first counter value to an analog voltage for controlling the gain of the spread spectrum receiver amplifier 36a.
Description
본 발명은 일반적으로 원격통신 장치에 관한 것이며, 특히 확산 스펙트럼(SS:Spread Spectrum) 코드 분할 다중 액세스(CDMA:Code Division Multiple Access) 프로토콜과 호환가능한 무선전화기들에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to telecommunications devices, and more particularly to wireless telephones compatible with Spread Spectrum (SS) Code Division Multiple Access (CDMA) protocols.
직접-시퀀스 또는 직접 시퀀스 코딩 확산 스펙트럼 통신 기법은 본질적으로 송신 이전에 두개의 디지탈 신호들 또는 비트 스트림들을 조합하여 제3 신호를 생성한다. 제1 신호는 디지탈화된 음성 회로의 출력과 같은 정보 신호이다. 예컨대, 제1 신호는 10 kb/s의 비트 레이트를 가질 수 있다. 제2 신호는 랜덤-시퀀스 또는 의사 잡음(PN:PseudoNoise) 발생기에 의해 발생되고, 디지탈화된 음성 신호의 비트 레이트보다 십의 수 차수배 큰 비트 레이트를 갖는 본질적으로 랜덤한 비트들의 스트림이다. 이들 두개의 신호들의 변조는 제2 신호와 동일한 비트 레이트를 갖는 제3 신호를 가져온다. 그러나, 제3 신호는 또한 디지탈화된 음성 신호를 포함한다. 수신기에서, 동일한 랜덤-시퀀스 발생기는 송신기에서 변조를 위해 사용되었던 본래의 랜덤-시퀀스를 반영하는 랜덤 비트 스트림을 생산한다. 적절한 동작을 위해, 반송 주파수 복조 이후에, 수신기의 PN 발생기는 입력 PN 시퀀스와 동기화되어야 한다. 수신된 신호로부터 랜덤 시퀀스를 제거하고 그것을 심볼 주기에 걸쳐 적분함으로써, 역확산된 신호가 얻어진다. 이상적으로, 역확산된 신호는 정확하게 본래의 10 kb/s 음성 신호를 나타낸다.A direct-sequence or direct sequence coding spread spectrum communication technique essentially combines two digital signals or bit streams to produce a third signal prior to transmission. The first signal is an information signal such as an output of a digitalized voice circuit. For example, the first signal may have a bit rate of 10 kb / s. The second signal is generated by a random-sequence or pseudonoise (PN) generator and is a stream of essentially random bits having a bit rate tens of orders of magnitude greater than the bit rate of the digitized speech signal. Modulation of these two signals results in a third signal having the same bit rate as the second signal. However, the third signal also includes a digitized voice signal. At the receiver, the same random-sequence generator produces a random bit stream that reflects the original random-sequence that was used for modulation at the transmitter. For proper operation, after carrier frequency demodulation, the PN generator of the receiver must be synchronized with the input PN sequence. By removing the random sequence from the received signal and integrating it over a symbol period, a despread signal is obtained. Ideally, the despread signal accurately represents the original 10 kb / s speech signal.
TIA/EIA 임시 표준인 이중 모드 광대역 확산 스펙트럼 셀룰러 시스템을 위한 이동국-기지국 호환성 표준(TIA/EIA/IS-95(1993년 7월))은 섹션 6.1.2에서 이동국은 출력 전력 조정을 위해 두가지 독립적인 기법들을 제공할 것이라고 명시한다. 이들 두가지 기법들은 이동국 동작에만 근거한 개방 루프 추정법과 이동국 및 셀 사이트 제어기 또는 기지국을 관여시키는 폐쇄 루프 보정법이다. 후자의 기법에서 이동국은 순방향 트래픽 채널을 거쳐 수신된 전력 제어 비트들에 응답하여 그 출력 전력 레벨을 조정한다. 전자의 기법에서 기지국으로의 수신된 신호 세기가 이용된다. The mobile station-base station compatibility standard (TIA / EIA / IS-95 (July 1993)), a TIA / EIA interim standard for dual-mode wideband spread-spectrum cellular systems, describes in section 6.1.2 that the mobile station has two independent Specifies that they will provide These two techniques are open loop estimation based solely on mobile station operation and closed loop correction involving mobile station and cell site controller or base station. In the latter technique, the mobile station adjusts its output power level in response to power control bits received over the forward traffic channel. In the former technique, the received signal strength to the base station is used.
CDMA 시스템에서 전력 제어는 또한 "CDMA 및 확산 스펙트럼 디지탈 셀룰러 표준을 위한 제시된 커먼 에어 인터페이스 규격(CAI:Common Air Interface)에 대한 입문 - 디지탈 셀룰러 시스템 및 개인용 셀룰러 네트워크에 대한 코드 분할 다중 액세스(CDMA)의 적용 개요"(콸컴 인코포레이티드, 3/28/92)로 명명된 간행물에서, 페이지 10 및 12에 기재되어 있고 도 3-2에 전체적으로 도시되어 있다. 이 간행물에 기재된 바와 같이, 이동국 송신기 전력 제어 처리의 목적은 셀 사이트 수신기에서, 셀 내에서 동작하고 있는 각각의 이동국 송신기로부터 공칭 수신 신호 전력을 생산하는 것이다. 만일 모든 이동국들이 그렇게 제어된다면, 최종 결과는 셀 사이트에서 이동국들 모두로부터 수신된 전체 신호 전력이 공칭 수신 전력과 이동국들의 수를 곱한 것과 동일하다는 것이다. Power control in CDMA systems is also referred to as "Introduction to the Common Air Interface Specification (CAI) for the CDMA and Spread Spectrum Digital Cellular Standards-Code Division Multiple Access (CDMA) for digital cellular systems and personal cellular networks." In the publication entitled “Application Overview” (Swecome Inc., 3/28/92), it is described on
따라서, 송신기 전력의 제어는 CDMA 원격통신 시스템에서의 동작을 위해 무선전화기와 같은 이동국을 설계할 경우에 중요한 고려사항인 것으로 평가될 수 있다.Therefore, control of transmitter power can be evaluated as an important consideration when designing a mobile station such as a cordless telephone for operation in a CDMA telecommunications system.
더욱이, 개방 루프 전력 제어는 이동국에 의해 셀 사이트로부터 수신된 신호에 의존한다는 점에서, 이동국 수신기의 동작은 개방 루프 전력 제어의 정확한 동작에 중요한 역할을 한다. 특히, 수신기 자동 이득 제어(AGC:Automatic Gain Control) 기능의 동작은 신중하게 고려되어야 한다.Moreover, the operation of the mobile station receiver plays an important role in the correct operation of the open loop power control in that open loop power control depends on the signal received from the cell site by the mobile station. In particular, the operation of the receiver Automatic Gain Control (AGC) function must be carefully considered.
CDMA 시스템에서 수신기는 80 dB 범위에서 동작하도록 요구된다. 그러나, 높은 샘플링 레이트로 인해, 수신기 아날로그-디지탈(A/D) 변환기의 분해능의 비트수는 제한된다. A/D 변환기의 제한된 분해능으로 인해 문제점을 더욱 복잡하게 만든다면, 수신기 AGC 기능은 또한 느린 페이드(fade) 및 빠른 페이드에 기인한 수신된 신호 요동을 수용해야 한다. In a CDMA system the receiver is required to operate in the 80 dB range. However, due to the high sampling rate, the number of bits of the resolution of the receiver analog-to-digital (A / D) converter is limited. If the problem is further complicated by the limited resolution of the A / D converter, the receiver AGC function must also accommodate received signal fluctuations due to slow fades and fast fades.
CDMA 시스템에서 빠른 AGC 기능은 수신기 알고리듬의 기능을 저해하지 말아야 하고, 이상적으로는 콘볼루셔널 디코딩 및 동기화 포착을 위해 수집된 정보를 저해하지 말아야 한다.In a CDMA system, fast AGC functionality should not undermine the functionality of the receiver algorithm, and ideally should not undermine the information gathered for convolutional decoding and synchronization acquisition.
CDMA 규격은 또한 이동국 송신기의 작동을 명시한다. 수신된 신호 레벨의 변화에 대한 송신기 전력의 반응 시간은 30ms로 명시되어 있으며, 그 시간 이후에 송신 전력 레벨은 새로운 범위내에서 결정되어야 한다. 또한 전이 주기에 대한 범위도 명시되어 있다. 그러나, 명시된 송신기 응답 시간은 빠른 수신기 AGC 기능에 비해 너무 길므로, 송신기 AGC 설정 및 수신기 AGC 설정이 동일하게 되는 해결책을 배제한다.The CDMA specification also specifies the operation of mobile station transmitters. The response time of the transmitter power to the change in the received signal level is specified as 30 ms, after which the transmit power level must be determined within a new range. The range for the transition period is also specified. However, the specified transmitter response time is too long for the fast receiver AGC function, thus excluding the solution where the transmitter AGC setting and the receiver AGC setting are the same.
부가적으로, 송신기 이득 설정의 정확도는 CDMA 규격에 세밀하게 명시되어 있다. CDMA 규격을 충족시키기 위해서는 0.25 dB의 송신기 전력 스텝 크기가 송신기에서 요구된다. 대조적으로, 수신기는 오히려 이득 설정의 부정확도에 관대하므로, 덜 복잡하고 비용이 덜 드는 해결책을 가능케한다. 부가적으로, 수신기는 보다 높은 트래킹 레이트를 가능케하기 위해서 0.25 dB보다 큰 스텝 크기를 요구한다. In addition, the accuracy of the transmitter gain setting is specified in detail in the CDMA specification. To meet the CDMA specification, a transmitter power step size of 0.25 dB is required at the transmitter. In contrast, the receiver is rather tolerant of the inaccuracy of gain setting, thus enabling a less complex and less expensive solution. In addition, the receiver requires a step size greater than 0.25 dB to enable higher tracking rates.
다음 미합중국 특허들 및 다른 간행물들은 일반적으로 본 발명의 교시에 관련한다. The following United States patents and other publications generally relate to the teachings of the present invention.
미합중국 특허 5,168,505, 공고일자 1992.12.1, 아카자와 등의 "확산 스펙트럼 통신 장치용 자동 이득 제어 장치"."Automatic Gain Control Device for Spread Spectrum Communication Devices," US Patent 5,168,505, dated December 1, 1992, Akazawa et al.
미합중국 특허 5,107,225, 공고일자 1992.4.21, 휘틀리 3세 등의 "높은 동적 범위 폐쇄 루프 자동 이득 제어 회로"."High Dynamic Range Closed Loop Automatic Gain Control Circuit" by US Pat. No. 5,107,225, dated April 21, 1992, Whitley III.
미합중국 특허 5,093,840, 공고일자 1992.3.3, 쉴링의 "확산 스펙트럼 송신기용 적응형 전력 제어".US Patent 5,093,840, published date 1992.3.3, Schilling, "Adaptive Power Control for Spread Spectrum Transmitters."
미합중국 특허 5,099,204, 공고일자 1992.3.24, 휘틀리 3세 등의 "선형 이득 제어 증폭기".US Pat. No. 5,099,204, publication date March 24, 1992, Whitley III, " Linear Gain Control Amplifier ".
미합중국 특허 5,132,985, 공고일자 1992.7.21, 하시모토 등의 "확산 스펙트럼 수신기".U.S. Patent 5,132,985, dated 1992.7.21, Hashimoto et al. "Spread Spectrum Receiver".
미합중국 특허 5,056,109, 공고일자 1991.10.8, 길호우센 등의 "CDMA 셀룰러 이동 전화기 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치".US Patent No. 5,056,109, publication date 1991.10.8, Gilhousen et al. "Method and Apparatus for Transmission Power Control in a CDMA Cellular Mobile Phone System".
미합중국 특허 5,265,119, 공고일자 1991.5.17, 길호우센 등의 "CDMA 셀룰러 이동 전화기 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치".US Patent No. 5,265, 119, dated May 15, 1991, Gilhousen et al. "Method and Apparatus for Transmission Power Control in a CDMA Cellular Mobile Phone System".
미합중국 특허 4,993,044, 공고일자 1991.2.12, 아카자와 등의 "확산 스펙트럼 통신 수신기".United States Patent 4,993,044, publication date February 2, 1991, Akazawa et al., &Quot; spread spectrum communication receiver ".
미합중국 특허 4,901,307, 공고일자 1990.2.13, 길호우센 등의 "위성 또는 지상 리피터들을 이용한 확산 스펙트럼 다중 액세스 통신 시스템"."Spread-Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters," US Patent No. 4,901,307, published date 1990.2.13, Gilhousen et al.
PCT 국제 공개번호 W0 93/1060, 공개일자 1993.5.27, "확산 스펙트럼 통신 시스템용 적응형 전력 제어 및 방법".PCT International Publication No. W0 93/1060, Publication Date May 27, 1993, "Adaptive Power Control and Method for Spread Spectrum Communication Systems".
PCT 국제 공개번호 WO 93/07702, 공개일자 1993.4.15, "송신기 전력 제어 시스템".PCT International Publication No. WO 93/07702, Publication Date 1993.4.15, "Transmitter Power Control System".
PCT 국제 공개번호 WO 93/05585, 공개일자 1993.3.18, "직접 시퀀스 확산을 이용한 CDMA 환경에 적합한 트랜시버에서의 자동 송신 전력 제어 방법". PCT International Publication No. WO 93/05585, Publication Date 1993.3.18, "Method of Automatic Transmission Power Control in a Transceiver Suitable for CDMA Environments Using Direct Sequence Spreading".
발명의목적Purpose of invention
본 발명의 목적은 트랜시버에서 개선된 수신기 및 송신기 제어를 인에이블하는 디지탈 AGC 구현을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a digital AGC implementation that enables improved receiver and transmitter control in a transceiver.
본 발명의 다른 목적은 별개의 트래킹 정확도를 각각 갖는 수신기 AGC 기능 및 개방 루프 송신기 전력 제어 기능을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a receiver AGC function and an open loop transmitter power control function, each having a separate tracking accuracy.
본 발명의 또 다른 목적은 확산 스펙트럼 무선전화기에서의 사용을 위해 별개의 트래킹 레이트를 각각 갖는 수신기 AGC 기능 및 개방 루프 송신기 전력 제어 기능을 제공하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a method and apparatus for providing a receiver AGC function and an open loop transmitter power control function, each having separate tracking rates for use in spread spectrum radiotelephones.
발명의요약Summary of the Invention
본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해 상기 및 다른 문제점들이 극복되고 상기 목적들이 실현된다. 본 발명은 확산 스펙트럼 트랜시버와 같은 트랜시버용 수신기 AGC 신호를 발생하기 위한 방법 및 그 방법에 따라 동작하는 장치를 교시한다. The above and other problems are overcome and the objects are realized by the method and apparatus according to the invention. The present invention teaches a method for generating a receiver AGC signal for a transceiver, such as a spread spectrum transceiver, and an apparatus that operates in accordance with the method.
본 발명의 방법은 (a) 수신되고 샘플링된 신호의 전력을 적분하는 단계; (b) 수신되어 적분된 전력의 로그를 계산하는 단계; (c) 제1 에러신호를 발생하기 위해 전력의 로그에서 소정의 기준값을 감산하는 단계; (d) 제1 에러신호를 필터링하는 단계; (e) 필터링된 제1 에러신호를 소정의 제1 임계값과 비교하는 단계; (e) 비교하는 단계의 결과의 함수로서 제1 카운터값을 증가시키거나 감소시킴과 동시에 필터 누산기를 리셋하는 단계; 및 (f) 제1 카운터값을 수신기의 이득 제어를 위한 아날로그 전압으로 변환하는 단계를 포함한다. The method of the present invention comprises the steps of (a) integrating the power of the received and sampled signal; (b) calculating a log of received and integrated power; (c) subtracting a predetermined reference value from a log of power to generate a first error signal; (d) filtering the first error signal; (e) comparing the filtered first error signal with a predetermined first threshold value; (e) increasing or decreasing the first counter value as a function of the result of the comparing step and simultaneously resetting the filter accumulator; And (f) converting the first counter value into an analog voltage for gain control of the receiver.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 로그는 전력의 2차 로그이고, 계산하는 단계는 (a) 수신되어 적분된 전력의 값을 나타내는 디지탈 워드를 디지탈 워드의 최상위 세트 비트의 위치를 결정하기 위해 우선순위 인코더 수단으로 입력하는 단계; 및 (b) 결정된 위치를 2차 로그로서 이용하는 단계로 된 부분 단계들을 포함한다.In a preferred embodiment of the invention, the log is a secondary log of power, and the calculating step (a) prioritizes the digital word representing the value of the received and integrated power to determine the position of the most significant set bit of the digital word. Inputting to encoder means; And (b) using the determined location as a secondary log.
로그가 2차 로그인 경우에 대해, 계산하는 단계는 (a) 수신되어 적분된 전력의 값을 나타내는 디지탈 워드를 디지탈 워드의 최상위 세트 비트의 위치를 결정하기 위해 우선순위 인코더 수단으로 입력하는 단계; (b) 결정된 최상위 세트 비트에 인접한 하나 또는 그 이상의 비트들을 추출하는 단계; (c) 추출된 비트 또는 비트들을 최상위 세트 비트의 결정된 위치를 나타내는 값에 연결하는 단계; 및 (d) 결과적인 연결된 비트들을 2차 로그의 근사값으로서 이용하는 단계로 된 부분 단계들을 포함한다.For the case where the log is a secondary login, the calculating step comprises the steps of: (a) inputting a digital word representing the value of the received and integrated power to the priority encoder means to determine the position of the most significant set bit of the digital word; (b) extracting one or more bits adjacent to the determined most significant set bit; (c) linking the extracted bit or bits to a value representing a determined position of the most significant set bit; And (d) using the resulting concatenated bits as an approximation of the secondary logarithm.
본 발명의 방법은 (a) 제2 카운터값을 발생하는 단계; (b) 제2 에러신호를 형성하기 위해 제1 카운터값에서 제2 카운터값을 감산하는 단계; (c) 제2 에러신호를 필터링하는 단계; (d) 필터링된 제2 에러신호를 소정의 제2 임계값과 비교하는 단계; (e) 필터링된 제2 에러신호를 비교하는 단계의 결과의 함수로서 제2 카운터값을 증가시키거나 감소시키고, 필터 누산기를 리셋하는 단계; 및 (f) 적어도 제2 카운터값을 송신기의 이득 제어를 위한 아날로그 전압으로 변환하는 단계들에 의한 송신기 AGC 값을 발생 과정을 더 포함한다.The method of the present invention comprises the steps of (a) generating a second counter value; (b) subtracting the second counter value from the first counter value to form a second error signal; (c) filtering the second error signal; (d) comparing the filtered second error signal with a predetermined second threshold value; (e) increasing or decreasing the second counter value as a function of the result of comparing the filtered second error signal and resetting the filter accumulator; And (f) generating a transmitter AGC value by converting at least a second counter value into an analog voltage for gain control of the transmitter.
바람직한 실시예에서, 제3 카운터값은 수신된 전력 제어 명령 비트들의 함수로서 설정되고, 그 방법은 (a) 제2 카운터값을 제3 카운터값에 가산하는 단계; 및 (b) 제2 카운터값과 제3 카운터값의 합을 확산 스펙트럼 송신기 증폭기의 이득 제어를 위한 아날로그 전압으로 변환하는 단계를 포함한다.In a preferred embodiment, the third counter value is set as a function of the received power control command bits, the method comprising: (a) adding a second counter value to the third counter value; And (b) converting the sum of the second counter value and the third counter value into an analog voltage for gain control of a spread spectrum transmitter amplifier.
변환하는 단계들 각각은 바람직하게 증폭기 슬로프(slope) 보정을 제1 카운터값 및 제3 카운터값에 적용하는 예비 단계를 이들 값들이 아날로그 전압들로 변환되기 이전에 포함한다.Each of the converting steps preferably includes a preliminary step of applying amplifier slope correction to the first and third counter values before these values are converted to analog voltages.
따라서, 본 발명의 교시는 어느 한 방향(신호 세기를 증가시키거나 감소시키는 방향)에서 수신된 신호의 변화들에 신속하게 반응하는 AGC 신호를 제공한다. 더욱이, 수신기 이득은 제1 증분값만큼 변화되고, 한편 송신기 이득은 제2 증분값만큼 변화된다. 본 발명의 현재로서 바람직한 실시예에서 수신기 이득은 1 dB의 증분량으로 변화되고, 한편 송신기 이득은 0.125 dB의 증분량으로 변화된다. Thus, the teachings of the present invention provide an AGC signal that reacts quickly to changes in the received signal in either direction (increase or decrease signal strength). Moreover, the receiver gain is varied by the first increment, while the transmitter gain is varied by the second increment. In a presently preferred embodiment of the invention the receiver gain is varied in increments of 1 dB, while the transmitter gain is varied in increments of 0.125 dB.
본 발명의 상기 및 다른 특징들은 본 발명의 다음 상세한 설명에서 첨부한 도면들에 관련하여 설명될 때 보다 명백해진다. These and other features of the present invention will become more apparent when described in conjunction with the accompanying drawings in the following detailed description of the invention.
도 1은 본 발명에 따라 구성 및 동작되는 무선전화기의 개략적인 블럭도이다.1 is a schematic block diagram of a wireless telephone constructed and operated in accordance with the present invention.
도 2는 도 1의 디지탈 자동 이득 제어 회로 및 송신기 전력 제어 회로를 보다 상세하게 도시하는 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating in more detail the digital automatic gain control circuit and transmitter power control circuit of FIG.
도 3은 수신된 신호 전력을 결정하기 위한 롬(ROM)으로 된 룩업 회로(도 2의 34a)를 도시하는 개략적인 도면이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a lookup circuit (34a in FIG. 2) in ROM for determining received signal power.
도 4는 도 2의 블럭(38a)을 보다 상세하게 도시하는 도면이다.FIG. 4 shows the
도 5는 도 2의 블럭들(38a 및 38b)을 구현하기 위한 바람직한 실시예의 블럭도이다.5 is a block diagram of a preferred embodiment for implementing the
도 6은 도 5에 도시된 스케일링 블럭의 효과를 도시하는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the effect of the scaling block shown in FIG. 5.
본 발명에 따른 확산 스펙트럼 CDMA 무선전화기(10)의 현재로서 바람직한 실시예를 도시하는 도 1을 참조한다. 명백해질 바와 같이, 무선전화기(10)의 블럭들중 임의의 블럭들은 이산 회로 구성요소들로 구현될 수 있거나, 고속 신호 처리기와 같은 적절한 디지탈 데이타 처리기에 의해 실행되는 소프트웨어 루틴들로써 구현될 수 있다. 대안으로는, 회로 구성요소들 및 소프트웨어 루틴들의 조합이 이용될 수 있다. 그렇게 함으로써, 다음 설명은 본 발명의 응용을 어느 하나의 특정한 기술적 실시예에 제한하도록 의도되지 않는다.Reference is made to Fig. 1 which shows a presently preferred embodiment of a spread
본 발명의 바람직한 실시예에서 무선전화기(10)는 TIA/EIA 임시 표준인 이중 모드 광대역 확산 스펙트럼 셀룰러 시스템에 대한 이동국-기지국 호환성 표준 TIA/EIA/IS-95(1993.7.)에 따라 동작한다. 그러나, 이러한 특정한 임시 표준에 따른 호환성은 본 발명의 실행상의 제한으로 고려되지 않을 것이다.In a preferred embodiment of the present invention, the
무선전화기(10)는 이후에 기지국(미도시)으로 불러지는 셀 사이트로부터 RF 신호들을 수신하고, RF 신호들을 기지국으로 송신하기 위한 안테나(12)를 포함한다. 디지탈 (CDMA) 모드에서 동작할 경우에 RF 신호들은 음성 및 시그널링 정보를 전달하기 위해 위상변조된다. 송신기(12)에는 위상변조된 RF 신호들을 각각 수신 및 송신하기 위한 이득 제어 수신기(14) 및 이득 제어 송신기(16)가 연결된다. 주파수 신시사이저(18)는 요구된 주파수들을 제어기(20)의 제어하에 수신기 및 송신기로 제공한다. 제어기(20)는 코덱(codec)(22)을 거쳐 스피커(22a) 및 마이크로폰(22b)과 인터페이스하며, 또한 키보드 및 디스플레이(24)와 인터페이스하기 위한 저속 MCU로 구성된다. 일반적으로, MCU는 무선전화기(10)의 전반적인 제어 및 동작을 담당한다. 제어기(20)는 또한 바람직하게는 수신된 신호 및 송신된 신호의 실시간 처리에 적합한 고속 디지탈 신호 처리기(DSP)로 구성된다. The
수신된 RF 신호들은 수신기에서 베이스밴드로 변환되고, 수신된 신호로부터 동상(I) 신호 및 직교(Q) 신호를 유도하는 위상 복조기(26)로 인가된다. I신호 및 Q신호는 적합한 A/D 변환기들(도 2의 26a 및 26b)에 의해 디지탈 표현으로 변환되고, 3개의 핑거(F1-F3) 복조기(30)로 인가된다. 핑거들 각각은 국부 PN 발생기를 포함한다. 복조기(28)의 출력은 콤바이너(30)로 인가되고, 콤바이너(30)는 신호를 디인터리버 및 디코더(32)를 거쳐 제어기(20)로 출력한다. 제어기(20)로 입력된 디지탈 신호는 음성 샘플들 또는 시그널링 정보를 표현한다. 제어기(20)에 의한 이 신호의 추후 처리는 시그널링 정보가 기지국으로부터 무선전화기(10)로 전송되는 송신기 전력 제어 비트들을 포함할 것이라는 점을 주목해야 한다는 것을 제외하고는 본 발명의 이해에 밀접한 관계가 없으므로 더 이상 설명되지 않는다. The received RF signals are converted to baseband at the receiver and applied to a
I-Q 복조기(26)로부터 출력된 I신호 및 Q신호는 또한 본 발명에 따르면 수신기 디지탈 AGC 블럭(34)으로 인가되고, 수신기 디지탈 AGC 블럭은 하기에 설명되는 방법으로 이들 신호들을 처리하고, 출력 신호를 증폭기 슬로프 보정기 블럭(36)으로 산출한다. 슬로프 보정기 블럭(36)의 한 출력은 수신기(14)의 이득을 자동적으로 제어하는데 이용되는 RX GAIN 신호이다. The I and Q signals output from the
수신기 디지탈 AGC 블럭(34)의 출력은 또한 TX 개방 루프 전력 제어 블럭(38)으로 인가된다. TX 폐쇄 루프 제어 블럭(40)은 수신된 송신기 전력 제어 비트들을 제어기(20)로부터 입력한다. 가산기(42)는 TX 폐쇄 루프 제어 블럭(40)의 출력에 TX 개방 루프 제어 블럭(38)의 출력을 가산하고, 합 신호를 발생하며, 그 합 신호는 슬로프 보정기(36)로 인가되고, 그것으로부터 TX 리미터 블럭(44)으로 인가된다. TX 리미터 블럭(44)의 출력은 송신기(16)의 출력 전력을 제어하기 위해 송신기(16)로 인가되는 TX GAIN 신호이다.The output of the receiver digital AGC block 34 is also applied to the TX open loop
송신기(16)(보코딩된(vocoded) 음성 및/또는 시그널링 정보)에 대한 입력은 전체적으로 블럭(46)으로 도시된 콘볼루셔널 인코더, 인터리버, 왈쉬(Walsh) 변조기, PN 변조기 및 I-Q 변조기를 거쳐 제어기(20)로부터 유도된다.Input to transmitter 16 (vocoded speech and / or signaling information) is via convolutional encoder, interleaver, Walsh modulator, PN modulator, and IQ modulator, shown entirely at
수신기 디지탈 AGC 블럭(34), 슬로프 보정기(36) 및 개방 및 폐쇄 루프 송신기 블럭들(38,40,42 및 44)의 구성 및 동작을 상세히 설명하기 전에, 우선 모든 채널들을 갖는 기지국으로부터 수신된 최적으로 샘플링된 신호가 대략 64/1 또는 18 dB의 동적 범위를 가질 것이라는 점이 주목된다. 부가적으로, 빠른 페이드는 대략 +6 dB 내지 -34 dB의 동적 범위를 가질 수 있다. 수신기 AGC가 빠른 페이드를 완전하게 트래킹할 수 없으면, 그 신호는 수신기의 A/D 변환기에 의해 클리핑되거나, 그 신호는 A/D 변환기용으로는 너무 작을(A/D 언더플로) 확률이 높다. 그러나, 클리핑은 일반적으로 대칭적이고, 어느 정도까지 허용될 수 있다. 그렇게 함으로써, 0.5 ms 내지 2 ms의 수신기 AGC 스텝 응답 시상수가 수신기 AGC에 대해 빠른 페이딩을 적절하게 트래킹하고, 클리핑 및 A/D 변환기 오버플로 및 언더플로를 방지하는데 적절한 것으로 여겨진다. Before describing in detail the configuration and operation of the receiver digital AGC block 34, the
결국, 본 발명은 또한 신호 증폭 또는 감쇠가 요구될 경우에 수신기 AGC 기능에 높은 트래킹 레이트 능력을 제공한다. Consequently, the present invention also provides a high tracking rate capability for the receiver AGC function when signal amplification or attenuation is required.
이제, 도 1에 대한 설명에서 간략하게 전술되었던 수신기 AGC 기능 및 송신기 전력 제어 기능의 상세한 설명을 위해 도 2를 참조한다. 도 2에서, 수신기 AGC(34)의 부분 구성요소들은 34a-34e로서 표시되고, TX 개방 루프 전력 제어(38)의 부분 구성요소들은 38a-38c로서 표시된다.Reference is now made to FIG. 2 for a detailed description of the receiver AGC function and transmitter power control function that were briefly described above in the description of FIG. 1. In FIG. 2, the partial components of receiver AGC 34 are denoted as 34a-34e and the partial components of TX open
I-Q 위상 복조기(26)의 디지탈 출력들(A/D들(26a 및 26b))에 근거하여 I샘플 및 Q샘플의 전력은 블럭(34a)에 의해 적어도 칩당 한번 계산되고, 바람직하게는 예컨대 ROM 테이블(34b) 룩업에 의해 칩당 두번 계산된다. 계산된 전력들은 예컨대 하나의 심볼(64 칩들)에 대응하는 소정의 주기에 걸쳐 적분된다. 적분된 출력 신호는 Rx_AGC로서 또는 여기서는 RxAGC로서 표시된다.Based on the digital outputs (A /
칩당 한번 샘플링될 경우에, ROM 룩업에 근거한 수신된 신호 전력을 결정하기 위한 한가지 적절한 기법은 다음과 같다. 또한 도 3을 참조한다. When sampled once per chip, one suitable technique for determining the received signal power based on ROM lookup is as follows. See also FIG. 3.
6비트 A/D들(26a 및 26b)의 출력들은 시분할 다중처리되어 ROM(34b)에서 주소로서 사용된다. 따라서, ROM의 주소 공간은 26=64이다. 각 주소에서의 ROM(34b)의 내용은 해당 주소의 제곱으로서, 즉 A/D들중의 하나의 출력이 "25"이면, 주소 25의 ROM 내용은 625이다. A/D들중의 하나의 가장 큰 가능한 양의 출력은 그 제곱된 값이 961인 "31"이다. 마찬가지로, A/D들중의 하나의 가장 큰 가능한 음의 출력은 그 제곱된 값이 1024인 "-32"이다. 그러나, 이 숫자는 1023으로 절단된다. 결과적으로, ROM(34b)의 데이타 출력 폭 요건은 10비트로 제한되고, 따라서 전체 ROM 크기는 64 x 10비트이다.The outputs of the 6 bit A /
ROM(34b)의 출력은 가산기(35a) 및 레지스터(35b)로 구성되는 적분기에 연결된다. 레지스터(35b)는 2X 칩 클럭에 의해 클럭되고, 또한 2X 칩 클럭은 카운터(35d)를 클럭하고, 카운터(35d)는 128 샘플을 카운트한다. 클럭신호는 또한 멀티플렉서(MUX)(35e)를 이용하여 I A/D 및 Q A/D(26a 및 26b) 각각을 선택한다. 결과적으로, A/D 출력들은 A/D 출력값의 제곱을 응답하여 출력하는 ROM(34b)의 주소 입력들로 시분할 다중처리된다. ROM(34b) 출력은 그 후 레지스터(35b)에 저장된 값에 가산되고, 가산 결과는 그 후 레지스터(35b)에 다시 저장된다. 매 64번째 칩마다, 제2 레지스터(35c)는 가산기(35a)의 출력을 저장하도록 클럭되고, 한편 동시에 제1 레지스터(35b)는 클리어된다. 결과적으로, 제2 레지스터(35c)는 64 연속 칩들 또는 1 심볼의 에너지에 대응하는 값을 포함한다. The output of the
다시 도 2를 참조하여 본 발명의 특징에 따르면, 증폭을 증가시킬 경우에, 또한 증폭을 감소시킬 경우에 동일한 변화율을 얻기 위해서는 입력신호(RX_AGC)의 전력이 직접 이용되지 않고, 그 대신에 신호의 로그(임의의 로그 베이스)가 이용된다.Referring back to FIG. 2, according to a feature of the present invention, in order to obtain the same rate of change when increasing amplification and decreasing amplification, the power of the input signal RX_AGC is not directly used, Logs (any log base) are used.
더욱 상세하게, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 전력의 2차 로그가 우선순위 인코더(34c)를 이용하여 계산되고, 여기서 2차 로그는 최상위 세트 비트의 위치가 되도록 취해진다. 예컨대, 6비트 A/D 변환기들(26a 및 26b)로써, 로그는 0<=전력<2의 멱이 0으로 되고, 2<=전력<4의 멱이 1로 되는 등으로 스케일링된다. 결국, 로그값의 각 단위는 3 dB 전력에 대응한다. 따라서, 평균 입력 진폭 4(0-32의 6비트 A/D 변환기 간격중에서)는 11의 로그값에 대응하는 64x2x42 = 2048의 선형 전력을 산출한다.More specifically, in a preferred embodiment of the present invention, the secondary log of power is calculated using
더욱이, 로그에 대한 2이상의 비트들은 선형 전력값의 최상위 세트 비트의 우측으로 2비트를 추가함으로써 계산된다. 이것이 로그 함수의 선형 근사값이더라도, 그 에러는 무의미한 것으로 드러났다. 따라서, 전력 측정의 분해능은 대략 0.75 dB이다. Moreover, two or more bits for the logarithm are calculated by adding two bits to the right of the most significant set bits of the linear power value. Although this is a linear approximation of the logarithmic function, the error turns out to be meaningless. Thus, the resolution of the power measurement is approximately 0.75 dB.
전력의 원하는 로그(전술한 실례에서는 4x11 = 44)는 또한 블럭(34c)에서 계산된 전력에서 감산되고, 그 차값(에러신호 e1)은 단극 로우패스 필터(34d)로 입력되고, 그 시상수는 전반적인 디지탈 AGC 회로의 속도를 결정한다. 단지 예로서, 1-(31/32)인 필터 궤환율은 대략 1.6 ms의 시상수를 산출한다.The desired log of power (4x11 = 44 in the above example) is also subtracted from the power calculated at
필터(34d)의 출력은 임계값 검출기 및 카운터 회로(34e)로 입력되고, 여기서 필터링된 출력은 그 출력이 제1 임계값(THRESH1)과 비교됨으로써 심볼당 한번 모니터된다. 만일 필터링된 출력이 제1 임계값을 초과하게 된다면, 카운터(CNTR)는 초과된 임계값의 부호에 따라 증가되거나 감소된다. 동시에, 필터 누산기는 리셋된다. 이론적으로 정확한 동작을 위해, 필터 누산기는 반대 극성의 임계값으로 설정되어야 한다. 즉, 만일 양의 임계값이 초과된다면, 카운터는 카운트업하고 필터 레지스터는 음의 임계값으로 설정된다. 그러나, 이로 인해 카운터가 반대 방향으로 즉시 카운트할 수 있다. 따라서, 어느 정도의 히스테리시스를 이용하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, +/- 0.16667이 임계값으로서 이용되고, +/- 0.125가 리셋값으로서 이용된다. 보다 많은 히스테리시스를 제공하기 위해서 필터 누산기는 0으로 리셋될 수 있다. 카운터의 출력은 결국 슬로프 보정기 블럭(36)내에 포함된 D/A 변환기로 전달되고, 슬로프 보정기 블럭(36)은 수신기 증폭기들을 제어하기 위해 신호(Rx GAIN)를 출력한다.The output of
필터(34d)의 입력 및 출력의 단위 변화가 전력의 3 dB 변화에 대응한다는 점에서, 임계값(THRESH1)은 바람직하게 2 dB의 AGC 스텝 크기에 대해 +/- 0.33333 (1 dB)으로 설정되거나, 1 dB의 AGC 스텝 크기에 대해 +/- 0.166667 (0.5 dB)로 설정된다. 즉, THRESH1의 값은 원하는 수신기 AGC 스텝 크기의 함수이다.The threshold THRESH 1 is preferably set to +/- 0.33333 (1 dB) for an AGC step size of 2 dB in that the unit change in the input and output of the
수신기 AGC 신호는 로그의 음의 값들이 로우패스 필터(34d)에 대한 입력에서 양의 값들만큼 빈번하게 발생할 경우에 안정된 값에 도달한다. AGC의 최적 정상 상태는 A/D 변환기들(26a 및 26b)에 6-12 dB의 신호 헤드룸(headroom)이 존재할 경우에 발생한다. 비트들의 수가 제한되기 때문에, 정상 상태 헤드룸은 주어진 응용에 대해 경험적으로 최선으로 결정될 수 있다.The receiver AGC signal reaches a stable value when negative values of the log occur as often as positive values at the input to the
A/D 변환기에서 신호 헤드룸을 변경하기 위한 몇가지 가능한 기법들이 있지만, 현재로서 바람직한 기법은 입력 전력의 로그의 기대값을 변경한다. 여기서, 송신기 AGC 결정을 위한 매개변수들은 이후에 설명되는 바와 같이, 동시에 변화되어야 한다는 것을 주목해야 한다. There are several possible techniques for changing the signal headroom in the A / D converter, but the presently preferred technique changes the expected value of the log of the input power. It should be noted here that the parameters for transmitter AGC determination should be changed at the same time, as described later.
송신기 디지탈 AGC 기능(38)은 수신기 AGC 스텝 카운터(34e)와 유사한 스텝 카운터(38a)를 가진다. 송신기 AGC 스텝 카운터값은 제2 에러신호(e2)를 형성하기 위해 수신기 AGC의 스텝 카운터값에서 감산된다. 에러신호(e2)는 단극 로우패스 필터(38b)에서 로우패스 필터링되고, 그 시상수는 송신기 AGC 기능을 위한 전체 시상수가 대략 30 ms가 되도록 선택된다. 1-(1023/1024)인 필터 궤환율은 이 시상수를 제공한다.The transmitter
송신기 AGC의 스텝 크기는 바람직하게 0.125 dB보다 크지 않아야 한다. 그렇게 함으로써, 수신기 AGC 신호(Rx_AGC)에서 1 dB 스텝을 가정한다면, 34e로부터 출력된 Rx AGC 카운터값은 차가 결정되기 전에 3만큼 좌측으로 쉬프트된다.The step size of the transmitter AGC should preferably not be greater than 0.125 dB. By doing so, assuming a 1 dB step in the receiver AGC signal Rx_AGC, the Rx AGC counter value output from 34e is shifted left by three before the difference is determined.
이 기법은 그 자체로 저절로 송신기 AGC 신호에서 1 dB의 정확도를 산출할 것이다. 보다 나은 정확도를 성취하기 위해서, 하나의 심볼(Rx_AGC)에 걸쳐 적분된 전력이 대신 이용된다. 하나의 심볼에 걸쳐 적분된 전력의 미리 계산된 기대값은 실제 적분된 전력값에서 감산되고, 그 결과는 전술한 로우패스 필터(38b)에서 필터링된다. 이전과 같이, 이것은 로그 함수가 선형 함수와 근사하게 된다는 것을 의미한다. 상기에서 제시된 실례에 이어서, 만일 원하는 로그값이 44이면, 신호의 선형 평균 전력은 1 dB의 편차를 가질 것이므로, 2048 내지 2578의 값을 가지며, 결국, 원하는 선형 전력값은 (2048+2560)/2 = 2313으로 설정된다. 1 dB의 필터(38b)에 대한 입력이 8의 값에 대응한다는 점에서, 이 입력은 6만큼 우측으로 쉬프트된다((100.1 - 1)x2048 = 530 512, 512/8 = 64 => 6 우측 쉬프트).This technique, by itself, will yield an accuracy of 1 dB in the transmitter AGC signal. In order to achieve better accuracy, the power integrated over one symbol Rx_AGC is used instead. The precomputed expected value of the power integrated over one symbol is subtracted from the actual integrated power value, and the result is filtered in the
만일 수신기 A/D 변환기들(26a 및 26b)에서 신호 헤드룸이 수신된 전력의 로그의 기대값을 변화시킴으로써 변화된다면, 전술한 선형 전력의 기대값이 또한 변화된다. 이것은 바람직하게 선형 전력값의 적절한 추가 쉬프팅에 의해 도모된다. 다음 표 1은 원하는 수신기 전력 로그가 주어진 경우에 이러한 추가 쉬프트에 대한 적절한 값들을 기재한다.If the signal headroom in the receiver A /
더욱 특정적으로, 도 2의 블럭(38a)은 블럭(34e)에서의 Rx 카운터값(CNTR)과 블럭(38c)에서의 Tx 카운터값(CNTR)과의 차를 계산한다. 이 차는 그 후 로우패스 필터링되고 임계값과 비교된다. 만일 임계값이 초과된다면, 블럭(38c)의 카운터는 카운트업 또는 카운트다운하고, 새로운 값은 블럭(38a)으로 다시 전달되고, 블럭(38a)에서 다시 블럭(34e)으로부터의 Rx 카운터값과 비교된다. 이러한 처리는 Rx 카운터값 및 Tx 카운터값이 동일할 때까지 지속할 것이다.More specifically, block 38a of FIG. 2 calculates the difference between the Rx counter value CNTR at
블럭(38a)은 또한 블럭(34a)으로부터의 수신된 선형 전력과 소정의 고정값(REF)과의 차를 계산한다. 이 차는 또한 로우패스 필터(38b)로 전달된다. 결과적으로, 각각의 처리 반복을 위해 필터(38b)에는 두개의 입력 값들이 있다.
이에 관련하여 도 4를 참조하면, 수신기 체인(블럭들(26a-b 및 34a-e))의 기능은 A/D 변환기들(26a 및 26b)에 대한 평균 입력 진폭 상수를 유지하는 것이다. 예로서, 원하는 절대 진폭은 8(0-32의 A/D 절대 범위중에서)의 A/D 출력에 대응한다고 가정하자. 적분 후에, 측정된 전력은 82x128=8192일 것이다. 따라서 이 값은 소정의 고정 기준값(선형 전력 기준값)이다.4 in this regard, the function of the receiver chain (
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 카운터(34e)의 출력에서의 한 스텝은 1 dB의 이득 변화에 대응하고, 카운터(38c)의 출력에서의 한 스텝은 0.125 dB에 대응한다. 따라서, 카운터(34e)의 출력은 블럭(39d)에 의한 TxAGC 카운터값의 감산 이전에 8과 승산되어야 한다(블럭(39a)에서 3만큼 좌측으로 쉬프트됨). 스위치들(39e 및 39f)은 TxAGC 카운터값 및 쉬프트된 RxAGC 카운터값들을 감산기(39d)에 연결하거나, 또는 쉬프트된 Rx 선형 전력값 및 쉬프트된 선형 전력 기준값을 감산기(39d)에 연결하는 멀티플렉서들로서 기능한다. According to a preferred embodiment of the present invention, one step at the output of the
잠시 동안 선형 전력 REF 및 RxAGC 선형 출력을 무시한다면, Tx 개방 루프는 RxAGC 카운터(34e)의 값의 8배가 TxAGC 카운터(38c)의 값과 동일한 경우에 균형적으로 될 것이다. Tx 카운터가 전이 구간에서 임의의 값을 가질 수 있더라도, 임의의 정상 상태에서 그 출력은 n x 8인 값을 가지며, 즉 Tx 개방 루프는 8 x 0.125 = 1 dB의 정상 상태 결과를 가진다. 그러나, 이 분해능은 IS-95 규격의 요건을 충족시키는데 충분하지 않다. If we ignore the linear power REF and RxAGC linear outputs for a while, the Tx open loop will be balanced if eight times the value of the
분해능을 향상시키기 위해서, 본 발명은 선형 전력값과 그 대응 기준값과의 차를 이용한다. 여기서 전력은 dB로 보다는 오히려 선형으로 표현되고, 그런 이유로 먼저 로그 함수의 선형 근사값이 형성된다. 그 의도는 분해능을 향상시키기 위한 것이므로, 카운터 차는 큰 이득 차를 다루고, 선형 전력값과 기준값과의 차를 3 dB로 제한하도록 형성된다. In order to improve the resolution, the present invention uses the difference between the linear power value and its corresponding reference value. The power here is expressed linearly rather than in dB, so that a linear approximation of the logarithm function is first formed. Since the intention is to improve the resolution, the counter difference is formed to handle a large gain difference and limit the difference between the linear power value and the reference value to 3 dB.
이제 3 dB가 2의 선형값에 대응하고, 2 dB가 1.58 1.5에 대응하고, 1 dB가 1.2589 1.25에 대응하고, 0.5 dB가 1.122 1.125에 대응하고, 0.25 dB가 1.0593 1.0625에 대응하고, 0.125 dB가 1.0292 1.03125에 대응하는 등을 인식한다면, 따라서 차가 3 dB보다 작은 한, dB 수치의 두배는 선형 수치의 분수의 두배에 대응한다는 것을 알 수 있다.Now 3 dB corresponds to a linear value of 2, 2 dB corresponds to 1.58 1.5, 1 dB corresponds to 1.2589 1.25, 0.5 dB corresponds to 1.122 1.125, 0.25 dB corresponds to 1.0593 1.0625, 0.125 dB If we recognize that n corresponds to 1.0292 1.03125 and so on, we can see that as long as the difference is less than 3 dB, twice the dB value corresponds to twice the fraction of the linear value.
0 dB가 1 x 8192에 대응한다고 정의하면, 0.125 dB는 1.03125 x 8192 = 8448이다. 따라서, 선형 근사값에 따르면, 0.125 dB의 이득 변화는 선형 전력값에서 256의 변화에 대응하고, 0.25 dB의 이득 변화는 512의 변화에 대응하는 등으로 된다. If we define that 0 dB corresponds to 1 x 8192, 0.125 dB is 1.03125 x 8192 = 8448. Therefore, according to the linear approximation value, a gain change of 0.125 dB corresponds to a change of 256 in the linear power value, a gain change of 0.25 dB corresponds to a change of 512, and the like.
TxAGC 카운터(38c)에서의 단위 스텝 변화는 0.125 dB의 이득 변화에 대응하는 것으로 전술되었다. 따라서, 선형 차에서 0.125 dB는 256에 대응하기 때문에, 선형 차는 필터(38b)로 입력되기 전에 256으로 제산된다(블럭(39b)에서 8만큼 우측으로 쉬프트됨). The unit step change in the
이제 RxAGC 카운터 및 TxAGC 카운터는 각각 값 24 및 값 192(8x24)을 가진다고 가정하자. 이러한 경우에 평균 입력 전력은 8192의 원하는 값으로부터 8448로 변화한다. 즉 0.125 dB의 이득 변화를 가진다. 수신기 카운터(34e)는 변화가 1 dB보다 작기 때문에 이러한 이득 변화에 반응하지 않을 것이다. 그러나, 필터(38b)로 입력되는 선형 차는 (8192-8448)/256 = -1일 것이다. 소정의 시간 주기후에, 필터(38b)의 시상수에 따라서, TxAGC 카운터(38c)는 191까지 한 스텝씩 카운트다운할 것이다. 따라서, 카운터들간의 차는 8 x 24 - 191 = 1일 것이다. 필터(38b)에 대한 두 입력들은 이제 서로 상쇄되지만, 송신기 이득은 0.125 dB만큼 감소된다. 즉, 회로는 TxAGC의 분해능을 0.125 dB로 증가시키고, CDMA 규격을 충족시킨다. Now assume that the RxAGC and TxAGC counters have a value of 24 and a value of 192 (8x24), respectively. In this case the average input power varies from the desired value of 8192 to 8448. That is, it has a gain change of 0.125 dB. The
선형 근사값은 -1 dB가 0.794에 대응하지만 0.741이어야 하고, -2 dB가 0.630에 대응하지만 0.415이어야 하는 등으로 되기 때문에 음의 이득 변화들에 대해 동일하게 잘 작용하지 않는다는 것을 주목해야 한다. 즉, 선형 근사값은 -2 dB보다 작은 차에 대해 최상으로 작용한다. 또한, 이전에 설명된 바와 같이, 참된 기준값은 8192보다 오히려 (100.1 x 8192 + 8192)/2 = 9252이어야 한다. 그러나, 후자가 실제로 감산에 이용되더라도, 전자가 근사값의 스케일링에 이용된다(256으로 제산). 정확한 스케일링 값은 10313/8192 x 256 = 322이지만, 이것은 보다 번거로운 하드웨어 구현을 가져온다. 이것은 근사값에 작은 에러를 가져오지만, 실상 보다 큰 에러는 양의 이득 변화들에 대해서 보다 음의 이득 변화들에 대해 존재할 수 있다는 사실로 인해 부분적으로 상쇄된다.It should be noted that the linear approximation does not work equally well for negative gain changes since -1 dB corresponds to 0.794 but should be 0.741, -2 dB corresponds to 0.630 but must be 0.415, and so on. That is, the linear approximation works best for differences less than -2 dB. Also, as previously described, the true reference value should be (10 0.1 x 8192 + 8192) / 2 = 9252 rather than 8192. However, even if the latter is actually used for subtraction, the former is used for scaling the approximation (dividing to 256). The exact scaling value is 10313/8192 x 256 = 322, but this results in a more cumbersome hardware implementation. This results in a small error in the approximation, but is partially offset by the fact that larger errors may exist for negative gain changes than for positive gain changes.
요약하면, 필터(38b)에 두개의 입력들을 제공하여 RxAGC의 비교적 큰 스텝 크기가 입력 신호 레벨의 빠른 변화들을 상쇄할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 반면, TxAGC는 보다 느리고 보다 정확하게 되도록 요구된다. TxAGC가 단지 RxAGC를 따르게 된다면, TxAGC의 분해능은 적합하지 않을 것이다. 그러나, 블럭(34a)으로부터 선형 전력값 및 그 균등하게 쉬프트된 선형 전력 기준값(블럭(39c))을 도입함으로써, TxAGC의 정확도를 요구된 레벨까지 증가시키는 것이 가능하게 된다. In summary, it is desirable to provide two inputs to the
상기의 설명은 본 발명의 동작을 설명하는 역할을 하였지만, 많은 가능한 구현들이 있다는 것을 주목해야 한다. 예컨대, 도 5는 블럭들(38a 및 38b)이 통합됨에 따라 실질적인 하드웨어 절약을 가능케하는 현재로서는 바람직한 구현을 예시한다.While the above description has served to illustrate the operation of the present invention, it should be noted that there are many possible implementations. For example, FIG. 5 illustrates a presently preferred implementation that enables substantial hardware savings as the
도 5의 실시예는 5:1멀티플렉서(50), 1/x 스케일링 회로(52)(예로서, x=1024), 가산기/감산기(54) 및 필터(D-플롭)(56)를 포함한다. 레지스터(58)는 필터(56)의 출력을 저장하는데 이용될 수 있다. 상태 머신(60)은 이들 구성요소들의 전반적인 동작 및 타이밍을 제어한다. 도 5에 도시된 회로의 전반적인 전달 함수는 단극 IIR 필터에 유사하다. x의 값은 프로그램가능하게 될 수 있다. 일반적으로, x의 값은 도 6의 실례적인 그래프에 표시된 바와 같이, 입력 수신 레벨의 스텝 변화에 대한 회로의 응답 시간( 따라서 송신기 전력 레벨)에 영향을 미친다. The embodiment of FIG. 5 includes a 5: 1
다시 도 2를 참조하면, 송신기 AGC 필터(38b)의 출력은 전체 개방 루프 전력 추산을 형성한다. 설명된 바와 같이, 이 추산은 비교기(38c)에 적용되고, 비교기(38c)는 제2 임계값(THRESH2)과의 비교에 의해 스텝 임계값이 초과되는지를 검출하고, 그 경우에 내부 TX 카운터는 초과된 임계값의 부호에 따라서 증가되거나 감소된다. 필터(38b)에서 입력되고 출력되는 한 단위는 0.125 dB에 대응하고, 이 값은 또한 TxAGC의 스텝 크기이기 때문에, 쌍극 임계값(THRESH2)은 바람직하게 +/- 0.5의 범위내에 있다.Referring again to FIG. 2, the output of the
제2 카운터(40)는 제어기(22)로부터 출력되는 폐쇄 루프 전력 스텝들을 카운트하는데 이용되고, 카운터(40)의 출력은 가산기(42)를 이용하여 비교기(38c)의 카운터의 출력에 가산된다. The
0.5 dB의 송신기 AGC 스텝 크기는 이상적인 아날로그 하드웨어를 가정하면 CDMA 임시 규격의 요건을 충족시키는 것으로 나타났다. 그러나, 수신기 AGC에 대해서와 동일한 이론에 따라, 10비트 D/A 변환기(44a)를 이용하면 0.125 dB의 스텝 크기가 바람직하다. The transmitter AGC step size of 0.5 dB has been shown to meet the requirements of the CDMA interim specification, assuming ideal analog hardware. However, according to the same theory as for receiver AGC, using a 10-bit D /
A/D들(26a 및 26b)에 대한 현재로서 바람직한 변환 레이트는 9.6 kHZ인데, 이는 폐쇄 루프 전력 제어 비트들의 위치가 가변하고, 500s의 수신내에서 실행되도록 요구되기 때문이다. 그러나, 다른 변환 레이트들은 본 발명의 교시의 영역내에 있다.The current preferred conversion rate for A /
Tx 리미터 블럭(44)은 비교기 및 스위치와 유사한 방식으로 동작한다. 블럭(44)에 대한 입력은 Tx AGC 알고리듬이 적절하게 결정한 증폭값이다. 이 증폭값은 허용되는(표준에 의해 및/또는 설계에 의해) 가장 큰 가능한 증폭값을 나타내는 프리셋값과 비교된다. 만일 증폭값이 프리셋값을 초과한다면, 프리셋값은 계산된 증폭값보다 오히려 DAC를 통해 출력될 것이다. 이런 식으로 단말기의 송신기의 출력 전력은 소정의 최대값으로 제한된다. 더욱이 이 최대 출력 전력 레벨은 적응형으로 된다. 따라서, 프리셋값은 다음 카운터(CNCR)로부터의 값에 의해 교체된다. 블럭(44)의 입력은 카운터값과 비교된다. 만일 입력이 카운터값을 초과한다면, 카운터값은 출력된다. 동시에 카운터는 한 스텝씩 카운트업 또는 카운트다운하도록 인에이블된다. 카운팅의 방향은 RF 섹션으로부터의 1비트 신호에 의해 결정되며, RF 섹션에서, 검출된 절대 출력 전력 레벨이 최대 허용 출력 레벨을 초과하는지 비교된다. 이런 식으로, Tx AGC 결정은 실제 절대 출력 전력 레벨에 종속되고, 그 적응성은 최대 출력 전력 레벨이 온도 및 구성요소 공차들의 차에 불구하고 고정된다는 것을 보장한다.
Tx 리미터(44) 동작의 세부사항은 공동으로 양도된 미합중국 특허출원 일련번호 08/303,619, 출원일자 1994.9.9, 라르스 등의 "적응형 송신기 이득 제어를 갖는 확산 스펙트럼 무선전화기"에 기재되어 있다(대리인의 서류 번호 309-934809-NA).Details of the operation of the
수신기 및 송신기 전력 증폭기는 전형적으로 그들 각각의 이득 조정 신호들에 적용될 슬로프 보정을 요구한다. 이러한 목적을 위해, 스텝 카운터(34e)로부터의 무부호 출력 및 스텝 카운터들(38c 및 40)의 합은 부호 비트들을 반전시킴으로써 2의 보수들로 변형된다. 각각의 2의 보수는 블럭(36)에서 7비트 수와 승산되어 증폭 슬로프를 보정한다.Receiver and transmitter power amplifiers typically require slope correction to be applied to their respective gain adjustment signals. For this purpose, the unsigned output from the
전력 증폭기 슬로프들에 50%의 최대 에러가 있는 것으로 가정한다면, 7비트 수의 값은 0.5-1.5 => -2 내지 2이어야 하는데, 이는 승산기가 2의 보수 승산을 수행할 수 있어야 하기 때문이다. 결국 LSB는 1/32에 대응하고 보정후의 에러는 최대로 1/64 또는 1.56%이다.Assuming a 50% maximum error in the power amplifier slopes, the value of the 7-bit number should be 0.5-1.5 => -2 to 2 since the multiplier must be able to perform two's complement multiplication. After all, the LSB corresponds to 1/32 and the error after correction is at most 1/64 or 1.56%.
S곡선 송신기 보정이 요구될 경우에 동적 범위는 복수개(예컨대, 4,8,16 등)의 부분 범위들로 분할되고, 각각의 부분 범위는 그 자체의 보정 계수를 가진다. 2(또는 3, 4 등)개의 최상위 비트들이 정확한 보정 계수 부분 범위를 선택하는데 이용된다. If S curve transmitter correction is desired, the dynamic range is divided into a plurality of sub-ranges (e.g., 4, 8, 16, etc.), each sub range having its own correction coefficient. Two (or three, four, etc.) most significant bits are used to select the correct correction coefficient subrange.
이리하여, 본 발명의 현재로서 바람직한 실시예가 설명되어졌다. 그러나, 본 실시예는 많은 변경을 수행할 수 있고 이러한 변경은 여전히 본 발명의 교시의 영역내에 있을 것이다. 예로서, 블럭들(34e 및 38c)에서의 카운터들을 증가시키거나 감소시키는데 이용되는 다양한 임계값들에 대해 다른 값들 및 값들의 범위들이 이용될 수 있다. 더욱이, 예로서 룩업 테이블(34b)은 제어기(20)에 의해 적합한 값들로 로딩되는 램(RAM)과 같은 임의의 적합한 형태의 메모리 소자내에서 구현될 수 있다. 또한, 카운터 또는 카운터값에 대한 임의의 기준값은 또한 레지스터 또는 레지스터값을 포함하도록 읽혀질 수 있다. 예로서, 기억장소는 소프트웨어 제어하에서 증가 및 감소될 수 있고, 따라서 10진 또는 2진 카운터 소자 또는 회로와 같은 카운터와 기능적으로 동등할 수 있다.Thus, a presently preferred embodiment of the present invention has been described. However, this embodiment may make many variations and such variations will still be within the scope of the teachings of the present invention. By way of example, other values and ranges of values may be used for the various thresholds used to increment or decrement counters in
더욱이, 본 발명의 교시는 일반적으로 시분할 다중 액세스 형태 트랜시버들을 포함하는 RF 트랜시버들에 이용될 수 있고, 확산 스펙트럼 및/또는 CDMA 트랜시버 형태들용으로만 제한되지는 않는다. 또한, 전력은 적합한 시간 주기에 걸쳐 적분될 수 있으며, 하나의 심볼에 대응하는 주기에만 걸쳐 적분될 필요는 없는 것으로 실현되어야 한다. Moreover, the teachings of the present invention can generally be used for RF transceivers that include time division multiple access type transceivers, and are not limited to spread spectrum and / or CDMA transceiver types. In addition, it should be realized that power can be integrated over a suitable period of time and need not be integrated over only a period corresponding to one symbol.
따라서, 본 발명은 그 바람직한 실시예에 대하여 특정적으로 도시되고 설명되어졌지만, 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 형태 및 세부사항이 변하게 될 수 있는 것은 본 기술의 당업자에게 명백할 것이다.Thus, while the invention has been particularly shown and described with respect to its preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made in form and detail without departing from the scope and spirit of the invention.
Claims (26)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970701828A KR100383505B1 (en) | 1994-09-27 | 1995-09-25 | Digital automatic gain control method and apparatus for code division multiple access wireless telephone |
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
US08/312,813 | 1994-09-27 | ||
KR1019970701828A KR100383505B1 (en) | 1994-09-27 | 1995-09-25 | Digital automatic gain control method and apparatus for code division multiple access wireless telephone |
Publications (1)
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Family
ID=43664232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019970701828A KR100383505B1 (en) | 1994-09-27 | 1995-09-25 | Digital automatic gain control method and apparatus for code division multiple access wireless telephone |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR100383505B1 (en) |
-
1995
- 1995-09-25 KR KR1019970701828A patent/KR100383505B1/en not_active IP Right Cessation
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