TW200817867A - Signal gain control circuit and method - Google Patents

Description

200817867 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明主要關於一種自動增益控制（A g c)系統及方 / ’ :及係有關於—種具有前饋（知打卿㈣迴路與反鎮 ( 啦迴路之訊號增益控制電路及方法。 【先前技術】 曰^ f播或蜂巢式通訊系統的無線系統的接收器使用 :解調广知的’解調接收訊號的傳統技術是使用線

以保二吻dem〇dUlat〇r)l馬接至自動增益控制電路 =持輸入訊號落在解調器和/或類比/數位轉換器（A :輸=_。自動增益控制電路藉由調整回授路徑的 放大為增ϋ而保持輸出在線性操作區間。 、、弟1圖係顯示傳統自動增益控制系統的示意圖。自 動增益控制系統包括可變電流或電壓增益放大器W 率運算處理器以及比較電路14。輸入至自動增益和制 電路的輸人訊號16_接至可變增纽大器1G。輸 18的功率由功率運算處理器12所測量，功率運算處理二 12執行平均功率或峰值功率Pwer)的測量。二 的功率接著在比較電路14與—預定值比較，比較電路Μ 根據功率大小的不同而產生誤差訊號19。誤差訊號Μ 為負回授並控制可變增益放大器1〇的增益。作為對， 訊號19的回應，彳變增益放大器1〇參照輪出訊號 控制輸出訊號18的大小。自動增益控制電路保持輪出讯 〇758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 6 200817867 =:接:自：類叫 田自動增应控制電路在消除輸入過載時，白 動增益控制電路内的元件各自將輸入訊號改變。載τ自 卜热使用類比元件或類比和數位相結合的元 =自動增益控制可供具有比接收器整體的操作動態範 哭。它接收元件所使用，例如類比/數位轉換 =動態範圍的輸入訊號，就必須使用自動 析度的類比/數位轉換器。不幸的是，高解析度類 4位轉換器的使用增加製造成本以及接收器的功率損 Ϊ °雖然自動增益控制能夠實現低解析度類比/數位轉換 =作，但自動增益控制的目的則實為保持訊號調整 ^品求的動悲範圍，以瓖訊號從可變增益放大器或辦 益級輪出後不會變化過於劇烈。 -曰 【發明内容】 為解決以上技術問題，本發明提供—種訊 制電路及方法。 本發明提供一種訊號增益控制電路，包括增益級、 類比/數位轉換器、放大裝置、以及第―增益調=置。 增盃級接收類比訊號，藉由第一增益因子放大上述類比 訊號’以及輸出一放大訊號’其中該第一增益因子係藉 由增，訊號以第-週期時間週期性調整。類比/心 轉換器轉接至上述增益級，轉換上述放大訊號成為包含 7 0758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 200817867 稷數取樣點之第—數位訊號。放大裝置㈣至上述類比/ 數位2換器，根據上述第一數位訊號的分佈的至少一特 (度里以一第二週期時間週期性調整一第二增益因 子，，將上述第一數位訊號乘以上述第二增益因子以產 生第―數位訊號。第一增益調整裝置耦接至放大裝 置’偵測第二數位訊號之訊號強，度，以及以上述第一週 期時間週期性產生上述增益調整訊號。 本發明亦提供-種訊號增益控制方法，包括接收一 號’並藉由第-增益因子放大上述類比訊號，以 大訊號，其中該第-增益因子係藉由增益調 :二弟一週期時間週期性調整。轉換放大訊號成為 轉點之第-數位訊號。根據上述第—數位訊 就的7刀佈的至少一特性度量，一 性調整-第二增益因子，並將第二:週，間而週期 二增益因子以產生—ί二Γ乘!^上述第 訊號之訊號強度，以及以第：門：上述乐二數位 述增益調整訊號。 日守間而週期性產生上 藉由實施本發明提供之㈣增益㈣電路 避免因使用高㈣度類比/數位轉換器而引發的增加制= 成本和接收器之高功率損耗等問題。 衣以 L貫施方式】 〇758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 8 200817867 級22。類比訊號Si可能包括有用的（通道内）訊號以及其 它雜訊的（鄰近通道）訊號。前端增益級22接收並藉由第 一增益因子放大類比訊號Si來控制放大訊號Sa的振幅大 小。在此，前端增益級22的第一增益因子是由增益^整 裝置28輸出的增益調整訊號所控制，且第_與兴因 子是由前端增益級22以第一適期時間週期性調整。義 f

類比放大訊號Sa由類比/數位轉換器24轉換成第— 數位訊號。類比/數位轉換器具有兩個重要的特徵：取樣 率以及輸入動態範圍。取樣率係指類比/數位轉換哭1 一秒内對放大訊號Sa之取樣次數。輸入動態範圍係1指類 比/數位轉換器對輸入訊號取樣而不嚴重失真的範圍。= 過轉換後，類比/數位轉換器24輸出的第一數位訊號^ 為一連串之取樣點。 放大裝置26藉由第二增益因子以第二週期時間週 ㈣放大第-數位訊號別以產生第二數位訊號8。，其中 第二增益因子係根據f —數位訊號s d的訊號位準分佈 至少-個特性度量而調整。需注意的是，第二週期時門 大於第-週期時間。第二數位訊號8〇更可經由_ 2曰7 進打慮波以壓制第二數位錢s。内含的鄰近通道干擾 (adjacent channel interference，ACI)。 欠 =:圖所示’放大裝置26包括增益調整裝請 以及乘h 262。利用反覆的方式（最好是以週期性方 式），增益調整裝置261計算第一數位訊號 ％ 佈的至少-個特性度量(如第二週期時間中的大樣本： 0758-A31205TWF;MTKl-03-208；lukelee 9 200817867 量），並且據此調整第二增益因子。大樣本數量的定義如 第31圖與第3B圖所示。乘法器262將第一數位訊號sd 乘以第一增涵'因子以產生第二數位訊號So。 口此可根據大樣本數量來改變第二增益因子， 而調整第-數位訊號S d，的樣本值。根據本發明之 例，當大樣本數量小於第—參考值時第二增益因子會減 v ’當大樣本數量大於第二參考值時第二增益因子會增 加1:及當大樣本數量大於第-參考值且小於第二參‘ 值時第二增制子會維料變。在此實施财，第二灸 考值大於第一參考值。 ^ 第3A和3B圖係顯不類比/數位轉換器24輸出的 :數位訊號Sd的分佈圖。如上所述，放大裝置26在一 h間内根據大樣本數量而調整第二增益因子，以 ^二數位⑽S。。在本發日R —實施财，大樣 =，計«-數位訊號別超出臨界值±1範圍的樣 核I而㈣；或是絕龍超過臨界值ThA(如臨界值I :=之^’以-及臨界值·ThA與Min之間）的樣本數量 而仔到。在另—貫施例中’ A樣本數量可由計算取樣值 位於界值ThA與Max之間的樣本數而得到 取樣值位於臨界值_1與Min之間的樣本數而得到。·^ 在第3A圖中’第一數位訊號Sd的樣本分佈需要延 因此，降低第二增益因子以降低第一數位訊 = ϋ目反地’第3B圖的第一數位訊 波Sd的樣本分佈需要縮小，因此增加第二增益因子以声 0758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 10 200817867 加第一數位訊號Sd之樣本的樣本值。

、增f調整裝f 2 8偵測第二數位訊號s 〇白勺訊號強度 並根據弟二數位訊號s〇的訊號強度和參考功率，二： 週期時間週期性產生增益調整訊號G 量測的第二數位訊辨+ 门正衣置^ 平均波= 度可為其平均功率或是其 ::ί = ra:?e envel°pe power)。量測到的訊號強 '率作比車义。當量測到的訊號強度低於參考功 第二整裝置28輸出增益調整訊號&指示調升 曰策因子以控制放大訊號Sa的振幅，並且 的訊號強度高於參考功率時，調降第—增㈣子以控制 放大訊號Sa的振幅。 第4圖係顯示本發明一實施例之放大裝置26的示意 圖、。放。大裝置26包括大樣本數量計數器4〇、比較器 乘法為47以及累加器49。大樣本數量計數器仙分析第 -數位訊號的分佈的至少一個特性度量。在本實施例 中哭大樣本數量計數器4〇包括大樣本偵測器Μ以及計 、。 大樣本偵測裔41搞接至類比/數位轉換器24， ''將苐、數位讯號^的樣本與一預定範圍比較，若偵 測到一大樣本的樣本值大於此預定範圍時則輸出一偵測 ^唬。在本發明之一實施例中，此預定範圍可介於第3Α 與3Β圖所+示之±ThA之間。當大樣本偵測器…偵測到一 個大樣本時，所產生的偵測訊號觸發（triggers)計數器 43 ’以在第二週期内計算大樣本的數量。 比較裔45在第二週期内將累加的大樣本數量與參 〇758-A31205TWF;MTKl-〇3.2〇8；lukelee 11 200817867 ίί:1 值和F口值叫大於參考值F1)比較。當累加結果小 ' 抑，比較器45輪出第一比較訊號Ca ·告累 加結果大山於參考值⑴夺，比較器45輪出第二比較j F1 F2^falB^ 比較45輸出弟三比較訊號Cc 〇 m乘^ 11將比較訊號乘以預定增量脚，以及根據比 較號Ca、Cb、以及Cc而產生一負值、零值、或正 :加權增量。舉例來說，第-比較訊號Ca代表「]， 第二比較訊號Cb代表「+1」、第—比較訊號Ca代表「」〇」’ 而乘法器47對應比較訊號Ca、❹、以及Cc輸出-鎌、 AW ’或是〇。 a累加。器49累加乘法結果以產生第二增益因子。於 是’乘法器262根據來自類比/數位轉換器24的第一數位 =號sd以及第二增益因子產生第二數位訊號s〇。值得注 意的是大樣本數量計算器4〇、比較器45、乘法器47、262 以及累加器49組成前饋迴路。 第5圖係表示本發明實施例之增益調整裝置28的示 意圖、。訊號強度測量單元28U妾收第二數位訊號s〇並週 期t生測里其^強度。在此實施例巾，訊號強度可為第 二數位訊號So的平均功率或是平均波封功率。 若第二數位訊號So的訊號強度小於參考功率，增益 控制裝置285產生增益調整訊號Ga以增加第一增益因 子，反之，則產生增益調整訊號Ga以降低第一增益因 子在第5圖中，汛號強度測量單元281以及增益控制 〇758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 12 200817867 裝置、285組成一反饋迴路，用以提供增益調整訊號並 调整箣端增益級22的增益。 、，根據本發明，第—數位訊號Sd由放大裝置％所放 大’亚且第二數位訊號s〇的訊號強度由增益調整裝置Μ 所更新的~显因子而調整。所以，第一數位訊號別的樣 本分佈可由放大装置26以及前端增益級22的控制增益 因子所調整。舉例而言，若第—數位訊號S d大於預^範 圍的樣，數量小於參考值F1’放大裝置26的增制子會 減少。第二數位訊號s〇的訊號強度可小於參考功率，並 ΐ相應增加增益調整裝置28的增益因子以產生出所需的 弟一數位訊號So的樣本分佈。 此外，前端增益級22與放大裝置26的增益因子的 更新頻率彼此不同。如上所述，前端增益級22的增益因 子以苐-週期時間週期性調整。而放大裝置26的增益因 子以切第-週期時間的第二週期時間週期性調整。所 ^新^增益級22與放大裝置26的增益因子有不同的 ，發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 日圍’任何熟f此項技藝者’在不脫離本發 發明=圍内’當可做些許的更動與潤飾，因此本 ^月之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 【圖式簡單說明】 0758-A31205TWF；MTKI-03-208;lukelee 13 200817867 第1圖係顯示傳統自動增益控制系統的示意圖。 第2圖係依據本發明實施例之訊號增益控制電路的 方塊示意圖。 第3A圖與第3B圖係顯示類比/數位轉換器輸出的 第一數位訊號的分佈圖。 第4圖係顯示本發明一實施例之放大裝置的示意 圖。 第5圖表示本發明之一實施例之增益調整裝置28。 【主要元件符號說明】 10〜 可變增益放大器； 12〜 功率運算處理器； 14〜 比較電路； 16〜 輸入訊號； 18〜 輸出訊號； 21〜 天線； 22〜 前端增益級； 24〜 類比/數位轉換器； 26〜 放大裝置； 261， -增益調整裝置； 262- -乘法器； 27〜 濾波器； 28〜 增益調整裝置； 40〜 大樣本數量計算器； 41〜 大樣本偵測器； 43〜 計數器； 45〜 比較器； 47〜乘法器； 49〜累加器； 285- -增益控制裝置； 281〜訊號強度測量單元。 075 8-A31205TWF;MTKI-03-208 ;lukelee 14

Claims (1)

1. 200817867 - 十、申請專利範圍： 1·一種訊號增益控制電路，包括·· 一增益級，接收一類比訊號，藉由一第一增益因子 放大上述類比訊號，以及輸出一放大訊號，其中上述第 一增益因子係藉由一增益調整訊號以一第一週期時間週 期性調整； ? 一類比/數位轉換器，耦接至上述增益級，轉換上述 r 放大訊號成為包含複數取樣點之一第一數位訊號； 一放大裝置，耦接至上述類比/數位轉換器，根據上 述第一數位訊號的分佈的至少一特性度量，以一第二週 期時間週期性調整一第二增益因子，並將上述第一數= 訊號乘以上述第二增益因子以產生一第二數位訊號；以 及 了第一增益調整裝置，耦接至上述放大裝置，偵測 上述第二數位訊號之訊號強度，以及以上述第一週期時 間週期性產生上述增益調整訊號。 』 2·如申請專利範圍第1項所述之訊號增益控制電 路，其中上述苐二週期時間大於上述第一週期時間。 3 ·如申明專利範圍第1項所述之訊號增益控制電 路’其中上述放大裝置包括： 一第二增益調整裝置，計算上述第一數位訊號之分 佈的至少一特性度量（characteristic metnc)，根據上述至 少一分佈特性度量調整上述第二增益因子；以及 一第一乘法器，將上述第一數位訊號乘以上述第二 〇758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 15 200817867 增益因子以產生上述第二數位訊號。 4·如申請專利範圍第3項所述之訊號增益控制電 路，其中上述特性度量包括一大樣本數量，且上述大樣 本數量之樣本值大於一第一臨界值。 5·如申請專利範圍第3孕所述之訊號增益控制電 路其中上述特性度量包括一大樣本數量，且上述大樣 本數量之絕對值超過一第一臨界值。

   6·如申請專利範圍第3項所述之訊號增益控制電 路，其中上述第二增益調整裝置更根據一第一參考值以 及大於上述第一參考值之一第二參考值來調整上述第二 增盈因子。 7.如申請專利範圍帛6項所述之訊號增益控制電 :’其中當上述特性度量小於上述第一參考值時，上述 第二增益調整裝置調降上述第二增益因子。 8·如申請專利範圍第6項所述之訊號增益控制電 ί ’其!7當上述特性度量大於上述第二參考值時，上述 第一增周整裝置調升上述第二增益因子。 9.如申請專利範圍第6項所述之訊號增益控制電 路二其中當上述特性度量大於上述第-參考值且小於上 述第一苓考值時’上述第二增益調整裝置 增益因子不變。 了、乐一 項所述之訊號增益控制電 大樣本數量，且上述第二 ϊ〇·如申請專利範圍第6 路，其中上述特性度量係為一 增益調整裝置包括： 0758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 16 200817867 一 计數器，由上述偵測訊號所觸發 二周期内計算上述大樣本蓼量； 用以在上述第 第—比較裔，比較上述大樣本數量與上述第一參 一 △和上述第二參考值，當上述大樣本數量小於上述第

   茶考值時輸出一負值，當上述大樣本數量大於上述第 j考值時輸出-正值，以及當上述大樣本數量大於上 述第一 t«考值且小於上述第二參考值時輸出一零值； 、一第二乘法器，將上述第二比較器之上述輸出值乘 以一預定增量以產生一乘值；以及 累加器、’用以累加上述乘值以產生上述第二增益 因子。 n•如申請專利範圍第1項所述之訊號增益控制電 路，其中上述第二數位訊號之訊號強度係為上述第二數 位訊號之平均功率。 12·如申請專利範圍第1項所述之訊號增益控制電 路’其中上述第二數位訊號之訊號強度係為上述第二數 位訊號之平均波封功率。 13·如申請專利範圍第1項所述之訊號增益控制電 路，其中上述第一增益調整裝置包括： 一訊號強度測量單元，接收上述第二數位訊號並週 /月ϋ測i上述第二數位訊號之訊號強度；以及 〇758-A31205TWF;MTKI-〇3-208;lukelee 17 200817867 木、一，益控制裝置，耦接至上述訊號強度測量單元， 田上述第一數位訊號之訊號強度小於一第二臨界值時產 生上述增益調整訊號以增加上述第一增益因子；否則， 調整上述增益調整訊號以降低上述第一增益因子。 14.如申請專利轉圍第丨項所述之訊號增益控制電 路，更包括一濾波器耦接至上述放大裝置以及上述增益 調整裝置之間，以壓制上述第二數位訊號内之干擾。曰皿 15· —種訊號增益控制方法，包括·· 接收一類比訊號，藉由一第—增益因子放大上述類 比訊號’以及輸出-放大訊號’其中上述第—增益因子 係藉由一增益調整訊號以一第一週期時間週期性調整； 轉換上述放大訊號成為包含複數取樣點之一第一數 位訊號； 根據上述弟一數位訊號的分佈的至少一特性度量， 以二第二週期時間週期性調整一第二增益因子，並將上 述第一數位訊號乘以上述第二增益因子以產生一第二數 位訊號；以及 偵測上述第二數位訊號之訊號強度，以及以上述第 一週期時間而週期性產生上述增益調整訊號。 、16·如/請專利範圍第15項所述之訊號增益控制方 法，其中係以週期性產生上述增益調整訊號，且係以週 期性調整上述第二增益因子。 、Π·如申請專利範圍第15項所述之訊號增益控制方 去，其中上述第二週期時間大於上述第一週期時間。 〇758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee 200817867 、18.如申請專利範圍第15項所述之訊號增益控制方 法，更包括： 计异上述第一數位訊號的分佈的至少一特性度量； 根據上述至少一分佈特性度量調整上述第二增益因 子；以及 將上述第一數位訊號乘以上述第二增益因子以產生 上述第二數位訊號。 、19·如中料利範圍第18項所述之訊號增益控制方 法’，中上述特性度量包括—大樣本數量，且上述大樣 本數塁之樣本值大於一第一臨界值。 、见如中請專利範圍第18項所述之訊號增益控制方 法，中上返特性度量包括一大樣本數量，且上述大樣 本數畺之絕對值超過一第一臨界值。 、21_如中專利範圍第18項所述之訊號增益控制方 法^中係根據—第—參考值以及大於上述第一參考值 之一第二參考值來調整上述第二增益因子。 、、22.如申請專利範圍第21項所述之訊號增益控制方 中當上述特性度量小於上述第—參考值時，調降 上述弟二增益因子。 ’土 广、申请專利範圍第21項所述之訊號增益控制方 /二二當上述特性度量大於上述第二參考值時，調升 上述弟二增益因子。 :4广申請專利範圍第21項所述之訊號增益控制方 法，，、中當上述特性度量大於上述第一參考值且小於上 0758-A31205TWF；MTKI-03-208;lukelee 19 200817867 述第二參寺值時，維持上述第二增益因子不變。 法，生=圍第21項所述之訊號增益控制方 去其中上述特性度量係為-大樣本數量。 法，==請專利範圍第25項所述之訊號增益控制方 否為產㈣號指出上述第—數位訊號之—樣本是 舍為一大樣本； 、於上述第二周期内根據上述偵測訊號而計算上述大 樣本數量； ☆比較上述大樣本數量與上述第-參考值和上述第二 參考值； — f上述大樣本數量小於上述第一參考值時輸出一負 值’當上述大樣本數量大於上述第二參考值時輸出_正 值、’、ϋ及當上述大樣本數量大於上述第一參考值且小於 上述第二麥考值時輸出一零值； 將上述第一比較器之上述輸出值乘以一預定增量以 產生一乘值；以及 累加上述乘值以產生上述第二增益因子。 27·如申凊專利範圍第15項所述之訊號增益控制方 法，其中上述第二數位訊號之訊號強度係為上述第二 位訊號之平均功率。 28·如申請專利範圍第15項所述之訊號增益控制方 法’其中上述第二數位訊號之訊號強度係為上述第二數 位訊號之平均波封功率。 〇758-A312〇5TWF;MTKI-〇3>208;lukelee 200817867 29·如申請專利範圍第15項所述之訊號增益控 法，更包括： 接收上述第二數位訊號並週期性測量上述第二數位 訊號之訊號強度；以及 當上述第二數位訊號之訊號強度小於一第二臨界值 時產生上述增益調整訊號以增加上述第」增益因子；否 則’調整上述增益調整訊號以降低上述第—增益因子。 30·如申請專利範圍f 15項所述之訊號增益控制方 法’更包括壓制上述第二數位訊號内之干擾。 0758-A31205TWF;MTKI-03-208;lukelee