专利名称：用于时分双工接收器的自动增益控制的制作方法
背景本发明一般涉及无线通信系统。更明确的说，本发明涉及一种改良的自动增益控制(AGC)电路，其用于时分双工(TDD)，时分多址(TDMA)或时分码分多址(TD-CDMA)接收器。为简单起见，此接收器自始至终均指TDD接收器。
在此技术领域中众所周知，由于数据速率的变化或在一时隙中有效用户的数量变化，会导致在一TDD帧的相邻时隙间功率的显著变化。为了确定正确的AGC增益，AGC电路在接收到第一N符号时，对其符号功率进行估算。在此估算过程期间，由于此时不完善的增益控制，将造成用于数据估计的符号丢失。根据初始的增益估计准确率，此估计过程将花费很长时间。
一典型的TDD帧通常包括15个时隙。每个时隙包含两个由训练序列分隔的突发数据，其后为一形成帧的末端的保护周期。突发数据传输所需数据，而训练序列用于执行信道估计。因为训练序列用于执行信道估计，所以增益在整个时隙上必须恒定，以获得对信道准确的估计。
现有技术下的AGC方法具有缺陷。由于所接收的TDD帧中的编码数量和其相关功率均未知，AGC电路花费了较长的不必要时间以调整到正确的增益水平。为确定所估计的符号，接收器接收一时隙的数据值并基于训练序列执行信道估计。信道估计假设增益恒定，并且在估算过程期间符号功率已知。如果AGC在训练序列或任一突发数据期间激活，则会发生对信道估计的干扰。如果前几个数据符号的信号强度明显小于TDD帧中剩下的符号，则这些数据符号将由于符号的微弱而无法被正确的接收。因此，基于此现有技术下的AGC方法的信道估计最终导致信道估计的缓慢和不十分精确，发明内容本发明为一种增强的TDD帧结构，其包括用于增益估计的前同步码，并且本发明还包括一种使用此增强的TDD帧的方法与装置。此前同步码使得AGC电路可以快速的估算所接收信号的功率水平并由此调整增益水平。这实现了对突发数据中的所有数据符号的正确接收，并导致产生一更为精确的训练序列信道估计。其还允许TDD接收器中的AGC电路变得更为简单。通过利用具有二进制移相键控(BPSK)格式的前同步码实现进一步的改良。
图2显示了一处理
图1所示突发通信的AGC电路结构图。
图3显示了使用图2所示电路进行信道估计的方法流程图。
优选的
具体实施例方式
图1显示了一改良的TDD突发通信10，其具有一前同步码11，两个突发数据12，16，一训练序列14，两个传送格式组合指示(TFCI)周期15，17，以及一保护周期18。如图所示，突发通信10包含TDD信号架构的一个时隙。两个突发数据12，16由一训练序列14和两个TFCI周期15，17分隔。
TDD突发通信10的每个部分支持不同的功能。训练序列14帮助传输器信道的估算。两个突发数据12，16包含突发通信10的数据承载部分，并用于传输所需数据。利用传输设置处理通信系统的行政职能。TFCI周期15，17存储关于这些传输设置的信息位并指导接收器如何在突发通信10中划分数据。保护周期18不具有信息，其充当连续时隙间的分界间隔。
根据本发明，前同步码11包含一个或多个符号。前同步码11优选为二进制移相键控(BPSK)格式，尽管这不是必须的。优选使用BPSK符号格式，因为平方BPSK信号可简单确定功率估计。剩下的突发通信10为四相移相键控(QPSK)格式。前同步码11的内容允许实现对信号功率水平更简单的估计。前同步码11优选为一伪随机序列，随机产生并保持为一固定序列。由于此伪随机序列对每个时隙均相同，仅需为系统提供一单一相关器即可简化同步过程。还将最大化扩展伪随机信号，以避免不利的功率集中现象。此外，使用伪随机信号可以消除信号中的直流偏压。
图2显示了根据本发明制造的一简化的自动增益控制(AGC)电路，其利用了前同步码11。此AGC电路30包含一可变电压衰减器(VVA)39，一模数转换器(A/D)34，一转换器41，一功率估计单元35，一参考功率47，一加法器36，一反馈滤波器37，以及一数模转换器(D/A)38。转换器41，功率估计单元35，参考功率32，加法器36，反馈滤波器37，以及D/A转换器38共同组成一反馈环43。
此VVA39为一标准电子装置，其用于AGC电路中，负责接收一输入信号并调整放大器增益以维持恒定输出信号电平供接收器进一步处理。A/D转换器34接收来自VVA39的模拟信号输出并输出一数字信号33。功率估计单元35接收此数字信号33并利用预定算法对此数字信号进行数学处理，以平均组成此突发通信10的符号序列的功率水平。优选利用下列公式估算功率Pest=1NΣj=1NIj2+Qj2]]>方程式(1)将此平均功率水平提供给加法器36的第一输入，作为功率估计信号43。加法器36将两信号输入简单相加，它们是1)功率估计单元35输出的功率估计信号43；及2)参考功率单元47输出的参考功率信号32。由于参考功率单元47输出的参考功率信号32优选为一负信号，所以本质上从功率估计信号43中减去了参考功率信号32，从而产生了误差信号40。接着，此误差信号40输入到反馈滤波器37。此反馈滤波器37为一积分器，或一低通滤波器。此反馈滤波器37设置反馈环的时间常数，以确保稳定性并消除此误差信号40的变化。此滤过的输出信号48输入到转换器41。
此转换器41确定此滤过的输出信号48是否在一预定的容许阈值之内。如果在，此转换器41将保持此滤过的输出信号48，进而当转换器41打开时，使转换器输出信号49与此滤过的输出信号48维持在同一水平。如果滤过的输出信号48不在预定的容许阈值之内，则转换器41允许滤过的输出信号48通过反馈滤波器37发生波动。接着，D/A转换器38将转换器输出信号49转变为模拟信号50，并且此模拟信号50充当调整VVA39增益的控制信号。A/D和D/A转换器34，38众所周知，并广泛应用于此技术领域，在此不再赘述。
参看图3，其显示了根据本发明的一种优选方法100。此方法开始于突发通信31开始通过VVA39的步骤101，并且此突发通信随后经由A/D转换器34数字转换。数字信号33进入反馈环43并接着由功率估计单元35在步骤102进行处理。负的预定参考功率信号32在加法器36与功率估计信号相加，形成一误差信号40(步骤103)。此误差信号40被反馈滤波器37平均(步骤104)。执行一决策步骤105以确定误差信号40是否足够低(即，低于阈值)，以至可以完成信道估计过程。如果误差信号40低于误差阈值，则信道估计过程完成，并且由转换器41设置反馈环43，以保持VVA39控制信号对于剩下的时隙恒定(步骤106)。
但是，如果误差信号40高于容许阈值，则由D/A转换器38转换来自滤波器37的控制信号，此信号充当VVA39的控制信号(步骤107)，并且重复信道估计。将关于前同步码的第二符号功率再次重复估计和衰减调整过程，或重复多次，直到将误差减小到可接受的水平并且转换器41被激活。接着，VVA39提供的衰减对于剩下的时隙固定(步骤106)。优选对于每个时隙重复此过程。
根据本发明，对于硬件方面，使用前同步码的一个优势在于减少了A/D转换器34的所需大小。根据本发明，视需要，A/D转换器34的典型大小为六(6)到十(10)位。
权利要求
1.一种TDD无线通信系统，其中将一通信信号分成连续的时隙，每个时隙再细分为下列部分，包括一前同步码，其为二进制移相键控(BPSK)格式，位于所述时隙的起始处；一训练序列，其位于所述时隙的中央；一对数据包；两个传送格式组合指示(TFCI)部分，每个均位于所述训练序列和一个所述数据包之间；以及一保护周期，其位于所述时隙的末端。
2.如权利要求1所述的系统，其中该前同步码为伪随机码，并且其对于每个时隙的序列均相同。
3.一种在TDD通信系统中用于自动增益控制(AGC)的方法，其中通信信号的每个时隙包含一BPSK前同步码，此方法包括估算所述信号；将所述信号与预定参考功率进行比较；基于上述比较计算出一误差信号；以及调整所述通信信号的衰减。
4.如权利要求3所述的方法，其中该前同步码为伪随机码，并且其对于每个时隙的序列均相同。
全文摘要
一种用于一TDD通信系统中自动增益控制(AGC)的方法和系统，其中通信信号的每个时隙包含一二进制移相键控(BPSK)格式的前同步码，其位于每个时隙的起始处。由于此前同步码允许AGC快速估计信号强度并据此调整增益，从而改善了接收器的信道估计功能。这实现了对在突发数据中跟随前同步码的所有数据符号的正确接收，并导致产生一更为精确的训练序列信道估计。其还允许TDD接收器中的AGC电路变得更为简单。
文档编号H04L5/14GK1475056SQ01819109
公开日2004年2月11日 申请日期2001年10月10日 优先权日2000年10月10日
发明者R·L·奥利森, T·A·阿克斯纳斯, L·卡扎克维奇, R L 奥利森, 宋 , 阿克斯纳斯 申请人:交互数字技术公司