DE102013005051B4

DE102013005051B4 - Empfänger mit automatischer Verstärkungsregelung

Info

Publication number: DE102013005051B4
Application number: DE102013005051.0A
Authority: DE
Inventors: Olivier Seller
Original assignee: Qualcomm Technologies International Ltd
Current assignee: Qualcomm Technologies International Ltd
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2033-03-23
Also published as: DE102013005051A1; US20130279556A1; GB2501577A; GB201301811D0; US8675789B2

Abstract

Empfänger, der umfasst:
ein Element oder mehrere Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24);
eine automatische Verstärkungsregelung [AVR] (26) zur Regelung einer Verstärkung eines oder mehrerer des einen oder der mehreren Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24); und
einen Rahmendetektor, der ausgelegt ist, um das Vorhandensein eines Rahmens in einem vom Empfänger empfangenen Signal zu erfassen und um bei Erfassung eines Datenrahmens ein Signal an die AVR (26) auszugeben,
wobei die AVR (26) ausgelegt ist, um ein Signal-Rausch-Verhältnis [SRV] des empfangenen Signals bei Empfang eines Eingangssignals vom Rahmendetektor zu schätzen, einen SRV-Spielraum zwischen dem geschätzten SRV und einem Ziel-SRV zu berechnen und die Verstärkung eines oder mehrerer des einen oder der mehreren Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) anzupassen, um einen positiven SRV-Spielraum beizubehalten, so dass im Fall einer Interferenz mit dem empfangenen Signal das eine Element oder die mehreren Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) nicht gesättigt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger.
Hintergrund der Erfindung
Ein Empfänger zur Verwendung in einem Telekommunikationssystem umfasst typischerweise eine Reihe von verschiedenen Elementen, wie einen rauscharmen Verstärker (LNA), einen Mischer und ein Basisbandfilter, die je eine variable Verstärkung und Selektivität aufweisen. Bei solchen Empfängern wird typischerweise eine automatische Verstärkungsregelung (AVR) verwendet, um die Verstärkungen verschiedener Elemente des Empfängers so einzustellen, dass keine der Komponenten gesättigt wird, wenn ein Signal empfangen wird, während auch gewährleistet wird, dass die Qualität des Signals an einem Ausgang des Empfängers hoch genug ist, um eine Demodulation/Decodierung der im empfangenen Signal enthaltenen gesendeten Daten zu erlauben.
In manchen Empfängern, wie denjenigen, die gemäß dem Standard IEEE802.11 (WiFi) arbeiten, arbeitet die AVR-Hardware kontinuierlich, wird aber kurz nach dem Beginn des Empfangs eines Datenrahmens vom Empfänger eingefroren. Nach diesem Einfrieren der AVR-Hardware können die Verstärkungen der Komponenten des Empfängers nicht mehr geändert werden. Eine Interferenz kann aber nach dem Einfrieren der AVR-Hardware beginnen, und diese Interferenz kann die Sättigung von Elementen des Empfängers verursachen. Dies kann zu einer Situation führen, in der der Beginn eines Datenrahmens korrekt empfangen wird (d. h. die im empfangenen Datenrahmen enthaltenen gesendeten Daten können korrekt demoduliert/decodiert werden), das Ende des Datenrahmens aber nicht.
In solchen Situationen ist es möglich, dass das Einstellen der Verstärkungen der Elemente des Empfängers auf geringere Werte einen erfolgreichen Empfang des ganzen Datenrahmens ermöglicht haben würde. Die AVR-Hardware muss aber die Verstärkungen der Elemente auf ihren maximalen Wert einstellen, um eine gute Empfindlichkeit bei allen Datenübertragungsraten zu erhalten, und daher ist die Einstellung der Verstärkungen der Elemente auf niedrigere Werte, die einen erfolgreichen Empfang von mehr Datenrahmen im Hinblick auf die Interferenz ermöglichen könnten, nicht möglich.
Typischerweise kompensiert eine bekannte AVR-Hardware, die in Empfängern der oben beschriebenen Art verwendet wird, die Interferenz nur im Bereich von Analog-Digital-Wandlern (ADW). Das empfangene Signal wird so skaliert, dass nur ein Teil des verfügbaren dynamischen Bereichs eines ADW im Empfänger verwendet wird. Auf diese Weise sättigt irgendeine Interferenz, die zusätzlich zum gewünschten Signal im empfangenen Signal auftritt, nicht den ADW, da es einen gewissen ”Kopfraum” im dynamischen Bereich des ADW gibt, in dem die Interferenz aufgenommen werden kann. Dies ist möglich, da es eine direkte Beziehung zwischen der Anzahl von Ausgangsbits eines ADW und dem vom ADW eingeführten Quantisierungsgeräusch gibt.
Aus WO 2005/112 281 A1 ist ein Verfahren und ein System zum dynamischen Verschieben von Störtönen weg von der gewünschten Frequenz in einem virtuellen lokalen Oszillatorempfänger bekannt, so dass jedes unerwünschte Signal, das sich an solchen Störtonen befindet, effektiv aus dem gewünschten Signal abgegrenzt und aus dem HF-Eingangssignal entfernt wird. Das System detektiert das Vorhandensein von potentiellen unerwünschten Blockersignalen im HF-Eingangssignal und initiiert eine iterative Leistungsvergleichs- und Mischer-Signal-Einstellschleife. Da der virtuelle Lokaloszillator zwei Mischer-Signale verwendet, wird die Frequenz eines der Mischer-Signale während der Schleife eingestellt, bis die Leistung des abwärts-umgewandelten Signals auf einen vorbestimmten Pegel minimiert wird. Minimierte Leistung in dem abwärtsgewandelten Signal zeigt die Abwesenheit des Blockersignals an, da das Vorhandensein eines relativ hohen Leistungssignals ein Blockiersignal anzeigt, das mit einem gewünschten Signal überlappt.
Das oben beschriebene Problem wird durch die in dem unabhängigen Anspruch angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird ein Empfänger bereitgestellt, der umfasst: ein Element oder mehrere Elemente mit variabler Verstärkung; eine automatische Verstärkungsregelung (AVR) zur Regelung einer Verstärkung eines oder mehrerer des einen oder der mehreren Elemente mit variabler Verstärkung; und einen Rahmendetektor, der ausgelegt ist, um das Vorhandensein eines Rahmens in einem vom Empfänger empfangenen Signal zu erfassen und um bei Erfassung eines Datenrahmens ein Signal an die AVR auszugeben, wobei die AVR ausgelegt ist, um ein Signal-Rausch-Verhältnis (SRV) des empfangenen Signals bei Empfang eines Eingangssignals vom Rahmendetektor zu schätzen, einen SRV-Spielraum zwischen dem geschätzten SRV und einem Ziel-SRV zu berechnen und die Verstärkung eines oder mehrerer des einen oder der mehreren Elemente mit variabler Verstärkung anzupassen, um einen positiven SRV-Spielraum aufrechtzuerhalten, so dass im Fall einer Interferenz mit dem empfangenen Signal das eine Element oder die mehreren Elemente mit variabler Verstärkung nicht gesättigt werden.
Die Elemente mit variabler Verstärkung können einen rauscharmen Verstärker und einen Mischer umfassen.
Die Elemente mit variabler Verstärkung können ferner einen oder mehrere umfassen von: einem Verstärker mit variabler Verstärkung; einem Tiefpassfilter; und einem Analog-Digital-Wandler.
Der Empfänger kann ausgelegt sein, um in einen gesperrten Zustand zu kommen, wenn der Rahmendetektor das Vorhandensein eines Rahmens in einem vom Empfänger empfangenen Signal erfasst.
Der Empfänger kann ausgelegt sein, um den Verstärkungswert eines oder mehrerer der Elemente mit variabler Verstärkung vor dem Eintritt in den gesperrten Zustand anzupassen.
Die Elemente mit variabler Verstärkung können einen rauscharmen Verstärker umfassen, und der Empfänger kann ausgelegt sein, um den Verstärkungswert des rauscharmen Verstärkers vor dem Eintritt in den gesperrten Zustand anzupassen.
Die AVR kann ausgelegt sein, um das SRV des empfangenen Signals basierend auf: einem Empfangssignalstärkeanzeiger (RSSI) eines Signals, das vom Empfänger zur späteren Verarbeitung ausgegeben wird; einer Schätzung der Gesamtverstärkung des Empfängers; und einer Schätzung der Rauschzahl des Empfängers zu schätzen.
Der Empfänger kann ausgelegt sein, um gemäß einem Standard IEEE802.11 gesendete Signale zu empfangen.
Der Rahmendetektor kann einen Synchronisierer umfassen, der ausgelegt ist, um einen Rahmen eines gemäß dem Standard IEEE802.11b gesendeten Signals zu erfassen.
Der Rahmendetektor kann einen Synchronisierer umfassen, der ausgelegt ist, um einen Rahmen eines unter Verwendung eines OFDM-Modulationsschemas gesendeten Signals zu erfassen.
Die AVR kann eine Verweistabelle umfassen, die Verstärkungswerte für die Elemente mit variabler Verstärkung abhängig von Indices speichert.
Die in der Verweistabelle gespeicherten Verstärkungswerte können in der Reihenfolge der zunehmenden Verstärkung indexiert sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nun werden Ausführungsformen der Erfindung strikt nur als Beispiel unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung, 1, beschrieben, die eine schematische Darstellung einer Empfängerarchitektur für einen Empfänger ist, der gemäß dem Standard IEEE802.11 (WiFi) arbeitet.
Beschreibung der Ausführungsformen
Zunächst unter Bezug auf 1 ist in 10 allgemein eine Architektur für einen Empfänger gezeigt, der gemäß dem Standard IEEE 802.11 arbeitet. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet der Technik erkennt, ist die Empfängerarchitektur 10 in 1 als von Funktionsblöcken gebildet gezeigt, die an einem empfangenen Signal durchgeführte Verarbeitungsvorgänge darstellen, aber diese entsprechen nicht unbedingt direkt physikalischen Einheiten, die bei einer praktischen Ausführung eines Empfängers vorkommen können. Zusätzlich zeigt 1 nur die Funktionsblöcke, die für das Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung notwendig sind, während eine praktische Ausführung eines Empfängers zusätzliche Funktionsblöcke umfassen kann.
Der in 1 veranschaulichte Empfänger 10 soll gemäß dem Standard IEEE802.11 gesendete Signale empfangen. Insbesondere kann der Empfänger ausgelegt sein, um unter dem Standard IEEE 802.11b und dem Standard IEEE 802.11g gesendete Signale zu empfangen, der ein orthogonales Frequenzmultiplex(OFDM)-Modulationsschema verwendet. Es versteht sich aber, dass die im Empfänger 10 verwendeten Prinzipien ebenfalls auf andere Empfänger anwendbar sind, die einen hohen dynamischen Bereich, einen paketisierten (d. h. nicht kontinuierlichen) Betrieb, eine variable Datenübertragungsrate und möglicherweise Burst-Störsignale oder Blocker aufweisen.
Der Empfänger 10 umfasst eine Antenne 12 zum Empfang von über einen Funkkanal gesendeten Signalen. Ein von der Antenne 12 empfangenes Signal wird zu einem rauscharmen Verstärker (LNA) 14 weitergeleitet, der das empfangene Signal verstärkt, ehe er eine verstärkte Version des empfangenen Signals an einen Mischer 16 ausgibt.
Der Mischer 16 mischt die verstärkte Version des empfangenen Signals mit einem von einem lokalen Oszillator (nicht gezeigt) erzeugten Signal, um das von der Antenne 12 empfangene Signal für eine spätere Verarbeitung im Empfänger 10 zum Basisband abwärtszuwandeln.
Das vom Mischer 16 ausgegebene abwärtsgewandelte Signal wird in einen Verstärker mit variabler Verstärkung (VGA) 18 eingegeben, der das abwärtsgewandelte Signal um eine durch die Verstärkung des VGA 18 bestimmte Menge verstärkt, die gemäß einem geforderten Signalpegel anpassbar ist, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird.
Das vom VGA 18 ausgegebene verstärkte Signal wird in ein analoges Tiefpassfilter (LPF) 20 eingegeben, das das verstärkte Signal filtert, um Signalkomponenten außerhalb des betroffenen Frequenzbands zu dämpfen.
Das vom LPF 20 ausgegebene gefilterte Signal wird in einen Analog-Digital-Wandler (ADW) 22 eingegeben, der das von der Antenne 12 empfangene und danach vom LNA 14, vom Mischer 16, vom VGA 18 und vom LPF 20 verarbeitete analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt, das von einem weiteren Tiefpassfilter 24 dezimiert wird, das ein dezimiertes digitales Signal zur Verwendung in stromabwärtigen Verarbeitungsvorgängen wie Demodulation und Decodierung ausgibt, um gesendete Daten vom empfangenen Signal wiederzugewinnen.
Die LNA 14, Mischer 16, VGA 18, LPF 20, ADW 22 und LPF 24 sind alle Elemente mit variabler Verstärkung des Empfängers 10, und die Verstärkung dieser Elemente wird von einer automatischen Verstärkungsregelung 26 gesteuert, die den empfangenen Signalpegel an verschiedenen Punkten im Empfänger anzeigende Signale empfängt und Steuersignale liefert, um die Verstärkung eines oder mehrerer der LNA 14, Mischer 16, VGA 18, LPF 20, ADW 22 und LPF 24 gemäß vordefinierten Zielsignalpegeln und Signal-Rausch-Verhältnis(SRV)-Pegeln anzupassen, wie nachfolgend beschrieben wird.
Ein Eingang eines ADW 28 ist mit dem Ausgang des LNA 14 verbunden und wandelt das vom LNA 14 ausgegebene analoge Breitbandsignal in ein digitales Signal um, das vom ADW 28 an einen Eingang der AVR 26 ausgegeben wird, die dieses digitale Signal als ein Breitband-Empfangssignalstärkeanzeiger (RSSI) verwendet, d. h. eine Anzeige der Signalstärke des von der Antenne 12 empfangenen und vom LNA 14 verstärkten Breitbandsignals.
Ein Eingang eines weiteren ADW 30 ist mit dem Ausgang des Mischers 16 verbunden. Der weitere ADW 30 wandelt das vom Mischer ausgegebene analoge Basisbandsignal in ein digitales Signal um, das vom ADW 30 an einen Eingang der AVR 26 ausgegeben wird. Die AVR 26 verwendet dieses digitale Signal als einen analogen RSSI, d. h. eine Anzeige der Signalstärke des vom Mischer 16 ausgegebenen Basisbandsignals.
Die AVR 26 empfängt ferner digitale Signale vom Ausgang des ADW 22 und vom LPF 24 an ihren Eingängen, die eine digitale Anzeige der Stärke der vom ADW 22 bzw. LPF 24 ausgegebenen Signale liefern. Die von den ADW 22, LPF 24 und ADW 28 und 30 empfangenen digitalen Signale werden von der AVR 26 verwendet, um die Verstärkungseinstellungen zu bestimmen, die an die Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 des Empfängers 10 anzuwenden sind.
Die AVR 26 ist mit vordefinierten Zielsignalpegeln ausgelegt, die sie mit den Signalpegelanzeigen vergleicht, die von den ADW 22, LPF 24 und ADW 28 und 30 empfangen werden, um die Verstärkungseinstellungen zu bestimmen, die an die Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 des Empfängers 10 anzuwenden sind, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Die AVR ist auch mit vordefinierten Ziel-Signal-Rausch-Verhältnis(SRV)-Pegeln ausgelegt. Im in 1 veranschaulichten Beispiel ist die AVR 26 mit Ziel-SRV-Pegeln für zwei mögliche Betriebsarten des Empfängers 10 ausgelegt, mit der ersten Betriebsart zum Empfang von gemäß dem Standard IEEE 802.11 b gesendeten Signalen, und der zweiten Betriebsart zum Empfang von IEEE 802.11 Signalen, die unter Verwendung eines OFDM-Modulationsschemas gesendet werden.
Um den Betrieb in diesen beiden Betriebsarten zu ermöglichen, umfasst der Empfänger 10 einen ersten Synchronisierer 32 zum Erfassen von Rahmen eines empfangenen Signals, das gemäß dem Standard IEEE 802.11 b gesendet wurde, und einen zweiten Synchronisierer 34 zum Erfassen von Rahmen eines empfangenen Signals, das unter einem Standard IEEE 802.11 unter Verwendung eines OFDM-Modulationsschemas gesendet wurde. Der erste Synchronisierer 32 und der zweite Synchronisierer 34 weisen je einen Ausgang auf, der mit einem Eingang der AVR 26 verbunden ist, so dass die AVR 26 erfassen kann, wenn ein Rahmen eines IEEE 802.11b-Signals oder ein IEEE 802.11-OFDM-Signal empfangen wird.
Die AVR 26 weist zwei Betriebarten auf. Die erste ist eine kontinuierliche Betriebsart, bei der die von der AVR 26 bestimmten Signalpegel (nachfolgend als die ”gemessenen Signalpegel” bezeichnet) basierend auf den von den ADW 22, LPF 24 und ADW 28 und 30 empfangenen digitalen Signalen mit den vordefinierten Zielsignalpegeln von der AVR 26 verglichen werden. Falls die gemessenen Signalpegel nicht den Zielsignalpegeln entsprechen, gibt die AVR 26 Befehlssignale an eines oder mehrere der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 des Empfängers 10 aus, um ihre Verstärkungen zu erhöhen oder verringern, damit die gemessenen Signalpegel den vordefinierten Zielsignalpegeln entsprechen (oder ihnen wenigstens näher kommen).
In einer Ausführungsform umfasst die AVR 26 eine oder mehrere Verweistabellen, die Verstärkungswerte für jedes der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 abhängig von Indices speichern. Zum Beispiel kann die AVR 26 eine Verweistabelle von Verstärkungswerten für den LNA 14, die in der Reihenfolge zunehmender Verstärkung indexiert ist (d. h. der Verstärkungswert, der abhängig vom Index 1 in der Verweistabelle gespeichert ist, ist niedriger als der Verstärkungswert, der abhängig vom Index 2 gespeichert ist), und eine getrennte Verweistabelle von Verstärkungswerten für die VGA 18, LPF 20 und ADW 22 umfassen, die in der Reihenfolge zunehmender Verstärkung indexiert ist.
Die AVR 26 speichert den Index des Verstärkungswerts, der aktuell von jedem der Elemente mit variabler Verstärkung 14 verwendet wird. Falls der gemessene Signalpegel an einem bestimmten Element des Empfängers 10 nicht dem vordefinierten Ziel für dieses Element entspricht, z. B. wenn der gemessene Signalpegel am Ausgang des LNA 14, wie durch den Ausgang des ADW 28 dargestellt, nicht dem vordefinierten Signalpegel für den Ausgang des LNA 14 entspricht, passt die AVR 26 den Index für dieses Element an, ruft den dem neuen Index zugeordneten Verstärkungswert aus der Verweistabelle ab, und gibt einen Befehl an das Element aus, um es zu veranlassen, seine Verstärkung an den aus der Verweistabelle abgerufenen Verstärkungswert anzupassen.
Falls zum Beispiel der gemessene Signalpegel am Ausgang des LNA 14 niedriger ist als der Zielsignalpegel für den Ausgang des LNA 14, erhöht die AVR 26 den Index für den LNA 14 und ruft den dem erhöhten Index zugeordneten Verstärkungswert aus der Verweistabelle ab. Die AVR 26 gibt einen Befehl an den LNA 14 aus, um zu veranlassen, dass die Verstärkung des LNA 14 auf den Verstärkungswert erhöht wird, der basierend auf dem erhöhten Index aus der Verweistabelle abgerufen wurde.
Desgleichen, falls der gemessene Signalpegel am Ausgang des LNA 14 höher ist als der Zielsignalpegel für den Ausgang des LNA 14, verringert die AVR 26 den Index für den LNA 14 und ruft den dem verringerten Index zugeordneten Verstärkungswert aus der Verweistabelle ab. Die AVR 26 gibt einen Befehl an den LNA 14 aus, um zu veranlassen, dass die Verstärkung des LNA 14 auf den Verstärkungswert verringert wird, der basierend auf dem verringerten Index aus der Verweistabelle abgerufen wurde.
Wenn einer der ersten oder zweiten Synchronisierer 32, 34 einen Rahmen erfasst, geht die AVR 26 in einen gesperrten Zustand, im die Verstärkungen der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 des Empfängers 10 nicht verändert werden. Ehe die AVR in diesen gesperrten Zustand geht, führt sie aber bestimmte Aktionen durch, um durch Anpassen der Verstärkungen eines oder mehrerer der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 des Empfängers 10 einen Signal-Rausch-Verhältnis-Spielraum zu implementieren, um die Sättigung der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 des Empfängers 10 im Fall zu verhindern, im eine Interferenz während des Empfangs eines Rahmens durch den Empfänger 10 empfangen wird. Dies löst das Problem bei existierenden Empfängern, dass der Beginn eines Datenrahmens korrekt empfangen wird (d. h. die im empfangenen Datenrahmen enthaltenen gesendeten Daten können korrekt demoduliert/decodiert werden), das Ende des Datenrahmens aber nicht.
Die AVR 26 führt eine Feinmessung der Signalpegel an den verschiedenen unterschiedlichen Punkten im Empfänger 10 durch, indem sie die an ihren Eingängen vom ADW 22, vom LPF 24 und von den ADW 28, 30 empfangenen Signale auswertet. Die ersten und zweiten Synchronisierer 32, 34 sind ausgelegt, um eine in einem empfangenen Signal enthaltene periodische Präambel zu erfassen, um das empfangene Signal als ein IEEE 802.11-Signal zu identifizieren. Da die Präambel periodisch ist, ist die Gesamtenergie in der Präambel über eine Periode konstant.
Die AVR 26 misst die an ihren Eingängen empfangenen Signalpegel über eine oder mehrere Perioden und wählt Verstärkungswerte für jedes der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 aus, um eine gleichmäßigere Verteilung der Gesamtverstärkung des Empfängers 10 über die Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 zu implementieren.
Zuerst wird die Verstärkung des LNA 14 angepasst, falls der Unterschied zwischen dem gemessenen Signalpegel und dem Zielsignalpegel höher ist als der vom LNA 14 gelieferte Verstärkungsschritt. Dann wird die Verstärkung des Mischers 16 basierend auf dem gleichen Kriterium angepasst, unter Berücksichtigung der ausgewählten Anpassung an die Verstärkung des LNA 14 (da Verstärkungsänderungen sich durch die Empfängerarchitektur ausbreiten). Zum Beispiel beeinflusst eine Erhöhung der Verstärkung des LNA 14 den Signalpegel am Mischer 16, so dass, falls basierend auf der gemessenen Signalstärke an der AVR 26 die AVR 26 bestimmt, dass ein Verstärkungsschritt von +6 dBm sowohl am LNA 14 als auch am Mischer 16 erforderlich ist, nur die Verstärkung des LNA 14 erhöht wird, um diese Forderung zu erfüllen, da dadurch auch die Erfordernis eines Verstärkungsschritts am Mischer 16 erfüllt wird, aufgrund der Ausbreitung der Verstärkungsänderung des LNA 14 durch die Empfängerarchitektur.
Die AVR 26 gibt Befehle an die Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 aus, um ihre Verstärkungen auf die von der AVR 26 bestimmten neuen Werte einzustellen, und die AVR 26 speichert die Indices der Verstärkungswerte für jedes der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24. Die neuen Verstärkungswerte werden nachfolgend als die ”Verstärkungswerte bei Sperrung” bezeichnet.
Die AVR 26 schätzt dann einen Signal-Rausch-Verhältnis-Spielraum zwischen dem vordefinierten SRV-Ziel und einem geschätzten SRV des empfangenen Signals, wie nachfolgend beschrieben wird.
Der Signalpegel des empfangenen Signals wird basierend auf den Verstärkungswerten bei Sperrung, die von jedem der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 des Empfängers 10 verwendet werden, und auf dem Signalstärkeanzeiger, der von der AVR 26 vom Ausgang der Dezimierungs-LPF 24 empfangen wird, geschätzt. Die Verstärkungswerte bei Sperrung, die von jedem der Elemente mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 verwendet werden, werden aus der (den) Verweistabelle(n) abgerufen, die die von der AVR 26 gespeicherten Indices verwendet(verwenden), und diese Verstärkungswerte werden miteinander multipliziert, um eine Schätzung der Gesamtverstärkung des Empfängers 10 zu erzeugen. Der Signalstärkeanzeiger vom Ausgang des Dezimierungs-LPF 24 wird durch diese Gesamtverstärkungsschätzung dividiert, um eine Schätzung des Signalpegels des an der Antenne 12 empfangenen Signals zu erzeugen. Obwohl die obigen Berechnungen als Multiplikationen und Divisionen beschrieben wurden, werden sie in der Praxis von der AVR 26 unter Verwendung einer logarithmischen Skala durchgeführt, um die Berechnungen zu vereinfachen, da in der logarithmischen Skala Additions- und Subtraktionsoperationen Multiplikations- und Divisionsoperationen ersetzen.
Eine Rauschzahl für das vom Dezimierungsfilter 24 ausgegebene Signal wird bei der Schätzung des SRV des empfangenen Signals verwendet. Diese Rauschzahl hängt hauptsächlich von den Verstärkungswerten bei Sperrung des LNA 14 und des Mischers 16 ab, und so werden die Verstärkungswerte bei Sperrung des LNA 14 und des Mischers 16 durch die AVR 26 aus der(den) Verweistabelle(n) unter Verwendung der relevanten Indices abgerufen.
Basierend auf diesen Verstärkungswerten ruft die AVR 26 aus einer Verweistabelle eine Schätzung der Rauschzahl an dem Zeitpunkt ab, an dem die AVR 26 in ihre gesperrte Betriebsart eintritt.
Sobald die Signalpegel- und die Rauschzahlschätzungen erhalten wurden, wird eine Schätzung des Signal-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals von der AVR 26 basierend auf dem geschätzten Signalpegel, Rauschzahl und Konstanten berechnet, die von der absoluten Verstärkung des Empfängers 10 und der Signalbandbreite abhängen, wie nachfolgend beschrieben.
In einer logarithmischen Skala ist das SRV in dBm gleich dem eingegebenen Signalpegel in dBm minus dem thermischen Rauschen in dBm minus der Rauschzahl des Empfängers in dBm, d. h. SRV = Signal ein – thermisches Rauschen – Rauschzahl.
Das thermische Rauschen ist eine Konstante für eine gegebene Empfängerkonfiguration, und diese Konstante hängt von der Bandbreite des Signals nach digitaler Dezimierung durch das Dezimierungsfilter 24 ab. Das thermische Rauschen ist auch proportional zur absoluten Temperatur (in Kelvin), und so ist es der AVR 26 möglich, durch Bestimmung des SRV Temperaturschwankungen zu kompensieren.
Der Eingangssignalpegel ist gleich dem Breitband-RSSI, wie er vom ADW 28 für das empfangene Signal empfangen wird, minus die Gesamtverstärkung der Empfängerarchitektur, plus ein konstanter Wert, d. h. Signal ein = RSSI – Verstärkung + Konstante.
Die Konstante in dieser Gleichung wird verwendet, um die Differenz von Einheiten zwischen dem RSSI und dem Verstärkungswert zu kompensieren.
So gilt SRV = RSSI – Verstärkung + Konstante – thermisches Rauschen – Rauschzahl.
Die berechnete SRV-Schätzung wird von der AVR 26 mit dem vordefinierten SRV-Ziel für die relevante Empfangsbetriebsart (802.11 b oder 802.11 OFDM) des Empfängers verglichen, um einen SRV-Spielraum zu berechnen. Hierzu subtrahiert die AVR 26 das SRV-Ziel von der SRV-Schätzung, wodurch der SRV-Spielraum erzeugt wird.
Um einen beliebigen Rahmen im relevanten Empfangsmodus empfangen zu können, nachdem die AVR 26 in ihre gesperrte Betriebsart eingetreten ist, während immer noch das SRV-Ziel erfüllt wird, muss der SRV-Spielraum größer als Null sein. Um eine beliebige Interferenz besser aufzunehmen, die beginnt, nachdem die AVR 26 in ihre gesperrte Betriebsart eingetreten ist, sollte die Verstärkung des LNA 14 und des Mischers 16 so niedrig wie möglich sein. Der SRV-Spielraum wird genutzt, um die Abstimmung zwischen dem SRV-Pegel und der Anpassung einer möglichen Interferenz einzustellen.
Zu diesem Zweck führt die AVR 26 eine Suche durch, um einen Verstärkungsindex zu identifizieren, der einem verringerten Verstärkungswert für den LNA 14 und/oder den Mischer 16 entspricht, der zu einem verringerten SRV für den Empfänger und somit zu einem verringerten SRV-Spielraum führt, während ein positiver SRV-Spielraum beibehalten wird. Sobald ein geeigneter Verstärkungsindex identifiziert wird, wird ein Verstärkungsbefehl von der AVR 26 an den LNA 14 und/oder den Mischer 16 gesendet, um die Verstärkung auf den entsprechenden Verstärkungswert einzustellen. Die an den LNA 14 und den Mischer 16 angewendete Verstärkungsverringerungsmenge wird durch eine Erhöhung der Verstärkung der folgenden Elemente mit variabler Verstärkung 18, 20, 22, 24 kompensiert. Die Gestaltung des Empfängers 10 ist so, dass es immer möglich ist, eine solche Verstärkungsverringerung im RF-Bereich (der LNA 14 und der Mischer 16) mit einer Verstärkungserhöhung im Basisbandbereich (die VGA 18, LPF 20, ADW 22 und LPF 24) zu kompensieren.
Diese Verringerung des Verstärkungswerts des LNA 14 und/oder des Mischers 16 weist die Wirkung des Schützens der Komponenten mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 vor Sättigung im Fall auf, im ein Interferenzsignal beginnt, nachdem die AVR in ihren gesperrten Zustand eingetreten ist, da die Verringerung der Verstärkung des LNA 14 und/oder des Mischers 16 die Wirkung des erhöhten Signalpegels an der Antenne 12 verringert, die aus dem Vorhandensein des Interferenzsignals resultiert, so dass die Komponenten mit variabler Verstärkung 14, 16, 18, 20, 22, 24 den erhöhten Signalpegel an ihren Eingängen ohne Sättigung aufnehmen können.
Da der LNA 14 das erste Element im Empfänger 10 ist und eine größere Wirkung auf das SRV des Empfängers 10 hat als der Mischer 16, kann die AVR 26 ausgelegt sein, um eine Suche durchzuführen, um einen Verstärkungsindex zu identifizieren, der einem verringerten Verstärkungswert für den LNA 14 entspricht, ehe eine solche Suche für den Mischer 16 durchgeführt wird, so dass die Verstärkung des LNA 14 angepasst wird, ehe irgendeine Anpassung der Verstärkung des Mischers 16 durchgeführt wird.
Die Verwendung des SRV des Empfängers 10 als Metrik für die AVR 26 auf diese Weise verringert die Anfälligkeit des Empfängers 10 für eine Interferenz, die auf halbem Weg durch den Empfang eines Rahmens eines IEEE 802.11-Signals beginnt, während sie gewährleistet, dass das SRV des Empfängers das vordefinierte Ziel-SRV erfüllt oder so hoch wie möglich ist, wenn der Signalpegel niedrig ist.

Claims

Empfänger, der umfasst: ein Element oder mehrere Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24); eine automatische Verstärkungsregelung [AVR] (26) zur Regelung einer Verstärkung eines oder mehrerer des einen oder der mehreren Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24); und einen Rahmendetektor, der ausgelegt ist, um das Vorhandensein eines Rahmens in einem vom Empfänger empfangenen Signal zu erfassen und um bei Erfassung eines Datenrahmens ein Signal an die AVR (26) auszugeben, wobei die AVR (26) ausgelegt ist, um ein Signal-Rausch-Verhältnis [SRV] des empfangenen Signals bei Empfang eines Eingangssignals vom Rahmendetektor zu schätzen, einen SRV-Spielraum zwischen dem geschätzten SRV und einem Ziel-SRV zu berechnen und die Verstärkung eines oder mehrerer des einen oder der mehreren Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) anzupassen, um einen positiven SRV-Spielraum beizubehalten, so dass im Fall einer Interferenz mit dem empfangenen Signal das eine Element oder die mehreren Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) nicht gesättigt werden.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei die Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) einen rauscharmen Verstärker (14) und einen Mischer (16) umfassen.
Empfänger nach Anspruch 2, wobei die Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) ferner einen oder mehrere umfassen von: einem Verstärker mit variabler Verstärkung (18); einem Tiefpassfilter (20, 24) und einem Analog-Digital-Wandler (22).
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Empfänger ausgelegt ist, um in einen gesperrten Zustand zu kommen, in dem die Verstärkungen der Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) des Empfängers nicht verändert werden, wenn der Rahmendetektor das Vorhandensein eines Rahmens in einem vom Empfänger empfangenen Signal erfasst.
Empfänger nach Anspruch 4, wobei der Empfänger ausgelegt ist, um den Verstärkungswert eines oder mehrerer der Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) vor dem Eintritt in den gesperrten Zustand anzupassen.
Empfänger nach Anspruch 4, wobei die Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) einen rauscharmen Verstärker (14) umfassen, und wobei der Empfänger ausgelegt ist, um den Verstärkungswert des rauscharmen Verstärkers (14) vor dem Eintritt in den gesperrten Zustand anzupassen.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei die AVR (26) ausgelegt ist, um das SRV des empfangenen Signals zu schätzen basierend auf: einem Empfangssignalstärkeanzeiger [RSSI] eines Signals, das vom Empfänger zur späteren Verarbeitung ausgegeben wird; einer Schätzung der Gesamtverstärkung des Empfängers; und einer Schätzung der Rauschzahl des Empfängers.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Empfänger ausgelegt ist, um gemäß einem Standard IEEE 802.11 gesendete Signale zu empfangen.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Rahmendetektor einen Synchronisierer (32) umfasst, der ausgelegt ist, um einen Rahmen eines gemäß dem Standard IEEE 802.11b gesendeten Signals zu erfassen.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Rahmendetektor einen Synchronisierer (32) umfasst, der ausgelegt ist, um einen Rahmen eines unter Verwendung eines OFDM-Modulationsschemas gesendeten Signals zu erfassen.
Empfänger nach Anspruch 1, wobei die AVR (26) eine Verweistabelle umfasst, die Verstärkungswerte für die Elemente mit variabler Verstärkung (14, 16, 18, 20, 22, 24) abhängig von Indices speichert.
Empfänger nach Anspruch 11, wobei die in der Verweistabelle gespeicherten Verstärkungswerte in der Reihenfolge zunehmender Verstärkung indexiert sind.