CN1375148A - 自动增益控制装置及无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信装置,备有:接收无线信号的天线;增益可变地放大所接收的信号的可变增益放大器;将放大了的信号从模拟变换成数字的AD变换器;根据来自上述AD变换器的输出值,周期性地更新设定可变增益放大器的增益的增益设定部;以及根据来自上述AD变换器的输出值的变化,选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。采用这样的结构,即使在接收环境变化了的情况下,也能良好地维持AD变换器的变换精度。

Description

自动增益控制装置及无线通信装置
技术领域
本发明涉及控制设置在AD变换器的输入侧的可变增益放大器的增益的自动增益控制装置及无线通信装置。
背景技术
图9中示出了适用现有的自动增益控制装置(AGC；Auto GainController)的无线通信装置1。在无线通信装置1中，用放大器3、可变增益放大器4将由天线2接收的信号放大，用变频器5将其分离成I分量和Q分量。用AD变换器6i、6q将分离的信号从模拟变换成数字后，在处理部7中进行译码等处理。自动增益控制装置8算出来自AD变换器6i、6q的输出值和基准值的差作为错误信号，将它与阈值进行比较，按照一定的周期更新设定可变增益放大器4的增益。利用这样的结构能将适合于AD变换器6i、6q的动态范围的电平信号输入到AD变换器6i、6q中，能实现AD变换器6i、6q的良好的变换精度。
作为这样将错误信号与阈值进行比较，进行增益控制的AGC的例有特表平10-506764。
可是在上述的技术中，在接收功率急剧变化等而导致接收环境变化的情况下，在经过一定周期之前不能更新增益。因此，在功率变化剧烈时不适合AD变换器的动态范围的信号被输入AD变换器中，存在AD变换器的变换精度下降的问题。
发明的公开
本发明的目的在于提供一种即使在接收环境变化了的情况下，也能良好地维持AD变换器的变换精度的自动增益控制装置及无线通信装置。
本发明是一种控制设置在AD变换器的输入侧的可变增益放大器的增益用的自动增益控制装置，其特征在于备有：
根据来自上述AD变换器的输出值，周期性地更新设定可变增益放大器的增益的增益设定部；以及
根据来自上述AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
如果采用本发明，则由于根据接收功率的变化情况，用更新周期不同的工作模式的某一种模式更新设定可变增益放大器的增益，所以能控制随着通信环境的变化而变化的可变增益放大器的增益，能良好地维持AD变换器的变换精度。
另外，本发明是一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的天线；
增益可变地放大所接收的信号的可变增益放大器；
将放大了的信号从模拟变换成数字的AD变换器；
根据来自上述AD变换器的输出值，周期性地更新设定可变增益放大器的增益的增益设定部；以及
根据来自上述AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
如果采用本发明，则由于在应用上述的自动增益控制的无线通信装置中，同样能控制随着通信环境的变化而变化的可变增益放大器的增益，能良好地维持AD变换器的变换精度。
另外，本发明是一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的天线；
将接收的信号分离成互相正交的I分量及Q分量的分离器；
分别增益可变地放大被分离的I分量及Q分量的I分量可变增益放大器及Q分量可变增益放大器；
将放大了的两个的信号分别从模拟变换成数字的I分量AD变换器及Q分量AD变换器；
根据来自上述I分量AD变换器的输出值及Q分量AD变换器的输出值，周期性地更新设定I分量可变增益放大器及Q分量可变增益放大器的增益的增益设定部；以及
根据来自上述I分量AD变换器的输出值的变化及来自Q分量AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
如果采用本发明，则在正交变换方式的无线通信装置中，由于能统一控制I分量可变增益放大器的增益及Q分量可变增益放大器的增益，所以能简化装置结构。
另外本发明是一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的天线；
将接收的信号分离成互相正交的I分量及Q分量的分离器；
分别增益可变地放大被分离的I分量及Q分量的I分量可变增益放大器及Q分量可变增益放大器；
将放大了的两个信号分别从模拟变换成数字的I分量AD变换器及Q分量AD变换器；
根据来自上述I分量AD变换器的输出值，周期性地更新设定I分量可变增益放大器的增益的I分量增益设定部；
根据来自上述I分量AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为I分量增益设定部的工作模式的I分量工作模式选择部；
根据来自上述Q分量AD变换器的输出值，周期性地更新设定Q分量可变增益放大器的增益的Q分量增益设定部；以及
根据来自上述Q分量AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为Q分量增益设定部的工作模式的Q分量工作模式选择部。
如果采用本发明，则由于关于I分量及Q分量个别地进行工作模式的选择，所以能独立地控制可变增益放大器23i的增益和可变增益放大器23q的增益。
另外本发明是一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的第一天线及第二天线；
分别增益可变地放大由第一天线及第二天线接收的信号的第一可变增益放大器及第二可变增益放大器；
将放大了的两个信号分别从模拟变换成数字的第一AD变换器及第二AD变换器；
根据来自上述第一AD变换器的输出值及来自第二AD变换器的输出值，周期性地更新设定第一可变增益放大器及第二可变增益放大器中共同的增益的增益设定部；以及
根据来自上述第一AD变换器的输出值的变化及来自第二AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
如果采用本发明，则在有分集分路的无线通信装置中，由于使来自第一分路及第二分路的信号一条化，用增益设定部统一控制第一可变增益放大器的增益和第二可变增益放大器的增益，所以能简化装置的结构。
另外本发明的特征在于：还备有利用由上述增益设定部设定的增益，进行根据AD变换器的输出值算出接收功率量的处理的处理部。
如果采用本发明，则由于用设定的增益，将用可变增益放大器放大后的与模拟信号对应的数字输出值修正成与放大前的模拟信号对应的数字值，所以能获得准确的接收功率量。
附图的简单说明
图1是作为本发明的第一实施形态示出无线通信装置的电路结构的框图。
图2是表示增益设定部18的工作模式的图。
图3是表示AGC处理流程的流程图。
图4是详细地表示图3中的帧校验处理的流程图。
图5是详细地表示图3中的帧校验处理的流程图。
图6是详细地表示图3中的增益控制量设定处理的流程图。
图7是作为本发明的第二实施形态示出无线通信装置的电路结构的框图。
图8是作为本发明的第三实施形态示出无线通信装置的电路结构的框图。
图9是表示应用现有的自动增益控制装置的无线通信装置的图。
实施发明用的最佳形态
以下，根据附图说明本发明的实施形态。
第一实施形态
图1是作为本发明的第一实施形态示出无线通信装置的电路结构的框图。无线通信装置10备有：天线11、放大器11a、变频器12、可变增益放大器(Variable Gain Amplifier；VGA)13i、13q、AD变换器14i、14q、处理部15、自动增益控制装置(AGC)19。
天线11接收来自移动体终端等无线终端的无线信号。在无线终端中通过正交调制，将相位不同的I分量、Q分量的信号混合起来生成无线信号，变频器12对来自天线11的信号进行检波分离，使I分量、Q分量的信号复原。可变增益放大器13i、13q分别将被变频器12分离的I分量、Q分量的信号放大。AD变换器14i、14q将来自可变增益放大器13i、13q的信号分别从模拟变换到数字。处理部15进行下述的各种处理：被分离的信号的再合成、频谱逆扩散、根据AD变换器14i、14q的输出值和增益控制量算出接收功率量等。
自动增益控制装置19备有(I2+Q2)运算部16、模式选择部17、以及增益设定部18，控制可变增益放大器13i、13q的共同增益。运算部16根据来自AD变换器14i、14q的输出值，算出∑(I2+Q2)。模式选择部17根据运算结果，选择更新周期不同的恒常模式及高速模式两者中的一者。增益设定部18按照由模式选择部17选择的工作模式，更新设定可变增益放大器13i、13q的共同增益。
另外，上述的处理部15根据AD变换器14i、14q的输出值和由增益设定部18设定的增益控制量，算出接收功率量，根据该值进行无线通信装置的发送功率控制。或者，由于通信对方的发送功率控制而发送接收功率量。
在这样的结构中，由于由运算部16使I分量和Q分量一条化，用增益设定部18统一控制可变增益放大器13i、13q的增益，所以能简化装置结构。另外，在运算部16中，由于用∑(I2+Q2)这样的计算式，所以能均等地处理I分量和Q分量，不管在什么样的通信环境中都能获得充分的控制性能。
其次，用图2至图6说明无线通信装置的工作。
图2是表示增益设定部18的工作模式的图。这里，将10ms定义为1帧，将把1帧15等分的部分定义为时隙。恒常模式是增益的更新周期比较长的周期为T1的工作模式，高速模式是增益的更新周期比较短的周期为T2(＜T1)的工作模式。例如，如图2所示，周期T1相当于1帧的时间、即10ms，周期T2相当于5时隙的时间、即10/3ms。在工作模式为恒常模式期间，增益设定部在周期T1内更新设定增益，在工作模式变更为高速模式的情况下，增益设定部在周期T2内更新设定增益。
图3是表示AGC处理流程的流程图。如果在步骤a1中开始处理，则在下一步骤a2中算出I2+Q2(运算部16)。
其次在步骤a3中，将刚算出的I2+Q2加在1时隙数据的合计值中。其次在步骤a4中，判断进行了加法计算的数据的个数是否达到了1时隙部分的数量(例如5120个)。在未达到的情况下，在达到之前反复进行步骤a2～a4的处理。在达到了的情况下，在下一步骤a5中，将1时隙数据的合计值除以1时隙部分的数据数。这样，在步骤a3～a5中，能进行时隙平均化、即算出1时隙内的(I2+Q2)的平均值。
其次在步骤a6中，输出关于检查是否需要高速模式用的时隙检查处理、以及检查是否需要恒常模式用的帧检查处理的请求。如果步骤a6结束，则执行下一步骤a7、步骤a8，同时返回步骤a2反复进行时隙平均化的处理。在步骤a7中，根据处理请求进行高速模式用的时隙检查处理，在步骤a8中，进行恒常模式用的帧检查处理。关于该步骤a7、a8的处理将在后面分别用图4、图5详细说明。
其次在步骤a9中，设定增益控制量。后面将用图6详细说明步骤a9。其次在步骤a10中，从增益设定部18将增益控制量输出给可变增益放大器13i、13q，在步骤a11中结束处理。
图4是详细地表示图3中的帧检查处理的流程图。在步骤b1中，如果开始进行帧检查处理，则在下一步骤b2中判断是否有处理请求。在没有处理请求的情况下，直到断定有为止，反复进行步骤b2中的判断处理。在有处理请求的情况下，在下一步骤b3中，将在图3所示的处理中算出的1时隙平均值加在1帧部分的数据合计值中。
其次在步骤b4中，判断时隙数是否达到了15。在时隙数＝15的情况下，在下一步骤b5中，将1帧部分的数据合计值除以1帧部分的时隙数即15，将算出的值作为帧平均值。这样，通过步骤b3～步骤b5的处理，能算出1帧的平均值。
其次在步骤b6中，判断1帧的平均值是否比恒常模式的下限设定值Ls小、或者是否比恒常模式的上限设定值Us大。在不满足步骤b4或步骤b6的条件的情况下，在步骤b7中，将表示非恒常模式的“0”代入正常工作标记NOR_FLG中。另一方面，在满足步骤b6的条件的情况下，将表示恒常模式的“1”代入正常工作标记NOR_FLG中。
这样，在图4所示的帧检查处理中，通过反复进行步骤b2～步骤b8的处理，能更新设定正常工作标记NOR_FLG。特别是在步骤b6中，通过评价1帧平均值，评价接收功率的变化情况，根据该评价结果，将正常工作标记NOR_FLG设定在恒常模式及非恒常模式两者中的某一者中。
另外，恒常模式的上限设定值Us及恒常模式的下限设定值Ls是预先设定的值，作为恒常模式的上限设定值Us设定成比恒常模式的下限设定值Ls大的值。
图5是详细表示图3中的时隙检查处理的流程图。在步骤c1中，如果开始进行时隙检查处理，则在下一步骤c2中，判断是否有处理请求。在没有处理请求的情况下，直到断定有为止，反复进行步骤c2中的判断处理。在有处理请求的情况下，在下一步骤c3中，判断在前一时隙中有没有高速模式履历。在有履历的情况下，即在步骤c3中的判断结果为“否”的情况下，反复进行步骤c2、步骤c3中的处理。
在步骤c3中，在断定了在前一时隙中没有高速模式履历的情况下，即断定为“是”的情况下，在下一步骤c4中，判断用图3求得的1时隙平均值是否比高速模式的下限设定值Lh小，或者是否比高速模式的上限设定值大。在适合步骤c4的条件的情况下，在下一步骤c5中，判断是否n时隙部分(n：1以上的整数)连续地适合步骤c4的条件。在适合的情况下，在下一步骤c6中，将表示高速模式的“1”代入高速工作标记HI_FLG中。在步骤c4或c5中不适合条件的情况下，在下一步骤c7中，将表示非高速模式的“0”代入高速工作标记HI_FLG中。
这样，在图5所示的时隙检查处理中，通过反复进行步骤c2～步骤b7的处理，能更新设定高速工作标记。特别是在步骤c4、步骤c5中，通过评价1时隙平均值，来评价接收功率的变化情况，根据该评价结果将高速工作标记HI_FLG设定在高速模式及非高速模式两者中的某一者中。
另外，高速模式的上限设定值Uh及高速模式的下限设定值Lh是预先设定的值。作为高速模式的上限设定值Uh能设定为比恒常模式的上限设定值Us还大的值，作为高速模式的下限设定值Lh能设定为比恒常模式的下限设定值Ls还小的值。
图6是详细地表示图3中的增益控制量设定处理的流程图。在步骤d1中如果开始进行增益控制量设定处理，则在下一步骤d2中，判断是否正常工作标记NOR_FLG＝0而且高速工作标记HI_FLG＝0，即判断是否是非恒常模式而且非高速模式。在非恒常模式而且非高速模式的情况下，在变成恒常模式或高速模式之前反复进行步骤d2中的判断处理。
在不适合步骤d2的条件的情况下，即在变成了恒常模式或高速模式的情况下，在下一步骤d3中，判断是否高速工作标记HI_FLG＝1，即是否是高速模式。在是高速模式的情况下，在步骤d4中，设定±XdB(X：比1大的实数)作为增益控制量，返回步骤d2的处理。在步骤d3中不是高速模式的情况下，应为恒常模式，在步骤d5中将增益控制量设定为±1dB，返回步骤d2的处理。
这样在图6所示的增益控制量设定处理中，在步骤d4或步骤d5中设定了增益控制量之后，通过反复进行步骤d2～步骤d5的处理，能适合接收功率的变化情况地更新设定增益控制量。另外，在模式选择部17中进行从图3中的步骤a3至步骤d3的处理，在增益设定部18中进行步骤d4以后的处理。
如上所述在第一实施形态中，由于在更新周期不同的任意的工作模式中，都根据接收功率的变化状况更新设定可变增益放大器的增益，所以能进行对应于通信环境的变化的可变增益放大器的增益控制。即，即使通信环境变化，但由于能将适合于其动态范围的信号连续地输入AD变换器中，所以能良好地维持AD变换器的变换精度。
特别是在CDMA(码分割多元连接)方式的无线通信基站等中，通常由于几乎没有接收功率的变化，所以最好在恒常模式中进行缓慢的增益控制。另一方面，在功率剧烈变化的情况下，虽然这样的情况非常少见，在高速模式中进行控制，跟踪功率的剧烈变化。这样，能进行适合于通信环境的控制。
另外，在第一实施形态中，虽然说明了使相位偏移90度合成I分量和Q分量的正交调制方式，但本发明不限于此，也能适用于单纯的调制方式。另外，虽然将恒常模式的增益控制量设定为±1dB，但不限于此。另外，虽然采用了∑(I2+Q2)作为运算部16的计算式，但不限于此，例如，也可以个别地算出∑I2和∑Q2，据此能设定可变增益放大器13i、13q的共同增益。
第二实施形态
图7是作为本发明的第二实施形态示出无线通信装置的电路结构的框图。无线通信装置20备有：天线21、放大器21a、变频器22、可变增益放大器(VGA)23i、23q、AD变换器24i、24q、处理部25、自动增益控制装置(AGC)29。天线21、放大器21a、变频器22、可变增益放大器(VGA)23i、23q、AD变换器24i、24q及处理部25与图1中的相同，所以说明从略。
自动增益控制装置29备有：(I2)运算部26i、(Q2)运算部26q、模式选择部27i、27q、以及增益设定部28i、28q，个别地控制可变增益放大器23i、23q的各增益。运算部26i、26q根据来自AD变换器24i、24q的信号，分别算出二次方的和∑(I2)、∑(Q2)。模式选择部27i、27q根据运算部26i、26q的运算结果，选择更新周期不同的多种工作模式中的某一种模式。在由模式选择部27i、27q选择的工作模式中，增益设定部28i、28q周期性地更新设定可变增益放大器23i、23q的各增益。
在这样的结构中，由于对I分量及Q分量个别地进行工作模式的选择，所以能独立地控制可变增益放大器23i的增益和可变增益放大器23q的增益。
关于选择增益设定部28i、28q的工作模式的工作，与图2至图6所示的第一实施形态相同，所以省略说明。因此，在第二实施形态中，与第一实施形态相同，由于在更新周期不同的任意的工作模式中，都根据接收功率的变化状况更新设定可变增益放大器的增益，所以能进行对应于通信环境的变化的可变增益放大器的增益控制。
第三实施形态
图8是作为本发明的第三实施形态示出无线通信装置的电路结构的框图。无线通信装置30是将第一实施形态的结构变更了一部分构成的，备有：天线31、41、放大器31a、41a、变频器32、42、可变增益放大器(VGA)33i、33q、43i、43q、AD变换器34i、34q、44i、44q、处理部35、自动增益控制装置(AGC)49。
天线31、放大器31a、变频器32、可变增益放大器(VGA)33i、33q及AD变换器34i、34q是构成分集接收用的第一分路的构件，与图1相同，所以说明从略。天线41、放大器41a、变频器42、可变增益放大器(VGA)43i、43q及AD变换器44i、44q是构成分集接收用的第二分路的构件，与图1相同，所以说明从略。处理部35也与图1相同。
自动增益控制装置49备有：(I2+Q2)运算部36、(I2+Q2)运算部46、模式选择部37、增益设定部38、增益设定部38、以及修正部40、50，控制可变增益放大器33i、33q、43i、43q的增益。运算部36根据来自AD变换器34i、34q的信号，算出∑(I2+Q2)。
功率比较部39比较两个分路的功率。模式选择部37根据功率比较部39的比较结果，选择更新周期不同的多个工作模式中的某一种模式。增益设定部38用模式选择部37选择的工作模式，周期性地更新设定可变增益放大器33i、33q、43i、43q的共同增益。修正部40、50将不接收来自外部的无线信号的初始工作时的增益控制量存储在每个分路中，对接收了无线信号时的增益控制量修正后设定在各分路的可变增益放大器中。具体地说，进行吸收由各分路之间的产品的离散引起的增益的离散的修正，使两个分路的总增益相等。
在这样的结构中，在运算部36、46中合成I分量和Q分量，再在功率比较部39中使来自第一分路及第二分路的信号进行合成，在增益设定部38中统一控制可变增益放大器33i、33q、43i、43q的增益，所以能简化装置结构。另外，在运算部36、46中由于使用∑(I2+Q2)这样的运算式，所以能均等地处理I分量和Q分量，不管在什么样的通信环境中都能获得充分的控制性能。
关于选择增益设定部38的工作模式的工作，与图2至图6所示的第一实施形态相同，所以省略说明。因此，在第三实施形态中，也与第一实施形态相同，由于在更新周期不同的任意的工作模式中，都根据接收功率的变化状况更新设定可变增益放大器的共同增益，所以能进行对应于通信环境的变化的可变增益放大器的增益控制，能良好地维持AD变换器的变换精度
另外，在第三实施形态中，虽然统一控制I分量和Q分量，但也能实现象第二实施形态那样个别地进行控制的结构。另外，在第三实施形态中，虽然统一控制第一分路1第二分路，但也能实现个别地进行控制的结构。
工业上利用的可能性
以上那样的本发明的自动增益控制装置及无线通信装置能适用于CDMA方式等的无线基站装置和无线终端中。

Claims (6)

1.一种控制设置在AD变换器的输入侧的可变增益放大器的增益用的自动增益控制装置，其特征在于备有：
根据来自上述AD变换器的输出值，周期性地更新设定可变增益放大器的增益的增益设定部；以及
根据来自上述AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
2.一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的天线；
增益可变地放大所接收的信号的可变增益放大器；
将放大了的信号从模拟变换成数字的AD变换器；
根据来自上述AD变换器的输出值，周期性地更新设定可变增益放大器的增益的增益设定部；以及
根据来自上述AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
3.一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的天线；
将接收的信号分离成互相正交的I分量及Q分量的分离器；
分别增益可变地放大被分离的I分量及Q分量的I分量可变增益放大器及Q分量可变增益放大器；
将放大了的两个的信号分别从模拟变换成数字的I分量AD变换器及Q分量AD变换器；
根据来自上述I分量AD变换器的输出值及Q分量AD变换器的输出值，周期性地更新设定I分量可变增益放大器及Q分量可变增益放大器的增益的增益设定部；以及
根据来自上述I分量AD变换器的输出值的变化及来自Q分量AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
4.一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的天线；
将接收的信号分离成互相正交的I分量及Q分量的分离器；
分别增益可变地放大被分离的I分量及Q分量的I分量可变增益放大器及Q分量可变增益放大器；
将放大了的两个的信号分别从模拟变换成数字的I分量AD变换器及Q分量AD变换器；
根据来自上述I分量AD变换器的输出值，周期性地更新设定I分量可变增益放大器的增益的I分量增益设定部；
根据来自上述I分量AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为I分量增益设定部的工作模式的I分量工作模式选择部；
根据来自上述Q分量AD变换器的输出值，周期性地更新设定Q分量可变增益放大器的增益的Q分量增益设定部；以及
根据来自上述Q分量AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为Q分量增益设定部的工作模式的Q分量工作模式选择部。
5.一种无线通信装置，其特征在于备有：
接收无线信号的第一天线及第二天线；
分别增益可变地放大由第一天线及第二天线接收的信号的第一可变增益放大器及第二可变增益放大器；
将放大了的两个信号分别从模拟变换成数字的第一AD变换器及第二AD变换器；
根据来自上述第一AD变换器的输出值及来自第二AD变换器的输出值，周期性地更新设定第一可变增益放大器及第二可变增益放大器中共同的增益的增益设定部；以及
根据来自上述第一AD变换器的输出值的变化及来自第二AD变换器的输出值的变化，选择增益的更新周期不同的多种工作模式中的某一种作为增益设定部的工作模式的工作模式选择部。
6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的无线通信装置，其特征在于：还备有利用由上述增益设定部设定的增益，进行根据AD变换器的输出值算出接收功率量的处理的处理部。
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