TWI467975B - 在通信系統中用於初始取得增益控制之方法和裝置 - Google Patents

Description

在通信系統中用於初始取得增益控制之方法和裝置

本揭示案大體上係關於在通信系統中用於初始取得增益控制之方法及裝置，且更具體言之，係關於用於當在無線通信系統接收初始取得符號時調整收發器之增益以避免歸因於不正確增益之突增的方法及裝置。

在諸如正交分頻多工(OFDM)通信系統之特定通信系統中，已知傳輸一或多個特定OFDM符號用於輔助收發器之接收器部分初始定時及頻率取得。該一或多個特定OFDM符號(其為取得導頻符號)以固定時間間隔以全功率值或最大功率值重複傳輸。收發器之接收器部分使用該等符號以獲得初始定時及頻率取得，諸如收發器何時開機或何時從一睡眠模式喚醒。

在典型收發器中，然而，使用諸如自動增益控制(AGC)之增益控制以基於所接收符號之經量測功率而設定接收器部分之增益。在某些情況下，OFDM符號可在取得導頻符號之前且不可以全功率傳輸，諸如在前述OFDM符號僅部分負載資料的情況中。在此情況中，增益控制之增益設定可經設定一過高範圍而不能以全功率適當解析下一OFDM取得導頻符號，從而導致信號放大之突增或失真。其導致初始取得失敗，從而降級收發器之接收器部分之效能。

根據本揭示案之一態樣，揭示在一無線通信系統中使用之方法。該方法包括以預定時間增量在規定時間週期內量測由收發器接收之信號的功率複數次，該信號包括複數個符號。此外，該方法包括基於在規定時間週期內所量測信號之最大功率值，在當前量測之功率高於先前量測之功率時，單向調整該收發器之增益。

根據本揭示案之另一態樣，揭示可在無線通信系統中操作之裝置。該裝置包括一處理器，其經組態以在規定時間週期內量測由收發器接收之信號的功率複數次，該信號包括複數個符號。該處理器亦經組態以在當前量測之功率高於先前量測之功率時單向調整收發器的增益，且一記憶體耦接至該處理器。

根據本揭示案之另一態樣，揭示可在無線通信系統中操作之另一裝置。該裝置包括：用於在規定時間週期內量測由收發器接收之信號之功率複數次的構件，其中該信號包括複數個符號；及用於在當前量測之功率高於先前量測之功率時單向調整收發器之增益的構件。

根據本揭示案之另一態樣，揭示一電腦程式產品。該電腦程式產品包括一電腦可讀媒體，其具有使至少一電腦在規定時間週期內量測由收發器接收之信號之功率複數次的程式碼，該信號包括複數個符號。該電腦可讀媒體亦包括用於在當前所量測之功率高於先前所量測之功率時使該至少一電腦單向調整收發器之增益的程式碼。

本揭示案之特徵、本質及優勢將自結合隨附圖式之以下詳細描述而變得顯而易見，在圖中相同參考字符在全文中相應地標識。

本揭示案包括方法及裝置，其確保在收發器之接收器部分中的一增益設定經設定地足夠低以避免在初始定時及頻率取得期間突增或失真。方法及裝置藉由量測在一信號中之所接收符號之功率值而設定接收器增益，該信號發生在等於初始取得導頻符號之週期的時間週期內。增益經單向調整(亦即，減少)以得到所接收之最高功率符號，因此確保增益經適當設定地足夠低以用於初始取得導頻符號之全功率或最大功率而沒有放大器引起的突增或失真。

圖1說明在一通信系統中多次接收之OFDM符號隨時間變化之功率位準的例示圖表。自圖1可見，OFDM信號中特定符號之功率位準通常在符號之間變化。取得導頻符號(其通常在超框之序文中傳輸)以一已知功率位準及週期T傳輸。圖1之實例說明兩個相鄰取得符號102及104，且其出現在每一時間週期T(見箭頭106)。諸如102及104之取得符號總是以一預定功率值傳輸，其為該實例中最大功率值(P_maximai )。

根據以上簡單解釋，介於取得導頻102與104之間的符號(諸如108、110、112及114)不以全功率或最大功率傳輸。在習知收發器中，自動增益控制(AGC)將基於每一符號之所量測之功率位準為每一符號調整增益。因此在較低功率符號在全功率取得符號之前的情況下，諸如符號116及118分別正好發生在取得導頻102及104之前，用於符號116及118之增益設定與全功率符號102及104所需之增益設定相比較而將相當高。因此，收發器不能總是足夠快地回應，尤其在收發器喚醒或開啟之後在初始定時及頻率取得期間，從而向下調整增益以便避免突增或失真。該突增或失真可使收發器不正確地估計符號，導致不成功的定時及頻率取得。先前符號與取得符號之間功率位準之較大差異增加誤差可能性。

圖2說明用於在初始定時及頻率取得期間在收發器中調整增益之過程的流程圖。如區塊202所示，過程200藉由在規定時間週期內量測由收發器接收之信號的功率複數次而開始。在區塊202之程序中，該規定時間週期可為取得導頻符號之間的時間週期T。應注意設定量測時間週期為T確保將接收及量測至少一取得導頻符號。另外，量測信號功率之複數次或範例可以設定於一時間長度之時間間隔，以確保在功率量測中表示信號之每一符號。返回參看圖1，作為一實例，可知若等於取得導頻週期T之規定時間週期在如時間週期120所說明之取得導頻之間的某時間開始及結束，則確保量測至少一取得導頻(例如，104)。

流程自區塊202進行至區塊204，在區塊204中在當前所量測之功率高於先前所量測之功率時單向調整收發器之增益。應進一步注意到該增益經單向向下調整至一最小值以得到全功率符號或最大功率符號(亦即，取得符號)而沒有放大器之突增或失真。應注意，不同於諸如AGC之典型增益控制，過程200在一個方向(亦即，單向)上調整增益。因此，例如，若所量測之第一符號導致向下增益調整，則過程200之單向調整確保若後續量測之符號具有比第一符號低的功率則稍後不會增加增益，其原本為習知AGC中之情況。

儘管過程200說明發生在複數個符號量測之後設定增益之過程，但應瞭解到接收器之增益(例如，AGC增益)可在量測每一符號之後設定。因此，區塊202及204中之過程將在規定時間週期內重複執行，其在收發器取得該取得導頻符號用於初始定時及頻率取得之前。另一說明該過程之實例稍後將結合圖3較詳細地解釋。

在於區塊204處適當設定增益之後，流程進行至區塊206，在區塊206中收發器試圖取得該取得導頻。在收發器試圖取得該取得導頻之後，如決定區塊208所示，可確定該取得是否成功。若取得成功，則定時及頻率已取得且該過程200結束。若取得不成功，則流程返回至區塊202，在區塊202中程序可重複一或多個後續規定時間週期直至成功執行定時及頻率取得。一旦過程200以成功取得而結束，使AGC之增益控制返回至正常操作用於接收及處理所接收之符號。

出於解釋簡單之目的，雖然過程200經展示及描述為一連串或許多動作，應瞭解該等所述動作並不限於其次序，且可以不同次序發生或與其他所述之動作同時發生。舉例而言，習知此項技術者應瞭解方法可或者表示為一連串相關狀態或事件，諸如以狀態圖之形式。此外，根據本揭示案所揭示之方法，並不需要所有所述之動作來實施一方法。應進一步注意圖2所說明之過程可由一或多個處理器、自動增益控制(AGC)模組或其組合來實施。

圖3說明在初始取得期間用於增益控制之另一例示性方法的流程圖。如圖所示，如區塊302中所說明方法300以設定時間t等於零(0)開始。在時間t初始化之後，流程進行至區塊304，在區塊304中量測在時間零之信號功率(E(0))。在信號功率量測之後，流程進行至區塊306，在區塊306中作為所量測功率之函數來調整收發器之接收器部分之增益g(例如，g=f(E(0))。

在於區塊306中設定接收器增益之後，流程進行至區塊308，在區塊308中時間計數增加一預定時間間隔。作為間隔之一實例，長度可為符號時間間隔之1/4以確保量測在信號中接收之每一符號。增加時間t之後，流程進行至區塊310，在區塊310中在增加之時間(E(t))量測所接收之信號功率。在區塊310中功率量測之後，流程進行至決定區塊312，在區塊312中確定當前所量測之信號功率(E(t))是否大於最大先前量測。換言之，可確定當前量測之信號功率的增益函數f(E(t))是否小於當前增益設定g。若作為當前量測功率之函數的增益小於當前設定增益g，則其表示功率位準E(t)較大且減少相應增益設定以適應較高功率位準。因此，若所量測之信號功率不大於最大先前量測，則流程返回至區塊308以增加至下一時間t且在該時間量測信號功率。

另一方面，若在區塊312所量測之信號功率大於最大先前量測，則流程進行至區塊314，在區塊314中設定接收器增益g等於當前所量測功率之增益函數(亦即，f(E(t)))。在區塊314之後，流程進行至區塊316，在區塊316中確定當前增加之時間t是否大於規定時間週期T，其為在信號內取得導頻符號之時間週期。若時間週期T仍未得知，則流程返回至區塊308用於下一時間t之增加。

若時間週期T如在區塊316經決定而經過，則流程進行至區塊318，接收器在區塊318中初始化定時及頻率取得。應注意現設定增益設定g以適應所接收信號之最大功率位準，藉此改進誤差將歸因於基於較低功率符號之增益設定而不會發生之可能性。初始化定時及頻率取得之後，流程進行至決定區塊320以確定定時及頻率取得是否成功。若不成功，則流程返回至區塊302，在區塊302中重複功率量測及增益設定之過程直至成功取得。若取得成功，則過程300結束，且收發器及增益控制之操作返回至正常操作用於接收及處理信號。

圖4說明一可實施圖2及圖3所說明之方法之收發器裝置的實例。該裝置400包括一前端處理模組402，其接收諸如OFDM信號之輸入RF信號。該前端處理包括A/D轉換，以及如模組404所說明之自動增益控制(AGC)。信號接著傳至一取樣器406，其設定一取樣窗用於解析所傳遞之符號，接著信號傳至快速傅立葉變換(FFT)408。舉例而言，該FFT 408執行該信號之快速傅立葉變換以自頻域轉換至時域。發送經轉換之信號至解調變器410以根據任何數目的已知調變方案來解調變該信號。

FFT 408之輸出亦傳遞至處理器412，諸如數位信號處理器(DSP)或任何其他適合處理器。該處理器可包括通道估計414及時間追蹤416之效能。儘管通道估計及時間追蹤作為模組展示於處理器412中，該等模組亦可由獨立硬體、軟體或韌體實施。

結合實施上述之關於圖2及圖3之方法，處理器可與AGC 404通信以實施增益控制。詳言之，如通信連接418所說明，AGC 404可經組態以量測傳入信號之功率及傳達該等功率量測至處理器。接著，處理器412可經組態以確定信號之所量測功率是否小於當前最大量測，及計算增益或發信號至AGC 404以基於具有大於先前最大量測功率之值的所量測信號功率而計算增益。此通信由圖4中之通信線路420說明。

在規定時間週期T後，如前所述，處理器412結合FFT 408、通道估計414及定時追蹤316可接著取得該取得導頻通道以確定初始定時及頻率。初始取得之後，處理器412可發信號至AGC 404以恢復正常增益控制操作。

圖4亦展示處理器412與取樣器406通信以設定定時窗用於FFT 408，及亦與解調變器410通信以解調變所接收符號中之資料，且接著將該等解碼符號傳至解碼器422用於根據任何數目之適合編碼方案解碼。解碼器422輸出一位元流至收發器之其他處理元件用於進一步處理。應注意，包括一記憶體器件424以儲存使處理器412實行本文所揭示之方法及操作之指令，該記憶體器件可由任何數目之已知儲存器件組成。

圖5說明可在收發器中使用以在初始定時及頻率取得期間設定增益之裝置的另一實例。如圖所說明，裝置500包括一處理器502，其用於在規定時間週期(例如，T)內複數次量測一信號(例如，RF信號)的功率。應注意，作為一實例，處理器500可由AGC 404及處理器412實施。由處理器502確定之功率量測輸出至處理器504，用於在當前所量測之功率高於先前所量測之功率時單向調整收發器之增益。作為實例，處理器504亦可由AGC 404、處理器412或兩者之組合實施。在此應注意，儘管由AGC對處理器504之實施可經具體化，但AGC之操作將與正常操作有所改變以在初始取得週期內實行單向調整。

裝置500進一步包括處理器506，其用於在處理器504設定或調整增益之後取得一取得導頻符號。應注意，作為實例，處理器506可經由使用取樣器406、FFT 408及處理器412而實施。

應瞭解所揭示過程中之步驟的特定次序或階層為例示性方法之實例。基於設計偏好，應瞭解過程中之步驟的特定次序或階層可在本揭示案之範疇內重新排列。隨附方法主張將不同步驟之該等元素呈現在一樣本次序中，且並不意欲限於所呈現之特定次序或階層。

習知此項技術者應瞭解資訊及信號可使用多種不同技術中之任一者來表現。舉例而言，在上文描述中參考之資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及晶片可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子、或其任何組合來表現。

習知此項技術者應進一步瞭解，結合本文所揭示之實施例而描述之各種說明性邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可經實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為了清楚說明硬體與軟體之互換性，各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟已根據其功能性而在上文大體描述。該功能性經實施為硬體還是軟體取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。熟習此項技術者對於每一特定應用可以不同方式來實施所述之功能性，但該等實施決定不應解釋為偏離本揭示案之範疇。

結合本文所揭示之實施例而描述之各種說明性邏輯區塊、模組及電路可藉由通用處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件、或經設計以執行本文所述之功能的任何組合而實施或執行。通用處理器可為微處理器，但在替代實施例中，該處理器可為任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可經實施為計算器件之組合，例如DSP與一微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器或任何其他此類組態。

結合本文所揭示之實施例而描述之方法之步驟或演算法可直接實施於硬體、由處理器執行之軟體模組或兩者之組合中。一軟體模組可駐存於RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、抽取式磁碟、CD-ROM或此項技術中已知之任何其他形式的儲存媒體中。一例示性儲存媒體(例如，圖4中之記憶體424)耦接至處理器(例如，圖4中之處理器412)，使得該處理器可自儲存媒體讀取資訊及寫入資訊至該儲存媒體。在替代實施例中，儲存媒體可整合於處理器。處理器與儲存媒體可駐存於ASIC中。ASIC可駐存於一使用者終端機中。在替代實施例中，處理器與儲存媒體可作為離散組件駐存於使用者終端機中。

上述之實例僅為例示性的，及習知此項技術者現可在不脫離本文所揭示之發明概念的情況下大量利用上述實例且偏離上述實例。該等實例之不同修改對於習知此項技術者可顯而易見，且本文界定之一般原理可在不脫離本文所述之新穎態樣之精神或範疇的情況下應用於其他實例，例如用於即時訊息傳遞服務或任何一般無線資料通信應用中。因此，本揭示案之範疇並不意欲限於本文所示之實例，而是符合與本文所揭示之原理及新穎特徵一致之最廣範疇。本文專門使用字"例示性"來意謂"用作一實例、範例或說明"。本文所述之作為"例示性"之任何實例並非必須理解為優於其他實例。因此，本文所述之新穎態樣由以下申請專利範圍單獨界定。

102、104．．．取得符號

106．．．箭頭

108、110、112、114、116、118．．．符號

120．．．時間週期

400．．．裝置

402．．．前端處理模組

404．．．自動增益控制(AGC)、模組

406．．．取樣器

408．．．快速傅立葉變換(FFT)

410．．．解調變器

412．．．處理器

414．．．通道估計

416．．．時間追蹤

418．．．通信連接

420．．．通信線路

422．．．解碼器

424．．．記憶體器件

500．．．裝置

502．．．用於在規定時間週期內量測所接收信號之功率複數次的處理器

504．．．用於在當前量測之功率高於先前量測之功率時單向調整收發器增益的處理器

506．．．用於取得取得導頻符號之處理器

圖1為在一通信系統中多次接收之OFDM符號隨時間變化之功率位準的例示圖表；

圖2為用於在初始定時及頻率取得期間在收發器中調整增益之過程的流程圖；

圖3說明用於在初始取得期間增益控制之另一例示性方法的流程圖；及

圖4說明一可實施圖1及圖2所說明之方法的例示性收發器裝置。

圖5說明可在收發器中使用以在初始定時及頻率取得期間設定增益之裝置的另一實例。

102、104．．．取得符號

106、108、110、112、114、116、118．．．符號

120．．．時間週期

Claims (15)

1. 一種在一無線通信系統中使用之方法，該方法包含：利用一收發器接收一信號；在複數個量測時間範例處量測該信號之一功率以產生經量測功率值之複數個分別對應的範例，該信號包括複數個符號；確定經量測功率值之一個該範例是否大於經量測功率值之一先前最大之該範例；繼續該量測及該確定直到確定經量測功率值之一個該範例大於經量測功率值之一先前最大之該範例為止；及回應於該確定以設定該收發器之一增益。
2. 如請求項1之方法，其進一步包含：在一規定時間週期結束後且該增益經設定後取得一初始取得符號。
3. 如請求項2之方法，其中該規定時間週期等於該信號中之兩個相鄰初始取得符號之間的一固定週期性的時間週期。
4. 如請求項1之方法，其中該方法至少在一初始收發器定時及頻率取得週期之前或在此期間執行。
5. 如請求項1之方法，其中該複數個符號包含正交分頻多工符號。
6. 一種可在一無線通信系統中操作之裝置，該裝置包含：一處理器，其經組態以：在複數個量測時間範例處量測一信號之一功率以產 生經量測功率值之複數個分別對應的範例，該信號由一收發器所接收且包括複數個符號；確定經量測功率值之一個該範例是否大於經量測功率值之一先前最大之該範例；繼續該量測及該確定直到確定經量測功率值之一個該範例大於經量測功率值之一先前最大之該範例為止；及回應於該確定以設定該收發器之一增益。
7. 如請求項6之裝置，其中該處理器進一步經組態以在一規定時間週期結束後且該增益經設定後取得一初始取得符號。
8. 如請求項7之裝置，其中該規定時間週期等於該信號中之兩個相鄰初始取得符號之間的一固定週期性的時間週期。
9. 如請求項6之裝置，其中該處理器進一步經組態以在一初始收發器定時及頻率取得週期之前或在此期間設定該增益。
10. 一種可在一無線通信系統中操作之裝置，該裝置包含：量測構件，其用於在複數個量測時間範例處量測一信號之一功率以產生經量測功率值之複數個分別對應的範例，該信號由一收發器所接收且包括複數個符號；確定構件，其用於確定經量測功率值之一個該範例是否大於經量測功率值之一先前最大之該範例；繼續構件，其用於繼續該量測及該確定直到確定經量 測功率值之一個該範例大於經量測功率值之一先前最大之該範例為止；及設定構件，其用於回應於該確定以設定該收發器之一增益。
11. 如請求項10之裝置，其進一步包含：取得構件，其用於在一規定時間週期結束後且該增益經設定後取得一初始取得符號。
12. 如請求項11之裝置，其中該規定時間週期等於該信號中之兩個相鄰初始取得符號之間的一固定週期性的時間週期。
13. 如請求項10之裝置，其中該量測、確定、繼續及設定至少在一初始收發器定時及頻率取得週期之前或在此期間發生。
14. 一種電腦程式產品，其包含：一電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含：用於使至少一電腦在複數個量測時間範例處量測一信號之一功率以產生經量測功率值之複數個分別對應的範例之程式碼，該信號由一收發器所接收且包括複數個符號；用於使該至少一電腦確定經量測功率值之一個該範例是否大於經量測功率值之一先前最大之該範例之程式碼；用於使該至少一電腦繼續該量測及該確定直到確定經量測功率值之一個該範例大於經量測功率值之一先前 最大之該範例為止之程式碼；及用於使該至少一電腦回應於該確定以設定該收發器之一增益之程式碼。
15. 如請求項14之電腦程式產品，其中該電腦可讀媒體進一步包含：用於使該至少一電腦在一規定時間週期結束後且該增益經設定後取得一初始取得符號之程式碼。