无线中继器的多度量增益控制的制作方法

专利名称：无线中继器的多度量增益控制的制作方法
无线中继器的多度量增益控制背景相关申请的交叉引用本申请要求2009年5月11日提交的美国临时专利申请S/N. 61/177，209的权益， 该申请通过援引全部纳入于此。本申请与以下同时提交且共同受让的美国专利申请有关题为“Gain Control Optimizing SINR and Data Rate For Wireless R印eater (优化无线中继器的 SINR 和数据率的增益控制)”的申请 S/N. xx/xxx, XXX ；题为“Stability Indicator For A Wireless Repeater (无线中继器的稳定性指标)”的申请S/N. xx/xxx, xxx ；题为“Gain Control Metric Computation In A Wireless Repeater (无线中继器中的增益控制度量计算)” 的申请 S/N. xx/xxx, xxx ；题为"Gain Adjustment Stepping Control In A Wireless R印eater (无线中继器中的增益调整步进控制)”的申请S/N. xx/xxx, xxx ；以及题为“Gain Control Metric Pruning In A Wireless R印eater (无线中继器中的增益控制度量修剪)，， 的申请S/N. xx/xxx, xxx.这些申请通过援引全部纳入于此。MM本公开一般涉及无线通信系统中的中继器。MM无线通信系统和技术已成为我们进行通信的方式中的重要部分。然而，提供覆盖对于无线服务供应商而言可能是重大挑战。一种拓展覆盖的方式是部署中继器。一般而言，中继器是接收信号、放大该信号并且传送经放大信号的设备。

图1示出了在蜂窝电话系统的上下文中的中继器110的基本图示。中继器110包括施主天线115 作为与诸如基站125之类的网络基础设施的示例网络接口。中继器110还包括服务天线 120(亦称为“覆盖天线”)作为与移动设备130的移动接口。在工作中，施主天线115与基站125处于通信状态，而服务天线120与移动设备130处于通信状态。在中继器110中，使用前向链路电路系统135来放大来自基站125的信号，并使用反向链路电路系统140来放大来自移动设备130的信号。有许多配置可被用于前向链路电路系统135和反向链路电路系统140。有许多类型的中继器。在一些中继器中，网络和移动接口两者均是无线的；而在其他中继器中，使用有线的网络接口。一些中继器用第一载波频率来接收信号并且用不同的第二载波频率来发射经放大信号，而其他中继器使用相同的载波频率来接收和发射信号。 对于“相同频率”中继器而言，一个特殊的挑战在于管理由于所发射的信号中有一些可能漏泄回接收电路系统并且被再次放大和发射而发生的反馈。现有的中继器使用数种技术来管理反馈；例如，中继器被配置成提供这两个天线之间的物理隔绝，使用滤波器，或者可以采用其他技术。概述本文中公开的系统、装置和方法允许中继器能力得以增强。在一个实施例中，一种用于控制无线中继器中的增益的方法包括在中继器的接收天线处接收输入信号，其中该输入信号是要被中继的远程信号与因接收天线和发射天线之间的反馈信道导致的反馈信号的总和；在发射天线上发射输出信号，其中该输出信号是经放大的输入信号；提供两个或更多个增益控制度量，增益控制度量指示中继器的稳定性，这些增益控制度量中的至少两个具有不同的积分长度，其中积分长度是相干积分时间和非相干积分时间的总和；演算增益控制度量；基于中继器的稳定性来选择这些增益控制度量中要使用的一个或更多个； 以及基于所选的增益控制度量来控制中继器的可变增益值。在一个实施例中，增益控制度量可包括具有短积分长度的第一增益控制度量和具有长积分长度的第二增益控制度量。当中继器的稳定性接近不稳定区域时使用第一增益控制度量，而当中继器的稳定性落在稳定区域中时使用第二增益控制度量。根据本发明的另一方面，一种无线中继器具有用于接收输入信号的接收天线和用于发射输出信号的发射天线，其中该输入信号是要被中继的远程信号与因接收天线同发射天线之间的反馈信道导致的反馈信号的总和并且该输出信号是经放大的输入信号。该中继器包括配置成基于两个或更多个增益控制度量来控制中继器的可变增益值的增益控制块， 其中增益控制度量指示中继器的稳定性。该增益控制块包括配置成生成增益控制度量的增益度量演算器和配置成基于增益控制度量来控制中继器的可变增益的增益控制算法块。在操作中，这些增益控制度量中的至少两个具有不同的积分长度，其中积分长度是相干积分时间和非相干积分时间的总和，并且增益控制算法块基于中继器的稳定性来选择这些增益控制度量中要使用的一个或更多个来控制中继器的可变增益值。附图简述图1是根据现有技术的中继器的简化图示。图2示出了根据本公开的一些实施例的中继器环境的图示。图3解说了反馈信号对中继器输入处的噪声本底的影响。图4解说了对于根据本发明的一个实施例的实现增益控制方法的中继器，反馈信号对中继器输入处的噪声本底的影响。图5A是解说了根据本发明的一个实施例的用于无线中继器的增益控制方法的流程图。图5B是根据本发明的一个实施例的中继器的框图。图5C是根据本发明的另一实施例的中继器的框图；图6是根据本发明的一个实施例的纳入了增益控制单元的中继器的框图。图7解说了使用单个慢增益控制度量来覆盖整个感兴趣的环路增益区域。图8解说了根据本发明的一个实施例使用慢增益控制度量和快增益控制度量来监视整个感兴趣的环路增益区域。图9是根据本发明的一个实施例的中继器的增益控制单元中的增益度量演算器的框图。图10解说了根据本发明的一个实施例的使用较短和较长相干积分时间来计算快和慢度量的相关值Ri。图11解说了根据本发明的一个实施例的使用较短和较长相干积分时间来计算快和慢度量的归一化值Si。图12解说了根据本发明的一个实施例的使用图10和图11中的相关值和归一化值来计算快和慢度量。图13是根据本发明的替换实施例的采用回波消去的中继器的框图，该框图解说了增益控制方法。图14解说了根据本发明的替换实施例的纳入了增益控制方法的中继器的数学模式。图15是根据本发明的一个实施例的不具有回波消去并且实现增益控制方法的中继器的框图。图16解说了根据本发明的一个实施例的在时滞.处对相关项R的更新操作。图17解说了根据本发明的一个实施例的在时滞.处对归一化项S的更新操作。图18是解说根据本发明的一个实施例的增益调整控制区划的图示。图19是解说根据本发明的一个实施例的如应用于图6的实现多度量增益控制的中继器的增益调整步进控制方法的流程图。图20解说了根据本发明的一个实施例计算延迟时滞上和时间上的度量方差。图21是解说根据本发明的一个实施例的在增益控制算法中实现的增益控制度量修剪方法的流程图。图22是解说根据本发明的替换实施例的在增益控制算法中实现的增益控制度量修剪方法的流程图。详细描述在结合附图考虑以下详细描述之后，所公开的方法和装置的性质、目的和优点对于本领域的技术人员而言将变得更加明显。诸如以上所描述的那些现有技术中继器可以为蜂窝电话网络或类似网络提供显著的优点。然而，现有的中继器配置可能并不适合某些应用。例如，现有的中继器配置可能不适合于可能更难以获得中继器天线之间的合意隔绝的室内覆盖应用(例如，为住宅或企业环境中继信号)。不仅如此，在一些传统的中继器实现中，目标是达成尽可能高的合理增益而同时维持稳定的反馈环路(环路增益小于单位一)。然而，增大中继器增益会致使隔绝更加困难，因为漏泄回施主天线中的信号会增大。一般而言，环路稳定性需求要求从覆盖天线漏泄回施主天线的信号要比远程信号(要被中继的信号)低得多。那么，中继器的输出处最大可达成的信号干扰/噪声比(SINR)就与中继器的输入处的远程信号的SINR相同。 高增益和改善的隔绝形成了要求现代中继器实现的两个需求，对于那些用于室内应用的中继器而言尤甚。本文中的系统和技术为无线中继器提供了中继器的施主天线(对于前向链路传输的示例而言为“接收天线”)与覆盖天线(对于前向链路传输而言为“发射天线”)之间改善的隔绝。另外，在一些实施例中，本文中的系统和技术提供了采用干扰消去或回波消去来显著改善隔绝的独特的中继器设计。在一些实施例中，使用本文中提供的用于准确估计信道的改善的信道估计技术来实现干扰消去和回波消去。有效的回波消去要求对漏泄信道有非常准确的信道估计。一般而言，信道估计越准确，消去的程度就越高，并且因此有效隔绝的程度就越高。本文中，“干扰消去”或“回波消去”是指减少或消除中继器天线之间的漏泄信号量的技术；即“干扰消去”是指对估计的漏泄信号的消去，其提供对实际漏泄信号的部分或完全消去。
根据本发明的另一方面，本文中的系统和技术提供采用增益控制技术来增强中继器系统的稳定性的独特的无线中继器设计。在一些实施例中，提供了用于衡量中继器系统的稳定性的度量。基于作为稳定性指标的该度量的值来控制中继器的增益。例如，在有大信号动态的情况下，诸如环路增益之类的度量会降格，并且增益将被降低以保持中继器系统稳定。这些增益控制方法和系统能被有利地被应用于采用干扰消去的中继器或者不采用干扰消去的中继器。最后，根据本发明的又一方面，本文中的系统和技术提供了在多中继器环境中改善无线中继器性能的能力。在一些实施例中，提供了促成中继器间通信的系统和技术。在其他实施例中，提供了用于抑制来自邻中继器的干扰并减小来自邻中继器的延迟张开的系统和技术。图2示出了根据本公开的实施例的中继器210的操作环境200的图示。图2的示例解说了前向链路传输；即，来自基站225的远程信号140旨在送往移动设备230。在环境 200中，如果沿着基站225与移动设备230之间的路径227的未经中继的信号不能提供充分的信号以便在移动设备230处接收到有效语音和/或数据通信，那么可以使用诸如中继器 210之类的中继器。具有增益G和延迟Δ的中继器210被配置成使用服务天线220向移动设备230中继在施主天线215上从基站225接收到的信号。中继器210包括用于放大通过施主天线215从基站225接收到的信号并通过服务天线220向移动设备230发射该信号的前向链路电路系统。中继器210还可包括用于放大来自移动设备230的信号并将其发射回基站225的反向链路电路系统。在中继器210处，远程信号s (t)作为输入信号被接收，并
且该远程信号s(t)作为中继的或经放大的信号y(t)被中继，其中y(t)=V^<i_4 。理想情况下，增益G会是很大的，中继器的固有延迟Δ会是很小的，输入SINR在中继器210的输出处将得以维持(这对于数据话务支持而言可能是特别重要的)，并且仅合意载波会被放大。实践中，中继器210的增益受到施主天线215与服务天线220之间的隔绝的限制。 如果增益太大，那么中继器可能由于信号漏泄而变得不稳定。信号漏泄是指其中从一个天线(在图2中为服务天线220)发射的信号的一部分被另一天线(在图2中为施主天线215) 接收到的现象，如由图2中的反馈路径222所示的。换言之，信号漏泄是所发射的信号没有被接收天线与发射天线之间的天线隔绝完全阻挡的结果。在没有干扰消去或其他技术的情况下，作为中继器的正常操作的一部分，该中继器将会放大此亦被称为漏泄信号的反馈信号，并且经放大的反馈信号将再次由服务天线220发射。由于信号漏泄和高中继器增益而对经放大的反馈信号的重复发射可能导致中继器不稳定。另外，中继器210中的信号处理具有固有的不可忽略的延迟Δ。中继器的输出SINR取决于RF非线性度和其他信号处理。 因此，往往得不到上述理想的中继器工作特性。最后，在实践中，合意载波可能取决于中继器部署于其中的操作环境或市场而变化。要提供仅放大合意载波的中继器并不总是可能的。在本公开的实施例中，提供了适合于室内覆盖(例如，企业、住宅、或类似用途)的中继器。该中继器具有约70dB或以上的有效增益，该增益是对于中等大小住宅中的覆盖而言充足的增益的示例。另外，该中继器具有小于1的环路增益以实现稳定性(环路增益被称为发射天线与接收天线之间的反馈环路的增益)并且具有充分的稳定性余裕量和很低的输出噪声本底。在一些实施例中，该中继器具有大于80dB的总隔绝。在一些实施例中， 该中继器采用干扰/回波消去来达成很高程度的有效隔绝，这显然具有比对目前可用中继器的要求更大的挑战性。本公开的一些技术利用信道估计来实现所要求的回波消去程度。通过以充分的准确度来估计反馈信道(天线之间的信道)，回波消去之后的残差能够显著低于远程信号以便实现对稳定性而言合意的环路增益余裕量。在其中能够部署本发明的中继器的通信系统包括基于红外、无线电、和/或微波技术的各种无线通信网络。此类网络可包括例如无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)、 无线个域网(WPAN)等。WffAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络，等等。⑶MA 网络可实现诸如^嫩2000、宽带^嫩(1-^嫩)等一种或更多种无线电接入技术(RAT)。 CDMA2000涵盖IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实现全球移动通信系统(GSM)、 数字高级移动电话系统(D-AMPS)、或其他某种RAT。GSM和W-CDMA在来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP)的联盟的文献中描述。CDMA2000在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2) 的联盟的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公众可获取的。WLAN可以是IEEE 802. Ilx网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE 802. 15x、或其他某种类型的网络。本文中所描述的这些系统和技术也可用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合。增益控制技术根据本发明的诸实施例，描述了用于建立中继器的最优增益值的增益控制技术。 本文中所描述的这些增益控制技术适用于实现回波消去的中继器或者不实现回波消去的中继器。为了保持中继器工作稳定，对中继器的环路增益的控制是关键的。中继器的环路增益可能由于信道中的信号电平的突变而突变。希望有在存在大信号动态的情况下使中继器系统稳定的方法。在一个实施例中，建立增益控制度量作为中继器的稳定性的指标。监视该增益控制度量并且当该度量降格时，减小中继器的增益以维持中继器的稳定性。在工作中，连续地监视该增益控制度量并且向上和向下调整中继器的增益以输出尽可能高的增益而同时维持系统稳定性和要求的输出SINR。1.优化SINR和数据率的中继器增益控制在传统的中继器实现中，目标是在确保反馈环路保持稳定(环路增益小于单位一)的同时达成尽可能高的增益。高增益水平提供最大可能的覆盖区域。环路稳定性需求要求从覆盖天线漏泄回施主天线的信号通常要比远程信号(要被中继的信号)低得多。那么，中继器的输出处最大可达成的SINR就与中继器的输入处的远程信号的SINR相同。可以通过使用干扰消去技术来显著增大中继器增益。有了这些技术，从覆盖天线漏泄回施主天线的信号被作为干扰来对待并且通过基带技术来消去，由此允许使用较高的中继器增益。较高的中继器增益是非常合乎需要的，因为它增大了中继器的覆盖区域。在一些情形中，当增益很高时，从覆盖天线漏泄到施主天线中的信号可能显著大于远程信号。 然而，接收机处的诸如由于量化等所造成的RF畸变取决于收到信号。在其中反馈信号显著大于远程信号的情形中，大反馈信号向远程信号引入噪声本底。换言之，大反馈信号在覆盖天线输出处可达成的SINR上引入本底，即使干扰消去理想地工作亦是如此，即，即使全部反馈信号都被消去亦是如此。因此，即使远程信号的SINR(该SINR取决于中继器部署于其中的RF条件)非常大，中继器的输出处的SINR也会受到在中继器输入处引入的误差本底的限制。图3解说了反馈信号对中继器输入处的噪声本底的影响。在本解说中，中继器增益为80dB。假定远程信号在_70dB，因此输出信号在10dB。还假定发射天线与接收天线之间的天线隔绝为40dB，因此从发射天线去往接收天线的反馈信号将在_30dB。当RF畸变 /量化本底比反馈信号低50dB时，噪声本底将因此在_80dB，这引入仅IOdB的SINR本底。 艮口，噪声本底仅比远程信号低10dB。当中继器支持无线数据使用时，低SINR是成问题的。 大中继器增益暗示覆盖区域将很大，但是可达成的SINR的上限意味着通过此中继器的最大可达成数据率的上限。取决于对通过此中继器进行通信的设备的使用要求(例如，高数据率)，对数据率的限制可能是不能接受的。根据本发明的一个方面，一种控制无线中继器中的中继器增益的方法基于输出信号干扰/噪声比(SINR)和数据率要求来调整中继器增益。在一个实施例中，输入SINR被用作输出SINR的指标并且被用作对噪声本底的衡量，并且作为合意的噪声容差和合意的数据率的函数来向上调整(增大)或向下调整(减小)中继器增益。换言之，对中继器的增益和SINR加以权衡以相对于数据率来优化合意的覆盖区域。例如，当能容许较多噪声或较低SINR时，使用较高的中继器增益设置从而以因较低SINR所造成的较低数据率为代价实现较大覆盖区域。另一方面，当希望较低噪声或较高SINR时，使用较低的中继器增益设置，这减小了覆盖区域但增大了数据率。图4解说了对于根据本发明的一个实施例的实现增益控制方法的中继器，反馈信号对中继器输入处的噪声本底的影响。在图4中所示的实施例中，中继器的增益减小到 70dB。虽然由于增益减小而导致中继器的覆盖区域减小，但是可达成的SINR增大到20dB， 由此允许使用较高的数据率。更具体地，减小中继器的总体增益就减小了反馈信号功率。这进而减小了由RF畸变和量化效应造成的噪声本底并且由此允许较高的可达成SINR。由于较高的SINR，故而能够使用较高的数据率。可达成的SINR仅受到远程信号的SINR的限制。在图4中所示的实施例中，与图3中所示的实施例相比，用IOdB的增益减小实现了 IOdB的SINR增大。然而， 减小中继器增益也减小了覆盖区域。取决于中继器使用，覆盖区域的减小对于最终用户而言可能是能够接受的。本发明的增益控制方法允许最终用户权衡中继器覆盖范围与可达成的输出SINR (该SINR对应于最大数据率)。本发明的增益控制方法对于在其中当最终用户使用需要较高数据率的应用时可能愿意牺牲覆盖区域的无线数据话务而言是尤其有用的。现在将参照图5A和图5B来详细描述本发明的增益控制方法。图5A是解说了根据本发明的一个实施例的用于无线中继器的增益控制方法的流程图。图5B是根据本发明的一个实施例的中继器的框图。参照图5A和图5B，中继器350在施主天线315上接收输入信号(步骤30 。中继器350还在服务天线320上发射输出信号(步骤304)。中继器 350包括用于实现反馈信号的消去的回波消去器352。中继器350在提供可变增益G的增益级356处放大输入信号。可变增益G由增益控制块邪4设定。在工作中，本发明的增益控制方法确定中继器的输入SINR(步骤305)和输出SINR(步骤306)。在一个实施例中，输入SINR被用作输出SINR和由中继器添加的噪声本底的指标。随后，向上或向下调整中继器增益以获得合意的覆盖区域和可达成的数据率(步骤308)。减小中继器增益用于减小覆盖区域但是增大数据率(步骤310)。通过减小增益，增大了可达成的SINR。增大中继器增益用于扩大覆盖区域但是减小数据率(步骤312)。通过增大增益，减小了可达成的SINR。以此方式，对中继器增益和中继器的覆盖区域进行权衡以优化中继器的输入或输出处的SINR 并且优化由中继器使用的数据率。图5C是根据本发明的另一实施例的中继器的框图。图5C解说了中继器360的功能框图，该中继器360包括在施主天线和服务天线315、320上提供通信的移动站调制解调器(MSM)，用于执行可变中继器操作的处理器364以及用于存储数据的存储器366。在本实施例中，中继器处的MSM(移动站调制解调器)被用来给出对输入SINR的估计。在其他实施例中，可以使用用于估计中继器的输入SINR或输出SINR的其他方法。2.多度量增益控制根据本发明的诸实施例，一种中继器包括增益控制块，该增益控制块采用多个度量作为系统稳定性的指标，其中监视该多个度量以在控制中继器的增益时使用。增益控制块实现其中基于该多个度量来控制中继器增益的增益控制方法。图6是根据本发明的一个实施例的纳入了增益控制块的中继器的框图。在本实施例中，增益控制块被实现在回波消去中继器中。在其他实施例中，增益控制块可被实现在不具有回波消去的中继器中以如以下描述的那样基于多个度量来提供增益控制。参照图6，回波消去中继器410在施主天线(记为输入节点440)上接收要被中继的远程信号X[k]并且在服务天线(记为输出节点470)上生成要被发射的输出信号Kk]。 从服务天线返回至施主天线的信号漏泄导致输出信号y[k]的一部分在远程信号被该中继器接收到之前漏泄回并被添加至该远程信号。信号漏泄被表示为反馈信道hDO，记为输出节点470与输入节点440之间的信号路径454。因此，中继器410实际上在节点443上接收到实为远程信号x[k]与反馈信号w[k]的总和的接收信号q[k]作为输入信号。反馈信道h[k]由此在施主天线与服务天线之间形成了中继器410中的反馈环路。图6中的加法器442是仅用于解说接收信号q[k]中诸信号分量的符号而不代表中继器410的操作环境中的实际的信号加法器。作为回波消去中继器的中继器410作用于估计反馈信号w[k]以便消掉接收信号 (“输入信号”)中的非合意反馈信号分量。为此目的，中继器410包括由加法器444和信道估计块450形成的回波消去器。接收信号q[k]被耦合至加法器444，该加法器444作用于从接收信号q[k]中扣除反馈信号估计何幻。只要反馈信号估计河幻是准确的，那么非合意反馈信号就从接收信号中被移除并且实现了回波消去。在本实施例中，消去后信号PDO 被耦合至向消去后信号提供增益G的可变增益级458。增益级458在输出节点470上生成输出信号y[k]以供在服务天线上发射。图6仅解说了与本发明的增益控制方法的操作有关系的元件。中继器410可包括未在图6中示出但在本领域中所知的用以实现完整的中继器操作的其他元件。反馈信号估计河A:]是基于反馈信道估计釘幻生成的，其中该反馈信道估计由信道估计块450生成。在本实施例中，信道估计块450取接收信号q[k]作为输入信号并且将经回波消去的信号P[k]用作用于信道估计的导频信号或参考信号以生成反馈信道估计。
随后，回波消去器基于反馈信道估计財幻来计算反馈信号估计河幻。更具体地，通过将反馈信道估计对幻与导频信号P[k]卷积来获得反馈信号估计众[幻(即，耐幻=对幻<8)；7[幻)。反馈信号估计诃幻被用于加法器444处的回波消去。更具体地，从接收信号q[k]中扣除反馈信号估计何幻以生成经回波消去的信号P[k]。必须注意，图6解说了一种用于在中继器中实现回波消去的方法。图6是解说性的并且并不旨在限定。本发明的回波消去无线中继器可以实现其他用于回波消去的方法。在中继器中使用的确切的回波消去方法对于本发明的实践而言并非关键。中继器410纳入了用于调整由增益级458提供的可变增益值G的增益控制块447。 增益控制块447接收可取自该中继器的反馈环路中的任何地方的增益控制输入信号。更具体地，可以在回波消去中继器中的回波消去之前或者回波消去之后取该增益控制输入信号。在本实施例中，将该增益控制输入信号取作接收信号dk]，但是这仅是解说性的。在实践中，取增益控制输入信号的确切位置对于本发明的实践而言并非关键。在其他实施例中，中继器不实现回波消去并且增益控制块447接收可以是该中继器的反馈环路中的任何地方的信号的增益控制输入信号。同样，取增益控制输入信号的确切位置对于本发明的实践而言并非关键。相应地，在以下描述中，术语“增益控制输入信号”是指提供给中继器的增益控制块的输入信号并且可以是在中继器的反馈环路中的任何点处所取的信号，包括在回波消去之前、在回波消去之后、或者在不实现回波消去的中继器里的反馈环路中的任何点。增益控制块447包括用于接收增益控制输入信号以及演算并生成一组增益控制度量的增益度量演算器460。在一个实施例中，使用两个增益控制度量。增益控制块447 还包括从增益度量演算器460接收增益控制度量的增益控制算法块462。增益控制算法块 462提供对中继器410中的增益级458的可变增益G的控制。参照图6来描述第一增益控制度量的推导。首先，截取或接收在时间i来自中继
器反馈控制环路的长度为N的复信号片段并将该信号片段用作增益控制输入信号
V /=0在本实施例中，在回波消去之前的节点443处取复信号Ti [η]。在其他实施例中， 可以在反馈控制环路中的其他位置处，诸如在回波消去之后取复信号Α[η]。在本描述中， 中继器反馈控制环路(亦被称为“控制环路”)是指在中继器中在发射天线与接收天线之间作为从发射天线至接收天线的反馈信道的结果所固有地形成的反馈环路。测量并控制该反馈信道的增益(“环路增益”)以维持环路稳定性。增益度量演算器460通过尝试拾取作为发射天线至接收天线的漏泄的结果的信号的副本来监视此信号分量在环路中的发展。在时间N3gg之后的搜索窗W中τ eWE{0， 1，…，N抽头-1}上的搜索给出
N-I2 f N-IV
Y^r*[n]q[n + i + JV延迟 + τ]+ i]q[n + i + iV延迟 + τ]
8 (τ)=ΛΓ = ν^ °
TjUn+ifΣ\^η+ 以上给出的环路增益度量& ( τ )实质上是环路增益，该环路增益是系统稳定性的指标。以上给出的环路增益度量为每个信道抽头τ计算环路增益并且此后被称为 “因抽头而异的增益控制度量”。当在所有信道抽头上加总时，该因抽头而异的增益控制度量& ( τ )可用于按如下方式来调整可变增益级458的增益Gi,以便
权利要求
1.一种用于控制无线中继器中的增益的方法，所述方法包括在所述中继器的接收天线处接收输入信号，所述输入信号是要被中继的远程信号与因所述接收天线和发射天线之间的反馈信道导致的反馈信号的总和；在所述发射天线上发射输出信号，所述输出信号是经放大的输入信号； 提供多个增益控制度量，所述增益控制度量指示所述中继器的稳定性，所述多个增益控制度量中的至少两个具有不同的积分长度，所述积分长度是相干积分时间和非相干积分时间的总和；演算所述多个增益控制量度；基于所述中继器的稳定性来选择所述多个增益控制度量中要使用的一个或更多个；以及基于所选的增益控制度量来控制所述中继器的可变增益值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供多个增益控制度量包括提供具有短积分长度的第一增益控制度量和具有长积分长度的第二增益控制度量； 当所述中继器的稳定性接近不稳定区域时使用所述第一增益控制度量； 当所述中继器的稳定性落在稳定区域中时使用所述第二增益控制度量；以及基于所述第一和第二增益控制度量来控制所述中继器的可变增益值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 从所述输入信号中消去反馈信号估计。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供多个增益控制度量包括提供多个增益控制度量，所述增益控制度量指示所述中继器的反馈环路的环路增益。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，提供多个增益控制度量包括 使用第一数目个采样来提供所述第一增益控制度量；以及使用第二数目个采样来提供所述第二增益控制度量，所述第二数目个采样多于所述第一数目个采样。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，提供多个增益控制度量包括使用第一相干积分时间来提供所述第一增益控制度量，所述相干积分时间是由用以计算归一化的相关信号的相关的长度所决定的；以及使用第二相干积分时间来提供所述第二增益控制度量，所述第二相干积分时间长于所述第一相干积分时间。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 估计所述多个增益控制度量中的偏差值；以及从所述多个增益控制度量中的每一个中扣除所述偏差值。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供多个增益控制度量包括 接收增益控制输入信号；基于所述增益控制输入信号计算对应于给定信道抽头的归一化相关信号； 对所述给定信道抽头上的所述归一化相关信号取平方； 组合所有信道抽头上的所述归一化相关信号的平方以生成增益控制度量值； 使用由第一滤波器带宽决定的第一延迟对所述增益控制度量值进行滤波以生成第一经滤波增益度量值；使用由第二滤波器带宽决定的第二延迟对所述增益控制度量值进行滤波以生成第二经滤波增益度量值，所述第二延迟长于所述第一延迟；使用基于所述第一延迟的第一采样率对所述第一经滤波增益度量值进行采样以生成第一增益控制度量；以及使用基于所述第二延迟的第二采样率对所述第二经滤波增益度量值进行采样以生成第二增益控制度量，其中所述非相干积分时间是由所述第一或第二延迟决定的。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使用第一延迟或使用所述第二延迟对所述增益控制度量值进行滤波包括使用无限冲激响应(IIR)滤波器来滤波。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括估计所述归一化相关信号的方差；将所有信道抽头上的所述归一化相关信号的方差加总作为偏差值；以及从所述多个增益控制度量中的每一个中扣除所述偏差值。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所选的增益控制度量来控制所述中继器的可变增益值包括控制所述中继器的所述可变增益值以使得所述中继器的所述环路增益小于1。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述中继器的所述可变增益值以使得所述环路增益小于1包括控制所述中继器的所述可变增益值以使得所述中继器的所述环路增益处于预定值或落在预定范围内。
13.一种具有用于接收输入信号的接收天线和用于发射输出信号的发射天线的无线中继器，所述输入信号是要被中继的远程信号与因所述接收天线和所述发射天线之间的反馈信道导致的反馈信号的总和，所述输出信号是经放大的输入信号，所述中继器包括增益控制块，配置成基于多个增益控制度量来控制所述中继器的可变增益值，所述增益控制度量指示所述中继器的稳定性，所述增益控制块包括配置成生成所述多个增益控制度量的增益度量演算器和配置成基于所述多个增益控制度量来控制所述中继器的所述可变增益的增益控制算法块，其中所述多个增益控制度量中的至少两个具有不同的积分长度，所述积分长度是相干积分时间和非相干积分时间的总和，并且所述增益控制算法块基于所述中继器的稳定性来选择所述多个增益控制度量中要使用的一个或更多个来控制所述中继器的所述可变增益值。
14.如权利要求13所述的无线中继器，其特征在于，所述多个增益控制度量包括具有短积分长度的第一增益控制度量和具有长积分长度的第二增益控制度量，所述第一增益控制度量在所述中继器的稳定性接近不稳定区域时使用，而所述第二增益控制度量在所述中继器的稳定性落在稳定区域中时使用。
15.如权利要求13所述的无线中继器，其特征在于，还包括回波消去器，配置成从所述输入信号中消去反馈信号估计。
16.如权利要求13所述的无线中继器，其特征在于，所述多个增益控制度量中的每一个指示所述中继器的反馈环路的环路增益。
17.如权利要求14所述的无线中继器，其特征在于，所述增益度量演算器被配置成使用第一数目个采样来生成所述第一增益控制度量并使用第二数目个采样来生成所述第二增益控制度量，所述第二数目个采样多于所述第一数目个采样。
18.如权利要求14所述的无线中继器，其特征在于，所述增益度量演算器被配置成使用第一相干积分时间来生成所述第一增益控制度量并使用第二相干积分时间来生成所述第二增益控制度量，所述第二相干积分时间长于所述第一相干积分时间。
19.如权利要求13所述的无线中继器，其特征在于，所述增益度量演算器块包括配置成估计所述多个增益控制度量中的偏差值的偏差估计器，所述增益度量演算器块配置成从所述多个增益控制度量中的每一个中扣除所述偏差值。
20.如权利要求13所述的无线中继器，其特征在于，所述增益度量演算器包括处理器，配置成接收增益控制输入信号并计算对应于给定信道抽头的归一化相关信号；所述处理器还被配置成对所述归一化相关信号取平方并组合所有信道抽头上的所述相关信号的平方以生成增益控制度量值；第一滤波器，配置成使用由第一滤波器带宽决定的第一延迟对所述增益控制度量值进行滤波以生成第一经滤波增益度量值；第二滤波器，配置成使用由第二滤波器带宽决定的第二延迟对所述增益控制度量值进行滤波以生成第二经滤波增益度量值，所述第二延迟长于所述第一延迟；第一开关，配置成使用基于所述第一延迟的第一采样率对所述第一经滤波增益度量值进行采样以生成第一增益控制度量；以及第二开关，配置成使用基于所述第二延迟的第二采样率对所述第二经滤波增益度量值进行采样以生成第二增益控制度量，其中所述非相干积分时间是由所述第一或第二延迟决定的。
21.如权利要求20所述的无线中继器，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器各自包括无限冲激响应(IIR)滤波器。
22.如权利要求20所述的无线中继器，其特征在于，还包括偏差估计器，配置成估计所述归一化相关信号的方差并将所有延迟时滞上的复信号的方差加总作为偏差值，其中所述增益度量演算器块被配置成从所述多个增益控制度量中的每一个中扣除所述偏差值。
23.如权利要求13所述的无线中继器，其特征在于，增益控制算法块被配置成控制所述中继器的所述可变增益以使得所述中继器的所述环路增益小于1。
24.如权利要求13所述的无线中继器，其特征在于，增益控制算法块被配置成控制所述中继器的所述可变增益以使得所述中继器的所述环路增益处于预定值或落在预定范围内。
25.一种具有用于接收输入信号的接收天线和用于发射输出信号的发射天线的无线中继器，所述输入信号是要被中继的远程信号与因所述接收天线和所述发射天线之间的反馈信道导致的反馈信号的总和，所述输出信号是经放大的输入信号，所述中继器包括用于基于多个增益控制度量来控制所述中继器的可变增益值的装置，所述增益控制度量指示所述中继器的稳定性，所述装置包括用于生成所述多个增益控制度量的装置和用于基于所述多个增益控制度量来控制所述中继器的所述可变增益的装置，其中所述多个增益控制度量中的至少两个具有不同的积分长度，所述积分长度是相干积分时间和非相干积分时间的总和，并且所述用于控制所述可变增益的装置基于所述中继器的稳定性来选择所述多个增益控制度量中要使用的一个或更多个来控制所述中继器的所述可变增益值。
全文摘要
一种用于控制无线中继器中的增益的方法，包括使用指示中继器的稳定性的两个或更多个增益控制度量，这些增益控制度量中的至少两个度量具有不同的积分长度，其中积分长度是相干积分时间与非相干积分时间的总和；以及基于所选增益控制度量中的一个或更多个度量来控制中继器的可变增益值，其中要使用的增益控制度量是基于中继器的稳定性来选择的。
文档编号H04B7/155GK102461005SQ201080027408
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者D·A·高尔, G·D·巴里克, M·M·王 申请人:高通股份有限公司