CN102868372A - 一种控制低噪声放大器的线性度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

无线电接收机带有低噪声放大器。低噪声放大器被启用。如果预测的干扰电平会产生可被接受的误码率或其它信号误差度量，则低噪声放大器被设为“低”线性度级别。如果预测的干扰电平不会被接受，则低噪声放大器被调节为“高”线性度级别。所需的线性度级别的确定通过检验一个或多个准则：移动站的当前操作模式、已接收信号的强度、移动站发送的信号强度、当前干扰电平、可接受的干扰电平、以及低噪声放大器究竟是被启用或被旁路。每个预测准则不会被同等地加权。当预测准则改变时重复确定过程。

Description

一种控制低噪声放大器的线性度的方法及装置

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US 01/24139，国际申请日为2001年8月1日，进入中国国家阶段的申请号为01815415.8，名称为“一种控制低噪声放大器的线性度的方法及装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及无线电通信。特别地，本发明涉及改善通信接收机的抗干扰性。

背景技术

有多种类型工作的蜂窝电话系统。这些系统包括高级移动电话系统（AMPS）和两个数字蜂窝系统：时分多路（TDMA）和码分多路（CDMA）。

蜂窝系统的工作一般通过把多根天线置于覆盖一地理区域的小区的中央。AMPS小区与CDMA小区是分开的并明显不同从而每个系统的小区可以重叠。这可以使一个系统的小区的天线可以处于另一个系统的小区内。同样地，在一个特定系统（例如，AMPS、CDMA、TDMA）中，在一个给定区域内至少有两个服务提供商。这些服务提供商通常选择把小区设置在不同于竞争者的地理位置上。因此，可能出现这样的情况：系统‘A’内的一个电话可能与最近的系统‘A’小区很远而却靠近一个系统‘B’小区。该情况意味着在存在强的多音调干扰的情况下期望的接收信号可能很弱。

系统天线的互相混杂可能使在一个系统内，如在CDMA系统内注册的一个移动电话移动到另一个系统的天线附近时，例AMPS天线附近时造成一些问题。在这种情况下，由于移动站接近该较高的AMPS单元或者AMPS前向链路信号功率，来自AMPS的信号可能干扰移动站正在接收的CDMA信号。这在本领域中被称为“阻塞”。

载波无意地“阻塞”竞争者的系统在AMPS系统中是常见的情况。蜂窝通信公司的目标之一是通过把小区放置在接近地面或接近其用户的地方并且限制每个信道的发射FCC功率来对其系统的所有用户提供高的信噪比。该技术以与竞争者系统产生干扰为代价为一个载波系统提供更好的信号质量。

提高接收机对干扰或阻塞的抵抗能力的一种方法是增加接收机的电路。然而，这对依靠电池功率的移动站来说并不是实用的解决办法。提高电流会更快地消耗电池，从而减少了移动站的通话和等待时间。此外，通常要用一个探测器来探测阻塞信号的存在。然而，当阻塞信号已被检测到并且接收机的线性度已被提高后，阻塞信号便不再存在。

由此产生的需求是能快速地控制移动站对干扰的抵抗能力而无需大幅提高功率消耗。

发明内容

本发明提供对移动站的接收机内的低噪声放大器的线性度的控制。这提供了对干扰的期望电平的抵抗能力同时减少接收机的平均电流消耗。在电池供电的设备中，减少电流消耗的影响是提高通话和等待的时间。

本发明围绕控制低噪声放大器的线性度的处理。低噪声放大器首先被启用。接着确定预测的干扰电平是否会产生可接受的误比特率或其它信号差错量度。

如果预测的干扰电平不能被接收，则低噪声放大器被调节到高级别的线性度。如果预测的干扰电平可以被接收，则低噪声放大器被设为低级别的线性度。

附图说明

图1示出本发明的低噪声放大器的框图。

图2示出按照本发明的低噪声放大器的启用/旁路操作的实施例。

图3示出本发明用来改变低噪声放大器的线性度的流程图。

图4示出本发明的另一个实施例过程的流程图。

图5示出结合本发明的低噪声放大器的接收机的框图。

具体实施方式

本发明响应控制信号对预测的干扰电平提供不同级别的抗干扰能力。当降低后的抗干扰能力能提供期望级别的性能（例如，误比特率）时，可以通过减少低噪声放大器（LNA）的线性度来改善电流消耗。当要求较高的抗干扰能力时提高LNA的线性度能提高接收机对干扰的抵抗能力。该线性度控制基于预测的或期望的干扰程度。

图1是本发明的LNA（100）的较佳实施例的框图。该LNA由一个输入接收信号（101）组成。在该较佳实施例中，该接收信号（101）处于一个系统的无线电频率上，LNA（100）在该系统中运行。

经放大的接收信号（105）从LNA输出。接收信号（101）的放大电平取决于本发明的电流控制信号（110）和启用/旁路信号（115）。

图2说明了本发明的启用/旁路操作的一个例子。结合在LNA内的启用/旁路操作由多路分离器（205）构成。接收信号（101）是多路分离器（205）的输入信号。启用/旁路信号（115）在多路分离器（205）的两个输出（210和215）之一间进行选择。第一个输出（210）绕过本发明的LNA操作。第二个输出（215）是本发明的LNA操作（225）的输入。

如图1说明的实施例中，电流控制信号（110）是LNA操作（225）的输入。经放大的接收信号（105）是从LNA操作（225）的输出。

如图2所示的启用/旁路操作只是为了说明的目的并且只是这样的启用/旁路操作的一个例子。许多不同的开关方案可以实现该操作。本发明并不限于这些多种方案中的任何一种。

图3说明本发明通过电流控制信号来控制LNA的线性度的过程的流程图。在该实施例中，LNA可以由一个阶跃函数电流控制信号设置为低线性度或者高线性度。

该过程从LNA被启用开始（步骤301）。该启动过程可以由图2说明的那样实现或使用任何其它启用方法。

预测干扰电平以确定移动站的期望性能级别是否会被接收（步骤305）。干扰电平必须根据许多因素来预测：移动站的位置和移动站正在工作的频率（即，它正在使用哪一个服务提供商）、发送到移动站的功率控制命令、移动站的当前工作模式、接收信号的强度、发送信号的强度、当前干扰电平、可接受的干扰电平、以及LNA是否已被启用或旁路。

预测的干扰电平是否可接受取决于上述因素的一个或组合。这些因素中的一些可以不同等地加权。例如，在预测干扰电平时，可能比其它因素更多地考虑可接受的干扰电平，所以将比其它因素更多地对该因素加权。

当第一蜂窝系统安置在一定的地理位置时，可能得知第二蜂窝系统正工作的频率会干扰第一蜂窝系统的一些或全部信道。此外，可以得知该区域中的其它干扰传发送，譬如紧急无线电频带，会引起对第一蜂窝系统的一些或全部信道的干扰。

预测干扰电平的另一个因素是移动站接收到的功率控制命令。当移动站从基站接收到许多“提高功率”命令时，这可能指示正进入高干扰的一个区域。

预测干扰电平的还有一个因素是移动站的工作模式（例如，AMPS、CDMA）。工作模式包括移动站正在工作的频率。如上面所讨论过的，可能得知某个频带经受某种程度的干扰。因此，如果移动站处于CDMA模式且已知AMPS信号在区域中干扰CDMA信号，这将被本发明的过程用于预测干扰电平。

已接收或已发送信号的强度是预测干扰电平的另一个指示。已接收信号强度通过把已接收功率的周期性采样和一个预定阈值（或者，在非二元线性度的情况下为若干阈值）作比较来指示干扰电平。发送信号强度通过把发送功率的周期性采样和一个预定阈值或若干阈值作比较来指示干扰电平。

干扰可以由内部或外部产生。移动站的发射机能产生内部干扰。对于来自这样一个源的可预测的瞬时干扰，譬如在半双工传输期间，该干扰是可被接受的。在这种情况下，可以根据当前工作模式和/或已发送信号的强度的组合来预测该内部产生的干扰。可以通过随后对诸如关于图5的实施例说明并讨论的各种方法来检测外部产生的干扰。

预测干扰电平的还有一个指示是LNA是否被启用或旁路/禁用。当LNA被禁用时就不需要提高LNA的线性度。

再参考图3的过程，如果确定干扰电平会低于预定的干扰阈值，即选择LNA的“低”线性度模式（步骤310）。在一个实施例中，这可以通过把电流控制信号设为预定的固定“低”电平来完成。

“低”线性度模式中运行LNA所需的电流控制信号可以通过实验确定。同样地，LNA所需的为了达到工作在预测干扰电平上的接收机的适当性能的线性度级别也可以通过实验确定。

移动站的正常操作所能接受的预定干扰阈值已在移动站设计期间确定。因为该阈值随着移动站的设计而变化，因此它不能被规定在任何一个范围内。在较佳实施例中，通过经放大的已接收信号的误码率（SER）来确定操作的可接受程度。其它实施例使用其它形式的错误判定。

如果确定预测的干扰电平将高于预定的干扰阈值，则选择LNA的“高”线性度模式（315）。正如在低线性度模式中那样，在“高”线性度模式中运行LNA所需的电流控制信号可以通过实验确定。

由于移动站工作在动态变化的环境中，一旦设置了LNA的线性度模式（步骤310或315）接着就检查各种预定准则以确定是否已发生了需要改变LNA的线性度的任何变化（步骤320）。这些准则包括移动站的模式是否发生变化、LNA是否已被启用或禁用、或者周期性定时器是否已过期。该过程在继续进行之前等待这些准则之一发生变化（步骤320）。

如果移动站的模式发生变化，进入一个新环境，因此遇到的干扰电平也会不同。正如上面所讨论的，这可能需要一个不同的LNA的线性度级别。

如果LNA已被禁用，改变LNA线性度的企图将是徒劳的。此外，在一定的时间之后可以假定移动站已进入另一个干扰电平并且应改变LNA的线性度。这可以通过确定对LNA的线性度的最后一次调节的开始时间来检验。该时间与门限时间的比较指示干扰电平何时应被重新检验。该门限时间根据不同场合而变化。一些场合可能每几微秒就需要周期性的定时检验。其它场合可能每0.1秒需要周期性的检验。

再次参考图3，如果已确定LNA未被禁用（步骤325），该进程返回到预测干扰电平是否能被接受（步骤305）。如果已确定LNA被禁用（步骤325），进程就等待LNA被启用（步骤330）。当这种情况发生时，一旦LNA被启用（步骤301），该进程则返回到进程中的第一步。

图4说明本发明的进程的另一个实施例的流程图。图3的实施例用一个阶跃函数作为电流控制信号，而图4的实施例用一个连续可变信号作为电流控制信号。

图4的实施例类似于图3中说明的过程，因为LNA被启用（步骤401）并且检验预测干扰电平的可接受性（步骤405）。如果预测电平是可接受的，则线性度设为低线性度模式（步骤410）。

如果预测干扰电平不可被接受，则在达到期望的性能级别之前线性度模式不断地改变（步骤415）。在较佳的实施例中，通过监控LNA输出的经放大的已接收信号的误码率来确定期望的性能级别。当该出错确定达到一个预定阈值时，电流控制信号在该点被保持直到需要下一个判决。其它实施例使用其它方法来确定期望的性能级别并调节电流控制信号以达到期望的性能级别。

一旦设定了LNA的线性度模式，该进程用等待一个周期性定时检验的到期以及等待模式改变（即LNA启用的改变）（步骤420）。如果LNA被禁用（步骤425），该进程等待LNA被启用（步骤430）。如果LNA未被禁用（步骤425），该进程返回到预测干扰电平是否可接受（步骤405）。

图5的框图说明一个移动站的实施例，该移动站结合本发明的装置来控制接收机的抗干扰性。本实施例用一个开关函数（505）取代图2中说明的多路分离器来启用/旁路LNA操作（500）。图5的装置只为说明目的。本发明可以结合在其它接收机内。

本实施例包括一根接收并发送无线电信号的天线。无线电内的发送通道（565）通过把接收信号从发送信号中分离的收发转换器（560）耦合到该天线。

从收发转换器（560）接收的信号被输入到LNA（500）。LNA（500）中经放大的信号被输出到带通滤波器（515）。

LNA（500）可以由一个耦合到旁路通路（506）的开关（505）被旁路。该连接开关（505）的旁路通道（506）提供绕过LNA（500）的通路，从而当开关（505）闭合时LNA（500）被禁用。

该开关（505）由移动站的控制器（510）控制。控制器（510）根据本发明的进程启用或禁用LNA（500）。控制器（510）可以是微处理器、微控制器、或者图3和4说明的运行该进程的其它一些类型的控制电路。

在带通滤波器（515）对已接收信号滤波之后，经滤波的信号被下变频到较低的中间频率（IF）给移动站的其它部分使用。下变频通过把已接收信号和另一个信号混合（520）而完成，该信号的频率由驱动一个电压控制振荡器（530）的相位锁定环（535）设定。该信号在被输入到混频器（520）之前被放大。

经混频器（520）下变频后的信号被输入到后端AGC（540和545）。移动站使用该AGC进行闭环功率控制，这在本领域中是众所周知的。

在图5的装置中，送至LNA（500）的电流控制信号（550）由移动站控制器（510）产生。在一个实施例中，控制器（510）产生一个图3所示的进程所需的阶跃函数。在另一个实施例中，控制器（510）产生一个图4所示的进程所需的连续控制信号（550）。正如前面讨论过的，控制器（510）也可以把监控来自AGC（540和545）的输出信号作为检测当前干扰电平的一种方式。该当前干扰电平结合上述其它因素用于控制启用/旁路开关（505）以及产生连续可变的电流控制信号（550）。在该方式中，控制器（510）在包含各种干扰电平的不同环境中控制LNA（500）的线性度。

虽然较佳实施例的移动站是一个蜂窝电话，而本发明的进程和装置可以被结合到其它类型的移动站中。例如，移动站可以是便携式电脑的内建调制解调器、能接收无线电频率信号的个人数字助理、或者任何类型的受益于能根据预测干扰电平改变其线性度的接收机的通信设备。

总的来说，本发明使移动站能在不同系统的天线附近移动，同时提高移动站对来自其它系统的无线电频率干扰的抵抗能力。该实现并不影响移动站的通话或等待时间。先前的技术系统或是以消耗功率为代价使用较高线性度的LNA，或是在遇到重大干扰时失败。

Claims (29)

1.一种控制低噪声放大器的线性度的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

启用该低噪声放大器；

确定预测干扰电平是否可被接受；

如果预测干扰电平不能被接受，则为低噪声放大器选择高线性度级别；以及

如果预测干扰电平可被接受，则为低噪声放大器选择低线性度级别。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它进一步包括下列步骤：

等待预定准则的变化；

当预定准则之一发生变化时确定低噪声放大器是否仍被启用；

如果低噪声放大器仍被启用，则确定预测干扰电平是否可被接受；以及

如果低噪声放大器未被启用，则等待低噪声放大器被重新启用。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该预定的准则包括输入到低噪声放大器的频谱的变化、低噪声放大器启用的变化和预定时间的到期。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该预定时间包括预测低噪声放大器从包含不可被接受的干扰电平的区域中移出的时间。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为低噪声放大器选择高线性度级别包括在耦合到低噪声放大器的控制信号阶跃函数内选择高级别。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为低噪声放大器选择低线性度级别的步骤包括在连接到低噪声放大器的控制信号阶跃函数内选择低级别。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，启用低噪声放大器的步骤包括断开低噪声放大器周围的旁路通路。

8.控制工作在具有多个模式的移动站内的低噪声放大器的线性度的一种方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

启用该低噪声放大器；

确定预测干扰电平是否可被接受；

如果预测干扰电平不能被接受，则为低噪声放大器选择高线性度级别；

如果预测干扰电平可被接受，则为低噪声放大器选择低线性度级别；

等待预定准则的变化；

当预定准则之一发生变化时确定低噪声放大器是否仍被启用；以及

如果低噪声放大器未被启用，则等待低噪声放大器被重新启用。

9.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该预定的准则包括移动站的多个模式之一发生变化、低噪声放大器启用的变化和预定时间的到期。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该许多模式包括工作在不同频谱内的移动站。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该预定时间包括预测低噪声放大器从具有第一干扰电平的区域移到具有相异于第一干扰电平的第二干扰电平的区域的时间。

12.控制接收机内的低噪声放大器的线性度的一种方法，该低噪声放大器带有能调节低噪声放大器的线性度的电流控制信号输入信号，其特征在于该方法包括下列步骤：

启用该低噪声放大器；

确定预测干扰电平是否可被接受；

如果预测干扰电平不能被接受，则不断调节电流控制信号直到低噪声放大器的线性度能使接收机工作在一个可接受的性能级别；以及

如果预测干扰电平可被接受，则为低噪声放大器选择低线性度级别。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，接收机的可接受性能级别以误差确定的方式来度量。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该误差确定是一个误码率。

15.控制移动站的接收机内的低噪声放大器的线性度的一种方法，该低噪声放大器带有能调节低噪声放大器的线性度的电流控制信号输入信号，移动站包括多个工作模式，其特征在于该方法包括下列步骤：

启用该低噪声放大器；

确定预测干扰电平是否可被接受；

如果预测干扰电平不能被接受，则不断调节电流控制信号直到低噪声放大器的线性度能使接收机工作在一个可接受的性能级别；以及

如果预测干扰电平可被接受，则为低噪声放大器选择低线性度级别；

等待预定准则的变化；

当预定准则之一发生变化时确定低噪声放大器是否仍被启用；

如果低噪声放大器仍被启用，则确定预测干扰电平是否可被接受；以及

如果低噪声放大器未被启用，则等待低噪声放大器被重新启用。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，启用低噪声放大器的步骤包括断开低噪声放大器周围的旁路通路。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该预定的准则包括从多个模式中的第一个模式到第二个模式的变化、低噪声放大器启用的变化和预定时间的到期。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，等待预定准则的变化包括检验能追踪自从前一个线性度调节以来的时间长度的周期性定时器。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，确定预测干扰电平是否可被接受的步骤包括检验许多工作模式中的一个当前工作模式。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，确定预测干扰电平是否可被接受的步骤包括确定已接收信号的强度。

21.如权利要求15所述的方法，其特征在于，确定预测干扰电平是否可被接受的步骤包括确定由移动站发送的一个已发送信号的强度。

22.如权利要求15所述的方法，其特征在于，确定预测干扰电平是否可被接受的步骤包括监控低噪声放大器的输出以确定当前的干扰电平。

23.如权利要求15所述的方法，其特征在于，确定预测干扰电平是否可被接受的步骤包括确定低噪声放大器被启用或被旁路。

24.如权利要求15所述的方法，其特征在于，确定预测干扰电平是否可被接受的步骤包括确定能产生可被接受的低噪声放大器的输出的误差的干扰电平。

25.一个移动站，其特征在于包括：

一根接收已接收信号的天线；

一个包括启用/旁路操作和电流控制函数的低噪声放大器，该电流控制函数能改变低噪声放大器的线性度属性，该低噪声放大器具有在输出端产生经放大的已接收信号的方法；以及

一个控制移动站操作的控制器，该控制器连接到低噪声放大器并且包括响应于移动站经受的预测的干扰电平来控制启用/旁路操作和电流控制函数的方法。

26.如权利要求25所述的移动站，其特征在于，该启用/旁路操作包括一个开关，它可以响应于来自控制器的一个控制信号把已接收信号路由到低噪声放大器或低噪声放大器周围的旁路通路。

27.如权利要求25所述的移动站，其特征在于，该控制器包括产生阶跃函数电流控制信号的方法，该信号根据预测的干扰电平来控制低噪声放大器的线性度属性。

28.如权利要求25所述的移动站，其特征在于，该控制器包括产生连续电流控制信号的方法，该控制信号响应于预测的干扰电平来控制低噪声放大器的线性度属性。

29.如权利要求25所述的移动站，其特征在于，该控制器包括监控经放大的已接收信号以确定应产生何种级别的电流控制信号的方法。

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