用于自校准发射功率的方法和系统的制作方法

专利名称：用于自校准发射功率的方法和系统的制作方法
用于自校准发射功率的方法和系统背景技术一般地，本发明涉及无线发射机，更具体地说，涉及用于对无线发射 机的输出功率进行自校准的方法和系统。通常，期望无线发射机，(例如在无线局域网(WLAN)中使用的符 合802.11的无线电器件(radio))，具有已校准的发射功率电平。 一般来 说，校准是在制造期间执行的。传统的校准方法要求大量的时间和金钱， 这既影响生产线的产量，也影响边际利润。此外，无线电发射功率可能由 于组件老化等原因而随时间改变。这些功率改变可能对WLAN产生不良 影响，导致吞吐量下降并且需要现场维护，例如新的现场测量，并且还会 导致重新布置或者调整发射功率等。这在难以到达的地区(例如，隔离的 位置)和难以到达的位置(例如，仓库的天花板上等)安装无线电器件是 尤其成问题。典型的802.11无线电器件的发射功率控制是闭环系统，该系统包括一 个或多个输出增益级(具有粗略调节和精细调节)，以及输出代表正被传 送的发射功率值的功率探测器反馈电路。无线电器件通过在发射期间连续 监控探测器值，按需调节增益级来使探测器值等于特定的期望探测器"目 标值"，从而维护适当的输出功率。这样，需要在每个无线电器件执行校 准，从而，在多个发射功率水平中的每一个、对每个频率获得探测器目标 值。这些值被存储在无线电器件的非易失性存储器中的发射功率校准表 中。现有的校准系统使用迭代而耗时的过程，来为给定无线电器件确定探 测器值。典型的系统包括主机计算机，该主机计算机对过程、测量发射功 率的设备和被测器件(被测无线电器件)进行控制。用于确定适当探测器 值的过程包括，主机计算机命令无线电器件按照指定的频率发射开环，读 取所测量出的来自测试设备的功率，调节对无线电器件的增益设置，并且，重复直到测量出的功率等于所期望的水平。然后，由主机从无线电器 件读出探测器值，并且与相应的增益设置一起被存储。然后，该过程在所 有支持的功率水平、对所有支持的频率不断重复。然后，所累积的探测器 值和增益值被存储到功率表中。功率表然后被传送到无线电器件，通常利 用非常慢的链路，并且，接着被存储在无线电器件的非易失性存储器中。发明内容根据本发明的一个方面，这里描述了一种方法，其中，无线发射机可 以利用最少数量的所测量的数据点生成发射功率校准表，从而极大地减少 制造时间和成本。根据本发明的另一个方面，采用从最少数量的所测量的 数据点生成发射功率校准表的能力，来维护指定的现场映射(site mapping)和网络吞吐量。根据本发明一个方面，这里公开了一种方法，其中，在足够数目的频 率和功率水平执行少量发射，以便建立频率、所测量的功率和探测器值之 间的关联。 一旦建立了关联，则无线发射机就采用测量出的数据，并且针 对所有支持的频率和在所有支持的功率水平计算目标探测器值，从而不需 要利用主机设备在一次迭代时逐个频率、逐个功率水平地进行计算。利用 计算出的目标探测器值和闭环发射，无线电器件实现自校准。 一旦在现场 采用，无线发射机就可以利用测量出的信号强度改变来确定何时重新校 准，并且，利用来自其他网络组件的测量出的值，可以采用本发明的方法 来实现自校准，无需现场重新校准。本发明的其他方面包括多个指令的计 算机可读介质，以及配置来实现本发明的方法的系统。由以下说明，本领域技术人员将容易地清楚本发明的其他目的，在下 面的说明中，仅通过对最适于实施本发明的最佳模式之一的说明，示出并 描述本发明的优选实施例。将被认识到的是，本发明可以具有其他不同的 实施例，并且，在不脱离本发明的情况下，可以在多个明显的方面中对其 若干细节进行修改。相应地，附图和说明书应当被理解为其性质上是说明 性的而非限制性的。


结合到说明书中并且作为说明书一部分的附图，示出了本发明的若干 个方面，并且与说明一起用来说明本发明的原理。 图l是根据本发明一个方面的系统的框图。图2是根据本发明的的一个方面用于对剩余功率探测器值进行插值的 示例性功率探测器测量值的图示。图3是根据本发明一个方面的发射机的示意图。图4是用于实现本发明一个方面的计算机系统的框图。图5是配置来实现本发明一个方面的无线局域网的示例。图6是根据本发明一个方面用于确定工作点参数的方法的框图。 图7是根据本发明一个方面用于自校准发射机的方法的框图。
具体实施方式
在整个说明书中，所示出的优选实施例和示例应当被认为是本发明的 示例而不是限制。本发明解决了现有校准技术中的前述缺点。根据本发明的一个方面，在足够数量的频率和功率水平执行少量开环 发射，以建立频率、测得的功率和探测器值之间的关联。 一旦建立了关 联，则无线发射机就采用所测量出的数据，并且针对所有支持的频率和在 所有支持的功率水平计算目标探测器值，从而不需要利用主机设备在一次 迭代时逐个频率、逐个功率水平地进行计算。根据本发明的一个方面，无线发射机在内部记录所有相关的校准数 据。这可以包括在外部测量出并且利用有线或无线接口被传输到该无线发 射机的功率测量值。根据本发明的一个方面，无线发射机利用前述计算出的目标探测器 值，在每个支持的功率水平、对每个支持的频率执行闭环发射，以便为每 个频率/功率水平组合确定适当的增益级开始值。根据本发明的一个方面，无线发射机根据在该无线发射机内记录的数 据生成各自的功率表，并且，将这些功率表存储在非易失性存储器中，从 而使主机设备对该任务的处理时间最小化。此外，因为是无线发射机执行该计算而不是主机设备，所以这也使得通常比较显著的从主机设备到无线 发射机的数据传送延迟最小化。根据本发明的一个方面，自校准能力用于对发射功率进行现场重新校 准。例如，具有无线电管理器设备和配备有自校准发射机的接入点的WLAN，使得无线电管理器能够维护WLAN，而不必将无线发射机从网络 物理地移除。无线电管理器编辑其管理下的各个无线发射机的测量出的信 号强度的统计值。这使得无线电管理器能够确定，特定无线电器件的信号 强度何时已随时间改变。 一旦确定信号强度已改变了，则无线电管理器就 可以将信号强度数据转发到相关的无线发射机。利用从无线电管理器接收 到的对发射功率的测量指示，使无线无线电器件能够利用这里所述的方法 对其输出功率级进行重新校准。图1是根据本发明一个方面的系统100的框图。系统100包括无线发 射机102、被测设备和主机104。下文中将更详细地描述，无线发射机102 发送无线信号112，无线信号112被主机104接收到，主机104测量无线 信号112的功率。主机104沿路径119与无线发射机102通信。主机104 适于经由路径119通知无线发射机102增大或者减小其增益，直到测量的 输出功率处于期望的水平。期望的水平可以等于期望的信号强度，或者在 期望的信号强度的一个范围内，例如，5%、 10-20%，或者在某一 dB范 围内，例如3dB。发射机102具有可调节的增益放大器106。尽管如这里所述的本发明 的方法调节可调节的放大器106，但是这仅仅是为了简化说明，因为包括 多放大器级在内的、影响发射机102的发射功率的任何可调节组件都可以 被调节。来自发射机106的信号通过功率耦合器108。功率耦合器108包 括功率探测器124。功率探测器获得功率放大器106的功率探测器值，该 探测器值指示正被发射的信号的功率。在优选实施例中，功率探测器108 还包括ADC (探测器ADC)，该ADC提供由探测器108测量出的信号的 数字表示。在通过功率耦合器108后，信号然后经由天线IIO被发射，该 信号被示作无线信号112。无线信号112由耦合到主机104的天线114接收到。该信号然后被提 供到模拟功率探测器116。模拟功率探测器116测量信号功率，并且将测 量值发送到模数转换器(ADC) 118， ADC 118产生测量出的信号的数字 表示。如果无线信号112不处于期望的功率水平，则主机104经由路径 119将信号发送到发射机102。路径119是适于在发射机102和主机104之 间发射信号的任何有线介质、无线介质、或者有线和无线介质的组合。自动水平控制(ALC) 120基于经由路径119从主机104接收到的反 馈，对放大器106的增益进行调节。根据本发明的一个方面，发射机功率 校准被用来针对功率耦合器108、探测器124和放大器106电路响应中的 处理变动进行调节。校准过程的目的，是确定作为输出功率和信道频率的 函数的探测器108的值。可以利用功率步进和信道频率的子集以及适当的 内插过程，来获得准确的校准结果，以便确定整个响应。校准处理的结果被存储在功率表122中。在优选实施例中，功率校准 表122为每个工作点(一般来说工作点是频率和功率水平)包含以下信 串.'K、-ALC 120设置点 一所要求的输出功率的探测器ADC值。-ALC 120LoDelta —探测器ADC计数低于ALC设置点的数目，其中该ALC设置点设置功率校正窗口下界。-ALC 120 High Delta —探测器ADC计数低于ALC设置点的数目，其中该ALC设置点设置功率校正窗口上界。 -IF增益一IF增益设置。 -增益选择一放大器106的RF粗增益选择位。 -OFDMRF修整(trim) — OFDM信号的开始RF修整值。 -OFDM PHY TX增益一 OFDM信号的PHY增益设置。 -CCK RF修整一 CCK信号的开始RF修整值。 -CCK TX增益一 CCK信号的PHY增益设置。根据本发明的一个方面，通过使用功率-频率域的较小子集，并且要求 测量功率相对目标功率不太严格的近似，从而可以增强功率校准。作为示 例校准过程，对于5GHz信道设置，使用9个数据点来完成包含672个点的功率表(28个信道频率X8个功率步进X3个窗口点)。以dB表示的探 测器108的值(例如，20Xlog (探测器ADC))相对输出功率以直线方 式最接近地近似(参见图2)。尽管这隐含意味着线性插值可能就足够 了，但是在插值过程中使用二次多项式通常能提高低功率准确性。或者， 二次多项式可以用来为每个功率步进准确地插值相对频率的探测器ADC 值。作为更一般的规则，多项式的次数应当是(n-l)，其中n是频率点的 数目或者功率点的数目。例如，对于针对5GHz无线电器件的15点校准， 其利用5个频率和3个功率水平，则多项式的次数应当为4。例如，多项式可以利用Newton插值方法生成(在通过引用结合于此 的下述文本中可以找到对Newton插值法的详细描述"Introduction to Numerical Analysis" , J. Stoer and R. Bulirsch, pp. 43-49， Springer Publishing, Texts in Applied Mathematics Series)。 该方法从支持点(Xi，y》，i=l、 2、、 n+l生成n次多项式P(x)，以便实现P(Xi)=ylQ该多项式表示为下 述形式尸O)-"l +a2.(x — x1) + fl30 — xI)0 — x2) + — + a +1(x —x,)...(x —义J 系数a,由下面的简单算法给出。下面给出了示例性的fortran算法 SUBROUTINE腳tondd—coeff(x，y,a，n)implicit noneinteger n,i,jdouble precision y(100), x(lOO)， t(100) i=lt(i)，(i) a(iH(l)i=2t(i)=y(i)t(j)=(tCi+i)-t(j))/(x(i)-x(i》a(i)=t(l) do 30 i=3，n+lt(i)=y(i)do 40j=i-l,l，-lt(i)=(tG+i)-t(j))/(x(i)-x(j))continuea(iH(l) continue return end可以利用下面的fortran例程就任何参数z求值该插值多项式P(z): SUBROUTINE newtondd—interp(P,z，a,x，n) implicit none integer i，n，jdouble precision ff(100),z，a(100),x(100),fff(n+l)=a(n+l)do 10i=n,l,-lff(i)=ff(i+l)*(z-x(i))+a(i) continue P=ff(l) Return end对于每个功率步进利用名义IF和RF增益设置，该RF修整调节算法 测量9个校准数据点。为了确保健壮过程，RF修整算法对RF修整进行调 节，来找到接近所期望的校准数据点的值。在优选实施例中，该数据点可 能远离功率目标远至3dB。插值法不要求准确的匹配。现在参考图2，并继续参考图1，该图示出了根据本发明一个方面的 图示200，其用于对剩余期望功率探测器值进行插值的探测器108测量值 的示例测量值。该图有3个轴，功率、探测出的功率和频率。在优选实施 例中，选择了三个频率(尽管可以选择足以提供用于插值的足够数目的数 据点的任何数目频率)，优选为最低工作频率、最高工作频率和中间工作 频率，同时对于每个频率选择三个功率水平(尽管可以选择足以提供用于插值的足够的数据点的任何数目的功率水平)，优选为最低、最高和中间 功率范围。测量出的探测器108值被绘制曲线，这些点对应于点204、206、 208、 210、 212、 214、 216、 218和220。利用线222、 224、 226和 228来连接外面的点204、 206、 208、 214、 220、 218、 216和210，从而 形成一个闭合面202。根据本发明一个方面， 一旦确定了点204、 206、 208、 210、 212、 214、 216、 218和220，就基于点204、 206、 208、 210、 212、 214、 216、 218和220插值剩余工作点的探测器值。再次参考图l， ALC120为放大器 106设置频率和增益。无线信号112利用ALC 120所设置的设置被发送， 并且被主机104的模拟功率探测器U6测量出。该增益被调节，直到由主 机104的模拟功率探测器116测量出的无线信号处于期望的功率水平为 止。 一旦达到期望的功率水平，主机104就从收发机102获得增益设置， 并且从探测器108获得探测器值。主机104然后记录频率、功率水平、增 益和探测器值。该过程被重复，直到9个工作点都被绘制出，其中每个工 作点对应于一个频率和功率水平。因为探测器值和测量出的功率水平已知，从而建立了探测器值和输出 功率之间的关联。 一旦根据本发明一个方面建立了探测器值和输出功率之 间的关联，就可以利用例如在图2中示出的曲线通过插值计算出剩余工作 点的探测器值。在一个实施例中，插值是利用主机104内的逻辑执行的。这里所使用 的"逻辑"包括但不限于硬件、固件、软件和/或这些中的每个的组合，用 于执行功能或动作，和/或引起其他组件的功能或动作。例如，基于所期望 的应用或需求，逻辑可以包括软件控制的微处理器、诸如专用集成电路 (ASIC)之类的离散逻辑、可编程/编程的逻辑器件、包含指令的存储器 器件等，或者硬件中实现的组合逻辑。逻辑也可以完全被实现为软件。一 旦完成了插值，所期望的探测器值就经由路径119被发送到发射机102。在另一个实施例中，测量出的工作点的数据被发送到发射机102，并 且对剩余工作点的插值由发射机102内的逻辑执行。这种实现方式的优点 是因为路径119可能是慢速接口，在插值之前发射数据可以使主机104和发射机102之间传送的数据的总量最小化。在计算出了期望的探测器值之后，发射机102现在能够为每个工作点确定适当的增益设置。为放大器106设置了增益，进行闭环发射，这些发 射由探测器124探测到。ALC 120获得测量出的探测器值，并且增益被 ALC 120调节，直到测量出的探测器值等于期望水平为止。所期望的水平 可以等于期望探测器值，或者在期望探测器值的一个范围内，例如，5 %、 10-20%，或者在某一dB范围内，例如3dB。由发射机102确定增益 设置的好处是，这使得要求从主机104发送、经过路径119的数据量最小 化。在完成了校准过程之后，利用频率、功率水平、增益、探测器值和用 于达到目标信号水平的任何其他参数更新功率表122。功率表122中存储 的值被用于发射机102的操作。例如，在信号要被发射机102发射时， ALC 120从功率表122获得适当的增益和任何其他参数，并且相应地设置 放大器106。 一旦设置了放大器106，该信号被放大器106放大，并且经 由天线110发射。现在参考图3，该图示出了适于配置来实现本发明一个方面的发射机 300的示意图。功率放大器302发射信号，该信号通过RF功率耦合器 304、 310。在传递过功率耦合器304、 310后，该信号通过开关306，开关 306将该信号路由到天线308、 309两者之一。RF功率耦合器304、 310优 选是方向性(directional)耦合器，其将少量能量从304传送到310。在优 选实施例中，耦合的能量低于在功率放大器302的输出处的RF信号水平 至少15dB。非线性探测器二极管Dl的RF电压产生与RF功率相关的DC 电流。温度改变使探测器二极管Dl的DC工作点移动。通过测量匹配的二 极管的工作点、温度补偿二极管D2，可以从测量出的电压去除DC工作点 变动。得到的结果是仅与RF信号功率成比例的电压。二极管D1和D2由 DC偏置312偏置。功率探测器的输出水平一般较低。因此，运放电路314被用来将该信 号放大到ADC 316的全输入范围。这产生探测出的电压的最大解析率。ADC 316在线性放大器314的输出处对探测到的DC电压进行采样。 在优选实施例中，ADC 316被用在一个单次触发(one shot)模式中，ADC 316对线性放大器316的输出进行锁存。根据本发明的一个方面，ADC 316的输出被与外部功率计(例如参见 图1中的主机104)测量出的功率测量值相关联。根据本发明的另一个方 面， 一旦建立了外部功率计和ADC316的输出之间的关联，就可以针对所 有工作点(例如，对于发射机的每个频率和功率水平)对ADC316的输出 的期望值进行插值。发射机300然后可以通过发射闭环信号并且对RF功 率放大器302的增益进行调节，直到ADC 316的输出达到期望值，从而实 现自校准。图4是示出了可以在其上实现本发明的一个实施例的计算机系统400 的框图。计算机系统400包括用于传输信息的总线402或者其他通信机 制，与总线402相耦合、用于处理信息的处理器404。计算机系统400还 包括主存储器406，例如随机存取存储器(RAM)，或者其他耦合到总线 402、用于存储信息和要被处理器404执行的指令的其他动态存储器件。 主存储器406也可以用于存储在执行由处理器404执行的指令期间的临时 变量或其他中间信息。计算机系统400还包括只读存储器(ROM) 408， 或者耦合到总线402、用于存储静态信息和处理器404的指令的其他静态 存储器件。诸如磁盘或光盘之类的存储设备410被提供，并且耦合到总线 402，用于存储信息和指令。本发明涉及对用于自校准无线收发机的计算机系统400的使用。根据 本发明一个实施例，对无线收发机进行自校准是通过计算机系统400响应 于处理器404执行主存储器406中包含的一个或多个指令的一个或多个序 列而提供的。这种指令可以被从另一种计算机可读介质(例如，存储设备 410)读入到主存储器406中。执行包含在主存储器406中的指令序列使 处理器404执行这里所述的过程步骤。也可以采用多处理设置中的一个或 多个处理器来执行包含在主存储器406中的指令序列。在替换实施例中， 硬连线电路可以用来替换软件指令或者与软件指令组合来实现本发明。因 此，本发明的实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。这里所使用的术语"计算机可读介质"指参与向处理器404提供指令 用以执行的任何介质。这种介质可以采用任何形式，包括但不限于非易失 性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，例如存储设备410。易失性介质包括动态存储器，例如，主存储器406。传 输介质包括同轴线缆、铜缆和光纤，包括包含总线402的线路。传输介质 也可以采用声波或光波的形式，例如，在射频(RF)和红外(IR)数据通 信期间生成的那些。计算机可读介质的公共形式包括例如软盘、柔性盘、 硬盘、磁卡、纸带、具有孔状图案的任何其他物理介质、RAM、 PROM、 EPROM、闪存、任何其他存储器芯片或卡带、后文描述的载波、或者计 算机可读取的任何其他介质。各种形式的计算机可读介质可以被用来将一个或多个指令的一个或多 个序列传递到处理器404以执行。例如，指令最初可以产生在远程计算机 的磁盘上。远程计算机可以将这些指令载入到其动态存储器中，然后利用 调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统400本地的调制解调器可以 接收电话线上的数据，然后使用红外发射机将数据转换成红外信号。耦合 到总线402的红外探测器可以接收到该红外信号中承载的数据，并且将该 数据放置到总线402上。总线402将该数据传递到存储器406，处理器 404从存储器406提取并且执行这些指令。主存储器406接收到的指令可 以可选地在由处理器404执行之前或者之后被存储到存储设备410上。计算机系统400还包括耦合到总线402的通信接口 418。通信接口 418提供到耦合到通信链路420的双向数据通信，通信链路420被连接到 功率计422。例如，通信接口 418可以是综合业务数字网络(ISDN)卡或 者调制解调器，用于提供到相应类型的电话线的数据通信连接。作为另一 个示例，通信接口 418可是局域网(LAN)卡，用于提供到兼容LAN的 数据通信连接。也可以实现无线链路。在任何这种实现方式中，通信接口 418发送和接收电、电磁或者光信号，这些信号承载代表各种类型信息的 数字数据流。根据本发明的一个方面，通信接口 418经由通信链路420从功率计 422接收外部测量的功率读数。这使得处理器404能够执行指令，来校准内部功率探测器，例如图3中示出的功率探测器的ADC 318读数。通信接 口 418也可以用来通过通信链路420，将诸如增益和内部功率探测器读数 之类的设置发送到功率计422。在一个实施例中，内部探测器的经插值的 期望输出值可由功率计422计算出，并且经由通信链路420被发送到通信 接口 418，通信接口 418通过总线402将它们转发到存储设备410。在另 一个实施例中，处理器404利用来自功率计422的测量出的读数，对期望 的内部探测器值进行插值。根据本发明的一个方面，在具有计算机系统400的无线收发机被安装 到现场时，通信链路420被布署来与网络上的其他设备通信，例如其他接 入点、无线交换机等，这些其他设备向计算机系统400提供指示无线收发 机的输出发射功率的读数，后面将描述。利用自其他网络组件提供的读 数，能够使处理器404执行在现场对无线收发机进行重校准的指令，从而 无需维护人员的现场服务。指示发射功率的读数可以是测量出的功率和/或 信号强度，例如，RSSI。图5是配置来实现本发明一个方面的无线局域网500的示图。该网络 包括接入点502、 504和508，以及无线电管理模块510。接入点502、 506、 508和无线电管理模块510被骨干网络512耦合。接入点502、 504 和508包括用于控制它们的操作的逻辑。无线电管理模块510包括用于确 定工作参数并且将工作参数提供给接入点502、 504和508的逻辑，其中 所述工作参数例如是工作频率和功率水平。无线电管理模块510可以被实 现在一个或多个网络组件中的逻辑中，所述网络组件例如是认证服务器、 无线交换机路由器，甚至包含在耦合到骨干网络512的接入点502、 504 和508之一。骨干网络512是任何适当的有线、无线网络拓扑或者有线和 无线网络拓扑的组合。根据本发明一个方面，接入点502发送无线信号504。该无线信号的 目的地不重要，因为其可以去往与接入点502相关联的一个或多个客户端 (未示出)，并且/或者去往接入点506和/或接入点508。但是，由于一个 或多个接入点506和508在接入点502的范围内，所以它们可以观察并测 量信号504的属性，例如功率、信号强度、RSSI等。信号504的测量值被发送到无线电管理模块510。由于发射机输出功率通常随时间而下降，所以无线电管理模块510将接入点502的当前测量出的信号属性与所存储的 接入点502的信号属性的测量值相比较。如果当前测量值偏离了所存储的 测量值预定阈值，例如，20%或者3dB，则无线电管理模块510通过骨干 网络512将消息发送到接入点502，以进行重校准。在一个实施例中，无线电管理模块510将当前测量值发送到接入点 502。在另一个实施例中，接入点502通过骨干网络512从接入点506禾口/ 或接入点508获得当前测量值。相应地，接入点502然后利用当前测量值来计算新的期望功率探测器 值，如这里所述。在计算出新的期望功率探测器值之后，接入点然后可以 通过执行闭环测试、调节增益和任何其他参数来完成重校准，从而为每个 工作点确定新的工作参数。 一旦完成了自校准，新的工作参数就被存储到 接入点502的功率表中。根据本发明一个方面，无线电管理模块510还为接入点502调度重校 准。例如，在暴露在光和其他环境条件的区域中，白天期间的条件可能与 夜晚的条件不同。因此，无线电管理模块510可以调度在白天期间一次重 校准，在夜晚一次重校准，并且如果希望的话，可以存储接入点502的工 作参数，并且随后在白天期间或者在傍晚期间发送适当的参数到接入点 502。但是，由于气候也可能改变，所以在另一个实施例中，也可以设想 可以每天重新校准接入点502。本发明的另一个方面是接入点502可以在不要求现场任意干预的情况 下，按需进行重校准。这可以接入点502的维护和运行成本。另外，接入 点506和/或接入点508也可以配备用于执行这里所述的校准方法的逻辑， 以减少对现场人员服务它们的需求。考虑到上述结构和功能特征，结合图6-7将更好地理解根据本发明各 个方面的方法。尽管为了简化说明目的图6-7的方法被示出并被描述为顺 序执行，但是应当理解并且意识到，本发明不受所示顺序限制，因为根据 本发明， 一些方面可以以与这里示出并描述的顺序不同的顺序发生和/或与 其他方面并发发生。此外，实现根据本发明一个方面的方法并不要求所示出的所有特征。本发明的实施例适于以硬件、软件或者它们的组合实现该 方法。图6是根据本发明一个方面、用于确定无线发射机的工作点参数的方法600的框图。方法600可以利用如图1所示用于无线发射机初始校准的 系统100实现，和/或利用图5所示的系统500实现。方法600开始于602。在604中，计数器被初始化为1 (i=l)，并且 选择一组工作条件(例如，测试频率)。在优选实施例中，三个值 (i=l，2,3)与无线发射机的最低、中间和最高工作频率相对应。步骤604 第一次被执行时，无线发射机测试第一频率，步骤604第二次被执行时， 无线收发机测试第二频率，并且，步骤604第三次被执行时，无线收发机 测试第三频率。步骤604第四次被执行时，过程停止于步骤624，如图所 示。在606中，另一个计数器被初始化为1 (j=l)，并且选择一组工作条 件(例如，测试功率水平)。在优选实施例中，三个值(j=l,2,3)对应于 无线发射机的最低、中间和最高工作功率水平。步骤606第一次被执行 时，无线收发机测试第一功率水平，步骤606第二次被执行时，无线收发 机测试第二功率水平，并且，步骤606第三次被执行时，无线收发机测试 第三功率水平。步骤606第四次被执行时，过程返回到步骤604。如图所 示，步骤604和606的组合可以产生如图2所示的9个数据点。在608中，测量出无线收发机的当前工作点(i,j)的功率P (i)和频 率f (j)。这些测量可由图l所示主机设备104作出，或者由如图5所示 的诸如接入点502、 506和510之类的另一个网络元件作出。在替换实施 例中，不是测量功率，而是可以测量诸如自无线收发机发送的信号的信号 强度、RSSI之类的其他属性。在步骤610中，无线发射机的功率放大器被设置为其默认增益设置。 通常，每个功率水平P (i)的增益设置不同。在612中，无线发射机发送被测量的信号。外部功率测量设备测量出 Pout，所示外部功率测量设备例如是主机104 (图1)或者另一个接入点 502、 506禾B 510 (图5)。同时，从功率探测器(ADC)，例如从ADC316 (图3)获得测量值。在614中，测量出的Pout被与期望的输出功率P (i)相比较。如图所 示，该比较确定Pout是否在P (0的+A3dB内。但是，任何适当的比较 方法都是可以接受的。如果在614中，测量出的功率Pout在P (i)的3dB内(是)，则处 理前进到622，其中Pout和功率探测器(ADC)读数被保存。然后，在步 骤606中，j被递增，即，j=j + l，以便测试下一个频率。如果递增后的j 大于3，则处理继续到604，其中从第一个频率(j = l)起下一个功率水平 (i=i+l)被处理，直到递增后的i大于3。如果在606中，j>3并且在604 中i〉3，则在624过程结束。否则，在606中j已递增了之后，或者在604 中i已递增了之后并且在606中j被设置为等于1，则处理返回到步骤608 以进行下一组测量值，例如，功率P (i)和频率f (0 。如果在618中，测量出的输出功率Pout不在P (i)的3dB内 (否)，则处理继续到步骤616。在616中，确定是否PouKP (i)。如果 在616中，Pout小于P (i)(是)，则在618中，RF修整被增加5步。如 果在616中，Pout大于P (i)(否)，则在620中，RF修整被减小5步。 在步骤618或步骤620完成之后，处理返回到612，其中利用新的RF修整 值发送信号，并且Pout和功率探测器(ADC)被测量。步骤612和614 (以及步骤616、 618禾B 620，在合适的时候)被重复，直到Pout在P (i)的3dB之内为止。在方法600的结束时，9个工作点已被计算出，并且己观测到相应的 增益、功率测量值和功率探测器(ADC)。此刻，可以建立功率测量值和 功率探测器(ADC)读数之间的关联，并且，可以基于所观察到的读数对 剩余工作点的功率探测器值进行插值。例如，剩余工作点可以通过如图2 所示绘制观察到的点而被插值。应当注意，尽管前述示例使用了 9个点，但是这仅是用于说明目的， 并且任何数目的合适点都是可接受的。类似地，尽管前述示例示出了以5 步递增进行的RF修整调节，但是这仅是说明，因为任何数目的步长都是 可接受的。另外，尽管步骤616、 618和620被重复直到Pout在P (i)的3dB内为止，但是这仅是说明性的，因为可以采用Pout的任何可接受的范围。图7是根据本发明一个方面用于自校准无线发射机的方法700的框 图。在702中，少量工作点被测量。可以利用图6中示出的技术或者与该 技术类似的技术对工作点进行测量。在步骤702，利用外部测量设备并且 还利用内部测量设备测量少量工作点(一般是频率和功率水平)，所述外 部测量工具例如是功率计或者用于测量信号强度(例如，RSSI)的其他装 置，所述内部测量设备例如是耦合到发射机功率放大器的输出的功率探测 器。足够数量的工作点被选择，以便使内部测量值能够与外部测量值相关 联。 一般而言，该关联是由耦合到外部测量设备的内部设备执行的，所述 外部测量设备例如是主机104 (图l)或无线电管理模块510 (图5)。根据本发明的一个方面，通过利用功率-频率域的较小子集，并且要求 将测量出的功率相对目标功率不太严格的近似，从而可以增强功率校准。 对于5GHz信道设置，示例校准过程使用9个数据点来完成包含672个点 的功率表(28个信道频率X8个功率步骤X3个窗口点)。以dB表示的探 测器108的值(例如，20Xlog (探测器ADC))相对输出功率被以直线 方式最接近地近似(参见图2)。尽管这隐含线性插值可能足够了，但是 在插值过程中使用二次多项式通常提高了低功率准确性。二次多项式也被 用来为每个功率步进准确地插值相对频率的探测器ADC值。对于每个功率步进利用名义IF和RF增益设置，RF修整调节算法测 量9个校准数据点。为了确保健壮过程，RF修整调节算法对RF修整进行 调节，来找到接近所期望的校准数据点的值。数据点可能远离功率目标远 至3dB。插值法不要求准确的匹配。因为探测器值和测量出的功率水平己知，所以建立了探测器值和输出 功率之间的关联。 一旦根据本发明一个方面建立了探测器值和输出功率之 间的关联，则可以利用例如图2中示出的曲线通过插值计算出剩余工作点 的探测器值。在704中，剩余工作点的期望探测器值利用在步骤702中获 得的测量值而被插值。在优选实施例中，测量出的工作点被如图2绘制为 曲线，并且由该曲线插值己插值的期望功率探测器值。例如在图2中，探测器ADC值以dB形式(20*log (探测器ADC))相对输出功率被表示 出，其由直线方式最接近地近似(参见图2)。在计算出期望的探测器值 后，无线发射机现在能够对每个工作点确定出合适的增益设置。在一个实施例中，无线发射机接收来自外部功率测量设备的数据，并 且执行插值。该实施例的优点在于其使在外部设备和无线收发机之间交换 的数据量最小，因为被插值的值是由该无线发射机在内部计算出的。在替 换实施例中，插值是由该无线发射机之外的设备执行的，并且随后被发送 到无线发射机。在706中，无线发射机自校准自身。无线发射机通过执行由该发射机 的内部功率探测器测量的闭环发射，进行自校准。功率放大器增益被调 节，直到由发射机的内部功率探测器测量出的功率达到期望值，所述期望 值例如在期望探测器值的3dB内。在优选实施例中，步骤706针对无线发 射机所支持的每个频率和功率水平设置执行功率计算。然后，存储经过变 动而获得期望输出的增益以及任何其他参数。在708中，利用增益、测量出的功率探测器水平和经过变动而获得期 望输出的任何其他参数，生成功率水平表。运行中的无线发射机使用功率 水平表，以便为其当前工作点(频率和功率水平)设置功率放大器增益和 其他参数。在710中，功率水平表被存储在非易失性存储器中。这使得功 率水平表能够被提取，即使无线发射机失去功率或者因其他原因而被复 位。一旦完成了步骤702、 704、 706、 708和710，无线发射机就准备好被 使用。此刻，无线发射机可以被安装到现场并且投入商业运营。根据本发明的一个方面，在714中，通过该无线发射机之外的设备获 得当前信号属性的测量值。例如，使用如图5所示的无线网络，可以由诸 如接入点502、 504和506的其他网络节点来观测所述信号属性，所述信 号属性可以被转发到无线管理模块510。根据本发明的一个方面，在714中，确定在712中获得的测量值是否 指示出信号属性的改变。信号属性改变可能由于许多因素发生。例如，随 着无线发射机老化，输出功率趋向变弱。另外，诸如温度之类的环境改变可能影响无线发射机的工作。如果在714中确定没有改变，或者以信号属 性并不明显的改变(否)，则继续在712中监控信号。根据本发明的一个方面，如果在714中确定出所观察的信号属性已改 变(是)，则无线发射机被重校准。在一个实施例中，在步骤702中，无 线发射机外的设备(例如，WLAN上的另一个接入点)可以针对少量工作 点获得新的功率信号测量值。在替换实施例中，可以使用在步骤712中执 行的信号的测量值，从而允许跳过步骤702。在704中，新的探测器值被 插值。在706中，无线发射机利用执行新的探测器值而自校准。在708 中，利用从步骤706中使用新插值的探测器值执行自校准获得的数据生成 功率表，该功率表然后在710中被存储到非易失性存储器中。本发明的一个方面是无线发射机可以在不要求现场人员的任何干预的 情况下按需重校准。这可以减少无线发射机的维护和运营成本。上面描述的内容包括本发明的示例实施例。当然，不可能为了描述本 发明而对组件和方法的所有可设想的组合进行描述，但是本领域技术人员 将认识到，本发明的许多进一步的组合和排列也是可以的。因此，本发明 是要包括落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这种替换、修改和变 动，其中所附权利要求书是根据它们被公平、合法并且公正地授予的宽度 解释的。
权利要求
1. 一种用于执行发射机的自校准的方法，包括将预定的一组内部功率探测器值与对应的外部功率测量值相关联；以及基于所述一组内部功率探测器值，为至少一个工作点插值期望功率探测器值，所述工作点包括频率和期望输出功率。
2. 如权利要求1所述的方法，还包括通过执行闭环发射来确定发射增 益，以达到所述期望功率探测器值。
3. 如权利要求2所述的方法，确定所述增益还包括 设置发射机增益；利用功率耦合器测量闭环信号的功率探测器值；以及 调节发射机增益，直到所测量的功率探测器值处于所述期望功率探测 器值。
4. 如权利要求3所述的方法，还包括记录处在所述期望功率探测器值 时的频率、功率水平、发射机增益和所测量的功率探测器值。
5. 如权利要求3所述的方法，还包括将所述增益和功率探测器值发送 到耦合到所述发射机的主机设备。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，所述插值步骤是在所述发射机和 经耦合来接收所述外部功率测量值的的主机设备之一处执行的。
7. 如权利要求1所述的方法，所述相关联步骤还包括 设置发射机增益；在外部测量输出功率； 测量所述功率探测器值；调节发射机增益，直到在外部测量的输出功率处于期望输出功率水平 为止；以及记录处在所述期望输出功率水平时的频率、功率水平、增益和功率探 测器值。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括从第二外部源接收指示所述发射机当前工作条件的外部测量值；以及 将预定的一组内部功率探测器值与来自所述第二外部源的对应的外部 测量值相关联；基于所述一组内部功率探测器值，为至少一个工作点插值功率探测器值，所述工作点包括频率和期望输出功率；以及通过执行闭环发射来确定发射增益，以达到所述期望功率探测器值。
9. 如权利要求8所述的方法，其中，所述来自第二外部源的、指示所 述发射机当前工作条件的外部测量值，是所测量的输出功率和接收到的信 号强度两者之一。
10. 如权利要求1所述的方法，还包括所述插值期望功率探测器值还包括针对所述发射机的每个支持的频率 和每个支持的功率水平，插值期望功率探测器值。
11. 如权利要求IO所述的方法，还包括 设置发射机增益；利用功率探测器，测量闭环信号的功率探测器值；以及 调节发射机增益，直到所述测量出的功率探测器值处于所述期望功率 探测器值；其中，针对插值期望功率探测器值己被计算出的所述发射机所支持的 每个频率和功率水平，重复所述设置发射机增益、测量所述功率探测器值 和调节发射机增益的步骤。
12. 如权利要求ll所述的方法，还包括针对所述发射机的每个支持的频率和功率水平，记录所述频率、功率 水平和增益、以及所述期望功率探测器水平和所述外部功率测量值两者之 一；以及基于所记录的频率、功率水平、增益、以及所述期望功率探测器水平 和所述外部功率测量值两者之一，生成功率水平表；以及将所生成的功率水平表存储到对所述发射机可访问的非易失性存储器中。
13. —种多个指令的计算机可读介质，包括用于将预定的一组内部功率探测器值与对应的外部功率测量值相关联 的装置；以及用于基于所述一组内部功率探测器值，为至少一个工作点插值期望功 率探测器值的装置，所述工作点包括频率和期望输出功率。
14. 如权利要求13所述的计算机可读介质，还包括用于确定发射增益以达到所述期望功率探测器值的装置，所述用于确 定发射机增益的装置还包括用于设置发射机增益的装置；用于测量闭环信号的功率探测器值的装置；以及用于调节发射机增益、直到测量出的功率探测器值处于所述期望功率 探测器值的装置。
15. 如权利要求13所述的计算机可读介质，还包括用于从第二外部源接收指示所述发射机的当前工作条件的外部测量值的装置；其中，所述用于相关联的装置响应所述用于从第二源接收外部测量值 的装置，将预定的一组内部功率探测器值与来自所述第二外部源的对应的 外部测量值相关联；其中，所述用于插值的装置响应所述用于从第二源接收外部测量值的 装置，基于所述一组内部功率探测器值，为至少一个工作点插值新功率探 测器值，所述工作点包括频率和期望输出功率；并且其中，用于确定发射机增益的装置作出响应，通过执行闭环发射以达 到所述新的期望功率探测器值。
16. 如权利要求13所述的计算机可读介质，还包括 所述用于插值期望功率探测器值的装置，还包括用于针对所述发射机的每个支持的频率和每个支持的功率水平，插值期望功率探测器值的装 置；用于设置发射机增益的装置；用于利用功率探测器测量闭环信号的功率探测器值的装置；以及用于调节发射机增益，直到所述测量出的功率探测器值处于所述期望 功率探测器值的装置；其中，针对插值期望功率探测器值已被计算出的所述发射机所支持的 每个频率和功率水平，重复所述设置发射机增益、测量所述功率探测器值 和调节发射机增益的步骤。
17. 如权利要求13所述的计算机可读介质，还包括用于针对所述发射机的每个支持的频率和功率水平，记录所述频率、 功率水平和增益、以及所述期望功率探测器水平和所述外部功率测量值两者之一的装置；以及用于基于所记录的频率、功率水平、增益、以及所述期望功率探测器 水平和所述外部功率测量值两者之一，生成功率水平表的装置；以及用于将所生成的功率水平表存储到对所述发射机可访问的非易失性存 储器中的装置。
18. —种无线收发机，包括 可调节增益的发射机；具有耦合到所述可调节增益发射机的功率探测器的功率耦合器； 耦合到所述可调节增益发射机的自动水平控制器；其中，所述可调节增益发射机适于将无线信号发送到己耦合到外部主 机设备的外部功率探测器，所述无线信号还由耦合到所述收发机的功率探°其中，所述可调节增益的发射机适于调节发射机增益，直到所述外部 功率探测器测量出的所述无线信号的功率对于多个工作点都处于期望功率 水平为止，所述工作点由频率和功率水平定义；并且其中，所述自动水平控制器和所述外部主机设备两者之一，配置为将 所述外部功率探测器测量出的所述无线信号的功率与所述功率探测器测量 出的所述测量值相关联，并且，还配置为基于所述关联的功率探测器测量 值，为已插值的工作点插值期望功率探测器值。
19. 如权利要求18所述的系统，所述自动水平控制还包括 用于设置所述可调节增益发射机的增益的装置；用于发送闭环无线信号的装置；用于确定所述闭环无线信号的功率探测器值的装置；以及 用于调节发射机增益、直到所述功率探测器值处于所述期望功率探测 器值的装置。
20.如权利要求19所述的系统，还包括耦合到所述自动水平控制器的、配置为存储功率水平表的非易失性存 储器；所述自动水平控制还包括用于为所述已插值的工作点存储增益、功率 探测器值、频率和功率水平的装置。
全文摘要
在足够数目的频率和功率水平处执行少量发射，使得能够建立频率、测量出的功率和探测器值之间的关联。一旦建立了关联，则无线发射机就采用测量出的数据并且针对所有支持的频率和在所有支持的功率水平处计算目标探测器值，从而不需要利用主机设备在迭代时逐个频率逐个功率水平地进行。利用计算出的目标探测器值和闭环发射，无线电器件实现自校准。一旦在现场采用，无线发射机就可以利用测量出的信号强度改变来确定何时自校准，并且利用来自其他网络组件的测量出的值，可以采用本发明的方法来实现自校准，无需现场重校准。
文档编号H01Q11/12GK101233654SQ200680004181
公开日2008年7月30日 申请日期2006年3月2日 优先权日2005年3月2日
发明者保罗·斯达格, 史蒂文·布勒希 申请人:思科技术公司