1. Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к радиосвязи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к улучшению устойчивости связного приемника к помехам во время связи.
2. Уровень техники
Существует множество типов сотовых радиотелефонных систем. Эти системы включают усовершенствованную мобильную телефонную систему (УМТС) и две цифровые сотовые системы: множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР) и множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР). Цифровые сотовые системы обеспечивают решение проблем, связанных с пропускной способностью, свойственных системе УМТС.
Все сотовые радиотелефонные системы используют множество антенн, покрывающих географическую область. Антенны излучают в область, называемую ячейкой. Ячейки УМТС отдельны и отличны от ячеек МДКР. Это может привести к тому, что антенна для ячейки одной системы может оказаться в ячейке другой системы. Внутри конкретной системы (УМТС, МДКР или МДВР) могут также существовать два провайдера обслуживания связи в данной области. Эти провайдеры часто предпочитают размещать ячейки на географических участках, отличных от их конкурента. Следовательно, возникают ситуации, в которых радиотелефон системы А может находиться далеко от ближайшей ячейки системы А и в то же время близко к ячейке системы В. Эта ситуация означает, что полезный принимаемый сигнал будет слабым при наличии сильной многочастотной помехи.
Такое перекрещивание антенн системы может вызывать проблемы для мобильного радиотелефона, который зарегистрирован в одной системе, такой как система МДКР, и перемещается около антенны другой системы, такой как антенна УМТС. В этом случае сигналы от антенны УМТС могут интерферировать с сигналами МДКР, получаемыми радиотелефоном по причине близости ячейки УМТС или повышенной мощности сигнала прямой линии связи УМТС.
Многочастотная помеха, случайно принимаемая радиотелефоном от сигналов УМТС, создает искажение приема или паразитные сигналы. Если они попадают в диапазон, используемый радиотелефоном МДКР, они могут ухудшить работу приемника и демодулятора.
Часто случается, что система УМТС создает непреднамеренно помехи системе конкурента для несущих (А и В диапазонов). Задача несущей частоты сотовой системы - обеспечивать высокое отношение сигнала к шуму (S/N) для всех пользователей соответствующих систем путем размещения ячеек близко или рядом с их пользователями и излучения мощности, разрешенной Федеральной комиссией связи (ФКС), для каждого канала УМТС. К сожалению, данная методика обеспечивает лучшее качество сигнала для несущей системы ценой создания помех системе конкурента.
Интермодуляционные искажения, такие как вызванные приведенной выше ситуацией, определяются в терминах пикового уровня паразитных сигналов, создаваемого двумя или более тональными сигналами, поступающими в приемник. Наиболее часто уровень искажения третьего порядка для приемника определяется, как "точка перехвата (приема) на входе" третьего порядка или ТПВЗ. ТПВЗ определяется, как входная мощность (в форме двух тональных сигналов), необходимая для того, чтобы создать искажение третьего порядка, равное входной мощности двух тональных сигналов. Как показано на фиг.13, ТПВЗ может быть линейно экстраполирована только тогда, когда нелинейный элемент, такой как усилитель, находится в состоянии ниже порога насыщения.
Как показано на фиг.14, искажение третьего порядка возникает, когда два тональных сигнала поступают в приемник. Тональный сигнал #1 имеет частоту fl при уровне мощности Р1, выражаемой в дБ на мВт. Тональный сигнал #2 имеет частоту f2 при уровне мощности Р2, выражаемой в дБ на мВт. Как правило, Р2 устанавливают равным P1. Искажение третьего порядка будет создано при частотах 2*f1-f2 и 2*f2-f1 при уровне мощностей Р12 и Р21 соответственно. Если Р2 устанавливают равным Р1, тогда паразитные составляющие должны быть равны или Р12 и Р21 должны быть равны. Сигнал fc вводится при уровнях мощности Рс, чтобы показать, что добавляемое искажение равно низкому уровню сигнала. Если имеется фильтр, который фильтрует f1, f2 и f21 после того, как было создано искажение, то мощность при частоте f12 будет продолжать интерферировать с мощностью сигнала частотой fc. К примеру, на фиг.14, применительно к МДКР, задача состоит в том, что интермодуляционная составляющая Р12 должна бы быть равна мощности сигнала - 105 дБ на мВт, для общей мощности двух тональных сигналов - 43 дБ на мВт, таким образом ТПВЗ должна быть > - 9 дБ на мВт.
Как хорошо известно из уровня техники, ТПВЗ для одного нелинейного элемента определяется следующим образом:
ТПВЗ = +Рin (дБ на мВт)
Если P1= P2, тогда Pin = Р1+3дБ или Р2+3дБ (дБ на мВт) и
IM3=P1-P12= P2-Р21 = Р2-P12 = P1-Р21 (дБ)
Для каскадного ТПВЗ, где используется больше нелинейных элементов, выражение выглядит следующим образом:
TПВЗ = -10•log10[10(Усиление -ТПВЗэлемента )/1010+(-ТПВЗ пред ыдущее) 10]
где Усиление = усиление на входе элемента.
Следовательно, один путь улучшить каскадный ТПВЗ приемника - это понизить усиление перед первым нелинейным элементом. В этом случае малошумящий усилитель (МШУ) и преобразователь частоты ограничивают ТПВЗ. Однако нужно определить и другую величину, которая устанавливает чувствительность или нижний предел принимаемого сигнала без помех. Эта величина в технике определяется как коэффициент шума (КШ). Если усиление приемника снижено для улучшения ТПВЗ (и устойчивости к помехам), КШ (и чувствительность к малым полезным сигналам) уменьшается.
Для элементов в каскаде в приемнике выражение принимает вид
где КШе - коэффициент шума элемента,
KШi - каскадный коэффициент шума до соответствующего элемента,
Усиление - текущее усиление до соответствующего элемента.
"Наилучший" каскадный КШ может быть достигнут, если усиление до соответствующего элемента максимизируется, что входит в противоречие с требованием "наилучшей" каскадной ТПВЗ. Для КШ данного элемента и приемника и для ТПВЗ существует ограниченное множество значений усиления для каждого элемента, которые удовлетворяют всем требованиям.
Обычно приемник проектируют с КШ и ТПВЗ в качестве предварительно определенных констант, поскольку обе эти величины задают динамический диапазон работы приемника с учетом помех и без учета помех. Усиление, КШ и ТПВЗ каждого устройства оптимизируют на основе габаритов, стоимости, потребляемого теплового, статического и активного тока элемента. В случае двухрежимного портативного сотового приемника системы МДКР и ЧМ (частотной модуляции) стандарт МДКР требует КШ, равного 9 дБ при минимальном сигнале. Другими словами, для режима МДКР требование к чувствительности соответствует отношению С/Ш, равному 0 дБ при - 104 дБ на МВт. Для режима ЧМ данное требование соответствует отношению С/Ш, равному 4 дБ при -116 дБ на мВт. В обоих случаях требования могут быть перенесены на КШ следующим образом:
КШ = S (дБ на мВт) - -Ntherm (дБ на мВт/Гц) - Сигнал BW (дБ/Гц),
где S - минимальная сигнальная мощность, для минимального отношения С/Ш,
Ntherm - минимальный уровень теплового шума (-174 дБ на мВт/Гц, @ 290 К),
и Сигнал BW (дБ/Гц) есть ширина полосы частот сигнала.
Поэтому МДКР КШ = -104 дБ на мВт-0 дБ-(-174 дБ на мВт/Гц)-61 дБ/Гц = 9дБ,
ЧМ КШ = -116 дБ на мВт-4 дБ-(-174 дБ на мВт/Гц)-45 дБ/Гц = 9дБ,
где -61 дБ на мВт/Гц - шумовая полоса частот для МДКР канала,
- 45 дБ на мВт/Гц - шумовая полоса частот для ЧМ канала.
Однако КШ приемника необходимо учитывать только, когда сигнал близок к минимальному уровню, а ТПВЗ - только при наличии помех или МДРК сигналов высокой мощности.
Есть только два пути обеспечить зону уверенного приема в областях, где несущая создает сильную помеху. Одно решение - это использовать ту же технику, т. е. расположить свои ячейки совместно с ячейками конкурента. Другое решение - это увеличить устойчивость приемника к помехам. Одним из путей улучшения устойчивости приемника является увеличение в нем силы тока. Это, однако, не приемлемо для портативного устройства радиосвязи, которое использует мощность батареи питания. Повышение силы тока приведет к более быстрому расходу ресурса батареи и, следовательно, уменьшению разговорного времени и времени работы радиотелефона в режиме ожидания. Таким образом, существует необходимость минимизировать в радиотелефоне многочастотную помеху без изменения потребляемого тока.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ, соответствующий настоящему изобретению, используется для настройки усиления приемного контура, чтобы улучшить устойчивость приемника к помехам. Данный контур содержит МШУ, который усиливает принимаемый сигнал. Мощностью принимаемого сигнала управляют включением или блокировкой МШУ в соответствии со значением измеренной мощности принимаемого сигнала. Уровень принимаемой мощности периодически сравнивают с пороговой величиной. Когда уровень принимаемой мощности больше пороговой величины, МШУ блокируют. МШУ деблокируют, когда уровень принимаемой мощности меньше пороговой величины, и не обнаружены значительные интермодуляционные составляющие.
Интермодуляционные составляющие обнаруживают при кратком деблокировании МШУ и обнаружении изменения в измеренной мощности сигнала. Если обнаруженное изменение больше, чем предварительно определенная величина, то присутствуют значительные интермодуляционные составляющие и МШУ не деблокируют. Однако, если обнаруженные изменения меньше предварительно определенной величины, то присутствуют незначительные интермодуляционные составляющие и МШУ деблокируют.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - функциональная схема устройства, соответствующего настоящему изобретению для повышения устойчивости приемника;
фиг.2 - функциональная схема альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг.3 - функциональная схема альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 - функциональную схему альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 - график отношения несущей к шуму в зависимости от принятой на входе радиочастотной (РЧ) мощности в соответствии с вариантом осуществления по фиг.7;
фиг. 6 - график отношения несущей к шуму в зависимости от принятой на входе радиочастотной (РЧ) мощности в соответствии с вариантом осуществления по фиг.8;
фиг.7 - функциональная схема альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг.8 - график мощности помех в зависимости от мощности сигнала без использования устройства, соответствующего настоящему изобретению;
фиг.9 - график мощности помех в зависимости от мощности сигнала в соответствии с альтернативным вариантом осуществления устройства, соответствующего настоящему изобретению;
фиг.10 - функциональная схема альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг. 11 - функциональная схема альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг. 12 - функциональная схема альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг. 13 - график измеренных значений нелинейных характеристик передачи и искажения;
фиг.14 - спектральные характеристики составляющих искажения;
фиг. 15 - функциональная схема способа определения мощности принимаемого сигнала в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.16 - блок-схема процесса регулировки усиления в данном изобретении;
фиг. 17 - блок-схема процесса регулировки усиления в альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения.
Задачей настоящего изобретения является изменение КШ и ТПВЗ приемника для улучшения ТПВЗ (или устойчивости к помехам), без риска для КШ, когда это необходимо. Такое "улучшение" работы осуществляется путем изменения усиления первого активного элемента в приемнике. Усиление может варьироваться путем изменения усиления МШУ в непрерывном диапазоне или выключения малошумящего усилителя с использованием обходных переключателей.
Функциональная схема предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения приведена на фиг.1. Данный вариант осуществления использует настройку усиления МШУ 115 на непрерывной основе, с применением настраиваемого регулятора 110 усиления (НРУ) во входных каскадах приемника. Непрерывный НРУ 110 в входных каскадах приемника обеспечивает преимущество линейности при минимальном РЧ уровне на входе, в то время как НРУ 120 на передающей стороне может снизить требования к НРУ 125 и 130 на промежуточной частоте (ПЧ).
Рассматриваемый вариант осуществления определяет мощность на выходе МШУ 115. Детектор 105 мощности измеряет мощность сигнала и мощность активных помех вместе на РЧ. В таком варианте осуществления, детектор 105 мощности может непрерывно понижать усиление МШУ 115 при значениях принимаемой мощности ниже величины - 65 дБ, мВт/Гц, которая используется в последующих вариантах осуществления "с переключаемым усилением", приведенных на фиг.7, фиг.10, фиг.11 и фиг.12.
В предпочтительном варианте осуществления детектор 105 мощности определяет мощность принимаемого сигнала и активных помех на РЧ. Принимаемая мощность проходит через фильтр низких частот синхронного детектора и используется для настройки приемного НРУ 110, таким образом настраивая точку приема принимающих компонентов устройства. Усиление понижается, когда измеренная мощность растет, и усиление повышается, когда измеренная мощность понижается. Данный вариант осуществления может также комбинировать МШУ 115 и НРУ 110 для создания МШУ с переменным усилением, таким образом избегая необходимости в отдельном блоке НРУ 110. Мощность передающего НРУ 120, расположенного перед усилителем 150 мощности, регулируется таким же образом, как и мощность приемного НРУ 110 с целью поддержать общий уровень передаваемой мощности.
Усилители 125 и 130 с НРУ расположены после преобразователей 135 и 140 частоты, чтобы регулировать усиление после того, как активные помехи уже отфильтрованы посредством полосового фильтра 145. Усилители 125 и 130 НРУ выполняют обычную для системы МДКР функцию регулировки мощности в разомкнутом контуре, регулировки мощности в замкнутом контуре и компенсации. ПЧ НРУ 125 и 130 необходимы вследствие требования широкого динамического диапазона для системы МДКР. Обычно такие НРУ 125 и 130 имеют диапазон усиления более 80 дБ. Приемный и передающий НРУ 125 и 130 после преобразователей частоты настраиваются другим детектором 150 мощности, который измеряет общую мощность после того, как принимаемый сигнал был преобразован с понижением частоты. Детектор 150 мощности понижает усиление НРУ 125 и 130, когда мощность сигнала, преобразованного с понижением частоты, повышается, и повышает усиление НРУ 125 и 130, когда мощность преобразованного с понижением частот сигнала понижается.
В предпочтительном варианте осуществления принимаемые сигналы находятся в диапазоне частот 869 - 894 МГц. Передаваемые сигналы лежат в диапазоне частот 824 - 849 МГц. Альтернативные варианты осуществления используют различные частоты.
График, приведенный на фиг.5, иллюстрирует преимущества данного подхода с использованием НРУ. Левая Y-ось показывает отношение несущей к шуму в зависимости от принимаемой входной мощности, причем в качестве параметра используется уровень активных помех. Правая Y-ось показывает суммарную мощность активных помех для постоянного отношения мощности на несущей к мощности активной помехи (C/J), как функцию принимаемой входной мощности. Когда активные помехи отсутствуют (-100 дБ на мВт/Гц), устройство радиосвязи работает, как при отсутствии РЧ НРУ. Когда активные помехи увеличиваются, C/N понижается, но действительная линейность также возрастает. В рассмотренном примере динамический диапазон на РЧ равен 30 дБ, и порог, при котором РЧ НРУ становится активным, соответствует точке, в которой мощность активных помех больше, чем -25 дБ на мВт/Гц.
Альтернативный вариант осуществления способа непрерывной настройки усиления иллюстрируется на фиг.2. В данном варианте осуществления активные помехи фильтруются посредством полосового фильтра 205 перед тем, как детектор 210 мощности определяет уровень мощности преобразованного с понижением частоты сигнала. Пороговый детектор 225 определяет, когда уровень мощности сигнала достигает некоторой величины, в данном варианте осуществления это -105 дБ, мВт/Гц, и потом понижает усиление НРУ 230 и 235, пока мощность сигнала превышает уровень мощности. Если уровень мощности сигнала становится ниже этого порога, усиление НРУ 230 и 235 повышается. Усиление НРУ 215 и 220 после преобразователей 240 и 245 частоты настраивается непрерывно без проверки на предварительно установленную пороговую величину мощности, осуществляя обычную для системы МДКР регулировку мощности НРУ.
График для рассматриваемого варианта осуществления представлен на фиг.6. Если пороговая величина устанавливается равной -105 дБ, мВт/Гц, соответствующей минимальному уровню принимаемого РЧ сигнала, отношение C/N растет не так быстро, как в случае отсутствия РЧ НРУ. Преимущество этого варианта осуществления в том, что выигрыш в линейности начинается при очень низкой РЧ входной мощности, при этом не нужен детектор принимаемой РЧ мощности, и контур НРУ обнаруживает только мощность сигнала. Следовательно, контур НРУ является более простым, чем при определении РЧ мощности.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения представлен на фиг. 3. Этот вариант осуществления работает аналогично варианту осуществления, представленному на фиг.1. Единственное различие заключается в размещении НРУ 301 до МШУ 305 в приемном тракте.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения представлен на фиг. 4. В данном варианте осуществления используется аттенюатор 405 между антенной 410 и дуплексером 415. Вносимое ослабление регулируется детектором 420 мощности, включенным после МШУ 425. Детектор 420 мощности измеряет мощность принимаемого сигнала и активных помех, фильтрует ее и сравнивает с предустановленной пороговой величиной. В этом воплощении пороговая величина равна -25 дБ, мВт/Гц. Когда суммарная мощность сигнала и активных помех достигает установленного порога, ослабление, вносимое аттенюатором 405, увеличивается. Такая настройка может осуществляться либо фиксированными значениями в цифровом варианте, либо непрерывно. НРУ 430 и 435 после преобразователей частоты 440 и 445 настраиваются тем же способом, что и в предпочтительном варианте осуществления, приведенном на фиг.1.
Альтернативный вариант осуществления устройства, соответствующего настоящему изобретению, представлен на фиг.7. В этом варианте осуществления используют переключатели 701 и 702 для изменения усиления входных каскадов.
Действительный уровень переключения зависит от отношения сигнала к шуму, как функция уровня сигнала, или коэффициента шума, для специального проектирования радиотелефонов системы МДКР. Настоящее изобретение может быть использовано в радиотелефоне системы УМТС, однако характеристики переключения будут меняться для обеспечения соответствия различным рабочим точкам.
Рассматриваемый вариант осуществления содержит антенну 725, которая принимает и передает радиосигналы. Приемный и передающий тракты в устройстве радиосвязи связаны с антенной 725 через дуплексер 720, который отделяет принимаемые сигналы от передаваемых сигналов.
Принятый сигнал поступает в МШУ 703, который включен между двумя переключателями 701 и 702. Один переключатель 701 подсоединяет МШУ 703 к дуплексеру 720, второй переключатель 702 подсоединяет МШУ 703 к полосовому фильтру 704. В предпочтительном варианте осуществления переключатели 701 и 702 - это однополюсные арсенид-галлиевые переключатели на два положения.
МШУ 703 присоединен к одному полюсу каждого переключателя таким образом, что когда оба переключателя 701 и 702 подключаются к этим полюсам, то принятый сигнал подается МШУ 703 и усиленный сигнал от МШУ 703 проходит к полосовому фильтру 704. Полосовой фильтр 704 в этом варианте осуществления имеет полосу частот 869 - 894 МГц. В альтернативных вариантах осуществления используются различные диапазоны в зависимости от частот принимаемых сигналов.
Обходной тракт подсоединен к другому полюсу каждого переключателя. Когда переключатели 701 и 702 установлены в другом положении, принятый сигнал от дуплексера 720 обходит МШУ 703 и поступает в полосовой фильтр 704. В данном варианте осуществления эти переключатели 701 и 702 управляются микроконтроллером радиотелефона 740. В альтернативном варианте осуществления для управления этими переключателями используют отдельный контроллер. При желании, в других вариантах осуществления в обходной тракт 730 может вноситься ослабление.
После того, как полосовой фильтр 704 отфильтровывает принимаемый сигнал, отфильтрованный сигнал преобразовывается с понижением частоты на более низкую ПЧ для использования остальными компонентами устройства радиосвязи. Преобразование с понижением частоты осуществляется путем смешивания 705 принимаемого сигнала с другим сигналом, имеющим частоту, установленную цепью 707 фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), которая управляется генератором 706, управляемым напряжением. Данный сигнал усиливается 750 перед поступлением в преобразователь частоты 705.
Преобразованный с понижением частоты сигнал от преобразователя частоты 705 поступает на УНР 708 и 709. Рассматриваемые УНР 708 и 709 используются радиотелефоном для регулировки мощности по замкнутой петле, как известно из уровня техники.
В соответствии со способом по настоящему изобретению микроконтроллер 740 управляет мощностью принимаемого сигнала. Когда мощность превышает -65 дБ, мВт/Гц, микроконтроллер 740 дает команду переключателям 701 и 702 подсоединиться к обходной позиции, таким образом подавая принимаемый сигнал напрямую на полосовой фильтр 704. Обходя усиление МШУ 703, точка приема приемника повышается пропорционально понижению усиления в дБ. В альтернативных вариантах осуществления используются другие схемы и способы регулирования мощности принимаемого сигнала.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения усиление регулируется непрерывно в входных каскадах. В этом варианте осуществления используется более низкий порог мощности, такой как -25 дБ на мВт/Гц.
Графики на фиг.8 и фиг.9 показывают преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения с переключаемым усилением, представленных на фиг.7, фиг. 10, фиг.11 и фиг.12. На фиг.8 изображен график мощности помех в зависимости от мощности РЧ сигнала для обычного устройства радиосвязи, которое не использует аппаратуру переключаемого усиления. Этот график показывает, что максимальный уровень помехи ограничен точкой компрессии на входе приемника при -10.5 дБ на мВт/Гц. На графике представлены обе кривые мощности: одиночного и сдвоенного тональных сигналов.
График на фиг.9 показывает мощность помехи в зависимости от мощности РЧ сигнала, принимаемыми устройством радиосвязи, использующим способ переключаемого усиления и устройство настоящего изобретения. Можно увидеть, что в точке графика -65 дБ на мВт/Гц переключатели подключаются к обходному тракту, таким образом допуская большую мощность помехи, не влияя на мощность РЧ сигнала. На графике показаны обе кривые мощности: для одиночного и сдвоенного тональных сигналов.
Альтернативный вариант осуществления устройства настоящего изобретения приведен на фиг.10. В этом варианте осуществления используется однополюсный переключатель 1001. Переключатель 1001 подключается к обходному тракту 1010 через контроллер 1020, когда мощность принятого сигнала достигает -65 дБ на мВт/Гц. Таким образом, сигнал напрямую подается на полосовой фильтр 1003, исключая усиление МШУ 1002.
Еще один альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения представлен на фиг. 11. В этом варианте осуществления применяется однополюсный выключатель 1105, который, когда замыкается, заземляет через резистор 1101 вход МШУ 1110. Это создает несогласованность полных сопротивлений на входе, вызывая ослабление сигнала, таким образом понижая усиление, создаваемое МШУ 1110. Как и в рассмотренном выше варианте осуществления, переключатель 1105 замыкается, когда мощность входного сигнала достигает -65 дБ на мВт/Гц. Активное сопротивление для резистора 1101 зависит от желаемого ослабления. Оно будет различным для различных МШУ в альтернативных вариантах осуществления.
Еще один вариант осуществления устройства настоящего изобретения представлен на фиг. 12. В этом варианте осуществления используется однополюсный переключатель 1201 на два направления на выходе МШУ 1205. К одному полюсу переключателя 1201 подсоединен МШУ 1205, к другому полюсу подсоединен обходной тракт 1210. Вход к обходному тракту 1210 соединен с входом МШУ 1205. Когда уровень мощности принятого РЧ сигнала достигает -65 дБ, мВт/Гц, переключатель 1201 выбрасывается из позиции соединения с МШУ 1205 на полосовой фильтр 1220, на обходной тракт 1210. Таким образом сигнал напрямую подается на полосовой фильтр 1220, обходя усиление МШУ 1205.
Во всех рассмотренных выше вариантах осуществления можно уменьшить мощность МШУ в то время, когда используется обходной тракт через переключатель или переключатели.
Уменьшения мощности можно достигнуть путем соединения штырька мощности МШУ с переключателем, который управляется контроллером. В том случае, когда МШУ после обхода более не используется, можно уменьшить мощность, что понижает потребляемую мощность устройства радиосвязи, таким образом увеличивая разговорное время и время работы в режиме ожидания, когда может использоваться ресурс батареи.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения для определения, когда следует регулировать усиление, в входном каскаде используется величина Ес/Iо. В дополнительных вариантах осуществления используются другие качественные измерения, такие как Еb/Iо.
Данные отношения являются качественными измерениями для работы цифровых коммуникационных систем. Отношение Еb/Iо выражает отношение мощности на бит к общей спектральной плотности помех канала, в то время как отношение Ес/Iо выражает отношение мощности на элемент кода по отношению к общей спектральной плотности помех.
Отношение Еb/Iо рассматривается как метрика, которая характеризует работу одной коммуникационной системы через другую; чем меньше требуемое Еb/Iо, тем более эффективны процессы модуляции и демодуляции для заданной вероятности ошибок. Известно, что Еc/Iо и сила принимаемого сигнала легко доступны, микроконтроллер может обнаружить наличие сильных помех, как спад в величине Еc/Iо, в то время как детектор НРУ обнаруживает возросшие помехи.
Микроконтроллер может понизить усиление во входном каскаде, чтобы улучшить устойчивость к помехам, которая, в свою очередь, должна улучшить Еc/Iо и понизить составляющие искажения, попадающие в ширину полосы частот сигнала.
Когда характеристики сигнала поднимаются выше порогов Еc/Iо или Еb/Iо, усиление во входном каскаде уменьшается. Регулировка усиления может быть осуществлена с помощью способа непрерывной настройки либо способа переключения усилителя, которые раскрыты выше.
Еще в одном варианте осуществления, представленном на фиг.15, определяется мощность сигнала на ПЧ или на полосе частот моделирующих сигналов, вместо определения совместной мощности сигнала и активных помех на РЧ. Такой подход проще, поскольку при нем используется только один детектор мощности и контур управления НРУ.
На фиг.15 представлена функциональная схема альтернативного способа определения мощности принимаемых сигналов. Сначала сигнал преобразовывается с понижением частоты на частоту 1501 полосы групповых частот. Этот аналоговый сигнал затем преобразуют в цифровой сигнал 1505 для дальнейшей обработки полосы групповых частот, включая определение интенсивности принимаемых сигналов. Кодовый коррелятор 1510 определяет мощность на элемент кода по отношению к мощности всех некогерентных компонентов. Данная информация вместе с индикатором интенсивности принимаемых сигналов (ИИПС) используется процессором 1515 для определения значения настройки усиления и мощности приема 1520, и мощности передачи 1530.
Поскольку величина измерения мощности принимаемых сигналов включает в себя величину мощности сигнала и величину мощности активных помех, принимаемое усиление растет только, когда и уровень сигнала, и мощность на элемент кода падают. Поскольку ИИПС изменяется, для компенсации мощность передачи тоже должна быть изменена, соответственно позволяя силовому управлению разомкнутого контура работать должным образом. Таким образом, процессор настраивает усиление передачи тогда, когда принимаемое усиление настроено.
В другом варианте осуществления для управления переменным усилением НРУ используется мощность пустых участков или сигнала. Дополнительные варианты осуществления вместо управления и передаваемой, и принимаемой мощностью используют управление только принимаемой мощностью. На фиг.16 представлен способ регулировки усиления для обоих рассмотренных выше вариантов осуществления. Этот способ базируется на отношениях, представленных на графике фиг. 13, где можно увидеть, что когда мощность помех на входе возрастает вдоль оси X, интермодуляционные составляющие (нижняя кривая) растут быстрее, чем мощность помех. Поэтому, подаваемые на вход Х дБ ослабления дадут понижение интермодуляционных составляющих 3•Х дБ, если на входе приемника имеются помехи.
Обычно из-за своей низкой мощности, интермодуляционные составляющие не попадают в ПЧ устройств радиосвязи. Вне ПЧ устройств радиосвязи интермодуляционные составляющие не вызывают проблем в работе приемника. Таким образом, регулировка усиления приемника необходима только тогда, когда интермодуляционные составляющие в достаточно значительной степени воздействуют на ПЧ сигнал.
Обращаясь к фиг.16, можно увидеть, что в соответствии со способом по настоящему изобретению сначала регулируют усиление на входе 1601. В предпочтительном варианте осуществления эта регулировка равна 3 дБ. Однако другие варианты осуществления могут использовать иные значения настройки усиления в диапазоне от 1 дБ до 6 дБ. Обработка приема в дальнейшем используется для измерения изменения в мощности принимаемого сигнала 1605. В предпочтительном варианте осуществления автоматическая обработка регулятора усиления обнаруживает изменения мощности ПЧ сигнала. Очевидно, что измерение изменения в мощности принимаемого сигнала может быть также выполнено на РЧ или в полосе частот модулирующих сигналов приемника.
Если изменение мощности сигнала приблизительно 3 дБ, МДКР сигнал больше, чем минимальный уровень шума, и интермодуляционных составляющих, которые могут вызывать проблемы, нет. В данном случае не требуется дополнительная регулировка усиления, но повышение усиления улучшит чувствительность приемника. Изменения мощности ПЧ сигнала порядка (3±0,5) дБ принимается равным 3 дБ.
Если изменения мощности 1610 ПЧ сигнала менее 3 дБ, МДКР сигнал меньше, чем минимальный уровень шума или интермодуляционные составляющие, которые могут вызывать проблемы, не присутствуют. В этом случае НРУ наблюдают только маленькие МДКР сигналы и шум. Поэтому необходимо повысить усиление 1615 в контуре приемника и таким образом улучшить чувствительность приемника. Если изменения мощности ПЧ сигнала составляют более 3 дБ, интермодуляционные составляющие создают значительную проблему и необходима дополнительная настройка 1620 усиления. Если в предпочтительном варианте осуществления усиление на входе изменяется на 3 дБ, интермодуляционные составляющие изменяются на 9 дБ, если присутствуют большие помехи. В этом случае среднее усиление может быть немного понижено (приблизительно на 3 дБ) до того момента, пока по способу по настоящему изобретению не будет определено, что интермодуляционные составляющие снизились до приемлемого уровня.
При проверке низкой интенсивности интермодуляционных составляющих, способ настоящего изобретения может использоваться непрерывно. В предпочтительном варианте осуществления данная интенсивность есть десять раз в секунду. В других вариантах осуществления данный способ используется один раз за период цикла. В некоторых других вариантах осуществления данный способ используется с иной частотой, например при обнаружении значительной ошибки на прямой линии связи.
Альтернативный вариант осуществления способа настоящего изобретения представлен на фиг. 17. В нем вводится время "задержки". Как и в варианте осуществления, представленном на фиг.16, данный альтернативный вариант может быть использован для регулировки усиления любого контура, раскрытого выше, с применением любого описанного детектора мощности, МШУ и контроллеров. Более того, следует отметить, что хотя данный альтернативный вариант осуществления представлен применительно к МШУ, он в равной степени применим к другим типам усилителей с фиксированным или переменным усилением.
Процесс начинается в блоке 1702 при включенном МШУ, т.е. при МШУ, усиливающем принимаемый РЧ сигнал. В блоке 1704 принятия решения определяется, является ли принимаемая мощность большей, чем порог блокировки, как это ранее рассматривалось со ссылкой на фиг.1. Если принимаемая мощность не превышает порог блокировки, то процесс возвращается к блоку 1702.
Процесс продолжается при активном МШУ до тех пор, пока в блоке 1704 принятия решения не определяется, что принимаемая мощность действительно больше, чем порог блокировки, тогда процесс переходит в блок 1706, где МШУ "блокируется", т. е. предохраняется от усиления принимаемого РЧ сигнала на предварительно определенный период времени. Этот заранее заданный период времени может быть определен, как время "задержки", которая желательна для ограничения частоты включения и выключения МШУ. Путем добавления времени "задержки" принимающие автоматические контуры управления усилением могут оставаться устойчивыми.
После истечения предварительно определенного периода времени (т.е. времени задержки) в блоке 1706 опять измеряется принимаемая мощность и на этот раз сравнивается с порогом деблокирования в блоке 1708 принятия решения. В предпочтительном варианте осуществления порог деблокирования в блоке 1708 принятия решения меньше порога блокировки в блоке 1704 принятия решения, что создает неоднозначность. Однако данное условие не является обязательным.
Если принимаемая мощность больше, чем порог разблокирования, то она является еще достаточно высокой и МШУ остается блокированным до тех пор, пока принимаемая мощность не станет меньше порога разблокирования. Когда принимаемая мощность опускается ниже порога разблокирования, что определяется в блоке 1708 принятия решений, процесс продолжается в блоке 1710 принятия решений, где определяется, присутствуют ли значительные интермодуляционные составляющие. Данное определение лучше проводить путем включения на короткий период времени МШУ и измерения величины "сдвигов" (т.е. величины компенсации НРУ) в принимающих автоматических контурах управления усилением. Как было раскрыто со ссылкой на фиг.16, наличие значительных интермодуляционных составляющих должно вызывать большее повышение мощности принимаемых сигналов, чем наличие только полезных сигналов. Это излишнее увеличение мощности принимаемых сигналов должно вынуждать принимающие автоматические контуры управления усилением обеспечивать усилители НРУ большим управляющим сигналом.
Если, как определено блоком 1710 принятия решений, значительные интермодуляционные составляющие присутствуют, МШУ не будет разблокирован, но процесс возвращается к блоку 1706, где МШУ остается блокированным в течение предопределенного периода времени. Однако, если нет значительных интермодуляционных составляющих, то усиление во входном каскаде может быть повышено для улучшения работы приемника путем разблокирования МШУ и возвращения к блоку 1702.
В заключение отметим, что способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет мобильным устройствам радиосвязи перемещаться рядом с антеннами различных систем, повышая в это время устойчивость устройства радиосвязи к РЧ помехам от различных систем. Понижая усиление во входном каскаде, точка приема схемы приемника устройства радиосвязи повышается таким образом, что выбросы от сигналов других систем не вызывают ухудшения работы приемника и демодулятора.
Предшествующее описание предпочтительного варианта осуществления предмета изобретения обеспечивает возможность специалистам в данной области техники реализовать и использовать настоящее изобретение. Различные модификации представленных выше вариантов осуществления очевидны для специалистов, и общие принципы, изложенные в настоящем описании, могут быть применены к другим вариантам осуществления без необходимости решения изобретательской задачи. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено представленными вариантами осуществления, а предполагается для использования в самых широких сферах, согласующихся с раскрытыми здесь принципами и новыми признаками.
Изобретение относится к радиосвязи. Технический результат заключается в улучшении устойчивости приемника к помехам. Мощность (М) принимаемого сигнала (1702) регулируется включением или блокировкой малошумящего усилителя (МШУ) в зависимости от значения измеренной М принимаемого сигнала (1704). Уровень принимаемой М периодически сравнивается с пороговой величиной (1704). Если уровень принимаемой М больше, чем пороговая величина, то МШУ блокируется. МШУ деблокируется, когда уровень принимаемой М становится меньше, чем порог (1708), и не обнаружены значительные интермодуляционные составляющие (ИС) (1710). ИС обнаруживаются путем краткого включения МШУ и обнаружения изменения в измеренной М сигнала (1710). Если обнаруженное изменение больше заранее определенной величины, то присутствуют значительные ИС и МШУ не деблокируется (1706). Иначе, значительные ИС отсутствуют и МШУ деблокируется. 2 з.п.ф-лы, 17 ил.
| US 5152004 А, 29.09.1992 | |||
| УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ | 1990 |
|
RU2022451C1 |
| УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УРОВНЯ СИГНАЛА | 1989 |
|
RU2012994C1 |
| US 5175871 A, 29.12.1992 | |||
| DE 3602064, 30.07.1987. | |||
