CN1293498A

CN1293498A - 码分多址接收器自动增益控制电路和码分多址解调器

Info

Publication number: CN1293498A
Application number: CN00129777A
Authority: CN
Inventors: 小田敏之
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Lenovo Innovations Co ltd Hong Kong
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2001-05-02
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: CN1293498B; EP1093240A3; JP2001111523A; JP3468287B2; AU772467B2; US6853837B1; DE60039567D1; AU6546800A; EP1093240B1; EP1093240A2

Abstract

在此公开一种码分多址解调器,其中包括AGC(自动增益控制)环路(13至20),该AGC环路包括用于把扩展频谱信号转换为中频信号的中频信号转换器(12),以及用于利用控制电压可变增益放大该中频信号的AGC放大器(13)。该AGC环路还包括用于计算在所接收信道的频带中的全功率的电平的功率电平计算单元(17)。最好,该AGC环路还包括控制单元(18),其根据在功率电平计算单元中的计算结果计算控制时间,并且通过根据控制量计算和控制控制时序,输出控制电压。

Description

码分多址接收器自动增益控制电路和码分多址解调器

本发明涉及一种在CDMA(码分多址)接收器中的AGC(自动增益控制)电路。

如本领域中所公知的，CDMA系统是一种用于例如车载电话系统和便携式电话系统这样的蜂窝系统(或者移动通信系统)中的多路访问系统技术，其中由多个站在相同频带中同时执行通信。除了CDMA系统之外的其它公知的多路访问技术是FDMA(频分多址)系统和TDMA(时分多址)系统。在这些其它多路系统技术中，CDMA系统具有较高频率利用率和更大用户容量的优点。

在CDMA系统中，要被发送的数据信号的频谱被在与固有数据带宽相比足够宽的频带内扩展，使得通过扩展频谱通信执行多路连接。

蜂窝系统(或者移动通信系统)通常包括移动通信终端(在下文中称为“移动台”)MS和多个基站BS服务小区。CDMA系统被用作为第三代移动通信系统。在CDMA系统移动台从一个小区到达另一个小区的越区切换情况中，执行软越区切换，其中在穿越之前来自基站BS的无线电波信号与在穿越之后来自基站BS的无线电波信号相合并。

在这种CDMA系统中，为了增加用户容量，采用一种功率控制系统，其中接收器输入的SIR(信号干扰比)被控制为恒定。术语“SIR”意思是所需电波接收信号功率的电平与由相关用户从其它不同用户接收的干扰信号功率的电平的比值。

作为功率控制系统，日本专利第2855173(在下文中称为现有技术1)提出了一种“CDMA解调系统”，其中在去扩展之后的所接收功率的电平是通过在以预定周期频率间断的信号中插入已知模式的导频信号而获得的。

下面的技术是本领域内所公知的另一个与本发明有关的现有技术。日本专利第9-275361(在下文中称为现有技术2)公开一种接收器和发送器，其中具有数据的平均调制电波在幅度上的波形失真是通过形成自动增益控制环路而消除。在公开于现有技术2的接收器中，功率放大器放大由天线所接收的信号。可变增益衰减器根据保持电路输出电压衰减所接收的信号的增益。第一混频器和第一本机振荡器一同工作以把来自可变增益衰减器的输出信号转变为中频信号，并且第一带通滤波器限制中频信号的频带。第二本机振荡器和第二混频器一同工作，用于进一步频率转换第一带通滤波器的输出，并且第二带通滤波器限制该频带。限幅放大器限幅放大该第二带通滤波器输出信号，并且其输出被馈送到检波器用于检波。比较器获得检波器输出电压和参考电压之间的差电压。当差电压变为正时，时序发生器产生时序信号。在时序信号的控制下，保持电路保持比较器输出信号，并且可变增益衰减器根据保持电路输出信号衰减所接收信号的增益。时间常数电路积分检波器的输出，并且加法器把时间常数电路和保持器电路的输出加在一起。

日本专利第10-224297(在下文中称为现有技术3)公开的一种移动台发送功率电平控制方法和移动通信系统。现有技术3考虑到在现有技术中的一个问题。具体来说，在现有技术中，由基站所执行的移动台发送功率电平控制是通过对每个时隙固定的控制量的分段控制而实现的。但是，有时需要较长时间，直到功率电平收敛到预定电平。在现有技术3中，设法避免在通信时间中收敛的失败，特别是在脉冲通信的情况下。具体来说，从通信开始在第一时隙中执行的功率电平控制是根据轻微改变的控制量而执行的，而在第二和随后的时隙中执行的功率电平控制是根据固定控制量分段执行的。

日本专利第8-2058(在下文中称为现有技术4)公开了一种AGC(自动增益控制)系统，当应用于作为一种时分发送／接收开关系统的直接转换系统时，其适合于在衰减环境中快速和稳定执行自动增益控制。在现有技术3中，在脉冲部分中的信号功率电平是通过利用用于时分发送和接收的时序信号而检波的，并且在下一个接收时隙中的增益控制是根据检波输出而执行的。增益控制电压被设置在接收脉冲的开始时，并且在任何所接收信号还没有到达的状态中把隔直流电路电容器的输出短路到“地”，从而通过短路(或者箝位)而消除直流偏移。因此可以完全消除由于自动增益控制所造成的直流偏移变化并且提高自动增益控制速度。

但是，现有技术1没有提到控制时序。根据无线电波传播条件，线路质量可能被不适当的控制时序所降低，并且在极端的情况下该线路可能中断。

现在，将参照图5(a)和5(b)描述当控制时序不适当时可能遇到的麻烦。

控制该控制时序是很重要的。具体来说，平均功率电平的计算结果最好从对应于下一个时隙最前端的时刻反馈回来。

在图5(a)中示出两个相继的时隙。第一时隙被称为时隙1，并且下一个时隙被称为时隙2。从该时隙最前端开始的预定时间段被用于功率电平计算。在图5(a)所示的控制中，在时隙1中的所计算功率电平小于所需电平，因此从对应于第二时隙最前端的时刻开始它被更新为所需电平。这种控制是理想化的。但是，这种控制实际上是不可能的。

实际上，如图5(b)中所示，该控制涉及上升时间。相应的，通过考虑到上升时间，该控制在比时隙2的最前端更早的时刻开始，目标是获得所需电压的到达时刻与时隙2的最前端相一致。在图5(b)中的信号1的控制对应于这种情况。

由于如下原因，该控制没有在不可识别的较早时刻开始。发送端以恒定功率电平发送时隙。因此，在一个时隙过程中输入到解调器的功率电平中的变化导致产生解调错误等等所不期望的结果。因此，要使在时隙过程中的控制变化最小。这就是上文所述的原因。

但是，控制改变量(即，校正量)是不固定的。现在，将说明除非控制时序改变否则可能遇到的麻烦。

例如，将考虑具有接近于静态特性的特性的具有较小衰减效果的传播信道。在这种情况下，功率电平偏离所需电平的误差的时间变化(即，控制量)不太大。因此，在比所需时刻更早的时刻提供反馈。从在一个时隙中使功率电平随时间的变化最小的观点来看，这是无用的。

现在，将考虑具有衰减的传播信道。在这种情况下，所接收功率电平随时间的变化可能较大，即控制量可能特别大。因此，在比所需时刻更晚的时刻提供反馈。因为与所需时刻存在延迟，用于功率电平计算的时隙的最前端在电压上升过程中出现，因此不能进行正确的计算。在图5(b)中的信号2对应于这种情况。

上文示出的是在控制时序的适当控制失败的情况中所遇到的麻烦。因为，在采用已知导频信号用于功率电平计算的情况中，该导频信号可能太短而不能实现正确平均功率电平计算。

现有技术2示出关于在TDMA无线电系统中提供的增益衰减器控制电路的发明，因此它与应用于根据本发明的CDMA系统的电路不同。尽管根据现有技术2产生时序信号，在对该TDMA系统所特定的所接收信号是一个脉冲信号的情况下，这是一个与所接收时隙相同步的信号。也就是说，在现有技术2公开的时序信号是与控制量的时序控制基本上无关，而根据本发明，它们的关系是重要的。

根据现有技术3，从发送开始到所发送信号功率电平控制收敛时为止由移动台所需要的时间被功率电平控制根据从通信开始的第一时隙中的控制量的微弱改变而减少。具体来说，在现有技术3中，基站把可变控制量的发送信号功率电平控制信号发送到移动台，并且移动台响应所发送信号功率电平控制信号来控制所发送信号的功率电平。也就是说，所公开的仅仅是反向链路功率电平控制。因此，现有技术3本质上与根据本发明的控制不同，其中在本基站所接收的信号的增益被控制以使得所接收信号功率电平保持恒定。

根据现有技术4，尽管公开一种自动增益控制系统，与上述现有技术2一样，作为主体的通信系统是一种时分发送／接收通信系统，其与作为本发明的主体的CDMA系统不同。尽管现有技术4示出时序信号的使用，但是该信号是用于时分发送和接收的，并且在下一个时隙中的增益控制是根据由脉冲部分的信号功率电平检波而获得的输出而执行的。因此，在现有技术4中公开的时序信号，与上述现有技术2相同是与由本发明所考虑的控制量的控制时序基本上无关的。

相应地，本发明的一个目的是提供一种码分多址解调器自动增益控制电路(即，码分多址解调器)，其允许充分地控制该控制时序。

根据本发明第一个方面，在此提供一种在码分多址(CDMA)接收器中的自动增益控制(ACG)电路，其中包括自动增益控制环路，用于计算所接收信号功率电平形成一个所接收信号，并且把所接收信号功率控制为恒定，其中该自动增益控制环路包括用于根据控制量控制控制时序的装置。

根据本发明第二方面，在此提供一种用于接收和解调扩展频谱信号的码分多址解调器，其中包括自动增益控制环路，该自动增益控制环路包括用于把扩展频谱信号转换为中频信号的中频信号转换器，以及用于利用控制电压可变增益放大该中频信号的自动增益控制放大器，其中该自动增益控制环路包括用于计算在所接收信道的频带中的全功率的电平的功率电平计算单元。

该功率电平计算单元从对应于时隙的最前部的时刻开始功率电平计算。该功率电平计算单元使得计算对象的长度可变。该自动增益控制环路还包括控制单元，用于根据在功率电平计算单元中的计算结果计算控制时间，根据控制量计算和控制该控制时序，并且输出控制电压。功率电平计算单元从时隙的中部开始功率电平计算。

根据本发明第三方面，在此提供一种用于接收和解调扩展频谱信号的码分多址解调器，其中包括：中频信号转换器，用于接收扩展频谱信号并且把该同一信号转换为中频信号；自动增益控制放大器，用于利用控制电压可变增益放大该中频信号；解调单元，用于把该自动增益控制放大器的输出信号解调为基带信号；第一低通滤波器，用于把基带信号的频带限制为对应于一个信道的频带，并且输出第一低通滤波器输出信号；模／数转换器，用于量化在第一低通滤波器输出信号中的全功率电平，并且馈送出该量化信号；功率电平计算单元，用于在从对应于时隙的最前部的时刻开始的预定时间段中平均该量化信号的功率电平，并且输出表示该平均功率电平的平均功率电平信号；控制单元，用于根据由平均功率电平信号所表示的平均功率电平计算控制时间，并且在预定时间到达时输出控制数据；数／模转换器，用于把该控制数据转换为模拟控制信号；以及第二低通滤波器，用于对该模拟控制信号进行波形整形，并且把控制电压馈送到自动增益控制放大器。

根据本发明第四方面，在此提供一种用于在码分多址接收器中的自动增益控制电路内的时序控制方法，该自动增益控制电路中包括自动增益控制环路，用于从所接收信号中计算所接收信号功率电平，并且把所接收信号功率电平控制为恒定，其中通过取下一个时隙的上升时间，把控制开始的时刻设置为比下一个时隙的最前部更早，以使得所需电压的到达时刻与下一个时隙的最前部相一致。

在本发明中，控制时序是根据控制量而改变的，并且可以获得稳定的接收质量。另外，通过从对应于时隙中间部分的时刻引发功率电平计算，可以避免由于电压升高不足而引起的错误功率电平测量。

其他目的和特定将在下文中参照附图进行描述。

图1为根据本发明一个方面的码分多址自动增益控制电路的方框图；

图2(a)和2(b)为可根据图1中的控制量变化的控制时序的时序图；

图3为用于在图1在码分多址自动增益控制电路中的码分多址的操作的流程图；

图4(a)和4(b)为示出在该时隙中执行本发明的功率计算的一个实例的时序图；以及

图5(a)和5(b)为示出用于该控制量的固定控制时序的时序图。

下面将参照附图描述本发明的优选实施例。

现在将参照图1描述根据本发明的CDMA接收器自动增益控制电路(或者CDMA解调器)的一个实施例。所示的CDMA接收器自动增益控制电路(或者CDMA解调器)包括发送／接收天线(在下文中仅仅称为天线)11、中频信号转换器12、AGC(自动增益控制)放大器13、解调器14、第一LPF(低通滤波器)15、A／D(模-数)转换器16、功率电平计算器17、控制单元18、D／A(数-模)转换器19、第二LPF(低通滤波器)20以及去扩展单元21。

天线11连接到中频信号转换器12。中频信号转换器12连接到自动增益控制放大器13。自动增益控制放大器13连接到解调器14。解调器14连接到第一低通滤波器15。第一低通滤波器15连接到A／D转换器16。A／D转换器16连接到功率电平计算单元17。功率电平计算单元17连接到控制单元18，并且还连接到去扩展单元21。控制单元18连接到D／A转换器19。D／A转换器19连接到第二低通滤波器20。第二低通滤波器20连接到自动增益控制放大器13。

自动增益控制放大器13、解调器14、第一低通滤波器15、A／D转换器16、功率电平计算单元17、控制单元18、D／A转换器19和第二低通滤波器20一同构成自动增益控制环路。

由天线11所接收的扩展频谱信号(即，CDMA信号)通过中频信号转换器12以获得IF(中频)信号。也就是说，中频信号转换器12把扩展频谱信号转换为中频信号。该中频信号被在自动增益控制放大器13中放大，并且其增益是可变的，具有在下文中描述的控制电压，然后在解调器14中解调为基带信号。也就是说，自动增益控制放大器13响应控制电压放大中频信号已输出自动增益控制输出信号，并且解调器14把自动增益控制信号解调以产生基带信号。

第一低通滤波器15把该基带信号的频带限制为对应于一个信道的频带。A／D转换器16量化在该频带中的全功率。功率电平计算单元17在从时隙最前端开始的给定时间段对功率电平求平均，并且把结果输出到控制单元18。更具体的说，第一低通滤波器15仅仅通过基带信号的低频成分，以输出第一低通滤波输出信号。A／D转换器16量化第一低通滤波输出信号的全功率，并且输出量化信号(作为数字信号)。功率电平计算单元17在从时隙的最前端开始的给定时间段内对量化的信号功率电平求平均，并且把表示平均功率电平的平均功率电平信号输出到控制单元18。

控制单元18计算控制时间，并且在预定时刻到达时把控制数据输出到数／模转换器19。更加具体来说，控制单元18根据由平均功率电平信号所表示的平均功率电平计算控制时间，并且把表示控制量的控制数据输出到D／A转换器19。D／A转换器19把控制数据转换为模拟控制信号。第二低通滤波器20对D／A转换器19的输出(即，模拟控制信号)进行波形整形，并且把该控制电压输出到自动增益控制放大器13。更加具体来说，第二低通滤波器20仅仅通过模拟信号的低频成分，并且把作为控制电压的第二低通滤波输出信号输出到自动增益控制放大器13。

时隙最前端数据被从去扩展单元21输出到功率电平计算单元17。

下面将参照图2描述根据本发明的控制时序。如上文所述，控制该控制时序是非常重要的。具体来说，需要从对应于下一个时隙最前端的时刻开始反馈平均功率电平的计算结果。

在图2(a)中，示出两个连续的时隙。这些时隙与图5(a)中所示的相同。第一时隙也被称为时隙1，并且下一个时隙称为时隙2。功率电平计算单元17利用预定的时间段来进行功率电平计算。在图2(a)中所示的控制中，在时隙1中计算的功率电平比所需电平小，因此从对应于时隙2的最前端的时刻开始它被更新为所需电平。该控制是理想化的。但是这种控制实际上是不可能的。

实际上，如图2(b)中所示，控制涉及上升时间。相应的，通过考虑上升时间，在比时隙2的最前端更早的时刻开始控制，目的是使得所需电压的到达时刻与时隙2的最前端相一致。在图2(b)的信号1的控制对应于这种情况。

但是，控制改变总量(即，校正量)是不固定的。因此除非控制时序改变，否则用于功率电平计算的时隙最前端出现在电压上升过程中，与上述在图5(b)中的信号2的情况相同。在这种情况下，不可能获得校正计算。

相反，根据本发明，控制时隙是根据如图2(b)中所示的控制量而改变的。因此总是能够在相同时序提供反馈(在本实例中是在时隙最前端)。

下面参照图3描述图1中所示的CDMA解调器的操作。

功率电平计算单元17在预定时间段内把功率加在一起(步骤S1)，然后计算平均功率电平(步骤S2)。功率电平计算单元17然后把表示平均功率电平的平均功率电平信号输出到控制单元18。控制单元18根据平均功率电平计算控制时序(步骤S3)。然后，控制单元18等待预定的等待时问(步骤S4)，然后通过把控制数据输出到D／A转换器19开始执行控制(步骤S5)。然后在经过自动增益控制放大器13和解调器14中的电压上升所需的时间与在第一低通滤波器15中的电压上升所需的时间之和之后(步骤S6)，第一低通滤波器15的输出到达所需电压(步骤S7)。

如上文所述的实施例不是限制性的，并且可以有各种改变和变化而不脱离本发明的范围。例如，尽管在上述实施例中，功率电平计算单元17从如图2(a)所示的时隙的最前端开始功率电平计算，但是该计算还可以从如图4(a)所示的时隙的中部开始。这样，可以避免由于电压上升不足而产生的错误功率电平测量。

如上文所述，根据本发明可以获得如下优点。第一优点是可以获得正确的平均功率电平计算。这是因为正在接收的信道的频带中的全功率在该计算中涉及。第二个优点是可以获得稳定的接收质量。这是因为控制时序是根据量而控制的。第三个优点是可以避免由于电压上升不足而造成的错误功率电平测量。这是因为功率电平计算不是从时隙的最前端开始而是从其中部开始。

Claims

1．一种在码分多址(CDMA)接收器中的自动增益控制(ACG)电路，其中包括自动增益控制环路，用于计算所接收信号功率电平形成一个所接收信号，并且把所接收信号功率控制为恒定，其特征在于：

该自动增益控制环路包括用于根据控制量控制控制时序的装置。

2．一种用于接收和解调扩展频谱信号的码分多址解调器，其中包括自动增益控制环路，该自动增益控制环路包括用于把扩展频谱信号转换为中频信号的中频信号转换器，以及用于利用控制电压可变增益放大该中频信号的自动增益控制放大器，其特征在于：

该自动增益控制环路包括用于计算在所接收信道的频带中的全功率的电平的功率电平计算单元。

3．一种用于接收和解调扩展频谱信号的码分多址解调器，其中包括自动增益控制环路，该自动增益控制环路包括用于把扩展频谱信号转换为中频信号的中频信号转换器，以及用于利用控制电压可变增益放大该中频信号的自动增益控制放大器，其特征在于：

该自动增益控制环路包括用于计算在所接收信道的频带中的全功率的电平的功率电平计算单元，该功率电平计算单元从对应于时隙的最前部的时刻开始功率电平计算。

4．一种用于接收和解调扩展频谱信号的码分多址解调器，其中包括自动增益控制环路，该自动增益控制环路包括用于把扩展频谱信号转换为中频信号的中频信号转换器，以及用于利用控制电压可变增益放大该中频信号的自动增益控制放大器，其特征在于：

该自动增益控制环路包括用于计算在所接收信道的频带中的全功率的电平的功率电平计算单元，该功率电平计算单元从对应于时隙的最前部的时刻开始功率电平计算并且使计算对象的长度为可变的。

5．根据权利要求3或4所述的码分多址解调器，其特征在于，该自动增益控制环路还包括控制单元，用于根据在功率电平计算单元中的计算结果计算控制时间，根据控制量计算和控制该控制时序，并且输出控制电压。

6．根据权利要求2所述的码分多址解调器，其特征在于，功率电平计算单元从时隙的中部开始功率电平计算。

7．一种用于接收和解调扩展频谱信号的码分多址解调器，其中包括：

中频信号转换器，用于接收扩展频谱信号并且把该同一信号转换为中频信号；

自动增益控制放大器，用于利用控制电压可变增益放大该中频信号；

解调单元，用于把该自动增益控制放大器的输出信号解调为基带信号；

第一低通滤波器，用于把基带信号的频带限制为对应于一个信道的频带，并且输出第一低通滤波器输出信号；

模／数转换器，用于量化在第一低通滤波器输出信号中的全功率电平，并且馈送出该量化信号；

功率电平计算单元，用于在从对应于时隙的最前部的时刻开始的预定时间段中平均该量化信号的功率电平，并且输出表示该平均功率电平的平均功率电平信号；

控制单元，用于根据由平均功率电平信号所表示的平均功率电平计算控制时间，并且在预定时间到达时输出控制数据；

数／模转换器，用于把该控制数据转换为模拟控制信号；以及

第二低通滤波器，用于对该模拟控制信号进行波形整形，并且把控制电压馈送到自动增益控制放大器。

8．一种用于在码分多址接收器中的自动增益控制电路内的时序控制方法，该自动增益控制电路中包括自动增益控制环路，用于从所接收信号中计算所接收信号功率电平，并且把所接收信号功率电平控制为恒定，其特征在于：

通过取下一个时隙的上升时间，把控制开始的时刻设置为比下一个时隙的最前部更早，以使得所需电压的到达时刻与下一个时隙的最前部相一致。