DE69913110T2

DE69913110T2 - Scaltung,system und verfahren zur verbesserung des dynamikbereichs eines empfängers bei anwesenheit eines schmalbandinterferenzsignals

Info

Publication number: DE69913110T2
Application number: DE69913110T
Authority: DE
Inventors: G. John FREED
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: IL138276A; US7283797B1; CN1292952A; IL138276A0; BR9908516A; JP4160260B2; AU753927B2; KR100580427B1; EP1060568B1; JP2002506313A; EP1060568A1; AU2983599A; EE200000505A; KR20010041572A; CN1211937C; HK1036169A1; DE69913110D1; WO1999045653A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Verbesserung des Dynamikbereichs eines Empfängers. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Verbesserung des Dynamikbereichs eines Empfängers bei Vorhandensein eines Schmalband-Störsignals.
Bei Duplex-Funksystemen, wie zum Beispiel Duplex-Funksysteme mit Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA), wird eine Streuspektrum-Vollduplex-Übetragung zum Senden und Empfangen von Zellulartelefon-Gesprächen verwendet. Bei einem CDMA-Funksystem gemäß IS-95-Standard werden zu übertragende Informationen normalerweise digitalisiert, verschlüsselt und über eine 1,23 Megahertz (MHz) Bandbreite gestreut. Ein typischer IS-95 Teilnehmereinheit-Sender verwendet eine Modulation mit Offset-Quadraturphasenumtastung (OQPSK), die variable Phasen- und Amplitudenkomponenten beinhaltet. Daher enthält die Senderausgabe eine Amplitudenmodulations-Komponente(AM) und ist kein konstantes Hüllkurvensignal. Eine CDMA-Basisstation verwendet eine Modulation mit Quadraturphasenumtastung (QPSK), die zeitvariable Phasen- und Amplituden-Komponenten beinhaltet. Auf der Seite des Empfängers wird das Breitbandstreusignal konzentriert, dekodiert und zurück in analoge Form konvertiert. Frequenzselektivfilter, auch als Duplexor bezeichnet, werden in der Teilnehmereinheit verwendet, um die Sende- und Empfangssignale miteinander zu kombinieren, um einen simultanen Sende- und Empfangsbetrieb zu ermöglichen.
1 zeigt ein herkömmliches Teilnehmereinheit-Duplexsytem. Das System beinhaltet einen Sendepfad (TX) und einen Empfangspfad (RX). Der TX-Pfad enthält einen Treiber 110 zum Verstärken eines OQPSL-modulierten Signals, einen TX-Filter 120 zum Filtern des modulierten Signals und einen Leistungsverstärker (PA) 130 zum Verstärken des gefilterten Signals zum Senden. Das Signal wird durch einen Duplexor 140 gefiltert und über eine Antenne 145 zu einer Basisstation gesendet. Ein Signal wird von der Basisstation über die Antenne 145 empfangen und durch einen Duplexor 140 gefiltert. Da die Isolierung des Duplexors nicht unendlich ist, erscheint ein Teil, P_TX-RX, des gesendeten Signals am Eingang des Empfängers, wenn der Sender eingeschaltet ist. Das empfangene Signal wird durch einen rauscharmen RX-Verstärker (LNA) 150 verstärkt, durch einen RX-Filter 160 gefiltert und mit einer lokalen Oszillatorfrequenz (LO) in einem Mischer 170 gemischt. Das empfangene Signal wird dann beispielsweise zu einem IF-Filter geleitet.
Wenn CDMA-Systeme in Systemen zum Einsatz kommen, die das aktuelle Advanced Mobile Phone System (AMPS) Zellulartelefonband verwenden, dann besteht zwischen dem Breitbandstreuspektrumsignal, das von einer IS-95-Teilnehmereinheit gesendet wird, und dem relativ schmalbandigen AMPS-Signal, das in dem gleichen Frequenzband vorkommt, eine potentielle Interferenzquelle. Wenn ein AMPS-Signal oder irgendein Schmalbandsignal in dem RF-Durchlassbereich des Empfängers vorhanden ist, wenn der Sender eingeschaltet ist, dann wird die AM-Komponente des Sendesignals auf das Schmalbandsignal übertragen, und zwar wegen der Nichtlinearität dritter Ordnung in dem LNA 150. Dieser Effekt, der als Kreuzmodulation bezeichnet wird, ist bei Amplitudenmodulationssystemen allgemein bekannt.
Da die Bandbreite von einem CDMA-Sendesignal relativ groß ist (1,23 MHz), ist es möglich, dass dieses breitbandige TX-Kreuzmodulationssignal in dem IF-Durchlassbereich des gewünschten Empfangssignals erscheint, und zwar abhängig davon, wo sich das Schmalband-Störsignal bezüglich des gewünschten RX-Kanals befindet. Für irgendein Schmalband-Störsignal, dessen Mittenfrequenz näher an der RX-Mittenfrequenz liegt als die TX-Streubandbreite zuzüglich der halben RX-Kanalbandbreite, dann fällt das TX-Kreuzmodulationsprodukt in die IF-Bandbreite. Bei einem AMPS/CDMA-System bedeutet dies, dass irgendein Schmalband-Störsignal mit einer Mittenfrequenz innerhalb von etwa 1,85 MHz der RX-Mittenfrequenz eine unerwünschte TX-Modulation in dem RX-IF-Durchlassbereich erzeugt. Der Netto-Effekt von diesem Kreuzmodulationsprodukt besteht darin, dass das gewünschte Empfangssignal maskiert wird, wodurch die Empfindlichkeit des Empfängers reduziert wird. Dieser Effekt ist in 2A und 2B dargestellt.
2A zeigt ein TX-moduliertes Signal. 2B zeigt ein TX-moduliertes Signal, das auf ein Schmalband-Störsignal übertragen ist. Wie aus der Schattierung in 2B gesehen werden kann, fällt die TX-Kreuzmodulation in die gewünschte RX-Bandbreite, wodurch das gewünschte Empfangssignal maskiert und der Dynamikbereich des Empfänger reduziert wird, indem der Störpegel des Empfängers effektiv erhöht wird.
Dieser Effekt kann auch in dem Mischer 170 auftreten, der in 1 gezeigt ist. Die Dämpfung des RX-Filters 160 und der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des Mischers 170 können jedoch ausgewählt sein, um das TX-Signal weit genug zu unterdrücken, so dass der Mischer 170 keinen Beitrag zu irgendeinem nennenswerten zusätzlichen Kreuzmodulationprodukt liefert.
Der Pegel der TX-Modulation, der über dem Schmalband-Störsignal erscheint, variiert linear mit dem Pegel des Schmalband-Störsignals und mit dem Modulationsindex (% Modulation), dem Quadrat der Amplitude des TX-Signals, das an dem LNA-Eingang (P_TX-RX in 1) erscheint, und invers zu dem Quadrat des Eingangs-Intercept-Punkts dritter Ordnung des LNA 150. Die Faktoren, die zum Kreuzmodulationsprodukt einen Beitrag leisten, sind daher die Amplituden des TX-Signals und das Schmalband-Störsignal, der Modulationsindex des TX-Signals, und der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LNA 150.
Abgesehen von der Faktoren, die zur Erzeugung der unerwünschten Kreuzmodulationsprodukte beitragen, ist der Modulationsindex durch das System feststehend und kann nicht verändert werden. Die Amplitude des TX-Signals, das an dem LNA-Eingang erscheint, kann reduziert werden, indem eine größere TX-RX-Dämpfung in dem Duplexor 140 spezifiziert wird. Bei einer kleinen Teilnehmereinheit ist jedoch die praktische Grenze der Isolierung, die erreicht werden kann, nicht ausreichend, um die Erzeugung des Kreuzmodulationsprodukts zu verhindern. Es ist außerdem nicht praktisch, die Amplitude des Schmalband-Störsignals zu reduzieren, das in dem RX-Band erscheint, da jeder Versuch dies zu tun, auch den Pegel des gewünschten RX-Signals reduzieren würde.
Üblicherweise wird der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LNA 150 variiert, um die Erzeugung der Kreuzmodulationsprodukte zu minimieren. Ein Beispiel von einem LNA mit einem variablen Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung ist die integrierte Schaltung RF 9986, die von RF Micro-Devices hergestellt wird. Üblicherweise ist der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LNA auf einen Maximumpegel eingestellt, wenn der Sender mit relativ hoher Leistung arbeitet, und wird dann auf einen minimalen Pegel umgeschaltet, wenn der Sender mit reduzierter Leistung arbeitet. Dadurch wird der Dynamikbereich des Empfängers in einem gewissen Maße verbessert und außerdem Strom gespart, da der niedrigere Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung allgemein weniger Strom von der Stromversorgung fordert. Zusätzlich zur Steuerung des Eingangs-Intercept-Punkts dritter Ordnung des LNA wird normalerweise auch die Verstärkung des LNA bei starken Ein-Kanal-Zuständen reduziert, um die Verbesserung des Dynamikbereichs des Empfängers zu unterstützen.
Obwohl der übliche Lösungsansatz in vielen Situationen sehr wirksam ist, wird durch ihn in zumindest einem Fall kein adäquater Dynamikbereich des Empfängers erreicht, zum Beispiel dann, wenn die Teilnehmereinheit relativ nahe an einer Basisstation arbeitet und ein Schmalbandsignal erscheint. In diesem Fall arbeitet die Teilnehmereinheit mit reduzierter Leistung, und der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LAN, der abhängig von dem Sendeleistungspegel arbeitet, ist auf einen Minimumpegel eingestellt. Wenn ein starkes AMPS-Signal oder ein anderes Schmalbandsignal, das von einer AMPS-Basisstation, die sich nahe der CDMA-Basisstation befindet, von einer AMPS- Mikrozelle in der größeren CDMA-Zelle, oder von einer anderen Quelle stammt, in dem +/– 1,85 MHz-Bereich um den RX-Kanal der Teilnehmereinheit erscheint, dann mischt sich das starke Schmalband-Störsignal mit dem TX-Signal der Teilnehmereinheit und erzeugt Ein-Kanal-Kreuzmodulationsprodukte. Dadurch wird eine Reduzierung in dem RX-Rauschsignalverhältnis und möglicherweise ein Verlust an Verbindungen bewirkt.
Eine Verknüpfung der Steuerung des Eingangs-Intercept-Punkts dritter Ordnung des LNA mit dem Sendeleistungspegel ist recht daher allein nicht aus, um den optimalen Dynamikbereich zu erreichen, um mit den Schmalband-Störsignalen umzugehen, die sich möglicherweise auf den tatsächlichen Systembetrieb auswirken.
Es besteht daher eine Forderung nach einem Verfahren und nach einem System zur Erweiterung des Dynamikbereichs von einem Empfänger bei Vorhandensein eines Schmalband-Störsignals, wodurch die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
Die US-A-5.697.081 offenbart das Dämpfen eines intermodulierten Signals mit Hilfe einer hohen Intercept-Punkt-PIN-Diode, wenn sowohl der Empfangssignalstärkeindikator als auch die Rahmenfehlerrate hoch sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um den Dynamikbereich eines Empfängers bei Vorhandensein eines Schmalband-Störsignals zu erweitern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Transceiver mit einem verbesserten Empfänger-Dynamikbereich vorgesehen, mit: einem Sender zum Senden eines Signals mit einem Sendeleistungspegel; und einem Empfänger um Empfangen eines Signals, wobei der Empfänger aufweist: einen Prozessor zum Berechnen einer Fehlerrate des empfangenen Signals; und einen rauscharmen Verstärker mit einem einstellbaren Eingangs-Intercept-Punkt, wobei der Eingangs-Intercept-Punkt abhängig von der berechneten Fehlerrate des empfangenen Signals und dem Sendeleistungspegels eingestellt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, um den Dynamikbereich von einem Empfangspfad von einem Transceiver zu verbessern, wobei der Transceiver einen Sendepfad und den Empfangspfad aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Berechnen einer Fehlerrate von einem Signal, das von dem Transceiver empfangen wird; Erfassen des Sendeleistungspegels von einem Signal, das von dem Transceiver gesendet wird, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Einstellen von einem Eingangs-Intercept-Punkt von einem rauscharmen Verstärker in dem Empfangspfad, und zwar abhängig von der berechneten Fehlerrate und dem Sendeleistungspegel.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun in größerem Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche beschreibende Bezeichnungen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen, und in denen:
1 ein herkömmliches Teilnehmereinheit-Duplexsystem darstellt;
2 ein Problem bei dem herkömmlichen Duplexsystem darstellt;
3 einen Empfängerpfad gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
5A–5D Simulationen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Beschreibung dienen spezielle Details, wie zum Beispiel bestimmte Schaltungen, Schaltungskomponenten, Techniken, etc., zum Zwecke der Erläuterung und nicht der Einschränkung, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu vermitteln. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung auch durch andere Ausführungen realisiert werden kann, die von diesen speziellen Details abweichen. Details von allgemein bekannten Verfahren, Vorrichtungen und Schaltungen sind weggelassen worden, um so die Beschreibung der Erfindung nicht zu verbergen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Dynamikbereich von einem Empfänger bei Vorhandensein eines Schmalband-Störsignals maximiert, indem ein Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung von einem rauscharmen Verstärker in dem Empfänger abhängig von einer berechneten Fehlerrate von einem empfangenen Signal eingestellt wird.
3 zeigt einen Empfangspfad gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Sendepfad in 3 nicht dargestellt. Es ist offensichtlich, dass der Empfangspfad aus 3 zusammen mit einem geeigneten Sendepfad verwendet werden kann, wie zum Beispiel der in 1 gezeigte Sendepfad.
In 3 beinhaltet der Empfangspfad ein RX-LNA 155, einen RX-Filter 160, einen Mischer 170, einen IF-Filter 180 und einen Verstärker/Detektor 190. Das RX-LNA 155 verstärkt Signale, die von dem Duplexor 140 empfangen werden. Der RX-Filter 160 filtert die verstärkten Signale, um Rauschen zu entfernen und um Störeffekte zu unterdrücken, der Mischer 170 mischt die gefilterten Signale mit einer lokalen Oszillatorfrequenz, der IF-Filter 180 filtert die Signale zu einer Zwischenfrequenz, und der Verstärker/Detektor 190 verstärkt und erfasst die gefilterten Signale, wodurch digitale Basisbanddaten erzeugt werden, die durch das DSP 200 verarbeitet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung und die Verstärkung von dem RX-LNA 155 einstellbar, und zwar abhängig von dem Betriebszustand des Transceivers, um den Dynamikbereich des Empfängers zu maximieren.
Der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung von dem RX-LNA 155 kann auf Basis mehrerer Faktoren ausgewählt sein, wie zum Beispiel der Sendeleistungspegel des Systems, die Stärke des empfangenen Signals, etc. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Sendeleistungspegel verwendet, um den Intercept-Punkt dritter Ordnung einzustellen. Der Sendeleistungspegel kann auf irgendeine herkömmliche Weise erfasst werden, zum Beispiel durch direkte Messung des Sendesignals, durch Interferenz basierend auf der erfassten Stärke des empfangenen Signals oder durch Bezugnahme auf eine Verweistabelle in dem DSP 200. Zur Vermeidung der Probleme, die mit dem Stand der Technik in Beziehung stehen, wird eine außerdem Fehlerrate, wie zum Beispiel eine Bit-Fehlerrate oder eine Rahmenkorrekturrate (FER), des empfangenen Signals bei der Auswahl von dem Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung verwendet. Zu diesem Zweck verarbeitet das DSP 200 die digitale Basisbanddatenausgabe von dem Verstärker/Detektor 190 und bestimmt auf herkömmliche Weise das FER aus der Prüfsumme in jedem Rahmen der digitalen Daten. Das DSP 200 kann zum Beispiel als ein programmierbare Mikroprozessor implementiert sein.
Ein Transceiver gemäß IS-95-Standard variiert dynamisch den Senderleistungspegel über einen Bereich von etwa 80 dB. Das DSP 200 bestimmt, ob der erfasste Senderleistungspegel hoch oder niedrig ist. Wenn der Sendeleistungspegel hoch ist, zum Beispiel innerhalb von 10 dB der oberen Grenze des Sendeleistungsbereichs, dann wird der Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Maximumpegel eingestellt. Wenn der Sendeleistungspegel niedrig ist, zum Beispiel mehr als 10 dB unter der maximalen Leistung, dann bestimmt das DSP 200, ob das FER einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, zum Beispiel 1/2%. Wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel das FER den vorbestimmten Grenzwert übersteigt und der Sendeleistungspegel niedrig ist, dann wird der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LNA 155 auf einen Maximumpegel eingestellt. Wenn der Sendeleistungspegel niedrig ist, aber das FER den vorbestimmten Grenzwert nicht übersteigt, dann wird der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Minimumpegel eingestellt. Auf diese Weise wird der Dynamikbereich des Empfängers bei Vorhandensein eines Schmalband-Störsignals verbessert, und in dem Empfänger wird Strom gespart.
Die Verstärkung des RX-LNA 155 kann ebenfalls basierend auf der Stärke des empfangenen Signals ausgewählt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Stärke des empfangenen Signals auf eine herkömmliche Weise erfasst werden, zum Beispiel durch das DSP 200.
Das DSP 200 bestimmt, ob die Stärke des empfangenen Signals einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Wenn die Stärke des empfangenen Signals unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt, zum Beispiel weniger als 30 dB über der Empfindlichkeit des Empfängers, dann wird die Verstärkung des RX-LNA 155 auf einen Maximumpegel eingestellt. Wenn die Stärke des empfangenen Signals über dem vorbestimmten Grenzwert liegt, zum Beispiel mehr als 30 dB über der Empfindlichkeit des Empfängers, dann wird die Verstärkung auf einen Minimumpegel eingestellt. Das DSP 200 stellt die Verstärkung und den Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LNA 155 durch Übertragung geeigneter Steuersignale ein, und zwar beispielsweise über Steuerleitungen 210 und 220. Obwohl in 3 aus Gründen der Darstellung zwei Steuerleitungen gezeigt sind, ist es offensichtlich, dass eine einzige Steuerleitung oder mehr als zwei Steuerleitungen für diesen Zweck verwendet werden können. Die Steuersignale triggern die Einstellung der Verstärkung und des Eingangs- Intercept-Punkts dritter Ordnung; zum Beispiel über eine Transistor-Schalter und/oder eine Logik in dem LNA 155.

Die Auswahl des Eingangs-Intercept-Punkts dritter Ordnung und der Verstärkung des LNA 155 variiert abhängig vom Betriebszustand des Transceivers. Die Betriebszustände des Transceivers können wie folgt kategorisiert werden:

Zustand 1	Zustand 2
TX arbeitet mit hoher Leistung	TX arbeitet mit reduzierter Leistung
RX-Signalstärke unter Grenzwert	RX-Signalstärke unter Grenzwert
FER nicht benutzt	FER unter Grenzwert
LNA-Verstärkung maximal maximal	LNA-Verstärkung
LNA-Eingangs-Intercept-Punkt maximal	LNA-Eingangs-Intercept-Punkt minimal
Zustand 3	Zustand 4
TX arbeitet mit reduzierter Leistung	TX arbeitet mit reduzierter Leistung
RX-Signalstärke über Grenzwert	RX-Signalstärke über Grenzwert
FER unter Grenzwert	FER über Grenzwert
LNA-Verstärkung minimal minimal	LNA-Verstärkung
LNA-Eingangs-Intercept-Punkt minimal	LNA-Eingangs-Intercept-Punkt maximal

Zustand 1 betrifft eine Situation, bei der die Teilnehmereinheit zum Beispiel mit einer großen Distanz von der CDMA-Basisstation entfernt ist. In dieser Situation ist der Sendeleistungspegel hoch, so dass der LNA Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Maximumpegel eingestellt ist, ohne dass die FER-Rate betrachtet werden muss. Außerdem liegt die RX-Signalstärke unter dem Grenzwert, so dass die LNA-Verstärkung auf einen Maximumpegel eingestellt ist.
Zustand 2 betrifft eine Situation, bei der die Teilnehmereinheit zum Beispiel näher zu der CDMA-Basisstation gelegen ist. In dieser Situation ist die Sendeleistung niedrig, aber das FER liegt noch innerhalb akzeptierbarer Grenzen, so dass der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Minimumpegel eingestellt ist. Außerdem liegt die RX-Signalstärke unter dem Grenzwert, so dass die LNA-Verstärkung auf einen Maximumpegel eingestellt ist.
Das FER kann im Zustand 2 größer werden, wenn sich zum Beispiel die Teilnehmereinheit näher an ein AMPS-Telefon oder eine AMPS-Mikrozelle heranbewegt. Wenn das FER bis zu einem Punkt angestiegen ist, dass während des Zustands 2 der Grenzwert überschritten wird, dann wird der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Maximumpegel eingestellt.
Zustand 3 betrifft eine Situation, bei der die Teilnehmereinheit zum Beispiel noch näher an der CDMA- Basisstation gelegen ist. Wie in Zustand 2 ist der Sendeleistungspegel niedrig, aber das FER liegt noch innerhalb akzeptierbarer Grenzen, so dass der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Minimumpegel eingestellt ist. Die RX-Signalstärke liegt jedoch über dem Grenzwert, so dass die LNA-Verstärkung auf einen Minimumpegel eingestellt ist.
Wie in Zustand 2 kann das FER während des Zustands 3 bis zu einem Punkt ansteigen, der den Grenzwert übersteigt. In diesem Fall wird der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Maximumpegel eingestellt.
Zustand 4 betrifft eine Situation, bei der sich die Teilnehmereinheit nahe an einer Schmalband-Basisstation befindet, beispielsweise eine AMPS-Basisstation. Wie in Zustand 3 liegt die RX-Signalstärke über dem Grenzwert, so dass die LNA-Verstärkung auf einen Minimumpegel eingestellt ist. Jedoch ist der Sendeleistungspegel niedrig, und das FER übersteigt den Grenzwert, so dass der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung auf einen Maximumpegel eingestellt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steigt der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LNA in Reaktion auf eine erhöhte FER-Rate und einen reduzierten Sendeleistungspegel an, um den Dynamikbereich des Empfängers zu erweitern. Da die unerwünschten Kreuzmodulationsprodukte invers als das Quadrat des LNA-Eingangs-Intercept-Punkts dritter Ordnung variieren, führt ein kleiner Anstieg des Eingangs-Intercept-Punkts dritter Ordnung zu einem stärkeren Abfall bezüglich der TX-Kreuzmodulationsprodukte. Zum Beispiel führt ein Anstieg von 1 dB in dem Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung zu einem Abfall von 2 dB in den TX-Kreuzmodulationsprodukten. Durch einen Anstieg des LNA-Eingangs-Intercept-Punkts dritter Ordnung in Reaktion auf ein FER über einem vorbestimmten Grenzwert und einen niedrigen Sendeleistungspegel wird der Pegel des Störsignals, der erforderlich ist, um das FER zu verschlechtern, effektiv erhöht, wodurch der Dynamikbereich zur Handhabung des Störsignals optimiert wird.
4 zeigt ein Verfahren zur Verbesserung des Dynamikbereichs eines Empfängers gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 400, in dem die Stärke des empfangenen Signals und des Sendeleistungspegels der empfangenen Signale erfasst wird.
In Schritt 410 erfolgt durch das DSP 200 eine Bestimmung, ob die Stärke des empfangenen Signals unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt. Wenn die Stärke des empfangenen Signals unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt, dann wird die Verstärkung des LNA 155 in Schritt 420 auf einen Maximumpegel eingestellt. Wenn die Stärke des empfangenen Signals nicht unter einem vorbestimmten Grenzwert liegt, dann wird die Verstärkung des LNA 155 in Schritt 430 auf einen Minimumpegel eingestellt.
In Schritt 440 wird durch das DSP 200 eine Bestimmung durchgeführt, ob der Sendeleistungspegel hoch ist. Wenn der Sendeleistungspegel hoch ist, dann wird der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung des LNA 155 in Schritt 470 auf einen Maximumpegel eingestellt. Wenn der Sendeleistungspegel nicht hoch ist, dann wird das FER in Schritt 450 berechnet.
Ab Schritt 450 berechnet das DSP 200, ob das FER größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, zum Beispiel 1/2%. Wenn das FER größer ist als der vorbestimmte Grenzwert, dann wird der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung in Schritt 470 auf einen Maximumpegel eingestellt. Wenn das FER den vorbestimmten Grenzwert nicht übersteigt, dann wird der Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung in Schritt 480 auf einen Minimumpegel eingestellt. Es ist offensichtlich, dass die Reihenfolge der Schritte 410–430 und der Schritte 440–480 vertauscht werden kann, d. h., die Verstärkung kann vor, nach oder gleichzeitig mit Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung eingestellt werden.
5A–5D zeigen Simulationen eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Betriebszuständen. Bei den Simulationen wurden typische Parameter für die IS-95-CDMA-Filter und die Verstärkungsstufen verwendet. Außerdem war die System-Bandbreite auf 1250 Kilohertz (KHz) eingestellt, das Energie-pro-Bit/Rauschverhältnis (Eb/No) war auf 4,5 dB eingestellt, die Verarbeitungsverstärkung war auf 21,07 dB eingestellt, und der Verkehrskanal-Offset war auf – 15,60 dB eingestellt.
In 5A, die Zustand 1 darstellt, wurde der Sender mit hoher Leistung betrieben, und die Stärke des empfangenen Signals lag unter dem Grenzwert. In diesem Zustand war die Verstärkung des LNA auf einen Maximumpegel von 15 dB eingestellt, und der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung war auf ein Maximum von 15 dB eingestellt. Wie in 5A gesehen werden kann, betrug unter diesen Bedingungen die Empfänger-Rauschzahl (NF) 7,26 dB, der Empfänger-Eingangs-Intercept-Punkt (Ipi) betrug –5 dBm, die Empfindlichkeit des Empfängers betrug –106,32 dBm, und die Empfänger-Verstärkung betrug 62,2 dB.
In 5B, die eine Simulation von Zustand 2 darstellt, war der Sendeleistungspegel niedrig, und die Stärke des empfangenen Signals lag unter dem Grenzwert. In diesem Zustand war der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung um 10 dB auf einen Minimumpegel von 5 dB reduziert, aber die LNA-Verstärkung blieb auf einem Maximumpegel. Wie in 5B gesehen werden kann, gab es nur einen minimale Veränderung der Gesamtsystemleistung des Empfängers gegenüber Zustand 1, wobei die einzige Veränderung in einer Reduzierung der Empfänger-Ipi auf –5,13 dBm bestand.
In 5C, die eine Simulation von Zustand 3 darstellt, war der Sendeleistungspegel niedrig, und die Stärke des empfangenen Signals lag über dem Grenzwert. Die Verstärkung des LNA 155 war um –20 dB auf –5 dB reduziert, aber der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung blieb auf dem Minimumpegel. Wie aus 5C gesehen werden kann, hat die Reduzierung der Verstärkung des LNA 155 den Gesamtsystem-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung verbessert, obwohl das LNA 155 mit einem reduzierten Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung arbeitet. Außerdem ergab sich ein LNA-NF-Anstieg von 2 dB auf 22 dB als Folge der Reduzierung der LNA-Verstärkung. Unter diesen Umständen stieg das System-NF von 7,65 dB auf 27,6 dB, das Empfänger-Ipi stieg auf 8,65 dBm, die Empfänger-Empfindlichkeit sank auf –86,323 dBm, und die Empfänger-Verstärkung sank auf 42,2 dB.
In 5D, die eine Simulation von Zustand 4 darstellt, war der Sendeleistungspegel niedrig, und die Stärke des empfangenen Signals lag über dem Grenzwert. Die Verstärkung des LNA 155 blieb auf dem Minimumpegel, aber der LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung sank um 10 dB auf 15 dB, und zwar in Reaktion auf ein Überschreiten des Grenzwerts durch das FER. Wie aus 5D gesehen werden kann, blieb die Systemleistung die gleiche wie in Zustand 3, mit der Ausnahme, dass das Empfänger-IPi von 8,65 dBm auf 13,7 dBm angestiegen ist. Beim tatsächlichen Betrieb bedeutet dieser Anstieg in dem Empfänger-Eingangs-Intercept-Punkt eine Verbesserung bezüglich einer guten Handhabungskapazität. Außerdem, unter der Annahme, dass der RX-Filter 160 ausreichend ist, um eine beträchtliche Kreuzmodulation von dem Mischer 170 zu verhindern, entsprcht ein Anstieg von 10 dB in dem LNA-Eingangs-Intercept-Punkt dritter Ordnung einer Reduzierung um 20 dB im unerwünschten Kreuzmodulationsprodukt, wodurch der Dynamikbereich von diesem Empfänger bezüglich dieses Typs von Interferenz wirksam erhöht wird.
Es soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, die vorstehend beschrieben und dargestellt sind. Obwohl das obige Ausführungsbeispiel ein CDMA-Zellulartelefon-Netzwerk betrifft, ist die Erfindung auch auf andere Typen von Funktelefonsystemen anwendbar. Die Beschreibung beinhaltet irgendwelche und alle Modifikationen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, wie sie in den nachfolgen Ansprüchen definiert ist.

Claims

Transceiver mit einem verbesserten Empfänger-Dynamikbereich, mit: einem Sender zum Senden eines Signals mit einem Sendeleistungspegel; und einem Empfänger zum Empfangen eines Signals, wobei der Empfänger aufweist: einen Prozessor (200) zum Berechnen einer Fehlerrate des empfangenen Signals; und einen rauscharmen Verstärker (155) mit einem einstellbaren Eingangs-Intercept-Punkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangs-Intercept-Punkt abhängig von der berechneten Fehlerrate des empfangenen Signals und dem Sendeleistungspegel des gesendeten Signals eingestellt wird.
Transceiver nach Anspruch 1, bei dem, wenn der Sendeleistungspegel niedrig ist und die berechnete Fehlerrate einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, der Eingangs-Intercept-Punkt auf einen Maximumpegel eingestellt wird.
Transceiver nach Anspruch 1, bei dem, wenn der Sendeleistungspegel niedrig ist und die berechnete Fehlerrate nicht einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, der Eingangs-Intercept-Punkt auf einen Minimumpegel eingestellt wird.
Transceiver nach Anspruch 1, bei dem, wenn der Sendeleistungspegel hoch ist, der Eingangs-Intercept-Punkt auf einen Maximumpegel eingestellt wird.
Transceiver nach Anspruch 1, bei dem die berechnete Fehlerrate eine Rahmenkorrekturrate ist.
Transceiver nach Anspruch 1, bei dem die Verstärkung des rauscharmen Verstärkers (155) auf Basis der Stärke eines empfangenen Signals eingestellt wird.
Verfahren zur Verbesserung des Dynamikbereichs von einem Empfangspfad von einem Transceiver, wobei der Transceiver einen Sendepfad und den Empfangspfad aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Berechnen einer Fehlerrate eines Signals, das von dem Transceiver empfangen wird; Erfassen eines Sendeleistungspegels eines Signals, das von dem Transceiver gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren außerdem umfasst: Einstellen eines Eingangs-Intercept-Punkts von einem rauscharmen Verstärker (155) in dem Empfangspfad, und zwar abhängig von der berechneten Fehlerrate und dem erfassten Sendeleistungspegel.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem, wenn der erfasste Sendeleistungspegel niedrig ist und die berechnete Fehlerrate einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, der Eingangs-Intercept-Punkt auf einen Maximumpegel eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem, wenn der Sendeleistungspegel niedrig ist und die berechnete Fehlerrate nicht einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, der Eingangs-Intercept-Punkt auf einen Minimumpegel eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem, wenn der Sendeleistungspegel hoch ist, der Eingangs-Intercept-Punkt auf einen Maximumpegel eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die berechnete Fehlerrate eine Rahmenkorrekturrate ist.
Verfahren nach Anspruch 7, außerdem mit den Schritten: Erfassen der Stärke eines empfangenen Signals; und Auswählen einer Verstärkung des rauscharmen Verstärkers (155) auf Basis der erfassten Stärke des empfangenen Signals.