CN106301616A - 接收信号强度指示的获取方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种接收信号强度指示的获取方法和装置。根据分析发现，信号由天线传输至模拟接收电路过程中的衰减与信号内容无关，而是与接收频率相关，由此，根据接收频率获取与该衰减相关的第一补偿值，同时，在模拟接收电路进行信号放大的过程中，不同的自动增益控制系数所对应的增益会存在误差，该误差与信号内容无关，而是与自动增益控制系数相关，由此，根据自动增益控制系数获取与该误差相关的第二补偿值，通过第一补偿值和第二补偿值对上述衰减和误差进行补偿，从而提高RSSI的获取精度。

Description

接收信号强度指示的获取方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术，具体涉及一种接收信号强度指示(Received SignalStrength Index，RSSI)的获取方法和装置。

背景技术

RSSI是无线通信系统的信号强度指标。在现有的无线通信系统中，特别是近距离无线通信系统(例如，无线局域网系统WLAN、紫蜂系统Zigbee和蓝牙系统BlueTooth)可以基于RSSI的测量来确定信号接收方和信号发送方之间的距离。在存在多个信号发送方的时候，信号接收方可以基于RSSI计算与每个信号发送方的距离以实现定位。

RSSI的精确度对于定位以及无线通信系统自身的控制和调度至关重要。由此，亟需一种更加精确的RSSI获取方法和装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种接收信号强度指示的获取方法和装置，以更加精确地获取RSSI。

第一方面，提供一种接收信号强度指示的获取方法，包括：

根据接收频率获取对应的第一补偿值；

根据自动增益控制系数获取对应的第二补偿值；

根据所述第一补偿值和所述第二补偿值以及中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益获取所述接收信号强度指示；

其中，所述第一补偿值用于表征不同接收频率下的无线信号在传输到模拟接收电路过程中的衰减，所述第二补偿值用于表征不同自动增益控制系数对应的增益误差。

优选地，所述中频信号强度根据中频信号的功率获取。

优选地，所述中频信号强度根据所述中频信号功率查表获得。

优选地，所述中频信号相对于接收信号的增益根据自动增益控制环路的自动增益控制系数计算获取。

优选地，在有效信号到来后延迟预定时间再获取所述中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益，所述预定时间大于自动增益控制的调整周期。

第二方面，提供一种接收信号强度指示的获取装置，包括：

第一补偿获取单元，用于根据接收频率获取对应的第一补偿值；

第二补偿获取单元，用于根据自动增益控制系数获取对应的第二补偿值；

接收信号强度指示获取单元，用于根据所述第一补偿值和所述第二补偿值以及中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益获取所述接收信号强度指示；

其中，所述第一补偿值用于表征不同接收频率下的无线信号在传输到模拟接收电路过程中的衰减，所述第二补偿值用于表征不同自动增益控制系数对应的增益误差。

优选地，所述装置还包括：

中频信号强度获取单元，用于根据中频信号的功率获取所述中频信号强度。

优选地，所述中频信号强度获取单元包括：

功率计算子单元，用于计算中频信号的功率；以及

查找子单元，用于根据所述中频信号的功率查找预定的对应关系表获取对应的中频信号强度。

优选地，所述装置还包括：

增益获取单元，用于根据自动增益控制环路的自动增益控制系数计算获取中频信号相对于接收信号的增益。

优选地，所述装置还包括：

自动增益控制单元，用于输出自动增益控制系数；

延时控制单元，用于在自动增益控制开始信号有效后延迟预定时间使能所述增益获取单元和所述中频信号强度获取单元，所述自动增益控制开始信号用于表征自动增益控制的开始时刻，所述预定时间大于自动增益控制的调整周期。

根据分析发现，信号由天线传输至模拟接收电路过程中的衰减与信号内容无关，而是与接收频率相关，由此，根据接收频率获取与该衰减相关的第一补偿值，同时，在模拟接收电路进行信号放大的过程中，不同的自动增益控制系数所对应的增益会存在误差，该误差与信号内容无关，而是与自动增益控制系数相关，由此，根据自动增益控制系数获取与该误差相关的第二补偿值，通过第一补偿值和第二补偿值对上述衰减和误差进行补偿，从而提高RSSI的获取精度。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的无线接收机的示意图；

图2是本发明实施例的接收信号强度指示的获取方法的流程图；

图3是本发明实施例的接收信号强度指示的获取装置的示意图；

图4是本发明实施例的获取装置的示例性时序图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1是本发明实施例的无线接收机的示意图。如图1所示，所述无线接收机包括天线1、模拟接收电路2和数字接收电路3。其中，天线1用于在预定的频段接收无线信号，并转换为射频信号传输到模拟接收电路2。模拟接收电路2对天线接收的信号进行放大、滤波、下变频以及模数转换(ADC)等处理，生成数字中频信号。数字中频信号适于被数字电路进行精确的处理。数字接收电路3接收数字中频信号，对数字中频信号进行解调、解码等操作获取无线信号所包含的数据。同时，数字接收电路3还根据数字中频信号的强度进行自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)。具体地，数字接收电路3根据数字中频信号的幅度生成一个自动增益控制系数反馈至模拟接收电路2控制信号放大增益，由此，可以形成自动增益控制的控制闭环，使得模拟接收电路2始终以合适的增益对接收信号进行放大。其中，自动增益控制系数实际上是表征增益值的数字化信号，而不是实际的增益。在理想状态下，自动增益控制系数每增加或减少1，模拟接收电路的信号增益相应地增加或减少一个预定的值Gain。例如，自动增益控制系数为1，则对应的增益为Gain，如果自动增益控制系数为2，则对应的增益为2*Gain，以此类推。通常，在开始接收数据时，自动增益控制环路会在进行一段时间后才能稳定，可以将系统稳定后输出的自动增益控制系数计为AGC_final。由此，模拟接收电路2对于接收信号的增益为AGC_final*Gain。

由于数字接收电路3既可以接收到数字中频信号，也即，接收信号以增益AGC_final*Gain放大后获得的信号，也可以获取到增益AGC_final*Gain。因此，可以据此获得表征接收信号的强度的值，也即接收信号强度指示。例如，在功率以毫瓦或为瓦计，且增益采用倍数计算时，可以将数字中频信号的功率除以增益AGC_final*Gain就可以获得接收信号的功率，对此进行进一步处理，可以获得对应的RSSI。又例如，可以将数字中频信号的功率转换为以分贝毫瓦为单位的数字中频信号强度rssi_dig，将增益AGC_final*Gain计为模拟中频信号相对于接收信号的增益rssi_v。通过数字中频信号增益减去中频信号相对于接收信号的增益rssi_v，以获得接收信号强度指示RSSI。也即，RSSI＝rssi_dig-rssi_v。

但是，由于无线信号在被天线1接收并传输到模拟接收电路2的过程中会存在一定的衰减。同时，模拟接收电路2中放大电路自身的特性并不能完全线性，不同的自动增益控制系数对应的增益也并不是完全线性的，存在一定的误差。由此，需要对接收信号强度指示进行进一步处理以补偿上述衰减和误差。

具体地，在本发明实施例中，经过分析发现，无线信号由天线1传输至模拟接收电路过程中的衰减与信号内容无关，而是与接收频率f_i(也可称为接收频道)相关，由此，根据接收频率f_i获取与该衰减相关的第一补偿值offset。第一补偿值offset用于表征不同接收频率下的无线信号在传输到模拟接收电路过程中的衰减，其可以通过预先实验测量或仿真计算获得，形成表征衰减值与接收频率或频道对应关系的对应关系表。数字接收电路3根据当前的接收频率或频道查询所述对应关系表或通过矩阵计算就可以获得当前接收频率对应的第一补偿值offset。

也就是说，可以通过如下公式计算第一补偿值offset：

$offset=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{offset}}_1\\ {\mathrm{offset}}_2\\ \mathrm{...}\\ {\mathrm{offset}}_n\end{array}\right]f_i$

其中，offset_i为不同接收频率对应的衰减，f_i为用于表征当前频率所述频段或频道的矩阵。

同时，经过分析发现，模拟接收电路2中根据自动增益控制系数进行放大的误差与信号内容无关，而是与自动增益控制系数相关。也就是说，不同的自动增益控制系数对应于不同的误差。由此，根据自动增益控制系数获取对应的第二补偿值offset_agc。第二补偿值offset_agc用于表征不同自动增益控制系数对应的增益误差，其可以通过预先实验测量或仿真计算获得，形成表征增益误差(也即第二补偿值)与自动增益控制系数的对应关系的对应关系表。数字接收电路3根据自动增益控制单元输出的自动增益控制系数查询该对应关系表或通过矩阵计算就可以获得当前自动增益控制系数对应的第二补偿值offset_agc。

也就是说，可以通过如下公式计算第二补偿值offset_agc：

$offset\_agc=\left[\begin{array}{c}offset\_{\mathrm{agc}}_1\\ offset\_{\mathrm{agc}}_2\\ \mathrm{...}\\ offset\_{\mathrm{agc}}_m\end{array}\right]{\mathrm{AGC}}_l$

其中，offset_agc_i为不同的自动增益控制系数对应的误差值，AGC_l为自动增益控制矩阵：

然后，基于第一补偿值offset和第二补偿值offset_agc以及中频信号强度rssi_dig和中频信号相对于接收信号的增益rssi_v即可以获取接收信号强度指示RSSI。以上面提到了将中频信号强度表征为分贝毫瓦为例，可以通过如下公式计算接收信号强度指示RSSI：

RSSI＝rssi_dig-rssi_v+offset+offset_agc

容易理解，在采用其它形式的接收信号强度指示时，也可以采用其它的公式来进行计算以获得精确的RSSI。

图2是本发明实施例的接收信号强度指示的获取方法的流程图。如图2所示，所述方法包括：

步骤S100、根据接收频率获取对应的第一补偿值。所述第一补偿值和所述接收频率的对应关系预先设置。

步骤S200、根据自动增益控制系数获取对应的第二补偿值。所述第二补偿值和自动增益控制环路输出的自动增益控制系数的对应关系预先设置。

应理解，步骤S100和步骤S200可以先后进行，也可以同时进行，对其顺序不作限定。

步骤S300、根据所述第一补偿值和所述第二补偿值以及中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益获取所述接收信号强度指示。

由此，通过第一补偿值和第二补偿值对射频信号传输的衰减和自动增益控制环路的误差进行补偿，从而提高RSSI的获取精度。

进一步地，数字中频信号的强度rssi_dig可以根据中频信号的功率获得。具体地，数字中频信号可以表示为：

S(t)＝Ae^j2πft＝I+jQ

其中，A为调制信号的幅度，e^j2πft是载波的复数表达形式(指数形式)，其中f表示中频频率。I+jQ是另一种复数表达形式(代数形式)，其中I是实部，表示同相分量，Q是虚部，表示正交分量。

由此，可以计算数字中频信号的功率P:

P＝I²+Q²

在一个优选实施方式中，通过查表的方式来将数字中频信号的功率P转换为对应的数字中频信号强度。预先设定不同功率范围对应的数字中频信号强度，由此，根据数字中频信号功率所在的范围，就可以获得对应的数字中频信号强度rssi_dig。也即，按照下述公式获取数字中频信号强度：

$rssi\_dig\left\{\begin{array}{cc}rssi\_{\mathrm{dig}}_1,& P_0<P<P_1\\ rssi\_{\mathrm{dig}}_2,& P_1<P<P_2\\ & \mathrm{...}\\ rssi\_{\mathrm{dig}}_k,& P_{k-1}<P<P_k\end{array}\right.$

其中，rssi_dig_i为预先设定的接收信号强度指示值。

同时，如上所述，中频信号相对于接收信号的增益rssi_v可以根据自动增益控制系数以及对应的增益计算获得，也即：

rssi_v＝AGC_final×Gain

图3是本发明实施例的接收信号强度指示的获取装置的示意图。图3所示的获取装置设置于数字接收电路3中，输入中频数字信号以获取对应的接收信号强度指示RSSI。接收信号强度指示的获取装置可以与数字接收电路3中的其它部分共用部分功能模块或子电路。

如图3所示，接收信号强度指示的获取装置可以包括第一补偿获取单元31、第二补偿获取单元32和接收信号强度指示获取单元33。其中，第一补偿获取单元31用于根据接收频率获取对应的第一补偿值。第二补偿获取单元32用于根据自动增益控制系数获取对应的第二补偿值。其中，第一补偿值用于表征不同接收频率下的无线信号在传输到模拟接收电路过程中的衰减。第二补偿值用于表征不同自动增益控制系数对应的增益误差。第一补偿值和第二补偿值分别用于对无线信号在从天线传输到模拟接收电路过程中的衰减以及自动增益控制环路的增益误差进行补偿。接收信号强度指示获取单元33用于根据所述第一补偿值和所述第二补偿值以及中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益获取所述接收信号强度指示。如上所述，频率与第一补偿值的对应关系以及自动增益控制系数与第二补偿值的对应关系可以预先获取并设置在数字接收电路3中。

进一步地，所述获取装置可以包括中频信号强度获取单元34，其用于根据中频信号的功率获取所述中频信号强度。具体地，中频信号强度获取单元34可以包括功率计算子单元34a和查找子单元34b。其中，功率计算子单元34a用于根据数字中频信号计算其功率P。查找子单元34b根据功率P所在范围获取对应的中频信号强度rssi_dig，并输入到接收信号强度指示获取单元。应理解，在采用其它方式计算获取中频信号强度时，中频信号强度获取单元34也可以采用对应的其它结构。还应理解，获取装置可以与其它功能模块共用中频信号强度获取单元34。

同时，所述获取装置还可以包括增益获取单元35，其根据自动增益控制环路的自动增益控制系数计算获取中频信号相对于接收信号的增益rssi_v。具体地，可以采用一个乘法器来实现增益获取单元35，输入自动增益控制系数AGC_final将其与系数对应的增益值Gain相乘获得中频信号相对于接收信号的增益rssi_v。

同时，所述获取装置还可以包括自动增益控制单元36和延时控制单元37。其中，自动增益控制单元36是自动增益控制环路的一部分，其输入数字中频信号，根据信号幅度输出自动增益控制系数，并将其反馈到模拟接收电路2。同时，自动增益控制电路36还可以根据数字中频信号的幅度判断何时接收到有效的数字中频信号，在数字中频信号的幅度足够大时(也即数字中频信号有效时)输出表征信号接收时刻的自动增益控制开始信号agc_start。自动增益控制电路36会在检测到自动增益控制开始信号agc_start后开始进行自动增益控制操作，以在一段时间后使得自动增益控制环路进入稳定状态。在刚进入接收状态时，自动增益控制单元36将自动增益控制系数的初始值设置为最大值,即使模拟接收电路2的增益档位一开始就打到最大值，以防止接收的无线信号非常小的时候，由于增益不够大而被过滤掉。当有效信号(接收的无线信号有效，也相当于数字中频信号有效)到来时，自动增益控制单元36输出有效的自动增益控制开始信号agc_start，即将agc_start置为1，表明此时开始进入自动增益控制阶段，然后开始根据中频信号进行自动增益控制系数的调整，经过一段时间的调整后，自动增益控制系数会停在一个合适的值AGC_final。在自动增益控制系数开始调整的同时，数字接收电路3中的解调电路(图中未示出)开始工作，将数字中频信号进行解调，并输出解调结果。由于在自动增益控制环路稳定前，系统未进入稳定状态，各环节误差较大，即使计算获得接收信号强度指示也没有使用价值。因此，延时控制单元37将自动增益控制单元36在自动增益控制开始信号转为有效后延迟预定时间再使能增益获取单元35和中频信号强度获取单元34。由此，可以避免增益获取单元35和中频信号强度获取单元34在自动增益控制调整阶段工作，降低系统功耗。

优选地，可以为中频信号相对于接收信号的增益rssi_v以及中频信号强度rssi_dig分别设置寄存器38和39，以对其进行存储。接收信号强度指示获取单元33可以通过数据总线读取对应的寄存器获取增益rssi_v以及中频信号强度rssi_dig，并进而进行接收信号强度指示的获取。

图4是本发明实施例的示例性时序图。如图4所示，在有效信号到来前，自动增益控制开始信号agc_start保持低电平，自动增益控制系数保持最大值，寄存器38和39中的中频信号相对于接收信号的增益rssi_v以及中频信号强度rssi_dig为上一次计算结果。当输入的数字中频信号幅度足够大时，认为有效信号到来。自动增益控制开始信号agc_start被置为高电平，同时，自动增益控制开始，以使得数字中频信号可以落在预定的幅度范围内。经过t_agc时间周期的调整，自动增益控制环路稳定，自动增益控制系数停留在稳定值AGC_final。在自动增益控制开始信号agc_start被置为高电平后，延时控制单元37会启动一个计时器，输出一个上升沿滞后于agc_start预定时间rssi_delay的信号rssi_latch。该信号用于作为增益获取单元35和中频信号强度获取单元34的使能信号或寄存器38和39的使能信号，启动中频信号相对于接收信号的增益rssi_v以及中频信号强度rssi_dig的计算和/或更新。为了保证中频信号相对于接收信号的增益rssi_v以及中频信号强度rssi_dig在自动增益控制环路稳定后进行，延迟时间rssi_delay应大于自动增益控制的调整周期t_agc。

应理解，图3所示的获取装置及其各部件可以采用多个电路模块通过集成电路内部布线或印制电路板布线连接实现。同时，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的数据处理装置来实现，它们可以集中在单个数据处理装置上，或者分布在多个数据处理装置所组成的网络上，可选地，他们可以用数据处理装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

本发明实施例根据分析发现，信号由天线传输至模拟接收电路过程中的衰减与信号内容无关，而是与接收频率相关，由此，根据接收频率获取与该衰减相关的第一补偿值，同时，在模拟接收电路进行信号放大的过程中，不同的自动增益控制系数所对应的增益会存在误差，该误差与信号内容无关，而是与自动增益控制系数相关，由此，根据自动增益控制系数获取与该误差相关对应的第二补偿值，通过第一补偿值和第二补偿值对上述衰减和误差进行补偿，从而提高RSSI的获取精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接收信号强度指示的获取方法，包括：

根据接收频率获取对应的第一补偿值；

根据自动增益控制系数获取对应的第二补偿值；

根据所述第一补偿值和所述第二补偿值以及中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益获取所述接收信号强度指示；

其中，所述第一补偿值用于表征不同接收频率下的无线信号在传输到模拟接收电路过程中的衰减，所述第二补偿值用于表征不同自动增益控制系数对应的增益误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中频信号强度根据中频信号的功率获取。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中频信号强度根据所述中频信号功率查表获得。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中频信号相对于接收信号的增益根据自动增益控制环路的自动增益控制系数计算获取。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在有效信号到来后延迟预定时间再获取所述中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益，所述预定时间大于自动增益控制的调整周期。

6.一种接收信号强度指示的获取装置，包括：

第一补偿获取单元，用于根据接收频率获取对应的第一补偿值；

第二补偿获取单元，用于根据自动增益控制系数获取对应的第二补偿值；

接收信号强度指示获取单元，用于根据所述第一补偿值和所述第二补偿值以及中频信号强度和中频信号相对于接收信号的增益获取所述接收信号强度指示；

其中，所述第一补偿值用于表征不同接收频率下的无线信号在传输到模拟接收电路过程中的衰减，所述第二补偿值用于表征不同自动增益控制系数对应的增益误差。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

中频信号强度获取单元，用于根据中频信号的功率获取所述中频信号强度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述中频信号强度获取单元包括：

功率计算子单元，用于计算中频信号的功率；以及

查找子单元，用于根据所述中频信号的功率查找预定的对应关系表获取对应的中频信号强度。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

增益获取单元，用于根据自动增益控制环路的自动增益控制系数计算获取中频信号相对于接收信号的增益。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

自动增益控制单元，用于输出自动增益控制系数；

延时控制单元，用于在自动增益控制开始信号有效后延迟预定时间使能所述增益获取单元和所述中频信号强度获取单元，所述自动增益控制开始信号用于表征自动增益控制的开始时刻，所述预定时间大于自动增益控制的调整周期。