TW200525907A - Enhanced automatic gain control mechanism for timeslotted data transmissions - Google Patents

Description

200525907 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本^明係有關於無線通信系統。特別是，本發明係有關於 心通信系統’諸如：分時雙工（TDD)、分時多重存取 (TDMA)、或分時分碼多重存取（TD—cdma)系統，的自 動增益控制（AGC)電路。 【先前技術i 在傳統無線通信系統中，接收器的基頻信號會由類比格式 轉換成數位格Lx經由—連植位處理動作贿基頻信號 的有用資訊。通常，類比數位轉換n (ADC)偏來達成這個 轉換動作。通常，類比數位轉換器（ADC)的輸出位元愈多， 類比數位轉換器（ADC)可支援輸入信·動態範圍亦會愈大。 然而’這種特性卻可齡導致更加昂貴的舰數位轉換器 (ADC)及，邛刀其他接收器元件的更高成本。給定輸出位 兀的數目，若輸入信號的功率過大，則類比數位轉換器（ADC) 的輸出將可能飽和。另一方面，若輸入信號的功率過低，則類 比數位轉換器（ADC)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。 %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)的輸入虎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。 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 200525907 訊框的相同時槽間會財_變 的正確增益辦，自動增益 、率。為了侧給定時槽 前面N個符號的符號功率 AGC) *要預測接收時槽的 的不完美增益控制，資料這段時間 根據啟始增益侧精確度:i逍失。另外， 間；在這種情況t，可能會花費大量時 制（觸電路較的最=x；槽起^增益及自動增益控 "取〜正確增盃間的差額。 歸紅（TDD)訊框會具有十五個時槽。各個時 (midamble) 、士二料叢=&在時槽終點的看守期間（guardperiod)。 (midamble)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_確度及倾遺失問題。 【發明内容】 根據本發明，數位自動增益控制（AGC)電路在單一時槽 施加的啟始增盈乃是糊先前贿的_時槽的最終計算增益 及偏移因子決定。當區塊裡面的飽和㈣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。 【實施方式】 本發明將會配合所附圖式詳細說明，其中，類似元素乃是 200525907 利用類似符號表示。 本發明可以適用於無線通信，諸如 模式的第三代合作計畫（3Gpp) 本發明亦可以_於任何無線通信魏^ = ^而其 地台⑽及無線傳輸趣單元(_)、== 以具有、但不限於使用者設備⑽'行 點、位置控制器、存取；'二;= 乍可二具有、但不限節 界面衣置。雖穌發明較佳實施例佩合第三代人作 fGPP)狀的_鱗取⑽ΜΑ) _統，;是，; 發明=於其他無線，有線、及時槽糊通= 根據本發明，下列假明f要紅。第— 已經成功完成，且，㈣時序亦已經成魏得。^ Γ=:=)程序係提一 ^ 弟-Β守槽（亦即.廣播頻道（BCH)時槽 尋程序成功完成後進行解調變程序。第三，射頻^ 體增益已經施加於接收信號，且，已經反 = 塊的輸入信號數值。 &制 根據本發__f益㈣（AGC) 礎。請參樣圖，其係表示[時槽的連續事件時序圖^ ，個時槽2_言，這個時獅會具有叫叫槽開獅及複數 個取樣期間（N瓣）211 —213。這些取樣期間（υ 2ιι —213乃是顧__略期間（N·) 221、222間隔。資料叢 發231的結尾會賴-個看守期幽，麵時於這個時獅〇 200525907 =^233 W ’對於各個時槽2〇〇而言，數位控制增益會啟 5=3細_，私使類__⑽〇的 輸出功率此夠貼近於參考功率位準。 第1圖係表示根據本發明的自動增益控制（就 :區塊圖。這個自動增益控制（AGC)單元⑽具有一個自動 增ϋ控制（AGC)迴路13、一細梦w τ垂^ 悔除函數漁14、及一個飽和 —個輸人信號乃是利用這個自動增益㈣⑽） =接收’其係處理這個輸人信號、並輸出至這個移除函數 核組14及這個飽和摘測電路17。這個飽和_電路⑽接收這 ==益_ (AGC)迴路13_、並同時提供其輸出至 =個自動增益控制（AGC)迴路13及這個移除函數模組Μ。隨 ，’讀移除函數模組14會提供其輸出至後續的接收器纽程 序0 二操作上’這個自動增益控制（AGC) .迴路13會取樣一個輸 入信號、並處理這個輸入信號以提供其輸出至這個飽和偵測電 路17及這悔除函賴組14。職自動增益控制（AGc)迴路 13會決定適當的自動增益控制（AGC)位準，藉以做為這個飽 和偵測電路17的輸入。這個飽和偵測電路17會提供一個取樣區 塊（NSAMP)内的飽和取樣數目的一個計數。若這個取樣區塊 dMP) 值’則這個移 除函數模組14會將-個延伸區塊（Ns鑛+NsKn〇内的所有取^ 全部替代為零。這個飽和計數亦可以提供這個自動增益控制 (AGC)單元11使用，藉以補償這個需要增益因存在樣 所致的過渡預測。 7

這個自動增益控制（AGC)電路包括〗頻道及Q 200525907 頻道的數位資料取樣，藉以用於後續接收器的處理程 這個自動增益控制（AGC)電路u的操作頻率^剎一 種需求決定’其係啟動各辦槽接收錄的處理=用厂 此’這個操作頻率可以使自動增益控制（AG ^於 個主動接收時槽。 ）私序操作於各 、/見在’請參考第，其係表示根據本發明的加 =控制(AGC)f賴_詳細區個儀自㈣益 曰 構觸係具有這個自動增益㈣（AGC)贼13、這） 數模組14、及這個飽和偵測電路17。 * κ "這個自動增益控制（AGC)迴路13係具有一個數 鉦電路122、一個類比數位轉換器（ADC) 123功^白 器124、-個功率補伽25 = 功率_ -個㈣空, 卿U31、—個累加器132、

啟始數位選擇器136〇 ，U

Ug:數= 制增益電路:22會接收一個輸 (y)至^個類比诚以提供一個增益控制類比輸出 界位控制器（觀）123。這個類比數位控制 數位㈣i θ提供—個數位取樣輸出（adeSa寧ut)。這個 這個作⑽Sam_)會提供至義飽和_電路Π、 二示㈡數拉組14、及這個功率預測電路124。 的功路124會_位取職（adeSam_) 1六估個預測結果至這個功率補償器125。 利用^^’廷個功率補償器125會具有一鑛數預測器126。 肋，相函數將這個自動增增控制（AGC)迴路線性化為 乂；沒有對數函數的情況，可以提供較快的迴路響應。 10 200525907 這個對數預測器126的功率預測結果Pest會輸入至一個加法器 127，藉以比較這個聰預測器126的功率預測結果匕及一個^ 考功率位準Pref。這個加法器127的輸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^誤差可以° 表不為： pwrErr=l〇l〇gi〇 (pref/pest)等式（r) 口口 W固加&器l27的功率設定誤差pwrEiT會輸入至第二加法 器13卜藉以將這個功率設定誤差pwrEiT調整一個校正因子 PCOT。如這個飽和侧電路17的詳細說明所述，這個校正因子P 會取決這個飽和計數。 _ 這個加法器131會_下職人輯算—個辨誤差信號 Perr’其包括：⑴這個功率比較器電路125的功率設定誤差 _rr ;及⑵一個飽和查表（LUT) 145的功率校正數值％。 這個加法器131的輸出乃是—個具有鮮位準調整的功率誤差 信號Pen·。這個功率誤差信號匕可以表示為：

Perr=pwrErr-Pcorr 等式⑵ 這個功率誤差#獻饥的目的乃是補償因接收功率預測不 足^為飽和取樣）所致的增益過度测。隨後，這個功率誤 差4§號Perr會輸入至這個累加器132。 这個累加H132會f加軸神誤差信號L、並提供宜輸 出acdVrErr至這健制字元查表（LUT) 133及這個啟始暫^器 124。 這個控制字元查表αυτ) 133會提供一個增益控制字元 (W)至这個數位控制增料路122，其係對應於㈣遞迴所決 200525907 定的理想增益設定。在本發明的較佳實施例中，這個卿-的步队為IdB ’終體範_至膽，軸這個 僅疋這個增减定的-種例子。這個㈣字元查表（咖％ $輸入乃是這個累加器132的累加誤差信號accpwr如這個 字7L查表（LUT)133的輸a乃是增益控制字元（w)， 整這個數位控制增益電路122以達成理想增益設^。 、° 口。这個累加器132的輸出accpwrErr亦會提供給這個啟始暫存 器134。這個自動增益控制（AGC)迴路13的操作需要在各個時 槽的結尾儲存這個累加器132的數值。這些數值會館存在這個啟 始暫存，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法器135乘以一個因子ι〇Δ/2〇 (其中，△乃是-個可程式偏移肝），藉以提供第—輸出（選 ，一）至這個啟始數值選擇器13卜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，個啟始暫存器134)便可以配合這個偏移因子使用，藉以 計异目前時槽的啟始增益。這個偏移因子的典型範園為〇至— 施Β，若步進大小為ldB。 這個啟始數值選擇器136的第二輸入（選項二）乃是一個預 φ 定數值。這個數值的典型範圍為〇至一 75dB，若步進大小為ldB。 這個切換電路136會在第一輸入及第二輸入間選擇，藉以提 供一個啟始數值至這個累加器132。經由這個選擇器136的啟始 數值選擇乃是利用一個增益啟始化指示達成。若增益啟始化為 選項一，則這個啟始增益便是先前訊框的最終計算增益，藉以 用於調整這個偏移因子△的目前時槽。若增益啟始化為選項 二’則這個啟始增益為一個預定數值（，其係利用施加 12 200525907 於這個累加器。這個預定數值（的典型範圍為〇至一 75dB，雖然 特定數值並無關於具體實施方式。在啟始似後，這個累加器 132 g由這個功率補償器125，每個遞迴執行一次，接收輸入。 另外，這個類比數位轉換器（ADC ) 123的信號㈤cSamp〇ut) 亦會提供給這個飽和偵測電路17。這個飽和偵測電路17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17具有一 個正飽和比較器141、一個負飽和比較器142、一個〇11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14。 這個正飽和比較器141及這個負飽和比較器142會偵測飽和 取樣。在這些比較器14卜142中，若I取樣及Q取樣均同時飽和， 則這些比較器141、142僅會計數為一個飽和取樣，而非兩個飽 和取樣。這個OR閘143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144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（LUT) 145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ϋ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。 這個飽和偵測電路17會觸發取樣移除，藉以提供，在信號 飽和的極端情況中’後繽接收裔處理程序的保護。這個飽和偵 測電路17會觸發這種條件，其中，這個移除函數模組14會啟動 於一個給定取樣區塊（NsAMP + NsKIP)。运種條件會在飽和計數 13 200525907 超過-個預定臨界練時滿足。各個給定取樣區塊 (Nsamp + 知p)會分，理。當這個迴路反覆時，飽和機率將會顯著降 ^ 口此a際上’這個時槽的第―取樣區塊以外的任何取樣 區塊（N_+NSKIP)將不太可能觸發這個移除函數模組14。 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—個類比數_換器（ADC)字元大小為8個位元（7 個振幅位το，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ϋ (ADC)字元大小僅是典型細，而不是 將本發明限定於特定類比數位轉換器（ADC)字元大小。 在本發明較佳貫施例中，這個飽和查表（服）⑷會提供 φ 6位元輸出以做為這個餘和計數器144的函數。這個飽和查表 (LUT) 145的長度等於NSAMp。這麵和查表（LUT) 145具有 個輸入〇〇 ’其係來自這個飽和取樣計數器⑷，及一個輸 出Pcorr ’其係這個功率誤差校正數值。 操作上這個飽和偵測電路17會接收這個類比數位轉換黯 (ADC) 123的輸出。餘和偵測的啟動乃是計數這個具有符號的 8位元類比數位機器（ADC)中、具有數值—128或+ 127的取 樣輸出（adcSampout)數目。職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⑴賺―的各個 遞迴。-個取樣區塊NSAMP的飽和取樣數目（χ)會用來形成這 個飽和數量預測。若-假給定輸入數值的工部分或Q部分為—⑵ 或+ 127，則這個飽和計數器143將會遞增。隨後，一個取樣區 塊NSAMP結尾的計數，其係這個取樣區塊^撕内―和取樣數 目（X)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14。 14 200525907 、基於-個取樣區塊Nsamp期間的飽和取樣數目（χ)，這個 功率誤差校正數值pcorr便可以由這麵和查表⑽τ) j 45輸出。 这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125的輸出 減去。這個功率誤差校正數值p贿乃是基於這個功率麵匕的 相同取樣區塊（N_〇，進而使這兩個數值完全同步。由於這 些功率預測最好是對數形式，目此，這個飽和絲（LUT) 145 的内容將可以具有較小的字元大小。 另外，這個類比數位轉換器(ADC) 123的輸出亦會提供至 這個移除函數模組14。這個移除函數模組14具有-個先進先出 記憶體（FIFO) m、-個移除電路152、及一個比較電路153。 這個移除函數模組14乃是基於這個飽和伯測電路17的飽和 取樣數目（X)，藉以進行移除資料取樣的決定（亦即：將诹 樣及(^取^^又疋為零）。當飽和取樣數目（χ)超過一個預定臨 界數值，則一假給定迴路重覆的對應期間（N_+NsKip)的全 部取樣便可以移除。 這個先進先出記憶體（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收，且，飽和取樣數目 (X)必須在這個取樣區塊（NSAMP)期間計數。 這個移除函數模組14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。 弟3圖根據本發明較佳貫施例的自動增益控制（agc)計算 方法300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，這個增益的設定可以利用選項 -或選項二。在選項-巾，這個增益乃是儲存在暫存⑽增益， 15 200525907 偏移的時槽。在選項二中，這個增益乃是- 或翻二，這個啟始自動增 數 個時槽啟始前設定。 W心數值均會在這 在遞開始日守，—個自動增益控制（AGC)功 。 ㉔_4)。遞迴開時開 個時槽的前個遞迴社走。㈣—&疋1u沐的開始或廷 _。這個程序 力，：如_雜心遞迴的匕: 數值i提供至接f ’ 一個更新的自動增益控制（AGC)增益 無線控制器（步驟310)，且，這個數值會儲 312^^ i#暫存态，猎以用於這個遞迴開始進行的時槽（步驟 31ίΠ。〜著忽略期間會開始（步驟314)並隨後結束（步驟 _、^Tf程序（步驟3〇4至316)會持續進行Ν個遞迴，或’ 直到讀_結束（步驟318)。 【圖式簡單說明】 ^圖係表不根據本發明的自動增益控制(agc)電路的區塊圖。 第2圖係表不拫據本發明的自動增益控制(AGC)電路的區塊圖。 第3圖係表不根據本發明較佳實施例的自動增益控制（AGC)計 算的流程圖。 第4圖係表示單_時槽的連續事件的時序圖。 【主要元件符號說明】 13自動增益控制迴路 14移除函數模組 200525907 17 飽和偵測電路 122 數位控制增益電， 123 類比數位轉換器 124 功率預測器 125 功率補償器 126 對數預測器 127、 131加法器 132 累加器 133、 LUT控制字元查表 134 啟始暫存器 135 乘法器 136 啟始數位選擇器 141 正飽和比較器 142 負飽和比較器 143 OR閘 144 飽和取樣計數器 145 個飽和查表 RF 射頻 151、 FIFO先進先出記憶體 152 移除電路 153 比較電路 200 時槽 ADC 類比數位轉換器 BS 基地台 BCH 廣播頻道 WTRU無線傳輸/接收單元 UE 使用者設備 17

Claims (1)

1. 200525907 十、申請專利範圍： 1.具有增益控制迴路的無線傳輪/接收方法，該無線傳輸/接收 單兀是於-通信系統中使用，該通信系統利用重覆訊框，各 訊框具有複數時槽，該無線傳輸/接收單元包括·· -错存裝置’用以儲存-特定時槽的增益控制迴路設 定； Γ顧取裝置’與該館存裝置操作上相關，用以擷取於 一後續訊框的對應時槽的該儲存設定；以及

   一調整裝置，與纖取裝雜作上_，藉由一校正 因子來調魏蚊，贿供雜始蚊。 2. 如:請專利範圍第！項所述簡厕，其中該校正因子為 1〇Δ ,且其中△為一預定偏移。 3. -種具有增益㈣迴路的無線傳輸/魏單元(wtru)，該益 線傳輸/接收單元是於一通信系統中使用，該通信系統利用 重覆訊框’各訊框具有複數時槽，該鱗傳輸/接收單元包 一接收裝置，用以接收一資料片段 複數取樣； ，該資料片段包括

   一決定裝置，與該接收裝置操作上相關，從該複數取 7决疋超過一第一臨界數值的取樣數目；以及 a 一增益設定裝置，_決定裝置操作JL相關，且至少 4 rtf於該數目來設定—特定時槽的增紐制迴路的增益。 •艸請專利範圍第3項所述的WTRU,其中該資料片段包括 所藉以檢查取樣的一第一立八益 J弟部分，及，不猎其檢查取樣的一第 -σΡ 0 ^ 18 200525907 5·如申請專利範圍第4項所述的WTRU，其中該第一部分為— ， 取樣期間，而該第二部分為一忽略期間。 刀…、 6·=申請專利範圍第3項所述的WTRU，更包括一調整震置， 藉由一功率校正因子來調整該增益。 7·如申請專利範圍第6項所述的WTRU，其中該功率校正因子 是至少部分基於該數目。 8·如申請專利範圍第7項所述的WTRU，更包括一查表，咳杳 表接收該數目以及輸出該功率校正因子。 μ 一 9·如申請專利範圍第3項所述的WTRU，更包括—比較裳置以 及-刪除裝置，該比較裝置是用以將該數目與—第二轉數 · 值進行比較，而該刪除裝置是用以將該資料片段刪除，藉 以，當該數目超過該第二臨界數值時，則删除該資料片段。 10·—種無線傳輸/接收單元(WTRU)，包括： 一接收裝置，用以接收一資料片段，該資料片段包括 複數取樣； 一增益設定裝置，與該接收裝置操作上相關，用以決h 定一增益設定以及輸出該資料片段； 、 一計數裝置，與該增益設定裝置操作上相關，·用以決 鲁 定超過一第一臨界數值的取樣數目； 一比較裝置，與該計數裝置操作上相關，用以將該數 目與一第一臨界數值進行比較’並判定該數目是否超過該第 一ε品界數值；以及 一抹除裝置，與該比較裝置操作上相關，當超過該第 二臨界數值時，用以將該片段抹除。 U·如申請專利範圍第10項所述的WTRU，更包括一查表，該 19 200525907 查表是用以接收該數目以及輸出一對應的功率校正因子，且 其中該增益設定裝置是至少部分回應該功率校正因子。