DE60209088T2

DE60209088T2 - Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Steuerung des dynamischen Bereichs eines Analog-Digital-Wandlers

Info

Publication number: DE60209088T2
Application number: DE60209088T
Authority: DE
Inventors: Aarno Pärssinen; Jussi Vepsäläinen; Pauli Seppinen
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2022-09-21
Also published as: US20030078007A1; EP1303053B1; EP1655848A1; DE60209088D1; DE60230076D1; EP1303053A1; US6993291B2; US20060079191A1; US7522885B2; EP1655848B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dynamische Anpassung eines Analog-Digital-Wandlers (ADC), typischerweise für die Verwendung in einem Funkempfänger. Sie ist insbesondere auf eine solche dynamische Anpassung ausgelegt, bei der der ADC unter schwankenden Signalbedingungen arbeitet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Analog-Digital-Wandler (ADCs) sind in der Elektrotechnik für das Umwandeln eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal wohl bekannt. Als solche werden sie in vielen Anwendungen, die Funkempfänger und insbesondere mobile Funkempfänger einschließen, verwendet. Solche Empfänger und insbesondere mobile Empfänger arbeiten typischerweise, während das ankommende Funkfrequenzsignal (RF-Signal) in der Signalstärke und der gesamten Qualität durch eine Interferenz mit benachbarten Funkfrequenzsignalen schwankt. Solche Signale, die gewöhnlicherweise Funkfrequenzkanäle sind, enthalten die gewünschte Information, die schließlich durch den Funkempfänger dekodiert werden soll. Sowohl der empfangene Funkfrequenzkanal als auch andere Funkfrequenzübertragungen auf derselben oder anderen Trägerfrequenzen, die dicht bei der des gewünschten Funkfrequenzkanals liegen, können sich während des Empfangs durch eine nicht konstante Ausbreitung der Funkfrequenzsignale im Funkweg vom Sender zum Empfänger kontinuierlich ändern. Eine solche nicht konstante Ausbreitung kann sich durch atmosphärische Zustände, sich in der Atmosphäre bewegende Objekte, wie Flugzeuge, als auch durch die Bewegung des mobilen Empfänger oder Senders oder Quellen unerwünschter Störer ergeben.
Analog-Digital-Wandler wandeln das Signal des gewünschten Funkfrequenzkanals und möglicherweise anderer Funkfrequenzkanäle, deren Trägerfrequenz dicht am gewünschten Funkfrequenzkanal liegt, in den digitalen Bereich um, und sie werden als solche in allen digital modulierten Funkkommunikationssystemen verwendet. Solche Wandler können in verschiedenen Stufen im Funkfrequenzempfänger, wie an Orten des Basisbands, der Zwischenfrequenz oder der Funkfrequenz, gefunden werden.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, hängen die Anforderungen an die Geschwindigkeit und den dynamischen Bereich eines ADC stark von der Unterteilung der verschiedenen Signalverarbeitungsblöcke zwischen der analogen und der digitalen Schaltung ab. Oft wird eine digitale Signalverarbeitung bevorzugt, wenn die Leistung des ADC ausreichend ist, und der Leistungsverbrauch des ADC für eine spezifische Anwendung angemessen ist. Der Leistungsverbrauch neigt jedoch zu einer rapiden Zunahme, wenn die Anforderungen an die Geschwindigkeit und die Auflösung eines ADC zunehmen. Dieser Anstieg des Leistungsverbrauchs gilt im allgemeinen für alle existierenden ADC-Topologien, und somit ist es bei Anwendungen, bei denen der Leistungsverbrauch minimiert werden soll (wie bei mobilen Funkfrequenzempfängern) wichtig, den dynamischen Bereich des ADC auf die vorweggenommenen Empfangsbedingungen für diesen Empfänger zu optimieren, um so eine schnelle Einstellung des dynamischen Bereichs während schwankenden Funkfrequenzempfangsbedingungen zu ermöglichen. Dieses Ergebnis kann wiederum erzielt werden durch die Verwendung einer steuerbaren analogen Verstärkung, bevor das analoge Signal, das durch den ADC umgewandelt werden soll, dargestellt wird, vorausgesetzt, dass eine ausreichende analoge Filterung vorhanden ist, insbesondere wenn der ADC und in der Leistung begrenzte Empfangsanwendungen verwendet werden. Bei Anwendungen, die in Bezug auf den Leistungsverbrauch weniger fordernd sind, kann ein maximaler dynamischer Bereich über die ganze Zeit während des Empfangs verwendet werden, sogar wenn der größere dynamische Bereich ansonsten durch bessere Funkempfangsbedingungen als die vorausgesagten Funkempfangsbedingungen nicht notwendig wäre.
Wie man in 1 sehen kann, arbeitet ein konventioneller Direktkonversionsfunkempfänger (direct conversion radio frequency receiver), der eine Analog-Digital-Umwandlung verwendet, typischerweise so, dass der ADC zu allen Zeiten eine feste Anzahl von Bits verwendet. Somit ist der Strom, der vom ADC verbraucht wird, im wesentlichen konstant. Ein typischer Empfänger umfasst eine automatische Verstärkungsregelung und eine Filterung, beide im analogen Bereich, um die ankommenden Funkfrequenzsignale so zu behandeln, dass der Pegel, der dem ADC geliefert wird, ungefähr konstant ist, und so die Anzahl der Bits, die vom ADC verwendet werden, auf eine minimale Anzahl, die für die weitere digitale Signalverarbeitung erforderlich ist, begrenzt werden kann. In solchen Empfängern des Stands der Technik erfordert die analoge Signalverarbeitung eine große maximale Verstärkung und einen großen Verstärkungssteuerbereich, um ankommende Funkfrequenzsignale empfangen zu können, die einen großen Bereich von Leistungspegeln bei verschiedenen Bedingungen aufweisen. Eine solche analoge Verstärkungssteuerschaltung weist typischerweise unerwünschte Eigenschaften auf, die große Gleichstromeinschaltströme durch Fehlanpassungen und andere nicht ideale Aspekte einer solchen Verstärkungssteuerschaltung einschließen. Dieses unerwünschte Phänomen kann durch eine digitale Verarbeitung zum großen Teil vermieden und leichter entfernt werden. Durch die Entwicklung der integrierten Schaltungstechnologie kann eine solche digitale Signalverarbeitung auch mit einer vernünftigen Größe des Leistungsverbrauchs erzielt werden. In diesem Fall ist jedoch ein ADC mit einem größeren dynamischen Bereich und einer höheren Abtastrate als bei konventionellen Empfängern mit direkter Umwandlung erforderlich. Ein solcher ADC verbraucht unglücklicherweise eine beträchtliche Menge von Leistung, wenn er die ganze Zeit mit dem maximalen dynamischen Bereich verwendet wird.
Die WO 00/55977 A1 beschreibt einen Funkempfänger, bei dem die Auflösung eines ADC in Übereinstimmung mit einem Pegel einer aktuellen Interferenz von benachbarten Funkkanälen angepasst wird. Ein anderer Empfänger des Stands der Technik, der in der US 4,910,752 beschrieben ist, ist ausgelegt, um den Leistungsverbrauch durch das Minimieren der Abtastrate eines ADC in Übereinstimmung mit dem Pegel des empfangenen Signals zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf das kontinuierliche Steuern des dynamischen Bereichs eines Analog-Digital-Wandlers gerichtet, um den Leistungsverbrauch des zugehörigen Funkempfängers zu minimieren durch das Optimieren des dynamischen Bereichs des ADC im Hinblick auf die existierenden Funkfrequenzempfangsbedingungen, und auf das schnelle Einstellen des dynamischen Bereichs während schwankender Funkempfangsbedingungen. Die vorliegende Erfindung erzielt dieses Ergebnis auf der Basis des Durchführens von Messungen von Parametern, die die existierenden Funkfrequenzbedingungen anzeigen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines Auflösungsbetrags, der zum Dekodieren eines gewünschten Funkkanals benötigt wird, wobei die Dekodierung des gewünschten Funkkanals eine Umwandlung des empfangenen Funkkanals vom analogen Bereich in den digitalen Bereich einschließt, die Schritte:

1) Erhalten einer Zielauflösung zum Dekodieren des gewünschten Funkkanals, wobei angenommen wird, dass potentiell störende Funkkanäle herausgefiltert werden;
2) Messen eines Parameters eines empfangenen Signals des Funkkanals, wobei der Parameter eines empfangenen Signals bestehende Funkfrequenzsignalbedingungen anzeigt;
3) Bestimmen des Auflösungsbetrags basierend auf der Vollbereich-Auflösung eines Analog-Digital-Wandlers, der Zielauflösung und dem Parameter eines empfangenen Signals;
4) Erneutes Messen des Parameters des empfangenen Signals;
5) Bestimmen, ob sich der erneut gemessene Parameter eines empfangenen Signals innerhalb bestimmter Schwellwertgrenzen befindet, die für diese Messung vorgegeben sind; und
6) falls Schritt 5 zutrifft, Wiederholen der Schritte 4 und 5; andernfalls Wiederholen der Schritte 3, 4 und 5;

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines Auflösungsbetrags, der zum Dekodieren eines gewünschten Funkkanals benötigt wird, wobei die Dekodierung eine Umwandlung des empfangenen gewünschten Funkkanals vom analogen Bereich in den digitalen Bereich einschließt, die Schritte:

1) Erhalten einer Zielauflösung zum Dekodieren des gewünschten Funkkanals, wobei angenommen wird, dass potentiell störende Funkkanäle herausgefiltert werden;
2) Messen eines Parameters eines empfangenen Signals des Funkkanals, wobei der Parameter eines empfangenen Signals bestehende Funkfrequenzsignalbedingungen anzeigt;
3) Bestimmen des Auflösungsbetrags basierend auf der Vollbereich-Auflösung eines Analog-Digital-Wandlers, der Zielauflösung und dem Parameter eines empfangenen Signals;
4) Erneutes Messen des Parameters des empfangenen Signals; und
5) Wiederholen der Schritte 3 und 4;

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Bestimmen des Auflösungsbetrags, der zum Dekodieren eines gewünschten Funkkanals benötigt wird, einen Analog-Digital-Wandler, der eine Vollbereichs-Auflösung aufweist, wobei der Analog-Digital-Wandler bei einer Auflösung betriebsfähig ist, die geringer als die Vollbereichs-Auflösung sein kann, wobei der Analog-Digital-Wandler eingerichtet ist, um ein analoges Eingangssignal, welches an einem Eingang empfangen wird, in einen digitalisierten Funkkanal umzuwandeln, einen Leistungsdetektor, welcher eingerichtet ist, um einen Parameter eines empfangenen Signals des Funkkanals zu messen, der bestehende Funkfrequenzsignalbedingungen anzeigt, eine Steuerlogik, die einen Eingang in Kommunikation mit dem Ausgang des Leistungsdetektors aufweist, wobei die Steuerlogik eingerichtet ist, um den Auflösungsbetrag basierend auf der Vollbereichs-Auflösung des Analog-Digital-Wandlers, einer Zielauflösung und dem Parameter eines empfangenen Signals zu bestimmen, wobei die Zielauflösung jene Auflösung ist, die zum Dekodieren des gewünschten Funkkanals notwendig ist, wobei angenommen wird, dass potentiell störende Funkkanäle herausgefiltert werden, und Mittel zum Mitteilen des bestimmten Auflösungsbetrags an den Analog-Digital-Wandler, so dass der Analog-Digital-Wandler bei dieser Auflösung arbeitet, wobei der Leistungsdetektor einen Eingang in Kommunikation mit einem digitalen Ausgang des Analog-Digital-Wandlers umfasst.
Die vorliegende Erfindung kann in allen ADC-Architekturen, obwohl die gemessenen Parameter und die damit verbundenen Werte in dem Verfahren in Abhängigkeit von den Implementierungsaspekten verschiedener ADC-Architekturen variieren können. Zusätzlich ist das vorliegende Verfahren für alle möglichen Funkarchitekturen und für alle Digitalisierfrequenzen gültig. Als solches kann der empfangene Funkkanal mit einem ADC am Basisband, bei einer Zwischenfrequenz oder sogar bei der herein kommenden Funkfrequenz verarbeitet werden. Die spezifische Zielanwendung des Verfahrens ist ein Empfänger mit direkter Umwandlung, in welchem das Meiste der Kanalauswahl im digitalen Bereich durchgeführt wird, und das analoge Filtern primär für eine Kantenglättung und für leichte Vorfilterzwecke verwendet wird.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist am meisten für mobile Funkempfängerendgeräte, die in zellularen Systemen verwendet werden, geeignet, aber es kann auch bei Basisstationen oder in der Tat bei jedem möglichen Funksystem, das ADCs im Empfänger verwendet, verwendet werden. Insbesondere bestimmt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die erforderliche Anzahl der Bits für die Auflösung des ADC, wenn sich der ADC im tatsächlichen Gebrauch unter dynamischen Empfangsbedingungen (incoming conditions) befindet. Die benötigte Anzahl von Bits, die für die weitere digitale Verarbeitung des Signals benötigt werden, variiert mit den Empfangsbedingungen des Funkfrequenzkanals.
Die benötigte Anzahl der Bits stellt einen anderen Weg dar, um den dynamischen Bereich des ADC, wenn dieser bei dynamischen Empfangsbedingungen verwendet wird, anzukündigen oder anzuzeigen. Als solche kann der ADC mit dieser Fähigkeit eines dynamischen Bereichs mit der minimalen Anzahl von Bits oder dem minimalen dynamischen Bereich, der für das Empfangen des Funkfrequenzkanals unter dynamischen Funkfrequenzbedingungen notwendig ist, verwendet werden, und optimiert somit den mit dem ADC verbundenen Leistungsverbrauch und somit den Leistungsverbrauch des Funkempfängers. Durch das Bestimmen der benötigten Anzahl von Bits des ADC im Gebrauch unter dynamischen Bedingungen kann der Leistungsverbrauch durch das Skalieren des Vorspannungsstroms, das Reduzieren der Versorgungsspannung, das Entfernen der Anzahl von Stufen vom Wandler und/oder irgend andere mögliche Mittel, um den gesamten Leistungsverbrauch zu reduzieren, optimiert werden.
Das Verfahren der kontinuierlichen Steuerung des dynamischen Bereichs eines ADC gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch das Messen des empfangenen Funkfrequenzkanals und anderer Signale, die an der Antenne vorhanden sind, um so die existierenden Empfangsbedingungen auf der Basis des Signalpegels des gewünschten Funkkanals und anderer störender Signale, die andere störende Funkfrequenzkanäle einschließen, zu bestimmen, durchgeführt. Das verwendete Verfahren ist ein Algorithmus, um die passende Anzahl von Bits (dynamischer Bereich), die im ADC benötigt werden, um ein Dekodieren des gewünschten Funkkanals zu ermöglichen, zu bestimmen. Wahlweise kann der Algorithmus auch die Verstärkung der der Analog-Digital-Wandlung vorhergehenden Stufen einstellen, und die korrekte Anzahl der Bits für die Umwandlung durch den ADC wählen. Das Gesamtergebnis führt zu einem optimierten Leistungsverbrauch des Funkempfängers.
Die vorliegende Erfindung liefert eine kontinuierliche Steuerung des dynamischen Bereichs eines ADC, indem dem ADC ein Steuerwort geliefert wird, das den dynamischen Bereich, der für den ADC unter den aktuellen Empfangsbedingungen benötigt wird, darstellt. Mit anderen Worten, das Steuerwort stellt die wirksame Anzahl von Bits dar, die vom ADC-Ausgang benötigt werden, um ein ausreichendes digitales Signal für die nachfolgende digitale Signalverarbeitung zu liefern, um einen gewünschten Funkkanal unter existierenden Funkfrequenzempfangsbedingungen zu dekodieren. Dieses kontinuierlich bestimmte Steuerwort, das die aktuelle Auflösung darstellt, die der ADC benötigt, kann auch einen ausreichenden Spielraum im Hinblick auf mögliche Signaländerungen als auch die Latenzzeit des Steuerzyklus, der verwendet wird, um das nächste Steuerwort zu bestimmen, das auf den ADC angewandt werden soll, liefern.
Die vorliegende Erfindung kann weiter eine konventionelle Pegelverschiebung des analogen Signals auf einem optimalen Detektionspegel, der dem ADC dargeboten wird, liefern, mit diesem verstärkungsgesteuerten Signal kombiniert mit wiederholten Berechnungen des optimalen dynamischen Bereichs des ADC. Schließlich kann in Situationen, bei denen bestimmt wird, dass die Signalpegel des empfangenen Funkfrequenzsignals sich schnell ändern, wie das durch die analogen Komponenten eines verbundenen Funkempfängers gemessen wird, ein Alarmsignal erzeugt werden, das dann verwendet werden kann, um die Latenzzeit des Steueralgorithmus zu reduzieren, und somit um den durch fluktuierende Signalpegel benötigten Spielraum zu reduzieren.
Kurz gesagt, das vorliegende Verfahren reduziert die benötigte Anzahl von Reduktionsbits, die durch den ADC verwendet werden, in jedem Augenblick auf einen Betrag, der für das Dekodieren eines gewünschten Funkkanals unter aktuellen Betriebsbedingungen benötigt wird. Dieses Verfahren erlaubt die effiziente Verwendung dynamisch skalierbarer ADCs hoher Auflösung in Funksystemen. Durch dieses Verfahren ist es möglich, den mittleren Leistungsverbrauch eines ADC hoher Auflösung und somit den Leistungsverbrauch des Funkempfängers zu reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der Natur der vorliegenden Erfindung wird Bezug genommen auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen.
1 ist ein Blockdiagramm eines Direktkonversionsempfängers mit einer Verstärkungssteuerung;
2 ist ein Blockdiagramm eines Direktkonversionsempfängers mit einer dynamischen Steuerung des Bereichs eines ADC gemäß der vorliegenden Erfindung, in welcher die ADC-Steuerung mit einer Abwärtswandlungsstufe verbunden ist;
3 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie die ADC-Auflösung bestimmt wird, wenn die analoge Verstärkungssteuerung in Verbindung mit der Bestimmung der ADC-Auflösung nicht verwendet wird;
4 umfasst die 4a, 4b, 4c und 4d und zeigt die Signalpegel und den benötigten dynamischen Bereich über der Vollbereichs- und Vollauflösung eines ADC, und insbesondere zeigt 4a diese Signalpegel, wenn ein empfangenes Signal schwach ist und keine analoge Verstärkungssteuerung verfügbar ist; 4b zeigt die Signalpegel, wenn das empfangene Signal stark ist und keine analoge Verstärkungssteuerung verfügbar ist; 4c zeigt die Signalpegel, wenn das empfangene Signal schwach ist und andere Funkfrequenzkanäle relativ schwach sind und keine analoge Verstärkungssteuerung verfügbar ist; und 4d zeigt die Signalpegel, wenn das empfangene Signal schwach ist, und andere Funkfrequenzkanäle relativ schwach sind, und eine analoge Verstärkungssteuerung verfügbar ist;
5 ist ein Beispiel eines Flussdiagramms einer Pegeleinstellung des Stands der Technik der Technik, die für eine analoge Verstärkungssteuerung verwendet wird;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine ADC-Auflösungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung kombiniert mit einer analogen Verstärkungssteuerungspegeleinstellung darstellt;
7 umfasst die 7a und 7b und zeigt ein detailliertes Flussdiagramm, das definiert, wie die ADC-Auflösung bestimmt wird, wenn auch eine analoge Verstärkungssteuerung verwendet wird;
8 umfasst die 8a, 8b, 8c und 8d und zeigt ein Flussdiagramm eines Beispielalgorithmus, der die ADC-Auflösung mit einer analogen Verstärkungssteuerung und die RF-Verstärkungssteuerung mit der Funkfrequenzverstärkungssteuerung, die dem in 7 gezeigten Algorithmus hinzugefügt wurde, definiert;
9 ist ein Flussdiagramm, das eine analoge Alarmsignalerzeugung zeigt, die in Situationen verwendet werden kann, bei denen schnelle Änderungen in den Signalpegeln bestimmt werden; und
10 ist ein Flussdiagramm ähnlich 8, das eine Alarmsignalerzeugung einschließt, die verwendet wird, um die ADC-Auflösung und die Verstärkung erneut zu bestimmen.
BESTE ART FÜR DIE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Einleitung
Funkempfänger 20
Die Akronyme die in den Figuren und den zugehörigen Diskussionen verwendet werden, sind in Tabelle 1 dargestellt.
2 ist Blockdiagramm eines Funkempfängers 20 mit einem Analog-Digital-Wandler 22 (ADC), der eine dynamische Bereichssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Sie zeigt einen Funkfrequenzempfänger mit einem CDMA-Verarbeitungsblock (RAKE) 38, der getrennt von den anderen Kanaldekodierfunktionen gezeigt ist. Andere CDMA-Signalverarbeitungstechniken als RAKE können in der digitalen Architektur ebenfalls verwendet werden. Der Funkempfänger 20 weist eine Abwärtswandlungsstufe auf und er kann mehrere Zwischenfrequenzen besitzen. Er digitalisiert das Signal, das an der Antenne 24 vom Basisband empfangen, von irgend einer Zwischenfrequenz oder direkt von der herein kommenden Funkfrequenz des zugehörigen Funkfrequenzkanals. Der Empfänger kann In-Phase-Zweige und Quadratur-Zweige aufweisen, ähnlich den In-Phase-Zweigen und Quadratur-Zweigen, die in 1 gezeigt sind, die das Blockdiagramm eines konventionellen Direktkonversionsempfängers mit einer zugehörigen Verstärkungssteuerung ist.
Tabelle 1
Das Verfahren
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann den ADC hoher Auflösung auf die minimale Anzahl von Bits (minimalen dynamischen Bereich), die für das Dekodieren des Signals, das von der Antenne 24 empfangen wird, im Hinblick auf die aktuellen Funkempfangsbedingungen benötigt werden, skalieren. Die meisten in 2 gezeigten Blöcke sind für einen Direktkonversionsempfänger üblich, einschließlich die Leistungsdetektorblöcke 42, 48, 50 und 52, und mit der Ausnahme des Steuerlogikblocks 44 und des Blocks 46, die mit den Zielwerten vom digitalen Signalprozessor verbunden sind, zusätzlich zum ADC 22 hoher Auflösung. Alle Blöcke sind in Tabelle 2 identifiziert.
Tabelle 2
Das Blockdiagramm des in 2 gezeigten Funkempfängers benötigt keine automatische Verstärkungssteuerung, wenn der ADC 22 eine ausreichend hohe Auflösung für das Empfangen des gewünschten Funkkanals unter schlechten Empfangsbedingungen aufweist. Eine solch hohe Auflösung wird für schwache Funkkanäle sogar in dem Fall benötigt, bei der keine groß störenden Kanäle vorhanden sind. Wie unten erläutert werden wird, kann die vorliegende Erfindung die automatische Verstärkungssteuerung so aufnehmen, um die Verstärkung der zugehörigen analogen Variablenverstärker 28 und 34 über Steuerleitungen 54 und 56 zu steuern. Das analoge Verstärkungssteuerschema kann verwendet werden, um schwache Signale mehr zu verstärken, wenn eine relativ niedrige Leistung bei anderen in der Nähe liegenden Funkkanälen existiert, um die Auflösung des ADC zu verkleinern und somit weiter den Leistungsverbrauch zu reduzieren. Diese Konzepte werden unten vollständiger beschrieben.
ADC-Auflösungssteuerung ohne analoge Verstärkungssteuerung
Die durchgehende Linien 58, 60, 62 und 64 in 2 stellen die wiederholte Steuerung des dynamischen Bereichs des ADC ohne zugehörige automatische Verstärkungssteuerung dar. In dieser Ausführungsform stellt der Zielwert vom digitalen Signalprozessor die Anzahl der Bits (oder die dynamische Auflösung) dar, die für das Dekodieren des Funkkanals am Kanaldekodierer 40 benötigt wird, wenn andere Funkkanäle ausgefiltert werden (keine Störung), und der Signalpegel am Eingang des Detektors korrekt ist. Dieser Zielwert wird TARGET_N genannt. Die Anzahl kann fest sein und auf dem Typ der durchzuführenden Dekodierung basieren, oder diese Anzahl kann gemäß der spezifischen Betriebsart bestimmt werden, in der der Empfänger zu einer gewissen Zeit arbeitet, oder sie kann sich während des Empfangs ändern, wenn der benötigte Wert gemäß den existierenden Bedingungen und den Anforderungen an die Dienstqualität erneut ausgewertet werden kann. Somit würde beispielsweise in einem typischen CDMA-System die geforderte Auflösung für den ADC vier bis sechs Bits betragen. Die Stärke des empfangenen Signals (RSSI) des empfangenen Funkkanals wird dann gemessen und die benötigte Auflösung in einer Weise, die in 3 gezeigt ist, mit typischen Signalpegeln und dem benötigten dynamischen Bereich über dem Vollbereich (Voll-Auflösung) des ADC berechnet.
4a, 4b, 4c zeigen verschiedene Situationen in Bezug auf die Berechnung der Auflösung des ADC und werden nachfolgend vollständiger beschrieben. Die Stärke RSSI des empfangenen Signals wird durch den Leistungsdetektor 42 kontinuierlich gemessen, und wenn der Wert über oder unter einen gewissen Schwellwert geht, wird die benötigte Auflösung (Anzahl der Bits) für den ADC erneut durch die Steuerlogik 44 berechnet und dem ADC über die Steuerleitung 64 geliefert. In den meisten Situationen ist es notwendig, alle gemessenen Signale zu mitteln, um eine Reaktion der Steuerung auf die normale Welligkeit, die man in modulierten Signalen oder Störquellen oder Rauschen findet, zu verhindern. Dies ist in 3 für die Situation, in der die automatische Verstärkungssteuerung nicht verwendet wird, gezeigt und erläutert.
Betrachtet man wieder die 3, so ist das Verfahren für die kontinuierliche Steuerung des dynamischen Bereichs des ADC in einer Situation gezeigt, bei der eine analoge Verstärkungssteuerung nicht verwendet wird. Wie dort gezeigt ist, wird der ADC nach der Systeminitialisierung auf eine Vollauflösung eingestellt, und die Zielauflösung für die Demodulation wird vom digitalen Signalprozessor empfangen. Es sei angemerkt, dass die Qualität des Dienstes (QoS) in bezug auf die Anforderungen an die BER und das SNR für die Zwecke der Bestimmung der Zielauflösung für die Demodulation verwendet werden kann. Die Zielauflösung des ADC (TARGET_N) wird somit dem Auflösungszielanforderungsschritt 70 präsentiert und zur selben Zeit wird im Schritt 72 die Stärke (RSSI) des empfangen Signals gemessen (und typischerweise gemittelt). Die Ergebnisse der Schritte 70 und 72 werden dem Schritt 74 zur Bestimmung der tatsächlichen Auflösung präsentiert. Man kann da sehen, dass die aktuelle oder augenblickliche Auflösung des ADC 22 durch die Gleichung ADC_N = ADC_FULL – RSSI + TARGET_N bestimmt wird, wobei ADC_N eine Anzahl von Bits (oder die dynamische Auflösung) des ADC unter aktuellen Betriebsbedingungen darstellt.
Es sollte angemerkt werden, dass in 3 in Bezug auf die Berechnung der ADC_N die Werte für ADC_FULL als auch die Stärke (RSSI) des empfangenen Signals in Dezibel oder Bits berechnet werden können. Für die in Schritt 74 aufgestellte Gleichung würde, wenn der Wert von TARGET_N in Bits vorliegt, auch ADC_FULL und RSSI in Bits angegeben. Eine wohl bekannte Formel, die die Beziehung zwischen der Anzahl von Bits und berechnet, lautet: DR = SNR = 6,02*m + 1,76 dB;wobei DR der benötigte dynamische Bereich und m die gesamte Anzahl der Bits der Auflösung für den ADC ist.
Es können auch andere Formeln verwendet werden, um die benötigte Anzahl von Bits aus dem dynamischen Bereich zu bestimmen. Die endgültige Zahl der Bits für ADC_N kann dann definiert werden als: ADC_N = m + TARGET_N, oder ADC_N = (ADC_FULL – RSSI – 1,76 dB)/6,02 + TARGET_N.
In der letzteren Gleichung werden ADC_FULL und RSSI in Dezibel und ADC_N und TARGET_N in Bits angegeben. Somit wird die Ableitung der Gleichung, wie sie im Schritt 74 aufgeführt ist, leicht deutlich.
4a zeigt, dass wenn die Stärke des empfangenen Signals niedrig ist, die Anzahl der vom ADC 22 zu verwendenden Bits (ADC_N) relativ groß und nur etwas kleiner als die maximale Auflösung des ADC ist, wie er durch die Variable ADC_FULL gegeben ist. 4b zeigt dieselbe Situation, in welcher die Stärke des empfangenen Signals groß ist, was ein gutes ankommendes Signal darstellt, und somit ist der Wert von ADC_N nur leicht größer als der Wert von TARGET_N.
Betrachtet man wieder die 3, so setzt, nachdem der Wert von ADC_N bestimmt wurde, das Modul 76 die Variable RSSI_TARGET auf einen Wert gleich der aktuellen Stärke RSSI des empfangenen Signals. Die RSSI wird im Schritt 78 erneut gemessen und gemittelt. Der Entscheidungsblock 80 bestimmt, ob RSSI_TARGET minus dem RSSI-Schwellwert (RSSI_TH) kleiner als die aktuelle Messung der RSSI ist, wie sie durch Schritt 78 bestimmt wurde, und weiter ob der aktuelle Wert von RSSI kleiner als der Zielwert plus dem RSSI-Schwellwert ist. Wenn das Ergebnis des Entscheidungsblocks wahr ist, so wird der RSSI-Wert erneut gemessen und gemittelt (kehre zu Schritt 78 zurück), ansonsten wird die Auflösung wieder bestimmt (kehre zu Schritt 74 zurück).
Obwohl die gemessene RSSI und die vorbestimmte Zielauflösung (TARGET_N) die Hauptparameter sind, die in der in Schritt 74 gezeigten Weise berechnet werden, um die benötigte Auflösung des ADC zu bestimmen, gibt es andere Parameter, die verwendet werden können, um den dynamischen Bereich und somit die Bitauflösung für den ADC zu bestimmen, die das geschätzte Signal-zu-Stör-Verhältnis (SIR) und die Empfangsleistung des gewünschten CDMA-Kanals (DPCH_EC) einschließen, um die Genauigkeit der Berechnung zu verbessern. Diese zusätzlichen Parameter sind in 2 über den Leistungsdetektor 52 gezeigt, wobei die Information dem Steuerlogikmodulator 44 präsentiert wird. Zusätzlich können Parameter, wie die Leistung des gewünschten CDMA-Kanals (DPCH_Ec) verwendet werden, um die Schätzung der benötigten Anzahl von Bits (TARGET_N), die in CDMA-Systemen für eine Präsentation an die Steuerlogik benötigt werden, zu unterstützen (optionale Linie 61).
Die folgenden Beispiele beschreiben, wie die zusätzlichen Parameter verwendet werden können, um das Ausführen des Verfahrens zu unterstützen. Es können jedoch andere Gleichungen oder Verfahren, die auf diesen Parametern basieren, verwendet werden. Statt der RSSI kann die geforderte Auflösung für den ADC in CDMA-Systemen auf der Basis der Leistung des empfangenen Kodekanals nach dem Entspreizen berechnet werden. Somit ist die ADC-Auflösung gegeben als: ADC_N = ADC_FULL – DPCH_Ec + DECODE_DPCH;wobei DECODE_DPCH die geforderte Anzahl von Bits beschreibt, die benötigt wird, um die empfangene Information nach dem Entspreizen zu dekodieren.
Die Kodekanalleistung kann auch verwendet werden, um die Zielauflösung (TARGET_N) auf der Basis der empfangenen Information zu definieren. Dann kann der dynamische Bereich, der für das Dekodieren benötigt wird, ausgedrückt werden als: DR = RSSI – DPCH_Ec + DECODE_DPCH.
TARGET_N kann in Bits aus dem dynamischen Bereich definiert werden, wie das früher beschrieben wurde. Die SIR-Schätzung kann verwendet werden, um einen Verlust der Information durch ein zu hohes Quantisierrauschen im Empfänger zu vermeiden. Wenn die SIR-Schätzung (SIR_est) kleiner als das minimal akzeptable SIR (SIR_min) ist, kann die Anzahl der Bits im ADC um ein oder mehr Bits erhöht werden: ADC_N(n) = ADC_N(n – 1) + 1 oder ADC_N(n) = ADC_N(n – 1) + ALERT_N.
Diese Logik kann unabhängig von den anderen Algorithmen betrieben werden, und sie kann somit schneller auf schnelle Änderungen reagieren. In den meisten Fällen wird eine gewisse Mittelung benötigt, wenn DPCH_Ec oder SIR_est definiert wird.
ADC-Bestimmung mit Verstärkungssteuerung
Hintergrund
5 zeigt ein konventionelles analoges Verstärkungssteuerungsschema, das in vielen digitalen Funkkommunikationssystemen verwendet wird, um den Pegel des herein kommenden Funkfrequenzsignals am Eingang des Analog-Digital-Wandlers zu optimieren, so dass er sich auf einem Pegel befindet, der für die endgültige Detektion am besten ist. Das Verfahren der 5 kann auf das aktuelle Verfahren für das kontinuierliche Steuern des dynamischen Bereichs des ADC mittels des Flussdiagramms, das in 6 aufgeführt ist, angewandt werden. Wie man dort sieht, wird der Signalpegel am Ausgang des ADC (ADC_OUT) im Schritt 82 beispielsweise durch den Leistungsdetektor 50, der in 2 gezeigt ist, gemessen. Wenn die Verstärkungssteuerung durchgeführt wird, so wird die Verstärkung in dem (Aprev_AV) Analogverstärker oder den Verstärkern vor dem ADC im Schritt 84 bestimmt. Diese Verstärkung wird dann über die Leitung 56 dem Verstärker 34 präsentiert, wie das in 2 gezeigt ist. Ein ähnlicher Verstärkungswert kann für einen rauscharmen (RF) Verstärker 28 durch die Steuerlogik 44 bestimmt werden, wie er dem LNA über die Steuerleitung 54 präsentiert wird. Dies wird unten unter Bezug auf 8 vollständiger beschrieben.
Implementierung
6 zeigt, dass die verbleibenden Schritte für das Durchführen der Bestimmung der ADC_N ähnlich denen in 3 sind. Somit stellt 6 eine analoge Basisbandverstärkungssteuerung dar, die dem Auflösungsskalierverfahren, das in 3 dargestellt ist, hinzugefügt wird. Das Gesamtergebnis ist als eine Reduktion der Bitauflösung für den ADC zu sehen, wie das in 4d zu sehen ist. Die Linien 71 zwischen 4c und 4d zeigen qualitativ diese Reduktion in der ADC_N für die gesamten Empfangsbedingungen.
7 ist ein Flussdiagramm, um die ADC-Auflösung mit einer analogen Verstärkungssteuerung zu definieren, wobei es detaillierter ist als das in 6 gezeigte Flussdiagramm. Die Details in 7 sind für die Verwendung der Schwundreserve (FADE_M) und der Verstärkungsschritte, die mit dem Verstärker 34 verbunden sind (Apre_step) gezeigt, um einen neuen Wert der Verstärkung (Apre-AV) zu bestimmen, wie das durch die Schritte 88 und 90 gezeigt ist, in Abhängigkeit von Bedingungsmodulen 92 beziehungsweise 94. Der untere Teil der 7 ist in Bezug auf die Bestimmung der aktuellen Auflösung, die vom ADC zu verwenden ist (ADC_N), im Grunde ähnlich dem, der in 3 gezeigt ist.
Wie man aus den 6 und 7 sieht, wird zu Beginn der Eingangspegel des ADC durch das Einstellen der Verstärkung (Apre_Av) des Verstärkers auf einen optimalen Pegel für die Präsentation des analogen Signals an den ADC eingestellt. Die Schwundreserve (FADE_M) kann festgelegt oder getrennt unter Bezug auf jede Betriebsart des Empfängers definiert werden. Sie kann auch während des Empfangs des Funkkanals eingestellt werden. Nach der Einstellung des Pegels des Eingangssignals wird die Auflösung des ADC auf der Basis der gemessenen RSSI oder ADC_OUT gewählt und in Verbindung mit der Zielauflösung (TARGET_N) verwendet, um einen Betrag zu bestimmen, der für die Signaldetektion am Kanaldekodierer 40 benötigt wird (siehe 2). Dasselbe Verfahren, wie es in 3 gezeigt ist, kann verwendet werden. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann die Auflösung des ADC im Vergleich zu Implementierungen ohne eine starke Verstärkungssteuerung verkleinert werden. In dieser Hinsicht ist 4d eine Darstellung mit einer automatischen Verstärkungssteuerung, wenn das Signal des empfangenen Funkkanals schwach ist und wenn die anderen Kanäle relativ schwach sind. Ein Vergleich der 4c mit der 4d zeigt, dass die Reduktion der Auflösung des ADC, wie sie durch ADC_N definiert ist, ein direkter Faktor ist, der auf der bestimmten Verstärkung Apre_Av für eine Verwendung durch den Verstärker 34 basiert.
In vielen Funkempfängern wird auch ein Schritt für die Verstärkung der Funkfrequenz (RF) verwendet. 8 zeigt das Flussdiagramm, das mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist, wobei der große Verstärkungsschritt typischerweise in der RF-Schaltung für die Verwendung durch das ADC-Auflösungssteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es sollte angemerkt werden, dass statt dass der Verstärkungsschritt sich in der RF-Stufe befindet, er auch bei einer Zwischenfrequenz- oder einer Basisbandstufe durchgeführt werden kann, wobei dasselbe Verfahren in allen diesen Fällen ebenfalls angewandt werden kann. Die RF-Verstärkung kann mit kleineren Schritten eingestellt werden, und es können alle möglichen analogen Verstärkungssteuerschemata auf das ADC-Auflösungsskalierverfahren in einer ähnlichen Weise, wie das hier präsentiert ist, angewandt werden. Es kann in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung des Funkempfängers vorteilhaft sein, die RF-Verstärkungssteuerung zu verwenden und eine analoge Basisbandverstärkungssteuerung ebenfalls zu eliminieren. Dieselben Prinzipien wie in 8 ohne die Basisbandverstärkungssteuerung können dann verwendet werden.
Die Steuerlogik, die für die RF-Verstärkungssteuerung typisch ist, ist in den Schritten 96, 98 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 und 116 gezeigt. Das Signal LNA_Av(n) wird durch die in 2 gezeigte Steuerlogik 44 erzeugt und über die Leitung 54 dem RF- oder rauscharmen Verstärker 28 präsentiert. Die verbleibenden Schritte des Flussdiagramms, die in 8 gezeigt sind, sind ähnlich solchen, die in den 3, 6 und 7 gezeigt sind.
Zusätzlich zur Bestimmung des optimalen dynamischen Bereichs des ADC in wiederholender Weise kann die vorliegende Erfindung auch einen analogen Alarm auf der Basis von Messungen der Pegelschwankungen des empfangenen Signals von einem beliebig gewählten Testknoten erzeugen. Das Gesamtprinzip des analogen Alarms kann man in 9 sehen. Ein spezifisches Beispiel eines analogen Alarms in Kombination mit der kontinuierlichen Steuerung des dynamischer Bereichs des ADC ist in 10 dargestellt. Wie man in 10 sieht, so können entweder die Auflösung des ADC, wie sie durch das Verfahren (ADC_N) festgesetzt wurde, oder die Verstärkung des Verstärkers 34 (Apre_Av) oder diese beiden Parameter auf der Basis der Messung des Testknotens modifiziert werden. Diese Werte können wiederholt aktualisiert werden, bis kein Alarmzustand detektiert wird. Ein solches Verfahren reduziert die Latenzzeit, die mit der Bestimmung der ADC_N und der Verstärkung verbunden ist, wenn Bedingungen eines sich schnell verändernden Signals detektiert werden. Zusätzlich kann die Verstärkung am RF-Verstärker 28 (siehe 2) oder an irgend einer Zwischenfrequenz modifiziert werden, wenn ein analoger Alarm bestimmt wird. Die Verzögerungselemente T1, T2, T3 und T4, die man in 10 sieht, werden verwendet, um die Zeitdifferenz zwischen gemessenen Abtastwerten zu vereinheitlichen. Ansonsten können die Rückkopplungen verschiedene Latenzzeiten aufweisen, was nicht gleichförmige Messbedingungen verursachen würde. Das in 10 gezeigte Alarmverfahren kann auf irgend einen der vorher definierten Algorithmen, wie man sie in den 3, 6, 7 und 8 sieht, angewandt werden. Das Alarmverfahren reduziert somit die Latenzzeit bei der Bestimmung von ADC_N, wenn sich schnell ändernde Signalzustände detektiert werden.
Bei einem Funkempfänger, der die Methodik der vorliegenden Erfindung einschließt, kann die Implementierung des Verfahrens für das kontinuierliche Steuern des dynamischen Bereichs des ADC mit kundenspezifischer digitaler Logik auf demselben Chip, in welchem der ADC hergestellt ist, durchgeführt werden. Der Chip kann auf demselben Rohchip mit anderen RF-Teilen oder mit dem digitalen ASIC angeordnet sein. Weiterhin können die durchgeführten Algorithmen, die solche für das Berechnen des dynamischen Bereichs des ADC einschließen, in einen digitalen Signalprozessor programmiert werden, und die gemessenen Daten, die von anderen Chips durch Busse, die mit dem DSP-Baustein verbunden sind, gesammelt werden. Natürlich kann auch eine zentrale Verarbeitungseinheit die Berechnungen durchführen, die vom Verfahren gefordert werden. Aus Gründen der Geschwindigkeit würde eine kundenspezifische digitale Logik normalerweise das bevorzugte Verfahren der Implementierung darstellen.
Was somit beschrieben wurde, ist ein Verfahren für das kontinuierliche Bestimmen des benötigten dynamischen Bereichs eines Analog-Digital-Wandlers durch das Bestimmen der Stärke des empfangenen Signals in Kombination mit dem gesamten dynamischen Bereich für den ADC in Kombination mit der Zielauflösung des ADC auf der Basis des Typs der Dekodierung, die nach der Analog-Digital-Umwandlung durchzuführen ist. Das Verfahren ermöglicht daher eine Reduktion des Leistungsverbrauchs in Bezug auf den ADC, insbesondere wenn das herein kommende Signal mit nur wenigen störenden Funkkanälen und mit einer relativ hohen Signalstärke empfangen wird. Weiterhin kann das vorliegende Verfahren mit einer analogen Verstärkungssteuerung, als auch einer RF- oder IF-Verstärkungssteuerung, kombiniert werden, um weiter den dynamischen Bereich, der für das Dekodieren eines empfangenen Funkkanals benötigt wird, zu reduzieren und um somit den Leistungsverbrauch dieser Abschnitte eines Direktkonversionsfunkempfängers oder irgend einer anderen Empfängerarchitektur zu minimieren. Eine Alarmwarnung kann verwendet werden, um die Latenzzeit der Berechnung der ADC-Auflösung zu reduzieren, wenn sich schnell ändernde Signalzustände gemessen werden. Das Verfahren und die Vorrichtung für dessen Durchführung sind hier oben angegeben und beschrieben.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Auflösungsbetrages, der zum Dekodieren eines gewünschten Funkkanals benötigt wird, wobei die Dekodierung des gewünschten Funkkanals eine Umwandlung des empfangenen Funkkanals von dem analogen Bereich in den digitalen Bereich beinhaltet, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: 1) Erhalten einer Zielauflösung (68, 70) zum Dekodieren des gewünschten Funkkanals, wobei angenommen wird, dass potentiell störende Funkkanäle herausgefiltert werden; 2) Messen eines Parameters eines empfangenen Signals des Funkkanals (72), wobei der Parameter eines empfangenen Signals bestehende Funkfrequenzsignalbedingungen anzeigt; 3) Bestimmen des Auflösungsbetrages (74) basierend auf der Vollbereichs-Auflösung eines Analog-Digital-Wandlers (22), der Zielauflösung und dem Parameter eines empfangenen Signals; 4) erneutes Messen des Parameters eines empfangenen Signals (78); 5) Bestimmen, ob sich der erneut gemessene Parameter eines empfangenen Signals innerhalb bestimmter Schwellenwertgrenzen befindet, die für diese Messung (80) vorgegeben sind; und 6) falls Schritt 5 zutrifft, Wiederholen der Schritte 4 und 5; andernfalls Wiederholen der Schritte 3, 4 und 5; dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter eines empfangenen Signals nach der Analog-Digital-Umwandlung des Funkkanals gemessen wird.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß Anspruch 1, umfassend: 3a) Festlegen eines Zielwertes eines Parameters eines empfangenen Signals auf den Wert des Parameters eines empfangenen Signals vor der erneuten Messung des Parameters (76) eines empfangenen Signals; wobei: die Bestimmung, ob sich der Parameter eines empfangenen Signals innerhalb bestimmter Schwellenwertgrenzen (80) befindet, durch Bestimmen ausgeführt wird, ob sich die Größe der Differenz zwischen dem Parameter eines empfangenen Signals und dem Wert eines Parameters eines empfangenen Signals unter einem Schwellenwert befindet; falls Schritt 5 zutrifft, wird Schritt 3a zusätzlich zu den Schritten 4 und 5 wiederholt; und falls Schritt 5 nicht zutrifft, wird Schritt 3a zusätzlich zu den Schritten 3, 4 und 5 wiederholt.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages, welcher zum Dekodieren eines gewünschten Funkkanals benötigt wird, wobei das Dekodieren eine Umwandlung des empfangenen gewünschten Funkkanals von dem analogen Bereich in den digitalen Bereich beinhaltet, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: 1) Erhalten einer Zielauflösung (68, 70) zum Dekodieren des gewünschten Funkkanals, wobei angenommen wird, dass potentiell störende Funkkanäle herausgefiltert werden; 2) Messen eines Parameters (72) eines empfangenen Signals des Funkkanals, wobei der Parameter eines empfangenen Signals bestehende Funkfrequenz-Signalbedingungen anzeigt; 3) Bestimmen des Auflösungsbetrages (74) basierend auf der Vollbereichs-Auflösung eines Analog-Digital-Wandlers (22), der Zielauflösung und dem Parameter eines empfangenen Signals; 4) erneutes Messen des Parameters (78) eines empfangenen Signals; und 5) Wiederholen der Schritte 3 und 4; dadurch gekennzeichnet, dass: der Parameter eines empfangenen Signals nach der Analog-Digital-Umwandlung des Funkkanals gemessen wird.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auflösungsbetrag in Schritt 3 (74) als die Vollbereichs-Auflösung plus die Ziel-Auflösung abzüglich des Parameters eines empfangenen Signals definiert wird.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend den Schritt: Bestimmen einer Verstärkung (84), die einen gewünschten Eingangspegel für den gewünschten Funkkanal für die Bereitstellung an den Analog-Digital-Wandler (22) bereitstellen wird.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß Anspruch 5, weiter umfassend die Schritte: Messen eines Signalpegels (82) an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (22); und Anpassen des Verstärkungswertes, falls: a) der Signalpegel, welcher an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (22) gemessen wird, nicht geringer als ein oberer Signal-Schwellenwertpegel an dem Eingang des Analog-Digital-Wandlers (22) ist, oder, falls Bedingung a) nicht erfüllt ist, dann falls b) der Signalpegel, welcher an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandler (22) gemessen wird, nicht größer als ein unterer Signal-Schwellenwertpegel an dem Eingang des Analog-Digital-Wandlers (22) ist; wobei der obere und untere Signal-Schwellenwertpegel einen Bedarf zum Ändern der Verstärkung anzeigen.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß Anspruch 6, weiter umfassend die Schritte von: Messen eines Signalpegels (82) an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (22); Bestimmen einer Schwundreserve (86), die mit der Betriebsart des gewünschten Funkkanals verknüpft ist; und Anpassen des Verstärkungswertes (88, 90), falls a) der Signalpegel an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (22) nicht geringer als die Vollbereichs-Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) abzüglich der Schwundreserve (92) ist; oder, falls Bedingung a) nicht erfüllt ist, dann falls b) der Signalpegel an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (22) nicht größer als die Vollbereichs-Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) abzüglich der Schwundreserve abzüglich zweimal des Verstärkungsschrittes eines Verstärkers (34) ist, der verwendet wird, um die Verstärkung an den Funkkanal vor der Analog-Digital-Umwandlung (94) bereitzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Verstärkung angepasst wird, falls zusätzlich dazu, dass Bedingung a) oder b) erfüllt sind, c) die Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) auf ein Maximum eingestellt wird; oder d) die Größe der Differenz zwischen der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) und der Zielauflösung innerhalb der Schwellenwertgrenze bleibt.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß Anspruch 8, wobei: die Verstärkungsanpassung, falls die Bedingungen a) und c) erfüllt sind, eine Verstärkung ist, die auf einen vorhergehenden Abtastwert abzüglich dem Verstärkungsschritt (88) angewandt wird; und die Verstärkungsanpassung, falls Bedingung a) nicht erfüllt ist und die Bedingungen b) und c) erfüllt sind, eine Verstärkung ist, die auf einen vorhergehenden Abtastwert plus den Verstärkungsschritt (90) angewandt wird.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Messens des Parameters (72) eines empfangenen Signals auf einem Durchschnittswert des Parameters eines empfangenen Signals beruht.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Verstärken des gewünschten Funkkanals in dem Funkfrequenzbereich unter Verwendung einer Funkfrequenzverstärkungsstufe (28); und Anpassen einer Verstärkung der Funkfrequenzverstärkungsstufe (28), falls die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers (22) über die Zeit anzeigt, dass eine Anpassung in der Funkfrequenzverstärkung für eine Verringerung in der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) sorgen wird.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend: Verstärken des gewünschten Funkkanals bei einer Zwischenfrequenz unter Verwendung einer Zwischenfrequenzverstärkungsstufe; und Anpassen einer Verstärkung der Zwischenfrequenzverstärkungsstufe, falls die Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers (22) über die Zeit anzeigt, dass eine Anpassung der Zwischenfrequenzverstärkung für eine Verringerung in der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) sorgen wird.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Bestimmen, ob sich ein Funkkanal-Signalpegel schneller als ein vorbestimmter Betrag über eine Zeitspanne ändert und, falls das zutrifft, Erzeugen eines Warnsignals und Anpassen der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) als eine Funktion eines vorhergehenden Wertes der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) und des Warnsignals.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrags gemäß Anspruch 13, wobei das Warnsignal die Ausführungsgeschwindigkeit der Schritte des Bestimmens der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) und des erneuten Messens des Parameters eines empfangenen Signals anpasst, um so die Latenzzeit bei der Bestimmung des Auflösungsbetrages zu verringern.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, weiter umfassend: Bestimmen, ob der Funkkanal-Signalpegel sich schneller als ein vorbestimmter Betrag über eine Zeitspanne ändert und, falls das zutrifft, Verringern der Latenzzeit bei der Bestimmung des Auflösungsbetrages, durch sofortiges Anpassen der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) in einer vorbestimmten Weise.
Verfahren zum Bestimmen des Auflösungsbetrages gemäß Anspruch 15, wobei ein Warnsignal erzeugt wird, falls der Funkkanal-Signalpegel sich schneller als ein vorbestimmter Wert über eine Zeitspanne ändert, und wobei das Warnsignal verwendet wird, um die Verstärkung für den Analog-Digital-Wandler (22) erneut zu bestimmen.
Vorrichtung zum Bestimmen des Auflösungsbetrages, der zum Dekodieren eines gewünschten Funkkanals benötigt wird, umfassend: einen Analog-Digital-Wandler (22), der eine Vollbereichs-Auflösung aufweist, wobei der Analog-Digital-Wandler (22) bei einer Auflösung betriebsfähig ist, die geringer als die Vollbereichs-Auflösung sein kann, wobei der Analog-Digital-Wandler (22) eingerichtet ist, um ein analoges Eingangssignal, welches an einem Eingang empfangen wird, in einen digitalisierten Funkkanal umzuwandeln; einen Leistungsdetektor (42), welcher eingerichtet ist, um einen Parameter eines empfangenen Signals des Funkkanals zu messen, der bestehende Funkfrequenzsignalbedingungen anzeigt; eine Steuerlogik (44), die einen Eingang in Kommunikation mit dem Ausgang des Leistungsdetektors (42) aufweist, wobei die Steuerlogik (44) eingerichtet ist, um den Auflösungsbetrag basierend auf der Vollbereichs-Auflösung des Analog-Digital-Wandlers (22), einer Zielauflösung und dem Parameter eines empfangenen Signals zu bestimmen, wobei die Zielauflösung jene Auflösung ist, die zum Dekodieren des gewünschten Funkkanals notwendig ist, wobei angenommen wird, dass potentiell störende Funkkanäle herausgefiltert werden; und Mittel (64) zum Mitteilen des bestimmten Auflösungsbetrages an den Analog-Digital-Wandler (22), so dass der Analog-Digital-Wandler (22) bei dieser Auflösung arbeitet; dadurch gekennzeichnet, dass: der Leistungsdetektor (42) einen Eingang in Kommunikation mit einem digitalen Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (22) umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Steuerlogik (44) Mittel zum wiederholten Bestimmen des Auflösungsbetrages aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei die Steuerlogik (44) den Auflösungsbetrag bestimmt als: die Vollbereichs-Auflösung plus die Zielauflösung abzüglich des Parameters eines empfangenen Signals.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 17 bis 19, weiter aufweisend Mittel (46), um zu bewirken, dass die Steuerlogik (44) wiederholt den Auflösungsbetrag bestimmt, falls der Parameter eines empfangenen Signals sich außerhalb von Grenzen befindet, die für die Messung des Parameters eines empfangenen Signals vorgegeben sind.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 17 bis 20, weiter umfassend einen ersten Verstärker (34), welcher eingerichtet ist, um das Signal vor dem Bereitstellen des Signals an den Analog-Digital-Wandler (22) zu verstärken, wobei die Steuerlogik (44) Mittel zum Anpassen der Verstärkung des ersten Verstärkers (34) aufweist, die auf die digitale Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers (22) ansprechen.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 17 bis 21, umfassend einen zweiten Leistungsdetektor (50), welcher eingerichtet ist, um den Wert der digitalen Ausgabe des Analog-Digital-Wandlers (22) durch Bestimmen der digitalen Ausgabeauflösung des Analog-Digital-Wandlers (22) zu messen.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 17 bis 22, weiterumfassend: einen Funkfrequenzverstärker (28) zum Verstärken des Funkkanals während einem Aufenthalt in dem Funkfrequenzbereich; und einen zusätzlichen Leistungsdetektor (48), welcher eingerichtet ist, um die Ausgangsleistung des Funkfrequenzverstärkers (28) zu messen; wobei die Steuerlogik (44) Mittel zum wiederholten Bestimmen der Verstärkung des Funkfrequenzverstärkers (28) aufweist, basierend auf der Ausgabe des zusätzlichen Leistungsdetektors (48).
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 17 bis 23, wobei die Steuerlogik (44) weiter Mittel zum Bestimmen umfasst, ob der Funkkanal-Signalpegel sich schneller als ein vorbestimmter Betrag über eine Zeitspanne ändert, um die Latenzzeit der wiederholten Bestimmung des Auflösungsbetrages zu verringern, falls die Bedingung zutrifft.
Funkempfänger, welcher einen anpassbaren dynamischen Bereich aufweist, umfassend: eine Antenne (24); Mittel (34) zum Verstärken eines gewünschten Funkkanals; und eine Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 17 bis 24.