CN108988885A

CN108988885A - 用于执行用于基于分组的协议的接收机中的自动增益控制的系统、装置和方法

Info

Publication number: CN108988885A
Application number: CN201810545417.4A
Authority: CN
Inventors: A.L.科班
Original assignee: Silicon Laboratories Inc
Current assignee: Silicon Laboratories Inc
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2018-12-11
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: CN108988885B; US20180351592A1; US10469112B2

Abstract

本发明涉及用于执行用于基于分组的协议的接收机中的自动增益控制的系统、装置和方法。在一个示例中，一种方法包括：在分组通信的开始时，针对接收机的多个增益组件设置最大增益设置；以及在分组通信的前导码部分期间，响应于由接收机的第一组件输出的第一信号大于第一阈值和由接收机的第二组件输出的第二信号大于第二阈值中的至少一个而减小用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置。

Description

用于执行用于基于分组的协议的接收机中的自动增益控制的系统、装置和方法

背景技术

在无线电接收机中，通常通过天线接收传入射频（RF）信号。信号然后在接收机的信号处理路径中被处理。一般的接收操作包括放大、滤波、下变频和数字化，从而产生数字化信号，其然后可以被数字地处理，诸如针对特定调制技术的解调。

许多接收机包括多个放大器或其他增益组件。这些增益组件中的至少一些可以被控制。虽然许多增益控制技术是已知的，但是这样的技术可能遭受各种损伤，包括复杂性和处理困难。某些技术中的困难的一个原因是对仅在信号的数字处理后可用的接收信号强度指示符（RSSI）信息的依赖，其继而可能导致更新增益组件中的延迟，这可能不利地影响接收机操作。

发明内容

在一个方面中，实施例包括一种接收机，其具有：低噪声放大器（LNA），接收并放大射频（RF）信号并具有第一可控增益；混频器，将RF信号下变频为中频（IF）信号；第一滤波器，耦合到混频器以对IF信号进行滤波；可编程增益放大器（PGA），耦合到第一滤波器以放大经滤波的IF信号并具有第二可控增益；数字化器，将经滤波的IF信号数字化为数字化信号；数字信号处理器（DSP），处理数字化信号；第一功率检测器，响应于超过第一阈值的RF信号而输出具有第一值的第一检测信号；第二功率检测器，响应于超过第二阈值的IF信号而输出具有第三值的第二检测信号；和控制器，响应于第一检测信号和第二检测信号，从最大增益设置动态地更新LNA和PGA中的一个或多个的增益设置。

在实施例中，对于第一分组通信，控制器将要基于第一检测信号和第二检测信号在第一分组通信的前导码（preamble）部分期间更新LNA和PGA中的一个或多个的增益设置不多于三次。当控制器在前导码部分期间更新增益设置少于三次时，控制器可以基于从DSP获得的接收信号强度指示信息来进一步更新LNA和PGA中的一个或多个的增益设置。

在实施例中，控制器将要响应于响应于RF信号小于第一阈值具有第二值的第一检测信号和响应于IF信号小于第二阈值具有第四值的第二检测信号而维持最大增益设置。控制器还可以更新被耦合以从天线接收RF信号并且将RF信号提供给LNA的无源（passive）增益网络的增益设置。控制器可以响应于具有第一值的第二检测信号和响应于RF信号小于第一阈值具有第二值的第一检测信号而将LNA和PGA中的一个或多个的增益设置更新为第一预定增益设置。在实施例中，控制器将要从表中获得第一预定增益设置。在该实施例中，接收机还可以包括存储表的非易失性存储装置，表具有多个条目，每个条目具有用于至少LNA和PGA的预定增益设置。多个条目中的预定增益设置可以基于对接收机的特性的先验知识，包括不期望与期望信号之比、接收机的增益特性、接收机的滤波特性、以及根据接收机的增益设置的噪声系数（noise figure）。

在另一方面中，一种方法包括：在分组通信的开始时，针对接收机的多个增益组件设置最大增益设置；以及在分组通信的前导码部分期间，响应于由接收机的第一组件输出的第一信号大于第一阈值和由接收机的第二组件输出的第二信号大于第二阈值中的至少一个而减小用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置。

在实施例中，该方法还包括使用用于多个增益组件中的一个或多个的预定增益设置来减小增益设置，预定增益设置从非易失性存储装置获得。可以至少部分地基于第一检测信号和第二检测信号来访问非易失性存储装置以获得预定增益设置。该方法还可以包括，在使用用于多个增益组件中的一个或多个的预定增益设置来减小增益设置之后，在分组通信的前导码部分期间，基于接收信号强度指示符信息来更新用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置。

在实施例中，该方法还可以包括：从接收机的RF峰值检测器接收第一检测信号以标识第一信号大于第一阈值；和从接收机的IF峰值检测器接收第二检测信号以标识第二信号大于第二阈值。该方法还可以包括在分组通信的前导码部分期间在不多于两次迭代内减小用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置。以这种方式，接收机可以被控制成在分组通信的有效载荷部分期间不饱和。

在另一方面中，一种系统包括：天线，接收RF信号；第一放大器，耦合到天线以放大RF信号，第一放大器具有第一可控增益；混频器，将RF信号下变频为第二频率信号；第二放大器，耦合到混频器以放大第二频率信号，第二放大器具有第二可控增益；数字化器，将第二频率信号数字化为数字化信号；DSP，处理数字化信号；第一峰值检测器，响应于超过第一阈值的RF信号而输出有效的（active）第一检测信号；第二峰值检测器，响应于超过第二阈值的第二频率信号而输出有效的第二检测信号；和增益控制器，将第一放大器的增益设置设置为第一最大增益设置，并将第二放大器的增益设置设置为第二最大增益设置，并且在RF信号的前导码部分期间，响应于有效的第一检测信号和有效的第二检测信号中的至少一个，将第一放大器的增益设置减小到第一预定增益设置，并将第二放大器的增益设置减小到第二预定增益设置。

在实施例中，增益控制器将要响应于响应于RF信号小于第一阈值的非有效的第一检测信号和响应于第二频率信号小于第二阈值的非有效的第二检测信号而维持第一最大增益设置和第二最大增益设置。增益控制器还可以在前导码部分期间，在第一放大器的增益设置的减小和第二放大器的增益设置的减小之后，基于从DSP获得的接收信号强度指示信息而更新第一放大器和第二放大器中的至少一个的增益设置。

在实施例中，该系统包括存储多个条目的非易失性存储装置，每个条目具有用于至少第一放大器和第二放大器的预定增益设置，并且其中增益控制器将要至少部分地基于有效的第一检测信号和有效的第二检测信号来访问第一条目以获得第一预定增益设置和第二预定增益设置。

附图说明

图1是根据实施例的接收机的框图。

图2A是根据实施例的方法的流程图。

图2B是根据另一实施例的方法的流程图。

图3是根据又一实施例的另一方法的流程图。

图4是根据实施例的又一方法的流程图。

图5是包括如本文所述的接收机的集成电路的框图。

具体实施方式

在各种实施例中，接收机设有用于以快速地更新接收机的各种增益组件的增益设置使得所传送的信息不会丢失的方式执行自动增益控制（AGC）操作的技术。更具体地，实施例可以用于广范围的基于分组的通信协议的接收机中，作为示例，在其中AGC组件更新可以发生在分组通信的前导码部分内，使得增益设置可以在分组的实际有效载荷数据的传送之前被更新并完成。作为示例，诸如Bluetooth^TM、Zigbee^TM以及许多其他物联网（IoT）协议之类的基于分组的协议可以利用实施例。实施例也可以适用于用于恒定幅度调制信号（诸如频移键控（FSK）、高斯频移键控（GFSK）、最小移频键控（MSK））和大多数其他亚千兆赫兹（GHz）IoT标准的接收机。

在本文描述的特定示例中，可以使用增益回退技术，在其中增益控制过程开始于用于接收机的多个增益组件的最大增益设置，并且基于实际上利用最大增益设置所测量的信号电平来选择性地将这些增益设置中的一个或多个减小到其他预定值。在一个特定实施例中，执行最多三步过程来完成增益设置。进一步理解的是，在一些实施例中，本文描述的AGC技术可以首先使用从接收机的射频（RF）和中频（IF）部分内的功率检测器（在本文中也称为峰值检测器）获得的信号信息来执行增益组件的增益控制。然后，仅可选地，可以使用从经数字处理的信号信息所获得的接收信号强度指示符（RSSI）信息来（潜在地）微调增益组件中的一个或多个。

在实施例中，AGC技术可以适于在实际有效载荷开始之前在分组的到达处稳定（settle）。在过程的结束时，增益通常稳定到所需的信噪比（SNR）（诸如由接收机制造商规定的SNR或由给定的通信协议规定的SNR）在其处遇到几分贝（dB）的余量的最小电平。以这种方式，接收链的动态范围被最大化，并且因此防止接收机信道的饱和，如果相对较强的阻塞物（blocker）在期望数据的接收期间到达的话。与实施例相比而言，常规的AGC算法使用RSSI信息来驱动增益控制。然而，增益改变后的RSSI的稳定相对较慢，因为信号通过包括数字信道滤波器的完整接收机链。此外，阻塞物位置及其电平的可见度在RSSI读数中很低。

根据实施例的AGC技术也使用相关的信号链信息，包括（但不限于）：沿着信号链的增益和滤波特性、信号链的不期望与期望信号比（U/D）被规定为在各种偏移频率处容许（例如，参考灵敏度处的用于相邻信道的40dB、分开的两个信道处的50dB）、以及根据增益设置的噪声系数（NF）。利用该信息，AGC技术可以基于多个峰值检测器读数来快速地设置接下来的增益设置。

现在参考图1，示出了根据实施例的接收机的框图。如图1所示，接收机1是具有输入节点的无线电接收机。在各种实施例中，可以是包括接收机的集成电路（IC）的输入引脚的输入节点5接收来自给定天线的传入RF信号（RFin）。如所见，RF信号被提供给衰减器10。在实施例中，衰减器10可以被实现为无源增益网络，例如包括电感器（L）和并联耦合的电容（C）和电阻（R）。在不同的实施例中，可以动态地控制这些RLC组件中的一个或多个以控制衰减的量，使得衰减器10被认为是接收机1的增益组件之一。要注意的是，衰减器10构成接收机1的第一增益控制区域12。尽管不在这方面中限制实施例，但在一个特定实施例中，衰减器10可以提供-11dB至9dB的可控增益（例如，其中每更新具有2dB步进（step））。在一个实施例中，可以动态地控制电阻R以调整第一增益控制区域12的增益设置。

在衰减器10中的任何衰减之后，RF信号被提供给低噪声放大器（LNA）20。在LNA 20中的放大之后，RF信号被提供给混频器25。在各种实施例中，混频器25可以将RF信号下变频为IF信号。从其，IF信号被提供给互阻抗放大器（TIA）30，互阻抗放大器将混频器IF电流转换为电压信号。要注意的是，LNA 20、混频器25和TIA 30构成接收机1的第二增益控制区域22。尽管不在这方面中限制实施例，但在一个特定实施例中，第二增益控制区域22（并且在一些情况下特别是LNA 20）可以具有范围从4dB至30dB的可控增益（例如，其中具有2dB步进）。

衰减器10中的衰减之后的RF信号被进一步提供给第一峰值检测器15，第一峰值检测器15作为宽带检测器来操作，以将从衰减器10输出的RF信号的功率与第一阈值（Pth1）进行比较。当RF信号电平超过该阈值时，峰值检测器15将有效的检测信号RFpkd输出到AGC控制器80，其细节在下面描述。尽管不在这方面中限制实施例，但在一个特定实施例中，该第一阈值Pth1可以被设置为-26dBm。当然，在其他实施例中，其他值是可能的。

仍然参考图1，TIA 30的输出被提供给低通滤波器（LPF）40以用于低通滤波。该经低通滤波的信号被提供给可编程增益放大器（PGA）50。在所示的实施例中，LPF 40和PGA 50构成第三增益控制区域42。尽管不在这方面中限制实施例，但在一个特定实施例中，第三增益控制器区域42可以具有在-12dB至12dB之间的可控增益（例如，其中具有2dB步进）。

要注意的是，从PGA 50输出的IF信号被提供给数字化器即模数转换器（ADC）60。如进一步图示的，该IF信号被进一步提供给另一个峰值检测器55，其在所示的实施例中是IF峰值检测器。峰值检测器55作为窄带检测器操作，以将该IF信号功率与第二阈值（Pth2）进行比较。在一个实施例中，该第二阈值Pth2可以被设置在-15dBm处，尽管当然其他值是可能的。如上面的讨论那样，当IF信号电平超过该阈值时，峰值检测器55将有效的检测信号IFpkd输出到AGC控制器80。此外，利用用于第一、第二和第三增益控制区域的上述示例增益可控性，接收机总体上可以具有51dBm的可控增益总量（Gtotal）。更具体地，每个单独可控增益控制区域可以具有分别为9dBm、30dBm和12dBm（对应于max（G1，G2，G3））的最大增益设置。

仍然参考图1，ADC 60的数字化输出（Dout）被提供给数字信号处理器（DSP）70。如所图示的，可以在信道滤波器75中执行信道滤波。此外，DSP 70可以分析经信道滤波的输出以确定RSSI信息，如本文所述，在某些情况下，RSSI信息可以用于执行增益组件中的一个或多个的微调。DSP 70还可以数字地处理并输出经处理的数据。

在实施例中，AGC控制器80可以被实现为专用微控制器或其他可编程硬件控制电路，诸如可编程逻辑。在其他情况下，AGC控制器80可以使用其他硬件电路、固件、软件和/或其组合来实现，以基于来自峰值检测器15和55的检测到的输出来控制接收机1内的各种增益组件的增益设置。此外，要理解的是，AGC控制器80可以在小时间窗内高效地执行该增益控制，例如完全在数据通信的前导码部分内，使得通信的有效载荷数据不会丢失。

如所图示的，AGC控制器80包括存储装置85，存储装置85在实施例中可以被实现为非易失性存储装置或其他非暂时性存储介质。非易失性存储装置85可以存储包括多个条目的表，每个条目用于存储用于接收机1的各种增益组件的一组预定增益设置，使得在增益控制器80的控制下，可以访问选择的一组设置并将其用于更新接收机1内的对应增益组件的增益设置。注意，可以使用预定增益设置，因为先验已知的接收机的特性被用于例如在设计时间期间确定这些增益设置，如在实际接收机（诸如制造的集成电路）的实验室测试期间确认的。以这种方式，保证了这些预定设置当被如本文所述的控制器用于在分组通信的前导码部分期间执行AGC操作时使得接收机能够以保证和确保接收机不会饱和的方式执行接收操作。也就是说，即使在其中发生信号条件的改变（包括突然出现一个或多个强阻塞物信道）的情况下，也可以防止饱和。在一些实施例中，存储装置85还可以存储指令，该指令在由控制器80执行时使得接收机1能够执行本文所述的AGC技术，包括完全在分组通信的前导码部分内执行的增益回退技术。

现在参考图2A，示出的是根据实施例的方法的流程图。更具体地，方法100是如本文所述的用于执行自动增益控制的方法。因此，方法100可以由诸如图1的AGC控制器80的AGC控制器执行，以在分组通信的前导码部分期间执行AGC。如所图示的，方法100通过将接收机的增益组件设置为它们的最大增益设置而开始（框105）。接下来，控制转到菱形框110，在其中确定是否在接收机内接收到传入分组。如果是，则控制转到框115，其中接收机链内的信号的功率可以在RF和IF两者处测量（使用如本文所述的峰值检测器）。

接下来，在菱形框120处确定这些功率电平中的至少一个是否超过对应的阈值。如果否，则最大增益设置可能是适当的，并且因此，控制转到菱形框125。如所见，在菱形框125处，可以确定是否发生了给定数量（例如，N）的增益更新迭代。在不同的实施例中，该数量N可以是可编程的。在一个特定实施例中，N可以被设置为2，使得可以在AGC操作结束之前发生（最多）两次增益设置更新（在初始增益设置之后）。当确定已经发生了该给定数量的更新迭代时，控制转到框140，在其中可以利用当前增益设置来发生接收到的分组的处理。

如果作为代替在菱形框125处确定未发生给定数量的更新迭代，则控制转到可选框130。在框130处，可以基于RSSI信息来更新这些增益设置中的一个或多个，因为在前导码部分内并且在数据通信的有效载荷部分开始之前仍然存在可用的时间来获得RSSI信息（基于对接收到的信号的进一步处理）。此后，控制转到框140，在其中接收有效载荷部分并用当前增益设置处理。

仍然参考图2A，作为代替，如果在菱形框120处确定至少一个功率电平超过对应的阈值，则控制转到框160，在其中可以基于这些检测到的功率电平来更新一个或多个增益设置。要理解的是，如本文所述，取决于哪些检测器被拨动（trip）以及先前执行的增益更新的数量，例如存储在非易失性存储装置中的一组给定预定增益设置可以被获得并且在框160处用于更新增益设置。控制从框160转到菱形框180，在其中确定是否发生了N次更新迭代。如果尚未发生给定数量的更新迭代，则控制转回到框115，在其中可以再次进行功率测量。作为代替，如果确定发生了给定数量的更新迭代，则控制转到框140，以用于利用当前增益设置来接收和处理有效载荷部分。要理解的是，虽然在图2A的实施例中以该高电平示出，但许多变化和替代是可能的。

现在参考图2B，示出了根据实施例的另一方法的流程图。方法200可以由诸如图1的AGC控制器80的AGC控制器执行，以在分组通信的前导码部分期间执行AGC。如所见，方法200通过针对接收机的增益组件设置最大增益设置而开始（框205）。注意，该增益控制可以发生在接收到的分组的开始处，例如在分组的前导码部分期间。在实施例中，方法200的AGC控制在接收期间在每个分组的开始处（在前导码部分期间）发起。接收到的数据通常具有多个分组。

在任何情况下，方法200从框205转到菱形框210以确定IF峰值检测器（并且仅IF峰值检测器）是否超过其阈值。在实施例中，该确定可以基于IF峰值检测器的输出，当IF信号超过其阈值时该输出可以是逻辑高值。如果是，则控制转到框212，在其中增益设置可以被减小到可以从给定存储装置获得的一组第一预定设置。在针对增益设置的该更新和由峰值检测器进行的另一测量之后，在菱形框215处确定两个峰值检测器是否都不超过其阈值。如果是，则可以维持当前增益设置（框220）。然而，为了执行任何精细更新，可以基于RSSI信息来调整增益设置中的一个或多个。尽管如此，要理解的是，利用通过方法200的该路径，最终的增益设置仅在两个步骤中发生，即在初始增益设置、初始测量、第二增益设置和第二测量之后。

作为代替，如果在菱形框215处确定峰值检测器中的至少一个超过其阈值，则控制转到框225，在其中增益设置可以被减小到例如从存储装置的另一条目获得的一组第四预定设置。此时，利用具有增益更新的该第三通过，确保存在正确的增益设置，并且因此，控制转到框230，在其中可以维持增益设置（其中具有通过RSSI信息的潜在更新）。

仍然参考图2B，如果在菱形框210处确定仅IF峰值检测器未超过其阈值，则控制转到菱形框240以在该初始增益设置之后确定两个峰值检测器是否都不超过其对应的阈值。如果是这种情况，则控制转到框245，在其中可以维持增益设置（其中具有通过RSSI信息的潜在更新）。

如果菱形框240处于负，则控制转到菱形框250以确定（仅）RF峰值检测器是否超过其阈值。如果是，则控制转到框255，在其中可以将增益设置降低到一组第二预定设置。之后，发生另一测量，并且在菱形框260处确定两个峰值检测器是否都不超过其阈值。如果是，则控制转到框265，在其中可以维持增益设置（其中具有通过RSSI信息进的潜在更新）。否则，控制转到框270，在其中增益设置可以被减小到一组第五预定设置。从框270，控制转到框275，在其中可以维持增益设置（其中具有通过RSSI信息的潜在更新）。

仍然参考图2B，如果在菱形框280处确定两个峰值检测器都超过其阈值，则控制转到框282，在其中增益设置可以被减小到一组第三预定设置。在更新这些设置并且从峰值检测器获得另一测量之后，在菱形框284处确定两个峰值检测器是否都不超过其阈值。如果是这种情况，则控制转到框285，在其中可以维持增益设置（其中具有通过RSSI信息的潜在更新）。如果否，则控制转到框286，在其中增益设置可以被减小到一组第六预定设置。在更新这些设置并且从峰值检测器获得另一测量之后，在菱形框290处确定两个峰值检测器是否都不超过其阈值。如果是，则控制转到框292，在其中可以维持增益设置（其中具有通过RSSI信息的潜在更新）。否则，如果确定至少一个峰值检测器超过其阈值，则控制转到框295，在其中增益设置可以被减小到一组第七预定设置。此时，在针对增益设置的各种更新之后，确保增益设置是适当的，并且因此方法200结束（在框297处），而没有基于RSSI信息的可选更新。要理解的是，虽然在图2B的实施例中以该高电平示出，但许多变化和替代是可能的。

现在参考图3，示出了根据又一实施例的方法的流程图。更具体地，图3所示的方法300是AGC技术的另一表示，其中可以基于在增益控制过程的多个步骤处执行的测量来选择各种预定增益设置。方法300（其可以由诸如图1中的控制器80的控制器执行）通过针对多个增益控制区域（即，如上在图1中讨论的第一第二和第三增益控制区域）中的每个设置最大增益设置而开始。在所示的实施例中，这些初始增益设置（框305）提供用于第一增益控制区域的第一预定值（GA1）、用于第二增益控制区域的（GB1）以及用于第三增益控制区域的（GC1）。如进一步所见，这些预定增益设置也对应于预定噪声系数（NF1），其提供关于针对接下来的增益设置允许多少增益回退的信息。

如图3所图示的，在这些初始增益设置（其可以对应于用于可控增益元件的最大增益设置）之后，在框310处进行第一测量，即可以接收并分析RF峰值检测器和IF峰值检测器的输出。取决于这两个检测器输出的值，增益更新可以（或可以不）发生。更具体地，如图3所示，在第一测量（框310）之后，存在四个可能的检测器读数（（0,0）（0,1）（1,0）和（1,1）），其中第一位是RF检测器的输出，并且第二位是IF检测器的输出。并且如所见，针对接下来的步骤存在四个可能的对应增益设置（框312、314、316和318）。

如所图示的，当两个峰值检测器都不拨动时（即（0,0）的检测器读数），已知存在低功率期望信道（D）或低功率不期望信道（U）。因此，在框312处不发生更新并且维持原始的最大增益设置。作为代替，如果读数是（0,1），则先验地知道，阻塞物只能是诸如相邻信道阻塞物（N+1阻塞物）的近距离（close-in）阻塞物，或者期望的信道具有中等功率。在这种情况下，最小期望信号电平（PDmin）不能低于：Pth2-U/D-Gtotal（f），其中Pth2是IF峰值检测器的阈值电平，U/D是不期望与期望信号比，并且Gtotal（f）是包括在拨动的检测器前面的滤波的总增益，全部以dB为单位。在这种情况下，可以降低增益（框314）直到NF增加小于PDmin-PD灵敏度的量，其中PD灵敏度是在可靠接收的情况下的最小期望信号功率。如果在该第一测量之后检测器输出为（1,0），则这指示期望信号不如非期望信号那么强，并且阻塞物是诸如替代信道（N+2阻塞物）或更高偏移阻塞物的遥远（far-out）阻塞物，并且读数施加不同的PDmin电平，并且相应地使用框316处的增益设置进行增益回退。在这种情况下，PDmin不能低于Pth1-U/D-GA1，其中Pth1是RF峰值检测器的阈值电平，GA1是前端无源网络的最大增益（图3的框312处）。最后，如果在该第一测量之后检测器输出为（1,1），则这指示强的期望或不期望信道，并且可以在框318处相应地更新增益设置。

接下来，在对增益设置进行任何增益更新（在框314、316或318中的给定一个中）之后，在框320处发生另一测量。如所见，取决于这些峰值检测器输出的值，给定的一组预定增益设置（框322、324、326、328和/或329）可以用于更新增益组件。

最后，发生第三测量（框330）。并且如果峰值检测器输出中的任一个被拨动，则在框336处可以发生增益更新。否则，增益更新过程结束（在框332、334、335和340中的任何一个处）。注意，在其中进行最多两次测量的情况下（如在停止点332、334和335处所指示的），可以基于RSSI信息对一个或多个增益组件发生精细调整。

图4是根据又一实施例的方法的流程图。更具体地，方法400是用于执行如本文所述的AGC技术的另一方法。在图4的实施例中，示出了用于示例接收机的特定增益设置，以及对应的噪声系数。例如，在框405处，可以对最大增益设置进行初始增益设置，其对应于51dB的总增益（如所示的，分割成用于第一增益控制区域的9dB、用于第二增益控制区域的30dB、以及用于第三增益控制区域的12dB）。通常，方法400如上面关于方法300所描述的那样进行。具体地，在框405处的该初始增益设置之后，发生第一测量（框410）。然后基于峰值检测器输出，增益控制更新可以发生在框414、416或418中的给定一个处（或者在框412处维持原始增益）。另一测量可以发生在框420处。适当的增益控制更新可以发生在框422、424和426中的给定一个处。注意，在本实施例中，与图3的一般方法相比，在第一测量（框410）之后的（1,1）读数的情况被简化。更具体地，在第二测量420中，如果解码器读数不是（0,0）（不管读数是（0,1）、（1,0）还是（1,1）），则增益被设置为单个设置（框426处的（-11,20,0））。最后，如果发生第三测量430并且检测器中的任一个拨动，则控制转到框438，在其中可以执行最终增益设置更新。否则，方法400在单次或两次测量之后结束（在框432、434和436中的给定一个处）。要理解的是，虽然图4中的示例提供了用于预定增益控制设置的具体值，但许多其他实现是可能的。

在实施例中，AGC操作可以提供以下益处和优点：（1）针对每个AGC步骤的给定观察时间的更快稳定时间（例如，<1.5微秒（usec），对于Bluetooth^TM低能耗和Zigbee^TM接收机链，其中每个增益设置具有0.5usec）（因为信号不必传播到RSSI确定）；（2）或对于固定的总体AGC稳定时间，每步更多时间，意味着更准确的信号测量；和（3）与仅RSSI的AGC算法相比，实现了阻塞物功率电平和位置的更好可见度。因此，可以应用取决于阻塞物特性的更优增益分布。作为结果，接收机可以容许更高的阻塞物。实施例还可以用于非恒定包络信号（例如AM调制阻塞物）。

现在参考图5，示出的是包括具有执行如本文所述的AGC更新的控制器的接收机的集成电路的框图。更具体地，如图5所图示的，集成电路500是代表性的无线收发机，诸如可以用于许多不同类型的应用中的WiFi收发机。本文感兴趣的是，注意，IC 500包括微控制器单元（MCU）510。在不同的实施例中，MCU 510可以被实现为可以执行关于收发机的各种控制操作的通用微控制器。更具体地，对于本文的实施例，MCU 510可以被配置为执行AGC技术。为此目的，MCU 510可以包括或可以耦合到存储指令的非暂时性存储介质，所述指令在被执行时使得MCU 510能够动态地执行本文所讨论的增益控制操作。

如所示，信号处理路径540包括无源网络550，在实施例中，无源网络550可以被实现为诸如上面关于图1所描述的衰减器。如所见，增益控制设置可以从MCU 510提供到无源网络550以在分组的前导码部分期间动态地更新增益控制设置。无源网络550继而耦合到低噪声放大器（LNA）555以接收和调节传入的RF信号。如所图示的，LNA 555可以从MCU 510接收增益控制设置，如本文所述。该经调节的信号继而被提供给混频器560，混频器560被配置为使用混频信号将传入RF信号下变频为较低频率信号（例如，基带或低中频信号）。

继而，经下变频的信号被输出到滤波器565，滤波器565对经下变频的信号进行滤波。继而，该滤波后的经下变频的信号被提供到可编程增益放大器（PGA）570，并且继而到用于数字化的模数（ADC）转换器580。如所见，PGA 570进一步被耦合以从MCU 510接收增益控制设置，以在分组的前导码部分期间执行AGC技术，如本文所述。结果所得的数字化信号被提供给数字信号处理器590，数字信号处理器590继而可以进一步处理传入信号。注意，该数字化处理后的信号可以被提供给适当的下游处理电路。

在所示的实施例中，压控振荡器（VCO）530从时钟源520（其在一些情况下可以是片外时钟源）接收时钟信号。继而，VCO 530以给定的工作频率生成一个或多个时钟信号以在IC 500内使用。本文感兴趣的是，将输入时钟信号（例如，在2.4GHz处）的分频（divided）版本提供给信号处理路径540的混合器565。

在代表性的实施例中，由DSP 590输出的经处理的数据可以被提供给另一个集成电路，诸如可以相应地处理信号的微控制器或其他可编程电路。作为示例，包括诸如传感器、监视器等的无线收发机的物联网（IoT）设备可以用于测量信息或提供用户输入并且经由集成电路500的发送信号处理路径传送这样的用户输入（为了便于在图5中的图示而未示出）。继而，这些IoT传送的信号可以由另一个设备（诸如给定IoT系统内的中枢设备）接收，其继而可以经由中央中枢计算机等将信号传送到基于互联网的目的地，诸如服务器。

虽然已经关于有限数量的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将从中领会到许多修改和变化。意图是所附权利要求覆盖如落入该本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改和变化。

Claims

1.一种接收机，包括：

低噪声放大器（LNA），接收并放大射频（RF）信号，LNA具有第一可控增益；

混频器，将RF信号下变频为中频（IF）信号；

第一滤波器，耦合到混频器以对IF信号进行滤波；

可编程增益放大器（PGA），耦合到第一滤波器以放大经滤波的IF信号，PGA具有第二可控增益；

数字化器，将经滤波的IF信号数字化为数字化信号；

数字信号处理器（DSP），处理数字化信号；

第一功率检测器，响应于超过第一阈值的RF信号而输出具有第一值的第一检测信号；

第二功率检测器，响应于超过第二阈值的IF信号而输出具有第三值的第二检测信号；和

控制器，响应于第一检测信号和第二检测信号，从最大增益设置动态地更新LNA和PGA中的一个或多个的增益设置。

2.根据权利要求1所述的接收机，其中，对于第一分组通信，控制器将要基于第一检测信号和第二检测信号在第一分组通信的前导码部分期间更新LNA和PGA中的一个或多个的增益设置不多于三次。

3.根据权利要求2所述的接收机，其中，当控制器在前导码部分期间更新增益设置少于三次时，控制器将要基于从DSP获得的接收信号强度指示信息来进一步更新LNA和PGA中的一个或多个的增益设置。

4.根据权利要求1所述的接收机，其中，控制器将要响应于响应于RF信号小于第一阈值具有第二值的第一检测信号和响应于IF信号小于第二阈值具有第四值的第二检测信号而维持最大增益设置。

5.根据权利要求1所述的接收机，其中，控制器还将要更新被耦合以从天线接收RF信号并且将RF信号提供给LNA的无源增益网络的增益设置。

6.根据权利要求1所述的接收机，其中，控制器将要响应于具有第一值的第二检测信号和响应于RF信号小于第一阈值具有第二值的第一检测信号而将LNA和PGA中的一个或多个的增益设置更新为第一预定增益设置。

7.根据权利要求6所述的接收机，其中，控制器将要从表中获得第一预定增益设置。

8.根据权利要求7所述的接收机，还包括存储表的非易失性存储装置，所述表具有多个条目，每个条目具有用于至少LNA和PGA的预定增益设置。

9.根据权利要求8所述的接收机，其中，多个条目中的预定增益设置基于对接收机的特性的先验知识，包括不期望与期望信号之比、接收机的增益特性、接收机的滤波特性、以及根据接收机的增益设置的噪声系数。

10.一种包括指令的至少一个计算机可读存储介质，所述指令在被执行时使得系统能够：

在分组通信的开始时，针对接收机的多个增益组件设置最大增益设置；和

在分组通信的前导码部分期间，响应于由接收机的第一组件输出的第一信号大于第一阈值和由接收机的第二组件输出的第二信号大于第二阈值中的至少一个而减小用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置。

11.根据权利要求10所述的至少一个计算机可读存储介质，还包括在被执行时使得系统能够使用用于多个增益组件中的一个或多个的预定增益设置来减小增益设置的指令，预定增益设置从非易失性存储装置获得。

12.根据权利要求11所述的至少一个计算机可读存储介质，还包括在被执行时使得系统能够至少部分地基于第一检测信号和第二检测信号来访问非易失性存储装置以获得预定增益设置的指令。

13.根据权利要求11所述的至少一个计算机可读存储介质，还包括在被执行时使得系统能够在使用用于多个增益组件中的一个或多个的预定增益设置来减小增益设置之后在分组通信的前导码部分期间基于接收信号强度指示符信息来更新用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置的指令。

14.根据权利要求10所述的至少一个计算机可读存储介质，还包括在被执行时使得系统能够执行以下操作的指令：

从接收机的射频（RF）峰值检测器接收第一检测信号以标识第一信号大于第一阈值；和

从接收机的中频（IF）峰值检测器接收第二检测信号以标识第二信号大于第二阈值。

15.根据权利要求10所述的至少一个计算机可读存储介质，还包括在被执行时使得系统能够在分组通信的前导码部分期间在不多于两次迭代内减小用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置的指令。

16.根据权利要求10所述的至少一个计算机可读存储介质，还包括在被执行时使得系统能够减小用于多个增益组件中的一个或多个的增益设置使得接收机在分组通信的有效载荷部分期间不会饱和的指令。

17.一种系统，包括：

天线，接收射频（RF）信号；

第一放大器，耦合到天线以放大RF信号，第一放大器具有第一可控增益；

混频器，将RF信号下变频为第二频率信号；

第二放大器，耦合到混频器以放大第二频率信号，第二放大器具有第二可控增益；

数字化器，将第二频率信号数字化为数字化信号；

数字信号处理器（DSP），处理数字化信号；

第一峰值检测器，响应于超过第一阈值的RF信号而输出有效的第一检测信号；

第二峰值检测器，响应于超过第二阈值的第二频率信号而输出有效的第二检测信号；和

增益控制器，将第一放大器的增益设置设置为第一最大增益设置并将第二放大器的增益设置设置为第二最大增益设置，并且在RF信号的前导码部分期间，响应于有效的第一检测信号和有效的第二检测信号中的至少一个，将第一放大器的增益设置减小到第一预定增益设置并将第二放大器的增益设置减小到第二预定增益设置。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，增益控制器将要响应于响应于RF信号小于第一阈值的非有效的第一检测信号和响应于第二频率信号小于第二阈值的非有效的第二检测信号而维持第一最大增益设置和第二最大增益设置。

19.根据权利要求17所述的系统，其中，增益控制器还将要在前导码部分期间，在第一放大器的增益设置的减小和第二放大器的增益设置的减小之后，基于从DSP获得的接收信号强度指示信息而更新第一放大器和第二放大器中的至少一个的增益设置。

20.根据权利要求17所述的系统，还包括存储多个条目的非易失性存储装置，每个条目具有用于至少第一放大器和第二放大器的预定增益设置，并且其中增益控制器将要至少部分地基于有效的第一检测信号和有效的第二检测信号来访问第一条目以获得第一预定增益设置和第二预定增益设置。