CN101911480A - 具有状态机控制器反馈的自动增益控制 - Google Patents
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Abstract
描述了一种自动增益控制电路，其包括：状态机控制器，用于调节中频增益和射频增益；以及基带解调器，其中基带解调器从状态机控制器接收关于状态机控制器的状态的信息，并且进一步地，其中状态机控制器从基带解调器接收相关信息。还描述了一种方法，其包括：检测信号；向基带解调器提供状态机控制器信息；减少射频增益；减少中频增益；以及从基带解调器接收相关信息。
Description
技术领域
本发明涉及自动增益控制(AGC)电路，并且具体地涉及向解调器提供反馈并且从解调器接收反馈的自动增益控制电路。
背景技术
大多数(如果不是全部的话)IEEE 802无线系统是基于脉冲的发送/接收系统。虽然在大多数情况中，下一发送的频率已知，但时间、分组长度和信号强度在发送发生之前全部是未知的。一旦发送发生，接收器必须调谐射频(RF)和中频(IF)部分以恢复所发送的信号并且在接受有效载荷中的实际数据之前使放大器稳定。该非常短的时间需要全部解调操作尽可能快。如果所恢复的信号的反馈太早或太晚，则由于不正确的反馈定时，AGC可能变得不稳定。通过从AGC状态机控制器发送状态，后端系统解调器将确切地得知：对于增益改变前端在何处、用于系统延迟的时间常数以及后端可以采样信号的时段，并且向AGC报告回信号的状况(太高或太低)。
现存的系统具有以下AGC：所述AGC尝试在训练(training)信号上收敛并且提供反馈、但不是以健壮的或可预测的方式，这是因为所接收的信号在AGC停止进行改变之前是有疑问的。现有技术AGC电路从IF和RF放大器接收输入并且向IF和RF放大器提供输入。但是，在现有技术AGC电路中，不存在到解调器的输入或来自解调器的反馈。
发明内容
基于IEEE 802.11的无线系统是无恒定载波(carrier)而发送和接收分组的基于脉冲的系统。这些系统的自动增益控制(AGC)电路必须非常快地反应以非常快地锁定在输入信号的频率和幅度上。本发明将AGC状态机控制器状态馈送至基带解调器，以帮助优化解调处理期间的滤波和定时。解调器可以基于状态机控制器状态来预测RF和IF部分的延迟和状况，并且向增益控制器提供反馈。
描述了一种自动增益控制电路，其包括：状态机控制器，用于调节中频增益和射频增益；以及基带解调器，其中基带解调器从状态机控制器接收关于状态机控制器的状态的信息，并且进一步地，其中状态机控制器从基带解调器接收相关信息。还描述了一种方法，其包括：检测信号；向基带解调器提供状态机控制器信息；减少射频增益；减少中频增益；以及从基带解调器接收相关信息。
附图说明
当与附图结合阅读以下详细描述时，从以下详细描述中最佳地理解本发明。所述附图包括下面简要描述的以下附图：
图1为传统的自动增益控制电路；
图2为根据本发明的原理的自动增益控制电路；
图3描绘了基于脉冲的系统中的训练信号和数据分组；
图4为用于本发明的自动增益控制电路的状态机控制器的状态图；
图5示出了向AGC提供用于RF信号的主信号强度指示的RSSI曲线；
图6示出了RSSI曲线上的RF增益设置的切换点；
图7示出了RSSI曲线上的IF粗糙增益设置；
图8示出了所接收的信号的开始处的典型的输入信号的例子，其中点A示出RSSI值。
图9继续典型的输入信号的例子，其具有在RF增益从图8的高减少到中之后的点B处的RSSI值。
图10继续典型的输入信号的例子，其具有在将IF增益从图9的点B细调之后的点C处的RSSI值。
具体实施方式
图1为传统自动增益控制电路。在传统AGC电路中，AGC控制RF和IF增益。在大多数RF系统中，存在AGC可以在长时间段上定位和追踪的恒定载波。在许多当前的无线系统中，存在基于脉冲的系统，其中反应时间和收敛对于数据恢复是至关重要的。
图2为根据本发明的原理的自动增益控制电路。本发明的AGC电路如在传统AGC电路中那样接收来自RF放大器的输入。本发明的AGC电路还如在传统AGC电路中那样向IF放大器提供输入并且再次向RF放大器提供反馈。本发明的AGC电路包括状态机控制器，并且向基带解调器提供状态机控制器反馈，以及从解调器接收反馈。
图3描绘了基于脉冲的系统中的训练信号和数据分组。存在没有发送的死空间(dead space)、包括两个短训练信号和两个长训练信号的前同步(preamble)、以及随后的数据分组。AGC必须调节RF和IF放大器以在短训练信号的近似4μs内将输入信号电平的信噪比优化，从而允许长训练信号期间的相位的细调。
图4为用于本发明的自动增益控制电路的状态机控制器的状态图。本发明的AGC状态机控制器向基带解调器提供反馈。通过允许基带解调器跟随AGC状态机控制器的状态，基带解调器可以选择恰当的滤波器、设置开始采样之前的延迟、以及调节向AGC发送回响应以进行反馈的定时。基带解调器所提供的反馈是基于期望接收值相对实际输入值的互相关(cross correlation)值。来自基带解调器的该反馈值从0到1变化。值0表示在输入信号与期望输入信号之间无相关，而值1表示完全匹配期望信号的输入信号。该相关值通常被发现处于0.25至0.85的范围内。因为系统的大多数增益控制在数字域中，所以可以在数个时钟信号的精度内出现闭环性能和反馈定时。这可以最小化通过环路的延迟，同时仍然避免可能导致振荡的、调节安定(settle)之前的反应。
具体地，由AGC电路的模拟-数字转换器(ADC)410接收模拟接收信号强度指示(RSSI)405。本发明的AGC电路具有状态机控制器415。状态机控制器415向基带解调器420提供输入，并且当然控制本发明的AGC的操作。在状态机控制器的初始状态S1，将增益设置为最大。状态S1处于闭环中，其中其自身等待接收信号。如S2中所示，一旦接收到通过RSSI值的大的改变而检测到的信号，则重设定时器并且调用延迟。S2中的延迟允许系统在采取控制AGC的任何动作之前及时安定。对于进行信号强度的有意义的测量来说，该延迟是必要的。如果不包括S2的延迟，则可能提供正反馈，并且系统将振荡。假定S2间隔期间存在的信号是前同步和短(第一)训练信号。在此处，AGC电路前进至状态S3，其中它接收来自基带解调器420的反馈、以及RSSI 405(经由ADC410)，并且确定是否应当减少RF增益。注意基带解调器将从该状态得知何时可以进行有效的测量以避免增益改变期间、以及等待时段期间的采样。RSSI信号的反馈和来自基带解调器的相关信号反馈的值指示RF增益或IF增益是否需要减少。通过该环的第一重复(iteration)中，可以仅基于RSSI值而进行RF增益的粗调(coarse level)。假定定时器显示在长训练信号开始之前调节的另一增量是可能的，则通过该环的额外的重复可以用于细调IF增益以帮助优化信噪比。如果应当减少RF增益，则状态机控制器减少RF增益，然后前进至状态S4，以等待诸如0.2μs的时间间隔，以允许RF和IF放大器和基带解调器在尝试采样信号之前安定或稳定。在该诸如0.2μs的时间间隔经过之后，状态机控制器前进至状态S5以确定是否应当减少IF增益。
如果在状态S3处进行了不应减少RF增益的确定，则状态机控制器跳过状态S4并且直接前进至状态S5。通常期望在可能时减少IF增益而不是减少RF增益，以帮助优化信噪比。如果应当减少IF增益，则状态机控制器减少IF增益，然后前进至状态S6，以等待诸如0.2μs的时间间隔，以允许RF和IF放大器和基带解调器在再次尝试采样信号之前安定或稳定。在状态S7，状态机控制器回到状态S3或前进至状态S8。如果在状态S5处进行了不应减少IF增益的确定，则状态机控制器跳过S6并且直接前进至状态S7。在状态S7，基带解调器可以进行另一相关测量，并且将值馈送至状态机控制器。该相关值与RSSI信号一同可以用于判断RF或IF的AGC增益需要再次调节。如果存在足够时间来进行另一调节，则状态机控制器将回到S3。如果在长训练信号开始之前不再剩下时间，则保持AGC值，并且控制器移动至S8。在状态S8，进行信号是否已经改变的确定，所述改变诸如RSSI信号的电压的大的降落，这将暗示发送已经结束。如果信号已经改变，则状态机控制器回到状态S1，以等待下一发送。如果信号未改变，则状态机控制器回到S8。在全部时间，状态机都知晓本发明的AGC处于哪个状态，并且将该输入提供至基带解调器420。
图5示出了信号强度相对RF增益设置的典型的RSSI曲线，并且RSSI反馈信号以伏特为单位。图6示出了作为RSSI曲线上的电压的函数的、用于帮助指示AGC控制器得知何时改变RF AGC的RF增益切换点。如果RSSI值高于曲线上的切换点，则将减少RF增益，以试图使RSSI信号进入图6中的虚线上所示的期望的操作范围内。RSSI曲线还可以帮助确定怎样设置粗糙IF AGC。图7示出了在RF AGC设置被设置为高、中、或低时的粗糙IF AGC切换设置的例子。
在图8至图10中给出了控制器怎样工作的例子。图8示出了可能是新分组开始处的RSSI的工作电压的点A。点A在RF高增益设置的值方面太高，从而偏离图8上的虚线所示的期望的曲线。状态机控制器在状态S3中将减少RF增益至中增益设置，然后重测试信号以检查新设置。图9中的点B示出了RF增益改变和S4延迟发生之后的新的RSSI值。因为点B现在在虚线所示的RF增益的期望工作范围中，所以RF增益被认为稳定。如图9中所示，RSSI值显示IF粗糙增益仍然需要从高改变到中，以帮助优化信噪比。注意在进行IF增益改变时RSSI信号将不发生变化，但RSSI值可以用于设置IF粗糙增益设置。现在来自基带解调器的相关信号值将是在IF AGC中进行进一步改变的主要因素。给定在长训练信号开始之前剩余足够的时间，则控制器可以通过监视从基带解调器馈送回到状态机控制器的互相关信号来进行IF AGC中的小的改变，以帮助优化信噪比。
应当理解，可以以各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或其组合来实施本发明。优选地，作为硬件和软件的组合来实施本发明。此外，优选地将该软件作为在程序存储设备上被实体地体现的应用程序来实施。该应用程序可以被上载至包括任何合适的架构的机器，并且由所述包括任何合适的架构的机器执行。优选地，在具有诸如一个或更多的中央处理单元(“CPU”)、随机存取存储器(“RAM”)和输入输出(“I/O”)接口的硬件的计算机平台上实施该机器。该计算机平台还可以包括操作系统和微指令码。在这里所描述的各种处理和功能可以是微指令码的部分或经由操作系统执行的应用程序的部分(或其组合)。另外，诸如附加数据存储设备和打印设备的各种其他外围设备可以与该计算机平台连接。
应当进一步理解，因为优选地以软件来实施在附图中所描绘的系统构成组件和方法步骤中的一些，所以取决于本发明被编排的方式，系统组件(或过程步骤)之间的实际连接可以是不同的。给定这里的教导，相关领域普通技术人员将能够想到本发明的这些和相似的实施方案或配置。
Claims (17)
1.一种自动增益控制电路，其包括：
状态机控制器，用于调节中频增益和射频增益；以及
基带解调器，其中所述基带解调器从所述状态机控制器接收关于所述状态机控制器的状态的信息，并且其中所述状态机控制器从所述基带解调器接收相关信息。
2.根据权利要求1所述的自动增益控制电路，进一步包括模拟-数字转换器，用于接收接收信号强度指示。
3.根据权利要求2所述的自动增益控制电路，其中由接收信号强度指示的大的增加来指示信号的开始。
4.根据权利要求2所述的自动增益控制电路，其中由接收信号强度指示的大的减少来指示信号的结束。
5.根据权利要求3所述的自动增益控制电路，其中所述状态机控制器在检测到信号的开始之后等待第一预定时间段。
6.根据权利要求5所述的自动增益控制电路，其中在所述第一预定时间段之后减少所述射频增益。
7.根据权利要求5所述的自动增益控制电路，其中在第二预定时间段之后减少所述中频增益。
8.根据权利要求5所述的自动增益控制电路，其中进行以下确定：确定在接收数据之前是否存在足够的时间来对所述射频和所述中频进行附加的增益调节。
9.根据权利要求8所述的自动增益控制电路，其中如果在接收数据之前存在足够的时间来对所述射频和所述中频进行所述附加的调节，则执行对所述射频和所述中频的增益调节的另一重复。
10.根据权利要求8所述的自动增益控制电路，其中如果在接收数据之前不存在足够的时间来对所述射频和所述中频进行所述附加的调节，则保持当前增益设置，直至数据接收已经结束为止，数据接收已经结束是由所述接收信号强度指示的所述大的减少指示的。
11.一种方法，所述方法包括：
检测信号；
向基带解调器提供状态机控制器信息；
减少射频增益；
减少中频增益；以及
从所述基带解调器接收相关信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在检测到所述信号之后将处理暂停第一预定时间段。
13.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在已经减少了所述射频增益之后将处理暂停第二预定时间段。
14.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在已经减少了所述中频增益之后将处理暂停第三预定时间段。
15.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：确定是否存在足够的时间来进行附加的射频和中频增益调节。
16.根据权利要求15所述的方法，如果所述确定指示存在足够的时间来进行附加的射频和中频调节，则重复执行所述提供、减少和接收动作。
17.根据权利要求15所述的方法，如果所述确定指示不存在足够的时间来进行附加的射频和中频调节，则在数据接收期间保持所述射频增益设置和所述中频增益设置。
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