CN1024881C - 接收机中的脉冲串信号幅度控制 - Google Patents

Abstract

在一个TDMA系统中，接收机组件(140)控制一个随机脉冲串信号(200)的幅度。当随机脉冲串信号(200)在一个为随机选取脉冲串(200)保留的时隙到达时，一个随机脉冲串信号(200)的存在检测器(330)进行检测。在检测之后，控制处理器在一个预定的时间周期监视该随机选取脉冲串(200)的信号强度或幅度，确定所需要的AGC衰减量，并接入所需的AGC衰减，以便在该时隙持续期间控制该随机选取脉冲串(200)的幅度。

Description

本发明涉及一种时分多址联接（TDMA）无线电话系统，特别涉及在无线电话接收机中，需要自动增益控制以维持线性幅度响应的TDMA无线电话系统。

要求信道均衡的时分多址联接（TDMA）无线电话系统典型地对使用自动增益控制（AGC）及符合严格的动态要求的线性接收机增强了要求。一般地说，首先要获得一个AGC系统的附加需求，然后对大多数时隙保持适当的AGC状态。这样就使该接收机维持了对于最佳信道均衡所必须的线性幅度响应。

AGC系统的动态要求可以分为两种情况：话务信道（TCH）或“话音信道”，以及随机选取信道（RACH）。在TCH状态，TDMA帧中的一个给定时隙由连续帧中相同的移动用户占据。忽略长期信号变化的影响，一个TCH的接收功率电平从一个TDMA帧到下一帧具有一个可容许的小变化量。然而，在该帧中的连续时隙表示不同的移动用户，因此就能以相差悬殊的电平进行接收。对于一个TCH时隙，接收机的AGC系统可以采用适当的AGC状态的先有知识优点。因此，它需要在时隙间的保护周期期间重新配置该AGC状态。

与TCH不同，RACH也可以被看成一次事件。从而基站接收机就没有移动用户所接收的信号电平的先有知识优点。因此，必须在实际的随机选取脉冲串期间获得并保持适当的AGC状态。另外，它必须迅速完成这个功能，以便许可所发数据的适当接收和适当的信道均衡。

RACH操作由相对于随机选取时隙起始的随机选取脉冲串的不确定起始来进一步完成。在全欧数字蜂窝系统中，或更公知的GSM中，RACH利用了一个被称为随机选取脉冲串的缩短的TDMA脉冲串。这个缩短的脉冲串要对移动传输和基站接收之间的时延进行补偿，当结合接收机增益要在整个大部分脉冲串期间保持恒定的要求时，结果就要求AGC系统首先在信道上检测移动用户的存在，然后实行获得和保持过程。接收机用于实行获得和保持过程的时间周期需要减至最小，以便忽略无线电灵敏度或接收机误码率的影响。

因此，就需要有一个含有AGC系统的接收机，该系统检测并施加一个适当的AGC值给TDMA系统中的一个RACH信道。

在一个时分多址联接（TDMA）通信系统中的接收机组件控制一个所接收的脉冲串信号幅度，在其中，所接收的脉冲串信号在一个TDMA时隙的时间周期中输入到接收机组件。该接收机组件存贮与连续信号幅度有关的幅度控制值，检测在TDMA时隙期间到达的所接收的脉冲串信号，响应于该检测，监视在该TDMA时隙的至少一个预定时间周期所接收的脉冲串信号幅度。响应于该监视，该接收机组件选择一个对应于所接收的脉冲串信号幅度的幅度控制值，而且响应于该监视，在至少一个预定的时间周期之后控制所接收的脉冲串信号的幅度。

图1概括地描述了一个接收脉冲串信号，或更准确地说是一个随机选取脉冲串信号的基站。

图2描述了一个根据本发明的随机选取脉冲串时隙。

图3概括地示出了按照本发明完成随机选取脉冲串的AGC的硬件。

图4以流程图的形式概括地描述了按照本发明构成接收机组件或RCU执行AGC随机选取脉冲串的步骤。

图1概括地描述了一个可以使用本发明的基站115。由用户单元在一个单一时隙中发送的随机选取脉冲串由天线100接收，该天线100与安装在基站115顶端的一个隔板（bulkhead）连接器103相连接。一个接收器前端105接收该随机选取脉冲串，并把该脉冲串分配给接收机110。该接收机具有作为输入用于开始通信的一个随机脉冲串和用于维持或支持通信的一系列话务脉冲串，以及各种其它类型的脉冲串。每种类型的脉冲串出现在为特定的脉冲串或传输而特别保留的一个时隙中。接收机110将检测或解调各个脉冲串，使之成为一个同相和正交（I和Q）分量，并把I和Q分量输入给一个均衡器120。该接收机，象均衡器一样，被连接到一个控制器125，该控制器125含有为完成RACH    AGC过程的所有必要的控制硬件。控制器具有一个用于传输数据给附属设备的数据输出端口和一个用于从附属设备接收数据的数据输入端口。一个实质上允许控制125与一个用户通信的控制器接口也是可以利用的，在最佳实施例中，它典型 地被连到一个PC。该控制器接口，通过控制器125用作加入基站115的校准因数的接口。控制器125被接至一个只读存贮器（ROM）135和一个随机存取存贮器（RAM）130。接收机110，均衡器120，控制器125，RAM130和ROM135通常构成一个接收机组件或无线信道单元（RCU）140。接收机前端105用于根据基站115的构形，把输入信号分配给至少一个RCU140。

图2表示1988年2月15日通过的组特定移动建议（Groupe    Special    Mobile）（GSM）5、01方案3.1.0节（Version）中规定的随机选取脉冲串。这个脉冲串包括在该时隙的29.5ws中出现的8个尾比特，以及紧跟着的用于同步对应信道脉冲串的41比特同步序列。跟着41比特同步序列的是含有有关用户信息的36个加密比特，例如用户ID号，用户登记号等。跟着加密比特的是3个尾比特，然后再跟着68.25个保护比特。该保护比特留作补偿脉冲串200在到达基站115时遇到的时延。总的时隙长度为577μs。

图3概括地描述了根据本发明完成随机选取脉冲串200的AGC的RCU140的组成部分。在RCU140安装到一个基站115之前，必须确定RCU140的接收机线性特性。在该特性化或标准化期间，一个已知的射频（RF）输入被加到RCU140。该已知的RF信号由一个RF放大器300进行放大，并且可以经过一个衰减器305或旁路该衰减器305而通过。然而该信号进入一个混频器310，该混频器还有一个作为输入的本地振荡器（LO）312，以将该信号混频，降至第一中频（IF）。混频后，把该信号幅度输入到一个信号强度指示器325，它产生一个正比于所接收信号电平对数的纯直流（DC）电压。然后该纯SSI电压输入给一个模拟/数字变换器（A/D）335，该变换器把纯SSI电压转变成为在该点没有被线性化的一个数字字。该非线性的纯SSI字由控制处理器340进行监视，在最佳实施例中，该处理器是一个莫托罗拉（Motorla）68030微处理器。取纯SSI字的多个样值并算出一个平均值。然后这个值作为一个地址送到SSIRAM345，而且，那个特定的RF输入功率电平的线性化SSI字作为一个数据写入那个地址。对于整个RF功率输入范围，该过程被重复进行，在最佳实施例中，该范围是从-110dBm到-10dBm。控制处理器340也在SSIROM342中存贮所有的SSI信息，以便每当RCU被重新开始时，SSIRAM345可以被重新加载。

AGC检查表也必须被校准。在AGC校准期间，一个已知的RF功率电平被加至RCU140。接收机110输出的I和Q信号被监视，以确定他们对于在均衡器120的A/D输入是否是正确的电平。如果I和Q未处于正确的电平，则用衰减器AGC₇305及一系列衰减器AGC₀-AGC₆315表示的衰减被改变，直到达到正确的电平为止。为了响应特定的RF特性要求，AGC₇305被强迫激励或被输入到大于55dB的衰减状态，否则被强迫失效，或旁路。这八个衰减器的状态被记录并用于那个特定RF输入电平的AGC字。然后控制处理器340把线性化的SSI作为一个地址送到AGCRAM350，并把该AGC字作为该地址的数据传送，最高有效比特代表AGC305，较低的七比特表示中频衰减器AGC₆至AGC₀315。相同的步骤对于所有RF输入电平来说是重复的。当处理SSI时，控制处理器340存贮用于RCU140重新恢复的，在AGCROM343中的所有AGC信息。

在一个话务信道（TCH）期间，AGC依赖于TCH信号强度的过去过程。在先前的TCH时隙保护周期期间，均衡器120的一个处理器（未示出）把一个修正的SSI字写入AGCRAM350的地址线。修正的SSI字是平均算法的结果，它产生出一个移动信号强度的估计平均值。然后，校正AGC状态的所有8个比特被锁存在有关的衰减器中，当需要时接入衰减器。整个程序需要至少10μs，而且要在该时隙开始之前被完成。该程序在每一个时隙被重复。

在RACH期间，AGC采集的开始需要确定移动用户在适当的信道的存在。由于所需要的直接检测，所以只有移动用户接收的信号强度适于此目的。因而，SSI电压与一个特定的阈值电压比较，它被作为存在检测的基础。该移动检测阈值电压经软件进行选择。存在检测阈值的硬件可以通过使用一个三比特的总线完成，它允许从一个预定的范围选择八个值中的一个。这个范围是用来允许两种可变的补偿：1.不同的网孔站特性可能导致对不同的存在检测的载波/噪声比（C/N）的需要。例如，一个小的市区网孔为了避免同信道干挠可以请 求一个较高的检测阈值，而一个大的郊区网孔为了检测远距离和低电平移动用户，可以请求一个较低的检测阈值。2.不同的接收机前端105的构形产生不同的接收噪声层。因此，为了检测在C/N的特定值上的移动用户存在，则检测阈值必须是可变的。

在随机选取信道（RACH）期间，AGC是按如下方式完成的。在先前的随机选取脉冲串200的时隙保护期的开始，SSIRAM345的输出被直接送给AGCRAM350的地址线。AGCRAM的输出控制八个衰减器，AGC₇305和一组衰减器AGC₀-AGC₅315。AGC RAM的输出被每个A/D变换器335的样值（约每毫秒一次）更新。有时，在这种过程中，移动存在检测330将指出该随机选取脉冲串200已在该时隙到达。该存在检测330通知脉冲串出现的控制处理器340，并且在这一点，AGC系统开始集中于适当的AGC状态。这个反复的过程被重复，直到自确定该移动出现已过去约28毫秒时，则在此点接入AGC₇。在一个附加的20毫秒之后，接入AGC₀至AGC₅。在随机选取脉冲串开始之前，在该移动是可检测的28毫秒的情况下，选择48毫秒的总的探测时间，以保证足够的SSI响应时间。这种情况可能由于在随机选取脉冲串200时隙之前的保护期之间移动功率成斜坡而产生。在所有情况下，在随机选取脉冲串200的8个尾比特结束之前，该AGC系统将获得正确的AGC状态。

图4描述了RCU140完成AGC随机选取脉冲串200的步骤。RCU140在框400内存贮与连续信号幅度有关的幅度控制值，并且当在TDMA时隙期间接收的脉冲串信号到达时，在框405内进行检测。然后，RCU140在框410内，在TDMA时隙的至少一个预定的时间周期，监视所接收的脉冲串信号，而在框415内选择一个相应于所接收脉冲串信号幅度的幅度控制值。然后，在至少一个预定的时间周期之后，RCU140在框420中控制所接收的脉冲信号的幅度。用这种方法，在一个RACH时隙期间，检测RACH脉冲串信号并施加AGC。

Claims (10)

1、一种在时分多址联接(TDMA)通信系统中用于控制随机接收脉冲串信号幅度的接收机组件，上述的随机接收的脉冲串信号在一个TDMA时隙的时间期间输入给该接收机组件，该接收机组件其特征在于包括：

存储装置，用以存储与连续信号幅度有关的幅度控制值；

检测装置，用以在TDMA时隙时间期间检测上述随机接收的脉冲串信号何时到达；

监视装置，响应于上述的检测装置，用以在TDMA时隙的至少一个预定的时间周期监视上述随机接收的脉冲串信号的幅度；

选择装置，与上述的存储装置相耦合，响应于上述的监视装置，用以选择一个对应于上述了胡机接收的脉冲串信号幅度的幅度控制值；

控制装置，响应于上述选择的幅度控制值，用以在上述的至少一个预定的时间周期之后控制上述随机接收的脉冲串信号的幅度。

2、如权利要求1所述的接收机组件，其特征在于，所述的检测装置还包括提供装置，用以提供一个预定的存在阈值，以及确定装置，用以确定上述随机接收的脉冲信号的幅度大于上述的预定的存在阈值的时间。

3、如权利要求1所述的接收机组件，其特征在于，所述控制装置还包括衰减装置，用以衰减上述随机拉媚的脉冲串信号的幅度。

4、一个时分多址联接（TDMA）基站，用以控制一个随机接收的脉冲串信号幅度，并使用一个扫收机组件，在一个TDMA时隙时间期间至少有一个随机接收的脉冲串信号作为该接收机组件的输入，该TDMA基站基特征在于包括：

至少有一付天线，在一个TDMA时隙时间期间用以接收上述的随机接收的脉冲串信号;

存储装置，用以存贮与连续信号幅度有关的幅度控制值;

检测装置，用以在上述TDMA时隙时间期间检测上述随接收的脉冲串信号何时到达;

监视装置，响应于上述的检测装置，用以在该TDMA时隙的至少一个预定的时间周期监视上述随机接收的脉冲串信号的幅度;

选择装置，与上述存储装置耦合，响应于上述的监视装置，用以选择一个对应于所接收的脉冲信号幅度的幅度控制值;

控制装置，响应于被选择的幅度控制值，用以在上述的至少一个预定时间周期之后控制上述随机接收的脉冲串信号的幅度。

5、如权利要求4所述的TDMA基站，其特征在于，所述的检测装置还包括提供装置，用以提供一个预定的存在阈值。

6、如权利要求5所述的TDMA基站，其特征在于，所述的检测装置还包括确定装置，用以确定当上述随机接收的脉冲串信号幅度大于预定的存在阈值的时间。

7、如权利要求4所述的TDMA基站，其特征在于，所述的控制装置还包括衰减装置，用以衰减上述随机接收的脉冲串信号的幅度。

8、一种在时分多址联接（TDMA）通信系统所使用的接收机组件中用以控制随机接收的脉冲串信号幅度的方法，上述的随机接收的脉冲串信号在一个TDMA时隙时间期间被输入到该接收机组件中，该方法其特征在于包括以下步骤：

存储与连续信号幅度有关的幅度控制值;

在上述TDMA时隙时间周期期间检测上述随机接收的脉冲串信号是何时到达的;

响应于上述的检测步骤，在上述TDMA时隙的至少一个预定时间周期内监视上述随机接收的脉冲串信号的幅度;

响应于上述的监视步骤，选择一个对应于上述随机接收的脉冲串信号幅度的幅度控制值;

响应于上述已选择的幅度控制值，在至少一个预定时间周期之后，控制上述随机接收的脉冲串信号的幅度。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的检测步骤还包括提供一个预定的存在阈值的步骤和确定上述随机接收的脉冲串信号的幅度何时大于上述的预定存在阈值的步骤。

10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的控制步骤还包括衰减上述随机接收的脉冲串信号幅度的步骤。

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