接收信號強度指示探測器和校準接收信號強度指示的方法

專利名稱：接收信號強度指示探測器和校準接收信號強度指示的方法
技術領域：
本發明涉及一種與無線設備相關的接收信號強度指示探測器，本發明 還涉及一種校準接收信號強度指示的方法。
背景技術：
接收信號強度指示(RSSI， received signal strength indicator) 提供無線設備上的射頻(RF， radio frequency)信號的接收功率水平的 信息。無線設備能根據接收信號強度指示決定是否繼續或終止操作，還能 調整放大器的增益和/或各種各樣內部元件的頻率帶寬。
圖1為現有技術中用于測量接收信號強度指示的整流器10的示意圖。 如圖所示，整流器10包括電容14，和與其相連接的偏置電阻16、 二極管 18和低通濾波器20。電容14、 二極管18和低通濾波器20 —起將接收到 的射頻信號12轉變成低頻信號，然后低頻信號的包絡功率水平提供測量 的接收信號強度指示22。
然而，接收信號強度指示的測量容易受到環境或進程的影響。工作溫 度，內部元件內制造工藝不匹配或別的因素都可以引起測量的接收信號強 度指示失真。例如，當接收信號有足夠強度時，測量的接收信號強度指示 可以錯誤的顯示信號水平不足。這樣的錯誤可以引起無線設備的故障。
常規的調整接收信號強度指示失真的技術包括用電阻調整整流器，例 如通過調整偏置電阻16的阻值。但是，因為不同電阻必須單個的形成或者放在各個芯片上，故用電阻調整即費事又費錢。且用電阻調整僅在一個 特定的運行狀態下影響測量的接收信號強度指示，故效果不好。因此，期 望一種有效的在接收信號強度指示測量中調整失真的技術。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種接收信號強度指示探測器，其能 有效的校準接收信號強度指示。本發明還提供一種校準接收信號強度指示 的方法。
為解決上述技術問題，本發明的接收信號強度指示探測器，包括
放大和整流模塊，用于將接收到的有著信號功率水平的射頻信號轉變
為直流信號，并輸出一對應于信號功率水平的指示值；
校準電路，用于根據信號功率水平的最大值測量指示值的最大值，并 根據偏置因子使所述指示值偏置,所述偏置因子是基于被接收的信號強度 指示的測量的最大指示值、期望的最大指示值、期望的指示閾值和期望的 的功率范圍計算出來的。
本發明的另一接收信號指示探測器，包括
放大和整流模塊，用于將接收到的射頻信號轉變為直流信號，所述直
流信號為相應于所述接收到的射頻信號的指示值；
校準電路，用于得到一個差分數值，所述差分數值代表與最大射頻功 率下預期的指示值的偏離，并用電源偏置所述指示值以減少與預期指示值 的偏離。
本發明還給出了校準接收信號強度指示探測器的方法，該方法包括 接收信號強度指示探測器在最大射頻信號下測量最大的接收信號強度指不；
根據所述測量的最大接收信號強度指示計算偏置因子；以及 根據所計算的偏置因子，偏置接收信號強度指示探測器的輸出。 本發明的接收信號強度指示探測器，通過校準電路，根據信號功率水 平的最大值測量指示值的最大值等參數計算偏置因子，后根據偏置因子調 節可調整電流源，使所述指示值偏置至更符合實際的數值，以此來減弱測 量過程中環境和進程對測量值的影響。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明 圖1為現有技術中用于測量接收信號強度指示的整流器的示意圖； 圖2為本發明的接收信號強度指示探測器的一具體實施例示意圖； 圖3為圖2中接收信號強度指示的探測器的校準電路具體實施示意
圖4為本發明的具體實施例中接收信號強度指示和信號功率的關系 示意圖5為本發明的校準接收信號強度指示的方法流程圖。
具體實施例方式
下面介紹本發明的校準接收信號強度指示的裝置和方法的具體實施 方式。為了簡短和清楚起見，幾個熟知的經常和射頻通信系統聯系在一起 的結構或過程，在以下的描述中不再提及。同樣地，本發明的其他實施方 式可能與在這個段落中描述的具有不同的結構，元件或進程。因此，本領 域的一般技術人員可以明白本發明可以有用另外的元件的實施例，或者本發明還有不用圖2-5中顯示和描述的元件的其他實施例。 接收信號強度指示測量裝置
以下說明本發明的接收信號強度指示測量裝置——接收信號強度指
示探測器100的幾個實施例(見圖2-4)。具體地，圖2為根據本發明地 具體接收信號強度指示探測器100的示意圖，圖3為可用于接收信號強度 指示探測器100中校準電路110地示意圖，圖4為圖2和圖3中接收信號 強度指示探測器100的校準過程中接收信號強度指示和信號功率的關系 圖。接收信號強度指示探測器100能集成到蜂窩電話、無繩電話、無線網 卡或其他適合的無線通信設備中。
如圖2所示，接收信號強度指示探測器100包含多級放大和整流模塊 102(分別定義為第一級模塊102a、第二級模塊102b和第三級模塊102c)。 單個模塊102包括放大器104 (分別定義為第一放大器104a、第二放大器 104b和第三放大器104c)，和連接到相應的放大器104的整流器106 (分 別定義為第一整流器106a、第二整流器106b和第三整流器106c)。放大 器104可以為有著合適增益和工作帶寬的晶體管型放大器。整流器106 可為與圖1中描述類似的常規元件。即使在圖2中模塊102為三個，在其 它實施例中，接收信號強度指示探測器100可以包括一個、兩個或任意多 個數目的模塊。
接收信號強度指示探測器100包括一個加法器108，用來將第一整流 器106a、第二整流器106b和第三整流器106c的輸出相加。相加后的輸 出值在下面被作為初始的接收信號強度指示。在某些實施例中，不同的信 號(例如，初始的接收信號強度指示)可用電流來表示，而在其他實施例中，初始的接收信號強度指示可用電壓或其它的量來表示。
接收信號強度指示探測器100還可包括一個低通濾波器116，連接與
加法器108和偏置輸出114。低通濾波器116，用于在校準接收信號強度 指示時濾除高頻信號和允許低頻信號通過。在圖2所示的實施例中，低通 濾波器包括電阻113連接電容115的RC電路。在其他具體實施例中，低 通濾波器116也可以包括一個LC電路或其他合適的電路。
接收信號強度指示探測器100另外包括校準電路110，其連接于加法 器108的輸出端。具體地，校準電路110包括校準輸入，用來接收初始地 接收信號強度指示；偏置輸出114，用來在低通濾波器116前將偏置信號 加到加法器108的輸出中。
在圖3所示的具體實施例中，校準電路110包括串聯的比較模塊120、 計算模塊122和可調整的電流源128。比較模塊120禾B/或計算模塊122 能用專用集成電路(ASIC)來實現，就象一個軟件模塊和/或別的合適的 硬件和/或軟件邏輯元件。可調整的電流源128包括一電流鏡電路和/或其 它合適的電流放大電路。
比較模塊120包括輸入(Vi77/wO 112，和參考信號(Vre" 118。輸 入112為初始的接收信號強度指示和/或其他預期的信號。在具體實施例 中，參考信號為接收信號強度指示探測器100的最大功率值。在別的實施 例中，參考信號可以是其它預期的數值。
比較模塊120，用來根據輸入信號和參考信號得出一個差值信號 V必//，計算公式如下差值信號至少部分地反映了環境和/或過程在接收信號強度指示探測器
100上的影響。比較模塊120還包括一連接至計算模塊122的比較輸出 121。在工作的時候，比較模塊120提供差值信號給計算模塊122。
計算模塊122，用于至少部分基于來自比較模塊的差值信號執行模擬 或數字的計算，和/或邏輯運算，來至少部分地補償了環境和/或過程的影 響。計算模塊122具體可以為模擬電路、數字電路或模擬電路和數字電路 的組合。例如，計算模塊122能使用數字分配器、乘法器、計算器和/或 別的數字邏輯元件來實現。在別的具體實施例匯總，數字模塊122也可以 通過運算放大器、晶體管和/或其它模擬元件來實現。
圖3所示的計算模塊122包括一個用于傳送閾值信號(R力t^s力Wo9 閾值輸入124，和一個用于傳送功率范圍信號的范圍輸入(Vrange)126。 在具體實施例中，閾值信號為接收信號強度指示探測器100顯示足夠功率 的功率閾值數值，范圍信號為一個預期的接收信號強度指示探測器100 的功率范圍。閾值信號和/或范圍信號也可以為其它設定的數值。即使功 率閾值信號和功率范圍信號被顯示作計算模塊122的輸入，在別的實施例 中，計算模塊122還可以包括存儲有閾值信號和/或范圍信號的內存(圖 中沒有畫出)。
計算模塊122能用于計算一個控制信號，該控制信號通過輸出123 傳送用于控制下面詳細描述的可調整電流源128。在一具體實施例中，計 算模塊122根據差值信號、閾值信號和范圍信號計算控制信號。在別的實 施例中，控制信號也可以根據差值信號、閾值信號和范圍信號的任意組合 計算出。更進一步的實施例中，控制信號可以基于別的參數進行計算。結合圖2和圖3，在校準過程中，計算模塊122和可調整的電流源128 首先復位；接下來，可調整電流源128不再輸出偏置信號給偏置輸出114， 隨后最大射頻信號被應用于接受信號強度指示探測器100中，然后放大器 104和整流器106將射頻信號轉變為低頻信號，并測量該低頻信號的包絡 功率，加法器108將所有來自整流器106的包絡功率信號相加得到初始的 接收信號強度指示。結果是，初始的接收信號強度指示代表沒有偏置下對 于接收信號強度探測器100估計最大功率水平。
然后，比較模塊120比較輸入信號和參考信號得出差分信號。因為偏 置信號復位，輸入信號等同于初始的接受信號強度指示。就像上述描述的 那樣，在某個具體實施例中，參考信號為接收信號強度探測器100的最大 設定功率水平，差值信號代表接收信號強度探測器100的最大設定功率水 平和最大估計功率水平之間的差值。
具體實施例中，在接收到差值信號后，計算模塊122基于差分信號、 閾值信號和范圍信號按下式計算控制信號
在其他實施例中，計算模塊122還可以根據另外的和/或其它的參數計算 控制信號。
之后，可調整的電流源128使用控制信號去調整它的輸出，并根據控 制信號提供偏置信號。在一個具體實施例中，偏置信號為偏置電流，通過 下式計算得出<formula>formula see original document page 13</formula>其中，R為低通濾波器116中的電阻113的阻值。根據圖4作進一步的討 論，偏置信號能影響加法器108的輸出負載，最終提供一個比傳統設備更 精確的接受信號強度指示的顯示。
在一個具體實施例中，可選擇地，校準電路122可用來在校準輸入 112上監控輸入信號，并修改從可調整電流源128出來的偏置信號直到差 分信號在一個預設的閾值之內，該閾值為一個預設的數值。在另一實施例 中，計算過程能根據預先設定的次數重復，而不是根據輸入信號的電流值。 還有的實施例中，計算過程可根據其他條件重復或終止。
圖4為根據圖2和圖3中討論的校準過程的示意圖。如圖4所示，第 一曲線202代表期望的接受信號強度指示與信號功率的關系，第二曲線 204代表沒有偏置條件下接受信號強度指示與信號功率的關系。就像從圖 4中看到的那樣，在一個期望的功率閾值下，第二曲線204顯示一第二接 受信號強度指示水平210 (RSSI2)，該值小于由第一曲線202顯示的第一 接受信號強度指示208 (RSSL)，結果是圖2中的接收信號強度探測器 100在信號功率水平是充足的情況下可能錯誤地顯示信號功率水平是不 充足的。
為了至少部分地補救上述運行的難點，可調整電流源128使加法器 108 (見圖2)的輸出負載偏置使得第二曲線204朝第一曲線202的方向 (例如，朝上)偏移，就像第三曲線206代表的那樣，朝向第一曲線202 的偏移通常有等同于控制信號的偏移量。結果至少在第一接受信號強度指 示208的附近，由第三曲線206顯示的接受信號強度指示信號比由第二曲線204顯示的接受信號強度指示信號更加接近地近似于由第一曲線202
顯示的接受信號強度指示信號。因此，提供一個更精確的接收功率水平指示值。
即使在上述討論的接收信號強度探測器100是用來修改接受信號強 度指示的對功率的曲線的偏移量O炎W，在其它的實施例中，估計的接受
信號強度指示對功率的曲線的斜率也是可以修改的。例如，單個的整流器
106a-c (見圖2)可在加法器108相加整流器106a-c的輸出之前被連接 到一個校準電路IIO。在進一步的實施例中，接受信號強度指示對功率的 曲線的斜率和偏移量都可以被修改。 校準接收信號強度指示的方法
圖5為與本發明的校準接收信號強度指示測量裝置實施例一致的校 準接收信號強度指示的方法300的流程圖。即使描述使用在圖2中的接受 信號強度指示探測器100作為例子，校準接收信號強度指示的方法300 也可應用于別的接收信號強度指示估計裝置中。
在本發明的方法300中的第一步驟302包括:在接收信號強度指示探 測器100接收一最大射頻信號時，測量一最大接收信號強度指示 ^e,w—^w。在一具體實施例中，該最大接收信號強度指示可在模擬電 路中使用一個或多個放大器104和整流器106級來測量(見圖2)，接收 信號強度指示的最大計算結果由一個直流信號表示。在別的實施例中，該 最大接收信號強度指示可在數字電路中使用一個模數轉換器來測量，接收 信號強度指示的最大計算結果由有著確定位數(例如，8位)的編碼表示。 在更進一步的實施例中，最大的接收信號強度指示也可以通過其他的技術來測量，用任何預期的方式來表示。
本發明的方法300的另一步驟304包括:根據測量的最大接收信號強 度指示計算偏置因子。在一具體實施例中，計算偏置因子為根據測量的最 大接收信號強度指示、預期的最大接收信號強度指示4*(，、預期的閾 值^^。w和預期的功率范圍K，按下式計算補償因子0炎W一F^^:
在某些實施例中，比例因子也可以用常數和/或其它參數進行調整。在別 的實施例中，計算偏置因子為根據測量的最大接收信號強度指示、預期的 最大接收信號強度指示^，c和最大接收信號強度指示探測器 期的最大功率水平^^p。_按下式計算斜率因子5/0^_^^ :
<formula>formula see original document page 15</formula>
本發明的方法中下一個步驟306包括:根據計算的偏置因子用一負載 使接受信號強度指示探測器100的輸出偏置。在具體實施中，如下式所示 通過一個至少等同于在整個功率范圍之內的補償因子的數值，接收信號強
度指示探測器100的輸出Kc。一^—鵬增加了
在另一實施例中，如下式所示，通過一個至少等同于在整個功率范圍之內
的補償因子的數值，接收信號強度指示探測器100的輸出乙,,^<目減少
了
在進一步的實施例中，接收信號強度指示探測器100的輸出通過斜率因子偏置，就如測量接收信號強度指示對功率的曲線的斜率充分地與預期的接 收信號強度指示對功率的曲線相符，公式如下
K。版"環二「腸腿x67o， — F""or
權利要求
1、一種接收信號強度指示探測器，其特征在于，包括放大和整流模塊，用于將接收到的有著信號功率水平的射頻信號轉變為直流信號，并輸出一對應于信號功率水平的指示值；校準電路，用于根據信號功率水平的最大值測量指示值的最大值，并根據偏置因子使所述指示值偏置，所述偏置因子是基于被接收的信號強度指示的測量的最大指示值、期望的最大指示值、期望的指示閾值和期望的的功率范圍計算出來的。
2、 按照權利要求l所述的接收信號強度指示探測器，其特征在于 所述校準電路包括串聯的比較器、計算電路和可調整電流源； 所述偏置因子包括補償因子；所述比較器用于根據公式^V -F廳,"—腿確定的差值，其中「^g^一w^為期望的最大指示值，^^^」，為測量的最大指示值， ^//為差值；所述計算電路用于根據公式—i^"or = 計算補償因子，其中為期望的指示閾值，K，為期望的功率范圍；所述可調整電流源用于采用補償因子按如下公式偏置后續測量的初 始指示值，K"wd—麟/ = ^。w—^ot + Q^" —Factor 或者其中^版。C/為校準后的指示值，L，為初始的指示值。
3、 按照權利要求l所述的接收信號強度指示探測器，其特征在于所述校準電流包括串聯的比較器、計算電路和可調整電流源； 所述偏置因子包括斜率因子；所述計算電路用于根據公式S/o/^ —FMtor =戸"計算斜率因子，其中^,一_股,為期望的最大指示值，「max—，a為期望的最大功率水平，r薩，(ftw為測量的最大指示值，S/c^ —Fa"w為斜率因子；所述可調整電流源用于采用斜率因子按如下公式 K。版她(股/ = 「腸—腐/ x S—e —偏置后續測量的指示值，其中 ^,』《鵬為校準的指示值，^麵—鵬為測量的指示值。
4、 一種接收信號強度指示探測器，其特征在于，包括 放大和整流模塊，用于將接收到的射頻信號轉變為直流信號，所述直流信號為相應于所述接收到的射頻信號的指示值；校準電路，用于得到一個差值，所述差值與最大射頻功率下預期的指 示值的偏離，并用電源偏置所述指示值以減少與預期指示值的偏離。
5、 一種校準接收信號強度指示探測器的方法，其特征在于，該方法包括接收信號強度指示探測器在最大射頻信號下測量最大的接收信號強度 指不；根據所述測量的最大接收信號強度指示計算偏置因子；以及 根據所計算的偏置因子，偏置接收信號強度指示探測器的輸出。
6、 按照權利要求5所述的校準接收信號強度指示探測器的方法，其特 征在于，所述計算偏置因子包括按下式計算偏移量腐/ — ^m醋匿d尺OT )其中0#"為偏移量，^。_(跟為測量的最大接收信號強度指示，^^g^_ww為預期最大接收信號強度指示，4^。w為預期的閾值，以及 ^^為預期的功率范圍。
7、按照權利要求5所述的校準接收信號強度指示探測器的方法，其特征在于，所述計算偏置因子為根據下式計算斜率偏置因子<formula>formula see original document page 4</formula>其中S/ope —歷M為斜率偏置因子，P:叫^—w觀為預期的最大指示值， ^nax一p。，為預期的最大功率水平，為測量的最大指示值。
8、按照權利要求7所述的校準接收信號強度指示探測器的方法，其特土征在于，所述偏置接收信號強度指示探測器的輸出為用斜率偏置因子來偏 置接受信號強度指示探測器的輸出，使得測量的接受信號強度對功率的曲 線斜率與預期的接收信號強度指示對功率的曲線斜率一致。
9、 一種接收信號強度指示探測器，其特征在于包含用于在接收信號 強度指示探測器在最大射頻信號下測量最大接收信號強度指示的裝置；用 于基于所測量的最大接收信號強度指示計算偏置因子和根據所計算的偏置 因子偏置接收信號強度指示探測器輸出的裝置。
10、 按照權利要求9所述的接收信號強度指示探測器，其特征在于所 述用于計算偏置因子的裝置為根據下式計算偏移量其中為偏移量，為測量的最大接收信號強度指示，`4，(艦/為預期的最大接收信號強度，K/腿爐為預期的閾值，「腦ge為 預期的功率范圍。
全文摘要
本發明公開了一種接收信號強度指示探測器，其包括放大和整流模塊，用于將接收到的有著信號功率水平的射頻信號轉變為直流信號，并輸出一對應于信號功率水平的指示值；校準電路，用于根據信號功率水平的最大值測量指示值的最大值，并根據偏置因子使所述指示值偏置，所述偏置因子是基于被接收的信號強度指示的測量的最大指示值、期望的最大指示值、期望的指示閾值和期望的功率范圍計算出來的。本發明還公開了一種校準接收信號強度指示探測器的方法。本發明通過計算偏置因子來使測量的指示值偏置，以減弱環境或進程對測量的影響，使指示值與實際數值更符合。
文檔編號H04W24/00GK101621810SQ20081004359
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者孔榮輝, 郭大為 申請人:博通集成電路(上海)有限公司