FI91687B - AGC:n ohjaussignaalin suodatus - Google Patents

Description

91687 AGC:n ohjaussignaalin suodatus - Filtrering av AGC-styr-signal 5 Radiolaitteisssa, esim. solukkoverkkojen digitaalisissa matkapuhelimissa, käytettyjä koodaus- ja dekoodausmenetelmiä on tutkittu laajasti. Näiden menetelmien soveltamiseen liittyy läheisesti vastaanottimissa vastaanotettujen signaalien käsittelymenetelmät ja -piirijärjestelyt. Tämä keksintö koskee 10 AGC:n ohjaussignaalin suodatukseen käytettävää patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää ja patenttivaatimuksen 3 mukaista piiri järjestelyä. AGC tarkoittaa automaattista vahvistuksen säätöä (engl. Automatic Gain Control).

15 Perinteisissä vastaanottimissa AGC:n ohjaussignaali saadaan ilmaisimen lähdöstä tai demodulaattorista, kuten piirustuksen kuvassa 1 on esitetty. Vastaanottimen radiotaajuiset piirit 2 käsittelevät eli vahvistavat ja muuntavat antennista 1 vastaanotetut signaalit niin, että niitä voidaan käsi-20 teliä demodulaattoripiirissä 3. Demoduloinnin tulos johdetaan integraattoriin 4, jonka lähdöstä otetaan näytteitä symboliaikavälein T. Näytteet johdetaan edelleen kvantisoin-tipiirille 6. Vastaanotetun digitaalisen signaalin kehysten käsittely eli lomituksen purku tehdään piirissä 7 ja sen 25 lähtö johdetaan dekooderipiirille 8, jonka lähdöstä saadaan antennilla 1 vastaanotetun signaalin sisältämä hyötydata 9.

RF/IF-piirien 2 vahvistusta säädetään AGC-signaalilla 10. AGC-ohjaussignaali 10 voidaan johtaa esim. tapauksessa a) 30 demodulaattorilla 3 tai tapauksessa b) integroinnin 4 jälkeen saadusta signaalista. Viimeksi mainitussa tapauksessa signaali voidaan ottaa joko näytteenoton 5 lähdöstä analogisena reittiä d) tai kvantisoinnin 6 lähdöstä digitaalisena reittiä c) pitkin ja johtaa kertojapiiriin 11 (neliöinti), 35 jonka lähdöstä sitten saadaan sopivasti muokattu AGC-ohjaus-signaali 10.

91687 2

Vastaanotossa pulssimaiset signaalihäiriöt muodostavat tunnetulla tavalla vaikeasti käsiteltävän ongelman. Pulssimaisten häiriöiden ongelmaa on tutkittu aikaisemmin esim. artikkelissa K.R. Matis, J.W. Modestino: Performance of Selected 5 Coded Direct-Sequence Receiver Structures in Pulsed Interference, Milcom 1985, vol. 3, Boston, MA. Tässä artikkelissa selitetään häirinnän mittauksen periaatetta, mutta siinä ei kuitenkaan esitetä miten tämä mittaus voitaisiin toteuttaa. Tässä lähteessä ei myöskään esitetä, miten AGC-signaali saa-10 daan seuraamaan vastaanotettuun signaaliin sisältyvän hyöty-informaatiosignaalin tasoa.

Dekoodausmenetelmiä on tutkittu simuloimalla ja niiden päätulokset on julkaistu lähteissä: 1) J. Juntti: Konvoluutio-15 koodatun DS-järjestelmän suorituskyky-simulointeja pulssite-tussa kohinahäirinnässä (Performance Simulations of a Convo-lutionally Coded DS System in Pulsed Noise Interference), lisensiaattityö, Oulun yliopisto, sähköosasto, toukokuu 1990; ja 2) K. Jyrkkä: Konvoluutiokoodatun DS-järjestelmän 20 suorituskykysimulointeja pulssitetussa kantoaaltohäirinnässä (Performance Simulations of a Convolutionally Coded DS System in Pulsed CW Interference), diplomityö, Oulun yliopisto, sähköosasto, marraskuu 1990. Näissä lähteissä ei kuitenkaan esitetä mitään ratkaisua sille, miten AGC-signaali käytän-25 nössä saataisiin ideaalisesti noudattamaan informaatiosignaalin tasoa.

Keksinnön tehtävänä on osoittaa piiri järjestely, jolla radiotaajuisessa vastaanottimessa voidaan tuottaa AGC-ohjaus-30 signaali niin, että se optimaalisesti seuraa informaatiosignaalin tasoa.

Tämä tehtävä ratkaistaan menetelmällä, jolla on patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkit. Menetelmän toteuttavalla piirijär-35 jestelyllä on patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkit. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty tämän menetelmän ja piiri järjestelyn muita edullisia suoritusmuotoja.

Il 3 91687

Keksinnön keskeinen idea on siis AGC-ohjaussignaalin muodostaminen mediaanisuodatuksen kautta.

Esimerkiksi US-patentista 4 906 928 on tunnettua mediaani -5 suodata ilmaistua dataa impulssimaisten häiriöiden poistamiseksi. Patentti käsittelee metallipintojen viantarkistuslai-tetta, jossa käytetään radiolähetintä ja vastaanotinta. Vastaanotettua signaalia vahvistetaaan heikkojen kaikujen ilmaisun helpottamiseksi ja vastaanottimen vahvistusta sääde-10 tään vastaanotetun signaalin tason mukaan. Jos vastaanotettu signaali ei ole A/D-muuntimen 20-80 % dynaamisella alueella, niin vahvistusta muutetaan. Kyse on yksinkertaisesta AGC-vahvistinjärjestelmästä, jossa pyritään karkeasti asettamaan signaali A/D-muuntimen toiminta-alueelle. Itse AGC-ohjaus-15 signaalia ei suodateta mitenkään.

GB-patenttijulkaisussa 2 243 733 on käsitelty GSM-tukiaseman Random Access Channel (RAC) signaalien demodulointia. Ongelma poikkeaa muista GSM:n kanavista siinä, että RAC voi vas-20 taanottaa yhdessä tunnetussa aikavälissä useilta mobiileilta signaalin. Saapuvat signaalit voivat olla eri tasoilla, jolloin AGC pitää säätää sen signaalin mukaan, jota ollaan vastaanottamassa. Ongelmat on patentissa ratkaistu lyhyesti sanottuna siten, että tietyn aikakehyksen aikana vastaanote-25 tuista signaaleista voimakkain vastaanotetaan, ja AGC-vah-vistimen taso säädetään tämän mukaan. AGC-vahvistimen tason säätö tehdään ilmaisemalla kehyksen kahdeksan ensimmäisen bitin amplitudi ja laskemalla näistä keskiarvo tarkkuuden parantamiseksi.

30 AGC-ohjaussignaalin keskiarvoistaminen kohinan vaikutusten pienentämiseksi on sinänsä vanhaa, tunnettua tekniikkaa, jolla ei ole tekemistä mediaanisuodatuksen kanssa.

35 Esillä olevaa keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin piirustukseen viitaten, jossa 4 91687 kuva 1 esittää sinänsä tunnettua tapaa AGC-ohjaussignaalin muodostamiseksi, kuva 2 esittää keksinnön mukaista piirijärjestelyä ja 5 kuvassa 3 on havainnollistettu kvantisointitasojen asettelua digitaalisen suodatuksen yhteydessä, jota käytetään keksinnön mukaisessa piirijärjestelyssä.

10 Kuvassa 2 esitetään keksinnön mukainen piirijärjestely AGC-signaalin muodostamiseksi, joka toteuttaa keksinnön mukaisen menetelmän. Piirijärjestely on esitetty ainoastaan periaatteellisesti lohkokaaviona, ja siinä käytetään samoja viitenumerolta kuin kuvassa 1 samojen piirien osalta. Näitä ei 15 tässä enää tarkemmin selitetä. Keksinnön mukaisesti AGC- ohjaussignaalia suodatetaan mediaanisuodattimella 21, jolla poistetaan antennilla 1 vastaanotetun signaalin pulssimaiset häiriöt. Tässä on mediaanisuodattimella ymmärrettävä myös jotain modifioitua mediaanisuodatinta. Vastaavasti alan am-20 mattilainen ymmärtää, että piirijärjestelyn voi yksityiskohdissaan toteuttaa monella eri tavalla, jotka eivät sellaisinaan ole oleellisia keksinnön periaatteen kannalta.

Mediaanisuodatukseen johdetaan signaali kytkimen 5 lähdöstä. 25 Kuvassa 2 on esitetty kaksi vaihtoehtoista tapaa, jossa sig- : naali 12 johdetaan reitillä c) kvantisointipiirin 25 kautta ja vaihtoehtoista reittiä d) suoraan neliöintipiirille 11. Kertojapiirin 11 lähtö johdetaan viiveketjun 22, 23,..., 2x kautta signaaleina 31, 32,...,3x-l, 3x mediaanisuodattimelle 30 21. Mediaanisuodattimen lähtösignaali 10 vastaa kuvan 1 AGC- . ohjaussignaalia.

Mediaanisuodattimen avulla saadaan lähes ideaalisesti infor-maatiosignaalin tasoa noudattava ohjaus. Tämä ei ole herkkä 35 nopeille tason muutoksille, toisin kuin esim. keskiarvoista-minen. Näin ollen mediaanisuodatus tehokkaasti poistaa puls-sihäiriöiden vaikutuksen vastaanotossa.

li , 91687 5

Keksinnön mukaisen AGC-ohjausperiaatteen yhteydessä on käytettävä pehmeän päätöksen dekooderia tai ainakin kolmitasoista kvantisointia.

5 Yleensä käytetään digitaalista suodatinta. Tällöin kvanti-sointi piirillä 25 on suoritettava riittävällä kvantisoin-titasojen määrällä (BPSK-modulaatio), jota on havainnollistettu kuvassa 3. Kuvassa 3 vaaka-akselilla on ilmaistun signaalin taso, jolloin kuvassa oleva merkintä Eb tarkoittaa 10 amplitudiin verrannollista bittienergiaa. Kvantisointitasoja voi tällöin signaalivälillä -VEb . . . +v/Eb olla esim. vähintään kolme, mieluummin kahdeksan, tai edullisemmin esim. 16, kuten kuvassa 3. Yleensä tällöin käytetään konvoluutiokoodia. Tällöin kuvassa 2 kvantisointi suoritetaan piirillä 25 15 suuremmalla kvantisointitasojen määrällä, kun vastaava signaali kuvassa 1 saatiin suoraan piiristä 6 pienemmällä tasojen määrällä. Periaatteessa mediaanisuodatus voidaan toteuttaa myös analogisesti jollain alan ammattilaisen tuntemalla tavalla (signaalireitti d kuvissa 1 ja 2). Vaihtoehtoisesti 20 keksinnön mukaisen AGC:n ohjausperiaatteen yhteydessä voidaan käyttää pehmeän päätöksen dekooderia.

Vastaanotin voi myös olla DS-hajaspektrivastaanotin (DS, Direct Sequence), jolloin signaalin koostaminen tapahtuu 25 ennen demodulaattoria korrelaatioperiaatteella, jossa voidaan käyttää korrelaattoria, sovitettua suodatinta tai integroi ja pura -ilmaisinta (integrate-dump detector).

Keksinnön mukaista menetelmää ja piirijärjestelyä voidaan 30 edullisesti käyttää silloin, kun dekoodauksessa käytetään lineaarista metriciä ja häiriön estimointia, jolloin nimenomaan edellytetään AGC:n noudattavan ideaalisesti informaa-tiosignaalin tasoa. Näin on esim. rinnakkaisessa patenttihakemuksessamme "Dekoodaus käyttäen lineaarista metriciä ja 35 häiriön estimointia", jossa vastaanotetun signaalin dekoo-dausmenetelmässä sovelletaan tämän keksinnön periaatetta, jolloin AGC-ohjaussignaali ideaalisella tavalla seuraa in-formaatiosignaalin tasoa.

Claims (4)

91687

1. Menetelmä digitaalisen signaalin vastaanotossa käytetyn AGC-ohjaussignaalin (10) muodostamiseksi vastaanotetun (1) suurtaajuisen signaalin demoduloidusta (2) ja käsitellystä 5 (4, 5, 11) tuloksesta, joka johdetaan suurtaajuisille tulo- piireille (2) vahvistuksen säätöä varten, tunnettu siitä, että muodostettu tulossignaali mediaanisuodatetaan (21 - 23, 2x) ennen tulopiireille (2) johtamista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että tulossignaali kvantisoidaan (25) riittävällä kvan-tisointitasojen määrällä (kuva 3) ennen mediaanisuodatukseen johtamista.

3. Piiri järjestely patenttivaatimuksen 1 menetelmän to teuttamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää mediaani-suodattimen (21) tai muunnetun mediaanisuodattimen, jonka lähtösignaalina on AGC-ohjaussignaali (10).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen piiri järjestely, tunnet tu siitä, että mediaanisuodattimelle (21) johdetaan neliöin-tipiirin (11) kautta kvantisointipiirissä (12) riittävän monella kvantisointitasolla, esim. 16:11a tasolla, kvan-tisoitu signaali. I! 91687