ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H03G3/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение имеет отношение к приемному устройству, которое преобразует радиоволны, принимаемые через антенну, в сигнал промежуточной частоты или аналоговый сигнал основной полосы частот, осуществляет аналого-цифровое преобразование, а затем демодулирует полезные волны с одновременным ослаблением помеховых волн, основываясь на уровнях принимаемых сигналов, и, в частности, к способу регулировки усиления приемного устройства, который осуществляет автоматическую регулировку усиления, чтобы удерживать уровни полезных волн на входе устройства демодуляции в пределах надлежащего диапазона, независимо от присутствия или отсутствия помеховых волн, таким образом осуществляя демодуляцию низкоуровневых полезных волн, близких к чувствительности приема, независимо от присутствия сильных помеховых волн.

Настоящая заявка испрашивает приоритет на основе патентной заявки Японии

№ 2011-151634, поданной 8 июля 2011, полное содержание которой включается в настоящую заявку путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Традиционно, приемные устройства, которые принимают через антенны радиоволны, включающие в себя полезные волны и помеховые волны, осуществляют аналого-цифровое преобразование, извлекают полезные волны с помощью устройств для измерения уровня принимаемого сигнала (RSSI), осуществляют цифровую демодуляцию и осуществляют автоматическую регулировку усиления (АРУ), чтобы скорректировать уровни на входе устройств демодуляции, разрабатывались и применялись для приемных устройств базовых станций в системах сотовой связи и мобильной связи, приемных устройств базовых станций в стационарных сетях электросвязи, приемных устройств наземных станций в системах спутниковой связи, и системах радиовещания.

Документ 1 Патентной Литературы раскрывает способ автоматической регулировки усиления в сети мобильного множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), который отличается тем, что уровень мощности аналогового сигнала основной полосы частот корректируется на основании средней мощности циклических префиксов, которые вычисляются исходя из интенсивности принимаемого сигнала. Документ 2 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство, которое способно существенно расширять динамический диапазон за счет входа и выхода RSSI-схемы, принимать широкий диапазон уровней сигналов и передавать точные уровни приема. Документ 3 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство, предотвращающее интермодуляцию, которое надежно подавляет волны интермодуляции, внесенные в каналы приема, чтобы эффективно предотвращать снижение качества приема из-за интермодуляции. Документ 4 Патентной Литературы раскрывает радиовещательное приемное устройство, которое эффективно ослабляет уровни сигналов мешающих станций с помощью АРУ и RSSI, чтобы сдерживать снижение уровней принимаемых сигналов полезных частот. Документ 5 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство, которое определяет помеховые волны, основываясь на RSSI полезных волн, чтобы изменить линейность малошумящего усилителя (МШУ), тем самым снижая влияние помеховых волн. Документ 6 Патентной Литературы раскрывает схему АРУ, которая применяет оптимальное усиление для мощности полезных волн, независимо от помеховых волн, поступающих на приемное устройство. Документ 7 Патентной Литературы раскрывает беспроводной терминал сотовой связи, который предотвращает ухудшение характеристик беспроводной связи путем изменения емкости конденсатора, подключенного к схеме детектирования и выпрямителя, в зависимости от присутствия или отсутствия помеховых волн или амплитуды помеховых волн. Документ 8 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство, которое осуществляет процессы АРУ и цифровой демодуляции. Документ 9 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство, которое осуществляет программно реализуемый процесс демодуляции без использования АРУ, независимо от флуктуаций в уровнях приема. Документ 10 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство со схемой АРУ, адаптированной для цифрового блока настройки кабельного телевидения, которое характеризуется получением оптимальных характеристик АРУ, независимо от девиаций усилений блока настройки или девиаций усилений между каналами. Документ 11 Патентной Литературы раскрывает беспроводное приемное устройство, которое способно надежно усиливать полезные сигналы с одновременным сдерживанием повышения потребления мощности в радиочастотном входном каскаде, которое характеризуется использованием преобразователя постоянного тока, который управляет потреблением мощности малошумящего усилителя (МШУ) на основании уровней принимаемого сигнала до и после фильтра нижних частот. Документ 12 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство, применяющее систему прямого преобразования или систему с низкой промежуточной частотой. Документ 13 Патентной Литературы раскрывает приемный модуль наземного цифрового телевизионного приемного устройства, который способен подавлять помеховые волны вследствие нежелательных волн соседних каналов, применяя АРУ к схеме РЧ-усилителя, основываясь на уровне сигнала после настройки ПЧ. Документ 14 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство с высокой устойчивостью к помеховым волнам, которое определяет присутствие или отсутствие помеховых волн, основываясь на разностях между входными уровнями РЧ и входными уровнями ПЧ, тем самым улучшая эффективность приема.

Фиг. 4 показывает структурную схему общеизвестного приемного устройства (см. Документ 2 Патентной Литературы). Приемное устройство включает в себя антенну 1, смеситель 3, гетеродин 4, А/Ц преобразователь 5, аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления, фильтр 8 выбора канала, устройство 9 для измерения уровня принимаемого сигнала (RSSI), контроллер 11 сравнения, устройство 12 демодуляции и малошумящий усилитель (МШУ) 13 с функцией переменного усиления. Приемное устройство предотвращает насыщение и обеспечивает откат (т.е. процесс, необходимый для передачи модуляционных сигналов, имеющих пиковые составляющие, без искажений) в А/Ц преобразователе 5 на основе системы прямого преобразования, системы однократного преобразования или системы множественного преобразования.

На основании этого, контроллер 11 сравнения определяет уровень, выявленный с использованием RSSI 9 (т.е. схемы, используемой для контроля уровня полезной волны на выходной стороне фильтра 8 выбора канала), которое расположено на выходной стороне А/Ц преобразователя (АЦП) 5, при этом аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления, размещенный на входной части А/Ц преобразователя 5, управляет снижением усиления на полезных волнах, превышающих допустимую пороговую величину.

Фиг. 5 используется для объяснения проблем общеизвестного приемного устройства, причем Фиг. 5(a) используется для объяснения диаграммы уровней и поведения АРУ в случае поступления на приемное устройство только полезных волн, тогда как Фиг. 5(b) используется для объяснения диаграммы уровней и поведения АРУ в случае поступления на приемное устройство как слабых полезных волн (близких к минимальной чувствительности), так и сильных помеховых волн.

Когда уровень полезной волны становится выше минимальной чувствительности на Фиг. 5(a), контроллер 11 сравнения определяет уровень, выявленный с помощью RSSI 9 в контуре АРУ, основываясь на уровне полезной волны, используя пороговую величину, и в силу этого аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления управляет снижением усиления (-a[дБ], -b[дБ]) на полезной волне, превышающей пороговый уровень, с целью предотвратить насыщение и обеспечить откат в А/Ц преобразователе 5.

Поскольку уровень полезной волны, поступающей на устройство 12 демодуляции, становится выше, чем минимальный определяющий уровень на Фиг. 5(a), можно демодулировать полезную волну, при этом сохраняя соотношение "несущая-шум" на уровне шума, что необходимо для демодуляции полезной волны. Когда на приемное устройство поступает только полезная волна, можно уменьшить динамический диапазон, который требуется в качестве уровня на входе устройства 12 демодуляции.

Однако когда приемное устройство принимает сильную помеховую волну и слабую полезную волну (близкую к минимальной чувствительности), как показано на Фиг. 5(b), возникает следующая проблема. А именно, когда помеховая волна, а не полезная волна, становится доминирующей вследствие повышения уровня помеховой волны, контроллер 11 сравнения определяет уровень помеховой волны, выявленный с использованием RSSI 9 в контуре АРУ, и в силу этого аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления управляет снижением усиления (-a[дБ], -b[дБ]) на помеховой волне, уровень которой превышает пороговую величину, чтобы стремиться предотвратить насыщение из-за помеховой волны и обеспечить откат в А/Ц преобразователе 5. В этом случае, аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления управляет снижением усиления (-a[дБ], -b[дБ]) на слабой полезной волне, близкой к минимальной чувствительности, как и на помеховой волне, и, следовательно, уровень полезной волны будет уменьшаться в участке схемы, следующем за А/Ц преобразователем 5.

Дополнительно, вследствие прохождения полезной волны и помеховой волны через фильтр 8 выбора канала после А/Ц преобразователя 5, уровень помеховой волны чрезвычайно ослабляется и подавляется, чтобы быть ниже уровня полезной волны, при этом уровень полезной волны, поступающей на устройство 12 демодуляции, остается ниже минимального определяющего уровня, как показано на Фиг. 5(b), и поэтому исходная информация будет потеряна, что приведет к критическому ухудшению характеристик демодуляции или невозможности выполнения демодуляции, так как информация полезной волны ниже минимального определяющего уровня устройства 12 демодуляции отсекается.

Когда общеизвестное приемное устройство используется для приема и демодуляции слабой полезной волны, близкой к минимальной чувствительности, вместе с сильной помеховой волной, приходится чрезвычайно увеличивать динамический диапазон, необходимый для уровня на входе устройства демодуляции, с одновременным увеличением числа битов, необходимых для устройства демодуляции, а значит и увеличением масштаба схемы приемного устройства наряду с увеличением потребления мощности.

Фиг. 6 показывает структурную схему другого общеизвестного приемного устройства (см. Документ 1 Патентной Литературы). Приемное устройство включает в себя аналоговый блок 22, антенну 24, и цифровой компонент 32 основной полосы частот. Аналоговый блок 22 включает в себя полосовой фильтр (ПФ) 26, малошумящий усилитель (МШУ) 28, гетеродин (LO) 30, и усилители (VGA- усилитель с переменным усилением) 34, 36. Цифровой компонент 32 основной полосы частот включает в себя устройство 38 для измерения уровня принимаемого сигнала (RSSI), управляющий логический компонент 40 и А/Ц преобразователи 46, 48. Ссылочная позиция 42 показывает отпирающие импульсы.

Документ 4 Патентной Литературы раскрывает приемное устройство, которое контролирует и сравнивает уровни до и после фильтра выбора канала, который выполнен с возможностью подавления помеховых волн, чтобы сравнить разность уровней и допустимую пороговую величину, тем самым определяя присутствие или отсутствие помеховой волны. А именно, можно определить присутствие помеховой волны по большой разности между уровнями до и после фильтра выбора канала, а с другой стороны определить отсутствие помеховой волны по небольшой разности между этими уровнями.

Например, Документ 4 Патентной Литературы раскрывает радиовещательное приемное устройство, которое определяет, что небольшое количество радиоволн (т.е. помеховых волн) принимается через другие каналы, отличные от обслуживаемого в настоящее время канала, по небольшой разности между уровнями до и после ПФ ПЧ, и поэтому оно выполняет АРУ через текущий канал, управляя усилением на РЧ-усилителе с переменным усилением, предшествующем смесителю, основываясь на уровне RSSI до ПФ ПЧ. С другой стороны, радиовещательное приемное устройство определяет, что большое количество радиоволн принимается через другие каналы, отличные от обслуживаемого в настоящее время канала, по большой разности между уровнями до и после ПФ ПЧ, и поэтому оно выполняет АРУ совместно через другие каналы и текущий канал, управляя усилением на РЧ-усилителе с переменным усилением, предшествующем смесителю, основываясь на уровне, отражающем множество приемных каналов, который вычисляется путем вычитания уровня RSSI после ПФ ПЧ из уровня RSSI до ПФ ПЧ. При этом можно успешно выполнять функцию АРУ, применяя переменное усиление для РЧ-усилителя с переменным усилением по отношению к полезным волнам, которые выявлены для отдельно взятого текущего канала или множества каналов, включающих в себя текущий канал.

Настоящее изобретение, которое будет обсуждено ниже, выявляет присутствие сильной помеховой волны, основываясь на разности уровней RSSI до фильтра выбора канала, с одновременным снижением усиления на аналоговом функциональном компоненте переменного усиления (т.е. первом управляемом АРУ объекте), предшествующем А/Ц преобразователю, так что выход А/Ц преобразователя, выступающего в качестве управляемого АРУ объекта при приеме на низшем пределе чувствительности и предшествующего выбору канала, не будет искажаться из-за сильной помеховой волны. В таком случае, настоящее изобретение повышает усиление на цифровом функциональном компоненте переменного усиления, выступающем в качестве второго управляемого АРУ объекта, чтобы скорректировать низкий уровень полезной волны до уровня, дающего возможность демодуляции.

Документ 8 Патентной Литературы привносит в схему АРУ, включающую в себя RSSI, концепцию приема полезных волн с широким диапазоном уровней, даже при перемешивании помеховых волн высокого уровня с полезными волнами. То есть, можно надлежащим образом полностью управлять усилением АРУ через схемное решение, активируя операцию АРУ путем использования результата обработки широкополосного RSSI1 на основании выхода А/Ц преобразователя (АЦП), отражающего полезные волны и помеховые волны, и результата обработки узкополосного RSSI2, отражающего только полезные волны, после воздействия ограничения по полосе со стороны ПФ, следующего за АЦП. В таком контексте, Документ 9 Патентной Литературы и Документ 10 Патентной Литературы раскрывают предшествующий уровень техники, имеющий целью усовершенствование решения согласно Документу 8 Патентной Литературы.

Документ 8 Патентной Литературы раскрывает способ извлечения данных с помощью АЦП в двух точках на разных усилительных каскадах, размещаемых в приемной ПЧ-системе, в зависимости от уровня на входе, с учетом необходимости двух систем для АЦП.

Документ 10 Патентной Литературы раскрывает способ независимого изменения и управления усилением АРУ для РЧ (радиочастоты) и усилением АРУ для ПЧ (промежуточной частоты), с учетом опорной регулировки усиления, отражающей только полезные волны, заранее исключающий помеховые волны.

Первый вариант осуществления согласно Документу 8 Патентной Литературы относится к схемному решению, в котором широкополосный RSSI1 на основании выхода АЦП, отражающего полезные волны и помеховые волны, не взаимосвязан с узкополосным RSSI2 на основании выхода ПФ после АЦП, отражающего только полезные волны. Во-первых, из-за поступления полезных волн и помеховых волн, имеющих существенно высокие уровни, необходимо устанавливать напряжение источника или усиление на МШУ, не превышающие полной шкалы АЦП, посредством определения RSSI1. Из-за поступления дополнительных сигналов высокого уровня необходимо управлять и снижать усиление предшествующего цифрового усилителя ПЧ посредством определения уровня полезных волн с использованием RSSI2.

По вышеуказанной причине, необходимо выполнять операцию RSSI1, не вызывая насыщения АЦП. Однако необходимо применять переменное усиление для цифрового усилителя ПЧ, помещенного между ПФ и устройством демодуляции, в операции RSSI2, чтобы удерживать полезные волны перед устройством демодуляции в пределах предварительно заданного уровня без определения присутствия или отсутствия помеховых волн (ср. Документ 10 Патентной Литературы, в котором работает только RSSI). Это вытекает из предположения, что определение RSSI2 будет выполняться с уровнем полезной волны при условии, что уровень помеховой волны был в достаточной мере снижен посредством ПФ с ограничением полосы. Настоящее изобретение должно сравнить разности между RSSI1 и RSSI2, чтобы оценить присутствие или отсутствие помеховых волн, таким образом регулируя усиление цифровой АРУ.

Второй вариант осуществления согласно Документу 8 Патентной Литературы относится к способу управления АРУ с использованием как RSSI1, так и RSSI2. Второй вариант осуществления выполняется с возможностью управления и значительного снижения усиления МШУ с целью предотвращения насыщения АРУ с учетом очень низкого уровня полезной волны и очень высокого уровня помеховой волны, хотя это может вызывать опасение относительно ухудшения чувствительности приема из-за ненужного снижения уровня полезной волны. Для предотвращения этого недостатка, Документ 8 Патентной Литературы раскрывает корректирующий способ предотвращения быстрого снижения управляющего напряжения, прилагаемого к МШУ, чтобы смягчить значительное снижение усиления МШУ, который управляется при посредстве результата обработки RSSI1.

Документ 11 Патентной Литературы раскрывает технологию, подобную технологии согласно Документу 5 Патентной Литературы. Можно выявлять присутствие помеховых волн и уровней помеховых волн путем сравнения разности между уровнем RSSI1 (помеховые волны + полезные волны), предшествующим аналоговому компоненту основной полосы частот, от смесителя до АЦП или ФНЧ с ограничением полосы, размещенного в ПЧ-системе, и уровнем полезной волны, выявленным с использованием RSSI2, следующего за ФНЧ. Необходимо управлять напряжением преобразователя постоянного тока, используемого для МШУ, чтобы предотвратить насыщение МШУ, возникновение искажения и подавление чувствительности (т.е. явление, при котором усиление или усиление полезной волны уменьшается ниже надлежащего значения из-за амплитудных искажений, вызванных помеховыми волнами) с одновременным улучшением линейности МШУ, когда сила помеховой волны изменяется со временем в течение приема помеховой волны и полезной волны, которые перемешаны между собой.

При определении высокого уровня помеховой волны, можно улучшить мощность насыщения МШУ (т.е. растянуть откат), поднимая управляющее напряжение МШУ. И наоборот, при определении низкого уровня помеховой волны, можно предотвратить увеличение потребления мощности, что необходимо, чтобы всегда справляться с помеховыми волнами, путем восстановления первоначального управляющего напряжения МШУ.

Документ 11 Патентной Литературы направлен на усовершенствование Документа 12 Патентной Литературы. Документ 12 Патентной Литературы ставит целью предотвратить увеличение потребления мощности, что необходимо, чтобы всегда справляться с помеховыми волнами, при этом присутствие или отсутствие помеховых волн определяют путем выявления разности RSSI в двух точках, и справляются с помеховыми волнами высокого уровня, изменяя тракты относительно МШУ и аналогового компонента основной полосы частот в системе прямого преобразования.

Можно определить присутствие или отсутствие помеховых волн, основываясь на разности между RSSI1, представляющим РЧ-выход МШУ, отражающий помеховые волны и полезные волны, и RSSI2, относящимся к выходу цифрового компонента основной полосы частот, отражающему только полезные волны, передаваемые через канальный фильтр, после АЦП. В таком контексте, можно обеспечить общий коэффициент усиления, размещая цифровой усилитель АРУ перед АЦП, независимо от коррекции усиления, если МШУ обходится при выявлении помеховых волн выше допустимой величины.

СПИСОК ЦИТИРОВАННЫХ ДОКУМЕНТОВ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Документ 1 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2009-268098

Документ 2 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2002-94408

Документ 3 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2000-68870

Документ 4 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2007-19900

Документ 5 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № H11-298348

Документ 6 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2001-57513

Документ 7 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2005-333182

Документ 8 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2007-281633

Документ 9 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № H11-136153

Документ 10 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2000-209118

Документ 11 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2008-193442

Документ 12 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2006-115345

Документ 13 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2005-167860

Документ 14 Патентной Литературы: Опубликованная патентная заявка Японии № 2009-147616.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Вышеупомянутым приемным устройствам свойственны следующие проблемы.

Фиг. 4 показывает приемное устройство, которое выполнено с возможностью предотвращения насыщения и обеспечения отката (т.е. критерия для передачи модуляционных сигналов, имеющих пиковые составляющие, не вызывая искажений) в А/Ц преобразователе 5 в системе прямого преобразования, системе однократного преобразования или системе множественного преобразования. На основании этого, необходимо произвести сравнительное суждение об уровне, выявленном с использованием RSSI 9 (т.е. схемы, используемой для контролирования полезных волн на выходной стороне фильтра 8 выбора канала), размещенного на выходной стороне А/Ц преобразователя 5, а затем аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления, размещенный на входной стороне А/Ц преобразователя 5, управляет снижением усиления на полезных волнах, превышающих выявленный уровень. Однако это приемное устройство подвержено вышеупомянутым проблемам, которые описываются со ссылкой на Фиг. 5.

Сначала, со ссылкой на Фиг. 5(b), будет описана следующая проблема, поднимаемая приемным устройством, принимающим как сильную помеховую волну, так и слабую полезную волну (близкую к минимальной чувствительности). С целью предотвратить насыщение и обеспечить откат в А/Ц преобразователе 5, аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления управляет снижением усиления (-a[дБ], -b[дБ]) на помеховой волне, превышающей допустимую пороговую величину, и в то же время аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления управляет снижением усиления (-a[дБ], -b[дБ]) на слабой полезной волне, близкой к минимальной чувствительности, как и на помеховой волне. Это поднимает проблему, состоящую в том, что уровень полезной волны будет уменьшен в участке схемы, следующем за А/Ц преобразователем 5. Дополнительно, уровень помеховой волны подавляется, чтобы быть ниже уровня полезной волны, когда фильтр 8 выбора канала передает и помеховую волну и полезную волну через него так, чтобы чрезвычайно ослабить уровень помеховой волны, при этом уровень полезной волны, поступающей на устройство 12 демодуляции, уменьшается до состояния ниже минимального определяющего уровня; следовательно, информация полезной волны ниже минимального определяющего уровня устройства 12 демодуляции отбрасывается, так что информация частично теряется, тем самым приводя к критическому ухудшению характеристик демодуляции или невозможности выполнения демодуляции.

Для приема и модуляции слабой полезной волны, близкой к минимальной чувствительности, вместе с сильной помеховой волной с помощью вышеупомянутого приемного устройства, приходится чрезвычайно увеличивать динамический диапазон, необходимый для уровня на входе устройства 12 демодуляции с одновременным увеличением числа битов, необходимых для технологического процесса демодуляции на устройстве 12 демодуляции. Это поднимает проблему, состоящую в том, что вышеупомянутое приемное устройство должно увеличивать масштаб схемы наряду с увеличением потребления мощности.

Радиовещательное приемное устройство согласно Документу 4 Патентной Литературы может иметь сходство с настоящим изобретением в том, что присутствие или отсутствие помеховой волны определяется, основываясь на разности между уровнями RSSI до и после фильтра выбора канала. Однако радиовещательное приемное устройство согласно Документу 4 Патентной Литературы, в котором полезные волны в обслуживаемом в текущее время канале или полезные волны в совокупности каналов, включающей в себя текущий канал, захватываются и подвергаются регулировке усиления в РЧ-усилителе, исходя из результата определения помеховых волн, отличается от настоящего изобретения в части, касающейся способа управления.

Подробности будут описаны в форме вариантов осуществления. Настоящее изобретение снижает усиление на аналоговом функциональном компоненте переменного усиления (т.е. первом управляемом АРУ объекте) до и после АЦП, не приводя к искажениям в А/Ц преобразователе (АЦП) перед фильтром выбора канала, в процессе приема на минимальной чувствительности с участием сильных помеховых волн, с одновременным выявлением присутствия помеховых волн, основываясь на разности между уровнями RSSI до и после фильтра выбора канала. Чтобы скорректировать низкий уровень полезной волны до уровня, дающего возможность демодуляции, настоящее изобретение увеличивает усиление на цифровом функциональном компоненте переменного усиления, выступающем в качестве второго управляемого АРУ объекта.

Приемное устройство согласно Документу 5 Патентной Литературы с функцией определения присутствия или отсутствия помеховой волны и уровня помеховой волны может иметь сходство с настоящим изобретением в том, что присутствие или отсутствие помеховой волны определяется на основании разности между уровнями RSSI до и после фильтра выбора канала. Тем не менее они отличаются друг от друга в части, касающейся способа управления. В отличие от настоящего изобретения, которое способно изменять управляющее значение АРУ на основании результата определения присутствия или отсутствия помеховой волны, приемное устройство согласно Документу 5 Патентной Литературы изменяет напряжение или ток, подаваемые на МШУ, основываясь на результате определения присутствия или отсутствия помеховой волны, таким образом улучшая линейность МШУ.

Приемное устройство согласно Документу 6 Патентной Литературы с функцией определения присутствия или отсутствия помеховой волны и уровня помеховой волны может иметь сходство с настоящим изобретением в том, что присутствие или отсутствие помеховой волны определяется на основании разности между уровнями RSSI до и после фильтра выбора канала. Тем не менее, они отличаются друг от друга в части, касающейся способа управления АРУ. Настоящее изобретение управляет и изменяет усиление на цифровом функциональном компоненте переменного усиления, предшествующем устройству демодуляции, после ограничения полосы с использованием фильтра выбора канала. В отличие от этого, приемное устройство согласно Документу 6 Патентной Литературы оценивает просачивание помеховой волны в некоторый частотный диапазон, основываясь на уровне помеховой волны, а затем вычитает оценочное просачивание из величины обратной связи АРУ, подаваемой на аналоговый функциональный компонент переменного усиления, предшествующий полосовому фильтру (ПФ), используемому для ограничения полосы, таким образом надлежащим образом корректируя управляющее значение усиления, подаваемое на аналоговый функциональный компонент переменного усиления, основываясь на уровне полезной волны.

Приемное устройство согласно Документу 7 Патентной Литературы с функцией определения присутствия или отсутствия помеховой волны может иметь сходство с настоящим изобретением в том, что присутствие или отсутствие помеховой волны определяется на основании разности между уровнями RSSI до и после фильтра выбора канала. Тем не менее, они отличаются друг от друга в части, касающейся способа управления АРУ. Настоящее изобретение управляет и изменяет усиление на цифровом функциональном компоненте переменного усиления, предшествующем устройству демодуляции, после ограничения полосы фильтром выбора канала, основываясь на уровне помеховой волны, таким образом подавая полезную волну, имеющую надлежащий уровень, на вход устройства демодуляции. В отличие от этого, приемное устройство согласно Документу 7 Патентной Литературы изменяет емкость схемы выявления и выпрямителя RSSI, чтобы достичь переменной скорости реагирования АРУ в зависимости от присутствия или отсутствия помеховой волны. Приемное устройство согласно Документу 7 Патентной Литературы, которое замедляет скорость реагирования АРУ вследствие присутствия помеховой волны, может давать эффект подавления нежелательных отклонений усиления АРУ в ответ на быстро изменяющийся уровень помеховой волны. Однако оно может зафиксировать усиление АРУ, в том числе и погрешность, зависящую от RSSI уровней помеховых волн, когда сильные помеховые волны непрерывно подаются на него и постоянно входят в принимаемые радиоволны в течение долгого времени; следовательно, невозможно получить надлежащий выход приема.

Приемное устройство согласно Документу 8 Патентной Литературы может иметь сходство с настоящим изобретением в том, что насыщение АЦП предотвращается из-за работы RSSI 1, но отличается от настоящего изобретения в части, касающейся работы RSSI 2. А именно, приемное устройство согласно Документу 8 Патентной Литературы не определяет присутствие или отсутствие помеховой волны, а управляет и изменяет усиление на цифровом усилителе ПЧ, помещенном между ПФ и устройством демодуляции, чтобы удерживать уровень полезной волны перед устройством демодуляции в пределах предварительно заданного уровня. В отличие от этого, настоящее изобретение должно оценивать присутствие или отсутствие помеховой волны посредством сравнительного суждения о разности между RSSI 1 и RSSI 2, таким образом управляя усилением цифрового АРУ.

Второй вариант осуществления согласно Документу 8 Патентной Литературы раскрывает способ управления АРУ с использованием как RSSI 1, так и RSSI 2. Тем не менее, второй вариант осуществления может вызывать опасение относительно ухудшения чувствительности приема из-за ненужного снижения уровня полезной волны, так как значительно увеличивает усиление на МШУ, чтобы предотвратить насыщение АРУ из-за очень низкого уровня полезной волны и очень высокого уровня помеховой волны. С другой стороны, Документ 9 Патентной Литературы раскрывает корректирующий способ, который предотвращает быстрое понижение управляющего напряжения МШУ, чтобы смягчить значительное снижение усиления МШУ, которое управляется на основании результата обработки RSSI 1, когда уровень полезной волны от RSSI 2 чрезвычайно низок.

Приемное устройство согласно Документу 8 Патентной Литературы может иметь слабое место при работе RSSI 2, потому что при передаче помеховой волны оно считает помеховую волну основной волной, из-за паразитного отклика ПФ, используемого для ограничения полосы, или если помеховая волна достигает RSSI 2, не будучи достаточно ослаблена; следовательно, это может вызывать опасение относительно невозможности демодуляции основной волны, когда возникает ошибочная операция, чтобы снизить усиление цифровой АРУ. В отличие от этого, настоящее изобретение обычно определяет присутствие или отсутствие помеховой волны, основываясь на разности уровней между RSSI 1 и RSSI 2, таким образом управляя усилением цифровой АРУ. Благодаря этому можно предотвратить ошибочную операцию АРУ, если нет возможности в достаточной мере избавиться от помеховой волны.

Чтобы предотвратить насыщение АЦП, второй вариант осуществления согласно Документу 8 Патентной Литературы снижает усиление на МШУ, основываясь на результате обработки RSSI 1, но управляет АРУ для увеличения усиления на МШУ, основываясь на вторичном определении RSSI 2; это может повлечь за собой функциональную противоречивость. В отличие от этого, настоящее изобретение предотвращает насыщение АЦП посредством результата определения только RSSI 1, но улучшает усиление вследствие снижения уровня полезной волны посредством управления с обратной связью цифрового АРУ после обычного определения присутствия или отсутствия помеховой волны на основании разности между уровнями RSSI 1 и RSSI 2. Благодаря этому, настоящее изобретение независимо управляет предотвращением насыщения АЦП и уточнением усиления вследствие снижения уровня полезной волны; следовательно, настоящее изобретение не влечет за собой функциональную противоречивость, которая имеет место в Документе 8 Патентной Литературы.

Приемное устройство согласно Документу 11 Патентной Литературы с функцией определения присутствия или отсутствия помеховой волны и уровня помеховой волны может иметь сходство с настоящим изобретением в том, что присутствие или отсутствие помеховой волны определяется на основании разности между уровнями RSSI до и после фильтра выбора канала. Тем не менее, они отличаются друг от друга в части, касающейся способа управления, принимающего результат определения. А именно, настоящее изобретение выполняет изменяющее АРУ управление, основываясь на результате определения присутствия или отсутствия помеховой волны, тогда как приемное устройство согласно Документу 11 Патентной Литературы управляет и изменяет напряжение и ток на МШУ, основываясь на результате определения присутствия или отсутствия помеховой волны, таким образом улучшая линейность МШУ.

Приемное устройство согласно Документу 12 Патентной Литературы может иметь сходство с приемным устройством согласно Документу 11 Патентной Литературы, но они отличаются друг от друга в части, касающейся критерия принятия решения. Приемное устройство согласно Документу 12 Патентной Литературы переключается на схему в обход МШУ, чтобы предотвратить насыщение МШУ, если оно выявляет высокий уровень помеховой волны путем определения разности между уровнями RSSI 1 и RSSI 2. В отличие от этого, настоящее изобретение снижает усиление РЧ/ПЧ на МШУ, чтобы предотвратить насыщение АЦП посредством определения RSSI только после АЦП. Настоящее изобретение может иметь сходство с Документом 12 Патентной Литературы в том, что присутствие или отсутствие помеховой волны определяется на основании разности между уровнями RSSI 1 и RSSI 2, но при этом настоящее изобретение компенсирует снижение усиления, что предотвращает насыщение АЦП в аналоговом компоненте основной полосы частот перед АЦП при выявлении присутствия помеховой волны, с использованием цифрового усилителя АРУ.

Дополнительно, приемное устройство согласно Документу 12 Патентной Литературы добивается компенсации усиления через цифровой компонент и аналоговый компонент, при этом оно обходит МШУ аналогового компонента при выявлении присутствия помеховой волны с одновременным размещением усилителя АРУ в аналоговом компоненте основной полосы частот, чтобы компенсировать снижение усиления из-за обхода МШУ. То есть, Документ 12 Патентной Литературы отличается от настоящего изобретения тем, что реализует вышеупомянутую функцию в аналоговом компоненте перед АЦП.

Помимо этого, приемное устройство согласно Документу 12 Патентной Литературы может обнаруживать слабое место, вызывающее ошибочную операцию в работе АРУ. Например, необходимо компенсировать усиление в аналоговой основной полосе частот, увеличивая усиление на усилителе АРУ в аналоговой основной полосе частот, когда МШУ обходится при выявлении высокого уровня помеховой волны, причем уровень помеховой волны, выявленный с использованием RSSI 1, скорее всего совпадает с уровнем помеховой волны, выявленным с использованием RSSI 2, если входной уровень полезной волны повышается в таком режиме. В этом случае невозможно получить разность между уровнями RSSI 1 и RSSI 2, и поэтому приемное устройство может ошибочно идентифицировать, что только полезная волна проходит на диаграмме уровней, из-за рассеяния помеховой волны, тем самым подвергаясь риску насыщения характеристик МШУ из-за помеховой волны, отказываясь от обхода МШУ. В отличие от этого, настоящее изобретение предотвращает насыщение перед АЦП и определяет снижение усиления посредством RSSI 1 на стороне выхода АЦП, при этом выполняя только лишь определение RSSI 1, тем самым предотвращая ошибочную операцию. Дополнительно, оно выявляет, является ли уровень помеховой волны высоким, основываясь на разности между уровнями RSSI 1 и RSSI 2, и поэтому цифровой усилитель АРУ компенсирует снижение усиления перед АЦП.

Настоящее изобретение создано с учетом проблем предшествующего уровня техники, и поэтому задачей изобретения является предоставить способ регулировки усиления и приемное устройство, оснащенное компонентом АРУ (Автоматической регулировки усиления), которое может надежно принимать и демодулировать полезные волны, близкие к минимальной чувствительности, в условиях среды, подверженной сильным помеховым волнам.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Настоящее изобретение имеет отношение к приемному устройству, которое принимает радиоволны, в которых перемешаны полезные волны и помеховые волны так, чтобы осуществлять автоматическую регулировку усиления и демодуляцию. Приемное устройство включает в себя малошумящий усилитель для усиления принимаемых волн; преобразователь промежуточной частоты для преобразования принимаемого сигнала, который выводится от малошумящего усилителя, в сигнал промежуточной частоты с помощью частоты гетеродина; аналоговый функциональный компонент переменного усиления для усиления сигнала промежуточной частоты с первым усилением; А/Ц преобразователь для выполнения аналого-цифрового преобразования на сигнале промежуточной частоты, усиленном с использованием аналогового функционального компонента переменного усиления; фильтр выбора канала для фильтрации полосы частот конкретного канала из цифрового сигнала, выводимого от А/Ц преобразователя; цифровой функциональный компонент переменного усиления для усиления цифрового сигнала конкретного канала, отфильтрованного фильтром выбора канала, со вторым усилением; первый RSSI-компонент для выявления первого уровня принимаемого сигнала из цифрового сигнала, выводимого от А/Ц преобразователя; второй RSSI-компонент для выявления второго уровня принимаемого сигнала из цифрового сигнала конкретного канала, отфильтрованного фильтром выбора канала; контроллер сравнения для вычисления первого усиления, применяемого для аналогового функционального компонента переменного усиления, на основании части первого уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину, и для вычисления второго усиления, применяемого для цифрового функционального компонента переменного усиления, на основании первого усиления, установленного для аналогового функционального компонента переменного усиления, если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала превышает допустимую пороговую величину; и устройство демодуляции, чтобы демодулировать цифровой сигнал, усиленный с использованием цифрового функционального компонента переменного усиления.

Настоящее изобретение имеет отношение к способу регулировки усиления, адаптированному к приемному устройству, которое принимает радиоволны, в которых перемешаны полезные волны и помеховые волны, чтобы выполнять автоматическую регулировку усиления и демодуляцию. Согласно этому способу регулировки усиления, принимаемые волны подвергаются усилению с малым уровнем шума, чтобы сгенерировать принимаемый сигнал; принимаемый сигнал преобразуется в сигнал промежуточной частоты с помощью частоты гетеродина; сигнал промежуточной частоты усиливается с первым усилением; сигнал промежуточной частоты преобразуется в цифровой сигнал; полоса частот конкретного канала отфильтровывается из цифрового сигнала; цифровой сигнал конкретного канала усиливается со вторым усилением; первый уровень принимаемого сигнала выявляется из цифрового сигнала; второй уровень принимаемого сигнала выявляется из цифрового сигнала конкретного канала; первое усиление вычисляется на основании первого уровня принимаемого сигнала, превышающего допустимую пороговую величину; второе усиление вычисляется, если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала превышает допустимую пороговую величину; и затем цифровой сигнал конкретного канала, усиленный со вторым усилением, демодулируется.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к приемному устройству и способу регулировки усиления, причем можно повысить уровень полезной волны, поступающей на устройство демодуляции, чтобы он был выше минимального определяющего уровня в условиях среды, подверженной сильным помеховым волнам. Таким образом, можно надежно принимать и демодулировать полезные волны, близкие к минимальной чувствительности, с надлежащими уровнями. Дополнительно, можно уменьшить динамический диапазон, необходимый для устройства демодуляции при приеме полезных волн, близких к минимальной чувствительности, в условиях среды, подверженной сильным помеховым волнам. Это устраняет необходимость увеличения масштаба схемы приемного устройства при одновременном уменьшении потребления мощности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является структурной схемой приемного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2(a) представляет собой пояснительную диаграмму, показывающую диаграмму уровней и работу АРУ в случае приемного устройства, принимающего лишь полезные волны, и Фиг. 2(b) представляет собой пояснительную диаграмму, показывающую диаграмму уровней и работу АРУ в случае приемного устройства, принимающего как полезные волны, так и помеховые волны.

Фиг. 3 является структурной схемой приемного устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 является структурной схемой общеизвестного приемного устройства.

Фиг. 5(a) представляет собой пояснительную диаграмму, показывающую диаграмму уровней и работу АРУ в случае приемного устройства, принимающего лишь полезные волны, и Фиг. 5(b) представляет собой пояснительную диаграмму, показывающую диаграмму уровней и работу АРУ в случае приемного устройства, принимающего слабые полезные волны вместе с сильными помеховыми волнами.

Фиг. 6 является структурной схемой другого общеизвестного приемного устройства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к приемному устройству и способу регулировки усиления, которые будут подробно описаны при помощи примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Настоящее изобретение предотвращает насыщение и обеспечивает откат в А/Ц преобразователе (АЦП) на основе системы прямого преобразования, системы однократного преобразования или системы множественного преобразования. На основании этого, контроллер сравнения, размещенный на входной стороне АЦП, определяет уровень принимаемого сигнала, выявленный с использованием RSSI (устройство для измерения уровня принимаемого сигнала), и поэтому необходимо управлять снижением усиления в аналоговом функциональном компоненте переменного усиления, размещенном на входной стороне АЦП в отношении части уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину.

Для подавления помеховых волн, необходимо, чтобы RSSI 1 и RSSI 2 выявляли уровни сигналов до и после фильтра выбора канала, размещенного в цифровом компоненте основной полосы частот, после АЦП, а контроллеру сравнения необходимо сравнить разность между уровнями сигналов с допустимой пороговой величиной, тем самым определяя присутствие или отсутствие помеховых волн. Например, можно определить присутствие помеховой волны по большой разности между уровнями RSSI 1 и RSSI 2, в то время как можно определить отсутствие помеховой волны по небольшой разности между этими уровнями. При определении присутствия помеховой волны, необходимо компенсировать снижение усиления в аналоговом функциональном компоненте переменного усиления, увеличивая усиление на цифровом функциональном компоненте переменного усиления, вставленном между фильтром выбора канала и устройством демодуляции. При определении отсутствия помеховой волны, необходимо установить усиление на цифровом функциональном компоненте переменного усиления на "0 дБ" (т.е. множитель ×1 в переводе на истинное значение), тем самым предотвращая регулировку усиления.

В соответствии с вышеупомянутым способом регулировки усиления, можно повысить уровень полезной волны, поступающей на устройство демодуляции, чтобы он был выше минимального определяющего уровня устройства демодуляции, независимо от присутствия или отсутствия помеховой волны. В частности, даже когда полезная волна, близкая к минимальной чувствительности, сопровождаемая сильной помеховой волной, попадает на приемное устройство, можно переправить полезную волну в участок схемы, следующий за устройством демодуляции, с одновременным обеспечением нужного соотношения "несущая-шум" (т.е. с предотвращением того, что минимальный определяющий уровень устройства демодуляции принимается за уровень шума).

Как описано выше, полезная волна, сопровождаемая сильной помеховой волной, увеличивается, чтобы быть выше нужного соотношения "несущая-шум", и подается на вход устройства демодуляции, тогда как помеховая волна подавляется, чтобы быть ниже уровня помех; следовательно, можно добиться хорошего процесса демодуляции, не вызывая снижения чувствительности приема. В соответствии со способом приема, используемым для приема полезных волн, близких к минимальной чувствительности, сопровождаемых сильными помеховыми волнами, можно уменьшить динамический диапазон (т.е. необходимое число битов), необходимый для устройства демодуляции; следовательно, можно устранить необходимость увеличения масштаба схемы, тем самым уменьшая потребление мощности.

ВАРИАНТ 1 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 является структурной схемой приемного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Приемное устройство включает в себя антенну 1, МШУ 2, смеситель 3, гетеродин 4, А/Ц преобразователь (АЦП) 5, аналоговый функциональный компонент 6 переменного усиления, цифровой функциональный компонент 7 переменного усиления, фильтр 8 выбора канала, первое устройство 9 для измерения уровня принимаемого сигнала (RSSI 1), второе устройство 10 для измерения принимаемого сигнала (RSSI 2), контроллер 11 сравнения, и устройство 12 демодуляции.

Далее будут подробно описаны составляющие элементы этого приемного устройства.

Сначала радиоволны (т.е. полезные волны и помеховые волны), принимаемые антенной 1, подвергаются усилению с малым уровнем шума с использованием МШУ 2, а затем сводятся к близкой к нулевой промежуточной частоте (т.е. близкой к нулевой ПЧ) или нулевой промежуточной частоте (нулевой ПЧ) посредством смесителя 3 и гетеродина 4. Здесь, нулевая ПЧ является аналоговой групповой частотой. А/Ц преобразователь 5 выполняет неполную выборку в случае близкой к нулевой ПЧ, тогда как система прямого преобразования применяется при нулевой ПЧ.

Далее, сигнал промежуточной частоты (т.е. сигнал ПЧ или аналоговый модулирующий сигнал) подвергается А/Ц преобразованию с использованием А/Ц преобразователя 5, а затем подается на устройство 12 демодуляции. Для предотвращения искажений полезных волн, при прохождении смешанных волн, в которых перемешаны полезные волны и помеховые волны, через А/Ц преобразователь 5, смешанные волны должны проходить через А/Ц преобразователь 5 с надлежащим уровнем, обеспечивающим откат ниже уровня полного диапазона А/Ц преобразователя 5. По этой причине, нужно выполнить сравнительное суждение об уровне принимаемого сигнала, выявленном с использованием RSSI 1 (9), размещенным на выходной стороне А/Ц преобразователя 5, и необходимо управлять снижением усиления на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления, размещенном на входной стороне А/Ц преобразователя 5, в отношении части уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину.

Например, контроллер 11 сравнения способен устанавливать усиление, которое изменяется пропорционально (или приближенно пропорционально) части уровня принимаемого сигнала от RSSI 1 (9), превышающей допустимую пороговую величину, для аналогового функционального компонента 6 переменного усиления. В связи с этим, Фиг. 2 показывает способ регулировки усиления АРУ для приемного устройства в виде способа регулировки усиления для аналогового функционального компонента 6 переменного усиления на диаграмме уровней, который описывается по отдельности для режима с применением усиления (т.е. усиление =0 дБ на Фиг. 2) и для режима ослабления (т.е. -a[дБ], -b[дБ] на Фиг. 2). Когда смешанные волны, в которых перемешаны полезные волны и помеховые волны, проходят через конфигурацию, включающую в себя А/Ц преобразователь 5 и фильтр 8 выбора канала (т.е. ФНЧ-конфигурация, при условии почти нулевой ПЧ или нулевой ПЧ), полезные волны проходят исключительно через фильтр 8 выбора канала с небольшой потерей, в то время как помеховые волны значительно ослабляются фильтром 8 выбора канала и подавляются до низкого уровня, который не может ухудшить технологический процесс демодуляции полезных волн.

Таким образом, смешанные волны, в которых перемешаны полезные волны и помеховые волны, могут присутствовать на входной стороне фильтра 8 выбора канала, тогда как только полезные волны могут присутствовать на выходной стороне фильтра 8 выбора канала, благодаря достаточному ослаблению помеховых волн. Первый вариант осуществления выявляет уровень на входе фильтра 8 выбора канала с использованием RSSI 1 (9), выявляет выходной уровень на выходе фильтра 8 выбора канала с использованием RSSI 2 (10), а затем выдает их на контроллер 11 сравнения. Контроллер 11 сравнения вычитает выявленный уровень от RSSI 2 (10) из выявленного уровня от RSSI 1 (9), чтобы оценить присутствие помеховых волн.

Контроллер 11 сравнения определяет "присутствие помеховых волн" по разности уровней между RSSI 1 (9) и RSSI 2 (10), большей допустимой пороговой величин, и в то же время определяет "отсутствие помеховых волн" или "помеховые волны с пренебрежимо низкими уровнями" по разности уровня между ними, меньшей допустимой пороговой величины. Чтобы удерживать полезные волны, поступающие на устройство 12 демодуляции, основываясь на присутствии или отсутствии помеховых волн, на надлежащем уровне, контроллер 11 сравнения управляет увеличением усиления на цифровом функциональном компоненте 7 переменного усиления, следующем за фильтром 8 выбора канала. Эта конфигурация обеспечивает признак первого варианта осуществления по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Например, контроллер 11 сравнения устанавливает усиление, которое изменяется пропорционально (или приближенно пропорционально) разности уровней между RSSI 1 (9) и RSSI 2 (10), превышающей допустимую пороговую величину, для цифрового компонента функцию 7 переменного усиления. Дополнительно, контроллер 11 сравнения способен устанавливать минимальное усиление как "множитель 1" посредством масштабирования умножения.

Можно удерживать полезные волны, поступающие на устройство 12 демодуляции, на надлежащем уровне, поскольку полезные волны (когда помеховые волны, уже ослабленные до низкого уровня, не влияют на технологический процесс демодуляции фильтра 8 выбора канала), проходящие через фильтр 8 выбора канала, управляются в отношении уровня посредством цифрового функционального компонента 7 переменного усиления.

В конкретном способе регулировки усиления на цифровом функциональном компоненте 7 переменного усиления, необходимо выполнить управление АРУ, чтобы восстановить исходный уровень полезных волн, который был временно снижен, увеличивая усиление на цифровом функциональном компоненте 7 переменного усиления (т.е. +a[дБ], +b[дБ]) за счет снижения усиления на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления (т.е. -a[дБ], -b[дБ), что необходимо для предотвращения насыщения А/Ц преобразователя 5 из-за помеховых волн, когда контроллер 11 сравнения выявляет присутствие помеховых волн. Если контроллеру 11 сравнения не удается выявить помеховые волны, контроллер 11 сравнения определяет, что усиление на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления снижается (т.е. -a[дБ], -b[дБ]), чтобы предотвратить насыщение А/Ц преобразователя 5 из-за полезных волн, и поэтому он подает полезные волны на устройство 12 демодуляции с сохранением их уровней, не управляя усилением на цифровом функциональном компоненте 7 переменного усиления (т.е. 0 дБ). Другими словами, когда полезные волны поступают с высокими уровнями, необходимо дополнительно увеличить их уровни с использованием последнего каскада схемного решения, т.е. цифрового функционального компонента 7 переменного усиления, чтобы выполнить управление АРУ, предотвращающее ограничение уровня на входе устройства 12 демодуляции и насыщение устройства 12 демодуляции.

Благодаря вышеупомянутому управлению АРУ, приемное устройство согласно первому варианту осуществления способно повысить уровень полезных волн, поступающих на устройство 12 демодуляции, чтобы он был выше минимального определяющего уровня устройства 12 демодуляции, независимо от присутствия или отсутствия помеховых волн. В частности, при приеме полезных волн, близких к минимальной чувствительности, сопровождаемых сильными помеховыми волнами, приемное устройство способно отправить полезные волны в участок схемы, следующий за устройством 12 демодуляции с одновременным обеспечением нужного соотношения "несущая-шум" (т.е. не принимая минимальный определяющий уровень устройства 12 демодуляции за уровень шума). При приеме полезных волн, близких к минимальной чувствительности, сопровождаемых сильными помеховыми волнами, приемное устройство способно уменьшить динамический диапазон (т.е. число битов), необходимый для устройства 12 демодуляции; следовательно, можно упростить конфигурацию схемы при уменьшении потребления мощности.

Далее будет подробно описана работа приемного устройства согласно первому варианту осуществления. Фиг. 2 представляет собой пояснительную диаграмму, показывающую работу приемного устройства согласно настоящему варианту осуществления. В данном документе, Фиг. 2(a) показывает диаграмму уровней и работу АРУ в случае присутствия лишь полезных волн, тогда как Фиг. 2(b) показывает диаграмму уровней и работу АРУ в случае присутствия полезных волн и помеховых волн.

Как показано на Фиг. 2(a), с указанием присутствия лишь полезных волн, когда уровень полезных волн увеличиваются по уровню по сравнению с минимальным уровнем чувствительности, контроллер 11 сравнения выполняет сравнительное суждение в отношении уровня полезных волн, выявленного с использованием RSSI 1 (9) в контуре АРУ, а затем управляет снижением усиления на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления (-a[дБ], -b[дБ]), чтобы предотвратить насыщение и обеспечить откат в А/Ц преобразователе 5 в отношении полезных волн, превышающих допустимую пороговую величину.

Для подавления помеховых волн, RSSI 1 (9) и RSSI 2 (10) контролируют уровни сигналов до и после фильтра 8 выбора канала, размещенного в цифровом компоненте основной полосы частот, а затем контроллер 11 сравнения сравнивает разность уровней между ними с допустимой пороговой величиной, чтобы определить присутствие или отсутствие помеховых волн. При этом, контроллер 11 сравнения определяет "присутствие помеховых волн" по большой разности уровней между RSSI 1 (9) и RSSI 2 (10), в то же время, определяя "отсутствие помеховых волн" по небольшой разности между ними.

В случае, проиллюстрированном на Фиг. 2(a), не показывающей разность уровней между RSSI 1 (9) и RSSI 2 (10), контроллер 11 сравнения определяет "отсутствие помеховых волн", определяет снижение усиления на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления (-a[дБ], -b[дБ]), чтобы предотвратить насыщение А/Ц преобразователя 5 из-за полезных волн, и подает полезные волны на устройство 12 демодуляции, с сохранением их уровней, не управляя усилением на цифровом функциональном компоненте 7 переменного усиления (т.е. усиление 0 дБ).

Как показано на Фиг. 2(a), уровень полезных волн, поступающих на устройство 12 демодуляции, выше минимального определяющего уровня устройства 12 демодуляции. То есть, можно выполнить демодуляцию с сохранением соотношения "несущая-шум" на уровне шума, что необходимо для процесса демодуляции полезных волн, так как уровень полезных волн, поступающих на устройство 12 демодуляции, ниже минимального определяющего уровня. Дополнительно, приемное устройство, принимающее лишь полезные волны, может удерживать небольшой динамический диапазон, необходимый для обеспечения уровня на входе устройства 12 демодуляции.

Как показано на Фиг. 2(b), когда помеховые волны увеличиваются по уровню, а приемное устройство принимает полезные волны, близкие к минимальной чувствительности, сопровождаемые сильными помеховыми волнами, помеховые волны вместо полезных волн становятся доминирующими, и будут выявляться с использованием RSSI 1 (9) в контуре АРУ. В этом случае, контроллер 11 сравнения, выполняющий сравнительное суждение, управляет снижением усиления (-a[дБ], -b[дБ]) на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления, чтобы предотвратить насыщение и обеспечить откат в А/Ц преобразователе 5 из-за помеховых волн, в отношении помеховых волн, превышающих допустимую пороговую величину. Дополнительно, он управляет снижением усиления на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления (-a[дБ], -b[дБ]) в отношении полезных волн, близких к минимальной чувствительности, как и в отношении помеховых волн, таким образом уменьшая уровень полезных волн в участке схемы, следующем за А/Ц преобразователем 5.

Когда помеховые волны и полезные волны проходят через фильтр 8 выбора канала, помеховые волны чрезвычайно снижаются в уровне и подавляются, чтобы быть по уровню ниже полезных волн. Общеизвестное приемное устройство, которое может удерживать уровень полезных волн, поступающих на устройство 12 демодуляции, ниже минимального определяющего уровня, может вызывать опасение относительно критического ухудшения характеристик демодуляции или невозможности выполнения демодуляции, поскольку информация из полезных волн ниже минимального определяющего уровня устройства 12 демодуляции отсекается и частично рассеивается. Чтобы найти выход из этого затруднения, в приемном устройстве согласно первому варианту осуществления, RSSI 1 (9) и RSSI 2 (10) контролируют уровни сигнала до и после фильтра 8 выбора канала, размещенного в цифровом компоненте основной полосы частот, чтобы подавить помеховые волны, при этом контроллер 11 сравнения выполняет сравнительное суждение о разности уровней между ними, чтобы определить присутствие или отсутствие помеховых волн.

А именно, в случае, проиллюстрированном на Фиг. 2(b), контроллер 11 сравнения определяет "присутствие помеховых волн" при выявлении большей разности уровней между RSSI 1 (9) и RSSI 2 (10), чем допустимая пороговая величина. В этом случае, контроллер 11 сравнения определяет, что усиление на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления снижается (-a[дБ], -b[дБ]), чтобы предотвратить насыщение А/Ц преобразователя 5 из-за помеховых волн, и, следовательно, усиление на цифровом функциональном компоненте 7 переменного усиления увеличивается (+a[дБ], +b[дБ]) в результате снижения усиления, тем самым выполняя управление АРУ, чтобы восстановить исходный уровень полезных волн, который был временно снижен.

Как показано на Фиг. 2(b), где полезные волны поступают на устройство 12 демодуляции с уровнями выше минимального определяющего уровня благодаря управлению АРУ цифровым функциональным компонентом 7 переменного усиления на основании результата определения присутствия или отсутствия помеховых волн, информация полезных волн ниже минимального определяющего уровня устройства 12 демодуляции не обязательно вырезается или повреждается; следовательно, у приемного устройства есть возможность принять и демодулировать полезные волны, близкие к минимальной чувствительности, без ухудшения характеристик устройства демодуляции или невозможности выполнения демодуляции в условиях среды, подверженной сильным помеховым волнам.

ВАРИАНТ 2 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 3 является структурной схемой приемного устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 3 такие же составляющие элементы, как и на Фиг. 1, обозначаются с помощью тех же ссылочных значений. Приемное устройство согласно второму варианту осуществления отличается от приемного устройства согласно первому варианту осуществления тем, что МШУ 2 заменяется на МШУ 13 с функцией переменного усиления. Дополнительно, контроллер 11 сравнения управляет усилением на МШУ 13.

В приемном устройстве согласно второму варианту осуществления, контроллер 11 сравнения выполняет сравнительное суждение об уровне, выявленном с использованием RSSI 1 (9), размещенного на выходной стороне А/Ц преобразователя 5, чтобы предотвратить насыщение и обеспечить откат в А/Ц преобразователе 5, тогда как усиления на МШУ 13 и на аналоговом функциональном компоненте 6 переменного усиления снижаются в отношении помеховых волн, превышающих допустимую пороговую величину. То есть, оно управляет снижением усиления с использованием МШУ 13 в дополнение к аналоговому функциональному компоненту 6 переменного усиления, чтобы справиться с помеховыми волнами, превышающими допустимую пороговую величину.

Как описано выше, приемное устройство согласно настоящему изобретению осуществляет управление АРУ, основываясь на результате определения присутствия или отсутствия помеховых волн; следовательно, можно увеличить уровень полезных волн, поступающих на устройство демодуляции, чтобы он был выше минимального определяющего уровня независимо от присутствия или отсутствия помеховых волн. В частности, можно отправлять полезные волны в участок схемы, следующий за устройством демодуляции, при обеспечении нужного соотношения "несущая-шум", даже когда полезные волны уменьшены примерно до минимальной определяющей чувствительности, в условиях среды, подверженной сильным помеховым волнам.

Когда приемное устройство согласно настоящему изобретению применяется для переносных оконечных устройств в восходящих линиях связи базовых станций, можно демодулировать полезные волны вне зависимости от расстояния (далеко и близко) между переносными оконечными устройствами, и, следовательно, можно обеспечить широкие динамические диапазоны приема и достаточную устойчивость к помехам (т.е. устойчивость к подавлению чувствительности приема). В процессе приема полезных волн, близких к минимальной чувствительности, в условиях среды, подверженной сильным помеховым волнам, в конфигурации приема согласно настоящему изобретению можно снизить динамический диапазон (т.е. число битов), необходимый для устройства демодуляции, и, следовательно, можно устранить необходимость увеличения масштаба схемы при одновременном уменьшении потребления мощности.

При этом конфигурация приемного устройства согласно настоящему изобретению не обязательно ограничивается первым вариантом осуществления и вторым вариантом осуществления; а значит настоящее изобретение может охватывать разнообразные модификации в пределах объема настоящего изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Приемное устройство согласно настоящему изобретению способно надежно принимать и демодулировать полезные волны, близкие к минимальной чувствительности, независимо от присутствия или отсутствия помеховых волн; следовательно, настоящее изобретение применимо к сотовым телефонам и базовым станциям в системах мобильной связи, базовым станциям в сетях стационарной связи, наземным станциям в системах спутниковой связи, и приемным оконечным устройствам в системах радиовещания.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 антенна

2 МШУ (малошумящий усилитель)

3 смеситель

4 гетеродин

5 А/Ц преобразователь

6 аналоговый функциональный компонент переменного усиления

7 цифровой функциональный компонент переменного усиления

8 фильтр выбора канала

9 RSSI 1

10 RSSI 2

11 контроллер сравнения

12 устройство демодуляции.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в надежном приеме полезных волн, близких к минимальной чувствительности, в условиях среды, подверженной сильным помеховым волнам, тем самым осуществляя демодуляцию полезных волн с надлежащим уровнем. Приемное устройство выполняет усиление с малым уровнем шума на радиоволнах, принимаемых с использованием антенны, чтобы сгенерировать принимаемый сигнал, преобразует принимаемый сигнал в сигнал промежуточной частоты, преобразует сигнал промежуточной частоты в цифровой сигнал, отфильтровывает и демодулирует полосу частот конкретного канала из цифрового сигнала. При этом, первый уровень принимаемого сигнала (RSSI 1) выявляется из цифрового сигнала, второй уровень принимаемого сигнала (RSSI 2) выявляется из цифрового сигнала конкретного канала. Сигнал промежуточной частоты усиливается с первым усилением. Цифровой сигнал конкретного канала усиливается со вторым усилением, которое вычисляется посредством сравнительного суждения о разности уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала и допустимой пороговой величины. Если разность уровней меньше допустимой пороговой величины, второе усиление устанавливается на множитель 1 посредством масштабирования умножения при определении отсутствия помеховых волн. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Приемное устройство, выполненное с возможностью принимать радиоволны, включающие в себя полезные волны и помеховые волны, чтобы осуществлять автоматическую регулировку усиления и демодуляцию, причем приемное устройство содержит:
малошумящий усилитель, выполненный с возможностью усиливать принимаемую волну;
преобразователь промежуточной частоты, выполненный с возможностью преобразовывать принимаемый сигнал, выводимый от малошумящего усилителя, в сигнал промежуточной частоты с помощью частоты гетеродина;
аналоговый функциональный компонент переменного усиления, выполненный с возможностью усиливать сигнал промежуточной частоты с первым усилением;
А/Ц преобразователь, выполненный с возможностью осуществлять аналого-цифровое преобразование на сигнале промежуточной частоты, усиленном с использованием аналогового функционального компонента переменного усиления;
фильтр выбора канала, выполненный с возможностью фильтровать полезную полосу частот полезных волн из цифрового сигнала, выводимого от А/Ц преобразователя;
цифровой функциональный компонент переменного усиления, выполненный с возможностью усиливать цифровой сигнал полезных волн, отфильтрованный фильтром выбора канала, со вторым усилением;
первый RSSI-компонент, выполненный с возможностью выявлять первый уровень принимаемого сигнала из цифрового сигнала, выводимого от А/Ц преобразователя;
второй RSSI-компонент, выполненный с возможностью выявлять второй уровень принимаемого сигнала из цифрового сигнала полезных волн, отфильтрованного фильтром выбора канала;
контроллер сравнения, выполненный с возможностью снижать первое усиление, применяемое для аналогового функционального компонента переменного усиления, основываясь на величине первого уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину, чтобы предотвратить насыщение А/Ц преобразователя во время обеспечения отката, причем, если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала превышает допустимую пороговую величину, то контроллер сравнения повышает второе усиление, применяемое для цифрового функционального компонента переменного усиления, основываясь на первом усилении аналогового функционального компонента переменного усиления, таким образом компенсируя снижение первого усиления аналогового функционального компонента переменного усиления; и
устройство демодуляции, выполненное с возможностью демодулировать цифровой сигнал полезных волн, усиленный с использованием цифрового функционального компонента переменного усиления.

2. Приемное устройство по п. 1, в котором контроллер сравнения снижает третье усиление, применяемое для малошумящего усилителя, основываясь на величине первого уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину.

3. Приемное устройство по п. 1, в котором контроллер сравнения вычисляет первое усиление пропорционально или приближенно пропорционально части первого уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину.

4. Приемное устройство по п. 1, в котором контроллер сравнения вычисляет второе усиление, основываясь на первом усилении, установленном для аналогового функционального компонента переменного усиления, если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала превышает допустимую пороговую величину.

5. Приемное устройство по п. 4, в котором контроллер сравнения устанавливает второе усиление на множитель 1 посредством масштабирования умножения, если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала меньше допустимой пороговой величины.

6. Способ регулировки усиления, приспособленный к приемному устройству, выполненному с возможностью принимать радиоволны, включающие в себя полезные волны и помеховые волны, чтобы осуществлять автоматическую регулировку усиления и демодуляцию, причем способ регулировки усиления содержит этапы, на которых:
генерируют принимаемый сигнал посредством усиления с малым уровнем шума на принимаемой волне;
преобразуют принимаемый сигнала в сигнал промежуточной частоты с помощью частоты гетеродина;
усиливают сигнал промежуточной частоты с первым усилением;
осуществляют аналого-цифровое преобразование сигнала промежуточной частоты, чтобы сформировать цифровой сигнал;
фильтруют полезную полосу частот полезных волн из цифрового сигнала;
усиливают цифровой сигнал полезных волн со вторым усилением;
выявляют первый уровень принимаемого сигнала из цифрового сигнала;
выявляют второй уровень принимаемого сигнала из цифрового сигнала полезных волн;
снижают первое усиление, основываясь на величине первого уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину, таким образом предотвращая насыщение аналого-цифрового преобразования во время обеспечения отката;
если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала превышает допустимую пороговую величину, повышают второе усиление, чтобы компенсировать снижение первого усиления; и
демодулируют цифровой сигнал полезных волн, усиленный со вторым усилением.

7. Способ регулировки усиления по п. 6, дополнительно содержащий этап, на котором: снижают третье усиление, основываясь на величине первого уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину, таким образом осуществляя усиление с малым уровнем шума принимаемой волны с третьим усилением.

8. Способ регулировки усиления по п. 6, в котором первое усиление вычисляется пропорционально или приближенно пропорционально части первого уровня принимаемого сигнала, превышающей допустимую пороговую величину.

9. Способ регулировки усиления по п. 6, в котором второе усиление вычисляется, если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала превышает допустимую пороговую величину.

10. Способ регулировки усиления по п. 9, в котором второе усиление устанавливается на множитель 1 посредством масштабирования умножения, если разность уровней между первым уровнем принимаемого сигнала и вторым уровнем принимаемого сигнала меньше допустимой пороговой величины.