СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УСИЛЕНИЕМ ПРИ НАЧАЛЬНОМ ЗАХВАТЕ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ
METHODS AND DEVICES TO CONTROL AMPLIFICATION DURING INITIAL CAPTURE IN COMMUNICATION SYSTEM

Уровень техники
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие сущности, в общем, относится к способам и устройствам для управления усилением при начальном захвате в системе связи, а более конкретно к способам и устройствам для регулирования усиления приемопередатчика при приеме символов начального захвата в системе беспроводной связи, чтобы не допускать перерегулирования вследствие некорректных настроек усиления.
Уровень техники
В конкретных системах связи, таких как системы связи с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), известной технологией является передача одного или более конкретных OFDM-символов для использования в помощи приемной части приемопередатчика в начальном тайминге и захвате частоты. Один или более конкретных OFDM-символов, которые являются пилотными символами захвата, неоднократно передаются при полном или максимальном значении мощности с фиксированным интервалом времени. Приемная часть приемопередатчика использует символы для того, чтобы получать начальный тайминг и захват частоты, например, когда приемопередатчик включается или активируется из режима ожидания.
В типичных приемопередатчиках, тем не менее, управление усилением, такое как автоматическая регулировка усиления (AGC), используется для того, чтобы задавать усиление приемной части на основе измеренной мощности принимаемого символа. В определенных ситуациях, OFDM-символ может предшествовать пилотному символу или символам захвата и может не передаваться на полной мощности, например, в случае, когда предыдущий OFDM-символ только частично нагружен данными. В таком случае, настройка усиления управления усилением может быть задана в диапазоне, слишком большом для того, чтобы надлежащим образом разрешать следующий пилотный OFDM-символ захвата, переданный на полной мощности, тем самым приводя к перерегулированию или искажению усиления сигнала. Это приводит к сбою начального захвата, ухудшая производительность приемной части приемопередатчика.
Сущность изобретения
Согласно аспекту настоящего раскрытия сущности, раскрывается способ для использования в системе беспроводной связи. Способ включает в себя измерение мощности сигнала, многократно принимаемого посредством приемопередатчика за заданный период времени с заранее определенными приращениями времени, причем сигнал включает в себя множество символов. Дополнительно, способ включает в себя однонаправленное регулирование усиления приемопередатчика, когда текущая измеренная мощность выше ранее измеренной мощности, на основе максимального значения мощности сигнала, измеренного в течение заданного периода времени.
Согласно другому аспекту настоящего раскрытия сущности, раскрывается устройство, работающее в системе беспроводной связи. Устройство включает в себя процессор, выполненный с возможностью измерять мощность сигнала, многократно принимаемого посредством приемопередатчика за заданный период времени, причем сигнал включает в себя множество символов. Процессор также выполнен с возможностью однонаправлено регулировать усиление приемопередатчика, когда текущая измеренная мощность выше ранее измеренной мощности; и запоминающее устройство, соединенное с процессором.
Согласно еще одному аспекту настоящего раскрытия сущности, раскрывается другое устройство, работающее в системе беспроводной связи. Устройство включает в себя средство для измерения мощности сигнала, многократно принимаемого посредством приемопередатчика за заданный период времени, причем сигнал включает в себя множество символов; и средство для однонаправленного регулирования усиления приемопередатчика, когда текущая измеренная мощность выше ранее измеренной мощности.
Согласно все еще другому аспекту настоящего раскрытия сущности, раскрывается компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт включает в себя машиночитаемый носитель, имеющий код для инструктирования, по меньшей мере, одному компьютеру измерять мощность сигнала, многократно принимаемого посредством приемопередатчика за заданный период времени, причем сигнал включает в себя множество символов. Машиночитаемый носитель также включает в себя код для инструктирования, по меньшей мере, одному компьютеру однонаправленно регулировать усиление приемопередатчика, когда текущая измеренная мощность выше ранее измеренной мощности.
Краткое описание чертежей
Признаки, характер и преимущества настоящего раскрытия сущности должны стать более очевидными из изложенного ниже подробного описания, рассматриваемого вместе с чертежами, на которых одинаковые символы ссылок идентифицируются соответственно по всему документу, и из которых:
Фиг.1 является примерным графиком уровней мощности нескольких принимаемых OFDM-символов во времени в системе связи;
Фиг.2 является блок-схемой последовательности операций процесса регулирования усиления в приемопередатчике в течение начального тайминга и захвата частоты;
Фиг.3 иллюстрирует блок-схему последовательности операций другого примерного способа для управления усилением в течение начального захвата; и
Фиг.4 иллюстрирует примерное приемопередающее устройство, которое может реализовывать способы, проиллюстрированные на фиг.1 и 2.
Подробное описание изобретения
Настоящее раскрытие сущности включает в себя способы и устройства, которые обеспечивают настройку усиления в приемной части приемопередатчика, которое должно быть задано достаточно низким для того, чтобы не допускать перерегулирования или искажения в течение начального тайминга и захвата частоты. Способы и устройства задают усиление приемника посредством измерения значений мощности принимаемых символов в сигнале, поступающем за период времени, равный периодичности пилотных символов начального захвата. Усиление однонаправлено регулируется (т.е. уменьшается) так, чтобы предоставлять принимаемый символ с наибольшей мощностью, тем самым обеспечивая то, что усиление задается надлежащим образом достаточно низким для полной или максимальной мощности пилотного символа начального захвата без перерегулирования или искажения посредством усилителя.
maximal
Фиг.1 иллюстрирует примерный график уровней мощности нескольких принимаемых OFDM-символов во времени в системе связи. Как можно видеть на фиг.1, уровни мощности конкретных символов в OFDM-сигнале типично варьируются между символами. Пилотные символы захвата, которые типично передаются в преамбуле суперкадра, передаются при известном уровне мощности и с периодичностью T. Пример по фиг.1 иллюстрирует два соседних символа 102 и 104 захвата, а также то, что они поступают каждый период времени T (см. стрелку 106). Символы захвата, такие как 102 и 104, всегда передаются при заранее определенном значении мощности, которое является максимальным значением мощности (P) в этом примере.
Как вкратце пояснено выше, символы, находящиеся между пилотными сигналами 102 и 104 захвата, такие как 108, 110, 112 и 114, не передаются на полной или максимальной мощности. В традиционных приемопередатчиках, автоматическая регулировка усиления (AGC) должна регулировать усиление для каждого символа на основе его уровня измеренной мощности. Соответственно, в случае символа с меньшей мощностью, предшествующего символу захвата на полной мощности, например символов 116 и 118, поступающих сразу перед пилотными сигналами 102 и 104 захвата, соответственно, настройка усиления для символов 116 и 118 должна быть достаточно высокой по сравнению с настройкой усиления, необходимой для символов 102 и 104 на полной мощности. Соответственно, приемопередатчики не всегда могут отвечать достаточно быстро, в частности в течение начального тайминга и захвата частоты после того, как приемопередатчик активирован или включен, чтобы регулировать усиление на понижение, чтобы не допускать перерегулирования или искажения. Такое перерегулирование и искажение может приводить к тому, что приемопередатчик некорректно оценивает символ, имея результатом неудачный тайминг и захват частоты. Большое различие в уровнях мощности между предыдущим символом и символом захвата увеличивает вероятность ошибки.
Фиг.2 иллюстрирует блок-схему последовательности операций процесса регулирования усиления в приемопередатчике в течение начального тайминга и захвата частоты. Процесс 200 начинается посредством измерения мощности сигнала, многократно принимаемого посредством приемопередатчика за заданный период времени, как показано на этапе 202. В процедуре этапа 202, заданный период времени может быть периодом T между пилотными символами захвата. Следует отметить, что задание измерительного периода времени к T гарантирует то, что, по меньшей мере, один пилотный символ захвата будет принят и измерен. Дополнительно, множество раз или случаев, когда мощность сигнала измеряется, может возникать с интервалами, заданными с такой длительностью, чтобы гарантировать, что каждый символ сигнала представляется в измерении мощности. Снова ссылаясь на фиг.1, в качестве примера, можно отметить, что если заданный период времени, равный периодичности T пилотных сигналов захвата, начинается и заканчивается в некоторое время между пилотными сигналами захвата, как проиллюстрировано посредством периода 120 времени, гарантируется то, что измеряется, по меньшей мере, один пилотный сигнал захвата (к примеру, 104).
Последовательность операций переходит от этапа 202 к этапу 204, на котором усиление приемопередатчика однонаправленно регулируется, когда текущая измеренная мощность выше ранее измеренной мощности. Дополнительно следует отметить, что усиление регулируется однонаправленно на понижение до минимального значения, чтобы вычислять символ с полной или максимальной мощностью (т.е. символ захвата) без перерегулирования и искажения усилителя. Следует отметить, что, в отличие от типичного управления усилением, такого как AGC, процесс 200 регулирует усиление в одном направлении (т.е. однонаправленно). Таким образом, например, если первый измеренный символ приводит к понижающей регулировке усиления, однонаправленное регулирование процесса 200 гарантирует то, что усиление впоследствии не увеличивается, если далее измеренный символ имеет меньшую мощность, чем первый символ, что происходит в традиционном AGC.
Хотя процесс 200 иллюстрирует процесс задания усиления как происходящий после измерения множества символов, следует понимать, что усиление приемника (к примеру, усиление AGC) может быть задано после того, как измерен каждый символ. Таким образом, процессы на этапах 202 и 204 должны неоднократно выполняться в течение заданного периода времени, до того как приемопередатчик захватывает пилотный символ захвата для начального тайминга и захвата частоты. Другой пример, иллюстрирующий этот процесс, подробнее поясняется ниже в связи с фиг.3.
После того как усиление надлежащим образом задано на этапе 204, последовательность операций переходит к этапу 206, на котором приемопередатчик пытается захватить пилотный сигнал 206 захвата. После того как приемопередатчик пытается захватить пилотный сигнал захвата, может быть выполнено определение в отношении того, является ли захват успешным, как указано посредством этапа 208 принятия решения. Если захват является успешным, тайминг и частота захвачены, и процесс 200 завершается. Если захват не является успешным, последовательность операций возвращается к этапу 202, на котором процедура может быть повторена для одного или более последующих заданных периодов времени, пока тайминг и захват частоты не выполнен успешно. Когда процесс 200 завершается успешным захватом, управление усилением AGC возвращается в обычный режим работы для приема и обработки принимаемых символов.
Хотя в целях простоты пояснения, процесс 200 показан и описан как последовательность или определенное число действий, следует понимать, что эти описанные действия не ограничиваются таким порядком и могут осуществляться в другом порядке или одновременно с другими описанными действиями. Например, специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что технология может быть альтернативно представлена как последовательность взаимосвязанных состояний или событий, к примеру, на диаграмме состояний. Более того, не все проиллюстрированные действия могут требоваться для того, чтобы реализовывать методологию в соответствии с настоящими раскрытыми методологиями. Дополнительно следует отметить, что процессы, проиллюстрированные на фиг.2, могут быть реализованы посредством одного или более процессоров, модуля автоматической регулировки усиления (AGC) или комбинации вышеозначенного.
Фиг.3 иллюстрирует блок-схему последовательности операций другого примерного способа управления усилением в ходе начального захвата. Как показано, способ 300 начинается с задания времени t равным нулю (0), как проиллюстрировано на этапе 302. После инициализации времени t последовательность операций переходит к этапу 304, на котором измеряется мощность сигнала в начале отсчета времени (E(0)). После измерения мощности сигнала последовательность операций переходит к этапу 306, на котором усиление g приемной части приемопередатчика регулируется как функция от измеренной мощности (к примеру, g=f(E(0))).
После того как усиление приемника задано на этапе 306, последовательность операций переходит к этапу 308, на котором счет времени увеличивается на заранее определенный интервал времени. В качестве примера продолжительность интервала может составлять 1/4 интервала времени символа, чтобы гарантировать то, что каждый символ, принимаемый в сигнале, измерен. После приращения времени t последовательность операций переходит к этапу 310, на котором мощность принимаемого сигнала измеряется в приращенное время (E(t)). После измерения мощности на этапе 310 последовательность операций переходит к этапу 312 принятия решения, на котором выполняется определение в отношении того, больше ли текущая измеренная мощность (E(t)) сигнала наибольшего предыдущего измерения. Говоря по-другому, может быть выполнено определение в отношении того, меньше или нет функция усиления текущей измеренной мощности f(E(t)) сигнала, чем текущая настройка усиления g. Если усиление как функция от текущей измеренной мощности меньше текущего заданного усиления g, это означает то, что уровень мощности E(t) больше, и соответствующая настройка усиления уменьшается так, чтобы адаптироваться к более высокому уровню мощности. Соответственно, если измеренная мощность сигнала не превышает наибольшее предыдущее измерение, последовательность операций возвращается к этапу 308, чтобы выполнять приращение к следующему времени t и измерять мощность сигнала в это время.
С другой стороны, если измеренная мощность сигнала на этапе 312 превышает наибольшее предыдущее измерение, последовательность операций переходит к этапу 314, на котором усиление g приемника задается равным функции усиления текущей измеренной мощности (т.е. f(E(t))). После этапа 314 последовательность операций переходит к этапу 316, на котором выполняется определение в отношении того, больше ли текущее приращенное время t, чем заданный период T времени, который является периодичностью времени пилотных символов захвата в рамках сигнала. Если период T времени еще не наступил, последовательность операций возвращается к этапу 308 для следующего приращения времени t.
Если период T времени прошел, как определено на этапе 316, последовательность операций переходит к этапу 318, на котором приемник инициирует тайминг и захват частоты. Следует отметить, что настройка усиления g теперь задается так, чтобы приспосабливать наибольший или максимальный уровень мощности принимаемого сигнала, тем самым повышая вероятность того, что ошибки не будут возникать вследствие настройки усиления на основе символов с меньшей мощностью. После инициирования тайминга и захвата частоты последовательность операций переходит к этапу 320 принятия решения, чтобы определять то, является ли тайминг и захват частоты успешным. Если нет, последовательность операций возвращается к этапу 302, на котором процесс измерения мощности и настройки усиления повторяется до успешного захвата. Если захват является успешным, процесс 300 завершается, и работа приемопередатчика и управления усилением возвращается в обычный режим для приема и обработки сигналов.
Фиг.4 иллюстрирует пример приемопередающего устройства, которое может реализовывать способы, проиллюстрированные на фиг.2 и 3. Устройство 400 включает в себя модуль 402 предварительной обработки, который принимает входной RF-сигнал, такой как OFDM-сигнал. Предварительная обработка включает в себя аналогово-цифровое преобразование, а также автоматическую регулировку усиления (AGC), как проиллюстрировано, посредством модуля 404. Сигналы затем передаются в дискретизатор 406, который задает окно дискретизации для разрешения символов, передаваемых, в свою очередь, в быстрое преобразование 408 Фурье (FFT). FFT 408 выполняет быстрое преобразование Фурье сигнала, чтобы преобразовывать, например, из частотной во временную область. Преобразованный сигнал отправляется в демодулятор 410, чтобы демодулировать сигнал согласно любому числу известных схем модуляции.
Вывод FFT 408 также доставляется в процессор 412, такой как процессор цифровых сигналов (DSP), в качестве примера, или любой другой подходящий процессор. Процессор может включать в себя осуществление оценки 414 канала и слежения 416 за временем. Хотя оценка канала и слежение за временем показываются как модуль в процессоре 412, эти модули могут также быть реализованы посредством отдельных аппаратных средств, программного обеспечения или микропрограммного обеспечения.
В связи с реализацией технологий, поясненных выше относительно фиг.2 и 3, процессор может поддерживать связь с AGC 404, чтобы реализовывать управление усилением. В частности, AGC 404 может быть выполнен с возможностью измерять мощность поступающего сигнала и передавать эти измерения мощности в процессор, как проиллюстрировано посредством соединения 418 связи. В свою очередь, процессор 412 может быть выполнен с возможностью определять, меньше или нет измеренная мощность сигнала, чем текущее наибольшее измерение, и либо вычислять усиление, либо сообщать в AGC 404 вычислять усиление на основе измеренной мощности сигнала, имеющей значение, большее предыдущей наибольшей измеренной мощности. Этот обмен данными проиллюстрирован посредством линии 420 связи на фиг.4.
После заданного периода T времени, поясненного выше, процессор 412 вместе с FFT 408, оценкой 414 канала и слежением 316 за временем может далее захватить канал пилотного сигнала захвата, чтобы определять начальное время и частоту. После начального захвата процессор 412 может сообщать в AGC 404 возобновлять работу в обычном режиме управления усилением.
Фиг.4 также показывает, что процессор 412 обменивается данными с дискретизатором 406, чтобы задавать временное окно для FFT 408, а также обменивается данными с демодулятором 410, чтобы демодулировать данные в принимаемых символах, а затем передавать декодированные символы в декодер 422 для декодирования согласно любому числу подходящих схем кодирования. Декодер 422 выводит поток битов в другие обрабатывающие элементы приемопередатчика для дополнительной обработки. Следует отметить, что запоминающее устройство 424, которое может состоять из любого числа известных устройств хранения данных, включено для того, чтобы хранить инструкции, инструктирующие процессору 412 осуществлять технологии и операции, раскрытые в данном документе.
Фиг.5 иллюстрирует другой пример устройства, которое может использоваться в приемопередатчике для задания усиления в течение начального тайминга и захвата частоты. Как проиллюстрировано, устройство 500 включает в себя процессор 502 для многократного измерения мощности сигнала (к примеру, RF-сигнала), принимаемого за заданный период времени (к примеру, T). Следует отметить, что процессор 500 может быть реализован посредством AGC 404 и процессора 412, в качестве примера. Измерения мощности, определяемые посредством процессора 502, выводятся в процессор 504 для однонаправленного регулирования усиления приемопередатчика, когда текущая измеренная мощность выше ранее измеренной мощности. Процессор 504 может быть реализован посредством AGC 404, процессора 412 или комбинации вышеозначенного, в качестве примеров. Здесь следует отметить, что хотя может быть выполнена реализация процессора 504 посредством AGC, работа AGC должна быть изменена c обычного режима так, чтобы осуществлять однонаправленное регулирование в течение периода начального захвата.
Устройство 500 дополнительно включает в себя процессор 506 для захвата пилотного символа захвата после того, как усиление задано или отрегулировано посредством процессора 504. Следует отметить, что процессор 506 может быть реализован через использование дискретизатора 406, FFT 408 и процессора 412, в качестве примеров.
Следует понимать, что конкретный порядок или иерархия этапов в раскрытых процессах является примером примерных подходов. На основе конструктивных предпочтений следует понимать, что конкретный порядок или иерархия этапов в процессах может быть изменена, при этом оставаясь в рамках объема настоящего раскрытия сущности. Пункты способа в прилагаемой формуле изобретения представляют элементы различных этапов в примерном порядке и не имеют намерение быть ограниченными конкретным порядком или представленной иерархией.
Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что информация и сигналы могут быть представлены с помощью любой из множества различных технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микросхемы, которые могут приводиться в качестве примера по всему описанию выше, могут быть представлены посредством напряжений, токов, электромагнитных волн, магнитных полей или частиц, оптических полей или частиц либо любой комбинации вышеозначенного.
Специалисты в данной области техники дополнительно должны принимать во внимание, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы как электронные аппаратные средства, компьютерное программное обеспечение либо комбинации означенного. Чтобы понятно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы описаны выше, в общем, на основе их функциональности. Реализована ли эта функциональность в качестве аппаратных средств или программного обеспечения, зависит от конкретного варианта применения и структурных ограничений, накладываемых на систему в целом. Высококвалифицированные специалисты могут реализовывать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного варианта применения, но такие решения по реализации не должны быть интерпретированы как являющиеся отступлением от объема настоящего раскрытия сущности.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретного логического элемента или транзисторной логики, дискретных компонентов аппаратных средств либо любой комбинации вышеозначенного, предназначенной для того, чтобы выполнять описанные в данном документе функции. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но в альтернативном варианте, процессором может быть любой традиционный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, к примеру комбинация DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или более микропроцессоров вместе с ядром DSP либо любая другая подобная конфигурация.
Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми в данном документе вариантами осуществления, могут быть реализованы непосредственно в аппаратных средствах, в программном модуле, приводимом в исполнение посредством процессора, или в их комбинации. Программный модуль может постоянно размещаться в памяти типа RAM, флэш-памяти, памяти типа ROM, памяти типа EPROM, памяти типа EEPROM, в регистрах, на жестком диске, сменном диске, CD-ROM или любой другой форме носителя хранения данных, известной в данной области техники. Типичный носитель хранения данных (к примеру, запоминающее устройство 424 на фиг.4) соединен с процессором (к примеру, процессором 412 на фиг.4), причем процессор может считывать информацию и записывать информацию на носитель хранения данных. В альтернативном варианте, носитель хранения данных может быть встроен в процессор. Процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться в ASIC. ASIC может постоянно размещаться в пользовательском терминале. В альтернативном варианте, процессор и носитель хранения данных могут постоянно размещаться как дискретные компоненты в пользовательском терминале.
Примеры, описанные выше, являются просто иллюстративными, и специалисты в данной области техники теперь могут выполнять различные применения и отступления от вышеописанных примеров без отклонения от раскрытых в данном документе идей изобретения. Различные модификации в этих примерах могут быть очевидными для специалистов в данной области техники, а описанные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим примерам, к примеру, к службе обмена мгновенными сообщениями или любым общим приложениям обмена беспроводными данными, без отступления от сущности или объема описываемых в этом документе новых аспектов. Таким образом, объем раскрытия сущности не имеет намерения быть ограниченным показанными в данном документе примерами, а должен удовлетворять самому широкому объему, согласованному с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном документе. Слово "примерный" используется в данном документе исключительно для того, чтобы обозначать "служащий в качестве примера, отдельного случая или иллюстрации". Любой пример, описанный в данном документе как "примерный", не обязательно должен быть истолкован как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими примерами. Соответственно, новые аспекты, описываемые в данном документе, должны задаваться исключительно посредством объема нижеприведенной формулы изобретения.