CN114097280A - 无线设备 - Google Patents

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Abstract

一种无线设备包括至少一个天线和主接收机，该主接收机具有用于控制被施加到借助于天线所接收的信号的增益的第一自动增益控制电路。无线设备还包括辅助接收机，其被配置为监测借助于天线所接收的周期性参考信号的功率，并且进一步被配置为向主接收机发送功率信息。主接收机被配置为在唤醒时使用从辅助接收机接收的功率信息以协助第一自动增益控制电路的操作。

Description

无线设备
技术领域
本发明涉及无线设备，特别地，涉及无线设备中的接收机电路。
背景技术
在无线接收机中，常常使用自动增益控制(AGC)，以确保接收信号的幅度被适配，以使得接收机中的信号处理功能最佳地操作。
在蜂窝通信网络中的用户设备(UE)的情况下，UE在睡眠状态下花费一部分时间以便延长它的电池寿命，周期性地从睡眠状态中唤醒以便接收和解码寻呼信息。UE必须根据它从网络接收的参考信号来执行AGC，以便能够接收和解码寻呼信息。然而，这可能要求接收机从睡眠状态中唤醒以接收参考信号并执行AGC，然后，接收机不能够在它接收到寻呼信息之前恢复睡眠状态。在现有的针对第五代新无线电的提议的情况下，在每个子帧中不发送参考信号，这意味着UE能够在睡眠状态中花费的时间比它以其他方式的时间更短，因此，降低了UE的电池寿命。
在3GPP文档R1-1812363中提出的一个替代方案是从网络广播UE可用于调谐其AGC的附加参考信号，但是这降低了网络侧的能效。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种无线设备，其包括：至少一个天线；主接收机，其具有用于控制被施加到借助于天线所接收的信号的增益的第一自动增益控制电路；以及辅助接收机，其被配置为监测借助于天线所接收的周期性参考信号的功率，并且进一步被配置为向主接收机发送功率信息，其中，主接收机被配置为在唤醒时使用从辅助接收机接收到的功率信息来协助第一自动增益控制电路的操作。
辅助接收机可以具有比主接收机更低的功耗。
无线设备可以是被配置为在蜂窝通信网络中操作的用户设备装置，并且在这种情况下，周期性参考信号可以是由蜂窝通信网络广播的信号。
辅助接收机可包括被配置为允许辅助接收机检测周期性参考信号的定时器。
功率信息可包括指示周期性参考信号的功率的信息。
辅助接收机可包括第二自动增益控制电路，并且功率信息则可包括与由第二自动增益控制电路施加的增益相对应的信息。
辅助接收机可进一步包括频谱感测电路，该频谱感测电路被配置用于在比所述周期性参考信号更宽的带宽上测量信号功率，并且其中，所述功率信息包括关于在比所述周期性参考信号更宽的带宽上的信号功率的信息。
主接收机可被配置为唤醒以用于寻呼和/或测量机会，并且当所述周期性参考信号被广播时不唤醒。
辅助接收机可进一步包括基带处理电路，用于从借助于天线所接收的信号中提取附加信息，并且辅助接收机可进一步被配置为向主接收机发送附加信息。基带处理电路可被配置用于从周期性参考信号中和/或从借助于天线所接收的信号中的与周期性参考信号分离的部分中提取附加信息。
这具有以下优点：主接收机不需要被特意唤醒以监测周期性参考信号的功率，并且因此可以降低设备的总功耗。
附图说明
为了更好地理解本公开，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：
图1是无线设备的示意性框图；
图2示出在无线设备的各级处的信号电平的示例；
图3是示出无线设备中的接收机电路的示意性框图；
图4示出图3的接收机电路的操作；
图5是示出无线设备中的可替代接收机电路的示意性框图；
图6是示出无线设备中的另一可替代接收机电路的示意性框图；以及
图7示出图6的接收机电路的操作。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的无线设备。在该示例中，无线设备采用被配置为在蜂窝通信网络中使用的用户设备(UE)10的形式。然而，无线设备可以采用旨在接收无线信号的任何设备的形式。
UE包括一个射频(RF)收发机12，该收发机12被配置为经由RF前端电路14和天线16发送和接收蜂窝信号。这允许UE以一般常规的方式与蜂窝网络的无线电接入节点(诸如基站(gNB))通信。
UE 10还包括被配置用于运行UE的操作系统和应用软件的应用处理器18及其相关联的存储器20。另外，UE 10包括用于蜂窝通信的基带处理器或调制解调器22及其相关联的存储器26。
在本实施例中，UE 10还包括附加或辅助接收机26，其将在下文进行更详细的描述。辅助接收机26被设计为以比收发机12中的主接收机电路更低的功耗操作。例如，这可以通过将辅助接收机26设计为在一些方面具有比收发机12中的主接收机电路更低的性能来实现。更具体地，与收发机12中的主接收机电路相比，辅助接收机26可以在更窄的带宽上操作，或者可以能够容忍更多的时钟相位噪声，因此可以进行更低的功率设计。
辅助低功率接收机26可在与主收发机12和基带电路22分离的硅芯片中实现，或在与主收发机12和/或基带电路22被集成到单个封装中的单独管芯中实现，或者可被实现为主收发机12和/或基带电路22的一部分。
辅助低功率接收机26被连接到RF前端电路14，以使得它可以接收从无线电接入节点发送的信号。
在该所示的实施例中，RF前端电路14被配置为根据需要将所接收的信号引导至主收发机12或辅助接收机26。在其他实施例中，所接收的信号被引导至主收发机12和辅助接收机26两者，辅助接收机26可以根据需要对其进行动作。
因此，在该所示的实施例中，由主收发机12生成的发送信号被传递到功率放大器28，然后被传递经过双工器开关30到达天线16。
由天线16接收的信号被传递经过双工器开关30到达滤波器32，然后到达第二开关34，第二开关34根据需要将所接收的信号引导至主收发机12或辅助接收机26。
如下文更详细地描述的，辅助接收机26被配置为当主收发机12中的接收机电路处于睡眠模式时监测借助于天线16所接收的周期性参考信号的功率，并且进一步被配置为向主收发机12中的接收机电路发送功率信息。主接收机则被配置为在唤醒时使用从辅助接收机接收的功率信息来协助自动增益控制电路的操作。
图2示出UE 10中的自动增益控制(AGC)电路的操作。
如图2所示，热噪声电平的典型数字是-101dBm，本底噪声(noise floor)比它高8dB，即在-93dBm。在UE天线连接器处的最大信号电平是-25dBm。
AGC电路的功能是控制接收机电路的模拟增益级，以将在UE天线连接器处的可能信号电平范围映射到UE中的模数转换器(ADC)的动态范围。如图2所示，在模拟-数字转换之后，信号在以期望的信号电平被传递到基带处理器之前被施加到数字增益级。
因此，AGC电路的操作很重要，以便最佳利用可用的ADC分辨率和沿着接收机链的信号处理功能的字长。这允许UE包括具有较低分辨率的ADC，因此，减少所需要的芯片面积，并因此降低UE中的接收机电路的成本，并且还降低了UE的功耗。
为了节省其电池寿命，UE的收发机功能许多可以在由无线电资源控制(RRC)软件层确定的较长时间段(例如，在RRC_IDLE和/或RRC_INACTIVE状态期间)处于深度睡眠。然而，收发机功能仍然必须周期性地被激活，以便接收和解码由网络发送的寻呼信息，以使得网络可以向UE通知传入的呼叫或数据以及系统信息的变化。
为了最佳地接收和解码寻呼信息，UE的AGC电路的操作是有利的。这取决于AGC电路具有关于所接收的信号的功率的信息，因此，AGC电路通常通过从网络接收特定参考信号来被调谐。例如，在新无线电(NR)中，即第五代蜂窝网络的无线电接口部分，同步信号块(SSB)可被用作用于AGC调谐的参考信号。然而，在NR 3GPP版本15中，SSB并非始终在出现寻呼时机的同时被发送。在这种情况下，必须唤醒UE的接收机电路以接收SSB用于调谐AGC的目的。
图3示出了实施例，其中辅助接收机26被配置为在主收发机12中的接收机电路处于睡眠模式时监测周期性参考信号的功率，以使得主接收机可以使用由辅助接收机获得的功率信息来辅助它的AGC电路的操作。
因此，图3示出了图1的UE 10的一部分，更详细地示出了接收机电路。
通过天线16接收的信号在已被传递经过双工器开关30(图3中未示出)后被传递到滤波器32，然后被传递到开关34。然后，所接收的信号被传递到主收发机12中的低功率接收机26和/或主接收机电路40。
由低功率接收机26接收的信号首先被传递到低噪声放大器(LNA)48，然后被传递到混频器50。混频器50还接收由晶体振荡器(XO)52、锁相环(PLL)54和滤波器56产生的信号。
所接收的信号在混频器50中被下变频，并被传递到带通滤波器(BPF)58，然后被传递到模拟数字转换器(ADC)60。
由ADC 60产生的输出信号被RF功率测量块(RF PM)62监测，该RF功率测量块(RFPM)62计算同相和正交(IQ)信号的功率。IQ信号功率(即I2+Q2，其中I和Q是同相和正交信号的相应幅度)被馈送到AGC块64。AGC块64运行合适的AGC算法以生成可被应用于LNA 48以调谐其增益的增益值。例如，AGC算法可以被实现为简单的查找表，在该查找表中，所计算的IQ信号功率导致特定的增益值。
ADC 60的输出还可以被施加到基带处理器66以用于解码。这允许来自所接收的信号的信息被低功率接收机26使用。例如，来自所接收的信号的信息可被低功率接收机26用于频率同步的目的。信息可以从用于生成功率信息目的的参考信号中被提取，如下文更详细地描述的，和/或信号可以从所接收的信号的单独一部分中被提取。例如，基带电路66可以能够检测唤醒信号。另外，从所接收的信号中提取的信息可以被发送到主接收机，以用于由主接收机使用。
另外，低功率接收机电路26可包括定时器68。定时器68同步低功率接收机电路26的操作，以使得它知道何时检测感兴趣的信号。如上文所提到的，在一个实施例中，定时器68同步低功率接收机电路26的操作，以使得它监测周期性参考信号(如同步信号块(SSB))的功率，并且根据该所监测的功率执行AGC操作。
类似地，由主接收机40接收的信号首先被传递到低噪声放大器(LNA)80，然后被传递到混频器82。混频器82还接收由晶体振荡器(XO)84、锁相环(PLL)86和滤波器88产生的信号。
所接收的信号在混频器82中被下变频，并被传递到带通滤波器(BPF)90，然后被传递到模拟数字转换器(ADC)92。
ADC 92的输出被传递到基带处理器94以用于以常规方式进行解码和处理。
另外，由ADC 92生成的输出信号被RF功率测量块(RF PM)96监测，该RF功率测量块(RF PM)96计算同相和正交(IQ)信号的功率。IQ信号功率(即I2+Q2，其中I和Q是同相和正交信号的相应幅度)被馈送到AGC块98。AGC块98运行合适的AGC算法以生成可被应用于LNA 80以调谐其增益的增益值。例如，AGC算法可以实现为简单的查找表，在该查找表中，所计算的IQ信号功率导致特定的增益值。
如上文所提到的，低功率接收机26被配置为在主接收机40睡眠的时段期间监测从网络广播的窄带参考信号的接收功率。
如图3所示，包括指示所接收的参考信号的功率的信息的功率信息被发送到主接收机40，在主接收机40中，该功率信息可以由AGC块98使用。然后，当主接收机唤醒例如用于接收寻呼信号和/或用于进行相邻小区测量时，由AGC块98运行的AGC算法可以使用由低功率接收机26测量的参考信号功率作为输入，以加速AGC算法的收敛速度。
例如，功率信息可以直接从低功率接收机26被发送到主接收机40，或者功率信息可以由低功率接收机26存储在由主接收机40可访问的存储器(例如，如图1所示的基带处理器22中的存储器24，或者低功率接收机本身中的存储器)中。
图4示出了AGC电路的操作。
具体地，图4(a)示出UE仅具有单个接收机的情况。当接收机处于深度睡眠时，它必须被唤醒以接收和解码同步信号块(SSB)，以便执行AGC操作。然后，接收机可以进入轻度睡眠，直到出现不连续接收(DRX)时段，在该时段中，接收机必须唤醒以例如接收寻呼信号。然而，这意味着接收机对于SSB与DRX时段之间的时段有显著的功耗。
图4(b)示出了如图3所示的具有主接收机和辅助接收机的UE中的情况。主接收机不需要监视同步信号块(SSB)，因此，不需要被唤醒以接收和解码SSB。相反，低功率辅助接收机接收SSB，并据此执行AGC操作。因此，主接收机可以保持深度睡眠，直到出现不连续接收(DRX)时段，在该时段中，主接收机必须唤醒以例如接收寻呼信号。此时，主接收机中的AGC电路可以使用从辅助接收机接收的功率信息来提高(即加速)它的收敛速率，然后可以基于它接收的信号执行所要求的操作。因此，UE具有显著降低的总体接收机功耗。
图5示出了通常对应于图3所示的实施例的可替代实施例，并且在图5中使用的附图标记指代由图3中的相同附图标记指示的特征。
再一次，在图5所示的实施例中，基于所监测的周期性参考信号的功率的功率信息被发送到主接收机。在该实施例中，辅助接收机26包括自动增益控制电路64，功率信息包括与由自动增益控制电路64施加到辅助接收机26的LNA 48的增益值相对应的信息。
如参考图3所描述的，从所接收的参考信号导出的功率信息被发送到主接收机40，在主接收机40中，该功率信息可以由AGC块98使用。然后，当主接收机唤醒时以例如用于接收寻呼信号和/或用于进行相邻小区测量时，由AGC块98运行的AGC算法可以使用在低功率接收机26中计算的AGC增益值作为输入，以加速AGC算法的收敛速度。
再次如参考图3所描述的，功率信息可以直接从低功率接收机26被发送到主接收机40，或者功率信息可以由低功率接收机26存储在由主接收机40可访问的存储器(例如，如图1所示的基带处理器22中的存储器24，或者低功率接收机本身中的存储器)中。
图6示出了通常对应于图3所示的实施例的另一可替代实施例，并且在图6中使用的附图标记指代由图3中的相同附图标记指示的特征。
在图6的另一可替代实施例中，附加信息从辅助接收机26被发送到主接收机40。
如虚线所示，从辅助接收机26被发送到主接收机40的功率信息可包括由RF PM块62产生的指示周期性参考信号的功率的信息，如参考图3所描述的，或者可包括与由自动增益控制电路64施加的增益相对应的信息，如参考图5所描述的。
另外，在低功率接收机26中提供频谱感测电路110。频谱感测电路110测量在相对宽的频率范围上所接收的信号的功率。
图7示出了频谱感测电路110的操作。具体地，图7示出了在时间和频率范围上被发送的信号。在每个帧中的时间段t1期间，主数据载波信号被发送，并且这具有带宽BWdata。在每个帧中的时间段t2期间，参考或导频信号被发送，并且这具有带宽BWPilot。
在该实施例中，频谱感测电路110被配置为在每个帧中的时间段t2期间扫描频率范围BWspec_sen，其中频率范围BWspec_sen比BWPilot或者甚至BWdata宽得多。
频谱感测电路110在频率范围BWspec_sen的每个对应子范围中测量RF功率以及对应的频率，该频率例如被表示为与载波的频率偏移，其中载波是带宽BWdata中的特定频率。然后，所测量的功率值通过低速ADC来被数字化，并且被存储在可由主接收机访问的存储器中。该信息可以以所描述的用于发送功率信息的方式之一被发送到主接收机40。然后，该信息可以由主接收机40中的AGC块98使用以确定可能的干扰源，这允许进一步地优化由AGC块98提供的增益控制，并允许进一步地提高AGC收敛速率。
因此，描述了一种无线设备，其中通过使用辅助接收机向主接收机的AGC电路提供功率信息，可以降低功耗，并因此可以延长电池寿命。
应当注意，上文所提到的实施例说明了本发明而并非限制，并且本领域的技术人员将能够在不脱离所附的权利要求的范围的情况下设计许多可替代的实施例。词语“包括”不排除除了在权利要求中列出的元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的多个单元的功能。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制其范围。

Claims (12)

1.一种无线设备，包括：
至少一个天线；
主接收机，其具有用于控制被施加到借助于所述天线所接收的信号的增益的第一自动增益控制电路；以及
辅助接收机，其被配置为监测借助于所述天线所接收的周期性参考信号的功率，并且进一步被配置为向所述主接收机发送功率信息，
其中，所述主接收机被配置为在唤醒时使用从所述辅助接收机接收的功率信息以协助所述第一自动增益控制电路的操作。
2.根据权利要求1所述的无线设备，其中，所述辅助接收机具有比所述主接收机更低的功耗。
3.根据权利要求1或2所述的无线设备，其中，所述无线设备是被配置为在蜂窝通信网络中操作的用户设备装置。
4.根据权利要求3所述的无线设备，其中，所述周期性参考信号是由所述蜂窝通信网络广播的信号。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的无线设备，其中，所述辅助接收机包括被配置为允许所述辅助接收机检测所述周期性参考信号的定时器。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的无线设备，其中，所述功率信息包括指示所述周期性参考信号的功率的信息。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的无线设备，其中，所述辅助接收机包括第二自动增益控制电路，并且其中，所述功率信息包括与由所述第二自动增益控制电路施加的增益相对应的信息。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的无线设备，其中，所述辅助接收机还包括频谱感测电路，所述频谱感测电路被配置用于在比所述周期性参考信号更宽的带宽上测量信号功率，并且其中，所述功率信息包括关于在比所述周期性参考信号更宽的带宽上的信号功率的信息。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的无线设备，其中，所述主接收机被配置为唤醒以用于寻呼和/或测量机会，并且当所述周期性参考信号被广播时不唤醒。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的无线设备，其中，所述辅助接收机还包括基带处理电路，所述基带处理电路用于从借助于所述天线所接收的信号中提取附加信息，并且其中，所述辅助接收机还被配置为向所述主接收机发送所述附加信息。
11.根据权利要求10所述的无线设备，其中，所述基带处理电路被配置用于从所述周期性参考信号中提取附加信息。
12.根据权利要求10或11所述的无线设备，其中，所述基带处理电路被配置用于从借助于所述天线所接收的信号中的与所述周期性参考信号分离的部分中提取附加信息。
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