具有集成宽带干扰检测的agc的制作方法

专利名称：具有集成宽带干扰检测的agc的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及通信接收器，更具体地涉及包括宽带干扰信号检 测的自动增益控制(AGC)系统。
背景技术：
自动增益控制或者说AGC系统是普遍公知和广泛使用的。但是 目前所开发和建议的通信系统，如UMTS (通用移动电话系统)—— 在涉及空气接口时也称为WCDMA (宽带码分多址)，以复杂的调制 机制和信道编码机制来考虑相对较高的数据速率，每一个机制都预计 会对用于将在这些系统中部署的接收器的整个AGC系统施加非常严 格的要求。公知的AGC系统典型地存取信道上(on channel)信号电平 并由此进行增益调整。接收器体系结构也在不断发展，并且部分因为经济压力，在接收 器前端和中间频率(IF)级中并入更少的选择性。从业者选择作为替 代在后面的数字处理级中并入选择性。不幸的是，这意味着可能有更 宽频带的信号存在于前端、IF级或模拟数字转换器(ADC)(用于将 接收的模拟信号转换到数字域)。前端以及尤其是后面的接收器级如 IF级或ADC可能被大的近频带或频带外(信道外(off-channel))信号 弄得过载的可能性随着选择性的减小而增加。这可能对成本效率高的 ADC导致严重的过栽条件(超过动态范围).


附图用于进一步图解各个实施例，并说明根据本发明的各种原理 和优点，其中在所有各附图中相似的附图标记表示相同或功能相似的 元件，该附图与下面的详细描述一起并入本说明书中并成为说明书的一部分。图1以示例性的接收器示出按照本发明的自动增益控制(AGC) 系统的示例性实施例；图2示出信道上信号和各种信道外信号的频率关系的示例图； 图3和图4示出AGC系统如图1的系统中的方法的流程图的实施例；图5示出针对图1中AGC系统的增益控制曲线和各种模拟数据； 图6和图7示出表示针对图1中AGC系统的增益控制的测量数据。
具体实施方式
总的来说，本公开文件涉及向通信单元或更具体地说向在其中进 行操作的该通信单元的用户提供服务的通信系统和设备。更为具体地 说，讨论和描述了体现在用于为通信单元中的接收器提供自动增益控 制(AGC)系统的装置和方法中的各种创造性构思和原理，其中AGC 系统运行以防止接收器中的各种功能受到信道外或频带外信号以及正 常信道上AGC的影响。特别感兴趣的系统和接收器是已开发和已部 署的系统和接收器，如UMTS (通用移动电信系统)/WCDMA (宽带 码分多址)系统等等以及这些系统和在其中运行的设备的扩展、演化 等等，尤其是在这些系统和设备共存并且与其它系统如遗传GSM (全 球移动系统)系统协作之处。注意，如在接收器或UMTS/WCDMA 系统的上下文中描述，确信按照本发明的构思和原理可应用于数字信 号处理领域的很多系统，在该领域中可能由于噪声或其它不期望的人 为因素而存在过栽状况。如下面进一步讨论的，本发明的各种原理及其組合有利地用于检 测可能导致一个或多个功能如模拟数字转换器(ADC)过栽的信道外 或频带外信号，并且按照需要在这种状况下进行受控的增益减小，由 此避免相反情况下可能会发生的任何有害影响。本发明的AGC系统 和技术尤其可有利地用在示例性的WCDMA接收器中，由此减轻与公
知AGC系统关联的各种问题，并有助于实现更低成本更高性能的接 收器，同时仍然提供自主且低功耗版本的AGC系统，如果利用这些 原理或其等价物的话。提供该快速公开是为了以使得能够的方式进一步说明实现和利 用按照本发明的各种实施例的最佳模式。该公开还用于增强对本发明 原理和优点的理解和评价，而不是要以任何方式限制本发明。本发明 仅通过所附权利要求，包括在本申请未决期间所进行的任何修改以及 所授权的权利要求的所有等同物来限定。还要理解相关术语，如果存在的话，如"第一，，和"第二"、"顶部" 和"底部，，等只用于将实体或动作彼此区分开而不必要求或暗示这些实 体或动作之间实际存在任何这种关系或顺序。本发明功能的很大部分和很多本发明原理用集成电路(IC )和软 件或固件指令如定制或半定制IC如专用IC,或在其中，最佳实施。 希望本领域技术人员尽管可能面临由例如可用时间、当前工艺和经济 考虑刺激的很多努力和很多设计选择，在由这里公开的构思和原理的 引导下，将能够很容易地以最少的实验产生这样的指令和IC。因此， 为了简短和最小化任何使本发明原理和构思模糊的风险，对这些软件 和IC—如果存在的话一的进一步讨论将限于涉及优选实施例的原理 和构思的实质。参照图1,讨论和描述包括自动增益控制(AGC)系统的各种实 施例之一的示例性接收器的一部分。图1的接收器部分是从天线到信 道滤波器的接收器前端，如用于WCDMA或UMTS信号的接收器或 其它适用于高度集成和处理复杂调制高数据速率信号的相对宽带的接 收器。该接收器包括或交互耦合到在一个或多个射频(RF)放大器或 低噪声放大器(LNA ) 103上的普遍公知的天线(未示出).LNA 103 和关联电路包括旁路开关装置105，其允许LNA可控地用作可操作以 将固定的衰减量(在一个实施例中例如是18dB)切换到接收路径的衰减 器级。具体地说，该开关装置在运行时放弃(forego)该用于所接收信号 的增益量。LNA 103的输出端耦合到混合级107，混合级107如所公
知的那样用于将射频信号降频转换为中间频率(IF)或基带频率。该 混合级是复杂的混合器，其由本地振荡器(未示出)驱动并提供正交 信号分量，例如公知的同相(I)(图1中上面的功能或信道)和正交 (Q)(图1中下面的功能或信道)信号分量。来自混合级107的降频转换的接收器信号被低通滤波器109滤 波。具体地说，I信道和Q信道信号分别由低通滤波器109滤波，该 滤波器例如是拐角频率设置为容纳任何感兴趣信号的带宽的电阻器电 容器滤波器。来自低通滤波器109的输出或I和Q信道耦合到各个可 变增益放大器(PMA—混合器后放大器)111。 PMA是可以根据增益 控制信号放大所接收信号的可变放大器。PMA具有通过增益控制输入 113可变或可控的增益，并且可以响应可变控制信号用作可变衰减器， 以提供针对所接收信号(I和Q信道)的可变量的衰减或增益。PMA 111在一些实施例中设置为以通常3dB的步长为I和Q信道信号提供 大约-30到+ 15db (45dB范围)的衰减或增益控制。PMA 111的输出 耦合到另一个低通滤波器115， I和Q信道各有一个。在一个或多个 实施例中，这些低通滤波器实现为具有实极点(real pole)的6dB反相 放大器、具有两个复数极点和统一(unity)增益的两个有源双四元组 (bi-qiiad)滤波级以及输出緩冲器。在一个示例性实施例中，基于模拟 的集成电路包括混合级107到低通滤波器115。低通滤波器115的输出在一个或多个实施例中耦合到数字集成电 路，该数字集成电路包括模拟数字转换器、各种数字电路和基于数字 信号处理的功能性。具体地说在示例性实施例中，低通滤波器115的 输出耦合或施加到模拟数字转换器(ADC ) 117, I和Q信道信号各有 一个ADC。在一个适用于WCDMA接收器的示例性实施例中，ADC 是基于第二阶sigma delta (西格马-德耳塔)的ADC，其12X过采样(对 WCDMA信号的码元速率是3.84M码元/秒)并以46.08Mw/s (百万 字每秒)的速率提供6位输出字。来自ADC117的输出耦合到正常接 收数据路径119和信道外处理路径121。接收数据路径119包括可以布置和配置为例如在端子125提供信
道上自动增益控制(AGC)指示的信道上检测器123。该信道上检测 器123可以称为"信道上AGC检测器，，或"窄带AGC检测器"。接收数 据路径119包括抽取来自ADC 117的I和Q信道信号的高阶抽取滤波 器127。高阶抽取滤波器在一个实施例中按因子3抽取I和Q信号， 利用公知的3级级联梳状滤波器来以15.36MHz速率提供包括14位字 的输出信号。抽取滤波器127向信道滤波器129、具体地说向I和Q 信道滤波器提供I和Q输入信号。信道滤波器在一个或多个实施例中 包括公知的半频带类型的滤波器，其进一步按因子2抽取相应的输入 信号。半频带滤波器后面是与I和Q匹配的选择性滤波器，其提供对 系统中其它滤波器等的补偿，并且以7.68MHz运行以按7.68MHz提 供包括13位字的输出信号。来自信道滤波器129的输出信号耦合到附 加的接收处理131 (解调、误差较正等与本发明无关的)以及信道上 AGC处理。通过接收器的滤波调整(lineup)的合成响应布置和配置为 向WCDMA信号提供平方根升余弦响应，其具有适用于接收感兴趣信 号的带宽如1.92-2.0MHz。注意， 一些或所有数字滤波器或其它数字 信号处理可以双重用途地执行，即可以在I和Q信道信号之间多路复 用，由此在集成电路实施例中节省一些硅面积。在很多实施例中，信道上AGC处理包括信道上信号电平检测器， 其如在示例性形式中所示为信道上功率检测器路径。信道上功率检测 器路径在可编程带宽上对到来的I和Q信道信号进行采样、滤波和集 成，并将累加/标准化的值转换为dB，然后计算接收信号强度指示 (RSSI)值。该信息用于控制PMA111的增益或衰减，并且在"正常" 情况下为给定频带切换到LNA 103或者切换出LNA 103。信道上功率 检测包括计算平方和(I、Q"的平方和功能133，其用于计算所检测的 功率或信道上功率电平。平方和功能133还对进入信道上AGC的带 内I和Q信道信号或数据流进行滤波和累加.IIRHP滤波器(未具体 示出)放置在平方和功能133之前，并对到来的数据流执行可编程高 通滤波(拐角频率大约是100KHz)，以消除可能由混合级107等等 导致的任何DC偏移(这保证了环路稳定性)。
平方和功能133耦合到作为公知的累加并转储(dump)滤波器的 环路滤波器135,其提供对应于信道上信号电平如功率电平的输出信 号。环路滤波器135在一个或多个实施例中设置为累加大约1000个码 元(260微秒)。该累加时间和反馈延迟以及转换延迟一起使得大约 每270微秒更新一次。环路滤波器在很大程度上建立起本领域技术人 员可以理解的信道上AGC控制环路动态特性。该环路滤波器的输出 和对应信号耦合到RSSI计算器137，后者向比较/滞后功能139以及 在141的其它接收处理功能提供RSSI值。注意，RSSI计算器包括 AGC控制输入143 (下面将进一步讨论)，该输入用于调整RSSI值， 并由此引起(account for)由各种增益控制级如LNA 103或PMA 111提 供的任何衰减，使得RSSI值代表天线上的功率输入。比较/滞后功能 139将信道上信号电平如信道上功率电平与可编程的信道上阈值相比 较。比较/滞后功能139由此检查所检测的信道上功率是否满足(高于 或低于)可编程信道上阈值，以确定是需要例如PMA或LNA更多还 是更少的衰减。这反映在端子125的信道上AGC指示中。可以理解 需要信道上AGC系统具有一定精度。因此，端子125处的AGC指示 可以包括幅度和符号两者，其中幅度表示RSSI值和阈值之间的差值 并由此表示可能需要的衰减变化量。注意，滞后的运行是要施加两个 不同的阈值，如高阈值，其在被信道上RSSI值超过时表示更多的 衰减是必要/合适的；以及低阈值，其在RSSI低于该低阈值时表示需 要更少的衰减。通过合适的选择高和低阈值，可以减小由信道上AGC 环路造成的不同增益或衰减设置之间的摇摆(hunting)或来回切换 (toggling),信道上AGC指示耦合到下面将描述的信道上状态机或控 制器143中。信道外处理路径121包括信道外信号检测器145，其布置和配置 为例如在端子146、147或者通过或门148在端子149提供一个或多个 信道外AGC指示。信道外信号检测器可以称为"宽带AGC检测器"， 其在在一个或多个实施例中是数字宽带AGC检测器。宽带检测器路 径对来自ADC 117的I和Q信道信号进行采样、滤波和集成，以提供 对信道外信号电平的估计，如用于改变干扰信号类型的信号电平，该干扰信号例如是来自相邻信道的其它WCDMA信号或GSM信号或其 它载波或其它可能落入下面将参照图2进一步讨论的接收器系统的带 宽中的干扰信号。信道外信号检测器包括宽带抽取滤波器，其在一个实施例中是低 阶抽取滤波器151，如分别用于来自ADC117的I和Q数字信号的滤 波器。抽取滤波器151在一个实施例中提供一级梳状滤波。注意，各 种实施例可以在高阶抽取滤波器127中的一级梳状滤波之后使用交织 的RX_IQ信号。该单级的抽取滤波使得信道外信号检测器可以测量 宽的带宽上的信道外干扰，并由此测量2.7MHz、 3.5MHz处的干扰， 或者在相邻5MHz信道中的WCDMA干扰。来自低阶抽取滤波器151 的输出耦合到高通滤波器(HPF) 153。 HPF 153是拐角频率大约为 2.5-2.6MHz的无限脉冲响应滤波器。HPF 153可编程(拐角频率或带 宽、增益等)为对到来的数据流如I和Q信道信号进行高通滤波。HPF 153布置和配置为抑制或衰减信道上信号，并由此保证不管什么由信 道外检测器检测的信号都是信道外信号或干扰。来自HPF153的输出耦合到宽带功率检测器155和宽带峰值检测 器157。宽带功率检测器在一个实施例中包括平方和功能155。平方和 功能包括与环路滤波器159耦合的输出。这些一起按照类似于上述信 道上路径的方式运行。注意，在各种实施例中，宽带功率检测器可以 有利地用于检测诸如相邻信道的WCDMA信号的信号的功率电平。环 路滤波器159的输出耦合到比较器，如比较/滞后块161，其将检测的 功率电平如干扰功率电平与在163可得到的一个或多个功率或宽带阈 值比较，并由此基于宽带干扰阈值确定是否指示例如PMA的更多或 更少衰减。比较/滞后块161在端子146提供对应于信道外功率电平的 信道外AGC指示或信道外宽带AGC指示。宽带峰值检测器157包括公知的用于估计信号包络幅度的峰值检 测器。对由峰值检测器检测的峰值电平的指示耦合到环路滤波器165。 环路滤波器165类似于环路滤波器135,并执行类似于环路滤波器135
的功能。但是在一个或多个实施例中，集成时间更短，如100-500码 元或大约25-130微秒，由此产生大约30-150微秒的更新周期。注意， 在各种实施例中，宽带峰值检测器可以有利地用于检测诸如相邻信道 的窄带干扰的信号如GSM信号的峰值电平。环路滤波器165的输出 耦合到比较器，如另一个比较/滞后块167，其将检测的功率电平如干 扰峰值电平与在171可得到的一个或多个峰值或窄带干扰阈值比较， 并由此基于窄带干扰阈值确定是否指示例如PMA的更多或更少衰减。 应当注意，峰值阈值可以不同于上述功率阈值或相对于上述功率阈值 独立选择地变化，例如在一个实施例中峰值阈值选择为超过功率阈值 大约6-12dB。注意，环路滤波器159、 165还可以使它们各自的累加 时间相互独立地调整或编程。比较/滞后块167在端子147提供对应于 信道外峰值电平的信道外宽带AGC指示。基于功率和峰值的AGC指 示是在或门148执行OR运算，并耦合到信道外状态机或控制器173。 注意，控制器173与控制器143相互耦合。信道上控制器143和信道外控制器173分别与信道上AGC指示 和信道外AGC指示耦合，并一起用作配置为提供对应于信道上AGC 指示或信道外AGC指示的增益控制信号的控制器。该控制器由此包 括与信道上AGC指示耦合的信道上控制器以及与信道外AGC指示耦 合的信道外控制器，其中信道上控制器和信道外控制器合作以用于提 供增益控制信号，具体地说是在175的包括多个控制行(PMAM:0， LNA01，..丄NAN1)的数字增益控制信号。PMAM:0向数字模拟转 换器(DAC) 177传送4位控制信号。该控制信号由DAC177转换为 模拟增益控制信号，并且该信号用作增益控制信号113以调整PMA 111的增益或衰减。如下面参照图3和图4进一步讨论的，信道上和 信道外控制器合作以按照各种方式运行，包括具有或没有信道外干 扰的信道上AGC控制；信道外AGC控制，其中信道上AGC控制(至 少PMA部分)关闭或被禁止，尽管在一个或多个实施例中信道上AGC 检测器系统连续运行并且提供上述RSSI信号，并且连续控制LNA 103;以及信道上AGC恢复模式.例如，在信道上AGC指示对应于
小于信道上阈值或在某些实施例中高于信道上阈值的信道上信号，并且信道外AGC指示对应于高于信道外阈值的信道外信号时，信道上 控制器关闭，并且信道外控制器提供增益控制信号。参照图2，简要讨论和描述从图1的接收器和AGC系统来看的 信道上和各种信道外信号的频率关系的示意图。水平轴201示出相对 于信道上信号202的中心频率的频率，而垂直轴203是相对振幅或功 率。信道上信号205可以低于-100dBm (接收器的灵敏度)，并且占 据3.8至4.0MHz的两侧(two sided) 3dB宽带，其中信道间隔为 5.0MHz。位于相邻信道的类似信号207如UMTS或WCDMA信号占 据以等于从信道上信号的中心频率中去掉5.0MHz的频率为中心的大 约4.6MHz的带宽，并且可以具有高达-52dBm的振幅(即比信道上信 号大48dBm),注意，该干扰信号可以随着信道上信号202增加到 -25dBm而dB对dB (dB for dB)地增加。可以比较靠近信道上信号的 其它信号或干扰信号是窄带干扰，如GSM信号(带宽大约是25KHz )， 其中在2.7MHz处示出 一个GSM信号209，在3.5MHz处示出另 一个 GSM信号211，每个信号都具有高达-44dBm的振幅或功率(比这一 个信道信号高56dBm).注意，可以存在另外的干扰(未示出)。这 些干扰信号类似地可以随着信道上信号dB对dB地增加。图2还示出 代表高通滤波器153的一个实施例的示例性频率响应曲线213。注意， 信道上信号会被高通滤波器大大衰减，而信道外干扰不会。图2示出可能以很少或有限的选择性在ADC 117前端或之前产 生的各种问题，即ADC 117或由于各种因素包括经济因素以及功耗、 尺寸和重量因素而固有地具有有限动态范围的其它更靠前或更靠后的 功能，可能被大的信道外干扰信号如信号207、 209或211弄得过栽(超 过动态范围)。由于传统的信道上AGC系统(参见123)必须向信道 上信道信号的接收信号强度(RSSI)提供一定的分辨率，以有助于合 适地接收该信号，因此传统的系统没有装备成处理信道外干扰。信道 上AGC系统在进行很多或全部系统滤波之后处理窄带信道上信号(见 高阶抽取滤波器127和信道滤波器129)，因此不测量信道外信号， 如信号207-211，并因此不能避免或减轻可能例如在ADC 117发生 的任何过载条件。根据本发明的一个或多个实施例有利地解决这些和 其它问题。信道外信号检测器121，考虑到具有其频率响应曲线213 的高通滤波器153，具体地对信道外信号电平进行评估，并与信道上 AGC系统合作以便于整个接收器系统的合适增益控制。参照图3和图4，将讨论和描述根据一个或多个实施例的如图1 的系统在AGC系统中的方法的流程图。尽管这些方法在上下文合适 时是参照图l来讨论的，可以理解该方法可以在图l的系统中实践， 并且还可以用其它适当配置的装置实施或实践，只要利用根据下面讨 论的构思或原理即可。图3和图4示出接收器中有助于自动增益控制(AGC)的方法 300、 400。该方法包括提供信道上AGC指示(401对应于来自137的 RSSI数据)和信道外AGC指示(301对应于来自159或165的输出 数据)；选择信道上AGC指示和信道外AGC指示中的至少一个；并 且响应该选择，提供取决于信道上AGC指示和信道外AGC指示中的 该至少一个的增益控制信号，注意，给定各AGC数据或指示，图3 和图4的平衡很大程度上专用于选择合适的数据或指示并根据该选择 和下面将要讨论的其它规格提供合适的增益控制信号的细节。注意，信道上AGC数据或指示可以大于或小于强信号阈值(单独就可以导 致过栽条件的大的信道上信号)或大于或小于(例如小于)正常的信 道上阈值。还要注意，信道外数据或AGC指示可以大于或小于表示 可能存在大的信道外信号或干扰的HI(高)阈值(功率或峰值)，或者 大于或小于表示不再存在大的信道外信号的LOW(低)阚值。图3和图 4的各种方法或过程合作以根据信道上和信道外AGC数据或指示的 各种状态提供合适的增益控制信号.参照图3，示出包括对应控制器(例如信道外检测器121和信道 外控制器173)的专用于信道外AGC系统的过程。首先在301，确定 信道外数据是否准备好。该数据将由于高通滤波来自ADC的输出的 接收器信号而可获得，从而提供例如干扰信号。这也使得在环路滤波
器159、 165的输出端可获得由于最近AGC增益控制更新等而产生的 任何新数据有足够的时间(反馈延迟、滤波器累加时间、数据转换等)。 该信道外或输入数据(滤波器159、 165的输出)相对于各种阈值进行 检查或与该阈值比较，如表示干扰的信道外功率电平的数据(例如，对 应于W-CDMA或UMTS信号)与功率阈值比较，同时表示干扰的信 道外峰值电平的数据(例如对应于GSM信号)与峰值阈值比较。基 于该检查或比较，该路径前进到305或该路径前进到307。假定信道外AGC数据或指示超过HI阈值，由此存在强的信道 外信号如干扰，从而表示例如在PMA中减小增益是合适的。在305， 在这些情况下，可选地，该方法首先检查信道上数据或AGC指示是 否满足(例如超过)强信号阈值(信道上信号大到足以使ADC或其它功 能过载)。如果信道上数据小于或等于强信号阈值，则一个或多个实 施例启动或进入关闭过程，并且通常将禁止PMA 309的信道上AGC 控制。在任何情况下，311表示PMA(或其它可控制的增益)减少(在 信道外AGC控制下)，该方法从301开始重复。由此，在一个或多 个实施例中，提供信道上AGC指示和信道外AGC指示进一步包括提 供对应于满足信道外或HI阈值的干扰的信道外AGC指示，以及可选 地提供对应于不满足强信号阈值的信道上信号的信道上指示。在这种 情况下，该选择进一步包括选择信道外AGC指示；提供增益控制信 号进一步包括响应该信道外AGC指示而提供增益控制信号。如果信道上AGC数据或指示满足强信号阈值，可选地，313表 示AGC系统的信道上控制继续下去。由此，提供信道上AGC指示和 信道外AGC指示进一步包括提供对应于满足信道上强信号阈值的信 道上信号的信道上指示。在这些实施例中，选择进一步包括选择信道 上AGC指示，提供增益控制信号进一步包括响应该强信号AGC指示 (强信号RSSI较不(less)正常阈值)而提供增益控制信号。注意，当 信道外AGC指示对应于满足一个信道外阈值的干扰时，信道外AGC 系统将通常地控制和提供增益控制信号，而不管信道上AGC指示。 可选地，例外是当信道上AGC指示满足大的信号阈值时。
注意，信道外AGC控制和禁止信道上AGC控制需要图3的过 程和图4的过程之间的交互和合作功能性，下面将对此讨论。在图1 中，该交互或合作功能性设置在所示信道外和信道上控制器173、 143 之间。注意，在各种实施例中，即使信道上AGC控制被禁止，RSSI 计算功能仍然继续运行并提供RSSI数据141，而且还要注意，LNA 通常在信道上AGC控制下。在图1中，可以理解，减小PMA等等表示提供PMAM:0(或 LNA[MI，…，LNA[01)上的信号以由此调整PMA的增益。注意，各种 实施例可能发现，当信道夕卜AGC系统控制接收器增益时，利用小增 益减小步长如3dB来减小PMA等是有利的，由此避免接收器增益的 过补偿和接收器对信道上信号接收的不正确操作。实际上，这是上述关闭过程。这也可以允许使用更低成本和可能更小精度的信道外检测 器。假定信道外数据或AGC指示不超过HI阈值(峰值或功率阈值)， 而且AGC信道上PMA控制系统未关闭，则延迟信道上AGC系统以 进行AGC控制307,并且方法从301开始。如果AGC方法已经关闭 (参见309)，则在315，信道外数据与低阈值315 (在一些实施例中 比HI阈值小4dB-6dB)比较。如上所述，HI和LOW阈值是滞后 功能161、 167的一部分。如果信道外AGC指示或数据不小于LOW 阈值，然后继续关闭过程317，例如继续禁止信道上AGC PMA控制 和减小PMA。如果信道外AGC数据小于LOW阈值，则将信道上AGC 过程设置在恢复模式，即启动信道上AGC控制，但只允许可能以快 于正常的速度进行小的增益变化。因此，图3的方法实际上重复提供 增益控制和减小PMA，直到信道外AGC指示不再满足信道外阈值(考 虑滞后)为止，然后启动或激活恢复模式，在这种模式中，信道上AGC 控制被激活，而且响应信道上AGC指示而提供增益控制信号。这通 过下面对图4的讨论而变得更加清楚.参照图4，讨论和描述针对AGC系统如图1的系统中的方法的 另一流程图。该方法在401开始提供信道上AGC指示或数据，即在RSSI计算功能137的输出端数据可以得到，例如已经对增益控制信号 等等进行了任何更新，而且环路滤波器有时间累积新数据。在405， 检查信道上AGC系统的状态。信道上AGC系统可以处于关闭过程， 例如信道上AGCPMA控制被禁止(从309开始)，并且在这种情况 下，信道上AGC 407不提供对PMA等的更新。信道上AGC系统可 以在恢复过程409，在这种情况下，增益控制信号是根据信道上AGC 指示来提供的，但是一次只允许小的最大增益变化(在一些实施例中 是3dB)，直到该恢复过程结束为止。基本上在一个或多个实施例中， 通过该过程或方法400，恢复阶段是计数或循环的预定最大次数，如4 -10次。如果该方法在恢复过程中，则411表示检查恢复计数，如果 该计数等于预定次数，则该恢复阶段或过程在413结束，该过程从401 继续。如果恢复计数小于预定次数415,则该计数增加，恢复继续， 方法从401继续下去。注意，更新之间的时间可以通过例如对环路滤 波器135的累积时间进行编程来改变，如果信道上AGC过程或系统 没有关闭或不在恢复中417,则进行正常的信道上AGC控制，即选择 信道上AGC指示或数据并且响应该信道上AGC指示提供增益控制信 号。注意，当信道上AGC系统不处于恢复过程时，允许远大于(例 如10-15dB)小的最大增益变化(在一些实施例中是3dB)的步长大小。上面参照图1至图4的讨论描述了本发明针对AGC系统的各种 构思和原理，其可以有利地例如实施为有助于接收器的自动增益控制 (AGC)的集成电路。该集成电路包括窄带AGC检测器123、数字 宽带AGC检测器145,以及与窄带AGC检测器和数字宽带AGC检 测器耦合并配置为提供增益控制信号的控制器143、 173。该集成电路 还可以包括可控增益放大器(具有耦合到增益控制信号的控制输入端 113、耦合到接收器信号的输入端以及设置为以通过增益控制信号调整 的电平提供接收器信号的输出端的PMA 111)、和具有耦合到可控增 益放大器的输出端的输入端的模拟数字转换器(ADC) 117。在各种 实施例中，窄带AGC检测器进一步包括与ADC的输出端耦合的窄带
宽滤波器(滤波器127、 129的组合)和信道上信号电平检测器123， 数字宽带AGC检测器进一步包括耦合到ADC的输出端的宽带宽滤波 器151、耦合到宽带宽滤波器的输出端的高通滤波器153、以及信道外 干扰电平检测器155、 157。参照图5，各种模拟结果展示出针对图1的AGC系统的增益控 制曲线500。在该图中，当关闭过程502、 504被启动503、 505时， 将关闭信号或标志501设置为"1"。该关闭是通过存在的大的信道外信 号或干扰所导致的。注意，在关闭时PMA 507的增益以3dB的步长 (在一些实施例中可以编程)减小。例如在第一次关闭时，增益以5 个步长从12dB减小到-3dB。当恢复过程510、 512被启动511、 513时，将恢复标志509或信 号^L置为"1"，关闭标志或信号501，没置为"0"。由此第一次恢复开始， 小的最大增益变化(3dB)用于将PMA的增益从-3緩慢增加到6dB, 注意，在恢复过程中步长可以是正的或负的。还要注意，在第一次恢 复过程510期间的恢复计数515从5减小到2。该恢复在505被假定 的其它信道外干扰信号中断，而且第二关闭过程在505开始。第二次 恢复512在513开始，但是在这种情况下PMA增益还从-9减小到_27， 计数器从5减小到0，恢复标志设置为"O",正常的信道上AGC控制 在517开始，在此正常的控制允许更大的增益变化步长。参照图6,将讨论和描述其它表示对图1的AGC系统的信道上 增益控制的另一曲线。图6作为信道上输入信号电平609的函数示出 专用信号电平(RSSI值)601、在RSSI计算输入端603的实际信号 电平、LNA增益控制信号605、 PMA增益607,注意，当输入信号电 平上升时PMA的增益减小.当LNA被绕过611 (增益控制信号变为 0)时，增益替换发生，PMA增益增加。 一旦所有可提供的增益控制 或衰减都发生之后，RSSI计算器输入端的信号电平增加603。参照图7，将讨论和描述其它表示针对图1的AGC系统的信道 外增益控制的曲线。图7示出这样的情况，其中信道外lOMHz的信 号的振幅(水平轴701)增加到在ADC上产生过栽的点。宽带或信道
外检测器响应并减小PMA 703的增益。LNA没有净皮关闭或绕过705， 而且RSSI信号707 ( RSSI计算的输出)、709 ( RSSI计算的输入) 经历了有限的增加。上面讨论和描述了用于接收器的自动增益控制系统，其设置和构 造为提供增益控制来减轻接收器中信道外干扰的影响，其中针对这种 干扰的防护有限。 一般来说，自动增益控制有利地使用传统的信道上 AGC检测器以及信道外AGC检测器和控制器，它们一起合作以便在 存在干扰时和不存在这种干扰时提供合适的增益控制信号。该公开物意欲说明如何根据本发明形成和使用各种实施例，而不 是要限制其真实的、期望的和合理的范围和精神。上面的描述不是要 穷尽或限制本发明到所公开的精确形式。在上述教益的启发下可以进 行修正或更改。选择和描述了实施例，以提供对本发明的原理及其实 际应用的最佳说明，而且使本领域的技术人员可以在各种实施例中利 用本发明，并采用适合于预期的特定用途的各种修改。在以根据合理、 合法和公正授权的宽度解释时，所有这样的修正和变化都落入在专利 本申请的未决期间可能进行修改的所附权利要求及所有等同物所确定 的本发明范围内。
权利要求
1. 一种用于接收器的自动增益控制系统，包括 信道上检测器，其配置为提供信道上自动增益控制(AGC )指示； 信道外信号检测器，其配置为提供信道外AGC指示；以及 与所述信道上AGC指示和所述信道外AGC指示耦合的控制器，其配置为提供对应于所述信道上AGC指示和所述信道外AGC指示中 至少一个的增益控制信号。
2. 根据权利要求1的自动增益控制系统，其中所述信道外信号 检测器进一步包括宽带功率检测器和宽带峰值检测器中的至少 一个。
3. 根据权利要求1的自动增益控制系统，其中所述信道外信号 检测器进一步包括与来自模拟数字转换器的数字信号耦合的宽带抽取
4. 根据权利要求3的自动增益控制系统，其中所述信道外信号 检测器进一步包括配置为抑制信道上信号的高通滤波器。
5. 根据权利要求1的自动增益控制系统，其中所述信道外信号 检测器进一步包括比较器，用于执行干扰功率电平与宽带阈值的比较 和干扰峰值电平与窄带阈值的比较中至少一项。
6. 根据权利要求1的自动增益控制系统，其中所述控制器进一 步包括与信道上AGC指示耦合的信道上控制器和与信道外AGC指示 耦合的信道外控制器，该信道上控制器和信道外控制器共同协作以提 供增益控制信号。
7. 根据权利要求6的自动增益控制系统，其中当信道上AGC指 示对应于低于信道上阈值的信道上信号而且信道外AGC指示对应于 高于信道外阈值的信道外信号时，所述信道上控制器关闭，并且所述 信道外控制器提供增益控制信号。
8. 根据权利要求6的自动增益控制系统，还包括可变增益放大 器，其可操作以根据所述增益控制信号放大所接收的信号。
9. 一种有助于在接收器中进行自动增益控制(AGC)的方法，该 方法包括提供信道上AGC指示和信道外AGC指示； 选择信道上AGC指示和信道外AGC指示中的至少一个；以及 响应该选择，提供取决于信道上AGC指示和信道外AGC指示 中的所述至少一个的增益控制信号.
10. 根据权利要求9的方法，其中所述提供信道上AGC指示和信道外AGC指示进一步包括提供 对应于满足信道外阈值的干扰的信道外AGC指示以及提供对应于不 满足信道上阈值的信道上信号的信道上指示；所述选择进一步包括选择信道外AGC指示；并且 所述提供增益控制信号进一步包括响应信道外AGC指示提供增 益控制信号和至少部分禁止信道上AGC控制。
11. 根据权利要求10的方法，还包括重复所述提供增益控制的 步骤，直到信道外AGC指示不再满足信道外阈值为止；然后启动恢 复模式，其中信道上AGC控制被启动，而且所述提供增益控制信号 的步骤是响应信道上AGC指示而进行的。
12. 根据权利要求9的方法，其中所述提供信道上AGC指示和信道外AGC指示进一步包括提供 满足信道外阈值的信道外AGC指示；所迷选择进一步包括选择信道外AGC指示；并且 所迷提供增益控制信号进一步包括响应信道外AGC指示提供增益控制信号。
13. 根据权利要求12的方法，其中所述提供信道上AGC指示和 信道外AGC指示进一步包括提供满足信道上阈值的信道上AGC指 示'
14. 根据权利要求12的方法，其中所述提供信道上AGC指示和 信道外AGC指示进一步包括提供对应于满足功率阈值和峰值阈值中 至少一个的干扰的信道外AGC指示。
15. 根据权利要求9的方法，其中所迷提供信道外AGC指示进 一步包括在模拟数字转换器的输出端对接收器信号进行高通滤波，以 提供干扰信号，并且对干扰信号的信道外功率电平和干扰信号的信道 外峰值电平中的至少一个与对应的阈值进行比较.
16. 根据权利要求15的方法，其中所述比较干扰信号的信道外 功率电平进一步包括比较信道外功率电平与对应于宽带码分多址(W-CDMA)干扰信号的阈值.
17. 根据权利要求9的方法，其中所述比较干扰信号的信道外峰 值电平进一步包括比较信道外峰值电平与对应于全球移动通信系统(GSM)干扰信号的阈值。
18. —种有助于用于接收器的自动增益控制(AGC )的集成电路， 该集成电路包括窄带AGC检测器； 数字宽带AGC检测器；以及与所述窄带AGC检测器和所述数字宽带AGC检测器耦合的控 制器，该控制器配置为提供增益控制信号。
19. 根据权利要求18的集成电路，还包括 可控增益放大器，具有与所述增益控制信号耦合的控制输入端、与接收器信号耦合的输入端、以及设置为以通过所述增益控制信号调 整的电平提供接收器信号的输出端；以及模拟数字转换器(ADC)，具有与可控增益放大器的输出端耦合 的输入端。
20. 根据权利要求18的集成电路，其中所述窄带AGC检测器进一步包括与ADC的输出端耦合的窄带 宽滤波器、以及信道上信号电平检测器；并且所述数字宽带AGC检测器进一步包括与ADC的输出端耦合的 宽带宽滤波器、与所述宽带宽滤波器的输出端耦合的高通滤波器、以 及信道外干扰电平检测器。
全文摘要
一种用于接收器的自动增益控制(AGC)系统以及有助于接收器的AGC的对应方法。该AGC系统包括信道上检测器(123)，其配置为提供信道上自动增益控制(AGC)指示；信道外信号检测器(145)，其配置为提供信道外AGC指示；以及与信道上AGC指示和信道外AGC指示耦合的控制器(143，173)，其配置为提供对应于信道上AGC指示和信道外AGC指示中至少一个的增益控制信号。
文档编号H04L27/08GK101124798SQ200680004714
公开日2008年2月13日 申请日期2006年2月23日 优先权日2005年3月31日
发明者莱恩·R·弗雷泰格, 詹姆斯·D·休斯, 马西伯·拉曼 申请人:飞思卡尔半导体公司