CN1412953A

CN1412953A - 短脉冲传输信号接收机的增益控制方法及使用它的接收机

Info

Publication number: CN1412953A
Application number: CN02145772A
Authority: CN
Inventors: 帕特里克·洛佩斯; 托马斯·施瓦内贝格; 萨穆埃尔·吉尤阿
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2003-04-23
Also published as: EP1303040B1; MXPA02009886A; CN101527579A; FR2830997B1; KR20030030925A; US7356110B2; KR100940799B1; EP1303040A3; DE60220615T2; FR2830997A1; US20030108131A1; DE60220615D1; CN101527579B; JP4133190B2; EP1303040A2; JP2003188933A

Abstract

该方法应用于对应以短脉冲串形式发射的数字数据包的信号接收机(1)，它包括一个借助于转换模拟信号到数字信号(7)与数值处理组件(8)连接的模拟信号采集组件(3)。增益调整装置(5)作用在放大装置(5)上，以便改变提供给转换装置信号的功率。该方法在短脉冲串不存在时提供增益的预调整，用于检测信号的出现即使它们比较弱，而且增益的调整作为从短脉冲串开始符号确定信号的功能，如变换之后获得的。这个调整取决于短脉冲串开始处预定符号的识别，它在为符号预定的时间内完成，否则该方法就不采用。

Description

短脉冲传输信号接收机的增益控制方法及使用它的接收机

技术领域

本发明涉及到一种用于无线电接收机的增益控制方法，该接收机必须采集对应于以短脉冲串形式发射的数字数据包信号。

它还涉及一种使用这种方法的接收机。

背景技术

在无线传输领域中，因为在发射机与接收机之间相对定位的可能性，因此，必须使用非常宽的动态功率接收范围。尤其是在使用与移动接收机有关的发射机时，以及当发射机的功率被调整时，以便允许远距离接收机仅仅在低于有利条件下具有足够功率接收的情况下，例如，在覆盖范围地区的限制内，这对于靠近发射机的接收机可能导致以大的功率进行接收。

可能难以得到具有宽功率电平范围的接收机正常的接收操作，尤其是在接收机接收对应于以短脉冲串形式发射的数据包信号情况下。因此，接收机必需能够无误地检测数据包到达的短脉冲前同步的到达。因此必要的是能够迅速地调整它的增益，以便可以考虑跟随短脉冲串前同步和构成这个短脉冲串有用部分的数据包，不管在特殊接收范围内接收信号的功率多大。

众所周知，接收器具有在模拟信号电平上的自动增益控制器，该模拟信号是从无线电台接收的信号中获得，然后变换成所用的数字形式。

根据已知的实施例，接收信号电平是在包含对应于数据包短脉冲串信号中的前同步期间测量，而校正是在短脉冲串余下部分接收时进行的。

因此，存在进行模拟/数字转换信号恶化的危险，而且转换的结果不正确。

发明内容

因此，本发明提供一种增益控制方法，用于接收机必须采集对应于数字数据包信号，这些数据是以短脉冲串形式传送的。所述接收机具有增益调整装置，在这些模拟信号变成数字形式之前，其能够作用于从信号采集中获得的模拟信号。这种方法有意应用于一种系统，在此规定每个短脉冲串包括前同步，其中全部短脉冲串都是同样的，在它们地起始具有两个特殊的连续可检测符号，而且这些符号一个接另一个以特殊的速率出现在转换装置的输出端。

根据本发明的一个特点，该方法提供：

-对于高待机电平的增益预调整，甚至可以考虑在为接收机设置接收范围内提供最弱的信号，这个预调整是跟随在短脉冲串接收的结束进行的，而且同时在接收机接收新的短脉冲串前同步起始符号的特殊序列时，等待进行增益调整；

-作为根据前同步起始符号确定信号功率值的函数，增益的调整在转换之后获得，依靠在形成两个连续部分的至少一个符号序列新的短脉冲串的开始处识别，这两个序列是系统地出现在短脉冲串前同步的开始，这个调整被控制以便为符号安排的时间表期间完成，该符号是在构成识别序列符号出现之后的所述系列之一。

根据识别该增益分为两个阶段来调整，短脉冲串的开始处，两个序列有系统地出现，一个安排在两个连续符号的第一个中前同步的开始，而另一个是在两个系列的第二个中，

-根据对获得电平的两个序列的第一个的识别，第一个阶段引起进行增益调整通常是粗略的调整，或者是未截断的信号，因为它们的额外功率在刚刚接收的信号时已经确定为是被截断的，或者如果刚接收的信号确定为是弱信号，就预先选择的接近预定补偿电平的信号；

-第二阶段跟随在两个序列的第二个识别后进行，结果精密增益调整到预定的补偿电平。

对应于这两个阶段的每个调整都是被控制的，以便在符号时间系列的时间内进行调整，该符号时间系列是为形成序列的符号之后出现的符号而安排的，在一系列包含这个序列的符号中促成调整。

本发明还建议一种为对应于以短脉冲串形式传输数字数据包的无线电信号接收机，该接收机装备有用于采集信号的模拟组件，其经过转换模拟信号到数字信号的装置与数字处理组件连接。该接收机具有一些可用的装置，允许它探测对应于短脉冲串前同步的信号出现，具有增益控制装置，允许它使可调整增益放大装置起作用，以便根据采集的短脉冲串信号来改变提供给转换装置的信号功率。

根据本发明的一个特点，尤其是包括一种装置，用于利用连续由接收机时钟电路设置的速率出现在转换装置输出端的符号。一方面，提供这些开发装置使为了在符号到达时识别短脉冲串前同步，另一方面，是为了确定施加到转换装置输入端的信号功率。这个确定是在转换装置输出端连续出现的第一符号基础上完成的，当这些符号与在短脉冲串前同步开始时提供的那些一致时。接收机包括能够改变放大装置的可调节增益的装置，作为对识别前同步符号序列而确定功率，以及在特殊的时间内对于识别序列最后符号的预定时间之后立即出现符号而确定功率的函数。

根据本发明接收机的附加特征，在转换装置的输出端，后者包括用于识别短脉冲串前同步的装置，它利用短脉冲串前同步开始的至少一个连续系列符号和每个连续系列的第一个符号来执行相关性，与功率确定装置一起对应属于相关性符号的平方数值进行计算。

附图说明

下面将参照下列附图对本发明的特点和优点进行详细描述。

图1显示一个通过无线电台发送信号的典型的接收机方框图，其预定接收以短脉冲串传送的数据包以及实现根据本发明的自动增益控制方法。

图2是一个示意图，在此部分示意地显示了通过应用根据本发明的自动增益控制方法，来实现短脉冲串前同步起始的符号特征的连续性和执行这些操作，以便利用这个连续性。

图3是一个关于在接收大功率信号时实现增益调整的示意图。

图4汇集了两个关于实现增益调整的示意图，一个是在接收低功率信号时，而另一个是接收信号其功率在大功率信号与低功率信号之间时。

具体实施方式

如图1中所显示，典型的信号接收机1包括接收机所利用的天线2，它是为了采集对应于由发射机(没有显示)以短脉冲串形式发射的数据包信号，假设它位于无线电通信范围内。由天线2为接收机采集的信号被传输到能够从中提取有用信号的模拟装置组件3，为由天线采集的所有信号的数据包提供传输，而且用于使将它们达到接收机能够利用的功率信号范围内的功率电平。组件3特别包括滤波装置4与功率调节装置5，分别使用输入滤波器和放大器级来表示的这种情况下，该装置的增益是可以控制的。这些装置串连地处于天线与用于转换模拟信号到数字信号的装置7之间，装置7提供在接收机的模拟装置组件3与数字装置8之间作为接口，装置8提供于接收机为了利用接收的有用信号。数字装置组件主要包括用于检测短脉冲串数据包的到达，而装置10用于确定在这种场合下的接收信号功率。它还包括能够利用由装置10提供的功率信息的处理装置11，在通过装置9检测短脉冲串到达的基础上，为了使功率调节装置5起作用，因此转换装置7接收的信号在它们接受的功率范围之内。处理装置11假定以已知的方式，将处理逻辑和为了与接收机接收的信号同步而提供的时钟电路结合在一起。

根据本发明以及如图2所示，由接收机保证自动地控制在接收短脉冲串数据包上的增益。这个控制是在特殊的时间，在前同步的接收期间，通过利用在短脉冲串的字头发射的前同步和通过控制接收机包括的功率调节装置5来获得的。

根据本发明对于接收机的自动增益控制，意指通过接收机天线采集的信号是以短脉冲串形式发射的，而且每个短脉冲串包括前同步，所有短脉冲串的起始都是同样的。设想此时常见短脉冲串的起始包括两个特征部分A和B，每个部分由五个系列的符号组成。这些符号基本上由在少量载波上正交-调制的信号组成，称作正交载波。

在根据Hiperlan 2/IEEE 802.11标准前同步的情况下，上述两个系列设想第一个包括相同的符号A在第一位和第三位而符号-A在第二位，第四位和第五位。在同一个例子的情况下，随后的第二系列包括相同的符号B在前四位而符号-B在第五位。第三个特征部分C通常跟随在前同步的起始处的A和B两个部分后面，因为在根据本发明的增益控制方法范围内没有采用，所以没有包括在这里。构成前同步的符号和在短脉冲串中发射的数据包都是由转换装置7连续提供的，在通过上述标准定义提供的条件下安排和利用前同步的情况下，是按着一个符号对应于800毫微秒的每个时间周期ts十六个采样的比率。

考虑到跟随在前同步后面的数据包，在必须能够采集短脉冲串信号的无线网络接收机情况下，给通过接收机这种前同步的利用带来了困难，不管它们的功率是否在其功率的扩展范围内，例如从没有信号接收的电平开始，在-20和-90dB之间。现在，为了转换成为数字形式，利用现代技术，通过功率调节装置5提供给转换装置7的信号必须在更多限制范围内具有功率电平，例如从-10到-25分贝，以便利用。

因为必须检测短脉冲串前同步，即使形成它们的信号功率电平低于容许的功率范围，所以根据本发明保证将增益预调整到高待机功率电平，该电平足够允许接收机考虑即使较弱的信号提供在为接收机设置的接收范围内。这个预调整应用最开始，然后应用在短脉冲串的结束。它继续等待为了接收第一符号序列时实现增益调整，第一符号位于新的短脉冲串前同步的起始处。

新的短脉冲串前同步是经过接收器的相关装置和与这个接收器有关的时钟电路来检测。在涉及到前同步的一个实施例中，从两个连续的五个符号开始的起始处，如上所设想，第一个最大自动相关检索可以从第一系列五个符号的前四个符号顺序进行。这是因为用第一系列的头三个符号与同样第一序列的后三个符号相乘对应于应该是近似-1的最大自相关值，如果接收的符号与在标准前同步的第一系列符中的那些一致性更好，则如上面所定义。

因为这种接收的第一系列的最后符号不是用于识别的，所以保证利用与它对应的时间符号ts以便实现增益调整，作为确定功率电平的函数，该函数能够接收为相关操作而利用的符号。

在优选的实施例中，功率确定是根据转换装置7以数字信号形式提供的符号通过计算来完成，这个计算来自对应于所考虑符号的简单地自乘。

根据在短脉冲串结束之后重新接收的四个符号序列，一旦第一个相关操作能够确定它们是否与新的短脉冲串的第一前同步序列对应，或许仅仅是近似的，通过利用跟随在为第一个序列第四个符号而提供的时间符号ts5，保证执行第一增益调整，符号定时参考图2中从ts1到ts4。

当在短脉冲串开始为接收符号确定的功率电平提高到接收信号变成截取这样的程度时，保证是调整装置5起作用以便减少增益到接收的信号不再被截取的值。这样调整的一个例子在图3中描绘，在这种情况下，通过天线2获得的信号范围位于+5到+35dB之间，同时转换装置7的容许输入范围在-25到-10dB之间，如三个垂直参考轴上粗线所表示的。在此，如果能够从属于输入短脉冲串的一部分接收头四个符号中找到电平-1的相关性，在第一调整阶段期间增益就减少-35dB。如上所述，增益衰减控制是在与第五个符号有关的时间符号ts5期间完成的，因此一次不提供对应于有用数据的信号，以致于因为接收机是当前正在接收短脉冲串数据包而消除改变功率电平的风险。执行增益调整尽可能地允许直接达到适当的增益电平，然而，在第一阶段期间没有必要达到这个电平而且调整也仅仅是近似的。

相反，如果在短脉冲串开始处为接收符号功率而确定的功率电平是低的，例如，在-35到-20dB的范围内，完成第一个增益调整能够产生应用于转换装置7的信号功率电平，在为这些装置提供的输入范围内之。

在图2中实线所描绘的例子中，天线接收的-35到-20dB的信号被放大以致于落在-25到-10dB的输入范围内。该范围对于其功率在大功率信号和低功率信号之间的中间范围内的信号而减小。对于+5dB电平的信号是通过点线描绘代表-10dB增益衰减，而对于电平是-30dB的信号增益增加+10dB。

就是说并不总是能够为接收信号的功率电平直接地产生一个电平，这些信号是在为转换装置7提供的输入范围内，提供第二个阶段使其能够改进在第一个调整阶段的结束获得的调整。

根据本发明，精确调整阶段的开始取决于第二个最大自相关搜索的成功，该搜索是在由连续五个符号的头四个符号组成的第二序列上进行的，五个符号在新短脉冲串开始时接收的第一系列的五个符号之后出现。如果接收的符号正好与在第二系列标准前同步上提供的那些符号一致，如上面设想，第二序列的头三个符号(即在6到8列接收的符号)与第二序列后三个符号相乘(即在列7到9接收的符号)，则应该对应于接近+1的最大自相关值。

利用与第二系列标准前同步的最后符号对应的时间符号ts10，以便执行精确增益调整。执行这个调整是作为通过为第二个相关性而利用第二序列符号的接收来确定功率电平的函数。如上所述，因为接收机正在接收短脉冲串包的数据，所以选择的调整时间能够消除改变功率电平的风险。

如上所述，事先按照时间表对功率电平进行精确调整，比如一般根据时间表补偿电平的时间来确定，则可能在精确调整阶段期间在转换装置7的输入端获得。事实上，通过近似调整阶段能够确定一个接近为转换装置提供输入范围的功率电平范围是容易的。

在图3所示的例子中，精确调整阶段的目标是达到对应于输入范围上限的时间补偿电平，即，-10dB。

考虑到由温度变化、器件老化、静态增益不一致等引起的正5dB或者负5dB的变化，在第一次调整已经能够产生0到-30dB范围内的信号支持之后，这样的目标是可能达到的。这包括在-15dB和+15dB之间校正的可能性，其能够在转换装置的输入端设置功率范围，在当前的例子中是-10dB到-15dB之间，如图中实线所示。理论范围通过虚线来描绘，而且将导致达到设置在-10dB处的预定补偿值。

如图4所示，在设想例子中，实线和虚线分别显示第一个调整没有变化，以便弱信号是在装置的输入范围内，否则，精密调整能够达到具有-5到+5dB之间附加修正的预定补偿值。

Claims

1.一种必须采集对应于以短脉冲串形式发射的数字数据包的接收机(1)的增益控制方法，所述接收机具有增益调整装置(5)，在模拟信号转换变成数字形式之前，它能够作用于从采集信号获得的模拟信号的电平，当每个短脉冲串在它的开始都包括一个前同步时，结果两个特殊的系列符号所有的短脉冲串都是相同的，而且在转换后的特殊时刻为符号的连续传输提供时钟速率，方法包括步骤：

-增益的调整在转换之后获得，作为根据前同步起始符号确定信号功率值的函数，依靠在形成两个连续部分的至少一个符号序列新的短脉冲串的开始处识别，这两个序列是系统地出现在短脉冲串前同步的开始，这个调整被控制，以便为符号安排的时间表期间完成，该符号是在构成识别序列符号出现之后的所述系列之一。

其特征在于根据识别该增益分为两个阶段来调整，短脉冲串的开始处，两个序列系统地出现，一个安排在两个连续符号的第一个前同步的开始，而另一个是在两个系列的第二个，

-根据对获得电平的两个序列的第一个的识别，第一个阶段引起进行增益调整通常是获得电平的粗略的调整，或者是未截断的信号，当正好收到的信号因为它们的额外功率已经被确定是被截断的，或者如果刚接收的信号确定为是弱信号，就预先选择的接近预定补偿电平的信号；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于增益的近似调整是在第一个符号接收期间，在短脉冲串前同步中第一系列五个符号的头四个符号构成序列的识别上完成的，而精确调整是在相同的短脉冲串前同步中跟随第一系列后第二系列四个符号构成的序列识别上完成的，近似调整是在第一系列头五个符号的最后允许时间期间进行的，近似调整是在第二系列头五个符号的最后允许时间期间进行的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于功率是通过平方对应于这些数字信号的数值，从由模拟信号变换获得的数字信号中确定的。

4.根据权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于提供在短脉冲串前同步中的两个序列的识别是通过每个序列的相关来完成的。

5.一种为对应于以短脉冲串形式传输数字数据包的无线电信号接收机，接收机装备有用于采集信号(3)的模拟组件(8)，其经过转换模拟信号到数字信号(7)的装置与数字处理组件连接，所述接收机具有装置(9)，允许检测对应于短脉冲串前同步的信号出现，增益控制装置(11)，控制可调增益放大装置(5)，以便根据采集的短脉冲串信号来改变提供给转换装置的信号功率，其特征在于包括：

装置(9，10)，用于连续以由接收机时钟电路设置的速率出现在转换装置输出端的符号，一方面，在脉冲到达时识别短脉冲串前同步，另一方面，是为了确定施加到转换装置(7)输入端的信号功率，这个确定是在转换装置输出端连续出现的第一符号基础上完成的，当这些符号与在短脉冲串前同步开始时提供的那些一致时；

装置(11)，用于改变放大装置(5)的可调节增益，作为对识别前同步符号序列而确定功率，以及在特殊的时间内对于识别序列最后符号的预定时间之后立即出现符号而确定功率的函数；用于识别短脉冲串前同步的装置(9)，它利用短脉冲串前同步开始的至少一个连续系列(A，B)符号和每个连续系列的第一个符号来执行相关性，与功率确定装置(10)一起对应属于相关性符号的平方数值进行计算。