一種依據(jù)通信條件實時調(diào)整接收機性能的算法和接收機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明專利涉及一種實時調(diào)整接收機系統(tǒng)性能的算法和與這種算法對應的接收機。接收機性能調(diào)整的依據(jù)可以是接收機的輸出的誤差向量幅度EVM、誤碼率SER或誤比特率BER等指標。按照這種算法實時調(diào)整接收機各模塊的性能可以使得接收機的性能處于規(guī)定區(qū)間內(nèi)，使平均功耗最小。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無線移動設(shè)備已經(jīng)滲透到人們的日常生活的各個方面，如何提高移動設(shè)備的效率、延長續(xù)航時間是亟待解決的問題。射頻接收電路是無線移動設(shè)備中非常重要的一部分，降低這部分電路的功耗非常有利于延長設(shè)備的續(xù)航時間。射頻接收機的結(jié)構(gòu)多種多樣，但都是由一些基本器件級聯(lián)而成，簡單的射頻接收機的系統(tǒng)級模型如附圖1所示，整個系統(tǒng)由標號I所指的低噪聲放大器(LNA)、標號2所指的混頻器(Mixer)、標號3所指的濾波器(Channel filter)和標號4所指的自動增益控制電路(AGC)組成，輸出信號將作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入。對于移動設(shè)備，射頻接收電路的輸入信號的強弱變化很大，同時可能還伴有或強或弱的相鄰和相間信道干擾。為了滿足通信協(xié)議或者信號解調(diào)的要求，接收機必須在所有規(guī)定的輸入信號強度和通信條件下都可以正常工作。為了達到上述目標，設(shè)計者通常按照最苛刻的通信條件來設(shè)計系統(tǒng)的性能指標。然而，接收機的增益、噪聲和線性等性能都與功耗有關(guān)系，性能指標的提高通常意味著消耗更多的功耗。為了方便說明，本發(fā)明專利將以附圖2所示的源極電感負反饋結(jié)構(gòu)低噪聲放大器為例加以說明，附圖2中的放大器的工作頻段為2.45GHz，使用的工藝是CSMC0.18 μ m。對此放大器的電源電壓和工作電流進行掃描，電源電壓變化范圍為1.6?3.2V，工作電流的變化范圍為800?1600 μ A。掃描后可以得到如附圖3所示的輸出三階交調(diào)點變化曲線，圖中等高線的單位為dBm，輸出三階交調(diào)點隨電壓和電流的改變在5?1dBm間變化，且隨功耗增加而單調(diào)上升。同時得到噪聲系數(shù)變化曲線如附圖4所示，圖中等高線的單位為dB，噪聲系數(shù)在2.4?2.7dB間變化，且隨著電流的增加而單調(diào)減小。增益變化曲線如附圖5所示，圖中的等高線單位為dB，增益在13.6?15.7dB間變化，且隨著電流的增加而單調(diào)增加。
[0003]對于射頻接收機而言，有用信號的解調(diào)只需要滿足一定的信噪比就可以滿足通信協(xié)議規(guī)定的誤碼率要求。信道在多數(shù)情況下不是處于最壞條件，這時按最壞信道條件設(shè)計的接收機的性能會處于過設(shè)計狀態(tài)，從而消耗額外的功耗，降低了效率和續(xù)航時間。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明專利的目的是提出一種根據(jù)信道情況實時調(diào)整接收機性能的算法和與該算法對應的接收機，使接收機的性能恰好滿足當前信道的要求，從而提高接收機平均效率。這種調(diào)整算法將根據(jù)接收機當前輸出的性能值按規(guī)則實時地調(diào)整接收機各模塊的電壓與電流，改變其各種性能指標，進而使得接收機的輸出信噪比處于符合解調(diào)要求的區(qū)間內(nèi)，從而降低射頻接收機系統(tǒng)的平均功耗。接收機性能調(diào)整的依據(jù)可以是接收機的輸出誤差向量幅度EVM、誤碼率SER或誤比特率BER等指標，它們都與信噪比有一一對應的換算關(guān)系，其中EVM所需要的測量時間更短，更便于實時地調(diào)整接收機性能。下文【具體實施方式】中用“性能值”表示EVM、SER或BER等表示性能的參數(shù)，作為性能調(diào)整依據(jù)。
[0005]與本算法對應的接收機應滿足每個模塊的噪聲、線性等性能以及放大模塊的增益與電壓和電流(及功耗)呈單調(diào)關(guān)系。同時，接收機還應包含自動增益控制模塊，使輸出信號幅度恒定。算法中還包含了對電源電壓的調(diào)整，此時要求電源的供電效率不受其輸出電壓的影響，這意味著用開關(guān)電源供電。如果采用傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓源供電，則可跳過算法中電源電壓調(diào)整的步驟。此外，本發(fā)明中的算法和其對應接收機不僅限于無線設(shè)備中的射頻接收機，對于任何滿足上述要求的接收機拓撲結(jié)構(gòu)，都可以使用附圖6中的調(diào)整算法，使得接收機在滿足系統(tǒng)要求的同時消耗最少的功耗。
【附圖說明】
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[0006]附圖1射頻接收機系統(tǒng)模型
[0007]附圖2源極電感負反饋結(jié)構(gòu)低噪聲放大器原理圖
[0008]附圖3輸出三階交調(diào)點變化曲線
[0009]附圖4噪聲系數(shù)變化曲線
[0010]附圖5增益變化曲線
[0011]附圖6實時調(diào)整接收機性能算法主流程圖
[0012]附圖7增加功耗減小性能值算法流程圖
[0013]附圖8逐級細調(diào)每一級功耗算法流程圖
[0014]附圖9減小功耗增大性能值算法流程圖
【具體實施方式】
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[0015]算法部分
[0016]1.算法主流程采用以下步驟(見附圖6):
[0017]a)初始化電源電壓和各級電流，預置系統(tǒng)可以接受的性能值的上下限；
[0018]b)檢測接收機的當前性能值；
[0019]c)若當前性能值大于規(guī)定上限值，則增大模塊功耗來減小當前性能值；
[0020]d)若當前性能值小于規(guī)定下限值，則減小模塊功耗來增加當前性能值。
[0021]2.對于主流程步驟c中“增大模塊功耗來減小當前性能值”，算法采用以下步驟(見附圖7):
[0022]a)提高系統(tǒng)的電源電壓，直至當前性能值小于上限值、當前性能值不再減小、或者電壓達到最大值三種情況之一；若當前性能值小于上限值，則進入逐級細調(diào)過程C，否則進入步驟b ；
[0023]b)接收機各個模塊電流同時或逐級增大，直至當前性能值小于上限值、當前性能值不再減小、或者所有模塊的電流達到最大值三種情況之一；若當前性能小于上限值，則進入逐級細調(diào)過程c ;若所有模塊的電流達到最大值，電源電壓也處于最大值，并且當前性能值仍大于規(guī)定上限，則說明數(shù)據(jù)超出了處理能力，結(jié)束算法；其它情況返還步驟a ;
[0024]c)當前性能值小于規(guī)定上限值后，逐級細調(diào)每一級的功耗。
[0025]3.上述的算法中的步驟c “逐級細調(diào)每一級功耗”，采用以下步驟(見附圖8):
[0026]a)從第一級開始，逐級減小每一級電流，直至當前性能值開始增加或該級電流達到最小值；
[0027]b)若某一級電流減小導致當前性能值增加并且超出上限值，則該級電流回退一步；
[0028]c)電流調(diào)整完畢后，減