无线连网中的功率检测技术和离散增益状态选择的制作方法

专利名称：无线连网中的功率检测技术和离散增益状态选择的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信，尤其涉及无线局域网(WLAN)系统。
技术背景无线网络使计算设备能通过无线通信共享信息和资源。在无线网络中使用的 计算设备的例子包括膝上型或台式计算机、个人数字助理(PDA)、诸如蜂窝无线 电话和卫星无线电话这样的移动电话、数据终端、数据采集设备、个人数字助理 (PDA)和其他便携或非便携计算设备。为便于无线连网而开发的一系列广泛标准 组在IEEE 802. 11标准中得到阐明。最初的IEEE 802. 11标准在2. 4-2. 483千兆赫 兹(GHz)的频带内提供1-2兆比特每秒(Mbps)的数据传输速率。但是，为了提高 数据传输速率，已经开发了对最初IEEE 802. ll标准的许多扩展。IEEE 802. lib标准(有时称为802. 11无线保真或802. 11 Wi-Fi)是IEEE 802. 11标准的扩展，它在2. 4GHz频带内提供11Mbps传输(有5. 5、 2. 0和1, OMbps 的回落)。IEEE 802. lib标准对于1.0Mbps的传输使用二进制相移键控(BPSK)， 对于2. 0、 5. 5和11. OMbps的传输使用四相移键控(QPSK)。在IEEE 802. lib也 使用了补码键控(CCK)技术，以便在2. 4GHz频带内对于5. 0和11. OMbps的传输 速率实现多信道操作。IEEE 802. llg标准是IEEE 802. 11标准的另一种扩展。IEEE 802. llg标准在 2. 4GHz频带内使用正交频分复用(OFDM)以提供速率高达54Mbps的数据传输。IEEE 802. llg标准也提供了和802. lib网络的后向兼容能力。IEEE 802. 11a标准是IEEE 802. 11标准的一种扩展，它在5GHz频带内使用OFDM以提供速率高达54Mbps的数 据传输。已经开发了这些以及其他无线网络。对IEEE 802. ll标准的其它扩展，以 及其他WLAN标准在将来很可能会出现。无线网络可以包含一个或多个和无线和/或有线网相接的接入点。接入点也可以和其他接入点无线连接以扩展无线网络的地理规模。另外，在无线网络中可以使 用无线路由器以在无线设置内执行数据路由功能。有时，无线路由器和接入点一起 用于形成相对较大的无线网络环境。支持无线连网标准的无线通信设备也可以支持其他通信标准，例如通常用于 话音通信的标准。话音通信标准可以基于多种调制技术中的一个或多个，例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和各种扩频技术。 一种在无线话音通信中普遍使 用的扩频技术是码分多址(CDMA)信号调制。在CDMA中，在扩频射频(RF)信号 上同时发射多个通信。其他无线通信系统可以使用不同的调制技术。例如，GSM系 统使用TDMA和FDMA调制技术的联合。在和GSM系统有关的其他系统中也使用这些 技术，包括DCS1800和PCS1900系统，它们分别在1. 8GHz和1. 9GHz上操作。由于无线规范强加的约束，WLAN系统的信号可能需要受到训练，SP，被WCD 的信号处理元件调节，比和大多数话音通信系统相关联的信号更快。例如，在 802. lib WLAN系统中，在数据分组前有用作训练用途的约56微秒(ys)的前同 步码。在这56ns前同步码中，可以给无线通信设备(WCD)分配约36ys作解调 器同步。但是，在解调器能够被同步前，WCD可能需要完成许多任务，包括确定确 实收到信号、启用解调元件、和调整一个或多个用来处理RF信号的放大器的增益 这些任务。用于无线分组的RF训练的常规技术通常通过模拟闭环自动增益控制(AGC) 执行增益调整。然后， 一旦接收到的信号被縮放，信号检测器就能够测量经縮放信 号的强度以确定该信号是否对应于无线分组。如果是，就可以激活解调元件对该分 组进行解调。发明内容无线通信设备(WCD)可以包括耦合到调制解调器的接收机。接收机可以依照 一无线连网协议来接收无线分组，所述无线连网协议是诸如IEEE 802. lib无线协 议族中的一个协议。 一接收到分组，接收机就可以依照多个离散增益状态中选出的 一个来处理该分组。耦合到接收机的调制解调器可以通过在确定当前的增益状态太 大后向接收机发送一个或多个信号以减小该增益状态，从而选择用来处理该分组的 增益状态。与模拟闭环自动增益控制相对，离散增益状态的实现可以改进和/或简化WCD。但是，由于分配给RF训练的时间量可能很短，因此离散增益状态的实现也产生了许多难题，特别是在无线连网设置中。下面以更多细节描述的技术，例如实现多于 一个的功率检测模块，可以通过减少选择合适增益状态所需的时间而便于在无线网络设置中实现离散增益状态。可以在软件、硬件、固件或它们的任何联合中实现各种实施例。各种实施例 的附加细节在附图和下面的描述中阐明。其他特征、目的和优势从下面的描述和附 图中以及从权利要求书中将变得显而易见。


图l是说明无线通信系统的方框图，其中无线通信设备(WCD)能实现一个或 多个这里描述的技术。图2是图1所述的WCD的方框图。图3是图2所述的WCD的接收机和调制解调器的更详细的方框图。 图4是实现WCD中使用的多个功率检测模块的功率检测器的方框图。 图5是说明能在WCD中实现的信号处理技术的流程图。
具体实施方式
本发明一般描述了一无线通信设备(WCD)，它被配置成执行和无线数据通信相 关联的各种信号处理任务。更具体地说，包括无线LAN (WLAN)接收机的无线通信 设备(WCD)可以依照离散增益状态来执行信号调节，而不是实现常规的模拟闭环 自动增益控制。离散增益状态的实现可以通过避免需要模拟闭环自动增益控制而改 进和/或简化WCD。但是，由于分配给RF训练的时间量可能很短，离散增益状态的 实现也产生了许多难题，特别是在无线连网设置中。特别是，对于IEEE 802. llb、 IEEE 802. lla和IEEE 802. llg这样的无线网 络，分配给RF训练的时间量极小，离散增益状态的实现非常困难。因而，下面描 述了在实现离散增益状态时能减少和RF训练相关联的时间的许多技术。例如，可 以使用实现了多个功率检测模块的功率检测技术来改进WCD性能并减少和RF训练 相关联的时间，所述多个功率检测模块按照不同的算法操作。也描述了其他技术。 通过实现一个或多个下面详细描述的技术，WCD可以依照一个或多个无线标准接收 数据分组并可以通过在分配给RF训练的时间内选择合适的增益状态来处理分组。图1是说明包括许多无线通信设备10A-10C的无线通信系统2的方框图，这 些设备统称为无线通信设备10。无线通信设备(WCD) IO可以是任何被配置成支持 无线连网的便携式计算设备。每个设备可以是，例如，运行在Window,、 Macintosh 、 Unix或Linux环境的台式或便携计算机，基于Palm 、 Windows CE 或类似的小型便携设备的操作系统环境之上的个人数字助理(PDA)，或其他无线 设备，如移动无线电话、交互式电视机、无线数据终端、无线数据采集设备、因特 网信息站、家庭环境下网络就绪的电器、无线服务器等等。WCD 10在无线通信系统2中通过无线信号8A-8D (下面称为无线信号8)相互 通信。具体地说，WCD 10可以依照诸如无线连网标准定义的协议这样的无线协议 进行通信，例如依照IEEE 802.11标准族中的标准之一。可以由无线接入点11A 和11B把无线信号8送到各自的WCD 10或从各自的WCD10送出。无线接入点11 可以有线连接到网络14，例如局域网、广域网或象因特网这样的全球网。除了支持无线连网标准以外，系统2中一个或多个WCD 10也可以配置成支持 一个或多个话音通信标准。例如， 一个或多个基站4可以通过诸如CDMA技术、FDMA 技术、TDMA技术或各种联合技术等等这样的话音通信技术向WCD 10A传送话音数 据9。抑例如， 一个或多个WCD IO可以设计成支持一个或多个CDMA标准，例如(l)"TIA/EIA-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System"(IS-95标准)， (2)"TIA/EIA-98-C Recommended Minimum Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Mobile Station"(IS-98标准)，(3)由('3rd Generation Partnership Project" (3GPP)协会提供并在一系列文档中实施的标准(WCDMA标 准)，这些文档包括标号为3G TS 25. 211、 3G TS 25. 212、 3G TS 25. 213和3G TS 25.214的文档，(4)由"3rd Generation Partnership Project 2" (3GPP2)协 会提供并在一系列文档中实施的标准(CDMA2000标准)，这些文档包括"TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems，'、 "C. S0005-A Upper Layer(Layer 3) Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems"和"C. S0024 CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification", (5)在TIA/EIA-IS-856 "CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification"中提供中HDR系统，(6) —些其他标准。另外，WCD10 可以设计成支持其他标准，例如GSM标准或有关标准，例如，DCS1800和PCS1900标准。GSM系统使用FDMA和TDMA调制技术的联合。WCD 10也可以支持其他FDMA 和TDMA标准。图2是示例性WCD IO的方框图。如图所示，WCD 10包括耦合到接收机22的 天线20，通过串行总线29和模拟传输线31耦合到接收机22的调制解调器(调制 器/解调器)26，耦合到接收机22和调制解调器26两者的控制单元24。控制单元 24可以构成调制解调器26的一部分，但为了简单分开示出。在一些情况下，天线 20可以耦合到天线共用器(未示出)，后者又耦合到接收机22和产生将由WCD10 发射的无线信号的发射机(未示出)。但是，为了简单，天线共用器和发射机没有 示出。接收机22可以调节接收到的模拟信号并将接收到的RF信号下变频到基带频 率，而调制解调器26将模拟基带信号转换成数字采样、处理所述数字采样、并且 执行解调以提取经编码的数据。在本发明中，术语"调制解调器"是指可以执行调 制、解调或调制解调两者的元件或元件集合。接收机22接收无线RF信号，其中数据按照无线连网中使用的调制方案被调 制，例如通常在和IEEE 802. lib无线连网标准兼容的设备中实现的BPSK或QPSK 调制方案、或通常在和IEEE 802. llg或IEEE 802. 11a无线连网标准兼容的设备中 实现的OFDM调制方案。在任一情况下，接收到的信息是以按照所使用的调制方案 编码的数据分组形式到来的。把数据分割成分组有几个优势，包括使发送设备能够 只重发那些在传输中可能丢失或损坏的个别分组。无线网络通常按照重发-直到-确认协议操作，在该协议中分组被重发到WCD IO直到WCD IO确认分组的接收为止。因此，在WCD 10接收、处理和确认分组的 接收前可能把分组发到WCD IO许多次。分组可以在任何时间接收，并且通常是和 其他分组在时间上分开。也就是，无线网络中发射和接收的信号一般不是象为无线 话音通信调制的连续信号那样的连续信号。相反地，WCD 10通常发送和接收成组 的分组。各组分组之间的时间间隔产生了难题，因为随后接收到的分组可能在信号 功率电平方面完全无关。因此，对每个分组，WCD可能都需要调整其信号处理元件 以有效地解调该分组。更具体地说， 一收到无线分组，WCD就在短RF训练周期内调整其信号处理元 件。无线分组前面可能加上由WCD10用作RF训练目的的短前同步码。在前同步码 中不对数据编码；而是由WCD IO使用前同步码来调整其信号处理元件，这样信号 处理元件得到充分调整以接收并解调分组的有效载荷。在RF训练中完成的任务可以包括去直流、放大器增益调整、信号检测、同步和可能的其他任务。
对分配给RF训练时间数量很小的无线标准来说RF训练特别困难。例如，在 IEEE 802. lib网络中，分组前面加上用作RF训练目的的56微秒(ys)的前同步 码。这56y s前同步码中，可以分配约36y s给无线通信设备(WCD)作同步目的。 但是，在WCD能够被同步前，WCD可能需要执行确认信号确实被接收、启用解调元 件、执行去直流以及调整一个或多个放大器的增益这些任务。就象下面更详细描述 的一样，WCD 10按照多个离散增益状态操作，而不是通过模拟闭环自动增益控制 进行连续增益调整。所描述的技术使增益状态选择能非常快地执行，使得RF训练 在无线连网标准分配的时间内结束。
接收机22按照所使用的调制方案通过天线20接收RF波形。接收机22调节 接收到的波形，例如通过滤波或縮放RF波形并把波形下变频到基带。接收机22 可以实现零中频(零IF)结构，其中波形直接被混频到基带而不是首先被混频到 中间频率(IF)信号。但是，下面描述的技术并不局限于零IF实现，而是也可以 使用到有一个或多个IF部分的实现中。
在把信号下变频到基带(有时称为下变换过程)之前，接收机22可以按照多 个增益状态中选出的一个来縮放RF波形。在RF训练期间，调制解调器26可以确 定增益状态是否太大，如果必要，还可以向接收机22发送一个或多个信号以降低 或调整增益状态。在一个例子中，增益状态选择过程可以包括按照第一增益状态 处理接收到的分组、检测增益状态是否太大、可能时降低增益状态、检测降低后的 增益状态是否太大、可能时再次降低增益状态、如此等等。所以，增益状态选择过 程可以包括一系列递增的上升或下降，即，从增益状态到增益状态，直到选中合适 的增益状态为止。重要的是，增益状态选择过程是在由无线连网标准分配的时间内 完成的。下面详细描述的实现多个功率检测器的技术可以便于在由无线连网标准分 配的时间内的增益状态选择过程。
对IEEE 802. lib无线网络中使用的解调，接收机22象本领域内众所周知的 那样产生RF信号的I和Q分量的基带信号。I分量是指复数波形的同相分量，而Q 分量是指复数波形的正交分量。对这两者，接收机22把复数波形的I或Q分量的 基带信号传递到调制解调器26以作解调。例如，可以通过模拟传输线31把I和Q 基带信号从接收机22发送到调制解调器26。在调制解调器26内，I和Q分量由模 数转换器抽样。在这点，I和Q基带信号的每一个都可以采用10比特采样流的形式。控制单元24可以发送命令到接收机22和调制解调器26以控制所接收分组的 处理。在一些实施中，控制单元24形成调制解调器26的一部分。
调制解调器26可以使用第一和第二算法来计算和基带信号相关联的功率。在 使用第一算法计算出的功率超过第一门限时调制解调器26可以产生第一功率指示 符，而在使用第二算法计算出的功率超过第二门限时调制解调器26可以产生第二 功率指示符。可以实现第一和第二功率检测模块以分别实行第一和第二算法。通过
把功率检测分为两部分，可以为低功率信号的检测分配更多时间。也就是说，因为 低功率信号的检测不会导致增益状态的改变，所以可以增加低功率信号检测的积分
时间。另一方面，高功率信号可以更快检测到，虽然为了确保增益状态的改变降低 了准确度，如果必要，可以在无线标准分配的时间内实行。
一旦RF训练周期结束，调制解调器26就解调接收到的基带信号。根据所使 用的数据速率的编码方案，调制解调器26可以实现这样的解调技术来提高处理速 度所述解调技术利用了用来对分组编码的波形的冗余度。在任一情况下，调制解 调器26都解调所接收到的分组以提取分组的有效载荷给WCD IO的用户。
图3是详细描述耦合到调制解调器26的接收机22的一种实施的方框图。如 图所示，接收机22可以包括一增益状态单元32，其存储所选中的用来处理所收到 的分组的增益状态。例如，增益状态单元32可以以最高增益状态开始，以确保最 低功率信号能够被检测和处理。如下面的详细描述，调制解调器26在增益状态太 大时进行确定，并在这种情况下向增益状态单元32发送一个或多个命令以使增益 状态单元32降低增益状态。 一般而言，所选中的增益状态离散地定义了一个或多 个放大器33以及可能的话还有接收机22内的混频器34的增益。离散增益状态的 实现可以通过避免需要连续模拟闭环自动增益控制而简化和改进WCD 10。
放大器33按照当前的增益状态縮放接收到的RF波形并把经縮放的信号提供 给混频器34。混频器34从放大器33接收RF信号并把它向下混频为I和Q基带信 号(有时称为下变换过程)。例如，混频器34可以实现利用WCD10的本地时钟作 为定时参考的频率合成器。这样，混频器34可以除去所接收到的RF信号的RF载 波分量以便产生和接收到的分组相关联的基带信号。按照需要，接收机22也可以 包括其他元件，例如各种滤波器等等。
粗直流去除单元36存储表示和接收到的基带信号相关联的所估计直流偏置的 值。为此，粗直流去除单元36能在特定的WLAN标准强加的时间约束内快速地从和接收到的分组相关联的基带信号中去除直流。特别是，粗直流去除单元36会存储和每一个增益状态相关联的直流偏置值。在这种情况下，粗直流去除单元36可以 按照增益状态单元32所确认的增益状态来选择合适的直流偏置值，以便从基带信 号中去除适量的直流。在粗直流去除单元36去除了基带信号中的直流偏置后，可以把基带信号送到 调制解调器26作解调。例如，可以通过模拟传输线31把基带信号从接收机22送 到调制解调器26。接收机22和调制解调器26也可以由串行总线29耦合到一起。 因此，接收机22和调制解调器26各自都可以包括串行总线接口 37、 39以便于串 行总线29上的数据传输。一收到I和Q基带信号，调制解调器26就把这些信号转换为数字表示(称为 数字基带信号)。特别是，模数(A/D)转换器40对所收到的模拟基带信号进行采 样并产生形式为10比特采样的相应的数字基带信号。也可以使用较大或较小的A/D 转换器来产生较大或较小采样点形式的数字基带信号。细直流去除单元42实现直 流去除环以便去除数字基带信号中的残余直流。另外，细直流去除单元42可以包 括粗直流估计器以便估计当前增益状态下和基带信号相关联的残余直流偏置，并通 过串行总线29更新粗直流去除单元36，这样后续收到的在那个增益状态中处理的 分组有更合适直流被粗直流去除单元36去除。在从数字基带信号中去除残余直流 后，细直流去除单元42把数字基带信号转发到功率检测器44和数字可变增益放大 器(DVGA) 46。功率检测器44可以包括多个分别按照不同算法执行功率检测的功率检测模 块。特别是，高功率检测模块可以按照第一算法执行功率检测以便快速地确认是否 存在高功率信号。但是，如果存在高功率信号，可能不知道增益状态是否太大。这 样，在检测到高功率信号时，可能有必要调整增益状态单元32中的增益状态。如果功率检测器44检测到高功率信号，增益控制单元47可以启用调制解调 器26的解调元件，包括例如数字电压增益放大器46和解调单元48。但是，如果 增益状态太大，调制解调器26的各个元件就可能过载。例如，如果增益状态太大， A/D转换器40就可能饱和或增益控制单元47可能就不能使DVGA 46充分衰减数字 值。在任何一种情况下，在调制解调器26的一个或多个元件过载时，增益控制单 元47通过串行总线29向增益状态单元32发送一信号，使增益状态单元32降低增 益状态。在一些情况下，功率检测器内的高功率检测模块把累积的估计和许多不同的门限进行比较以确定是否存在高功率信号并且确定是否需要降低增益状态。也就 是说，高功率检测器44内的高功率检测模块可以把累积的功率估计和增益状态调整门限进行比较以确定调制解调器26的元件是否可能过载。重要的是，因为功率检测器44实现了可以快速检测功率的高功率检测模块， 所以能在无线通信标准分配的时间内执行增益状态选择。在一些情况下，可以在分 配给RF训练的短时间内确认和执行增益状态的多次降低。如上所述，功率检测器44也实现一低功率检测模块。但是，低功率检测模块可以是比较慢而更精确的检测模块，因为低功率信号的检测不会要求增益状态的改 变。低功率检测模块附加的精确度可以特别提高低功率信号的功率检测以便更好地确保以较低功率接收到的分组不会被WCD IO遗漏。尽管如此，通过并行实现高功 率检测模块，高功率信号可以非常快地检测到，这样如果必要，增益状态调整可以 分配给在RF训练周期的时间内完成。如果高功率检测模块和低功率检测模块都没有检测到信号，功率检测器44可以向增益控制单元47发送一指示符，指示没有检测到信号。在这种情况下，增益 控制单元47可以不启用诸如DVGA 46和解调单元48这样的解调元件以保存电力。 但是，如果功率检测器44的任一模块检测到信号，增益控制单元47就可以启用 DVGA 46和可能的其他解调元件，这样调制解调器44能执行接收到的分组的解调。在一些实现中WCD 10可以具有多根天线。在这种情况下，功率检测器44的 输出也可以用来选择一天线以改进信号接收。例如，可以按照功率检测器44检测 到的功率电平来选择不同的天线。特别是，可以按照功率检测器44内是高功率检 测模块还是低功率检测模块发出功率检测指示符，从而选择不同的天线。功率检测 器44内每个功率检测模块可以发出不同级别的功率指示符。通过或放大或衰减数字值，DVGA46可以用来縮放数字基带信号。特别是，DVGA 46可以对数字基带信号进行残余增益调整。在縮放了数字基带信号后，DVGA 46 把经縮放的数字基带信号转发给解调单元48以进行解调和数据提取。图4是功率检测器44示例性实现的更详细的方框图。如图所示，功率检测器 44实现多个功率检测模块。在示例性例子中，实现了两个功率检测模块，然而本 发明不局限于此。也就是说，对于一些无线连网标准而言，例如还没有开发的标准， 附加的功率检测模块可能也是有用的。例如，功率检测器44可以包括附加的功率 检测模块以区分不同的附加功率电平，即，高、中和低功率电平。在图4的示例性例子中，功率检测器44包括高功率检测模块50和低功率检 测模块60。在输入51、 52、 61和62接收来自细直流去除单元42的I和Q基带采 样。如图4所示，只有6个最低有效位(LSB)可能由低功率检测器60在输入61和 62接收。较低功率信号的最高有效位一般是零值。这样，通过只在输入61和62 提供部分最低有效位，低功率检测模块60的元件可以被简化。在高功率检测模块50中，功率估计器54使用一种技术，即I和Q基带分量 的幅度和，在输入51和52估计包含在I和Q基带分量中的功率。把这个和提供给 快积分器56，快积分器56实现有抽头权值比如为0. 75的无限脉冲响应(IIR)滤 波器。快积分器56比低功率检测模块50中的慢积分器66在更短的有效窗上积分。 但是，积分器的实际速度可以按照实现情况而不同。作为例子，快积分器56可以在8个采样的滑动有效窗上积分基带采样，窗口 内的采样也可以通过按需要改变抽头权值而用更多或更少采样点。通过在相对较小 的窗上积分，快积分器可以很快产生平均功率估计。采样点越少使精度越低，但样 点越多就需要更长时间完成积分。例如，在22MHz速率下接收的2个采样的积分时 间可能是约0. 09微秒，在22MHz速率下接收的4个采样的积分时间可能是约0. 18 微秒，在22MHz速率下接收的8个采样的积分时间可能是0.36微秒，如此等等。使用快积分器的信号估计的精度对高功率信号的信号检测可能是足够的。重 要的是，在检测到高功率信号后，在接收机22处可能需要改变增益状态，因此在 检测到高功率信号时时间极其重要。由快积分器56产生的平均功率估计被提供给 一个或多个比较单元，在所述比较单元中把平均估计和一个或多个可编程门限进行 比较，以确定是否存在高功率信号以及是否需要改变增益状态。例如，如果平均功 率估计比高门限大，高门限比较单元58就输出一比特值以指示检测到了高功率信 号。同理，如果平均功率估计比增益状态切换门限大，增益状态切换比较单元59 就输出一比特值以指示检测到了高功率信号并且需要降低增益状态。例如，编程到 增益状态切换比较单元59的门限可以比编程到高门限比较单元58的门限要高。还 可以作出其他比较。在一些情况下，可以动态建立一个或多个可编程门限以避免和干扰信号相关 联的功率检测问题。干扰信号是指由WCD IO接收到的不对应于数据分组的噪声信 号。干扰信号可能是按照WCD IO不支持的协议操作的其他设备所发出的信号引起 的，或是从微波炉、无绳电话、其他电磁放射设备或类似设备发出的信号引起的。低功率检测模块60和高功率检测模块50并行运行以检测低功率信号。低功 率检测模块60可以比高功率检测模块50运行更慢并有更高精度。可以接受这点是 因为众所周知如果检测到低功率信号，就无须降低接收机22处的增益状态。因此， 低功率检测模块60在计算平均功率估计时可以在比高功率检测模块60大得多的有 效窗上积分，因此有术语慢积分器66。然而也应该注意到，术语慢积分器66和快 积分器56是描述积分器的滑动窗尺寸的相对术语。实际积分速度可以在不同实现 中不同。在低功率检测模块60中，功率估计器64使用和高功率检测模块50不同的技 术，即I和Q基带分量的平方和，在输入61和62估计包含在I和Q基带分量中的 功率。但是，在一些情况下，也可以对在不同滑动窗上积分的不同的功率检测模块 使用相同的求和技术。在所示例子中，把这个平方和提供给慢积分器66，后者实 现有抽头权值比如为0. 9921875或0. 984375的无限脉冲响应(IIR)滤波器。慢积 分器66比高功率检测模块50中的快积分器56在更大的积分时间即更大的有效窗 上积分。但是，如上所述，积分器的实际速度可以按照实现情况而不同。作为例子，慢积分器66可以在128个采样或256个采样的窗上积分基带采样， 所述窗口也可以通过按需要改变抽头权值用更多或更少的采样。通过在相对较大有 效窗上积分，慢积分器66能产生很精确的平均功率估计。例如，在22MHz速率下 接收到的64个采样的积分时间可能是约2. 9微秒，在22MHz速率下接收的128个 采样的积分时间可能是约5. 8微秒，在22MHz速率下接收的256个采样的积分时间 可能是约11. 6微秒，在22腿z速率下接收的512个采样的积分时间可能是约23. 3 微秒，如此等等。使用慢积分器66的信号估计的精度对低功率信号的信号检测可能是足够的。 积分时间比高功率检测模块50中的要大得多，这并没有关系，因为在检测到低功 率信号时可能不需要降低增益状态。由慢积分器66产生的平均功率估计被提供给 低门限比较单元68，在低门限比较单元68中把平均估计和一个可编程门限进行比 较以确定是否存在低功率信号。如果是，低门限比较单元68就输出一比特值以指 示检测到了低功率信号。逻辑可以耦合到第一和第二功率检测模块以确保在产生第一功率指示符的情 况下不会产生第二功率指示符。例如，可以把定时器单元69加到低功率检测模块 60以确保低功率指示符永远不会在高功率指示符之前产生。可以使用从高门限比较单元58的输出作为取反输入的与(AND)门70以确保在产生高功率指示符的情况 下永远不会产生低功率指示符。也就是说，定时器单元69可以增加一个延时以使 功率检测模块60能确认高门限比较单元58不产生高功率指示符。然后，只有在低 门限比较单元68确定平均估计功率超过经编程的低门限且高门限比较单元58确定 平均估计功率不超过经编程的高门限时，与门70才产生低功率指示符。所以，如 果产生了高功率指示符，就不会也产生低功率指示符。也可以增加相似的门，使得 在高功率检测模块50产生增益状态转换信号时就不产生高功率信号。与高功率门限比较单元58和增益状态转换比较单元59中编程的门限相似， 低功率门限比较单元68中的低功率门限也可以是可编程的，并有可能动态建立以 避免和干扰信号相关联的功率检测问题。可以使用高和低功率指示符信号来控制WCD IO的运行的多个方面。例如，如 果WCD IO包括多根天线，则可以使用高和低功率指示符信号为接收特定的信号选 择天线。另外，可以使用这些功率指示符作为这里所述的增益状态选择过程的一部 分。特别是，只有在高功率信号超过增益状态转换比较单元59中编程的门限时才 能降低增益状态。在不同的实施例中，高功率检测模块50可以包括和平均功率估 计相比较的许多不同的可编程门限。在任一情况下，所检测到的高功率信号的平均 功率可以用来更快地确认正确的增益状态。也可以使用其他实现或修改。如上所述，比较单元58、 59、 68的门限值是可以动态调整的。例如，可能需 要调整门限值以补偿来自干扰发射机的干扰，例如按照WCD10不支持的无线标准操 作的发射机、无绳电话、微波炉、或任何其他电磁辐射发射设备。干扰信号是指 WCD10能收到却不支持的任何RF信号。干扰信号或者是持续的或者是断续的。持 续干扰其实等同于信道上存在的持续热噪声。WCD 10不希望响应于持续干扰信号 或热噪声而发出信号指示符，因为这可能阻碍WCD10接收它所支持的信号。例如， 在需要的802.11b信号到达时，WCD IO可能没有捕获此信号，这是因为它花太多 的时间对持续干扰信号或噪声执行RF训练。因此，为了降低响应于持续干扰信号或噪声而产生信号检测指示符的可能性， 门限值可以基于伪警报的概率而动态可调。例如，可以随时间把门限移上或移下， 或基于当前估计的幅度把门限移上或移下。另外，初始增益状态可以随时间变化以 便使干扰信号在统计上更少地负面影响WCD的性能。这些或其他技术可以用来降低 干扰信号的负面影响。图5定讽叨口j以出兀珠旭情议舍讽仃tf、Jl目亏处埋忟小tfJ孤程闺。仕wuj iu HX 到RF信号时，所述RF信号例如按照IEEE 802. 11标准调制的分组，WCD 10就设 为初始增益状态(141)。然后WCD10按照所选的增益状态处理接收到的信号。在 大多数情况下，初始选中增益状态是最高的增益状态。但是，这里描述的技术并不 限于此。所选的增益状态设置WCDIO内一个或多个放大器或混频器的增益，包括， 例如放大器33。调制解调器26使用多个功率检测算法来估计和接收到的RF信号 相关联的功率。例如，调制解调器26可以实现单独的算法以检测低功率信号和高功率信号， 例如通过实现低功率检测模块60和高功率检测模块50。如果检测到高功率信号 (143的是支路)，则必须确定是否要改变增益状态(145)。在一些情况下，这 一确定可以基于所检测到的高功率信号的强度来完成，在其他情况下，是否要改变 增益状态的确定可以基于WCD 10的一个或多个元件是过载还是饱和的单独确定。 例如，如果模数转换器40饱和，则有必要改变增益状态。附加性的或选择性的， 如果DVGA46过载，即如果DVGA46不能充分縮放基带采样，可能有必要改变增益 状态。在任何情况下，通过如上所述快速地检测高功率信号(143)，可以在诸如 IEEE 802. llb、 IEEE 802. lla或IEEE 802. llg这样的无线连网标准强加的时间约 束内改变增益状态。如果需要改变增益状态，调制解调器26可以向接收机22发送 一信号，以调整存储在增益状态单元32中的增益状态。如果没有检测到高功率信号(143的否支路)，WCD 10就确定是否检测到低 功率信号。特别是，WCD10的调制解调器26可以实现一低功率检测模块60，所述 低功率检测模块实现了和高功率检测模块50不同的算法。如上所述，低功率检测 模块60可以和高功率检测模块50并行运行。低功率检测模块可以求基带采样的平 方和，和/或可以在比高功率检测模块50大得多的数字采样的有效窗上积分。在任 何情况下，低功率检测模块60都可以在检测低功率信号时更加熟练。低功率检测 模块60比高功率检测模块50需要更多时间检测信号并没有什么关系，因为如果没 有检测高功率信号就不降低增益状态。一旦检测到信号，而且增益状态是正确的，调制解调器26就可以启用诸如 DVGA 46和解调单元48这样的解调元件(146)。特别是，增益控制单元47—收 到来自功率检测器44的功率指示符信号就可以启用这些元件。如果检测到高功率 信号而且增益状态需要改变，则在这一点上可以启用或不启用解调元件。在任一情况下，如果既检测到信号，而且增益状态是正确的，则最终应该启用这些解调元件。 然后， 一旦启用了这些解调元件，WCD 10就可以对分组进行解调，例如通过把分组的经适当训练的基带采样提供给解调单元48。可以支持任何数量的增益状态。重要地是，在通过实现上述的高功率检测模 块和低功率检测模块而支持三个可能的增益状态时，图5所示的技术可以在小于约20微秒内完成。在这种情况下，增益状态选择过程可以包括按照第一增益状态处理接收到的分组、检测增益状态是否太大、可能时降低增益状态、检测降低后的 增益状态是否太大、可能时再次降低增益状态、如此等等。所以，增益状态选择过 程可以包括一系列递增的上升或下降，即，从增益状态到增益状态，直到选中合适 的增益状态为止。重要的是，增益状态选择过程是在由无线连网标准分配的时间内完成的。这样就可以确保能在分配给RF训练的时间内执行和分组接收相关联的所 有RF训练任务。各种用于处理无线分组的技术已被描述为通过硬件来实现。示例性硬件实现 可以包括DSP、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑 器件、特别设计的硬件元件、或它们的任何联合中的实现。另外，这里描述的一个 或多个技术可以部分或全部在软件中执行。在这种情况下，计算机可读媒介可以存 储可由处理器执行以实现一个或多个上述技术的计算机可读指令。另外，也可以进 行各种其他变化而不脱离本发明的精神和范围。所以，这样或其他实施例都在权利 要求书的范围之内。
权利要求
1.一种方法，包括使用第一和第二算法确定和基带信号相关联的功率；在使用第一算法算出的功率超过第一门限时产生第一功率指示符；以及在使用第二算法算出的功率超过第二门限时产生第二功率指示符。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括 一产生所述第一或第二功率指示符就启用解调元件；以及 使用所述解调元件来解调所述基带信号。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括在使用所述第二算法算 出的功率没有超过所述第二门限时产生没有检测到信号的指示。
4. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一算法通过对所述基带信 号的采样的同相分量和正交分量的幅度和求积分计算出功率。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二算法通过对所述基带信 号的采样的同相分量和正交分量的平方和求积分计算出功率，其中由所述第二算 法积分的多个采样不同于由所述第一算法积分的多个采样。
6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括在使用所述第一算法算出 的功率超过一增益状态转换门限时产生第三功率指示符，并且一产生所述第三功率 指示符，就调整无线通信设备的离散增益状态。
7. —种方法，包括使用第一和第二算法确定和基带信号相关联的功率；在使用所述第一算法算出的功率超过第一门限时产生功率状态转换功率指示符；在使用所述第一算法算出的功率超过第二门限时产生高功率指示符； 在使用所述第二算法算出的功率超过第三门限时产生低功率指示符；以及 一产生所述功率状态转换功率指示符就调整无线通信设备的增益状态。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，调整所述增益状态包括降低所述 增益状态。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一算法适用于检测高功率 电平，而所述第二算法适用于检测低功率电平。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二算法在不同数 量的采样上求积分。
11. 一种调制解调器，包括第一功率检测模块，其使用第一算法计算和基带信号相关联的功率并在使用 所述第一算法算出的功率超过第一门限时产生第一功率指示符；以及第二功率检测模块，其使用第二算法计算和基带信号相关联的功率并在使用 所述第二算法算出的功率超过第二门限时产生第二功率指示符。
12. 如权利要求ll所述的调制解调器，其特征在于，还包括耦合到所述第一 和第二功率检测模块的逻辑，其确保在产生所述第一功率指示符的情况下所述第二功率检测模块不产生所述第二功率指示符。
13. 如权利要求ll所述的调制解调器，其特征在于，所述第一算法通过对所 述基带信号的采样的同相分量和正交分量的幅度和求积分而计算出功率。
14. 如权利要求13所述的调制解调器，其特征在于，所述第二算法通过对所述基带信号的采样的同相分量和正交分量的平方和求积分而计算出功率，其中由 所述第二算法积分的多个采样不同于由所述第一算法积分的多个采样。
15. 如权利要求11所述的调制解调器，其特征在于，在使用所述第一算法算出的功率超过一增益状态转换门限时所述调制解调器产生第三功率指示符， 并且一产生所述第三功率指示符，所述调制解调器就调整无线通信设备的离散 增益状态。
全文摘要
无线设备(10)会包括与调制解调器(26)耦合的接收机(22)。接收机会按照一个无线连网协议接收无线分组，所述协议诸如IEEE 802.11无线协议族内的一个协议。在接收到分组时，接收机会按照从多个离散增益状态中选出的一个来处理该分组。耦合到接收机的调制解调器会选择用于处理分组的增益状态，比如在确定当前增益状态太大后向接收机发送一个或多个信号以减小增益状态。调制解调器会实现多个功率检测模块(50，60)以便检测不同功率电平下的信号。多个功率检测器的实现能根据某些无线连网协议的需要而非常快速地执行增益状态选择过程。
文档编号H04B7/005GK101257332SQ20081008065
公开日2008年9月3日 申请日期2003年4月25日 优先权日2002年4月26日
发明者D·F·菲利波维克 申请人:高通股份有限公司