TW201010300A - Joint time-frequency automatic gain control for wireless communication - Google Patents

Description

201010300 六、發明說明：

本專利申請案請求於2008年8月5日提交的、名稱爲 「JOINT TIME-FREQUENCY AUTOMATIC GAIN CONTROL MECHANISM FOR FREQUENCY DOMAIN BASED WIRELESS SYSTEMS」、序列號爲61/086,189的美國臨時申 . 請的優先權，該申請已轉讓給本申請的受讓人，並通過引用 併入本申請。 ^ 【發明所屬之技術領域】 概括地說，本發明涉及通訊，具體地說，涉及針對無線 通訊進行自動增益控制（AGC )的技術》 【先前技術】 在無線通訊系統中，發射機通常對資料進行處理（例如， • 編碼和調制）並產生較適合於傳輸的射頻（RF)調制信號。 . . . . 然後發射機將RF調制信號通過無線通道發送給接收機。無 線通道因通道回應而使發送的信號失真，並因雜訊和干擾而 使信號進一步衰減。 接收機接收發送的信號，對接收到的信號進行調節以獲 取基帶信號，對基帶信號進行數位化以獲取取樣，並對取樣 進行處理以恢復發射機發送的資料。接收到的信號位準可因 各種通道傳播情形（例如衰落和遮蔽）而在較大範圍内變 化。因此，接收機通常進行AGC來避免接收機中各種電路模 201010300 組出現飽和。在電路模組的輸入超過最大輸入號 獬出超過最大輸出信號位準時會出現飴知“ 會導-件的失真，這會使性能變差。因此 AGC以獲取良好性能。 Ϊ布望進仃 【發明内容】 參

本申凊描述了在無線通訊系統中由接收機進行聯合時頻 遺的技術。接收機可以是用戶設備（ue)、基地台等的 一部分。在進行快速傅立葉變換（FFT)以將時域信號變換 到頻域之前’接㈣可對時域信錢行織。㈣時域信號 可處於信號位準的可接受範圍内，但附的輸出也可能飽 和。例如，在當時域信號的所有或大多數能量集中在多個次 載波當中的一個或少數幾個次載波中時，會發生這種情況。 根據一方面，接收機可以監測FFT的輸出以徐測飽和， 並可在檢測到飽和時調整AGC的操作。在一個設計中，接收 機可採用FFT來對時域取樣進行變換以獲取頻域符號。接收 機可檢測頻域符號的飽和；並可基於是否檢測到飽和，調整 在FFT之前施加的增益。在一個設計中，接收機可以進行數 位AGC ( DAGC );並可採用增益來縮放來自類比數位轉換 器（ADC )的數位取樣以獲取時域取樣。在另一設計中，接 收機可進行類比AGC，並在ADC之前將增益施加到類比信 號。接收機還可以進行類比AGC和DAGC的組合。 在DAGC的一個設計中，在未檢測到飽和時，接收機可 201010300 使用設定點的標稱值；在檢測到飽和時，可減小設定點。^^ 定點可確定提供給FFT的時域取樣的平均功率。接收機可測 量時域取樣的功率，確定所測得的功率與設定點之間的誤 差’並對誤差進行濾波以獲取增益。在未檢測到飽和時，接 收機可使用標稱頻寬來進行濾波；在檢測到飽和時，可以增 加頻寬以更快地改變增益。 在DAGC的另一設計中，接收機可測量時域取樣的功率， 基於設定點和所測得的功率來.確.定初始增益，基於是否檢測 • 到飽和來確定增益偏移，並基於初始增益和增益偏移來確定 增益。在未檢測到飽和時，接收機可將增益偏移設置成標稱 值（例如爲0);或者在檢測到飽和時，可將增益偏移設置 成負值以減小增益。 下面將更詳細地描述本發明的各個方面和特徵。 【實施方式】 本申請描述的技術可用於各種無線通訊系統，例如蜂巢 式系統、廣播系統、無線區域網路（WLAN)系統等。術語 「系統」和「網路」常常可互換地使用。蜂巢式系統可以是 分碼多工存取（CDMA )系統、分時多工存取（TDMA)系 統、分頻多工存取（FDMA )系統、正交分頻多工存取 (OFDMA)系統、單載波 fDma( SC-FDMA)系統等。OFDMA 系統可實現諸如演進通用陸地無線存取（E-UTRA)、超行 動寬頻（UMB)、iEEE 8〇2 16 ( wiMAX)、IEEE 8〇2 2〇、 201010300

Flash-OFDM®等的無線電技術。Ε-UTRA是通用行動電信系 統（UMTS )的一部分。3GPP長期進化（LTE )和高級LTE (LTE-A )是使用Ε-UTRA的UMTS的新版本，其在下行鏈 路上利用OFDMA，在上行鏈路上利用SC-FDMA°E-UTRA、 UMTS、LTE和LTE-A在名爲「第三代移伴計劃」（3GPP ) 的組織的文件中描述。UMB在名爲「第三代夥伴計劃2」 (3GPP2 )的組織的文件中描述。廣播系統可以是 MediaFLOTM系統，手持設備數位視頻廣播（DVB-Η)系統、 ❹ 陸地電視廣播的整合服務數位廣播（ISDB-T)系統等。WLAN 系統可以是IEEE 802.1 1 ( Wi-Fi)系統等。本申請描述的技 術可用於前面所述的系統和無線電技術，以及其他的系統和 無線電技術。 通常，所述技術可用於使用多個次載波的系統。多個次 載波可採用正交分頻多土（ OFDM )、單載波分頻多工 (SC-FDM )或者其他的調制技術來獲取。OFDM和SC-FDM φ 將系統頻寬劃分成多個（NFFT個）正交次載波，也常稱爲音 頻、頻段等。每個次載波可採用資料來調制。通常，採用OFDM 在頻域中發送調制符號，採用SC-FDM在時域中發送調制符 ' 號。相鄰次載波之間的間距可以是固定的，次載波的總數 . (NFFT)可取決於系統頻寬。例如，對於系統頻寬爲1.25、 2.5、5、10 或 20 MHz，NFFT 可分別等於 128、256、512、1024 或2048。OFDM在各種無線電技術中使用，例如LTE、UMB、 WLAN、IEEE 802.16、IEEE 802.1 la/g、Flash-OFDM®、 MediaFLOTM、DVB-H、ISDB-T 等。SC-FDM 在諸如 LTE 的 201010300 無線電技術中使用。 圖1示出了無線系統中基地台11〇和UE 150的設計的方 塊圖，該無線系統可以是LTE系統或其他系統。基地台可以 是與UE進行通訊的站，並還可以稱爲節點B、演進節點B (eNB )、存取點等。1^還可以稱爲行動站、終端、存取终 端、用戶單元、站等。UE可以是蜂巢式電話、個人數位助 理（PDA )、無線數據機、無線通訊設備、手持設備、膝上 型電腦、無線電話、無線本地迴路（WLL )站等。 參 在基地台110處，發射處理器i22可從資料源120接收 資料’並從控制器/處理器130接收控制資訊。發射處理器 122可對資料和控制資訊進行處理（例如，編碼和符號映 射）’並獲取資料符號和控制符號。發射處理器122還可以 產生引導頻符號，並採用資料符號和控制符號對引導頻符號 進行多工。OFDM調制器（MOD ) U4可對多工的符號進行 OFDM調制，並提供時域輸出取樣。發射機單元（TMTR) φ 126可對輸出取樣進行調節（何如’轉換，成類比、濾波、放 大和升頻轉換）並產生下行鏈路信號，其可通過天線128發 送。 在UE 150處，天線160可從基地台n〇接收下行鏈路信 號，並將接收到的信號提供給接收機單元（RCVR) 162^接 收機單元162可對接收到的信號進行處理（例如，濾波、放 大、降頻轉換和數位化）’並提供輸入取樣。〇FDM解調器 (DEMOD) 164可對輸入取樣進行OFDM解調，並提供揍收 到的符號。接收處理器166可對接收到的符號進行處理（例 201010300 如，檢測、解調和解碼），將UE15〇的解碼後的資料提供 給資料槽168，並將解碼後的控制資訊提供給控制器/處理器 170。 ❿ Ο 在上行鏈路上，UE i 50處的發射處理器1 82可從資料源 180接收資料，並從控制器/處理器17〇接收控制資訊。資料 和控制資訊可由發射處理器182進行處理（例如，編瑪和符 號映射），由SC_FDMA調制器184進行調制，並由發射機 單元186進行進一步調節，以產生上行鏈路信號其可通過 天線160來發送。在基地台11〇處，來自四15〇的上行鍵 路信號可由天& 128接收，由接收機單i 142調節，由 SC FDMA解調器144解調，並由接收處理器進行解碼。 接收處理器146可將解碼後的資料提供給資料槽148 ’並將 解碼後的控制資訊提供給控制器/處理器13 0。 控制器/處理器130和17〇可分別指示基地台ΐι〇和⑽ ⑽處的操作。記憶體132和172可分別爲基地台⑽和仙 15〇儲存程式碼和資料。排程器134可排鋥UP / 了排程UE在下行鏈路 〆仃路上進行資料傳輸，並將資源分配給排程的UE。 圖！示出了 —種料，其中如指中所規聰 用於一個鍵路（例如，下行鏈路），1職 的鏈路（例如，上行鏈路）於另外 的-個鏈路、兩個鍵 於無線系統 SC-FDMA -T . 次者不用於任一個鏈路。類似地， 路。黯可用於—個鏈路、兩個鏈路或者不用於任一個鍵 圖2示出了们中侧M調制器124和〇聰解調器164 201010300 的設計方塊圖。在〇Fdm 調制器124内， 214可以從發射處理器丨”拉心从 乳又戰狹映射器 接收輸出符號，將輸出符號映射 Μ次㈣付現映射 將具有零“號值的零符號映射到A 餘的次載波。快速傅立骜3缴祕,Tr 邦、耵判八 寻立葉逆變換（贿）單元216可以在一 個OFDM符號周期中蛀你 收針對總共Nfft個次載波的NFFT個 號採用nfft點的IFFT將N㈣個符號變換到時域，並提 供包括NFFT個時域輸出取樣的有用部分。在本申請的說明 中，術語「IFFT ,诵脊主__r ^ ^ ,,

」通常表不可將資料從時域變換到頻域的任 何函數。每個輸出取樣可以是—個取樣周期中所要發送的複 數值循環字首插入單元218可以拷貝有用部分的最後〜 個輸出取樣’並將所拷貝的取樣附加到有用部分的前面，以 構成包括>11„+>^個輪出取樣的〇FDM符號。重複部分可稱爲 猶環字首或保護間隔，NCP是循環字首長度。循環字首用於 防止頻率選擇性衰落引起的符號間干擾（ISI)，其中頻率選 擇性衰落疋在系統頻寬上變化的银率回應。發射機單元126 可在一個OFDM符號周期（或者簡稱爲一個符號周期）中處 理和發送OFDM符號，這一個〇FDM符號周期可覆蓋Nm+Nci 個取樣周期。 接收機單元162可以處理接收到的信號，並將輸入取樣 提供給OFDM解調器164。在〇FDM解調器」64内，循環字 首移除單元232可在—個〇]?〇]^符號周期中獲取]^„+]^1>個輸 入取樣，移除針對循環字首的Ncp個輸入取樣，並提*Nfft 個輸入取樣。快速傅立葉變換（fft)單元234可採用Nfft 點的FFT將Nfft個輪入取樣變換到頻域，並提供針對總共 201010300 nfft個次載波的Nfft個接收到的符號》在本申請的說明中， 術語「FFT」通常表示可將資料從頻域變換到時域的任何函 數。符號次載波解映射器236可獲取NPFT個接收到的符號， 將從用於傳輸的次載波獲取的接收到的符號提供給接收處 理器166’並丟棄其餘的接收到的符號。 圖3示出了圖i中的SC-FDMA調制器184和SC-FDMA 解調器144的設計方塊圖。在SC-FDma調制器184中，FFT 單元312可以接收將在一個SC-FDMA符號周期中發送的N 個輸出符號’將N個輸出符號變換到頻域，並提供N個頻域 符號。符號次載波映射器314可將N個頻域符號映射到用於 傳輸的N個次載波，將零符號映射到其餘的次載波，並提供 NFFT個輸出符號。ifft單元316可將NFFT個輸出符號變換 到時域，並提供包括^打個輸出取樣的有用部分。楯環字首 插入單元318可將循環字首附加到有用部分，並提供包括 Nm+Ncp個輸出取樣的SC-FDMA符號。 ® 在SC-FDMA解調器144内’循環字首移除單元332可在 一個SC-FDMA符號周期中獲取Νρπ +Ncp個輸入取樣，移除針 對循環字首的NCP個输入取樣，並提供Nfft個輸入取樣。FFT 單元334可將NFFT個輸入取樣變換到頻域，並提供針對總共 nfft個次載波的Nfft個接收到的符號。符號次載波解映射器 336可提供來自用於傳輸的n個攻载波的N個頻域符號，並 丟棄其餘的頻域符號。IFFT單元338可將N個頻域符號變換 到時域，並將N個接收到的符號提供給接收處理器146以進 行進一步處理。 11 201010300 基地台 1 1 Λ 土》 和UE 150中的每個都在其接收機中進行 從而以期望信號位準來獲取取樣，並避免接收機中的 電模、出現飽和。術語「飽和」與「削波」通常可替換使 用根據諸如接收機的設計之類的各種因素，可以採用 不同方式來進行。AGC可包括類比AGC及/或數位AGc (DAGC)。類比AGC是指ADc之前的agc，並可用於補 償路徑損耗衰減’以及在—定程度上補償可引起信號位準大 幅變化的衰落波動。DAGC是指Adc以後的agc，並可用 於補償信號位準中未由類比AGC校正的變化。 關於疋否進行類比AGC及/或DAGC可取決於ADC的能 力。例如，ADC可具有較大動態範® (例如，多達16位元 的動態範圍），並能夠適應接收到的信號位準中較大變化。 在此情形下，有可能忽略類比AGC並將接收到的基帶信號直 接提供給ADC。然後ADC可將處於其較大動態範圍内的值 提供給取樣。儘管可使ADC處於「不受保護」狀態但是也 9 應當對後續的接收處理器或數據機輸入處的信號位準進行 適當的縮放，從而在不考慮在接收機和ADC處接收的信號位 準的情況下滿足恒定功率位準要求。DAGC可用於確保接收 處理器輸入處的恒定平均功率位準，並可補償由遮蔽而引起 的大尺度慢衰落波動。 圖4示出了用於基於OJFDM傳輸或基於SC_FDMA傳輸的 接收機400的設計方塊圖。接收機4〇〇可包括圖〗中UE 處接收機單元162和OFDM解調器164的一部分或者基地台 110處接收機單元142和SC-FDMA解調器144的一部分。 12 201010300 在接收機400内，ADC 410可將接收到的基帶信號進行 數位化並提供ADC取樣，其中該ADC取樣具有較大範圍的 值，這些值取決於接收到的基帶信號的信號位準。DAGC單 元420可對ADC取樣進行縮放，並提供縮放後的取樣。取樣 位元選擇單元440可移除接收到的OFDM符號的循環字首或 接收到的SC-FDMA符號的循環字首。選擇單元440還可以 基於縮放後的取樣的值來提取縮放後的取樣中的位元的適 當子集，並將包括所選擇位元子集的輸入取樣提供給FFT單 元450。FFT單元450可將輸入取樣變換到頻域，並提供針 對總共NFFT個次載波的頻域符號。FFT單元450可對應於圖 2中的FFT單元234或者圖3中的FFT單元334。 DAGC單元420可提供適當信號範圍内的縮放後的取 樣，以便利用FFT單元450的整個動態範圍。在不對包括輸 入取樣在内的時域信號進行削波的前提下，可基於設定點來 調整DAGC單元420的增益（或DAGC增益），以確保選擇 正確的位元寬度。然而，即使時域信號遠低於飽和閾值，來 自FFT單元450的針對一或多個次載波的一或多個頻域符號 可能飽和達到FFT單元的最大值。 即使提供給FFT單元450的時域輸入取樣未達飽和，來 自FFT單元450的頻域符號也可能飽和。這種情況可能是由 於進行以下操作時産生的固有偏差：在時域中通過時域 DAGC對信號進行縮放，在頻域中通過FFT對信號能量進行 投射。當OFDM符號或SC-FDMA符號的全部或大部分的能 量集中在一個或少數幾個次載波中時可發生這種情況。這種 13 201010300 情況還可發生在各種操作情形中。 路上’僅可將少數幾個次载波分配於給定：E: = :: 在此情形下，分配給如的少數幾個次載波的 曰會因時域和頻域的總能量守恒而較大。 =尚功率譜部件會使FFT單元的有限動態範圍飽和，從而 會産生嚴重的信號失真。 在頻域中飽和而在時域中 盱埤干不飽和的問題可以通過始終將

DAGC增益減小適#的功率回饋量得以解決。較低的罐c 增益將減小時域信號位準，既而會將頻域符號的信號位準減 小相應的量。然而’減小DAGC增益將會抵消量化雜訊的動 態範圍》此外，減小DAGC增益實際上將會減小FFT單元的 動態範圍並在FFT輸出處產生較高的雜訊基底，這會減小接 收機的最大信噪比（SNR)以及接收機支援的峰值資料速率。 因此，一直通過減小DAGC增益來防止頻域中潛在的飽和， 會在未達飽和的大部分時間使性能變差^

在一個方面’在發生飽和時，可以進行聯合時頻Agc來 防止頻域中的飽和。可以監測FFT單元的輸出，來檢測飽和。 當檢測到飽和時，可以從FFT輸出提供反饋資訊來將頻域中 的飽和通知DAGC單元。然後DAGC單元在接收到反饋資訊 後就可進行適當的校正動作（例如，減小DAgc增益）。 圖4示出了用於聯合時頻agc的DAGC單元420的設計 方塊圖。在DAGC單元420内，乘法器424可將每個ADC 取樣乘以DAGC增益並提供相應的縮放後的取樣。功率計算 單元426可根據/> = /2+θ來計算每個縮放後取樣的功率，其中 201010300 /是取樣同相位分量，2是取樣的正交相位分量，户是取樣功 率。術語「功率」和「能量」通常可替換使用。單元426可 對多個縮放後的取樣上的功率進行取平均運算，並在每個測 量周期中提供測得的功率。加法器428可將測得的功率從設 定點調整單元432提供的經過調整的設定點中減去，並可將 誤差提供給迴路濾波器430。迴路濾波器430可對來自加法 器428的誤差進行濾波，並將DAGC增益提供給乘法器424。 如果測得的功率超過經過調整的設定點，則迴路渡波器43〇 β 可減小DAGC增益；如果測得的功率低於經過調整的設定 點’則可以增加DAGC增益。迴路濾波器430還可提供用於 DAGC增益的遽波操作、 乘法器424、功率計算單元426、加法器428和迴路遽波 器430構成DAGC迴路，該DAGC迴路在FFT單元450之前 工作在時域中^ DAGC迴路調整DAGC增益以使得縮放後的 取樣的平均功率與單元432提供的經過調整的設定點相匹 _ 配0 ❹ 爲了防止頻域中的飽和，飽和檢測器460可以從FFT單 元450接收頻域符號，並可按如下所述來檢測飽和。飽和檢 測器460可提供可指示是否檢測到飽和的飽和指示符。在一 個設計中，飽和指示符可以包括單個位元，其可以設置成第 一數值（例如「0」）來指示未飽和，或者設置成第二數值 (例如「1」）來指示FFT輸出飽和。在另一設計中，飽和 指示符可以包括多個位元，其可以指示是否檢測到飽和或者 檢測到的飽和的輕重程度（severity )。例如，飽和指示符可 201010300 以設置成第一數值（例如「〇」）來指示未飽和，設置成第 一數值（例如「1」）來指示輕度飽和，設置成第三數值（例 如2」）來指示中度飽和，或者設置成第四數值（例如「3」） 來扎示重度飽和。可針對不同的飽和等級來執行不同的枚正 動作。 在圖4示出的設計中’設定點調整單元432可以從飽和 檢測器460接收飽和指示符以及標稱設定點。在不考慮天線 φ 連接器處接收到的功率位準的前提下，可選擇標稱設定點以 利用FFT單元450的整個動態範圍。在一個設計中，單元432 可提供經過調整的設定點，其可如下設置： 調整後的離點={娜設定點如果沒有飽和 沐… 1W離點-Δ如果有飽和 式（1) 其中Δ是當檢測到飽和時設定點的減小量。在式（丨）中，設 定點和Δ採用對數單位給出，例如分貝（犯）。 在一個設計中，△可以是當單位元飽和指示符設置成指示 飽和的數值（例如「丨」）時而選擇的單個數值。例如，八可 β 等於6 dB，這將使得當檢測到飽和時輸入取樣的功率減小四 刀之一。Δ還可以使用其他值。在另一設計中，△可以是多個 可能數值中的一個，其可以由多位元飽和指示符來選擇〆例 如，對於重度飽和，△可等於較大值（例如，6dB);或者 對於輕度飽和，△可等於較小值（例如，3dB) 乂 在式（1 )不出的設計中，當檢測到飽和時可使用較小的 經過調整的設定點。較小的經過調整的設定點可産生較小的 DAGC增益，這將會減小來自乘法器424的縮放後取樣的信 16 201010300 號位準》對較小的經過調整的設定點進行的選擇可以使得 FFT輸出中的飽和得以避免或減輕。 如圖4中所示，當檢測到飽和時，經過調整的較小設定 點可在加法器428産生較大誤差。迴路濾波器43〇可對該較 大誤差進行濾波，以獲取較小的DAGC增益。由迴路濾波器 430進行的濾波可産生從因檢測到飽和而對設定點進行調整 之時到將DAGC增益減小到期望數值之時的延遲。在一個設 計中，迴路頻寬調整單元434還可以接收飽和指示符，並當 檢測到飽和時增加迴路濾波器430的迴路頻寬（例如，通過 減小迴路濾波器430的時間常數）^較寬的迴路頻寬可減小 DAGC回應時間，從而減小獲得期望的DAGC增益時的延 遲，以便快速地脫離飽和情形。通常，迴路頻寬越寬延遲 就越短《可適當增加迴路頻寬以獲取期望的延遲。例如，可 能期望將延遲減小到小於循環字首長度。這可確保在下一個 OFDM符號或SC-FDMA符號之前獲得期望的DAG(：增益。 鲁當檢測到飽和時可以減小設定點。可以使用較小的經過 調整的設疋點，直到不再檢測到飽和爲止，而那時可以使用 標稱設定點。當檢測到飽和時可以增加迴路頻寬。在檢測到 飽和時可以使用較寬的迴路頻寬。或者，只要設定點發生變 化，就可以在預定的持續時間内使用較寬的迴路頻寬。 圖5示出了具有用於聯合時頻aGC的另一個DAGC單元 422的接收機402的設計方塊圖。在DAGC單元422内，乘 法器424可將每個ADc取樣乘以dagc增益，並提供相應 的縮放後的取樣。功率計算單元426可計算每個縮放後的取 201010300 樣的功率’對多個縮放後的取樣上的功率進行取平均運算， 並在每個測量周期中提供測得的功率。加法器428可將測得 的功率從設定點中減去，並㈣差提供給迴料波器43〇。 器428的誤差進行濾波，並將 438。 迴路濾波器430可對來自加法 初始DAGC增益提供給乘法器

爲了防止頻域中的飽和，飽和檢測器Μ。可以從ρρτ單 元450接收頻域㈣，檢測飽和，並提供指示檢測到飽和的 飽和指示符。DAGC增益調整單元436可以接收飽和指示 符’並可基於飽和指示符來確定DAGC增益偏移。乘法器438 可將來自迴路濾波器43〇的初始DAGC增益乘以來自單元 436的DAGC増益偏移，並將DAGC增益提供給乘法器42扣 在一個設計中，子元436可按如下設置DAGc增益偏移： ZMGOt益偏移={ 0如果沒有醜 W如果有飽和 式C 2) 其中5是當檢測到飽和時DAGC增益的減小量。 在一個設計中，5可以是當單位元飽和指示符設置成指 示飽和的數值（例如「丨」）時而選擇的單個數值（例如， 〇·5)。在另一設計中，j可以是多個可能數值中的一個，其 可由多位元飽和指示符來選擇、例如，對於重度飽和，&可 以疋較小的值（例如’ 〇.5 );或者對於輕度飽和，j可以是 較大的值（例如，〇. 7 5 )。 在式（2)不出的設計中，當檢測到飽和時可以使用負的 DAGC增益偏移。負的daGC增益偏移可産生較小的DAGC 增益，這將會減小來自乘法器424的縮放後取樣的信號位 201010300 以使得FFT輸出中的飽

準。對DAGC增益偏移進行的選擇可以 和可得以避免或減輕。如圖5中所示， 囷4和5示出了可以依照線性單位對DAGC增益進行更 新的設計。在另一設計中，可以以對數單位（例如犯）對 鬱 DAGC增益進行更新。在該設計中，線性到對數的轉換器可 以置於功率計算單元426和加法器428之間，對數到線性的 轉換器可以置於圖4中乘法器424和迴路濾波器43〇之間或 者圓5中乘法器424和438之間。然後可以將乘法器438替 代成加法器。 在圖4和5示出的設計中，可以使用另外的反饋迴路來 將來自.頻域的反饋資訊提供給工作在時域中的DAGC單元〇 _ 另外的反饋迴路可以置於FFT輸出處，並用來檢測高功率譜 分量（例如’高於一定的閾值），並將檢測到的飽和通知時 域DAGC單元。當DAGC單元知悉檢測到飽和時，.其可以迅 速地減小設定點及/或DA.GC增益.來防止FFT輪出處可能的 ..飽和 〇 _ _ 圖4和5中的飽和檢測器460可以通過各種方式檢測頻 域中的飽和。在一個設計中’餘和檢測器460可以監測FFT 輸出處相對於系統頻寬的功率譜密度。可以基於各種準則來 聲明飽和。在一個設計中，在特定數目次載波中的每一個次 201010300 載波的功率都超過給定閾值時，可聲明飽和。在另一設計 中’在特定數目次載波中的每一個次載波中的頻域符號的至 少一個最兩有效位元（MSB )置爲丨時，可聲明飽和。例如， 置爲「1」的一個MSB可用於檢測超過最大功率的50%的 功率，置爲「1」的兩個MSB可用於檢測超過最大功率的75% 的功率’置爲「1」的三個MSB可用於檢測超過最大功率 87.5%的功率’等等。通常’可基於任意數量的具有超過閾 值的較大信號位準的次載波來聲明飽和^此外，可使用任何 適當的閾值來將信號位準量化爲較大的。可以採用不同的閎 值及/或不同數量的具有較大信號位準的次載波來定義不同 的飽和等級。例如，如果至少N1個次載波具有超過TH1間 值的信號位準’則可聲明輕度飽和；如果至少N2個次載波 具有超過TH2閾值的信號位準’則可聲明中度飽和；如果至 少N3個次載波具有超過TH3閾值的信號位準，則可聲明重 度飽和’其中Nl < N2 < N3及/或TH1 < TH2 < TH3。還可 鲁以以其他方式定義飽和以及不同的飽和等級。 不論使用哪.種機制來減小DAGC増益·，來自 FFT輸出的 反饋資訊都會使DAGC從僅在時域進行的agc變換成聯合 時頻AGC。從而可在無線系統中所可能遇到的多數操作情形 中提供穩健的性能。 在將輸入取樣塊從時域變換到頻域後，可在頻域中檢測 飽和。在一假設計中，在檢測到飽和時，可將頻域符號提供 給接收處理器以進行後續處理，即使這些頻域符號可能飽 和。在另一設計中，在檢測到飽和時，可以丟棄頻域符號。 201010300 資料封包可在多個OFDM符號或多個SC-FDMA符號中發 送。資料封包可基於來自後續OFDM符號或SC-FDMA符號 的頻域符號來得以恢復，其因DAGC增益的減小應該不經受 飽和。在另一設計中，可僅丟棄飽和的頻域符號（例如，其 功率超過閾值的），並提供其餘的頻域符號以進行後續處 理°在另一設計中，輸入取樣塊可由具有較低DAGC增益的 DAGC單元再次進行縮放，並可將再次縮放後的取樣再次施 鲁 加到FFT單元。在檢測到飽和時，還可以通過其他方式來處 理輸入取樣塊及/或對應的頻域符號。 在前面描述的設計中，可基於對頻域中飽和的檢測來調 整DAGC增益。DAGC增益可以施加到來自ADC的取樣， 以獲取FFT的時域輸入取樣。在另一設計中，基於頻域中檢 測到的飽和來調整類比增益。可在ADC之前施加類比增益。 例如’在ADC之前的一或多個可變增益放大器（vga)的 增益可由類比增益來進行調整通常，可基於檢測到飽和來 _ 調整DAGC增益及/或類比增益。可在ADC之前施加類比增 益，在ADC以後施加DAGC增益。 本申請描述的技術可改善基於OFDM的和基於SC-FDMA 的系統的接收機中動態信號縮放的穩健性和準確性，其中在 接收機處將取樣變换到頻域。..實現這些技術可採用：（i·)將 FFT輸出和DAGC互連起來的簡單反饋迴路，（u)具有適 度複雜性的幾個其他電路模組。 圖6示出了針對無線通訊進行aGC的過程6〇〇的設計。 過程600可由接收機執行，其可以是UE、基地台或其他實 21 201010300 體的一部分。接收機可採用FFT來對時域取樣進行變換以獲 取頻域符號（方塊612) 。FFT可以包括可將資料從時域轉 換到頻域的任何變換。頻域符號可以針對〇FDM符號、 SC-FDMA符號等。接收機可檢測經過FFT而得到的頻域符 號的飽和（方塊614) ^接收機可基於是否檢測到飽和來調 整增益，並可在FFT之前施加增益（方塊616)…在一個設 計中（在圖6中示出），接收機可採用増益來縮放來自adc 的數位取樣以獲取時域取樣（方塊618)。在另一設計中（在 參 ® 6中未示出），接收機可在ADC之前將增益施加到類比信 號。 在框616的一個設計中，接收機可採用在FFT之前實施 的DAGC來調整增益。當檢測到飽和時接收機可改變由 DAGC對增益進行的調整。可以將用於指示是否檢測到飽和 的反饋資訊從FFT輸出提供給DAGC，並且該反饋資訊可殉 於改變由DAGC對增益進行的調整。 • 在DAGC的一個設計中（其在圖4中示出），在未檢測 到飽和時’接收機可使用詨定點的標稱值；在檢測到飽和 時’可減小設定點。接收機可測量時域取樣的功率，並可基 於設定點和測得的功率來確定增益。接收機可確定測得的功 率和設定點之間的誤差，並可對誤差進行濾波（例如，採用 迴路濾波器）以獲取增益。在未檢測到飽和時，接收機可使 用標稱頻寬來進行濾波卜在檢測到飽和時，可增加頻寬。在 一個設計中，在檢測到飽和時，接收機可將設定點減小預定 的量。在另一設計中’接收機可將設定點減小基於飽和的輕 201010300 重程度而確定的可變量β 在DAGC的另一設計中（其在圖5中示出），接收機可 測量時域取樣的功率，並可基於設定點和測得的功率來確定 初始增益。接收機可基於是否檢測到餘和來蜂定增益偏移。 然後接收機可基於初始增益和增益偏移來確定增益。 在框6丨4的一個設計中，在特定數目的頻域符號具有超 過閾值的功率時，接收機可聲明飽和。在另一設計中，接收 機可基於經過FFT而得到的頻域符號的至少一個MSB來聲 馨日月飽和。接收機可產生指示是否檢測到飽和的飽和指示符’ 並將飽和指示提供給DAGC。在一個設計中，飽和指示符可 以包括單位元，其可以設置成第一數值以指示未飽和，或者 設置成第二數值以指示飽和。在另一設計中，飽和指示符可 指不未飽和或者多個飽和等級之一。在該設計中，接收機可 針對不同的飽和等級對增益進行不同量的調整。 圖7示出了針對無線通訊執行AGC的裝置7〇〇的設計。 ❹裝置700包括：模組712 ’其用於採用FFT對時域取樣進行 變換以獲取頻域符號；模組7丨4，其用於檢測經過FFT而得 到的頻域符號的飽和；模組716，其用於基於是否檢測到飽 和來調整在FFT之前施加的増益。在一個設针中（其在圖7 中示出），裝置還可包括模組7丨8，其用於採用增益對來自 ADC的數位取樣進行縮放以獲取時域取樣'在另一設計中 (其未在圖7中示出），裝置還可包括用於在ADC之前將増 益施加到類比信號的模組 '圖7中的模組可通過圖丨中的任 何處理器和模組來實現。 201010300 圖7中的模組可以包括處理器、電子設備、硬體設備、 電子部件、邏輯電路、記憶體、軟體代碼、韌體代碼等或者 上述各項的任何組合。 本領域技藝人士應當理解，資訊和信號可以使用多種不 同的技術和方法來表示。例如，在貫穿上面的描述中提及的 資料才曰7、命令、資訊、信號、位元、符號和喝片可以用 電流電磁波、磁場或磁粒子.、光場或光粒子或者其 任意組合來表示。 、 本領域技藝人士還將明白，結合本申請的公開内容而描 述的各種不例性的邏輯區塊、模組、電路和演算法步稀均可 以實現成電子硬體、電腦軟體或其組合。爲了清楚地表示硬 雜和軟體之間的可交換性，上面對各種示例性的部件、方 塊、模組、電路和步驟均圍繞其功能進行了整體插述。至於 這種功是實現成硬體還是實現成軟體，取決於特定的應用 和對整個系統所施加的設計約束條件。本領域技藝人士可以 ®針對每個特定應用，以多種的方式實現所描述的功能，但 疋，這種實現決策不應解釋爲背離本發明的保護範圍。 。用於執行本申請所述功能的通用處理器、數位信號處理 器（DSP )、專用積體電路（ASIC )、現場可程式閘陣列（FpGA ) 或其他可程式邏輯裝置、個別閘門或者電晶體邏輯器件、個 別硬體元件或者其任意組合，可以實現或執行结合本申請的 公開内容而描述的各種示例性的邏輯區塊圖、模組和電路。 通用處理器可以是微處理器，或者，該處理器也可以是任何 常規的處理器、控制器、微控制器或者狀態機。處理器也可 24 201010300 能實現爲計算設備的組合，例如， 4 π DSP和微處理器的組合、 多個徵處理器、一或多個微處理g盥 崎硬器與DSP内核的結合或者任 何其他此種結構。

結合本申請的公開内容而描述的方法或者演算法的步驟 可直接體現爲硬體、由處理器執行的軟艎模組或其組合。軟 體模組可以位於RAM記憶體、快閃記憶體、R〇M記憶體、 EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、可移除 磁碟、CD-ROM或者本領域熟知的任何其他形式的儲存媒體 中。一種不例性的儲存媒體耦合至處理器，從而使處理器能 夠從該儲存媒體讀取資訊，且可向該儲存媒體寫入資訊。或 者儲存.媒體也可以疋處理器的組成部分。處理器和儲存媒 體可以位於ASIC中》該ASIC可以位於用戶終端中。或者， 處理器和儲存媒體也可以作爲個別元件存在於用戶終端中。 在一或多個示例性設計中，所描述的功能可以實現爲硬 體、軟體、韌鱧或其任意組合。如果在軟體中實現，功能可 以以一或多個指令或代碼在電腦可讀取媒體上儲存或傳 輸°電腦可讀取媒體包括電腦儲存媒體和通訊媒體，其包括 任何有助於將電腦程式從一個位置轉移到另—位置的媒 體。儲存媒體可以是任何可由通用或專用電腦存取的可用媒 體。通過示例性的’而非限制性的方式，該電腦可讀取媒體 可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟記憶 體、磁碟儲存器或其他磁記憶體件或任何其他媒體，該媒體 可以用於攜帶或儲存以指令或資料結構的形式的、可由通用 或專用電腦咸者由通用或專用處理器存取的期望程式瑪模 25 201010300 组另外，任何連接也適當地稱爲電腦可讀取媒體。例如， 如果軟體使用同轴電境、光纖電窺、雙絞線、數位用戶線 或例如紅外、無線電和微波的無線技術從網站、飼 服器或其他遠方來源來傳輸，那麼同軸電纜、光纖電纜、雙 絞線DSL或例如紅外、無線電和微波的無線技術包括在媒 體的定義中。本文所使用的盤（disk)和光碟（disc)包㈣ 碟（CD)鐳射光碟、光碟、數位多功能光碟（DVD )、 軟碟和藍光光碟’其中盤通常以磁的方式拷貝資料而碟採 用鐳射以光學的方式拷貝資料。上述的組合也應當包括在電 腦可讀取媒體的範圍内。 爲使本領域技藝人士能夠實現或者使用本發明，上面對 本發明進行了描述。對於本領域技藝人士來說，本發明的各 種修改都是顯而易見的’並且本中請定義的整體原理也可以 在不脫離本發明的精神和保護範圍的基礎上適用於其他變 趙。因此’本發明並不限於本中請給出的示例和設計，而是 ❹與本申請公開的原理和新穎性特徵的最廣範圍相一致。 【圖式簡單說明】 圖1示出了基地台和UE的方塊圖。 圖2示出了 〇FDM調制器和OFDM解調器。 圖3不出了 SC-FDMA調制器和SC_FDMA解調器。 圖4示出了採用聯合時頻AGC的接收機。 圖5示出了採用聯合時頻AGC的另一接收機。 • ' . . ： . .... 26 201010300 圖6示出了進行聯合時頻AGC的過程。 圖7示出了進行聯合時頻AGC的裝置。 【主要元件符號說明】 120資料源 122發射處理器 124 OFDM調制器 ^ 126發射機 φ 132記憶體 130控制器/處理器 134排程器 148資料槽 146接收處理器 144 SC-FDMA解調器 142接收機 Φ 162接收機 164 OFDM解調器 166接收處理器 168資料槽 172記憶體 170控制器/處理器 180資料源 182發射處理器 27 201010300 184 SC-FDMA 調制器 186發射機 124 OFDM調制器 214符號次載波映射器 218循環字首插入 126發射機 162接收機 164 OFDM調制器 ^ 232循環字首移除 236符號次載波解映射器 184 SC-FDMA 調制器 314符號次載波映射器 318循環字首插入 186發射 142接收機 φ 144 SC-FDMA 解調器 332循環字首移除 336符號次載波解映射器 420 DAGC 單元 426功率計算 430迴路濾波器 432設定點調整 434迴路頻寬調整 440取樣位元選擇 201010300 460飽和檢測器 422 DAGC 單元 426功率計算 430迴路濾波器 436 DAGC增益調整 440取樣位元選擇 460飽和檢測器 612採用FFT對時域取樣進行變換以獲取頻域符號 ® 614檢測經過FFT而得到的頻域符號的飽和 616基於是否檢測到飽和來調整在FFT以前施加的增益 618採用增益對來自ADC的數位取樣進行縮放以獲取時域 取樣 712用於採用FFT對時域取樣進行變換以獲取頻域符號的模 組 714用於檢測經過FFT而得到的頻域符號的飽和的模組 φ 716用於基於是否檢測到飽和來調整在FFT以前施加的增益 的模組 718用於採用增益對來自ADC的數位取樣進行縮放以獲取 時域取樣的模組 29

Claims (1)

1. 201010300 七、申請專利範圍： 1、 一種針對無線通訊進行自動增益控制（AGC )的方法， 包括以下步驟： 獲取頻域符號的步驟’用於採用一快速傅立葉變換（FFT ) 對時域取樣進行變換以獲取頻域符號； 檢測飽和的步驟’用於檢測經過該FFT而得到的頻域符 號的飽和； 調整增益的步驟’用於基於是否檢測到飽和，調整在該 FFT之前施加的一增益。 2、 根據請求項1之方法，還包括以下步驟： 採用該增益對來自一類比數位轉換器（ADC )的數位取 樣進行縮放以獲取該時域取樣。 3、 根據請求項1之方法，還包括以下步驟： 在一類比數位轉換器（ADC )之前將該增益施加到一類 比信號。 4、 根據請求項1之方法，其中該調整增益的步驟包括以 下步驟： 採用在該FFT之前實施的數位AGC ( DAGC )來調整該 增益， 當檢測到飽和時改變由該DAgc對該增益進行的調整。 . . ... ..... · 30 201010300 5、 根據請求項4之方法，還包括以下步驟·· 將從該FFT的輸出而來的反饋資訊提供給該DAGC，其 中該反饋資訊指示是否檢測到飽和。 6、 根據請求項1之方法，其中該調整增益的步驟包括以 下步驟： 測量功率的步驟，用於測量該時域取樣的功率； 減小設定點的步驟，用於在檢測到飽和時減小一設定 點其中該設疋點確定該時域取樣的一平均功率； 確疋增益的步驟，用於基於該設定點和所測得 確定該增益。 & 7根據請求項6之方法，其中該減小設定點的 以下步驟： 匕牯 預定的量 在檢測到飽和時將該設定點減小 8、根據請求項6 以下步驟： 其中該減小設定點的步驟包括 量 ㈣設定點^、基於該飽和的輕重程度而衫的―可 變 下^，據請求項6之方法，其中該錢增益的步驟包括以 31 201010300 確定所測得的功率和該設定點之間的一誤差； 對該誤差進行濾波以獲取該增益； 在檢測到飽和時增加該濾波的頻寬： 10根據請求項1之方法，其中該調整増益的步驟包括 以下步驟： 測量該時域取樣的功率， 基於一設定點和所測得的功率來確定一初始增益， 基於是否檢測到飽和來確定一増益偏移， 基於該初始增益和該增益偏移來確定該増益。 11、根據請求項1之方法’其中該檢測飽和的步驟包括 以下步驟： 在一特疋數目的頻域符號具有超過一閾值的功率時聲明 飽和。 12根據明求項1之方法，其中該檢測飽和的步驟包括 以下步驟： 基於該頻域符號的至少一個最高有效位元來檢測飽和。 13、根據請求項1之方法’還包括以下步驟： 產生指示是否檢測到飽和的一飽和指示符，其中該飽和 指示符用於調整該增益。 32 201010300 $ 13之方法，其中該飽和扣-個位元，其中將該單彳 3不符匕括一單 和，或者設置成一第-鲂估』 值以指不未飽 罘一數值以指示飽和。 方法，其中該飽和指示符指示未飽 ’並且其中針f十不同料等級對該 15、根據請求項丨3之 和或者多個飽和等級之_ 增益進行不同量的調整。

   16、根據請求項】 分頻多工（OFDM ) (SC-FDMA)符號。 之方法，其中該頻域符號針對一正交 符號或者一單载波分頻多工存取 (AGC)的裝 17、一種針對無線通訊進行自動增益控制 置，包括： 快速傅立葉變換（FFT ) t FFT而得到的頻域符 獲取頻域符號的構件，用於採用一 鬌 對時域取樣進行變換以獲取頻域符號 檢測飽和的構件，用於檢測經過該 號的飽和； 調整增益的構件，用於基於 FFT之前施加的.一增益。 是否檢測到飽和 調整在該 18、根據請求項17之裝置，還包括： 用於採用該增益對來自一類卜叙 7 ^ θ 頌比數位轉換器（ADC)的數 位取樣進行縮放以獲取該時域取樣的構件。 33 201010300 19、根據請求項17之裝置，其中該調整增益的構件包括： 用於採用在該FFT之前實施的數位AGC ( DAGC)來調 整該增益的構件； 用於當檢測到飽和時改變由該DAGC對該增益進行的 整的構件。 * 2〇、根據請求項17之裝置，其中該調整増益的構件包括： 測量功率的構件，用於測量該時域取樣的功率； 減小設定點的構件，用於在檢測到飽和時減小一設定 點，其中該設定點確定該時域取樣的一平均功率； 確定增益的構件，用於基於該設定點和所測得的 確定該增益。 鬌 件 21、根據請求項20之裝置，其中該確定增益的構件包右 用於確定所測得的功率和該設定點之間的一誤差的 用於對該誤差進行濾波以獲取該增益的構件， 用於在檢測到飽和時增加該濾波的頻寬的構件。 ^根據請求，17之裝置，其中該調整增益的構件包括 用於測量該時域取樣的功率的構件， 用於基於一設定點和所測得的功率來 構件 π疋一初始增益έ 34 201010300 用於基於是否檢測到飽和來確定一增益偏移的構件， 用於基於該初始增益和該增益偏移來確定該增益的構 件。 23、 根據請求項17之裝置’其中該檢測飽和的構件包括： 用於在一特定數目的頻域符號具有超過一閾值的功率時 聲明飽和的構件。 攀 24、 一種針對無線通訊進行自動增益控制（AGC )的裝 置，包括： 至少一個處理器，用於： 採用一快速傅立葉變換（FFT)對時域取樣進行變換 以獲取頻域符號； 檢測經過該FFT而得到的頻域符號的飽和； 基於是否檢測到飽和_’調整在該FFT之前施加的一增 • 益。：： 25、 根據請求項24之裝置，其中該至少一個處理器用於： 採用該增益對來自一類比數位轉換器（ADC)的數位取 樣進行縮放以獲取該時域取樣。 26、 根據請求項24之裝置’其中該至少一個處理器用於： 採用在該FFT之前實施的數位AGC ( DAGC)來調整該 增益， 35 201010300 當檢測到飽和時改變由該DAGC對該增益進行的調整。 27、 根據請求項24之裝置’其中該至少一個處理器用於： 測量該時域取樣的功率； 在檢測到飽和時減小一設定點，其中該設定點確定該時 域取樣的一平均功率； 基於該設定點和所測得的功率來確定該增益。 28、 根據請求項27之裝置，其中該至少一個處理器用於： 確定所測得的功率和該設定點之間的一誤差； 對該誤差進行濾波以獲取該增益； 在檢測到飽和時增加該濾波的頻寬。 29、根據請求$ 24之裝置，其中該至少一個處理器用於 測量該時域取樣的功率，、 基於一設定點和所測得的功率來確定一初始增益， 基於是否檢測到飽和來確定一增益偏移， 基於該初始增益和該增益偏移來確定該增益〆 3〇、根據請求項24之裝置，其中 . 主少一個處理器用士 飽和 在一特定數目的頻域符棘呈古μ乃 曰町凋埤符唬具有超過一閾值的功 υ。 聲 31 .種電腦程式産品，包括 36 201010300 電腦可讀取媒體，包括： 用於使至少一個電腦採用一快速傅立葉變換（FFT) 對時域取樣進行變換以獲取頻域符號的代碼； 用於使該至少一個電腦檢測經過該FFT而得到的頻 域符號的飽和的代碼； 用於使該至少一個電腦基於是否檢測到飽和，調整在 該FFT之前施加的一増益的代碼。

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