ES2218461T3 - Control del nivel de señal. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de control de ganancia aplicada a una señal recibida, que comprende determinar un parámetro que comprende la diferencia entre niveles máximos y mínimos de la señal recibida durante un período de tiempo y ajustar la ganancia cada vez que el parámetro indica que la amplitud está fuera de un rango de amplitudes definido entre un umbral de amplitud superior e inferior.

Description

Control del nivel de señal.

La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato de control de la ganancia aplicada a una señal recibida, en particular a una señal inalámbrica transmitida por un dispositivo de telecomunicaciones.

Un receptor de telecomunicaciones puede diseñarse para operar óptimamente con las señales recibidas a una amplitud predeterminada. Por lo tanto, los receptores de telecomunicaciones pueden ser provistos con disposiciones amplificadoras que tienen un factor de ganancia G apropiado para dar a las señales recibidas una amplitud próxima a un óptimo predeterminado.

En un sistema de comunicaciones móviles, la fuerza de la señal recibida variará en función de los cambios en la separación del receptor y transmisor. De dicha forma, una disposición de amplificación de ganancia fija a menudo no es útil para desplazar las señales recibidas a la amplitud óptima predeterminada.

Se conoce suministrar un receptor de telecomunicaciones con una disposición amplificadora que tiene una característica de ganancia de control automática (AGC). La amplitud de la señal amplificada producida por la disposición de amplificación se compara con un valor umbral. El factor de ganancia de la disposición amplificadora es posteriormente alterado según una cantidad que es función de la magnitud y del signo, respectivamente, de la magnitud y el signo de la diferencia entre la amplitud debida y el umbral. El documento US-A-5734974 da a conocer un AGC con una estabilidad mejorada obtenida realizando una operación de integración sobre la señal de amplitud relevante.

El objeto de la invención es la provisión de un control de ganancia mejorada.

Según un primer aspecto, la invención suministra un procedimiento de control de la ganancia aplicada a una señal recibida, que comprende determinar un parámetro que comprende la diferencia entre los niveles máximos y mínimos de la señal recibida durante un período de tiempo y ajustar la ganancia cada vez que el parámetro indica que la amplitud está fuera de una gama de amplitudes definidas entre un umbral de amplitud superior e inferior.

Según un segundo aspecto, la invención suministra un aparato para controlar la ganancia aplicada a una señal recibida, que comprende un medio para determinar un parámetro que comprende la diferencia entre los niveles máximo y mínimo de la señal recibida durante un período de tiempo y un medio para ajustar la ganancia cada vez que el parámetro indica que la amplitud está fuera de un rango de amplitudes definido entre el umbral de amplitud superior e inferior.

Mediante la comparación de la amplitud con un rango será posible evitar rápidamente y posiblemente de forma oscilatoria la variación de la ganancia debida a cambios menores en la amplitud medida. De dicha forma la carga del proceso se reduce.

En una forma de realización, la variación de ganancia se consigue ajustando un parámetro de ganancia según una cantidad predeterminada o fija cada vez que se requiere una variación. Esto disminuye ventajosamente la carga del proceso, dado que el ajuste del proceso necesita solamente indicar la dirección de un cambio deseado y no su magnitud.

En una forma de realización preferente, el parámetro de la ganancia ajustado es el logaritmo de la ganancia. Esto suministra un control fino del valor de la ganancia, especialmente cuando se usa un sistema de incremento y decremento de logaritmo mediante una cantidad fija.

La invención podrá emplearse en receptores de comunicaciones, como por ejemplo una estación base o una unidad móvil en un sistema de comunicaciones móvil.

A modo de ejemplo solamente se describirá a continuación una forma de realización de la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 ilustra esquemáticamente un teléfono móvil.

La Figura 2 es un gráfico a escala logarítmica de la amplitud de una señal recibida respecto del tiempo.

La Figura 3 es un gráfico a escala logarítmica de la misma señal tras la amplificación en el teléfono de la Figura 1.

En la forma mostrada en la Figura 1, un teléfono móvil 10 comprende una antena 12, un amplificador 14, una sección de medida de la amplitud (AMS) 16, una sección de control de ganancia (GCS) 18 y un sistema de circuito 20 de proceso subsecuente.

El teléfono 10 recibe una señal S_{1} a través de una antena 12. El amplificador 14 amplifica S_{1} para dar una señal S_{2} donde S_{2} = GS_{1}, siendo G la ganancia del amplificador 14. La señal amplificada S_{2} es suministrada al sistema de circuito 20 de proceso digital para su procesado subsecuente para suministrar, por ejemplo, señales audibles al usuario del teléfono 10.

La ganancia G del amplificador 14 es establecida por una señal S4 de control de ganancia procedente de GCS 18. La determinación de la señal S_{4} se describirá en lo que sigue.

El AMS 16 mide la amplitud de la señal recibida durante un período de tiempo. El AMS16 grava los valores máximos y mínimos de la señal S_{2} encontrados durante el intervalo. El valor mínimo se resta del valor máximo para producir un valor de amplitud para el intervalo que es menos susceptible de errores de descentrado. El valor de amplitud es transmitido como una señal S_{3} al GCS 18 que utiliza S_{3} para realizar decisiones a cerca de cambios de ganancia del amplificador 14.

En términos generales, el GCS compara el valor de la amplitud con un umbral superior e inferior. La GCS da instrucciones para que se incremente la ganancia si la amplitud cae por debajo del umbral inferior (cayendo por debajo el umbral superior no tiene efecto) y también da instrucciones para incrementar la ganancia si la amplitud excede el umbral más alto (excediendo el umbral inferior no tiene efecto).

El intervalo sobre el cual el nivel de la señal S2 es supervisado por AMS 16 es posteriormente repetido y los sucesivos valores de amplitud son enviados a GCS 18 que realiza una serie progresiva de ajustes al logaritmo de la ganancia del amplificador 14. Podrá apreciarse que la ganancia tiene unos valores generales máximos y mínimos (debido al diseño del amplificador 14) que no pueden ser atravesados. Cuando uno de dichos límites comienza a alcanzarse los intentos por GCS 18 de atravesar el limite serán ineficaces y, en este sentido, el proceso de control de ganancia es temporalmente deshabilitado.

Considerando el caso en el que S_{1} tiene la forma mostrada en la Figura 2, es decir, la amplitud de la señal se incrementa hasta el tiempo t1 y disminuye a continuación. La forma correspondiente de S_{2} se muestra en la Figura 3, cuyo contenido será explicado haciendo referencia a las Figuras 1 y 2. En la Figura 3, la señal S_{2} es dividida en una serie de eventos, a-t. Entre a y b, la AMS 16 determina un valor de amplitud que se suministra a GSC 18 como S_{3}. GCS 18 determina que el valor de la amplitud cae por debajo de un umbral inferior L2 y opera para incrementar la ganancia del amplificador 14. Una señal S_{4} indicativa que la ganancia se debe incrementar se envía por GCS al amplificador 14. El amplificador 14 responde a S_{4} implementando el logaritmo de la ganancia según una cantidad fija, originando que S_{1} (=GS_{1}) salte de b a c.

A continuación AMS 14 va a través de otro intervalo de muestreo desde c a d, enviando al final del intervalo una nueva señal S_{3} a GCS 18. GCS 18 determina de nuevo que el nuevo valor de amplitud cae por debajo del umbral inferior L2 y envía un comando incremental en la forma de la señal S_{4}. El amplificador 14 responde al comando de incremento incrementando el logaritmo de la ganancia por la misma cantidad que anteriormente.

La etapa hasta el punto e eleva la amplitud por encima del umbral inferior L2. Por lo tanto, en los intervalos subsecuentes GCS 13 recibe valores de amplitud (en la señal S_{3}) que se encuentran entre el umbral inferior L2 y el umbral superior L1. Durante este período, el incremento en S_{2} es debido a la tendencia que aumenta en S_{1} solamente (la Figura 3 no representa con precisión el gradiente de S_{1}).

Algún tiempo más tarde en el punto f, S_{2} excede el umbral superior L1 y este hecho es determinado por GCS 18 usando la señal S_{3} representativa de la amplitud de S_{2} respecto al último intervalo de muestreo de AMS 16. Por lo tanto, GCS 18 envía un comando de decrecimiento como señal S_{4} al amplificador 14. En respuesta, el amplificador 14 disminuye el logaritmo de la ganancia según una cantidad fija, originando la bajada de S_{2} hasta el punto G.

Durante el siguiente intervalo de muestreo de AMS 14, la amplitud de la señal S_{2} se eleva hasta el punto h, por encima del umbral superior L1. A continuación GCS 18 da instrucciones al amplificador para reducir la ganancia logarítmica según la misma cantidad, bajando S_{2} hasta el punto i. Este proceso de disminuir el logaritmo de la ganancia continua sucesivamente hasta el punto n, que se corresponde al tiempo t1, en el cual el gradiente S_{1} se vuelve una constante negativa.

Durante un tiempo posterior, la señal S_{2} alcanza el punto o, en el cual GCS 18 determina que la amplitud S_{2} cae por debajo del umbral inferior L2 y da instrucciones al amplificador 14 para incrementar el logaritmo de la ganancia, elevando la señal hasta el punto p. Dado que la amplitud de la señal S_{3} no está descendiendo progresivamente, cae repetidamente por debajo del umbral inferior L2 y, en los puntos q y s, el logaritmo de la ganancia es descendido por encima del umbral L2 hasta los puntos r y t, respectivamente.

Aplicando incrementos y decrementos de la misma magnitud al logaritmo de la ganancia del amplificador 14, el sistema de control se fabrica de forma relativamente simple. Este esquema significa que las reducciones en la ganancia sigue una serie geométrica y el esquema es menos duro que aplicar simplemente disminuciones a la ganancia lineal.

Si se desea, se podrá ajustar la separación de los umbrales L1 y L2. Existe un intercambio en la selección de esta separación. Una separación relativamente pequeña suministra un control más fino del nivel de la señal S_{2} pero requiere cambios más frecuentes en la ganancia G. Con una separación relativamente pequeña existe una probabilidad reducida de desbordamiento numérico en la conversión analógica a digital de la señal S_{2} pero una actividad de conmutación incrementada con una conducta transiente resultante apareciendo en la señal S_{2}. Con una separación relativamente grande entre los umbrales L1 y L2 existe una reducción en la actividad de conmutación con una reducción en la aparición de transientes pero con una probabilidad incrementada de desborde numérico en la conversión digital a analógica de S_{2} y en los elementos del sistema de circuito de proceso 20.

Podrá apreciarse que aunque la invención se ha descrito en el contexto de control de ganancia aplicada a la señal S_{1} recibida en el receptor 10, el mecanismo de control tiene una aplicabilidad general a cualquier señal que experimenta una amplificación.

Claims (11)

1. Un procedimiento de control de ganancia aplicada a una señal recibida, que comprende determinar un parámetro que comprende la diferencia entre niveles máximos y mínimos de la señal recibida durante un período de tiempo y ajustar la ganancia cada vez que el parámetro indica que la amplitud está fuera de un rango de amplitudes definido entre un umbral de amplitud superior e inferior.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ajuste de la ganancia comprende ajustar el logaritmo de la ganancia.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que el ajuste del logaritmo de la ganancia comprende incrementar o disminuir el logaritmo de la ganancia según la cantidad predeterminada.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que ajustar la ganancia comprende el decremento de la ganancia si la amplitud excede el umbral superior y el decremento de la ganancia si la amplitud cae por debajo del umbral inferior.

5. Un procedimiento para modular una señal recibida, que comprende aplicar una ganancia a la señal recibida y ajustar la ganancia usando el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

6. Un aparato de control de ganancia aplicado a una señal (S1) recibida, que comprende un medio (16) para determinar un parámetro que comprende la diferencia entre niveles máximo y mínimo de la señal recibida durante un período de tiempo y un medio (18) para ajustar la ganancia cada vez que el parámetro indica que la amplitud está fuera de un rango de amplitudes definido entre un umbral de amplitudes superior e inferior.

7. Un aparato según la reivindicación 6, en el que el medio de ajuste (18) comprende un medio para ajustar el logaritmo de la ganancia.

8. Un aparato según la reivindicación 7, en el que el medio para ajustar el logaritmo de la ganancia está dispuesto para incrementar o disminuir el logaritmo de la ganancia según una cantidad predeterminada.

9. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el medio de ajuste comprende un medio para disminuir la ganancia si la amplitud excede el umbral superior y para incrementar la ganancia si la amplitud cae por debajo del umbral inferior.

10. Aparato para modular una señal recibida que comprende un medio para aplicar una ganancia a la señal recibida y el aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9 para variar la ganancia.

11. Un programa para llevar a cabo el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.