DE19718154A1

DE19718154A1 - Method and circuit for a baseband signal attenuation

Info

Publication number: DE19718154A1
Application number: DE1997118154
Authority: DE
Inventors: Craig E Rupp
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 1997-12-11
Also published as: GB2313003A; GB2313003B; JPH10117219A; GB9707900D0

Abstract

A circuit (202) attenuates a baseband signal by controlling the rail voltages of an analog-to-digital converter (ADC) (239) with a feed-forward circuit (241). Feed-forward circuit (241) measures the power of the baseband signal and provides a control signal representative of the power to the ADC (239). ADC (239) adjusts its rail voltages according to the control signal.

Description

FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Ge biet der Funktelefone und insbesondere auf ein Verfahren und eine Schaltung für die Dämpfung eines Basisbandsignals in ei nem Funkkommunikationssystem.The present invention relates generally to the Ge offers the radio telephones and in particular to a method and a circuit for attenuation of a baseband signal in egg a radio communication system.

BACKGROUND OF THE INVENTION

Die Amplitude und die Leistung des Signals, das in einem Funkkommunikationssystem empfangen wird, kann stark variie ren. Ein billiger 8-Bit breiter Analog-Digital-Wandler (ADC), der im Funkkommunikationssystem verwendet wird, um das Signal zu digitalisieren, hat einen Dynamikbereich von achtundvier zig Dezibel (dB). Wenn das Funkkommunikationssystem einen Dy namikbereich von 63 dB erfordert und ein minimales Signal-zu-Quantisierverhältnis (SQNR) von 18 dB, würde eine Signal stärke, die sich 30 dB über dem minimalen SQNR befindet, die 48 dB des Dynamikbereiches des billigen 8-Bit ADC überschrei ten, was zu schweren Sprach- und Datenqualitätsproblemen füh ren könnte.The amplitude and power of the signal in one Radio communication system received can vary greatly ren. A cheap 8-bit wide analog-to-digital converter (ADC), which is used in the radio communication system to receive the signal digitizing has a dynamic range of eight and four tens of decibels (dB). If the radio communication system has a Dy range of 63 dB required and a minimum Signal-to-quantization ratio (SQNR) of 18 dB, would be a signal strength that is 30 dB above the minimum SQNR, the 48 dB of the dynamic range of the cheap 8-bit ADC exceeded which lead to severe language and data quality problems could.

Ein 16-Bit ADC, der einen größeren Dynamikbereich hat als der billige 8-Bit ADC könnte verwendet werden; er ist jedoch teuerer.A 16-bit ADC that has a wider dynamic range than that cheap 8-bit ADC could be used; however he is more expensive.

Eine bekannte Lösung, um die Qualitätsprobleme zu vermeiden, besteht darin, die Signalstärke innerhalb eines handhabbaren Bereichs des ADC zu halten. Eine Automatische Verstärkungs steuerung (AGC) wurde in Funktelefonen verwendet, um ein Zwi schenfrequenzsignal (IF) zu konditionieren, bevor es abwärts gemischt wird, um ein Basisbandsignal zu erzeugen. Eine Funk schaltung 100, die eine AGC verwendet, ist für eine solche Anwendung in Fig. 1 gezeigt. Eine IF-Signal auf einer Leitung 105 wird in einem spannungsgesteuerten Vorverstärker 101 ge geben, der durch ein Verstärkungssteuerungssignal auf Leitung 107, das durch eine AGC (RSSI) 103 geliefert wird, gesteuert wird. Das konditionierte IF-Signal, das durch den spannungsgesteuerten Vorverstärker 101 ausgegeben wird, wird aufgespalten und an die Abwärtsmi scher 109, 111 über die Leitungen 113, 115 geliefert. Ein Os zillator 217 erzeugt ein Referenzsignal, das an den Abwärts mischer 109 geliefert wird, und nach einer 90 Grad Phasenver schiebung des Referenzsignals an den Abwärtsmischer 111. Die Abwärtsmischer 109 und 111 liefern ein I-Komponenten-Basis bandsignal und ein Q-Komponenten-Basisbandsignal, die in Tiefpaßfilter 117, 119 auf den Leitungen 121, 123 eingegeben werden. Die gefilterten I- und Q-Komponenten-Basisbandsignale werden an einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 125 gegeben und an eine AGC 103 über die Leitungen 129 bezie hungsweise 131. Aus diesen gefilterten Basisbandsignalen er zeugt der ADC 125 digitalisierte Basisbandsignale, und die AGC 103 erzeugt das verstärkungsgesteuerte Signal, das verwendet wird, um den spannungsgesteuerten Vor verstärker 101 zu steuern. Die Amplitude des spannungsgesteu erten Signals ist direkt proportional zur Leistung der gefil terten I- und Q-Komponenten-Basisbandsignale.A known solution to avoid the quality problems is to keep the signal strength within a manageable range of the ADC. Automatic gain control (AGC) has been used in radiotelephones to condition an intermediate frequency (IF) signal before it is downmixed to produce a baseband signal. A radio circuit 100 using an AGC is shown in Fig. 1 for such an application. An IF signal on line 105 is provided in a voltage controlled preamplifier 101 which is controlled by a gain control signal on line 107 provided by an AGC (RSSI) 103 . The conditioned IF signal, which is output by the voltage controlled preamplifier 101 , is split and supplied to the downmixers 109 , 111 via lines 113 , 115 . An oscillator 217 generates a reference signal, which is supplied to the down mixer 109 , and after a 90 degree phase shift of the reference signal to the down mixer 111 . The downmixers 109 and 111 provide an I-component baseband signal and a Q-component baseband signal, which are input to low-pass filters 117 , 119 on lines 121 , 123 . The filtered I and Q component baseband signals are provided to an analog-to-digital converter (ADC) 125 and to an AGC 103 via lines 129 and 131, respectively. From these filtered baseband signals, the ADC 125 generates digitized baseband signals and the AGC 103 generates the gain controlled signal which is used to control the voltage controlled preamplifier 101 . The amplitude of the voltage controlled signal is directly proportional to the power of the filtered I and Q component baseband signals.

Die Verstärkung des spannungsgesteuerten Vorverstärkers 101 ist umgekehrt proportional der Verstärkung des Steuersignals; somit werden IF-Signale hohen Intensität gedämpft, um somit die Varianz des Eingabesignals des ADC 125 zu vermindern. Mit einer korrekten Rückkoppelungssteuerung kann das analoge Ba sisbandsignal innerhalb des dynamischen Bereiches des ADC ge halten werden.The gain of the voltage controlled preamplifier 101 is inversely proportional to the gain of the control signal; thus high intensity IF signals are attenuated to reduce the variance of the ADC 125 input signal. With a correct feedback control, the analog baseband signal can be kept within the dynamic range of the ADC.

Eine AGC ist geeignet in Anwendungen, in denen die Zeitverzö gerung, die durch die Rückkoppelung eingebracht wird, und der sich ergebende mögliche Verlust an Information bis der Vor verstärker eingestellt ist, nicht nennenswert sind. In einige Kommunikationssystem, insbesondere in solchen, in denen die Information in einem Rahmen kurzer Dauer enthalten ist, wie dem IRIDIUM^TM Low Earth Orbiting Satellite System, ist die Zeitverzögerung nicht tolerierbar. (IRIDIUM ist ein Warenzei chen der Iridium Inc.).An AGC is suitable in applications in which the time delay introduced by the feedback and the resulting possible loss of information until the preamplifier is set are negligible. In some communication systems, particularly those where the information is contained in a short duration frame, such as the IRIDIUM ^™ Low Earth Orbiting Satellite System, the time delay is intolerable. (IRIDIUM is a trademark of Iridium Inc.).

In Kommunikationssystemen, die Signale verwenden, in denen Information in der Winkelmodulation des Signals enthalten ist, besteht eine Alternative zur AGC in einer Softbegrenzung oder einem Abschneiden des IF-Signals, um es innerhalb eines gewissen Bereiches zu halten. Aber für ein Funktelefon, das sich auf genaue Leistungsmessungen des empfangen Signals ver läßt, die von der AGC geliefert werden, ist dies keine brauchbare Lösung, da die gemessene Leistung des Signals durch das Abschneiden gestört wird.In communication systems that use signals in which Information contained in the angular modulation of the signal an alternative to AGC is a soft limit or clipping the IF signal to make it within a certain area. But for a cellular phone that verify accurate power measurements of the received signal which is supplied by the AGC this is not a viable solution because the measured performance of the Signal is disturbed by the clipping.

Es existiert daher ein Bedürfnis nach eine Schaltung in einem Funkkommunikationssystem, die es einem billigen 8-Bit Wandler gestattet, ein empfangenes Signal zu handhaben, das den dyna mischen Bereich des ADC übersteigt, ohne einen nennenswerten Verlust von Information oder eine Störung der Leistungsmes sung der AGCThere is therefore a need for a circuit in one Radio communication system, which is a cheap 8-bit converter allowed to handle a received signal that the dyna mixing range of the ADC exceeds, without a significant Loss of information or a malfunction in performance measurements solution of the AGC

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist ein elektrisches Schema einer bekannten Funkschal tung, die eine automatische Verstärkungssteuerung verwendet. Fig. 1 is an electrical schematic of a known radio scarf device that uses automatic gain control.

Fig. 2 ist ein allgemeines elektrisches Schema eines Funkte lefons, das gemäß der Erfindung konfiguriert ist. Fig. 2 is a general electrical schematic of a radio telephone configured in accordance with the invention.

Fig. 3 ist eine elektrisches Schema einer Ausführungsform der in Fig. 2 gezeigten Leistungsschwellwertdetektorschaltung. Fig. 3 is an electrical schematic of one embodiment of the Leistungsschwellwertdetektorschaltung shown in Fig. 2.

Fig. 4 sind Kurven, die die Wellenform eines konditionierten Leistungspegelsignals, eines ersten Steuersignals und eines zweiten Steuersignals zeigen. Fig. 4 are graphs showing the waveform of a conditioned power level signal, a first control signal and a second control signal.

Fig. 5 ist ein elektrisches Schema einer Ausführungsform der in Fig. 2 gezeigten Steuerschaltung. FIG. 5 is an electrical schematic of one embodiment of the control circuit shown in FIG. 2.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren einer Basis bandsignaldämpfung gemäß der Erfindung zeigt. Fig. 6 is a flowchart showing a method of a base band signal attenuation according to the invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Das Verfahren und die Schaltung für eine Basisbandsignaldämp fung in einem Funkkommunikationssystem, wie sie hierin be schrieben sind, liefert Vorteile gegenüber bekannten Verfah ren und Schaltungen für eine AGC und ein Abschneiden, dadurch daß ein billiger 8-Bit ADC ein Signal handhaben kann, das seinen Dynamikbereich überschreitet, ohne einen wahrnehmbaren Verlust von Information oder einer Steuerung der Leistungs messung der AGCThe method and circuit for a baseband signal attenuator tion in a radio communication system as described herein provides advantages over known methods and circuits for AGC and cutting, thereby that a cheap 8-bit ADC can handle a signal that exceeds its dynamic range without a noticeable Loss of information or control of performance measurement of the AGC

Diese Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren und Schal tungen werden prinzipiell durch eine Optimalwertsteuerung der Schienenspannungen eines ADC geliefert. Diese Optimalwert steuerung wird erreicht durch das Messen der Leistung des analogen Basisbandsignals, das dem ADC geliefert wird, und durch Steuern der Schienenspannungen gemäß der Leistungsmes sung. Die Schienenspannungen werden so eingestellt, daß sie das einlaufende analoge Basisbandsignal anpassen. Somit wird einer Erhöhung des Pegels des einlaufenden Basisbandsignals über einen gewissen Schwellwert durch eine Einstellung der Schienenspannung des ADC begegnet. Somit wird keine Zeitver zögerung oder Abschneiden eingeführt, das zu einem Verlust der Phaseninformation oder einer gestörten Leistungsmessung des Basisbandsignals führen würde. Statt dessen wird das digi talisierte Basisbandsignal durch die Schieneneinstellung ge dämpft.These advantages over conventional processes and scarves in principle are controlled by optimal value control of the Rail voltages supplied by an ADC. This optimal value control is achieved by measuring the performance of the analog baseband signal supplied to the ADC and by controlling the rail voltages according to the power measurement solution. The rail tensions are set so that they adjust the incoming analog baseband signal. Thus an increase in the level of the incoming baseband signal over a certain threshold by setting the Encountered rail tension of the ADC. So there is no time delay delay or truncation introduced, resulting in a loss the phase information or a disturbed performance measurement of the baseband signal would result. Instead, the digi Talized baseband signal by the rail adjustment ge dampens.

In einer solchen Ausführungsform umfaßt die Schaltung einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der steuerbare Schienenspannun gen hat und das analoge Basisbandsignal empfängt und eine Op timalwertschaltung, die mit dem ADC verbunden ist für das Messen einer Leistung des analogen Basisbandsignals und dem Breitstellen eines Steuersignals am ADC in Erwiderung hier auf. Der ADC stellt seine Schienenspannungen gemäß dem Steu ersignal ein.In such an embodiment, the circuit comprises one Analog-to-digital converter (ADC), the controllable rail voltage gen and receives the analog baseband signal and an op Timal value circuit that is connected to the ADC for the Measuring a power of the analog baseband signal and the Broadcast a control signal at the ADC in response here on. The ADC sets its rail voltages according to the tax first signal.

Es wird nun im Detail Bezug genommen auf eine Ausführungsform eines Funktelefons, das die Schaltung für die Dämpfung eines Basisbandsignals verwendet.Reference will now be made in detail to one embodiment a radio telephone, which is the circuit for the attenuation of a Baseband signal used.

Fig. 2 ist ein allgemeines elektrisches Schema eines Funkte lefons 200. Diese Figur zeigt unter anderem eine Schaltung 202, die einen ADC 239 und eine Optimalwertschaltung 241 um faßt, die die Schienenspannungen des Analog-Digital-Wandlers 239 einstellt. Die Schienenspannungen definieren die oberen und unteren dynamischen Spannungsgrenzen eines Basisbandsig nals, das in den ADC eingegeben wird. Die Optimalwertschal tung 241 mißt die Leistung des Basisbandsignals, und wenn der Dynamikbereich der Basisbandspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet, so stellt sie die Schienenspannungen ein, um eine Anpassung an den vergrößerten Dynamikbereich vorzuneh men. Fig. 2 is a general electrical schematic of a sparked lefons 200th This figure shows, inter alia, a circuit 202 which includes an ADC 239 and an optimal value circuit 241 which adjusts the rail voltages of the analog-to-digital converter 239 . The rail voltages define the upper and lower dynamic voltage limits of a baseband signal that is input to the ADC. The optimum value circuit 241 measures the power of the baseband signal, and if the dynamic range of the baseband voltage exceeds a predetermined value, it adjusts the rail voltages to adapt to the increased dynamic range.

Eine Antenne 237 kann Radiofrequenzsignale (RF) senden und empfangen. Ein Sender 235 wird durch eine Steuerung 231 ge steuert und erzeugt RF-Signale für eine Sendung durch die An tenne 237. Eine Empfängerschaltung 233 ist auch durch eine Steuerung 231 gesteuert und nimmt RF-Signale an, die durch die Antenne 237 geliefert werden. Ein Zirkulator 234 richtet die gesendeten und empfangenen Signale. Die Empfängerschal tung 233 demoduliert das RF-Signal und liefert auf der Lei tung 205 ein IF-Signal an einen Verstärker 201. Der Verstär ker 201 liefert das IF-Signal zu Abwärtsmischern 209, 211 über die Leitungen 213 beziehungsweise 215. Ein Oszillator 227 erzeugt ein Referenzsignal, das an einen Abwärtsmischer 209 geliefert wird, und nach einer Phasenverschiebung des Re ferenzsignals um 90 Grad an den Abwärtsmischer 211. Die Ab wärtsmischerschaltung 208, die die Abwärtsmischer 209 und 211 umfaßt, liefert ein I-Komponenten-Basisbandsignal und ein Q-Komponenten-Basisbandsignal, die auf den Leitungen 221, 223 in Tiefpaßfilter 217, 219 eingegeben werden.An antenna 237 can transmit and receive radio frequency (RF) signals. A transmitter 235 is controlled by a controller 231 and generates RF signals for transmission by antenna 237 . A receiver circuit 233 is also controlled by a controller 231 and accepts RF signals provided by the antenna 237 . A circulator 234 directs the transmitted and received signals. The receiver circuit 233 demodulates the RF signal and supplies an IF signal to an amplifier 201 on the line 205 . Amplifier 201 delivers the IF signal to down-mixers 209 , 211 via lines 213 and 215, respectively. An oscillator 227 generates a reference signal, which is supplied to a down mixer 209 and after a phase shift of the reference signal by 90 degrees to the down mixer 211 . The down mixer circuit 208 , which includes the down mixers 209 and 211 , provides an I-component baseband signal and a Q-component baseband signal which are input on lines 221 , 223 to low-pass filters 217 , 219 .

Die gefilterten I- und Q-Komponenten-Basisbandsignale werden an eine Optimalwertsteuerschaltung 241 über die Leitungen 251 beziehungsweise 253 gegeben. Aus diesen gefilterten Basis bandsignalen mißt die Optimierwertsteuerschaltung 241 die Leistung des Basisbandsignals und erzeugt daraufhin ein Steu ersignal, das an den ADC 239 gegeben wird. Der ADC 239 stellt die Schienenspannungen in Erwiderung auf das Steuersignal ein.The filtered I and Q component baseband signals are provided to an optimal value control circuit 241 via lines 251 and 253, respectively. Band signals from these filtered base 241 measures the optimization value control circuit controls the power of the baseband signal and then generates a STEU ersignal which is added to the ADC 239th The ADC 239 adjusts the rail voltages in response to the control signal.

Die Optimalwertsteuerschaltung 241 kann einen Leistungs schwellwerterkennungsschaltung 203 und eine Steuerschaltung 229 umfassen. Die Leistungssteuerschwellwerterken nungsschaltung 203 empfängt die gefilterten I- und Q-Kompo nenten-Basisbandsignale, mißt den Leistungspegel des Basis bandsignals und reagiert auf den Leistungspegel des Basis bandsignals durch das Bereitstellen eines konditionierten Leistungspegelsignals auf einer Leitung 255.Optimal value control circuit 241 may include a power threshold detection circuit 203 and a control circuit 229 . The power control threshold detection circuit 203 receives the filtered I and Q component baseband signals, measures the power level of the baseband signal, and responds to the power level of the baseband signal by providing a conditioned power level signal on a line 255 .

Die Steuerschaltung 229 empfängt das konditionierte Lei stungspegelsignal über eine Leitung 255, mit der sie verbun den ist, und antwortet auf das konditionierte Leistungspegel signal durch das Bereitstellen einer ersten Steuersignals und eines zweiten Steuersignals auf den Leitungen 247 beziehungs weise 249.The control circuit 229 receives the conditioned power level signal via a line 255 to which it is connected and responds to the conditioned power level signal by providing a first control signal and a second control signal on the lines 247 or 249 .

Ein Analog-Digital-Wandler 239 reagiert auf das erste Steuer signal und das zweite Steuersignal und stellt eine obere Schienenspannung in Erwiderung auf das erste Steuersignal ein und stellt die untere Schienenspannung in Erwiderung auf ein zweites Steuersignal ein. Ein Fachmann wird erkennen, daß der ADC 239 aus getrennten ADCs für jede Komponente des Basis bandsignals bestehen kann. An analog-to-digital converter 239 responds to the first control signal and the second control signal and sets an upper rail voltage in response to the first control signal and sets the lower rail voltage in response to a second control signal. One skilled in the art will recognize that the ADC 239 can consist of separate ADCs for each component of the baseband signal.

Die gefilterten I- und Q-Komponentenbasisbandsignale werden über die Leitungen 243 beziehungsweise 245 auch an den ADC 239 geliefert. Der Analog-Digital-Wandler 239 wandelt die analogen gefilterten I- und Q-Komponenten-Basisbandsignale in digitale Darstellungen I′ und Q′ um. I′ und Q′ werden an eine Steuerung 231 gegeben, die die digitalen Signale verar beitet und den Betrieb des Funktelefons in Erwiderung hierauf steuert.The filtered I and Q component baseband signals are also provided to ADC 239 via lines 243 and 245, respectively. The analog-to-digital converter 239 converts the analog filtered I and Q component baseband signals into digital representations I 'and Q'. I 'and Q' are given to a controller 231 which processes the digital signals and controls the operation of the radio telephone in response thereto.

Die Technik zur Demodulation eines RF-Signals und eines IF-Signals in Basisbandkomponenten und die damit verbunden elek trischen Komponenten sind einem Fachmann leicht verständlich. Die Technik für die Digitalisierung analoger Signale und die Steuerung des Betriebs des Telefons und die damit verbundenen elektrischen Bauteile sind für einen Fachmann ebenfalls leicht verständlich.The technique for demodulating an RF signal and one IF signals in baseband components and the associated elec trical components are easy to understand for a specialist. The technology for digitizing analog signals and Control the operation of the phone and related electrical components are also for a person skilled in the art easy to understand.

Die Optimalwertsteuerschaltung 241 wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben.The optimum value control circuit 241 will now be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.

In einer Ausführungsform umfaßt die Leistungsschwellwerter kennungsschaltung 203 unter anderen elektrischen Bauteilen, eine relative Signalstärkeanzeigeschaltung (RSSI) 301, und einen Verstärker 309, der als Einheitsverstärkungspuffer kon figuriert ist. Die RSSI-Schaltung 301 empfängt die gefilter ten I- und Q-Komponentenbasisbandsignale und liefert ein Spannungssignal V_rssi, das ein Maß für den Leistungspegel des Basisbandsignales ist. Die Schaltung ist wohlbekannt und wird häufig in zellularen Telefonen verwendet. Eine Diode 303, die mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden ist, umfaßt eine Referenzspannung V_ref1 und Widerstände 305, 307. Mit der Ka thode, die mit der Verbindung, die durch die Verbindung der Widerstände gebildet wird, in Verbindung steht, spannt die Spannung über dem Widerstand 307 die Diode in Sperrichtung vor, bis V_rssi die Spannung über dem Widerstand 307 und die Vorspannungsspannung V_d der Diode 303 überwindet. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers 309 ist mit der Verbindung der Widerstände verbunden, und der Ausgangsan schluß des Verstärkers 309 liefert ein konditioniertes Lei stungspegelsignal V′_rssi, das eine Funktion von V_rssi, V_th und V_d darstellt. Eine beispielhafte Wellenform von V′_rssi ist in der Kurve (A) der Fig. 4 dargestellt. V′_rssi ist im wesentlichen bei V_A konstant, bis V_rssi V_th plus V_d über steigt. An diesem Durchbruchspunkt erhöht sich V′_rssi auf ein Maximum V_B in Erwiderung auf ein nachfolgendes Anwachsen von V_rssi, bis die maximale Amplitude von V_rssi, V_m erreicht wird.In one embodiment, the power threshold detection circuit 203 includes, among other electrical components, a relative signal strength indicator (RSSI) circuit 301 , and an amplifier 309 configured as a unit gain buffer. The RSSI circuit 301 receives the filtered I and Q component baseband signals and provides a voltage signal V _rssi which is a measure of the power level of the baseband signal. The circuit is well known and is widely used in cellular phones. A diode 303 connected to a voltage divider circuit includes a reference voltage V _ref1 and resistors 305 , 307 . With the Ka, which is in connection with the connection formed by the connection of the resistors, the voltage across the resistor 307 reverse biases the diode until V _rssi the voltage across the resistor 307 and the bias voltage V _d diode 303 overcomes. The non-inverting input terminal of amplifier 309 is connected to the connection of the resistors, and the output terminal of amplifier 309 provides a conditioned power level signal V ' _rssi which is a function of V _rssi , V _th and V _d . An exemplary waveform of V ' _rssi is shown in curve (A) of FIG. 4. V ′ _rssi is essentially constant at V _A until V _rssi V _th plus V _d rises above. At this breakthrough point, V ′ _{rssi increases} to a maximum V _B in response to a subsequent increase in V _rssi until the maximum amplitude of V _rssi , V _{m is} reached.

Fig. 5 zeigt eine detaillierte Ausführungsform einer Steuer schaltung 229. Eine erste Stufe 543 der Steuerschaltung 229 umfaßt unter anderen elektrischen Komponenten, einen Verstär ker 501, einen Verstärker 503 und einen Verstärker 507. V′_rssi wird an ein Potentiometer 515 angelegt, das verwendet werden kann, um V′_rssi in einem gewissen Maß zu dämpfen. Das gedämpft V′_rssi wird auf den nichtinvertierenden Eingangsan schluß eines Verstärkers 501 gegeben, der als Einheitsver stärkungspuffer konfiguriert ist, der das gedämpfte V′_rssi ausgibt. Fig. 5 shows a detailed embodiment of a control circuit 229 . A first stage 543 of the control circuit 229 includes, among other electrical components, an amplifier 501 , an amplifier 503 and an amplifier 507 . V ′ _rssi is applied to a potentiometer 515 that can be used to dampen V ′ _rssi to some extent. The damped V ' _rssi is given to the non-inverting input terminal of an amplifier 501 which is configured as a unit gain _{buffer which} outputs the damped V' _rssi .

Das gedämpfte V′_rssi wird an den nichtinvertierenden Anschluß eines Verstärkers 507 über einen Widerstand 521 angelegt, der mit dem Ausgangsanschluß eines Verstärkers 501 verbunden ist. Eine Referenzspannung V_ref2 wird an ein Potentiometer 517 an gelegt und durch Einstellen des Potentiometers 517 wird eine Vorspannungsspannung V_b1 auf den nichtinvertierenden Verstär ker angewandt, der als Einheitsverstärkerpuffer konfiguriert ist. V_b1 wird durch den Verstärker 503 ausgegeben und auch auf den nichtinvertierenden Anschluß eines Verstärkers 507 über einen Widerstand 523 angelegt. Der Verstärker 507, der eine nichtinvertierende Konfiguration darstellt, summiert die gedämpften V′_rssi und V_b1. Ein Verstärkungsfaktor G₁, der gleich 1 plus dem Verhältnis des Widerstandswertes eines Wi derstandes 533 und eines Widerstandes 535 ist, wird auf diese Summe angewandt, um das erste Steuersignal V_U zu erzeugen. V_U wird an die in Fig. 2 gezeigte Leitung 247 angelegt und es wird verwendet, um die obere Schienenspannung des ADC 239 zu steuern.The damped V ' _rssi is applied to the non- _inverting terminal of an amplifier 507 through a resistor 521 which is connected to the output terminal of an amplifier 501 . A reference _voltage V _ref2 is applied to a potentiometer 517 , and by adjusting the potentiometer 517 , a bias voltage V _{b1 is} applied to the non-inverting amplifier configured as a unit amplifier buffer. V _b1 is output by amplifier 503 and also applied to the non-inverting terminal of an amplifier 507 through a resistor 523 . The amplifier 507 , which is a non- _inverting configuration, sums the attenuated V ′ _rssi and V _b1 . A gain G₁, which is equal to 1 plus the ratio of the resistance value of a resistor 533 and a resistor 535 , is applied to this sum to produce the first control signal V _U. V _U is applied to line 247 shown in FIG. 2 and is used to control the upper rail voltage of ADC 239 .

Die Wellenform von V_U ist eine Funktion von V′_rssi, dem Po tentiometerverhältnis, V_b1, und G₁. Eine beispielhafte Wel lenform von V_U ist in der Kurve (B) der Fig. 4 dargestellt. V_U ist ein konstanter Wert V_Uo, wenn V′_rssi ein konstanter Wert ist, V_A (bis V_rssi V_th plus V_d übersteigt) und steigt an, wenn V′_rssi danach ansteigt, bis die maximale Amplitude von V′_rssi, V_B, erreicht ist. Der maximale Wert von V_U ist V_Um.The waveform of V _U is a function of V ' _rssi , the potentiometer ratio, V _b1 , and G₁. An exemplary waveform of V _U is shown in curve (B) of FIG. 4. V _U is a constant value V _Uo when V ′ _{rssi is} a constant value, V _A (until V _{rssi exceeds} V _th plus V _d ) and increases when V ′ _rssi increases thereafter until the maximum amplitude of V ′ _rssi , V _B , is reached. The maximum value of V _U is V _Um .

Eine zweite Stufe 545 der Steuerschaltung 229 umfaßt unter anderem elektrischen Komponenten, einen Verstärker 509, einen Verstärker 511 und einen Verstärker 539. Die gedämpfte V′_rssi wird auf den nichtinvertierenden Anschluß eines Verstärkers 509 über einen Widerstand 531 angelegt. Der Verstärker 509, der eine invertierende Konfiguration darstellt, wendet einen Verstärkungsfaktor G₂, der dem negativen Verhältnis des Wi derstandswertes des Widerstandes 529 und des Widerstandes 531 entspricht, auf die gedämpfte V′_rssi an. Diese verstärkte, gedämpfte V′_rssi wird an den nichtinvertierenden Anschluß ei nes Verstärkers 539 über einen Widerstand 525 angelegt.A second stage 545 of the control circuit 229 includes, among other things, electrical components, an amplifier 509 , an amplifier 511 and an amplifier 539 . The damped V ' _rssi is applied to the non- _inverting terminal of an amplifier 509 through a resistor 531 . The amplifier 509 , which is an inverting configuration, applies a gain G₂, which corresponds to the negative ratio of the resistance value of the resistor 529 and the resistor 531 , to the damped V ' _rssi . This amplified, damped V ' _rssi is applied to the non- _inverting terminal of an amplifier 539 via a resistor 525 .

Eine Referenzspannung V_ref3 wird an ein Potentiometer 519 an gelegt und durch Einstellung des Potentiometer 519 wird eine Vorspannungsspannung V_b2 an den nichtinvertierenden Verstär ker 511, der als Einheitsverstärkungspuffer konfiguriert ist, angelegt. V_b2 wird durch den Verstärker 511 ausgegeben und auch an den nichtinvertierenden Anschluß eines Verstärkers 539 über einen Widerstand 527 angelegt. Der Verstärker 539, der eine nichtinvertierende Konfiguration darstellt, summiert das verstärkte, gedämpfte V′_rssi (das durch einen Verstärker 509 ausgegeben wird) und V_b2. Ein Verstärkungsfaktor G₃ der gleich ist 1 plus dem Verhältnis des Widerstandswertes eines Widerstandes 537 und eines Widerstandes 541, wird angelegt, um das zweite Steuersignal V_L zu erzeugen. V_L wird an die in Fig. 2 gezeigte Leitung 249 angelegt und verwendet, um die untere Schienenspannung des ADC 239 zu steuern.A reference _voltage V _ref3 is applied to a potentiometer 519 and, by adjusting the potentiometer 519 , a bias voltage V _{b2 is applied} to the non-inverting amplifier 511 , which is configured as a unit gain buffer. V _b2 is output by amplifier 511 and also applied to the non-inverting terminal of an amplifier 539 through a resistor 527 . The amplifier 539 , which is a non- _inverting configuration, sums the amplified, attenuated V ′ _rssi (output by an amplifier 509 ) and V _b2 . A gain factor G₃ which is equal to 1 plus the ratio of the resistance of a resistor 537 and a resistor 541 is applied to generate the second control signal V _L. V _L is applied to line 249 shown in FIG. 2 and used to control the lower rail voltage of ADC 239 .

Die Wellenform von V_L ist eine Funktion von V′_rssi, G₂, V_b2 und G₃. Eine beispielhafte Wellenform von V_L ist in der Kurve (B) der Fig. 4 gezeigt. V_L ist ein konstanter Wert V_Lo, wäh rend V′_rssi einen konstanten Wert V_A hat (bis V_rssi V_th plus V_d übersteigt) und nimmt ab, wenn V′_rssi danach zunimmt, bis die maximale Amplitude von V′_rssi, V_B, erreicht ist. Der mi nimale Wert von V_L ist V_Lm.The waveform of V _L is a function of V ' _rssi , G₂, V _b2 and G₃. An exemplary waveform of V _L is shown in curve (B) of FIG. 4. V _L is a constant value V _Lo , while V ′ _{rssi has} a constant value V _A (until V _{rssi exceeds} V _th plus V _d ) and decreases as V ′ _rssi increases thereafter until the maximum amplitude of V ′ _rssi , V _B , is reached. The minimum value of V _L is V _Lm .

Aus der vorangegangenen Beschreibung kann ein Fachmann leicht V_th, V_d, V_b1, G₁, V_b2, G₂, G₃ und das Verhältnis, das durch das Potentiometer 515 geliefert wird, bestimmen, um die Wel lenformen für V_U und V_L in Erwiderung auf ein V_rssi zu erzeu gen, die dem Leistungspegel entsprechen oder dem dynamischen Spannungsbereich des Basisbandsignals.From the foregoing description, one skilled in the art can readily V _th, V _d, V _b1, G₁, V _b2, G₂, G₃, and the ratio, which is supplied by the potentiometer 515, determine the Wel lenformen for V _U and V _L in To generate a response to a V _rssi that corresponds to the power level or the dynamic voltage range of the baseband signal.

Beispielsweise erfordert in einem QPSK-System, das einen so fortigen Leistungsdynamikbereich von 63 dB erfordert und eine minimale SQNR von 18 dB, die Verwendung eines 8-Bit ADC, der 48 dB Dynamikbereich aufweist, die Abschwächung des Signals um mindestens 15 dB, die beginnt, wenn das Signal 30 dB über dem 18 dB Minimal-SQNR erreicht.For example, in a QPSK system that requires one requires a continuous power dynamic range of 63 dB and a minimum SQNR of 18 dB, the use of an 8-bit ADC that 48 dB dynamic range, the attenuation of the signal by at least 15 dB, which starts when the signal is over 30 dB the 18 dB minimum SQNR.

In einer Testimplementierung wurde ein ADC-Modell Nr. CX-D1175M von Sony Inc. für den ADC verwendet. Die Schienenspan nungen wurden auf 2,0 Volt zentriert. Somit würde gemäß den idealen Charakteristika eines ADC eine 0,1 Volt Schienenein stellung keinerlei Dämpfung eines ankommenden Signals lie fern, das gleich oder mit weniger als 0,1 Volt dynamisch um den zentrierten Wert schwingt. Eine 1 Volt Schieneneinstel lung würde jedoch eine 20 dB Dämpfung für die gleiche dynami sche 0,1 Volt Schwingung liefern.In a test implementation, an ADC model no. CX-D1175M from Sony Inc. used for the ADC. The rail chip voltages were centered on 2.0 volts. Thus, according to the ideal characteristics of an ADC is a 0.1 volt rail position no attenuation of an incoming signal far, the same or with less than 0.1 volts the centered value swings. A 1 volt rail adjustment However, 20 dB attenuation would result in the same dynami deliver 0.1 volt vibration.

Für die Leistungsschwellwerterkennungsschaltung wurde eine integrierte Zero Intermediate Frequency Schaltung (Null IF IC) auf einem Modul mit der Modellnummer 84D83932, herge stellt von Motorola Inc. für die RSSI-Schaltung verwendet. Der Wert von V_rssi für ein Basisbandsignal, das 30 dB über dem minimalen SQNR liegt, beträgt 2,9 Volt; der Wert von V_rssi für ein Basisbandsignal, das 50 dB über dem minimalen SQNR liegt, beträgt 4,0 Volt.For the power threshold detection circuit, an integrated zero intermediate frequency circuit (zero IF IC) on a module with the model number 84D83932, manufactured by Motorola Inc., was used for the RSSI circuit. The value of V _rssi for a baseband signal that is 30 dB above the minimum SQNR is 2.9 volts; the value of V _rssi for a baseband signal that is 50 dB above the minimum SQNR is 4.0 volts.

Standardoperationsverstärker, Dioden, Potentiometer und Wi derstände wurden für die anderen elektrischen Komponenten der Optimalwertschaltung verwendet, die in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist, um die Wellenformen zu liefern, die in Fig. 4 vom V_rssi Signal gezeigt sind. Im Gebiet, in dem die Wellen formen geneigt sind, kann eine lineare Annäherung erster Ord nung der Form y = mx + b vorgenommen werden. Obwohl sie als diskrete Bauteile gezeigt sind, werden in einer bevorzugten Ausführungsform der ADC und die Optimierwertschaltung auf ei ner integrierten Zwischenfrequenzschaltung implementiert.Standard operational amplifiers, diodes, potentiometers and resistors were used for the other electrical components of the optimal value circuit shown in FIGS . 3 and 5 to provide the waveforms shown in FIG. 4 from the V _rssi signal. In the area where the wave forms are inclined, a linear approximation of the first order of the form y = mx + b can be made. Although shown as discrete components, in a preferred embodiment the ADC and the optimization value circuit are implemented on an integrated intermediate frequency circuit.

Die Diode hat eine 0,7 Volt Vorspannung, V_reff war 12 Volt und die Widerstände 305 und 307 wurden ausgewählt, um ein V_th von 2,2 Volt zu liefern, die Widerstände 521 bis 541 wurden zu 1 Kiloohm gewählt, V_ref2 und V_ref3 wurden als 5 Volt ge wählt, das Verhältnis, das vom Potentiometer 515 geliefert wird, wurde zu 0,818 gewählt, das Potentiometer 517 wurde eingestellt, um ein V_b1 von 0,3 Volt zu liefern, und das Po tentiometer 519 wurde ausgewählt, um ein V_b1 von 3,7 Volt zu liefern.The diode has a 0.7 volt bias, V _reff was 12 volts, and resistors 305 and 307 were selected to provide a V _th of 2.2 volts, resistors 521 to 541 were chosen to be 1 _kilohm , V _ref2 and V _ref3 was selected as 5 volts, the ratio provided by potentiometer 515 was chosen to be 0.818, potentiometer 517 was set to provide a V _b1 of 0.3 volts, and potentiometer 519 was selected, to deliver a V _b1 of 3.7 volts.

Diese Auswahl der Komponenten liefert die folgenden ungefäh ren Werte für die wichtigen Parameter der Schaltung:This selection of components gives the following approximate Values for the important parameters of the circuit:

Somit kann das analoge Basisbandsignal bis zu 20 dB beim Di gitalisierverfahren gedämpft werden. Somit wird das analoge Signal, das einen Dynamikbereich von 63 dB hat, gedämpft, um ein digitalisiertes Signal zu erzeugen, das innerhalb des 48 dB Dynamikbereiches eines billigen ADCs liegt, durch das leichte Bereitstellen einer Dämpfung von mindestens 15 dB.Thus, the analog baseband signal can be up to 20 dB in Di gitalization processes are dampened. Thus the analog Signal that has a dynamic range of 63 dB is attenuated to generate a digitized signal that is within the 48th dB dynamic range of a cheap ADC is through which easily provide attenuation of at least 15 dB.

Fachleute werden erkennen, daß verschiedene Modifikationen und Variationen in der Schaltung der vorliegenden Erfindung und bei der Konstruktion dieser Schaltung vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder der Idee dieser Erfindung abzu weichen. Beispielsweise kann die Optimalwertsteuerschaltung in vielen Formen verkörpert sein, die die gemessene Basis bandleistung konditionieren, um ein Optimalwertsteuersignal an den ADC zu liefern, so daß die Schienen des ADC so einge stellt werden, daß sie den Dynamikbereich eines einlaufenden Basisbandsignals aufnehmen.Those skilled in the art will recognize various modifications and variations in the circuitry of the present invention and be made in the construction of this circuit can without departing from the scope or idea of this invention give way. For example, the optimal value control circuit be embodied in many forms that are the measured base condition the band power to an optimum value control signal to be delivered to the ADC so that the rails of the ADC are turned in represents that they are the dynamic range of an incoming Record baseband signal.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren der Basisband signaldämpfung gemäß der Erfindung zeigt. Das Verfahren der Basisbandsignaldämpfung umfaßt die Schritte des Bereitstel lens eines analogen Basisbandsignals an den ADC 239, der steuerbare Schienenspannungen hat (Schritt 601); Messen einer Leistung des bereitgestellten analogen Basisbandsignals (Schritt 603) und Bereitstellen eines Steuersignals, das die gemessene Leistung darstellt, durch eine Optimalwertsteuer schaltung 241 (Schritt 605); und Einstellen der Schienenspan nung gemäß dem Steuersignal durch den ADC (Schritt 607). Fig. 6 is a flowchart showing a method of baseband signal attenuation according to the invention. The baseband signal attenuation method includes the steps of providing an analog baseband signal to the ADC 239 that has controllable rail voltages (step 601); Measuring a power of the provided analog baseband signal (step 603) and providing a control signal representing the measured power by an optimum value control circuit 241 (step 605); and adjusting the rail voltage according to the control signal by the ADC (step 607).

Wenn das Steuersignal bereitgestellt wird, so kann die Opti malwertsteuerschaltung 241 einen ersten konstanten Wert für einen ersten Bereich der Werte der gemessenen Leistung lie fern, und einen zweiten Wert des Steuersignals im Verhältnis zur gemessenen Leistung, wenn die gemessene Leistung außer halb des ersten Bereiches von Werten liegt, wie das in den Kurven der Fig. 4 dargestellt ist.If the control signal is provided, the optimal value control circuit 241 may supply a first constant value for a first range of the values of the measured power, and a second value of the control signal in relation to the measured power if the measured power is outside the first range of Values, as shown in the curves of FIG. 4.

Insgesamt wurden ein Verfahren und eine Schaltung für eine Basisbandsignaldämpfung in Funkkommunikationssystemen be schrieben, die Vorteile gegenüber bekannten Verfahren und Schaltungen für eine AGC und dem Abschneiden bieten, dadurch daß ein billiger 8-Bit ADC ein Signal handhaben kann, das seinen Dynamikbereich übersteigt, ohne einen wahrnehmbaren Informationsverlust oder eine Störung der Leistungsmessung der AGCOverall, a method and a circuit for a Baseband signal attenuation in radio communication systems be wrote the advantages over known methods and This provides circuits for an AGC and the clipping that a cheap 8-bit ADC can handle a signal that exceeds its dynamic range without a noticeable Loss of information or a disruption in performance measurement the AGC

Claims

1. Optimal value control circuit for setting a first rail voltage and a second rail voltage of an analog-to-digital converter (ADC) which has a predetermined dynamic range, the optimum value control circuit comprising the following:
a power threshold detection circuit responsive to a power level of a baseband signal to provide a conditioned power level signal; and
a control circuit responsive to the conditioned power level signal to provide a first control signal to control the first rail voltage of the ADC and to provide a second control signal to control the second rail voltage of the ADC.

2. Optimal value control circuit according to claim 1, wherein an Am plitude of the conditioned power level signal essentially union is constant until a predetermined amplitude of the lei level is exceeded and increases in response to an increase in the power level afterwards.

3. optimal value control circuit according to claim 2, wherein the Am plitude of the first control signal is substantially constant is when the amplitude of the conditioned power level i gnals is essentially constant, and increases in Erwi change to an increase in the conditioned power level signals afterwards.

4. optimal value control circuit according to claim 2, wherein the Am plitude of the second control signal is substantially constant is when the amplitude of the conditioned power level i gnals is essentially constant and lowers itself in Er response to an increase in the conditioned power level signals afterwards.

5. A method for attenuating a baseband signal, comprising the following steps:
Providing the baseband signal to an analog-digital tal converter that has controllable rail voltages;
Measuring a power of the baseband signal;
Providing a control signal representing the measured power; and
Setting the rail voltages according to the control signal.

6. The method of claim 5, wherein the step of ready represent a control signal representing the measured power provides the substep of providing a first con constant value of the control signal for a first range of Evaluate the measured power and provide one second value of the control signal in relation to the measured Power includes when the measured power is outside of the first range of values.

7. The method of claim 6, wherein the step of controlling the rail voltages according to the control signal the sub step of adjusting the rail tensions in the ratio to the second value of the control signal.