TW200421727A - Enhanced automatic gain control mechanism for timeslotted data transmissions - Google Patents

Description

ZUU4ZIIII 五、發明說明（1) 〔發明領域〕 本發明係有關於無線通 關於時槽通信系統，諸如：itj。特別是，本發明係有 存取（TDMA)、或分時分瑪：工（TDD)、分時多重 的自動增益控制（AGC )電略夕。子取（TD —CDMA )系統， 〔發明背景〕 •r 在傳統無線通信系統中，桩你吳# * μ 谂斗絲& t a 接收器的基頻信號會由類比 成；位格式’藉以經由-連串數位處理動作回復 =二的有用資訊。通常，類比數位轉換器（adc)係 成這個轉換動作。通常，類比數位轉換器（adc) 出位元愈多，類比數位轉換器（ADC)可支援輸入信 u、動態範圍亦會愈大。然而，這種特性卻可能會導致更 加昂貴的類比數位轉換器（ADC )，及，部分其他曰接收器 =件的更高成本。給定輸出位元的數目，若輸入信號的功 ^過大’則類比數位轉換器（A])c )的輸出將可能飽和。 另 方面，若輸入信號的功率過低，則類比數位轉換器 (=C )的輸出將可能嚴重量化（quantized )。在這兩種 情境中’接收器的欲回復資訊均可能衰減或遺失。 解決這種問題的常見手段乃是，在類比數位轉換器 (ADC )前面，加入可動態調整的增益放大器，藉以使類 比數位轉換器（ADC )的輸入信號能夠維持在理想界限以 内。通常，可調整增益乃是利用自動增益控制（AGC )電 路加以控制。

第7頁 200421727 五、發明說明（2) 在習知技藝中，由於時槽的可變資料速率，或，可變 主動使用者數目，分時雙工（TDD )訊框的相鄰時槽間，

及’相鄰訊框的相同時槽間會具有顯著變化的功率。為了 得到給定時槽的正確增益位準，自動增益控制（AGC )需 要預測接收時槽的前面N個符號的符號功率。在這個預測 動作期間，由於這段時間的不完美增益控制，資料預測動 作的符號有可能會遺失。另外，根據啟始增益預測精確 度’這個預測動作亦可能會花費大量時間；在這種情況 中’精確度乃是時槽起點的增益及自動增益控制（AGC ) 電路決定的最終”正確”增益間的差額。 通常，分時雙工（TDD )訊框會具有十五個時槽。各 個時槽會具有兩個利用訓練序列（m i damb le)分隔的資料 叢發（burst )，及，跟隨在時槽終點的看守期間（guard Per i〇d )。這些資料叢發（burst )會傳輸理想資料， 且’這個訓練序列（m i damb 1 e )會實施頻道預測。 ^ 有鑑於此，本發明的目的便是提供一種系統及方法， 藉以避免現有自動增益控制（AGC )方法的精確度及資料 遣失問題。 〔發明概述〕 · 根據本發明，數位自動增益控制（AGC )電路在單一 時槽施加的啟始增益乃是利用先前訊框的相同時槽的最終 叶算增益及偏移因子決定。當區塊裡面的飽和資料取樣數 目超過臨界數值，給定資料取樣區塊的刪除功能便可以啟

第8頁 200421727 五、發明說明（3) 動。自動增益控制（AGC )電路進行及更新增益的功率量 測乃是基於飽和的量測資料取樣數目進行調整。這些元素 可以提供增益限制功能、並容許動態範圍限制以進行後續 資料處理。 〔較佳實施例的詳細說明〕 其中，類似元素 利用分時雙工 系統。應該注意 本發明將會配合所附圖式詳細說明 乃是利用類似符號表示。 本發明可以適用於無線通信，諸如 (TDD )模式的第三代合作計晝（3Gpp ) τ ^ ―广吻二甲 的是，然而，本發明亦可以適用於任何無線通信系統。這 類系統乃是利用基地台（BS)及無線傳輸/接收單元 (WTRU)。無線傳輸/接收單元（WTRU)可以具有、但不 :於使用者設#( UE )、行動站、固定或行動用戶單元、 从Γ器、4能夠操作於無線環境的任何其他類型裝置。基 敢二B_f )可以具有、但不限於β節點、位置控制器、存 、或能夠操作於無線環境的任何其他界面裝置。雖然 實施例係配合第三代合作計畫⑽）協定的 ⑽MA)通信系統，但是，本發明亦可以適 於其他無線/有線、及時槽/非時槽通信系統。 程库發明，τ列假設均需要成立。第-，胞元搜尋 二序^成功完成’且’時槽時序亦已經成功取得。第 搜尋自動增益控制（AGC)程序係提供啟始增益 错以用於第一時槽（亦即：廣播頻道（BCH )時 200421727

莖？乃ί在胞元搜尋程序成功完成後進行解調變程 ^頻（RF )鏈的整體增益已經施加於接收信 虮，伊攄太t反應於數位控制增益區塊的輸入信號數值。 為基；增益控制 ;2。二1考弟圖，其係表示單一時槽的連續事件時 > 抻；顔2nu各個時槽2〇0而言，這個時槽20 0會具有-個時 =〇3及衩數個取樣期間（Ns-)2U—213。這些取樣 221、p2U : I13乃是利用複數個忽略期間（NsKIP ) non B/ 〇貝料叢發231的結尾會跟隨一個看守期間 個日=2,這個時槽Μ0的結尾233。通常，對於各 5，數位控制增益會啟始化並跟隨著複數個 近於參考功率位準。 （）的輸出功率能夠貼 _ 第1圖係表示根據本發明的自動增益控制（agc)單元 圖。這個自動增益控制（AGC)單元11係具有-、瓜控制（AGC )迴路1 3、一個移除函數模組1 4、 和偵測電路17。-個輸入信號乃是利用這個自動 二二r1JAGC)迴路13接收，其係處理這個輸入信號、 個二^坆個移除函數模組1 4及這個飽和偵測電路1 7。這 固，^貞測電路17係接收這個自動增益控制（agc)迴路 13的輸出、並同時提供其輸出至這個自動增益控制 函數二路及這個移除函數模組14。隨後，這個移除 數模、，且14會提供其輸出至後續的接收器處理程序。 刼作上，這個自動增益控制（AGC )迴路13會取樣一

200421727 五、發明說明（5) 個輸入信號、並處理這個 知伯:目，丨+ , 個輸入心说以提供其輸出至這個飽 和偵測電路1 7及這個移除函童 ，U ^ (AGC)迴路13合決定數核組14。這個自動增益控制 薜 曰、適虽的自動增益控制（AGC )位準， 藉以做為這個飽和彳貞測雷故 ! 7合挺糾y ^貝列電路1 7的輸入。這個飽和偵測電路 1 ’會挺^供一個取樣區输γ μ 、 4 鬼（Nsamp )内的飽和取樣數目的一個 计數。若這個取樣區媸r M 、_ lu 桐箱〜☆田▲ (Ν_ρ )内的飽和取樣數目超過一 個預疋臨界數值，Pl| Μ # 、^個移除函數模組14會將一個延伸區 +NsKlp)内的所有取樣全部替 數：：以提供這個自動增益控制（AGC)單元u使用，雜十 以仙這個需要增益因存在飽和取樣所致的過渡預測/ 及首個Λ動增益控制（AGC)電路11的輸出係包括1頻道 fQ頻道的數位資料取樣，藉以用於後續接收器的處理 序0 這個自動增益控制（AGC)電路U的操作頻率乃是利 一種需求決定，其係啟動各個時槽接收信號的處理程 序。有鑑於此，這個操作頻率可以使自動增益控制 (AGC )程序操作於各個主動接收時槽。 現在，請參考第2圖，其係表示根據本發明的加強式 自動增益控制（AGC )電路1〇〇的詳細區塊圖。這個自動辦 益控制（AGC)電路10〇係具有這個自動增益控制（agc) 3 迴路=、這個移除函數模組14、及這個飽和偵測電路i7。 攻個自動增益控制（AGC )迴路13係具有一個數位控 制增益電路122、一個類比數位轉換器（ADC ) 123、一個 功率預測器1 24、一個功率補償器丨25、一個加法器丨3玉、 200421727 五、發明說明（6) 一個累加器1 3 2、一個控制字元查表（LUT ) 1 3 3、一個啟 始暫存器134、及一個啟始數位選擇器136。 這個數位控制增益電路1 2 2會接收一個輸入類比信號 (age i η )、並處理這個類比信號以提供一個增益控制類 比輸出（y )至這個類比數位控制器（ADC ) 1 2 3。這個類 比數位控制器（A D C ) 1 2 3會提供一個數位取樣輸出 (adeSampout)。這個數位取樣輸出（adeSampout)會提 供至這個飽和偵測電路1 7、這個移除函數模組丨4、及這個 功率預測電路1 2 4。 這個功率預測電路1 24會預測數位取樣輸出 (adeSampout)的功率、並提供這個預測結果至這個功 補償器125。 較佳者’這個功率補償器125會具有一個對數預測器 | 1 26。利用一個對數函數將這個自動增增控制（AGC )迴路 線性化為dB，相較於沒有對數函數的情況，可以提供較快 的迴路響應。這個對數預測器126的功率預測結果匕“會輪 入至一個加法器1 2 7，藉以比較這個對數預測器丨2 6的功率 預測結果Pest及一個參考功率位準Pref。這個加法器丨2?的輪 出乃是一個誤差信號（pwrErr )，藉以表示功率設定誤 差。這個功率設定誤差可以表示為：

PwrErr =1〇 i〇gi〇 (Pref /Pest ) 等式（1 ) 這個加法器127的功率設定誤差pwrErr會輸入至第二

% 12 I — ' —— 200421727

加法器1 3 1 ’藉以將這個功率設定誤差p w r e r r調整一個校 正因子PCQrr。如這個飽和偵測電路1 7的詳細說明所述，這 個校正因子Pcorr會取決這個飽和計數。 這個加法器1 31會利用下列輸入以計算一個功率誤差 信號Perr，其包括·· （ 1 )這個功率比較器電路丨25的功率設 定誤差pwrErr ;及（2) —個飽和查表（lut)145的功率 校正數值PCQrr。這個加法器131的輸出乃是一個具有飽和位 準調整的功率誤差信號Perr。這個功率誤差信號p 以表 示為：

Perr = pwrErr 等式（2 ) 這個功率誤差信號Perr的目的乃是補償因接收功率預測 不足（因為飽和取樣）所致的增益過度預測。隨後，這個 功率誤差信號Perr會輸入至這個累加器丨3 2。 這個累加器1 3 2會累加這個功率誤差信號pei^、並提供 其輸出accPwrErr至這個控制字元查表（LUT ) 133及這個 啟始暫存器124。

這個控制字元查表（LUT ) 133會提供一個增益控制字 元（W )至這個數位控制增益電路1 22，其係對應於目前遞 迴所決定的理想增益設定。在本發明的較佳實施例中，這 個增益設定的步進大小為ldB，若整體範圍為〇至75dB，雖 然這個步進大小僅是這個增益設定的一種例子。這個控制 字元查表（LUT ) 133的輸入乃是這個累加器132的累加誤

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差信號accPwrErr。這個控制字元查表（LUT ) 133的輪出 乃疋增盈控制字元（W ) ’其係調整這個數位控制增益電 路1 2 2以達成理想增益設定。 這個累加器1 32的輸出accPwrErr亦會提供給這個啟私 暫存器134。這個自動增益控制（AGC )迴路13的操作需^ 在各個時槽的結尾儲存這個累加器1 32的數值。這些數@值 會儲存在這個啟始暫存器134。各個時槽均會具有一個啟 始暫存器134。這個啟始暫存器134的輸出會利用一個乘、、套 器135乘以一個因子1〇 （其中，△乃是一個可程式偏 移因子），藉以提供第一輸出（選項一）至這個啟始數值 選擇器1 36。第一輸入乃是本發明的較佳實施例，藉此， 先前訊框的一個時槽的累加器數值（其係儲存在這個啟始 暫存器134)冑可以配合這個偏移因子使用，藉以計算目 前時槽的啟始增益。這個偏移因子的典型範圍為〇至— 20dB，若步進大小為idB。 這個啟始數值選擇器136的第二輸入（選項二）乃是 一個預定數值。這個數值的典型範圍為〇至_75心，若 進大小為IdB。

—这個切換電路136會在第一輸入及第二輸入間選擇， 錯以提供一個啟始數值至這個累加器132。經由這個選擇 ，13，的啟始數值選擇乃是利用一個增益啟始化指示達 二：增益啟始化為選項一’則這個啟始增益便是先前訊 最終計算增益’藉以用於調整這個偏移因子八 時槽。若增益啟始化為選項〕，則這個啟始增益為一個預

第14頁 200421727 五、發明說明（9) 疋數值ί ，其係利用1 0 /施加於這個累加器。這個預定 數，^典型範圍為〇至—75dB，雖然特定數值並無關於具 體實施方式。在啟始化以後，這個累加器丨3 2會由這個功 率補β器1 2 5 ’每個遞迴執行一次，接收輸入。 另外’這個類比數位轉換器（ADC ) 1 2 3的信號 (adcSampout )亦會提供給這個飽和偵測電路丨7。這個飽 和摘測電路1 7會補償因飽和取樣所致的功率預測不足。這 個飽和偵測電路1 7具有一個正飽和比較器丨41、一個負飽 和比較器142、一個0R閘143、一個飽和取樣計數器144、 及一個飽和查表（LUT ) 145。這個飽和取樣計數器144會 同時提供輸出至這個飽和查表（LUT ) 145及這個移除函數 模組1 4。 這個正飽和比較器1 41及這個負飽和比較器丨4 2會偵測 飽和取樣。在這些比較器1 4 1、1 4 2中，若I取樣及Q取樣均 同時飽和，則這些比較器1 4 1、1 4 2僅會計數為一個飽和取 樣，而非兩個飽和取樣。這個〇 R閘1 4 3的效果乃是無論正 負飽和均會計算為一個飽和取樣。這個飽和取樣計數器 1 4 4乃是計數一個給定取樣區塊（NSAMP )的飽和取樣數目。 這個飽和查表（L U T ) 1 4 5會將飽和取樣數目映射至功 率調整，藉以補償因飽和取樣所致的過度增益預測。應該 注意的是，當存在飽和取樣時，過度增益預測的原因乃 是：飽和取樣乃是未截斷類比數位轉換器（ADC )位元及 信號的實際數值的截斷或降低版本。

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五、發明說明（10) 信號飽和的極端情況中，後續接收器處理程序的保護。、言 個飽和偵測電路1 7會觸發這種條件，其中，這個移除函卖^ 模組14會啟動於一個給定取樣區塊（I· +NsKip )。這種條 件會在飽和計數超過一個預定臨界數值時滿足。各個給定 取樣區塊（NSAMP + NSKIP )會分別處理。當這個迴路反覆時， 飽和機率將會顯著降低。因此，實際上，這個時槽的第一 取樣區塊以外的任何取樣區塊（Nsamp + Nsnp )將不太可能觸 發這個移除函數模組丨4。 雖然根據本發明較佳實施例的自動增益控制（AGC ) 設定乃是基於一個類比數位轉換器（ADC )字元大小為8個 位元（7個振幅位元，1個符號位元）假設的定點設定，應 該注意的是’這個類比數位轉換器（ADC )字元大小僅是 典型範例’而不是將本發明限定於特定類比數位轉換器 (ADC )字元大小。 在本發明較佳實施例中，這個飽和查表（LUT ) 145會 提供6位元輸出以做為這個飽和計數器1 4 4的函數。這個飽 和查表（LUT ) 145的長度等於nsamp。這個飽和查表（LUT ) 1 45具有一個輸入（X )，其係來自這個飽和取樣計數器 1 44 ’及一個輸出parr，其係這個功率誤差校正數值。 操作上’這個飽和偵測電路1 7會接收這個類比數位轉 換，（ADC ) 1 2 3的輸出。飽和偵測的啟動乃是計數這個具 有符號的8位元類比數位轉換器（ADC)中、具有數值一 128或^十127的取樣輪出（adcSampout)數目。這個計數程 序會實施於每個取樣區塊NSAMP，及，重設於這個取樣區塊

第16頁 200421727 五、發明說明（U) (NSAMP +NSKIP )的各個遞迴。一個取樣區塊仏册的飽和取樣 數目（X )會用來形成這個飽和數量預測。若一個給定輸 入數值的I部分或Q部分為一1 28或+1 27，則這個飽和計數 器143將會遞增。隨後，一個取樣區塊^肝結尾的計數，其 係這個取樣區塊NSAMP内的飽和取樣數目（χ )的一個計數， 會同時輸出至這個飽和查表（LUT) 145及這個移除函數模 組1 4 〇 基於一個取樣區塊NSAMP期間的飽和取樣數目（χ )，這 個功率誤差杈正數值Pcorr便可以由這個飽和查表（LUT ) 1 45輸出。這個數值乃是飽和取樣數目的預測，且，正比 於飽和取樣數目。 如先前所述，這個數值會由這個功率比較器區塊丨 的輸出減去。這個功率誤差校正數值pc。"乃是基於這個功 率預測Pest的相同取樣區塊（NSAMp )，進而使這兩個數值完 全同步。由於ϋ些功率預測最好是對數形式，因此，這個 飽和查表（LUT ) 1 45的内容將可以具有較小的字元大小。 ^外’這個類比數位轉換器（ADC) ι23的輸出亦會提 供至运個移除函數模組丨4。這個移除函數模組丨4具有一個 先進先出記憶體（FIFO) 151、一個移除電路152、及一個 比較電路153。 這個移除函數模組1 4乃是基於這個飽和偵測電路1 了的 飽和取樣數目（χ )，藉以進行移除資料取樣的決定（亦 即、·將I取樣及Q取樣設定為零）。當飽和取樣數目（χ ) 超過一個預定臨界數值，則一個給定迴路重覆的對應期間

第17頁 200421727 五、發明說明（12) (NSAMP + NSK1P )的全部取樣便可以移除。 這個先進先出记憶體（FIFO) 151必須具有適當大 小，因為這個取樣區塊NSAMP必須在做出決定前接故，且， 飽和取樣數目（X )必須在這個取樣區塊（NSAMp )期間言十 數。 這個移除函數模組1 4的輸出乃是接收資料，除了部分 取樣設定為零（已經移除）以外。 第3圖根據本發明較佳實施例的自動增益控制（a g c ) 什算方法3 0 0的流程圖。在先前時槽的看守期間，這個增 益係加以設定（步驟302 )。應該注意的是，這個增益^ 設定可以利用選項一或選項二。在選項一中，這個增益乃 是儲存在暫存器的增益，藉以用於調整這個偏移的^槽。 在選項二中’這個增益乃是一個定值。選項一或選項二的 選擇乃是事先決定。無論是選項一或選項二，這個啟:自 動增益控制（AGC)增益數值均會在這個時槽啟始前設 定。 口在遞迴開始時，一個自動增益控制（AG(：)功率計算 程序係開始進行（步驟304 )。遞迴開始可能是一個時槽 的開始或這個時槽的前個遞迴結束。隨後，飽和偵測程曰序 係開始進/亍（步驟30 6 )。這個程序會跟隨著匕“、、 P^rr的計算，且，這些數值會施加至這個累加器，藉以決定 疋否移除這個遞迴的資料符號（步驟3 〇 8 )。接著，一個 更新的自動增益控制（AGC )增益數值會提供至這個無線 控制器（步驟3 1 〇 )，且，這個數值會儲存於這個暫存

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第1圖係表示根據本發曰月 塊圖。 第2圖係表示根據本發曰月 塊圖。 的自動增益控制（AGC )電路的區 的自動增益控制（AGC )電路的區 第3圖係 (AGC)言十算的流程^季父佳實施例的自動 第4圖係表示單一時槽的 增的連續事件的時序圖 元件 符號說明： 13 自動增益控制趣$ 14 17 飽和偵測電路 移除函數模組 123 類比數位轉換II 122 數位 控制增益 電路 125 功率補償器 124 功率 預測器 127 、1 3 1 加法器 126 對數 預測器 133 、LUT 控制字元杳丰 132 累加 器 135 乘法器 134 啟始暫存器 141 正飽和比較器 136 啟始 數位選擇 器 143 0R閘 142 負飽 和比較器 145 個飽和查表 144 飽和 取樣計數 器 151 、FIF0 t進先出記憶體 RF 射頻 152 移除電路 153 200 時槽 比較 電路 BS 基地台 ADC 類比 數位轉換 器 WTRU 無線傳輸/接收單元 BCH UE 廣播頻道 使用者設備

Claims (1)

1. 20042172/ 六、申請專利範圍 1 · 一種用以決定一時槽φ 2 該增益控制迴路包括於—二 =迴路啟始設定之方法， 統係利用重覆訊框，各統之一接收器’該通信系 列步驟： 硯框具有複數時槽，該方法包括下 :存特定打槽之增益控制迴路設定； 口取該，存设定於一後續訊框之對應時槽；以及 校正因子5周整該設定，藉以提供該啟始設定。 2 ·如明專利範圍第1項所述之方法，其甲，該校正因子 係W，2。、其t，為一預定偏移。 3· —種決定增益控制迴路設定之方法，該增益控制迴路係 包括於一通信系統之一接收器，該通信系統利用重覆訊 框’各訊框具有複數時槽，該方法包括下列步驟： 接收一資料片段，該資料片段係包含複數取樣； 由該複數取樣決定超過一第一臨界數值之該取樣數 目；以及 至少部分基於該數目，藉以設定一特定時槽之增益控 制迴路增益。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中，該資料片段 係包含需要檢查取樣之一第一部分，及，不需檢查取樣之 一第二部分。 5.如申請專利範圍第&項所述之方法，其中，該第一部分 為一取樣期間，及，該第 > 部分為一忽略期間。 6·如申請專利範圍第3項所述之方法，更包括··利用一功 率校正因子調整該增益。

   第21頁 200421727 六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該功率校； 因子係至少部分基於該數目。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之方法，更包括一查表，該 查表係接收該數目，及，輸出該功率校正因子。 9·如申請專利範圍第3項所述之方法，更包括比較該數目 及一第二臨界數值，藉此，若該數目超過該第二臨界數 值，則刪除該資料片段。 10· —種自動增益控制（AGC )電路，其包括： 一自動增益控制（AGC )迴路，用以接收一資料片 段’該資料片段係包含複數取樣，該自動增益控制 (AGC )迴路係決定一增益設定及輸出該資料片段； 一飽和偵測電路，因應於該自動增益控制（AGC )迴 路之輸出’以決定超過一第一臨界數值之該取樣數目；以 及 一移除電路，用以比較該數目及一第二臨界數值， 及’決定該數目是否超過該第二臨界數值，藉此，當該等 取樣數目超過該第二臨界數值，則刪除該資料片段。 11 ·如申請專利範圍第1 0項所述之自動增益控制（AGC )電

   路’其中’該飽和偵測電路更包括一查表，用以接收該數 目及輸出一對應功率校正因子，且其中，該自動增益控制 (AGC )電路係至少部分因應該功率校正因子以調整該增 益設定。

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