TW200428766A - Method and system for continuously compensating for phase variations introduced into a communication signal by automatic gain control adjustments - Google Patents

Description

200428766 五、發明說明（1) 發明範疇 本發明大體上關於無線通#糸統。更特定古之，本發 明關於一種用來補償與自動增益控制（AGC’）調%相關之 相位變異的數位信號處理（DSP )技術。 發明背景 在一習知相敏通“系統中，一接收器使用自動增益控 制（AGC )來自動地將增益調整成一射頻（RF )及/或中頻 (I F )通信信號之振幅的函數。由該agc產生之一實部值 增ϋ係數被加諸於该通彳§彳§號。在類比領域令，通'信信號 之振幅被維持在一預先定義信號振幅範園内鋏後由二^比 數位轉換器（ADC)將其轉換成一數位信號f該轉換器亦 限制信號振幅範圍。AGC的目的是將對ADc之輸入維持在一 恆定功率位準。 ' 在AGC被調整時，一相位偏差介入該通作俨號内使得 該相敏通信系統的性能變差。因此期望一種方法和系統用 以抵銷因調整該A G C而造成的通信信號相位偏差。 發明概述 本發明被體現在一通信系統，其包含一AGC電路、一 接收器、一類比數位轉換器（ADC)及一插入相位變異補 償模組:該AGC電路接收且放大通信信號。該agc電路之增 益被連續地調整。該AGC電路對該接收器輸出一放大通信 信號，該接收器隨後對該ADC輸出一類比複信號。該ADC對

200428766 五、發明說明（2) - 該插入相位變異補償模組輸出一數位複信號，該模組抵銷 因與該AGC電路相關之連續增益調整而介入該通信信號内 之相位偏差的效應。該類比複信號及該數位複信號包含同 相（I )及正交（Q )信號分量。 ^讜AGC電路之增益回應於一增益控制信號受到連續地 调整。相位偏差估計值被以該增益控制信號之一函數提供 給該插入相位變異補償模組。 〇 ，插入相位變異補償模組可從該ADC接收數位I和Q信 號分ϊ亚且輸出具有異於該等數位丨和Q信號分量之相位特 性的變更數位I和Q信號分量。該通信系統可更包含一接收 該等變更數位I和Q信號分量的數據機。該數據機可包含一 產生該增益控制信號之處理器。該處理器可計算出多少功 率被輸給該ADC。 該通信系統可更包含一與該處理器及該插入相位變里 補償模組通信的查閱表αυτ)。該LUT可從該處理器接收 該增益信號且對該插入相位變異補償模組提供該增益信號 之一函數的相位偏差估計值。所提供估計值包含一相位偏 差X之一Sin函數和一Cos函數。該插入相位變異補償模組 可有一與一數位I信號分量相關之實部（Re)輸入及一盥 -Q信號分量相關之虛冑（Im)輪入，且依據由該m提供 之估計值，該插入相位變異補償模組可輸出一具有一已依 據函數[Cos (X ) X Re ] - [ s 1 n ( X) X I m ]調整之相位的丨信號分量 及一具有一已依據函數[Sin(x)x Re] + [c〇s(x)x Im]調整之 相位的Q信號分量。

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由以下所舉例之一較佳 人更為瞭解本發明。 實例 的說明參照所附圖式可讓 較仏μ施例詳細說明 本备明提出一種抵銷因、仓> 诵作卢。*， - 進行AGC調整而介入一 RF或if

通H免（亦即數據串流） 飞U

較佳來說，本發明所揭内之相位差的方法:糸統。 娃鉻Μ /从 月尸^竭不之方法和系統被體現在一I 線發射/接收單元（WTRU)内。名下々由WT㈣二 性包含—使用^ H :在下文中’一WTRU非偈限 犬用戶抑— ，叹σσ 矛夕動式基地台、一固接式或移動 I炊从早疋、呼叫為、或是能夠在一無線環境中運作的任 。：類型裝i。本發明之特徵可被體現在-積體電路 (1C )内或被規劃在一包含大量互連組件之電路内。 本I明可應用於採用分時雙工（Tdd)、分頻雙工 (FDD)、劃碼多向近接（CDMA) 、cdma2〇〇〇、分時同步 CDMA (TDSCDMA )、正交分頻多工處理（〇FDM )或類似技 術的通信系統。 圖1為一依據本發明運作之通信系統丨〇 〇的方塊圖。通 信系統100包含一AGC電路1〇5、一接收器11〇、一類比數位 轉換器（ADC ) 11 5、一插入相位變異補償模組丨2〇以及一 數據機125 °AGC電路105及ADC 115可被併入接收器11〇 内。AGC電路1 05可包含單級增益或多級增益。此外，插入 相位變異補償模組1 2 0可併入數據機1 2 5内。 數據機125包含一計算出多少功率被輸給ADC 115的處 理器1 3 0。數據機1 2 5從插入相位變異補償模組1 2 〇接收複

200428766 五、發明說明（4) " --- 合1和Q信號分量1 35,1 40，且經由處理器130對AGC電路1〇5 輸出一增益控制信號145。增益控制信號145包含一被AGC 電路1 〇5用來設定一RF及/或丨F通信信號丨5〇之振幅的增益 係數。增益控制信號145亦從處理器130輸出給一查閱表 jLUT ) 155，該查閱表利用增益控制信號145對插入相位 變異補償模組120提供介入通信信號丨5〇内之一相位偏差估 计值。、另一選擇，可採用一預先定義的多項式或任何其他 方法代替LUT 1 5 5來提供相位偏差估計值。 AGC電路105之增益級之增益位準每次發生變化時，一 相關相位偏差（亦即相位旋轉）可能介入通信信號15〇 内:因此，AGC電路1〇5所提供之增益之一函數的相位偏差 估计值（X )可藉由存取LUT 155、一預先定義多項式、或 是能將與AGC電路1 05相關之AGC值的完整範圍映射於一相 位偏差估計值的任何其他方法以一連續性方式判定。 、圖2為插入相位變異補償模組12〇之一範例組態，該模 、、且以増益控制h號1 45為基礎來旋轉從1丨5輸出之一數 位複信號之I和Q信號分量的相位特性，以便抵 而介入：通信信號15〇内之相位偏差的效應。因此電 丈據機125不受此等相位偏差影響，且通信系統1〇〇的性能 =會變差。不同的增益位準會使不同的增益偏差介入通传 4吕號1 5 0内。 如圖2所示，插入相位變異補償模組12〇包含乘法器 2〇5, 210, 215, 220及加法器225和230。插入相位變異補償 模組120從ADC 115接收一實部（Re) 號分量25〇及一虛

第9頁 200428766 五、發明說明（5) 部（j I m ) Q信號分量2 6 0且將信號分量r e及j丨m之相位如下 列方程式1所示旋轉X度（): (Re+jlm)x eJX - ( Re + j I m) x [ Co s (x ) + j S i n (x)]方程式 1 實部輸出之結果政e如下列方程式2所示： |Re-[Cos(x)x Re] + [j2x Sin(x)x Im]-[Cos(x)x Re] ~[Sin(x) x Im] 方程式 2 x :x 要注意到如果X逼近零，則Cos (X ) =1· Q且Sin 如下列方程式3所示： ；Re=Re-Im x x 虛部輸出之結果:im如下列方程式4所示： 丨 Im = [Sin(x)x Re] + [Cos(x)x im]

X 方程式3 方程式4 X， 方程式5 要注意到如果x逼近零’則Cos (χ)=ι 〇且sin 如下列方程式5所示：

ί A ilm 二 Im + Re X x 刀你工、。 因此’如方程式2所示，實部信號分量25〇經由乘法器 215被LUT 155所指定之一Cos (x)函數28〇乘，且虛部信 號分量26 0經由乘法器210被同樣是LUT ι55所指定之一sin (X )函數2 7 0乘，藉此由加法哭9 r 千 乘法器21〇之輸出。此外，如方m乘法器⑴之輸出減 經由乘法器20 5被LUT 155所j4之所I’貫部信號分量 所指定之一c〇s (x)函讎ΐ去；2二被力同，^ 器220之輸出加上乘法器20 5之輪出。口去為230將乘法 圖3為一方法3 0 0之流程圖，苴句 — 具包含貫仃以連續抵銷介 200428766 五、發明說明（6) 入AGC電路1 〇5所接收之一通信信號15〇内之相位偏差之效 ϋ步驟。在步驟3〇5中’對AGC電路1〇5提供增益控制信 唬 145。在步驟 31〇 中λ , AGC電路105回應於增益控制信號 VI正f k號150之增益，此調整導致一相位偏差介 入匕仏# 5虎150内。在步驟315中， 入 組⑽提供增益控制信號145之一函數的相位偏J估=核 在步驟320中’相位變異補償模組i 2〇以所提供估計值 礎调整通信信號1 5 G的相位。方法3 〇 〇以一連續性方番土 複。 八東 儘官已參照較佳實施例特別用文字和圖式說明，孰羽 此技藝者明顯可知可不脫離以上所述本發明範圍就形；白 細節做出多樣變化。 八和

第11頁 200428766 圖式簡單說明 圖1為一依據本發明之通信系統的方塊圖，該系統包含一 抵銷因一 A G C電路而介入一通信信號内之相位偏差的插入 相位變異補償模組。 圖2為圖1插入相位變異補償模組之一範例組態。 圖3為一方法流程圖，其包含實行以連續抵銷因圖1之AGC 電路而介入一通信信號内之相位偏差之效應的步驟。 元件符號說明： 100 通信系統 110 接收器 120 插入相位變異補償模組 130 處理器 135、 140 複合I和Q信號分量 155、 LUT 查閱表 2 0 5 ^ 2 1 0、2 1 5、2 2 0 乘法器 260 虛部信號分量 280 Cos (X)函數 ADC 類比數位轉換器 RF 射頻 I、Q 信號 WTRU 無線發射/接收單元 TDD 分時雙工 CDMA 劃碼多向近接 OFDM 正交分頻多工處理 105 AGC電路 115、ADC類比數位轉換器 125 數據機 145 增益控制信號 150 通信信號 2 2 5、2 3 0 加法器 2 5 0 實部信號分量 2 7 0 Sin (X)函數 AGC 自動增益控制 DSP數位信號處理 IF 中頻 I in 虛部 1C 積體電路 FDD 分頻雙工

TDSCDMA 分時同步CDMA

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Claims (1)

1. 200428766 六、申請專利範圍 1· 一種通信系統，其包括： 、5技一動增益控制（AGC)電路，其接收並調整一 、。7 =之/曰皿’该AGc係由一增益控制信號所控制；及 节糸其r柱、自Θ插入相位變異補償模組’其以該增益控制信 號為基礎連績地；M m 相位偏差的效應该AGC電路而介入該通信信號内之 2·=申請專利範圍第1項之通信系統，其更包括： & +V?妾收器，其從該AGC電路接收該通信信號並且 輸出類比同相（"和正交⑷信號分量；及 ^〇Adii類比數位轉換器（adc)，其接收該等類比I 八/ 將料類比1㈣信號分量轉換成數位I和Q 秸號分罝〇 ^ ★3·如申請專利範圍第2項之通信系統，其中該插入相位 變異補偾模組從該ADC接收該等數位丨信號分量並且輸 出具有異於該等數位I和Q分量之相位特性的變更丨和 分量，該通信系統更包括： °〜 (e) —數據機，其接收該等變更丨和卩信號分量，該 數據機包含一產生該增益控制信號之處理器。 ^ j.如申請專利範圍第3項之通信系統，其^中該處理器 算出多少功率被輸入至該ADC。 " 5·如申請專利範圍第2項之通信系統，其中該插入相位 變異補償模組從該ADC接收該等數位I和q分量且將該等數 位I和Q分量之相位特性變更為該增益控制信號之一^函數。 6·如申請專利範圍第1項之通信系統，其^括·/' °

   200428766 六 申請專利範圍 (c ) 一處理器，盆產生該姆2 u)—杳鬥本,/、座生a、议控制信號；及 變里補償p —兒、（LUT)，其與該處理哭及，奸 :模組提供相位偏差估夂 值包^申f專利範圍第6項之通信系統，其中所提供任斗 1 ’X，〜函―:：；供估叶 變異補償;之，信系統，其中該插入相位 之實部（Re、x”一與一數，同相（1)，號分量相關 部（I m ) #勒及一與一正父（Q ) I號分量相關之虛 位變昱人，且依據由該LUT提供之估計值，咳插ίί (:)?]…相位的;信號分ί函數[一)心]-[心 變異項之通信系統，其中該插入相位 實部輸=fr 位同相（1)信號分量相關之 輸入（Ini) 2 :Ϊ一正交（Q)信號分量相關之虛部 位變里補，二據由該LUT所提供之估計值，該插入相 (Xh iml貝杈、且輸出一具有一依據函數[Sin(x)x Re] + [CQS Q ) X I m ]調整之相位的Q信號分量。 •一種無線發射/接收單元（WTRU )，其包括： 、…) 一自動增益控制（AGC) t路，其接收且調整_ 通k仏號之增益，該AGC係由一增益控制信號所控制.及 口 、 （b) —插入相位變異補償模組，其以該增益控制信 虎為基礎連續地抵銷因該AGC電路而介入該通信信號内之

   第14頁 200428766 六、申請專利範圍 相位偏差的效應。 11. 如申請專利範圍第1 0項之WTRU，其更包括： (c ) 一接收器，其從該AGC電路接收該通信信號並且 輸出類比同相（I )和正交（Q )信號分量；及 (d ) —類比數位轉換器（ADC )，其接收該等類比I 和Q信號分量且將該等類比I和Q信號分量轉換成數位I和Q 信號分量。 12. 如申請專利範圍第11項之WTRU，其中該插入相位變異 補償模組從該ADC接收該等數位I和Q信號分量並且輸出具 有異於該等數位I和Q分量之相位特性的變更I和Q信號分 量，該WTRU更包括： (e ) —數據機，其接收該等變更I和Q信號分量，該 數據機包含一產生該增益控制信號之處理器。 13. 如申請專利範圍第12項之WTRU，其中該處理器計算出 多少功率被輸入至該ADC。 14. 如申請專利範圍第11項之WTRU，其中該插入相位變異 補償模組從該ADC接收該等數位I和Q分量且將該等數位I和 Q分量之相位特性變更為該增益控制信號之一函數。 15. 如申請專利範圍第10項之WTRU，其更包括： (c ) 一處理器，其產生該增益控制信號；及 (d ) —查閱表（LUT )，其與該處理器及該插入相位 變異補償模組通信，其中該LUT從該處理器接收該增益控 制信號且對該插入相位變異補償模組提供相位偏差估計值 以做為該增益控制信號之一函數。

   200428766 六、申請專利範園 16. 如申技击 <, 含-相位;^利範圍第15項之WTRU ’其中所提供估計值包 艰是，X，之一Sin函數和一Cos函數。 1 補7償ΪΓίί利範圍第16項之WTRU ’其中該插人相位變異 ，、有一與一數位同相u )信號分量相關之實部 π )二入及一與一正交（Q)信號分量相關之虛部 位=里，且依據由該LUT所提供之估計值，該插入相 艾補乜模組輸出一具有一依據函數[c〇s(x) χ Re] 一 j x 士 m ]調整之相位的I信號分量。 ΐί Γ請專利範圍第16項之WTRU，其中該插入相位變異 L 7 Γ有一與一數位同相（1 )信號分量相關之實部輸 6 及一與一正交（Q )信號分量相關之虛部輸入 且依據由該LUT提供之估計值，，該插入相位變異 \貝广組輪出一具有一依據函數[Sin(x) X Re] + [c〇x(x) x Id調整之相位的Q信號分量。 19· 7種積體電路（1C)，其包括： 、^ 一自動增益控制（AGC )電路，其接收並調整一 (^ =之增盈’該AGC係由一增益控制信號所控制；及 焱A*插入相位變異補償模組，其以該增益控制信號 也^罢沾μ地抵銷因該AGC電路而介入該通信信號内之相 位偏差的效應。 2〇· 請專利範圍第19項之1C，其更包括： 輸出類C比同一相接^器’其從該AGC電路接收該通信信號並且 (d ) # u )和正交（Q )信號分量；及 一類比數位轉換器（ADC )，其接收該等類比j

   200428766 六、申請專利範圍 和Q信號分量且將該等類比I和Q信號分量轉換成數位I和Q 信號分量。 21. 如申請專利範圍第2 0項之I C，其中該插入相位變異補 償模組從該ADC接收該等數位I和Q信號分量並且輸出具有 異於該等數位I和Q分量之相位特性的變更I和Q信號分量， 該I C更包括： (e ) —數據機，其接收該等變更I和Q信號分量，該 數據機包含一產生該增益控制信號之處理器。。 22. 如申請專利範圍第2 1項之I C，其中該處理器計算出多 少功率被輸入至該A D C。 23. 如申請專利範圍第2 0項之I C，其中該插入相位變異補 償模組從該ADC接收該等數位I和Q分量且將該等數位I和Q 分量之相位特性變更為該增益控制信號之一函數 24. 如申請專利範圍第19項之1C，其更包括： (c ) 一處理器，其產生該增益控制信號；及 (d ) —查閱表（LUT )，其與該處理器及該插入相位 變異補償模組通信，其中該LUT從該處理器接收該增益控 制信號且對該插入相位變異補償模組提供相位偏差估計值 以做為該增益控制信號之一函數。 25. 如申請專利範圍第24項之I C，其中所提供估計值包含 一相位偏差，X，之一 Sin函數和一 Cos函數。 26. 如申請專利範圍第2 5項之I C，其中該插入相位變異補 償模組具有一與一數位同相（I )信號分量相關之實部 (Re )輸入及一與一正交（Q )信號分量相關之虛部

   第17頁 200428766 六、申請專利範園 (I m )輸入’且依據由該L U T所提供之估計值，該插入相 位變異補償模組輸出一具有一依據函數[C 〇 s (X) X R e ] - [ s i η (χ ) χ I m ]調整之相位的I信號分量。 27.如申請專利範圍第25項之IC，其中該插入相位變異補 償模組具有一與一數位同相（I )信號分量相關之實部輸 入（Re)及一與一正父（Q)信號分量相關之虛部輸入 (I m )，且依據由該LUT所提供之估計值，該插入相位變 異補償模組輸出一具有一依據函數[Sin(x) χ Re] + [c〇s(x) X Im]調整之相位的Q信號分量。 28· 一種用來在包含一自動增益控制（AGC )電路和一插 入相位變異補仏模組之通信系統内連續地抵銷因該AGC電 路而介入至一通信信號内之相位偏差之效應的方法，該方 法包含： (a )對该A G C電路提供一增益控制信號； (b)該AGC電路接收且調整一通信之增益以 該增益控制信號’該調整導致—相位偏差介Μ通信信^ 内； (C )對該插入相位變異補償模組 值以做為該增益控制信號之一函數； 提供相位偏差估計 (d )該插入相位變異補償模組 基礎調整該通信信號的相位；及 (e )重複步驟（a ) 一（ d )。 以該所提供估計值為 29.如申請專利範圍第28項之方法 包含一相位偏差，X，之一 sin函數和 ’其中該所提供估計值 C 〇 s函數。

   第18頁 200428766 六、申請專利範圍 30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該插入相位變異 補償模組具有一與一數位同相（I )信號分量相關之實部 (Re )輸入及一與一正交（Q )信號分量相關之虛部 (Im )輸入，且依據由該LUT所提供之估計值，該插入相 位變異補償模組輸出一具有一依據函數[C 〇 s (X) X R e ] - [ S i η (χ) χ I m ]調整之相位的I信號分量。 31. 如申請專利範圍第2 9項之方法，其中該插入相位變異 補償模組具有一與一數位同相（I )信號分量相關之實部 輸入（Re )及一與一正交（Q )信號分量相關之虛部輸入

   (I m )，且依據由該LUT所提供之估計值，該插入相位變 異補償模組輸出一具有一依據函數[Sin(x)x Re] + [Cos(x) χ I m ]調整之相位的Q信號分量。

   第19頁