CN1777073B - 实现多载波接收信号强度指示的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现多载波接收信号强度指示的装置，包括：第一射频滤波器、低噪声放大器、第二射频滤波器、下变频器、中频放大器、可变增益控制器、抗混叠滤波器、模数转换器和接收信号处理器。采用本发明的装置，可通过VGC和AGC的增益来得出RSSI的值，这样避免很多复杂运算，节约资源，且可以指示每载波的信号，因此具有良好的兼容性，对于不同体制的多载波RSSI检测，只需要把装置的部分器件参数修改即可，有效地降低了成本。

Description

实现多载波接收信号强度指示的装置

技术领域

本发明涉及多载波接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indicator接收信号强度指示)实现的装置，更具体地说，是一种比较新颖、简单且容易实现的装置。

背景技术

在移动通讯技术高速发展的今天，人们对移动通讯***的需求也日益增大，在有限的资源下，多载波接收机是移动通讯***的发展趋势，而多载波接收信号强度指示(RSSI)重要组成部分，其相对精度对***的容量有较大关系。

目前RSSI实现的方式主要有两种方式：中频及基带。如图1所示，RSSI在中频IF单元实现的具体过程为：首先将接收的射频信号滤波、放大、混频，其次将混频之后的IF信号进行耦合放大，然后通过检波器再送到模数转换器，最后送到DSP(Digital SignalProcessing)进行处理。该方法和装置的缺点就是电路复杂、集成度不高及精度不是很理想，另外，检波器的动态范围也是有限的。

如图2所示，RSSI在中频基带单元实现的具体过程为：将接收的射频信号滤波、放大、混频得到低IF信号，中频放大和滤波后，通过ADC变换，最后由DSP进行处理，得到的数字I/Q信号进行平方运算。这种方法和装置的缺点就是运算复杂，硬件资源消耗比较大，致使硬件成本过高。

对于多载波接收机来说，用图1、图2的方法和装置来进行RSSI检测就非常复杂，RSSI检测的都是多载波信号总能量，并不能指示每载波信号的能量，因为必须用多个RF单元才能区分出每载波信号，这样代价太高，再说模拟电路单元过多也会使得检测的精度降低，所以需要寻求新的方法和装置来满足新的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种实现简单的多载波接收信号强度指示的装置，实现每载波信号能量检测。

为了实现上述目标，本发明就采用软件无线电技术来实现多载波接收信号强度指示RSSI的检测，因为在接收信号处理部分RSP(Receive Signal Processing)来实现多载波RSSI检测，这样可以指示每载波信号的强度，所以RSSI必须在信道滤波之后、AGC之前来实现。

本发明装置的结构框图如图3所示，包括：第一射频滤波器、低噪声放大器、第二射频滤波器、下变频器、中频放大器、可变增益控制器、抗混叠滤波器、模数转换器和接收信号处理器；射频信号经第一射频滤波器滤除带外杂散、低噪声放大器放大后，由第二射频滤波器滤除混频器镜相噪声干扰，到达下变频器进行下变频处理转换成中频信号，经中频放大器、可变增益控制器之后，经过抗混叠滤波器送到所述模数变换器中进行模数变换成数字信号，最后，接收信号处理器对这些数字信号进行数字解调、抽取、滤波得出各载波接收信号强度指示。

采用本发明的装置，可通过VGC和AGC的增益来得出RSSI的值，这样避免很多复杂运算，节约资源，且可以指示每载波的信号，因此具有良好的兼容性，对于不同体制的多载波RSSI检测，只需要把装置的部分器件参数修改即可，有效地降低了成本。上述装置实现简单、检测精度高，可以克服现有RSSI检测的复杂度、实现每载波信号能量检测、提高检测精度、减小射频链路、提高稳定性、适合大规模生产等，以保证多载频接收机的最大接入用户数量增加，降低成本，体改效益，满足竞争激烈的市场需求。

附图说明

图1是采用检波方式在IF处实现RSSI检测结构框图。

图2是在基带处实现RSSI检测结构框图。

图3是本发明所述采用软件无线电的多载波接收信号强度指示结构框图。

图4是作为本发明实施2载波接收信号强度指示的实际测试结果表。

图5是作为本发明实施2多载波接收信号强度指示的实际检测关系图。

图6是作为本发明装置的2载波接收信号强度指示绝对精度关系图。

图7是作为本发明装置的2载波接收信号强度指示相对精度关系图。

具体实施方式

在多载波接收机***中，RSSI指示的是多载波总能量，如果要指示每载波的能量，需要多个RF链路。模拟部分器件的离散性、检波管动态范围小等因素会造成RSSI检测的精度下降，这样给设计和调试带来很多不便，不利于批量生产。

鉴于目前的器件水平，可以采用软件无线电的形式来实现多载波接收机，且RSSI指示的是每载波的信号能量，给***设计和性能提高都有好处。图3是本发明所述采用软件无线电的多载波接收信号强度指示结构框图。

下面用现有器件具体构造宽带多载频接收信号强度指示的方法和装置。以Node B 2载波接收信号强度指示实现为例来说明本发明的方法和装置的可行性。其中，图3中的第一射频滤波器为双工器，主要是滤除带外杂散；低噪声放大器LNA采用SGA-4586；第二射频滤波器采用LE18A；下变频器采用SME1400B-17；中频放大器采用SGA-6486；可变增益控制器采用AA113-310；抗混迭滤波器采用IF声表滤波器LE88F；模数转换器ADC采用AD80101；接收信号处理器采用ISL5416。

对于采用数字中频结构来实现2载波接收机***为例来说，确定IF声表滤波器的频率与采样频率很关键，根据尼奎斯特采样准则，可以得知IF频率与采样频率的关系为 $f_{\mathrm{IF}}=\frac{(2n+1)}{4}{f}_S.$ 通过组合干扰分析计算，得到中频频率f_IF选择为172.8MHz，采样速率f_S为61.44MHz。由于ADC之前2载波信号共同存在，为了不使ADC饱和，影响检测精度，需要合理选择无杂散动态范围SFDR。

为了检测每载波的RSSI值，需要在数字NCO、信道滤波之后，AGC之前来检测RSSI。根据AGC函数与输入功率的对应关系，得知RSSI检测值是AGC增益、数控衰减器VGC的增益及参考功率之和，参见等式(1)。

P_RSSI＝k×(G_AGC-G_REF)+P_REF+G_VGC    (1)

其中，G_AGC为AGC的增益，G_VGC为可变控制器的增益，P_REF、k、G_REF为常数。

从上面等式(1)可知：RSSI检测的绝对精度是AGC增益、可变控制器VGC的函数。根据3GPP标准，RSSI检测的范围为-103dBm～-73dBm。在本发明的装置里面，可变增益控制器为数控衰减器，其目的主要是针对邻道、阻塞这些大信号时出现衰减，其它情况下时直通，衰减控制值为0dB。因此，在3GPP标准范围内，RSSI检测值只是的AGC增益函数。

P_RSSI＝k×(G_AGC-G_REF)+P_REF    (2)

图4为本发明实施2载波接收信号强度指示的实际测试结果表。图5是本发明实施2多载波接收信号强度指示的实际检测关系图。RSSI检测精度包括绝对精度和相对精度，相对精度为±4dB，绝对精度为±0.5dB。为了体现本发明的RSSI检测的方法和装置的优点，那么就需要从绝对精度和相对精度来分析。

首先来分析RSSI绝对精度，图6是本发明装置的2载波接收信号强度指示绝对精度关系图。从等式(2)可知，RSSI绝对精度只与AGC增益有关，但是接收机工作的带宽范围是60MHz，工作的环境温度为-5℃～55℃。在60MHz带宽内许多模拟器件的频响是不一致，对于相同输入功率来说，检测的值就存在差异，为了克服这缺点，提高上报精度，本发明装置可采用频率扫描校准，以200kHz为步长，在60MHz范围内记下检测与参考值之差，然后存在FLSH里面。与频响的原理类似，在温度变化范围内，通道模拟器件的增益变化较大，致使RSSI检测存在很大误差，为了减小温度变化对其精度的影响，也需要对温度进行扫描，步长可选0.5℃或1℃，把温度与检测差值的对应数据存在FLASH里面，每次上报的值就需要把这个频响和温度变化对应的差值补偿进去，这样可以提高绝对精度。

其次来分析RSSI相对精度，相对精度是指输入信号变化与检测值变化之差，图7是，本发明装置的2载波接收信号强度指示相对精度关系图。假设某时刻输入信号功率变化为ΔP，根据等式(2)得知RSSI检测值之差为k×ΔG_AGC，则RSSI相对精度为ΔP-k×ΔG_AGC。由于ΔP、k为常数，所以，RSSI相对精度仅与ΔG_AGC有关，也就是说，RSSI相对精度仅与AGC算法有关系。要使相对精度得到提高，也就意味着AGC线性需要提高。为了满足线性都的要求，采用优越的CORDIC算法来实现I/Q幅度运算，避免I²/Q²运算。这样有利于运算效率的提高，节约芯片硬件资源，且CORDIC算法运算采用8个时钟周期，这样AGC增益算出来的精度可以0.00013dB，完全满足精度要求。

最后，这种检测装置也可以用来检测多载波接收机ACS(Adjacent Channel Selection)，因为RSSI指示每载波的功率值，通过参数变化可以映射出ACS性能，为以后批量生产节约仪器和提高效率。

Claims (4)

1.实现多载波接收信号强度指示的装置，其特征在于，该装置包括：第一射频滤波器、低噪声放大器、第二射频滤波器、下变频器、中频放大器、可变增益控制器、抗混叠滤波器、模数转换器和接收信号处理器；射频信号经第一射频滤波器滤除带外杂散、低噪声放大器放大后，由第二射频滤波器滤除混频器镜相噪声干扰，到达下变频器进行下变频处理转换成中频信号，经中频放大器、可变增益控制器之后，经过抗混叠滤波器送到所述模数变换器中进行模数变换成数字信号，最后，接收信号处理器对这些数字信号进行数字解调、抽取、滤波得出各载波接收信号强度指示；所述接收信号处理器通过公式P_RSSI＝k×(G_AGC-G_REF)+P_REF+G_VGC得到所述各载波接收信号强度指示；其中，G_AGC为自动增益控制AGC的增益，G_VGC为可变控制器的增益，P_REF、k、G_REF为常数。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可变增益控制器采用数控衰减器，针对邻道信号和阻塞信号时出现衰减，其它情况下时直通，衰减控制值为0dB。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一射频滤波器采用双工器，低噪声放大器采用SGA-4586，第二射频滤波器采用LE18A，下变频器采用SME1400B-17，中频放大器采用SGA-6486；可变增益控制器采用AA113-310，抗混迭滤波器采用IF声表滤波器LE88F，模数转换器采用AD80101，接收信号处理器采用ISL5416。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述IF声表滤波器的中频频率f_IF为172.8MHz，采样速率F_S为61.44MHz。

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