管理接收机的正交信号路径中的自动增益控制的电路、 系 统和方法 背景技术 在诸如便携式通信设备、 ( 蜂窝电话 )、 个人数字助理 (PDA) 和其他通信设备的许 多单向和双向通信设备中找到射频 (RF) 收发机。RF 收发机使用受其所工作在的具体通信 系统规定的任何通信方法来发送和接收信号。例如， 通信方法通常包括幅度调制、 频率调 制、 相位调制或这些的组合， 在通常的使用窄带时分多址 (TDMA) 的移动通信系统的移动通 信全球系统 (GSM) 中， 使用高斯最小频移键控 (GMSK) 调制方案来传送数据。
新的无线系统的布署为移动手持机设计者带来了独特挑战。 为了获益于扩充的容 量和增加的数据带宽， 期望下一代手持机使用多个通信系统来工作。
WCDMA( 宽带码分多址 ) 是用于正在全世界使用的第三代 (3G) 蜂窝系统的无线电 接入方案。3G 系统支持高速因特网接入、 视频和高质量图像传输服务。在 WCDMA 系统中， CDMA 空中接口 (air interface) 与包括用于 GSM 演变 (EDGE) 网络的增强数据速率的基于 GSM 的网络相组合。
传统的 WCDMA 和 GSM/EDGE 接收机架构使用由混合器 (mixer) 驱动的一对电路来 分离接收信号的分量。通常， 接收的载波信号的正弦和余弦分量被应用到混合器以提取分 离的分量。载波信号的此 “混合” 产生了被称为同相或 “I” 信号分量和正交相位或 “Q” 信 号分量。这些 I 和 Q 信号分量被滤波、 增益 / 相位调整并最终发送到基带数字信号处理器 以提取传送的数据。
在蜂窝通信系统中， 从基站传输的信号通常是恒定的并且处于为重叠的区域提供 其在蜂窝网络中的最近的相邻基站的水平。从而， 相对靠近基站的移动收发机接收具有比 位于离该基站较远的移动收发机更高的信号强度的接收信道信号。因而， 对于这样的移动 收发机的接收机需要大的动态范围来确保移动收发机可以处理贯穿接收信号的整个范围 的功率水平而不产生失真。这通常使用某种方式的接收信号增益调整来实现。
调整增益的现有技术方法包括在收发机的基带部分中实施的自动增益控制 (AGC) 系统。这些现有技术基带方法没有考虑到收发机的 RF 部分中间歇地存在干扰信号或阻塞 (blocker)。例如， 在数字视频广播 - 手持系统 (DVB-H) 中， 期望的接收信号可能突然受到 压缩接收机前端的电路的 GSM 发射机阻塞的影响或 “阻碍 (jam)” 。此外， 这些现有技术系 统必需经常监视和校正由于移动收发机和最近的基站之间的相对移动以及移动收发机和 最近的基站之间的路径中的其他对象的相对移动引起的变化的信号条件。 这些数字增益控 制系统通常不能提供在信号强度大动态范围地迅速变化的环境下的准确功率控制。
发明内容 发明并公开了用于管理无线通信系统的 RF 子系统的正交路径中的 AGC 的电路、 系 统和方法。
用于管理无线通信系统的 RF 子系统的正交信号路径中的 AGC 的方法的一个实施 例包括以下步骤 ： 确定在信道选择滤波器的输入处的第一信号强度以及在该信道选择滤波
器的输出处的第二信号强度 ； 比较第一和第二信号强度以检测阻塞何时存在于接收机的正 交信号路径中， 以及当阻塞存在时， 将阻塞存在信号转发到 AGC 电路的模拟控制分支 ； 响应 于该阻塞存在信号， 在 AGC 电路的模拟控制分支中产生模拟控制信号， 该模拟控制信号被 配置以响应于阻塞的存在， 调整模拟接收机路径中的至少一个可控增益元件， 以防止耦合 到模拟接收机路径的数字接收机路径中的模数转换器的饱和 ； 确定在该信道选择滤波器的 输出处的第二信号强度和基准信号功率之间的差， 并将该第二信号强度和该基准信号功率 之间的差应用于该 AGC 电路， 该 AGC 电路具有耦合到该模拟控制分支和数字控制分支的环 路滤波器， 该数字控制分支产生被配置以调整耦合到该信道选择滤波器的定标器的数字控 制字。
用于无线通信系统的 RF 子系统中的 AGC 的系统的一个实施例包括 ： 功率估计器、 阻塞标识元件、 转换器和 AGC 电路。该功率估计器接收来自数字接收机路径的第一输入和 来自信道选择滤波器的第二输入。 该功率估计器产生出现在该数字接收机路径的输出处的 信号功率的第一估计和出现在该信道选择滤波器的输出处的信号功率的第二估计。 该阻塞 标识元件从该功率估计器接收该第一估计和该第二估计， 并当第一估计和第二估计的函数 超过阈值时产生阻塞存在信号。该转换器耦合到该功率估计器的输出， 并产生数字接收机 路径中的功率的对数表示。该 AGC 电路接收该阻塞存在信号和基准信号与数字接收机路径 中的接收信号功率的对数表示的差。该 AGC 电路包括环路滤波器、 模拟控制分支和数字控 制分支。该模拟控制分支产生耦合到模拟接收机路径中的一个或多个元件的控制信号。该 数字控制分支产生应用于定标器的控制字。 该控制信号和该控制字在该射频子系统的正交 信号路径中的模拟和数字元件之间分布增益。
用于无线通信系统的 RF 子系统中的 AGC 的电路的一个实施例包括 ： 接收机， 具有 耦合到数字接收机路径的模拟接收机路径， 该数字接收机路径的输出耦合到定标器和 AGC 电路。该 AGC 电路包括模拟控制分支和数字控制分支。该模拟控制分支包括第一反馈加法 器和查找表。该模拟控制分支响应于从基带元件接收的增益值以及第一校准值。该模拟控 制分支产生被配置以调整模拟接收机路径中的至少一个可控元件的模拟控制信号。 该数字 控制分支包括第二反馈加法器、 可编程延迟元件和转换器元件。该数字控制分支响应于从 基带元件接收的增益值、 第二校准值和该模拟控制信号的延迟后的表示而产生控制字。
以下的附图和详细描述不是穷尽的。 例示并描述所公开的实施例以使本领域普通 技术人员能够做出和使用用于管理接收机的正交信号路径中的 AGC 的电路、 系统和方法。 在查阅了以下附图和详细描述后， 各电路和方法的其他实施例、 特征和优点将变得对本领 域技术人员显而易见。所有这种另外的实施例、 特征和优点在如所附权利要求中定义的公 开的电路、 系统和方法的范围内。 附图说明 参考以下附图， 可以更好地理解用于管理无线通信系统的 RF 子系统的正交路径 中的 AGC 的电路、 系统和方法。图内的各组件不是一定要按比例， 而是重点放在清楚地例示 出该电路、 系统和方法的原理和操作。此外， 附图中， 不同视图通篇中类似的参考标记表示 相应的部分。
图 1 是例示包括射频自动增益控制 (RF AGC) 系统的简化无线系统的框图。
图 2 是例示 WCDMA 接收机的示例实施例的功能框图。
图 3 是例示图 2 的 WCDMA 接收机的实施例的功能框图。
图 4 是例示控制器的实施例的状态图。
图 5 是图 1 的 AGC 电路的替换实施例的功能框图。
图 6 是例示用于管理无线通信系统的射频子系统的正交路径中的自动增益控制 的方法的实施例的流程图。
图 7 是例示用于管理无线通信系统的射频子系统的正交路径中的自动增益控制 的方法的替换实施例的流程图。
图 8 是例示用于将电压转换成按分贝的值的方法的实施例的流程图。
图 9 是例示用于产生用于从增益的线性单位转换到分贝的校正因子的方法的实 施例的流程图。
图 10 是例示由于 2 的幂转换引起的未校正的误差的图。
图 11 是例示产生用于从分贝转换到增益的线性单位的校正因子的方法的实施例 的流程图。 具体实施方式 一种系统在无线通信系统的 RF 部分中提供了 AGC。RF AGC 系统的实施例包括功 率估计器、 阻塞标识元件、 控制器和 AGC 电路。在此实施例中， RF AGC 系统提供对模拟接收 机路径中的一个或多个元件的闭环控制以及对耦合在数字接收机路径和基带子系统之间 的定标器 (scaler) 的闭环控制。RFAGC 系统中的电路元件对使用对数标尺的值进行操作。
功率估计器接收来自数字接收机路径的第一输入和来自信道选择滤波器的输出 的第二输入。 功率估计器响应于来自数字接收机路径的接收信号功率产生第一估计且响应 于信道选择滤波器的输出处的接收信号功率而产生第二估计并转发该第一估计和第二估 计。功率估计器将第一和第二估计转发到阻塞标识元件。当以接收器采样率的一半处理信 号采样时， 可以使用相同的功率估计器来确定在信道选择滤波器之前和之后的信号功率。
阻塞标识元件将第一和第二估计的函数与阈值比较以确定接收机中何时出现阻 塞。当阻塞出现时， AGC 电路转发控制信号来调整模拟接收机路径中的增益以防止耦合到 模拟接收机路径的数字接收机路径中的模数转换器的饱和。功率估计器将在信道选择滤 波器的输出处的信号功率的估计转发到加法器， 该加法器将基准值与该信号功率估计相组 合。加法器的输出被转发到 AGC 电路。
为了使 AGC 操作对基带子系统是透明的， 控制器管理 RF AGC 系统的状态。在通电 时， 进行多个 “快速” AGC 重复以确定信号功率。控制器设置 AGC 电路中的适当参数。当 RF AGC 系统停止用于测量的接收器操作时， 设置用于快速 AGC 操作的第二组参数达一时间段。 在稳定状态下， 设置 “慢” AGC 参数。控制器监视接收信号强度指示符 (RSSI) 的变化速率 并将该变化速率与预先选择的阈值相比较以确定是否需要改变环路参数。 当切换模拟增益 时， 控制器进一步调整 DC- 取消参数。控制器还可以设置响应于 LNA 增益的标志。当 LNA 增益被修改以调整模拟接收机路径中的整体增益时， 控制器在基带接口处的增益 / 相位补 偿器处开始相位补偿处理。
AGC 电路的实施例包括环路滤波器、 模拟控制分支和数字控制分支。 环路滤波器接
收基准值和来自数字接收机路径的接收信号功率的表示的差。环路滤波器产生误差信号， 该误差信号被施加到模拟控制分支和数字控制分支两者。模拟控制分支包括第一加法器、 可编程磁滞元件和查找表。第一加法器接收来自环路滤波器的误差信号并接收第一校准 值。第一加法器的输出被转发到可编程磁滞元件， 该可编程磁滞元件将根据一个或多个阈 值的一个或多个可调整延迟施加到来自加法器的输出信号。 来自可编程磁滞元件的输出被 转发到查找表以选择控制信号。控制信号被转发到数字控制分支和模拟接收机路径两者。 该控制信号被配置用于调整模拟接收机路径中的一个或多个元件的增益。 数字控制分支包 括第二加法器、 可编程延迟元件和转换器。可编程延迟元件调整从模拟控制分支接收的控 制信号以在时间上将该控制信号与误差信号对准。模拟控制信号的延迟后的表示、 误差信 号和第二校准值施加在第二加法器处。第二加法器将误差信号、 第二校准值和控制信号的 延迟后的表示转发到转换器。转换器将来自第二加法器的输出从对数值变换到线性控制 字。该控制字被转发到定标器以调整接收机中的数字域中的信号增益。
AGC 电路的替换实施例接收来自基带子系统的增益值并 ( 例如通过开关的打开 (opening)) 用该增益值替换来自环路滤波器的误差信号。 接收的增益值从基带子系统转发 到第一和第二反馈加法器。增益值和第一校准值被转发到模拟控制分支。在操作时， 基带 提供的总增益变化被加载到寄存器中。适当的增益阈值被加载到查找表中， 并且校准值被 提供给第一反馈加法器。可编程磁滞元件被旁通或禁用。模拟和数字控制路径的其余部分 被重新使用。AGC 电路进一步将增益值和第二校准值应用于数字控制分支。模拟控制分支 产生耦合到模拟接收机路径中的一个或多个元件的控制信号以控制接收机中的增益。 数字 控制分支产生耦合到定标器的控制字以控制数字域中的增益。从而， 两个实施例中的增益 控制分布在模拟和数字控制元件之间。 用于管理接收机的正交路径中的 AGC 的电路、 系统和方法可以以硬件、 软件或硬 件和软件的组合来实现。 当以硬件实现时， 该系统、 电路和方法可以使用专用硬件元件和逻 辑来实现。 当电路、 系统和方法部分以软件实现时， 软件部分可以用于控制电路中的组件以 便各个操作方面可以是软件控制的。软件以及增益步长 (step)、 校准和基准值可以存储在 存储器中， 由适当的指令执行系统 ( 微处理器 ) 访问并执行。系统、 电路和方法的硬件实现 方式可以包括本领域中公知的以下技术中的任意或其组合 ： 离散电子组件、 具有用于实现 对数据信号的逻辑功能的逻辑门的 ( 一个或多个 ) 离散逻辑电路、 具有适当的逻辑门的专 用集成电路、 ( 一个或多个 ) 可编程门阵列 (PGA)、 场可编程门阵列 (FPGA) 等。
用于管理无线通信系统的 RF 子系统中的 AGC 的软件包括用于实现逻辑功能的可 执行指令的排序的列表， 并且可以体现在由指令执行系统、 装置或设备、 比如基于计算机的 系统、 包含处理器的系统或可以从该指令执行系统、 装置或设备取得指令并可以执行指令 的其他系统使用或与其结合使用的任意计算机可读介质中。
在本文档的背景下， “计算机可读介质” 可以是可以包含、 存储、 传送、 传播或传输 用于由指令执行系统、 装置或设备使用或与之结合使用的程序的任意部件。计算机可读介 质例如可以是但不限于电子的、 磁的、 光的、 电磁的、 红外的或半导体系统、 装置、 设备或传 播介质。计算机可读存储介质的更具体的例子 ( 非穷尽列表 ) 将包括以下 ： 具有一条或多 条布线的电连接 ( 电子的 )、 便携计算机盘 ( 磁的 )、 随机存取存储器 (RAM)、 只读存储器 (ROM)、 可擦除可编程只读存储器 (EPROM 或闪存 )( 磁的 )、 光纤 ( 光的 ) 以及便携式致密盘
只读存储器 (CD-ROM)( 光的 )。 注意， 计算机可读介质甚至可以是纸张或可以在其上打印程 序的另一适当的介质， 因为程序可以经由例如纸张或其他介质的光扫描被电学地捕获， 然 后被编译、 转变或另外如需要时以适当的方式处理， 然后被存储在计算机存储器中。
图 1 是例示包括射频自动增益控制 (RF AGC) 系统 238 的简化无线通信系统 100 的 框图。无线通信系统 100 包括基带子系统 110、 输入 / 输出 (I/O) 元件 112、 发射机 130、 前 端模块 140、 天线 145 和接收机 150。I/O 元件 112 经由连接 114 而耦合到基带子系统 110。 I/O 元件 112 表示用户可以利用其与无线通信系统 100 交互的任意接口。例如， I/O 元件 112 可以包括扬声器、 显示器、 键盘、 麦克风、 跟踪球、 指轮、 或任何其他用户接口元件。可以 是直流 (DC) 电池或其他电源的电源 ( 未示出 ) 也连接到基带子系统 110， 以为无线通信系 统 100 提供电力。在具体实施例中， 无线通信系统 100 可以是例如但不限于诸如移动蜂窝 类型电话的便携电信设备。
基带子系统 110 包括微处理器 (μP)115 和存储器 116。微处理器 115 和存储器 116 彼此通信。取决于实现 RF AGC 系统 238 和用于管理接收机的正交信号路径中的 AGC 的 方法的方式， 基带子系统 110 还可以包括专用集成电路 (ASIC)、 场可编程门阵列 (FPGA) 或 在其他设备之中的任何其他专用或通用处理器的一个或多个。 基带子系统 110 经由微处理器 115 和存储器 116 提供用于无线通信系统 100 的信 号定时、 处理和 I/O 存储功能。另外， 基带子系统 110 产生用于指示在发射机 130 和接收机 150 内的各种功能的诸如功率控制信号、 滤波器控制信号和调制器控制信号的各种控制信 号， 如本领域技术人员已知的。 各种控制信号可以源自微处理器 115 或源自基带子系统 110 内的任何其他处理器， 并被提供给发射机 130 和接收机 150 内的各种连接。应该注意， 为了 简化， 在此仅例示了无线通信系统 100 的基本组件。
如果 RF AGC 系统 238 的部分和用于管理接收机的正交路径中的 AGC 的方法是以 由微处理器 115 执行的软件实现的， 则存储器 116 还将包括增益控制软件 118。 增益控制软 件 118 包括可以存储在存储器 116 中并在微处理器 115 中执行的一个或多个可执行代码段 和 / 或数据值。或者， 增益控制软件 118 的功能性可以被编码到 ASIC( 未示出 ) 中或者可 以由 FPGA( 未示出 ) 或另一设备执行。因为存储器 116 可以是可重写的， 并且因为 FPGA 是 可重编程的， 所以对增益控制软件 118 的更新、 包括增益阶段或范围、 校准数据、 和基准值 可以在使用这些方法的任一而实现时远程地发送到无线通信系统 100 并保存在其中。
在优选实施例中， 增益控制软件 118 包括用于配置 RF AGC 系统 238 以与其他接收 机元件和基带子系统 110 结合地工作的一个或多个可执行代码段。功率估计器、 环路滤波 器、 延迟元件、 可编程磁滞元件、 一个或多个可编程数字滤波器和查找表中的条目以及一个 或多个转换器可以如期望地被配置或可控地被更新以允许 RF AGC 系统 238 工作在 WCDMA 和 GSM/EDGE 两种工作模式中。将结合图 2、 图 3 和图 5 的功能框图说明功率估计器、 环路滤波 器、 延迟元件、 可编程磁滞元件、 查找表、 数字滤波器以及一个或多个转换器的布置和操作。
基带子系统 110 将基带子系统 110 内的数字通信信息变换成模拟信号用于由发射 机 130 发送。更具体地， 基带子系统 110 使用数模转换器 ( 未示出 ) 来产生经由总线 120 应用到发射机 130 的同相 (I) 和正交相位 (Q) 发送信号。
发射机 130 包括调制器 ( 未示出 )， 其调制模拟信号并将调制的信号提供到上变 频器 (upconverter)( 未示出 )。上变频器将调制的信号上变频为适当的发送频率并将上
变频的信号提供给功率放大器 ( 未示出 )。功率放大器将上变频的信号放大到适当功率水 平， 用于无线通信系统 100 被设计以工作在的通信协议或标准。调制的、 上变频的并放大的 发送信号经由连接 132 转发到前端模块 140。 已经省略了发射机 130 的细节， 因为本领域技 术人员将理解它们。例如， 当功率放大器用在诸如 GSM 的恒定幅度的相位 ( 或频率 ) 调制 应用中时， 由发射机 130 内的调制器提供相位调制后的信息。当功率放大器 ( 未示出 ) 用 在需要相位和幅度调制两者的诸如例如用于 GSM/EDGE 的应用中时， 笛卡尔同相 (I) 和正交 (Q) 分量包含幅度和相位信息两者。
前端模块 140 包括天线系统接口， 该天线系统接口可以包括例如具有一对滤波器 的双工器， 该对滤波器允许在各自的频率范围内同时通过发送信号和接收信号两者， 如本 领域技术人员已知的。 发送信号从前端模块 140 提供给天线 145， 用于信号传输到远离无线 通信系统 100 的适当配置的通信设备。
天线 145 接收的信号从前端模块 140 经由连接 142 导向接收机 150。接收机 150 包括用于下变频、 数字化和过滤从接收信号恢复的数据信号的各种组件， 如本领域技术人 员已知的。混合阶段下变频接收的 RF 信号并将其分离为同相 (I) 和正交相位 (Q) 接收信 号。通过一个或多个 ADC 来对 I 和 Q 接收信号采样并将其变换为数字信号。引入一个或多 个专用的数字滤波器以进一步处理 I 和 Q 接收信号。
引入 RF AGC 系统 238 以动态并选择性地管理接收机 150 中的 AGC。在针对增益和 相位不平衡的动态 ( 即受控的 ) 校正之后， 校正的 I 和 Q 信号被解调并在基带子系统 110 中被进一步处理。
在比如发射机 130 和接收机 150 被实现在 RF 集成电路 (IC) 上时， 可以将发射机 130 和接收机 150 并置在集成的收发机中。在替换实施例中， 接收机 150 和发射机 130 被实 现在分离的 IC 上。在这两种架构下， RF AGC 系统 238 优选在接收机 150 中的集成电路上 以硬件实现。
图 2 是例示图 1 的接收机 150 的示例实施例的功能框图。接收机 150 在耦合到模 拟接收机路径 210 的连接 142 上并经由到数字接收机路径 220 的连接 215 接收 RF 输入信 号 (RF_IN)。模拟接收机路径 210 包括混合器、 放大器和 / 或衰减器。混合器被配置用于从 RF 输入信号中分离 I( 即同相 ) 接收信号和 Q( 即正交相位 ) 接收信号分量。模拟接收机 路径 210 中的放大器和 / 或衰减器在连接 267 上的控制信号的控制下调整接收信号功率。 数字接收机路径 220 包括∑ -Δ 模数转换器 222、 抽取 (decimation) 滤波器 224、 高通滤波 器 226、 补偿滤波器 228 和信道选择滤波器 230 的一系列组合。如图 2 所示， 接收信号的数 字化版本在连接 223 上从∑ -Δ 模数转换器 222 转发到抽取滤波器 224。接收信号的抽取 的并数字化的表示经由连接 225 从抽取滤波器 224 转发到高通滤波器 226， 高通滤波器 226 将信号分量的幅度降低到拐角频率以下。接收信号的高通滤波的表示在连接 227 上转发到 一组补偿滤波器 228。补偿滤波器 228 的输出在连接 229 上转发到信道选择滤波器 230 和 RF AGC 系统 238。
信道选择滤波器 230 在来自基带子系统 110 的一个或多个信号 ( 未示出 ) 的控制 下使一个选择范围的频率、 即选择的接收信道在连接 235 上通过而到达 RF AGC 子系统 238， 并在连接 233 上通过而到达定标器 400。 除了接收连接 235 上的选择接收信道之外， RF AGC 子系统 238 还接收连接 120b 上的第一校准信号、 连接 120c 上的第二校准信号和连接 120d上的 AGC 基准信号。如图 2 进一步例示的， RF AGC 子系统 238 产生三个输出信号。接收信 号强度指示符 (RSSI) 信号在连接 120e 上被传送到基带子系统 110。模拟控制信号从 AGC 电路 260 传送到模拟接收机路径 210。连接 267 上的模拟控制信号包括用于设置或另外控 制模拟接收机路径 210 中的一个或多个可控元件的增益的信息。另外， 数字控制字在连接 265 上从 AGC 电路 260 传送到定标器 400。定标器 400 是数字增益元件。即， 定标器 400 响 应于连接 265 上的数字控制字， 调整在连接 233 上提供的接收信号的数字表示， 并将其在连 接 120a 上转发到基带子系统 110。
在所示的实施例中， RF AGC 子系统 238 包括功率估计器 240、 阻塞标识元件 250 和 AGC 电路 260。功率估计器 240 转发第一和第二功率估计。从连接 229 上的信号产生信号 功率的第一估计， 该信号源自对信道选择滤波器 230 的输入处。从信道选择滤波器的输出 处在连接 235 上的信号产生信号功率的第二估计。如上所述， 当以接收采样率的一半来处 理接收信号采样时， 可以使用单个功率估计器来确定在信道选择滤波器之前和之后的信号 功率。接收信道功率的第一和第二估计在连接 245 上被转发到阻塞标识元件。阻塞标识元 件 250 包括将第一和第二估计的差与阈值比较以确定接收机 150 中何时出现阻塞的逻辑。 当阻塞出现在接收机 150 中时， 指示此事的信号沿着连接 255 被转发到 AGC 电路 260。另 外， 功率估计器 240 将第一估计在连接 247 上转发到 AGC 电路 260。 如上简要所述， 根据控制器 400 工作的 AGC 电路 260 使用模拟控制路径 ( 未示出 ) 以可控地调整模拟接收机路径 210 中的混合器 /LNA 级、 互阻抗放大器和可编程功率放大器 中的一个或多个的增益。当调整 LNA 增益级时， 控制器 400 将把其指示转发到增益 / 相位 补偿器 ( 未示出 )。在已经处理了适当数量的数据信号采样之后， 可以在将接收机 150 的 RF 部分或者在基带子系统 110 中实现的增益 / 相位补偿器对 I 和 Q 数据信号进行复数的乘 法操作。校正了增益和相位的 I 和 Q 数据信号在被转发到 I/O 元件 112( 图 1) 之前被基带 子系统 110 进一步处理。同样如上所述， 根据控制器 400 而工作的 AGC 电路 260 使用数字 控制路径 ( 未示出 ) 来产生在连接 265 上被转发以可控地调整定标器 400 的控制字。
图 3 是例示图 1 的 RF AGC 系统 238 的实施例的功能框图。 如图 3 所示， 接收机 300 包括模拟接收机路径 210、 数字接收机路径 220、 定标器 400 和 RF AGC 系统 238。模拟接收 机路径 210 接收连接 142 上的 RF_IN 信号和连接 267 上的控制信号。模拟接收机路径 210 包括串联耦合的模拟设备， 它们根据在连接 267 上的控制信号中编码的信息来放大或衰减 信号功率 ( 即 RF_IN 信号 )。
在一个实施例中， 模拟接收机路径 210 包括串联耦合的一个或多个低噪声放大器 (LNA)、 一个或多个互阻抗放大器 (TIA) 或一个或多个可编程增益放大器 (PGA)。在一个实 施例中， AGC 电路 260 被布置以提供在 5 个增益级或范围上的近似 48dB 的模拟增益控制。 增益级中的两个由可编程增益放大器提供。第一可编程放大器增益级向模拟接收机路径 210 中的模拟信号提供近似 10dB 的增益。第二可编程放大器增益级向该模拟信号提供近 似 6dB 的增益。其余的增益级或范围由混合器和 LNA 的组合提供。第一和第三混合器 /LNA 增益级向该模拟信号提供近似 10dB 的增益。第二混合器 /LNA 增益级向该模拟信号提供近 似 12dB 的增益。向模拟信号提供更小或更大的总增益的其他实施例也是可能的。提供模 拟信号中的除了近似 48dB 之外的总增益的这些其他实施例可以通过增益级的许多不同组 合以及可能期望的放大器或衰减器的组合来实现。
如已知的， 模拟接收机路径 210 还包括用于分离接收信号的同相 (I) 和正交相位 (Q) 分量的模拟元件。当用于分离接收信号的 I 和 Q 分量的这些模拟元件被布置在放大器 或衰减器之后时， 放大器和 / 或衰减器可以布置在单个信号路径中。一旦接收信号的 I 和 Q 分量被分离， 应该理解， 分开的放大器或衰减器就应该被应用在匹配的对中以调整 I 或同 相接收信号信道和 Q 或正交相位接收信号信道的信号功率。其后， 调整了功率的 I 和 Q 接 收信号在连接 215 上被转发到数字接收机路径 220。
如上所述， 数字接收机路径 220 包括模数转换器、 抽取滤波器、 高通滤波器、 补偿 滤波器和信道选择滤波器 ( 未示出 )。数字接收机路径 220 接收连接 215 上的调整了功率 的 I 和 Q 接收信号。数字接收机路径 220 将连接 229 上的采样并滤波的 I 和 Q 接收信号的 第一数字表示转发到 RF AGC 系统 238。在连接 229 上转发的 I 和 Q 接收信号的第一数字 表示包括在信道选择滤波器中被处理之前的 I 和 Q 接收信号。数字接收机路径 220 进一步 被配置以将连接 235 上的采样并滤波的 I 和 Q 接收信号的第二数字表示转发到 RF AGC 系 统 238。第二数字表示包括在被信道选择滤波器 ( 未示出 ) 处理之后的 I 和 Q 接收信号。 信道选择滤波器仅让指定的频率范围内的那些信号分量通过。当阻塞出现在接收机 150 中 时， 在信道选择滤波器中的处理之前的 I 和 Q 接收信号中的信号功率在幅度上将比在信道 选择滤波器的输出处的 I 和 Q 接收信号中的信号功率更大。 I 和 Q 接收信号的第二数字表示在连接 233 上被转发到定标器 400。定标器 400 是数字增益元件。定标器 400 根据从连接 265 上的 AGC 电路 260 传送的数字控制字来调整 在连接 233 上提供的 I 和 Q 接收信号的数字表示。如以下将说明的， AGC 电路 260 根据在接 收机 150 中的当前操作条件， 包括接收信号的估计功率、 模拟接收机路径 210 中提供的模拟 增益的量、 和期望的基准值， 来调整控制字。定标器 400 响应于连接 265 上的数字控制字， 在将 I 和 Q 接收信号在连接 120a 上转发到基带子系统 110 之前数字地缩放或调整该 I 和 Q 接收信号。在一个实施例中， 定标器 400 提供大约 72dB 的数字增益控制。向数字 I 和 Q 接收信号提供更少或更多的总增益的其他实施例是可能的。
RF AGC 系统 238 包括功率估计器 240、 转换器 334、 加法器 336 和另外的元件。功 率估计器 240 经由连接 235 接收信道选择滤波的 I 和 Q 接收信号。功率估计器还接收还未 被连接 229 上的信道选择滤波器 ( 未示出 ) 处理的 I 和 Q 接收信号。功率估计器 240 被布 置以计算在信道选择滤波器之前和之后 I 和 Q 接收信号中的信号能量的估计。功率估计器 240 是被配置以进行以下等式 1 的硬件设备。
等式 1等式 1 中的 N 是在该计算中使用的采样的数量。该求和按积分和转存 (dump) 模 式来工作。因此， RF AGC 系统 238 中的随后的功能块以由采样频率和采样数的比率确定的 频率而工作。 对于从连接 235 接收的采样的估计信号能量在连接 333 上转发到转换器 334。 转换器 334 被布置以使用结合图 8 例示并描述的算法将估计的信号能量转变为按分贝的 值。加法器 336 经由连接 120d 接收以 dB 为单位的基准功率并经由连接 335 从转换器 334 接收 ( 以 dB 为单位的 ) 信号能量的估计。如图 3 所示， 加法器 336 产生基准功率和信号能 量的估计的差并在连接 347 上将其转发到 AGC 电路 260。
基准功率是可编程值。对于图 2 中例示和描述的接收机 150， 基准功率如下设置。因为 WCDMA 信号类似于白噪声， 假设其振幅因数 (crest factor) 是 FS/3， 其中 FS 是全标尺， 2 2
Epeak ＝ Ipeak +Qpeak ＝ FS+FS ＝ 2FS
假设 1/3 的振幅因数， 平均信号能量是 ：
基准功率可以被如下确定为平均信号能量和峰值信号能量的比率 ：允许 3dB 的余量， 基准功率被设置为 -12.5dB。
如图 3 进一步所示， RF AGC 系统 238 包括阻塞标识元件 250 和控制器 400。阻塞 标识元件 250 接收连接 245 上的来自功率估计器 240 的第一估计和第二估计。第一估计表 示在信道选择滤波器之前在 I 和 Q 接收信号中的信号功率。第二估计表示在被信道选择滤 波器处理之后在 I 和 Q 接收信号中的信号功率。阻塞标识元件 250 包括被配置以在第一估 计和第二估计的函数超过阈值时产生的阻塞存在信号的逻辑。如图 3 所示， 阻塞存在信号 经由连接 255 传送到模拟控制分支 350 中的查找表 356。查找表 356 包括具有适合响应于 阻塞存在信号而调整模拟接收机路径 210 中的一个或多个可控元件以阻止数字接收机路 径 220 中的模数转换器接收超过其动态范围的各个输入信号的信息的一个或多个条目。
控制器 400 是经由连接 405 耦合到环路滤波器 345、 AGC 电路 260 中的多个元件 和数字接收机路径中的一个或多个滤波器的状态机。如将结合图 4 的状态图更详细地说明 的， 控制器 400 设置在其他中的对于操作的正常、 通电和压缩模式的操作参数。操作参数包 括但不限于功率计算窗大小、 一个或多个环路滤波器常数、 DC 消除高通滤波器的拐角频率、 一个或多个阈值， 等等。
AGC 电路 260 包括环路滤波器 345、 模拟控制分支 350 和数字控制分支 360。环路 滤波器 345 接收连接 347 上的按分贝的误差信号， 并被布置以转发根据以下等式 2 的滤波 后的误差信号。滤波后的误差信号在连接 349 上被传送到模拟控制分支 350 和数字控制分 支 360 两者
filtered_error(k) ＝ filtered_error(k-1)+Kloop·error(k) 等式 2Kloop 是 由控制器 400 可编程且可调整的 AGC 环路常数。
模拟控制分支 350 包括第一反馈加法器 352、 可编程磁滞元件 354 和查找表 356。 第一反馈加法器 352 接收在连接 349 上的滤波后的误差信号和总线连接 120b 上的第一校 准值。第一反馈加法器 352 被配置以将第一校准值和滤波后的误差信号的差在总线连接 120e 上转发到可编程磁滞元件 354 和基带子系统 110( 未示出 )。第一校准值和滤波后的 误差信号的差是接收信号强度的指示或者接收信号强度指示符 (RSSI)。 第一校准值是可以 说明由于频率和温度导致的接收信号强度的变化的可编程值。 当校准数据对于温度和频率 的当前组合不可用时， 应用近似 -18dB 的默认值。
为了防止模拟增益切换 (toggling)， 可编程磁滞元件 354 提供了时间或延迟时 段， 在其期间， 不允许模拟增益变化。 另外， 时间或延迟时间被施加有阈值， 其与先前的增益 状态或级结合用于确定新的模拟增益值。
由可编程磁滞元件 354 及时调整的接收信号强度被用作对于查找表 356 的索引，
其确定与接收信号功率对应的模拟增益分布。查找表中的阈值是可编程的。表 1 是这样的 表的例子。
表 1-WCDMA 模拟增益 LUT
在表 1 所示的实施例中， 当检测到 -33dB 的输入信号阈值时， 模拟控制分支 350 产 生在连接 357 上的模拟控制信号， 其指导模拟接收机路径 210 在模拟接收机路径 210 中提 供近似 0dB 的增益。当检测到在 -33dB 和 -44dB 之间的输入信号阈值时， 模拟控制分支 350 改变连接 267 上的模拟控制信号以经由模拟接收机路径 210 中的 PGA 提供近似 10dB 的总 增益。类似地， 当输入信号阈值落在 -44dBm 和 -72dBm 之间时， 模拟控制分支 350 改变连接 267 上的模拟控制信号以提供近似 22dB 的总增益， 其中， 近似 10dB 的增益由 PGA 提供并且 近似 12dB 的另外的增益由模拟接收机路径 210 中的 LNA 提供。 当输入信号阈值落在 -72dBm 和 -82dBm 之间时， 模拟控制分支 350 改变连接 267 上的模拟控制信号以提供近似 34dB 的 总增益， 其中， 近似 10dB 的增益由 PGA 提供并且近似 24dB 的另外的增益由模拟接收机路径 210 中的一个或多个 LNA 提供。当输入信号阈值落在 -82dBm 和 -97dBm 之间时， 模拟控制分 支 350 改变连接 267 上的模拟控制信号以提供近似 43dB 的总增益， 其中， 近似 10dB 的增益 由 PGA 提供， 近似 6dB 的增益由互阻抗放大器提供， 并且近似 27dB 的另外的增益由模拟接 收机路径 210 中的一个或多个 LNA 提供。最后， 当输入信号阈值落在 -97dBm 和 -110dBm 之 间时， 模拟控制分支 350 改变连接 267 上的模拟控制信号以提供近似 55dB 的总增益， 其中， 近似 16dB 的增益由 PGA 提供， 近似 12dB 的增益由互阻抗放大器提供， 并且近似 27dB 的另 外的增益由模拟接收机路径 210 中的一个或多个 LNA 提供。
可构思包括与表 1 中所示的那些不同的其他模拟增益级的其他实施例。例如， 可 以通过放大器和可控衰减器的其他组合提供更多或更少的模拟增益级或步长。 另外的放大 器可以包括 LNA、 TIA、 PGA、 两个或更多 LNA、 两个或更多 TIA、 两个或更多 PGA 或者以上与任 意数量的可控衰减器的组合 ( 具有多个范围的衰减 ) 以实现期望的增益级。
如表 1 所示， 用于调整模拟接收机路径 210 中的增益的模拟控制信号可以包括用 于向一个或多个 LNA、 一个或多个 TIA 或者一个或多个 PGA 表示低、 中等或高范围的增益状 态的任意一个的适当代码， 如期望的。模拟接收机路径中的可控元件的替换布置可以类似 地使用被编码以传送元件和增益状态的期望的组合的任意数量的控制信号而在任意数量 的期望的控制范围上被控制。尽管表 1 中给出的实施例不包括衰减器， 但是应该理解模拟
控制分支 350 和模拟接收机路径 210 不这样受限制。
LNA 增益变化需要在 I 和 Q 接收信号分量被转发到基带子系统 110( 图 1) 之前对其 施加相位校正。 从而， 查找表 356 可以进一步包括在相位校正中使用的旋转因子 (rotation factor)( 未示出 )。在通过与接收路径滤波器延迟对应的适当延迟将 I 和 Q 值转发到基带 子系统 110 之前， 当切换 LNA 增益状态时， 进行在 I+jQ 和 cos(Φ)+jsin(Φ) 之间的复数乘 法。模拟增益的变化速率由等式 3 定义。
等式 3其中， N 是功率估计窗大小 ；
fs 是功率计算采样速率 ； 以及
增益保持 (Gainhold) 是以采样数为单位的模拟增益变化延迟。
数字控制分支 360 包括可编程延迟元件 361、 第二反馈加法器 362 和转换器 364。 可编程延迟元件 361 将连接 267 上的模拟控制信号与来自环路滤波器 345 的在连接 349 上 的滤波后的误差信号相同步。第二反馈加法器 362 接收连接 347 上的滤波后的误差信号、 连接 120c 上的第二校准值以及来自延迟元件 361 的延迟后的模拟控制信号。如图 3 所示， 第二反馈加法器 362 产生滤波后的误差信号、 第二校准值和在连接 363 上的延迟后的模拟 控制信号的差并将其转发到转换器 364。转换器 364 在将数字增益从分贝转变为线性值之 后产生控制字。控制字经由连接 265 被转发到定标器 400。结合图 9 例示并描述将分贝转 换为线性单位的方法。
图 4 是例示使能 AGC 电路 260 的自发操作的控制器 400 的实施例的状态图。图 4 的状态图示出了经由与 RF AGC 系统 238 相关联的软件和 / 或固件的控制器的可能实现方 式的架构、 功能性和操作。在这点上， 每个圆圈表示一组条件， 并且圆圈之间的箭头描述控 制器 400 的行为。应该理解， 控制器 400 可以以硬件、 固件或软件实现。当 RF AGC 系统 238 经由硬件、 软件和固件或者硬件和软件的组合实现时， 该状态图中的状态和箭头的一个或 多个组合可以表示另外的一个或多个电路。或者， 所描述的功能可以体现在包括以编程语 言写出的人们可读的陈述的源代码中或者包括可由诸如计算机系统中的处理器的适当的 执行系统识别的指令的机器代码中。机器代码可以从源代码等转换。
为了提供 AGC 电路 260 的自发操作， 控制器 400 对于除了其他之外的操作的正常、 通电和压缩模式设置操作参数。操作参数包括但不限于功率计算窗大小、 一个或多个 AGC 环路滤波器常数、 对于可以在 ( 数字接收机路径 220 中的 ) 一个或多个步长中施加的 DC 消 除或高通滤波器的拐角频率、 速率阈值和模式定时器。另外， 可以设置变换定时器。变换定 时器由控制器 400 使用来响应于 ( 一个或多个步长中的 ) 模拟增益变化来调整高通滤波器 的拐角频率， 并在定时器时间已过去时向第一频率返回拐角频率。 在某些情况下， 可能期望 动态地管理环路滤波器常数和功率计算窗。
状态图 400 包括状态 410、 状态 420、 状态 430、 状态 440、 状态 450 和状态 460。状 态 410 是操作的通电模式。用于在通电条件下操作 AGC 电路 260 的一组适当的参数如由箭 头 412 所示地重复地应用， 直到已达到重复的选择数量。当 AGC 电路 260 已经进行了选择 数量的重复时， 控制器 400 变换到状态 430， 如箭头 414 所示。
状态 420 是操作的压缩模式。重复地应用用于在压缩模式下操作 AGC 电路 260 的一组适当的参数， 如由箭头 422 所示， 直到已经达到重复的选择数量。当 AGC 电路 260 已经 进行了选择数量的重复时， 控制器 400 变换到状态 430， 如箭头 424 所示。
状态 430 是操作的正常模式。应用用于在正常操作条件下操作 AGC 电路 260 的一 组适当的参数。在状态 430， 控制器 400 将来自 AGC 电路 260 的估计的 RSSI 的变化速率与 第一和第二阈值相比较。当变化速率超过第一阈值时， 控制器 400 如箭头 432 所示变换到 状态 440。在状态 440， 控制器 400 以第一方式调整功率计算窗和环路滤波器常数 ( 例如， 以加速反馈循环 )。一旦控制器 400 已经做出了在状态 440 中所指示的调整， 控制器 400 就 变换回到状态 430， 如箭头 442 所示。 否则， 当变化速率小于第二阈值时， 控制器 400 如箭头 434 所示变换到状态 450。在状态 450， 控制器 400 以第二方式调整功率计算窗和环路滤波 器常数 ( 例如， 以减慢反馈循环 )。一旦控制器 400 已经做出了在状态 450 中指示的调整， 控制器 400 就变换回到状态 430， 如箭头 452 所示。
状态 460 是操作的变换模式。 响应于模拟增益已经如箭头 436 所示而改变的指示， 应用用于在变换模式下操作 AGC 电路 260 的一组适当的参数。当模拟增益变化时， 控制器 400 应用 DC 偏移校正滤波器达选择时间段。当 AGC 电路 260 已经应用了 DC 偏移校正滤波 器达选择时间段时， 一个或多个滤波器参数 ( 例如拐角频率 ) 可以被返回到正常模式设置， 如箭头 462 所示。 图 5 是例示图 3 的 AGC 电路的替换实施例的功能框图。AGC 电路 560 适合于在收 发机操作的 GSM/EDGE 模式中使用。AGC 电路 560 共享图 3 例示的以及以上所述的来自 AGC 电路 260 的几个电路元件。 如图 5 所示， AGC 电路 260 被实现在接收机 500 中， 该接收机 500 包括模拟接收机路径 210、 数字接收机路径 220 和定标器 400。模拟接收机路径 210 根据模 拟控制分支 550 提供的控制信号而工作。定标器 400 根据数字控制分支 360 提供的控制字 而工作。功率估计器 240、 转换器 334、 加法器 336、 阻塞标识元件 250、 控制器 400 和环路滤 波器 345 以虚线例示， 以示出它们已被禁用或另外从接收机 500 中的其他元件中移除。 在所 示的实施例中， 可控地定位开关 510 的位置以将来自基带子系统 110( 图 1) 的增益值经由 连接 120f 提供到模拟控制分支 550 和数字控制分支 360。如图 5 进一步所示， 开关 510 不 再将连接 349( 即环路滤波器 345 的输出 ) 耦合到模拟控制分支 550 和数字控制分支 360。 另外， 可编程磁滞元件 354 被禁用并经由连接 120e 被旁通。或者， 在旁通模式下操作可编 程磁滞元件 354 以将第一校准值和来自基带子系统 110 的增益值的差应用于查找表 356。
模拟接收机路径 210 接收连接 142 上的 RF_IN 信号， 并将根据连接 267 上的控制 信号的 I 和 Q 接收机分量的放大版本提供给数字接收机路径 220。模拟接收机路径 210 可 以包括混合器、 一个或多个低噪声放大器 (LNA) 或者一个或多个可编程功率放大器 (PGA)。 在一个实施例中， 模拟控制分支 550 被布置以提供在 6 个增益级或范围上的近似 54dB 的模 拟增益控制。增益级中的两个由可编程放大器提供。第一可编程放大器增益级向模拟信号 提供近似 6dB 的增益。第二可编程放大器增益级向该模拟信号提供近似 6dB 的增益。两个 另外的增益级由模拟接收机路径 210 中的混合器提供。第一混合器增益级向该模拟信号提 供近似 10dB 的增益。第二混合器增益级向该模拟信号提供近似 10dB 的增益。其余的增益 级或范围由一个或多个 LNA 提供。 第一 LNA 增益级向该模拟信号提供近似 14dB 的增益。 第 二 LNA 增益级向该模拟信号提供近似 14dB 的增益。向模拟信号提供更小或更大总增益的 其他实施例也是可能的。提供模拟信号中的除了近似 54dB 之外的总增益的这些其他实施
例可以通过增益级的许多不同组合来实现。
数字接收机路径 220 接收连接 215 上的 I 和 Q 接收信号的放大版本。数字接收机 路径 220 包括采样、 数字化、 高通滤波和补偿由 I 和 Q 接收信号穿过的通信路径中在频率 上的功率变化的一个或多个信号处理元件。另外， 数字接收机路径 220 可以包括信道选择 滤波器， 用于将不希望的频率移动到低频阈值以下以及将不希望的频率移动到高频阈值以 上。数字接收机路径 220 的输出在连接 233 上被转发到定标器 400。定标器 400 是根据在 连接 265 上从数字控制分支 360 接收的控制字而工作的数字增益元件。从接收的模拟信号 产生的调整了功率的 I 和 Q 信号经由总线连接 120a 被转发到基带子系统 110( 图 1)。在一 个实施例中， 数字接收机路径 220 提供了近似 72dB 的数字增益控制。向数字 I 和 Q 信号提 供更小或更大总增益的其他实施例是可能的。
模拟控制分支 550 包括第一反馈加法器 352 和查找表 356。第一反馈加法器 352 接收在连接 349 上的来自基带子系统 110 的增益值和在连接 120b 上的第一校准值。第一 反馈加法器 352 被布置以在连接 120f 上转发第一校准值和从基带子系统 110( 未示出 ) 加 载的总增益之间的差。 第一校准值和增益值之间的差是 RSSI。 第一校准值是可以说明由于 频率和温度导致的接收信号强度的变化的可编程值。RSSI 被用作对于查找表 356 的索引， 其确定与天线功率对应的模拟增益分布。表中的阈值是可编程的。表 2 是这样的表的示例 实施例。
表 2-GSM/EDGE 模拟增益 LUT
在表 2 所示的实施例中， 当检测到 -33dBm 的切换阈值时， 模拟控制分支 550 产生 在连接 267 上的模拟控制信号， 其指导模拟接收机路径 210 在模拟接收机路径 210 中提供 近似 0dB 的增益。当检测到在 -33dBm 和 -35dBm 之间的切换阈值时， 模拟控制分支 550 改 变连接 267 上的模拟控制信号以经由模拟接收机路径 210 中的 LNA 提供近似 14dB 的增益。 类似地， 当切换阈值落在 -35dBm 和 -47dBm 之间时， 模拟控制分支 550 改变连接 267 上的模 拟控制信号以经由模拟接收机路径 210 中的第一 LNA 提供近似 14dB 的增益和经由模拟接 收机路径 210 中的第二 LNA 提供近似 14dB 的另外的增益， 达近似 28dB 的总模拟增益。表 2 例示了可以应用于模拟接收机路径 210 中的 LNA、 混合器和 PGA 的模拟增益控制的另外的 增益级或状态， 如可能期望的。
可构思包括与表 2 中所示的那些不同的其他模拟增益级的其他实施例。例如， 当
使用无源混合器时， 可以通过一个或多个另外的放大器提供一个或多个增益级或步长。另 外的放大器可以包括 LNA、 PGA、 两个或更多 LNA、 两个或更多 PGA 或者一个或多个 LNA 与一 个或多个 PGA 的组合以实现期望的增益级。另外， 可以在模拟接收机路径 210 中引入一个 或多个衰减器以允许进一步控制该增益。如上所述， 连接 267 上的控制信号将包括适合于 根据模拟接收机路径 210 的架构实现期望的增益级的信息。
数字控制分支 360 包括可编程延迟元件 361、 第二反馈加法器 362 和转换器 364。 第二反馈加法器 362 经由连接 349 接收基带提供的增益值， 经由连接 120c 接收第二校准 值， 并从可编程延迟元件 361 接收模拟增益的延迟后的表示。如图 5 所示， 第二反馈加法器 362 产生增益值、 第二校准值和从连接 363 上的可编程延迟元件 361 接收的模拟增益的差并 将其转发到转换器 364。转换器 364 在将数字值以从分贝转变为线性值之后产生控制字。 该控制字经由连接 265 被转发到定标器 400。结合图 9 例示并描述用于将分贝转换为线性 单位的方法。
图 6 是例示用于实现模拟增益控制信号的方法的实施例的流程图。图 6 的流程图 示出经由与图 1 的接收机 150 或图 5 的接收机 500 相关联的一个或多个电路、 软件和 / 或 固件的可能的实现方式的架构、 功能性和操作。当 AGC 电路 260 经由硬件、 软件和固件或者 硬件和软件的组合实现时， 流程图中的一个或多个块可以表示另外的一个或多个电路。或 者， 所描述的功能可以体现在包括以编程语言写出的人们可读的陈述的源代码中或者包括 可由诸如计算机系统中的处理器的适当的执行系统识别的指令的机器代码中。 机器代码可 以从源代码等转换。
方法 600 开始于块 602， 其中基于接收信号中的最大预期功率、 参考灵敏性和阻塞 要求来标识期望的动态范围。在块 604， 标识多个增益控制的范围。其后， 如块 606 中所示， 在所标识的多个增益控制的范围内标识多个增益状态。 在块 608， 选择增益状态与接收机的 模拟接收机路径中的一个或多个可控元件相关联。其后， 如块 610 中所示， 要施加在接收机 的数字接收机路径中的数字增益被确定为期望的总增益和在模拟接收机路径中提供的增 益的函数。
图 7 是例示用于管理无线通信系统的 RF 子系统的正交路径中的自动增益控制的 方法的实施例的流程图。图 7 的流程图示出经由与图 1 的接收机 150 或图 5 的接收机 500 相关联的一个或多个电路、 软件和 / 或固件的可能的实现方式的架构、 功能性和操作。在这 点上， 每个块表示代码的模块、 段或者部分， 其包括用于实现 ( 一个或多个 ) 指定的功能的 一个或多个可执行指令。当 AGC 电路 260 或 AGC 电路 560 经由硬件、 软件和固件或者硬件 和软件的组合实现时， 流程图中的一个或多个块可以表示另外的一个或多个电路。 或者， 所 描述的功能可以体现在包括以编程语言写出的人们可读的陈述的源代码中或者包括可由 诸如计算机系统中的处理器的适当的执行系统识别的指令的机器代码中。 机器代码可以从 源代码等转换。
方法 700 开始于块 702， 其中确定在信道选择滤波器的输入处的第一信号强度并 确定在信道选择滤波器的输出处的第二信号强度。如上所述， 当信号数据以接收机采样速 率的一半被转发到功率估计器时， 功率估计器可以用于确定第一和第二信号强度两者。其 后， 如块 704 中所示， 将第一和第二信号强度相比较以确定阻塞是否存在于接收信号中。在 决定块 706， 确定阻塞是否存在。 可以将第一和第二信号强度的差与阈值相比较以标识阻塞何时出现在接收机中。
如块 708 所示， 当阻塞存在时， 通过将阻塞存在信号转发到自动增益控制电路的 模拟控制分支来调整一个或多个模拟增益级。模拟控制分支包括查找表， 具有被布置以传 送在应用于模拟接收路径时降低信号功率的控制信号以防止 ADC 处的接收信号饱和或削 波 (clip) 的信息。 否则， 当阻塞不存在时， 确定第二信号强度 ( 即滤波后的接收信号 ) 和基 准值之间的差以产生误差信号。其后， 将该差或误差信号应用于具有模拟控制分支和数字 控制分支的第一阶反馈环路， 如块 712 所示。如上所述， 模拟控制分支向模拟接收机或者信 号路径中的可控元件提供模拟增益控制信号以提供期望的模拟增益控制。同样如上所述， 数字控制分支根据误差信号与模拟增益信号的差而工作以产生控制字， 该控制字调整与信 道选择滤波器串联耦合的定标器 400 以提供在数字域中的期望增益量。
图 8 是例示用于将电压值或者使用线性标尺的其他测量单位转换成按分贝的值 的方法的实施例的流程图。该流程图是前导一检测器 (leading ones detector) 的实现方 式的实施例。前导一检测器的例子由 Khalid H.Abed 在题为 “CMOS VLSI Implementation of a Low Power Logarithmic Converter” 出版于 IEEE Transaction on Computer， 2003 年 11 月的论文中介绍。图 8 的流程图示出经由与转换器 334 相关联的一个或多个电路、 软 件和 / 或固件的可能的实现方式的架构、 功能性和操作。在这点上， 每个块表示代码的模 块、 段或者部分， 其包括用于实现 ( 一个或多个 ) 指定的功能的一个或多个可执行指令。当 转换器 334 经由硬件、 软件和固件或者硬件和软件的组合实现时， 流程图中的一个或多个 块可以表示另外的一个或多个电路。或者， 所描述的功能可以体现在包括以编程语言写出 的人们可读的陈述的源代码中或者包括可由诸如计算机系统中的处理器的适当的执行系 统识别的指令的机器代码中。机器代码可以从源代码等转换。
方法 800 开始于块 802， 其中 Nbit 输入数字用于定义变量 “IN” 。在块 804， 来自滤 波后的接收信号的前导一的位位置用于定义整数 “J” 。接下来， 在块 806， 变量 “FRAC” 被定 义为变量 “IN” 和 (1 ＜＜ J) 之间的差。在块 810， 中间值 “X” 被定义为 J 和 FRAC 的总和 与表达式 (1 ＜＜ J)、 校正值和 (-Nbit 数字 -1) 的总和的比率。其后， 如块 812 所示， 变量 X 被设置为中间值 X 和常数值的乘积。在一个示例实施例中， 常数是 10xlog10(2) 或 3.0103。 可以如期望地开始和重复如结合块 802 到 812 描述的用于将线性单位转换为分贝的方法。
图 9 是例示用于产生 dB 转换的校正因子的方法的实施例的流程图。 该校正算法允 许等于第三波瓣 (lobe) 即 N ＝ 3 的误差。对于较高值的 N， 在 N ＝ 3 的情况下， 在每两个点 之间存在 M-N 个点。图 9 中的算法对中间的点插值。图 9 的流程图示出经由与转换器 334 相关联的一个或多个电路、 软件和 / 或固件的可能的实现方式的架构、 功能性和操作。在这 点上， 每个块表示代码的模块、 段或者部分， 其包括用于实现 ( 一个或多个 ) 指定的功能的 一个或多个可执行指令。当转换器 334 经由硬件、 软件和固件或者硬件和软件的组合实现 时， 流程图中的一个或多个块可以表示另外的一个或多个电路。 或者， 所描述的功能可以体 现在包括以编程语言写出的人们可读的陈述的源代码中或者包括可由诸如计算机系统中 的处理器的适当的执行系统识别的指令的机器代码中。机器代码可以从源代码等转换。
方法 900 开始于块 902， 其中定义被标记为 “校正” 的阵列和变量 Nbit_correct。 具 体地， 阵列校正包括 8 个成员。在所示的实施例中， 成员是 0、 23、 37、 43、 44、 39、 29 和 16。这 些成员表示以下阵列 [0， 0.0449， 0.0719， 0.084， 0.0849， 0.0754， 0.0573 和 0.0319] 的量化数字。 在块 904， 计算线性插值参数。 具体地， m ＝ 1 ＜＜ (j-N) ； k ＝ int(frac/m) ； 对于 k ＝ 0， 6， slope( 斜率 ) ＝ correct[k+1]-correct[k]， 并且对于 k ＝ 7， slope ＝ -correct[7] ； 以及 n ＝ mod(frac， m)。在块 906， 使用等式 4 计算校正因子。
Correction ＝ (correct[k]+slope/m*n)/(1 ＜＜ Nbits_correct) 等式 4
在图 9 中， 参数 slope 确定该点落在 correct[8] 向量的哪个段中。参数 m 确定在 correct[8] 向量中的每两个点之间存在多少点， 在 m 个点中， 参数 n 确定要计算的值的位 置。可以如期望地开始和重复结合块 902 到 906 描述的用于产生 dB 转换的校正因子的方 法。
为了计算数字标尺因子， 提供了在数字控制分支 360 的期望数字动态范围上具 有足够的精度 ( 大约 0.15dB) 的即近似 72dB 的逆 log 函数。逆 log 算法是以 2 为基数 工作的前导一检测器方法的变型。结果， 在转换前， 按 dB 的数字增益乘以常数 L2DB ＝ ((log2(10))/20) 或 0.166096， 如等式 5 中所示。
等式 5在以上等式中， m 是整数， frac 是小于 1 的数。以上近似中的误差随着 2 的每个分 数 (segment) 或整数幂而指数地增加， 如图 10 的图中所示。如果基准误差被认为是可接受 的， 则可以应用校正来调整误差。以下的表 3 例示当 m ＝ 0 时在 2frac 近似中使用的值。
表 3- 用于 2 的幂转换的基准值
如果 m 不等于 0 则所使用的近似是 ：
xlin ＝ 2m·(C(i)-m·slope) 等式 6
其中 slope 是等于 0.003422 的固定值。Frac(i) 是小数部分并且 C(i) 是 m ＝ 0 时的最终输出。当 m 不等于 0 时， 结合图 11 描述的例程在 frac(i) 空间中搜索适当的区域 以确定 i。然后该例程使用 C(i) 来计算最终值。
图 11 是例示用于产生从增益的分贝到线性单位的转换的校正因子的方法的实施 例的流程图。图 11 的流程图示出经由与转换器 364 相关联的一个或多个电路、 软件和 / 或 固件的可能的实现方式的架构、 功能性和操作。在这点上， 每个块表示代码的模块、 段或者 部分， 其包括用于实现 ( 一个或多个 ) 指定的功能的一个或多个可执行指令。 当转换器 364 经由硬件、 软件和固件或者硬件和软件的组合实现时， 流程图中的一个或多个块可以表示
另外的一个或多个电路。或者， 所描述的功能可以体现在包括以编程语言写出的人们可读 的陈述的源代码中或者包括可由诸如计算机系统中的处理器的适当的执行系统识别的指 令的机器代码中。机器代码可以从源代码等转换。
方法 1100 开始于块 1102， 其中参数 L2DB 和 slope 被初始化， 并且构成阵列 L2frac 和 L2Thrsh。 在一个示例实施例中， L2DB 被设置为 42， slope 被设置为 4。 另外， 用成员 1149， 1289， 1446， 1623， 1821 和 2043 构成 L2frac 阵列， 并且用成员 42， 84， 126， 168， 210 和 252 构 成 L2Thrsh 阵列。这些阵列的成员可以被量化到期望的精度。其后， 如块 1104 所示， 变量 X 被设置为 X( 按分贝 ) 和 L2dB 的乘积。在块 1106， 变量 Xint 被设置为 int(X)。在块 1108， Xfrac 被设置为 X 和 Xint 的差。其后， 在块 1110， 通过 X 和 slope 的乘积来确定变量 TEMP， 并 通过 Xfrac 和 TEMP 的总和来确定变量 TEMP1。如块 1112 所示， 搜索 L2 阵列以确定 TEMP1 的 位置。在块 1114， 输出值被设置为 TEMP 和在块 1112 中确定的位置的函数。可以如期望地 开始并重复与块 1102 到 1114 相关联地描述的用于产生从增益的分贝到线性单位的转换的 校正因子的方法。
尽管已经描述了用于管理接收机的正交路径中的模拟增益控制的电路和方法的 各个实施例， 但是对本领域技术人员将显然的是， 在本公开的范围内的许多更多的实施例 和实现方式是可能的。从而， 除了按照所附权利要求及其等效物， 不将限制电路和方法。