способ и устройство для повышения помехозащищенности приемника

Формула изобретения

1. Способ регулировки усиления схемы, принимающей сигнал с некоторым уровнем мощности, содержащий этапы: изменяют коэффициент усиления схемы на заранее заданную величину, определяют величину изменения мощности сигнала в ответ на изменение коэффициента усиления схемы, регулируют коэффициент усиления схемы в ответ на изменение мощности сигнала, причем этап регулировки содержит этапы: уменьшают коэффициент усиления схемы, если величина изменения мощности сигнала больше заранее заданной пороговой величины, и увеличивают коэффициент усиления схемы, если величина изменения мощности сигнала меньше или равна заранее заданной пороговой величине.

2. Способ по п.1, в котором заранее заданная величина составляет приблизительно 3 дБ, а заранее заданная пороговая величина составляет приблизительно 9 дБ.

3. Способ регулировки мощности принимаемого сигнала в схеме, имеющей переменный коэффициент усиления, содержащий этапы: принимают принимаемый сигнал радиочастотного диапазона, изменяют коэффициент усиления схемы на заранее заданную величину, преобразуют принятый сигнал радиочастотного диапазона в сигнал промежуточной частоты, осуществляют фильтрацию принятого сигнала, определяют величину изменения мощности принятого сигнала в ответ на изменение коэффициента усиления и регулируют коэффициент усиления схемы в ответ на величину изменения мощности принятого сигнала, причем упомянутый этап регулировки содержит этапы: уменьшают коэффициент усиления схемы, если величина изменения мощности принятого сигнала больше заранее заданной пороговой величины, и увеличивают коэффициент усиления схемы, если величина изменения мощности принятого сигнала меньше или равна заранее заданной пороговой величине.

4. Способ по п.3, в котором заранее заданная величина составляет приблизительно 3 дБ, а заранее заданная пороговая величина составляет приблизительно 9 дБ.

5. Способ по п.3, в котором упомянутый этап определения величины изменения мощности принятого сигнала выполняют до упомянутого этапа преобразования принятого сигнала из сигнала радиочастотного диапазона в сигнал промежуточной частоты.

6. Способ по п.3, в котором упомянутый этап определения величины изменения мощности принятого сигнала выполняют после упомянутого этапа преобразования принятого сигнала из сигнала радиочастотного диапазона в сигнал промежуточной частоты.

7. Способ по п.3, в котором упомянутый этап определения величины изменения мощности принятого сигнала выполняют после упомянутого этапа фильтрации принятого сигнала.

8. Способ по п.3, дополнительно содержащий этап повторения упомянутых этапов изменения, определения и регулировки с заранее заданной частотой.

9. Способ по п.8, в котором упомянутая заранее заданная частота составляет приблизительно 10 раз в секунду.

10. Способ по п.8, в котором упомянутая заранее заданная частота составляет один раз за кадр.

11. Способ повышения помехозащищенности радиотелефона от радиочастотных помех, содержащего антенну для приема радиосигналов, имеющих некоторый уровень принимаемой мощности, аттенюатор, усилитель с переменным коэффициентом усиления принимающей части, контроллер усиления, а также детектор мощности принимающей части, заключающийся в том, что изменяют упомянутым контроллером усиления уровень принимаемой мощности упомянутых принимаемых радиосигналов на заранее определенную величину, детектируют упомянутым детектором мощности принимающей части величину изменения уровня принимаемой мощности принимаемых радиосигналов в ответ на изменение упомянутым контроллером усиления уровня принимаемой мощности, производят настройку упомянутым контроллером усиления коэффициента усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части в ответ на упомянутую величину изменения продетектированного изменения уровня принимаемой мощности, причем упомянутая настройка содержит этапы: уменьшение упомянутым контроллером усиления коэффициента усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части, если упомянутое продетектированное изменение уровня принимаемой мощности больше заранее заданной пороговой величины, и увеличение упомянутым контроллером усиления коэффициента усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части, если упомянутое продетектированное изменение уровня принимаемой мощности меньше или равно заранее заданной пороговой величине.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что на этапе изменения уровня принимаемой мощности радиосигнала ослабляют упомянутые принимаемые радиосигналы посредством упомянутого переменного аттенюатора.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что на этапе изменения уровня принимаемой мощности радиосигнала производят настройку упомянутого коэффициента усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части.

14. Система регулировки мощности принимаемого сигнала в схеме с переменным коэффициентом усиления, причем система содержит средство приема принимаемого сигнала радиочастотного диапазона, средство преобразования принятого сигнала радиочастотного диапазона в сигнал промежуточной частоты, средство фильтрации принятого сигнала, средство изменения коэффициента усиления схемы на заранее заданную величину, средство определения величины изменения мощности принятого сигнала в ответ на изменение коэффициента усиления и средство регулировки коэффициента усиления схемы в ответ на величину изменения мощности принятого сигнала, причем упомянутое средство регулировки включает в себя средство для уменьшения коэффициента усиления схемы, если величина изменения мощности принятого сигнала больше заранее заданной пороговой величины, и средство для увеличения коэффициента усиления схемы, если величина изменения мощности принятого сигнала меньше или равна заранее заданной пороговой величине.

15. Система по п.14, в которой заранее заданная величина составляет приблизительно 3 дБ, а заранее заданная пороговая величина составляет приблизительно 9 дБ.

16. Система по п.14, в которой средство определения величины изменения мощности принятого сигнала определяет величину изменения до того, как средство преобразования преобразует принятый сигнал из сигнала радиочастотного диапазона в сигнал промежуточной частоты.

17. Система по п.14, в которой средство определения величины изменения мощности принятого сигнала определяет величину изменения после того, как средство преобразования преобразует принятый сигнал из сигнала радиочастотного диапазона в сигнал промежуточной частоты.

18. Система по п.14, в которой средство определения величины изменения мощности принятого сигнала определяет величину изменения после того, как средство фильтрации отфильтрует принятый сигнал.

19. Устройство повышения помехозащищенности радиотелефона от радиочастотных помех, содержащее антенну для приема радиосигналов, усилитель с переменным коэффициентом усиления принимающей части для усиления принимаемых сигналов, контроллер усиления для изменения уровня принимаемой мощности упомянутых принимаемых сигналов на заранее заданную величину посредством регулировки усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части, а также детектор мощности принимающей части для детектирования величины изменения уровня принимаемой мощности упомянутых принятых сигналов в ответ на упомянутую регулировку усиления, причем упомянутый контроллер усиления регулирует упомянутый коэффициент усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части в ответ на упомянутую величину изменения уровня принимаемой мощности, причем упомянутый контроллер усиления уменьшает упомянутый коэффициент усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части, если упомянутое изменение уровня принимаемой мощности больше заранее заданной пороговой величины, и увеличивает упомянутый коэффициент усиления упомянутого усилителя с переменным коэффициентом усиления принимающей части, если упомянутое изменение уровня принимаемой мощности меньше или равно заранее заданной пороговой величине.

20. Устройство повышения помехозащищенности радиотелефона от радиочастотных помех, содержащее антенну для приема радиосигналов, переменный аттенюатор для ослабления упомянутых принимаемых радиосигналов, контроллер усиления для изменения уровня принимаемой мощности упомянутых принимаемых сигналов на заранее заданную величину посредством регулировки ослабления посредством упомянутого переменного аттенюатора, а также детектор мощности принимающей части для детектирования величины изменения уровня принимаемой мощности упомянутых принимаемых сигналов в ответ на упомянутую регулировку ослабления, причем упомянутый контроллер усиления регулирует упомянутое ослабление упомянутого переменного аттенюатора в ответ на упомянутую величину изменения уровня принятой мощности, причем упомянутый контроллер усиления увеличивает упомянутое ослабление упомянутого переменного аттенюатора, если упомянутое изменение уровня принимаемой мощности больше заранее заданной пороговой величины, и уменьшает упомянутое ослабление упомянутого переменного аттенюатора, если упомянутое изменение уровня принимаемой мощности меньше или равно заранее заданной пороговой величине.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к радиосвязи. Более конкретно настоящее изобретение относится к повышению помехозащищенности приемника.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время используются различные типы систем сотовых радиотелефонов. Эти системы включают в себя усовершенствованную службу радиотелефонной связи с подвижными объектами (УССПО, AMPS) и две цифровые сотовые системы связи: множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР, TDMA) и множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA). Цифровые сотовые системы используются для решения проблем, связанных с емкостью, которые возникают в системе УССПО.

Во всех сотовых радиотелефонных системах используют многочисленные антенны, охватывающие некоторую географическую область. Эти антенны излучают в область, называемую в технике ячейкой или сотой. Ячейки УССПО отделены и отличаются от ячеек МДКР. В результате этого возникает вероятность того, что антенны ячейки одной системы будут расположены в ячейке другой системы. Аналогично в конкретных системах (УССПО, МДКР и МДВР), в пределах данной области имеются два поставщика услуг. Эти поставщики часто предпочитают размещать ячейки в географических областях, которые отличаются от географических областей их конкурентов, поэтому возникают ситуации, когда радиотелефон системы "А" может находиться очень далеко от ближайшей ячейки системы "А", находясь близко от ячейки системы "В". Такая ситуация означает, что полезный принимаемый сигнал окажется слабым в случае присутствия сильных многотональных помех.

Перекрытие диаграммы направленности антенн различных систем может породить проблемы для мобильного телефона, зарегистрированного в одной системе, такой как МДКР система, и передвигающегося поблизости от антенны другой системы, такой как УССПО. В этом случае сигнал от антенны УССПО может создавать помехи сигналам МДКР, принимаемым радиотелефоном из-за близости радиотелефона к ячейке УССПО или из-за более высокой мощности сигнала линии передачи УССПО.

Из-за воздействия на радиотелефон многотональных помех от сигналов УССПО возникают продукты искажений или выбросы. Если эти выбросы попадают в спектр МДКР, используемый радиотелефоном, то они могут ухудшить характеристики приемника и демодулятора.

Часто в системах УССПО для несущих (в полосе частот А и В) возникают случаи непреднамеренного создания радиопомех системе конкурента. Целью несущей в сотовой связи является обеспечение высокого коэффициента сигнал/шум для всех пользователей системы путем размещения ячеек близко к земле или недалеко от их пользователей и путем излучения максимально допустимой мощности канала подстройки частоты несущей (КПЧН) по каждому каналу УССПО. К сожалению, этот метод позволяет получить сигнал лучшего качества для системы несущих за счет создания помех системе конкурента.

Интермодуляционные искажения, подобные тем, которые возникают в указанной выше ситуации, описываются в терминах максимального уровня помех, создаваемых одним или более тональными сигналами, вводимыми в приемник. Наиболее часто уровень искажения третьего порядка определяется для приемника в терминах входной точки пересечения третьего порядка или ВТПТП. ВТПТП определяется как входная мощность (в форме двух тонов), необходимая для создания составляющих искажения третьего порядка, равных по мощности двум входным тональным сигналам. Как показано на Фиг.13, ВТПТП может линейно экстраполироваться, только когда нелинейный элемент, такой как усилитель, находится ниже уровня насыщения.

Как показано на Фиг.14, составляющие искажения третьего порядка возникают во время ввода в приемник двух тональных сигналов. Тональный сигнал #1 имеет частоту f1 при уровне мощности Р1 в Дбм. Тональный сигнал #2 имеет частоту f2 при уровне мощности Р2 в Дбм. Обычно Р2 устанавливают равной Р1. Составляющие искажения третьего порядка будут создаваться на частотах 2×f1-f2 и 2×f2-f1 при уровнях мощности Р12 и Р21 соответственно. Если Р2 установлена равной Р1, то паразитные составляющие будут равны, то есть будут равны Р12 и Р21, вводится сигнал fc с уровнем мощности Рс, чтобы показать, что дополнительное искажение равно сигналу низкого уровня для этого случая. Если имеется фильтр, который отфильтровывает f1, f2 и f21 после возникновения искажения, то мощность f12 все еще будет создавать помехи мощности сигнала на fc. Цель примера, представленного на Фиг.14, для случая МДКР заключается в том, чтобы показать, что интермодуляционная Р12 должна равняться мощности сигнала - 105 Дбм при общей мощности двух тональных сигналов, равной - 43 Дбм так, чтобы ВТПТП была больше - 9 Дбм.

Из уровня техники хорошо известно, что для одного нелинейного элемента ВТПТП определяется следующим образом:

ВТПТП=IMЗ/2+Pin (Дбм),

Если Р1=Р2, то Pin=P1+3 Дб или Р2+3 Дб (Дбм) и

IMЗ=Р1-Р12=Р2-Р21=Р2-Р12=Р1-Р21 (Дб)

Для каскадированной ВТПТП, когда используется более одного нелинейного элемента, уравнение принимает следующий вид:

ВТПТП=-10*lоg10(10^{(коэффициент_усиления - элемент ВТПТП)/10}+10^{(-ВТПТП предыдущих этапов)/10}),

где коэффициент_усиления = коэффициент усиления на входе элемента.

Поэтому один из путей улучшения каскадированной ВТПТП приемника заключается в уменьшении коэффициента усиления до первого нелинейного элемента. В этом случае МШУ (малошумящий усилитель) и смеситель ограничивают ВТПТП. Однако необходимо определить другую величину, соответствующую чувствительности или наименьшему уровню принимаемого без помех сигнала. Эта величина в технике называется коэффициентом шума (КШ). Если коэффициент усиления приемника понижен для улучшения ВТПТП (и помехозащищенности), то ухудшается КШ (и чувствительность к слабым полезным сигналам).

Элемент КШ определяется следующим образом:

Элемент КШ=С _вх/Ш_вх-С_вых /Ш_вых (Дб),

где: С _вх/Ш_вх является отношением сигнал/шум в Дб на входе, а

С_вых/Ш _вых является отношением сигнал/шум в Дб на выходе.

Для последовательных элементов приемника эти выражения примут следующий вид:

Где КШ_э - коэффициент шума элемента,

КШ_вх - каскадированный коэффициент шума до данного элемента, а

Коэффициент_усиления - рабочий коэффициент усиления до данного элемента.

"Наилучший" каскадированный КШ может быть достигнут в случае повышения до максимального уровня коэффициента усиления до данного элемента. Это равенство противоречит требованию "наилучшей" каскадированной ВТПТП. Для данного элемента и для КШ и ВТПТП элемента и приемника существует ограниченное количество значений коэффициента усиления для каждого элемента, которые удовлетворяют каждому из этих требований.

Обычно приемник выполняют с заранее определенными постоянными КШ и ВТПТП, так как обе эти величины устанавливают рабочий динамический диапазон приемника как с искажениями, так и без них. Коэффициент усиления, КШ и ВТПТП каждого из устройств оптимизируют с учетом размеров, стоимости, температурными параметрами, а также уровнями потребления тока в статическом и активном режимах. В случае переносного сотового приемника с двойным режимом МДКР/ЧМ, в соответствии со стандартом МДКР необходимо, чтобы КШ равнялся 9 Дб при минимальном сигнале. Другими словами, для режима МДКР требование к чувствительности составляет 0 Дб по соотношению С/Ш при -104 Дбм. Для ЧМ режима требование к чувствительности составляет 4 Дб по соотношению С/Ш при -116 Дбм. В обоих случаях требования могут быть представлены по отношению к КШ следующим образом:

КШ=С(Дбм)-С/Ш(Дб)- Ш_темп(Дбм/Гц)-ШПЧ_Сигнала(Дб/Гц),

где С - минимальная мощность сигнала,

С/Ш - минимальное отношение сигнала к шуму,

Ш_темп - уровень собственных тепловых шумов (-174 Дбм/Гц @ 290 градусов Кельвина), и

ШПЧ_Сигнала (Дб/Гц) - ширина полосы частот сигнала.

Таким образом,

КШ МДКР=-104 Дбм-0 Дб(-174 Дбм/Гц)-61 Дб/Гц=9 Дб,

КШ ЧМ=-116 Дбм-4 Дб-(-174 Дбм/Гц)-45 Дб/Гц=9 Дб,

где -61 Дбм/Гц - ширина шумовой полосы частот для канала МДКР,

-45 Дбм/Гц - ширина шумовой полосы частот для ЧМ канала.

Однако КШ приемника требуется, только когда сигнал находится около минимального уровня, а ВТПТП требуется только при наличии помех от сильных сигналов МДКР.

Имеются только два пути обеспечения обслуживания участков, в которых несущая создает сильные помехи. Одним из решений является использование той же техники, то есть размещение их ячеек совместно с ячейками конкурентов. Другим решением является повышение помехозащищенности приемника. Одним из путей повышения помехозащищенности приемника является увеличение тока приемника. Однако такое решение невыгодно на практике, поскольку в переносном радиоустройстве зависит от мощности батареи. Увеличение тока приведет к более быстрой разрядке батареи и соответственно снижению времени нахождения радиотелефона в режимах ожидания или обслуживания вызова. Таким образом, существует потребность в минимизации многотональных помех в радиотелефоне, не влияющей на потребление тока.

Перечень фигур чертежей

Фиг.1 - структурная схема устройства в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для увеличения помехозащищенности;

Фиг.2 - структурная схема другого альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 - структурная схема другого альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - структурная схема другого альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - график зависимости принимаемой входной мощности РЧ от отношения сигнал/шум на несущей частоте в соответствии с вариантом осуществления по Фиг.7;

Фиг.6 - график зависимости принимаемой входной мощности РЧ от отношения сигнал/шум на несущей частоте в соответствии с вариантом осуществления по Фиг.8;

Фиг.7 - структурная схема другого альтернативного варианта осуществления по настоящему изобретению;

Фиг.8 - график зависимости мощности помех от мощности сигнала для случая, когда не используется устройство по настоящему изобретению;

Фиг.9 - график зависимости мощности помех от мощности сигнала в случае использования альтернативных вариантов осуществления устройства по настоящему изобретению;

Фиг.10 - структурная схема альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - структурная схема другого альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12 - структурная схема другого альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.13 - график нелинейных передаточных характеристик и данные измерений искажений;

Фиг.14 - спектральное описание составляющих искажения.

Фиг.15 - блок-схема осуществления способа определения мощности принятого сигнала в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.16 - последовательность операций процесса управления ослаблением в соответствии с настоящим изобретением.

Целью настоящего изобретения является изменение KШ и ВТПТП приемника для улучшения ВТПТП (или помехозащищенности) без ухудшения КШ там, где это возможно. Это "улучшение" характеристик осуществляется путем изменения коэффициента усиления первого активного элемента приемника. Коэффициент усиления может изменяться путем изменения коэффициента усиления МШУ в непрерывном диапазоне или путем отключения усилителя с малыми собственными шумами посредством шунтирующих переключателей.

Структурная схема предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения показана на Фиг.1. В данном варианте осуществления используют настройку коэффициента усиления МШУ 115 на непрерывной основе посредством автоматической регулировки усиления (АРУ) 110 во входном каскаде усилителя. Непрерывная АРУ 110 во входном каскаде, кроме этого, обеспечивает линейность при минимальном входном уровне РЧ, в то время как АРУ 120 на передающей стороне может ослабить требования к АРУ ПЧ 125 и 130.

В этом варианте осуществления определяют мощность, передаваемую от МШУ 115. Детектор 105 мощности измеряет как мощность сигнала, так и мощность радиопомех на РЧ. В соответствии с этим вариантом осуществления детектор 105 мощности позволяет непрерывно уменьшать коэффициент усиления МШУ 115 при более низких уровнях принимаемой мощности, чем -65 Дбм, в отличие от последующих вариантов осуществления с "переключением коэффициента усиления", представленных на Фиг.7, 10, 11 и 12.

В процессе работы этого предпочтительного варианта осуществления детектор 105 мощности (ДМ) определяет мощность принимаемого сигнала и помех на РЧ. Определенная таким образом мощность передается через фильтр в цепи обратной связи (ФОС) и используется для настройки АРУ 110 во время приема, настраивая тем самым точку пересечения принимаемых составляющих. По мере увеличения измеряемой мощности уменьшается коэффициент усиления, а при уменьшении измеряемой мощности коэффициент усиления увеличивается. В этом варианте осуществления можно объединить МШУ 115 и АРУ 110 для получения МШУ с переменным коэффициентом усиления, исключая тем самым необходимость в отдельном блоке АРУ 110. Мощность АРУ 120 передающей части, которая расположена перед усилителем мощности, согласуется таким же образом, как и мощность АРУ 110 принимающей части для поддержания общего уровня мощности передатчика.

Усилители 125 и 130 с АРУ тоже расположены после смесителей 135 и 140 для согласования коэффициента усиления после фильтровки помех полосовым фильтром 145. Эти усилители 125 и 130 с АРУ выполняют обычную функцию АРУ МДКР по управлению мощностью по разомкнутой петле, мощностью по замкнутой петле и компенсацией. Необходимость в этих АРУ ПЧ 125 и 130 связана с потребностью в широком динамическом диапазоне для МДКР. Обычно эти АРУ 125 и 130 имеют диапазон коэффициента усиления, превышающий 80 Дб. АРУ 125 и 130 принимающей и передающей частей после смесителей настраиваются другим детектором 150 мощности, который измеряет полную мощность после понижения частоты принятого сигнала. Детектор 150 мощности понижает коэффициент усиления АРУ 125 и 13С по мере увеличения мощности сигнала с пониженной частотой и увеличивает коэффициент усиления АРУ 125 и 130 по мере уменьшения мощности сигнала с пониженной частотой.

В предпочтительном варианте осуществления принятые сигналы находятся в диапазоне частот 869-894 МГц. Передаваемые сигналы находятся в диапазоне частот 824-849 МГц. В альтернативных вариантах осуществления используются другие частоты.

График, показанный на Фиг.5, иллюстрирует преимущества подхода с использованием АРУ. На левой оси Y откладывается отношение сигнал/шум на несущей частоте в зависимости от принятой входной мощности, параметризованной уровнем помех. На правой оси Y откладывается общая мощность помех, необходимых для поддержания постоянного значения Н/П как функции принимаемой входной мощности. При отсутствии помех (-100 Дбм) радиоприемник работает так, как в случае отсутствия АРУ РЧ. По мере увеличения помех уменьшается Н/Ш, но улучшается фактическая линейность. В этом примере динамический диапазон РЧ равен 30 Дб, а пороговое значение, когда АРУ РЧ активизируется, находится в точке, где помеха становится больше -25 Дбм.

На Фиг.2 представлен альтернативный вариант осуществления непрерывного согласования коэффициента усиления. В этом варианте осуществления вначале посредством полосового фильтра 205 отфильтровываются помехи до определения детектором 210 мощности уровня мощности сигнала с пониженной частотой. Пороговый детектор 225 определяет, когда уровень мощности сигнала достигает определенной точки, для этого варианта осуществления -105 Дбм, а затем понижает коэффициент усиления АРУ 230 и 235, когда мощность сигнала превысит этот уровень мощности. Коэффициент усиления АРУ 230 и 235 увеличивается, когда уровень мощности сигнала становится меньше этого порогового значения. Коэффициент усиления АРУ 215 и 220 после смесителей 240 и 245 непрерывно настраивается без сравнения с заранее определенным пороговым значением мощности, и выполняется обычное управление мощностью МДКР посредством АРУ.

На Фиг.6 показан график этого варианта осуществления. Когда пороговое значение устанавливается равным -105 Дбм, минимальному уровню принимаемой РЧ, то Н/Ш не должно увеличиваться настолько быстро, как это имеет место в случае отсутствия АРУ ПЧ. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что линейный вклад начинается на очень малой входной мощности РЧ, не нужен детектор принимаемой мощности РЧ, а мощность сигнала определяет только контур АРУ. Следовательно, контур АРУ имеет более простую конструкцию, чем при определении РЧ мощности.

На Фиг.3 представлен другой вариант осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления работает аналогично варианту, представленному на Фиг.11. Единственным отличием является размещение АРУ 301 перед МШУ 305 в принимающей части.

Еще один вариант осуществления настоящего изобретения представлен на Фиг.4. В данном варианте осуществления между антенной 410 и дуплексором 415 используется аттенюатор 405. Ослаблением управляет детектор 420 мощности, расположенный после МШУ 415. Детектор 420 мощности измеряет мощность принятого сигнала и мощность помех, отфильтровывает и сравнивает их с заранее определенным пороговым значением. В этом варианте осуществления пороговое значение равно -25 Дбм. Когда общая мощность сигнала и помех достигнет этого порогового значения, возрастает ослабление, вызванное аттенюатором 405. Такая настройка может выполняться либо цифровым, ступенчатым образом, либо посредством непрерывной настройки. АРУ 430 и 435 после смесителей 440 и 445 настраиваются аналогично тому, как это происходит согласно варианту осуществления, представленному на Фиг.1.

Альтернативный вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением представлен на Фиг.7. В этом варианте осуществления используются переключатели 701 и 702 для изменения коэффициента усиления входного каскада. Фактический уровень коммутации зависит от требований к отношению сигнал/шум как функции уровня сигнала или коэффициенту шума для конкретной конструкции радиотелефона МДКР. Настоящее изобретение может быть использовано для радиотелефона УССПО, однако характеристики коммутации необходимо изменить в соответствии с различными режимами работы.

В этом варианте осуществления предусмотрена антенна 725, которая принимает и передает радиосигналы. Пути приема и передачи в радиостанции связаны с антенной 725 через дуплексор 720, который отделяет принимаемые сигналы от передаваемых сигналов.

Принятый сигнал вводится в МШУ 703, который установлен между двумя переключателями 701 и 702. Один переключатель 701 подключает МШУ 703 к дуплексору 720, а второй переключатель 702 подключает МШУ 703 к полосовому фильтру 704. В этом предпочтительном варианте осуществления переключатели 701 и 702 являются арсенид-галиевыми однополюсными двухпозиционными переключателями.

МШУ 703 связан с одним из полюсов каждого переключателя таким образом, что, когда оба переключателя 701 и 702 подключены к этим полюсам, принимаемый сигнал подается на МШУ 703, а усиленный сигнал от МШУ 703 передается на полосовой фильтр 704. Полосовой фильтр 704 в этом варианте осуществления имеет полосу пропускания 869-894 МГц. В альтернативных вариантах осуществления используются другие полосы пропускания в зависимости от частот принимаемых сигналов.

К другому полюсу каждого переключателя подключается шунт 730. Когда переключатели 701 и 702 подключаются к их другим полюсам, то принимаемый сигнал после дуплексора 720 обходит МШУ 703 и передается непосредственно на полосовой фильтр 704. В этом варианте осуществления переключатели 701 и 702 управляются микроконтроллером радиотелефона 740. В альтернативном варианте осуществления используется отдельный контроллер для управления положением этих переключателей.

После фильтрации принятого сигнала полосовым фильтром 704 частота отфильтрованного сигнала понижается до более низкой промежуточной частоты (ПЧ) для использования в остальной части радиоустройства. Понижение частоты выполняется путем смешивания 705 принятого сигнала с другим сигналом, частота которого устанавливается системой ФАПЧ 707, которая управляет генератором 706, управляемым напряжением. Этот сигнал усиливается 750 перед передачей на смеситель 757.

Сигнал с пониженной частотой от смесителя 705 передается на выходные АРУ 708 и 709. Эти АРУ 708 и 709 используются радиотелефоном для управления мощностью по замкнутой петле, что хорошо известно в технике.

Во время работы настоящего изобретения микроконтроллер 740 контролирует мощность принимаемого сигнала. В случае превышения мощности -65 Дбм микроконтроллер 740 подает команду на переключатели 701 и 702 включить шунт, благодаря чему принятый сигнал передается непосредственно на полосовой фильтр 704. Благодаря шунтированию коэффициента усиления МШУ 703, точка пересечения приемника увеличивается пропорционально уменьшению коэффициента усиления в Дб. В альтернативных вариантах осуществления используются другая схема и способы контроля мощности принимаемого сигнала.

В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения выполняется непрерывная подстройка коэффициента усиления входного каскада. В этом варианте осуществления используется более низкий пороговый уровень мощности, такой как -25 Дбм.

Графики, представленные на Фиг.8 и 9, иллюстрируют преимущества вариантов осуществления с переключаемым коэффициентом усиления по настоящему изобретению, представленных на Фиг.7, 10, 11 и 12. На Фиг.8 показан график зависимости мощности помех от мощности сигнала радиочастоты (РЧ) для обычной радиостанции, в которой не используется устройство переключения коэффициента усиления. Этот график показывает, что максимальный уровень помех ограничивается входной точкой сжатия при -10.5 Дбм. Показаны кривые мощности как для однотонального, так и для двухтонального сигналов.

График на Фиг.9 показывает зависимость мощности помех, принимаемых радиостанцией, от мощности сигнала на радиочастоте, принимаемого радиостанцией, в которой используется способ переключения коэффициента усиления и устройство по настоящему изобретению. Можно видеть, что в точке -65 Дбм графика переключатели включены так, что шунтируют коэффициент усиления МШУ, благодаря чему повышается устойчивость к более мощным помехам, и они не влияют на мощность РЧ сигнала. Показаны кривые мощности как однотонального, так и двухтонального сигналов.

На Фиг.10 показан другой альтернативный вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте осуществления используется однополюсный переключатель 1001 с одним положением. В этом варианте осуществления переключатель 1001 подключается контроллером 1020 к шунту 1010, когда мощность принятого сигнала достигает -65 Дбм. Благодаря этому эффективно шунтируется коэффициент усиления МШУ 1002, и принятый сигнал передается непосредственно на полосовой фильтр 1003.

На Фиг.11 показан другой альтернативный вариант осуществления устройства по настоящему изобретению. В этом варианте используется однополюсный переключатель 1005 с одним положением, который во время замыкания подключает вход МШУ 1110 к заземлению через резистор 1101. Это приводит к рассогласованию внутренних сопротивлений на входе, что вызывает ослабление сигнала, понижая коэффициент усиления МШУ 1110. Так же, как и в приведенных выше вариантах осуществления, переключатель 1105 замкнут, когда мощность входного сигнала достигает -65 Дбм. Значение сопротивления резистора 1101 зависит от величины необходимого ослабления. Это сопротивление будет разным для разных МШУ в альтернативных вариантах осуществления.

На Фиг.12 показан еще один вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте на входе МШУ 1205 используется однополюсный переключатель 1201 на два положения. МШУ 1205 подключен к одному из полюсов переключателя 1201, а шунт 1210 подключен к другому полюсу. Вход шунта 1210 подключен к входу МШУ 1205. Когда уровень мощности принимаемого РЧ сигнала достигнет -65 Дбм, переключатель 1201 переключается из положения, в котором МШУ 1205 подключается к полосовому фильтру 1220, в положение, когда включается шунт 1210. В результате этого сигнал непосредственно передается на полосовой фильтр 1220 в обход МШУ 1205.

Во всех приведенных выше вариантах осуществления от МШУ может отключаться электропитание при его шунтировании посредством переключателя или переключателей. Это может быть выполнено путем подключения контакта электропитания МШУ к переключателю, который тоже управляется контроллером. При шунтировании МШУ, когда он не используется, его электропитание может быть отключено. Благодаря этому будет экономиться электропитание радиостанции с увеличением времени обслуживания вызова и времени ожидания, для чего могут использоваться батареи.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения определяется Ес/Io для определения момента, когда необходимо будет подстраивать коэффициент усиления входного каскада. В других вариантах осуществления измеряется другая величина, характеризующая качество, например Eb/Io.

Эти отношения являются мерами качества характеристик системы цифровой связи. Отношение Eb/Io показывает расход энергии на единицу информации в зависимости от общей спектральной плотности помех данного канала, в то время как отношение Ес/Io показывает расход энергии на элементарную посылку МДКР в зависимости от полной спектральной плотности помех. Ес/Io может рассматриваться как мера, позволяющая сравнивать характеристики одной системы связи с другой: чем меньше требуемое отношение Eb/Io, тем эффективнее модуляция системы и процесс детектирования для данной вероятности ошибки. При условии, что Ес/Io и мощность принимаемого сигнала легко определить, микропроцессор может определить присутствие мощной помехи как уменьшение Ес/Io, в то время как детектор АРУ будет детектировать увеличенную помеху. Микроконтроллер может уменьшить коэффициент усиления входного каскада для повышения помехоустойчивости, что улучшит Ес/Io и уменьшит составляющие помех, попадающие в полосу частот сигнала.

Когда качество сигнала превышает пороговое значение Eb/Io или Ес/Io, уменьшается коэффициент усиления входного каскада. Настройка коэффициента усиления может осуществляться либо способом непрерывной настройки, либо путем использования способа коммутации усилителя. Оба эти способа описаны выше.

Еще один вариант осуществления, показанный на Фиг.15, может использоваться для определения мощности сигнала на ПЧ или в полосе частот модулирующих сигналов вместо определения общей мощности сигнала и помех на РЧ. Этот подход проще благодаря тому, что имеется только один детектор мощности и один контур управления АРУ.

На Фиг.15 показана блок-схема альтернативного способа определения мощности принимаемого сигнала. Вначале частота сигнала понижается до полосы частот модулирующих сигналов 1501. Этот аналоговый сигнал затем преобразуется в цифровой сигнал 1505 для дальнейшей обработки полосы частот модулирующих сигналов и для определения мощности принимаемого сигнала. Коррелятор 1510 элементарных посылок определяет, какая часть энергии приходится на каждую элементарную посылку с учетом энергии всех некогерентных составляющих. Эта информация совместно с индикатором мощности принятого сигнала (ИМПС) используется процессором 1515 для определения величины подстройки коэффициента усиления как для принимаемой 1520, так и для передаваемой 1530 мощности.

Так как во время измерения мощности принимаемого сигнала учитывается как мощность сигнала, так и мощность помех, то коэффициент усиления во время приема увеличивается, только когда уменьшается уровень сигнала и энергия каждой элементарной посылки одновременно. Так как изменяется ИМПС, то для компенсации необходимо изменять и передаваемую мощность, благодаря чему соответствующим образом работает управление мощностью по разомкнутой петле. Таким образом, процессор согласует коэффициент усиления во время передачи, когда настраивается коэффициент усиления во время приема.

В других вариантах осуществления изобретения используются размагничивания или мощность сигнала для управления АРУ с переменным коэффициентом усиления. В других вариантах осуществления вместо управления как передаваемой мощностью, так и принимаемой мощностью осуществляется управление только мощностью приемника.

Процесс управления коэффициентом усиления, согласно приведенным выше вариантам осуществления, представлен на Фиг.16. Этот процесс основан на взаимосвязи, проиллюстрированной графиком Фиг.13. На Фиг.13 можно видеть, что по мере увеличения мощности помех на входе, по оси Х увеличение интермодуляционных составляющих (кривая, идущая ниже) происходит быстрее, чем увеличение мощности помех. Поэтому использование на входе ослабления Х Дб вызывает уменьшение интермодуляционных составляющих IM3 на 3*Х Дб, если на входе приемника имеются помехи.

Обычно интермодуляционные составляющие не попадают в ПЧ тракт радиостанции из-за их низкой мощности. Интермодуляционные составляющие вне ПЧ тракта радиостанции не вызывают проблем, связанных с характеристиками приемника. Поэтому настройка коэффициента усиления приемника необходима только тогда, когда интермодуляционные составляющие имеют достаточную мощность, чтобы влиять на сигнал ПЧ.

Согласно Фиг.16 при осуществлении настоящего изобретения вначале настраивают коэффициент усиления на входе 1601. Согласно предпочтительному варианту осуществления после настройки этот коэффициент равен 3 Дб. Однако в других вариантах могут использоваться другие величины настройки коэффициента усиления, например, находящиеся в диапазоне 1 - 6 Дб. Дальнейшая работа приемника направлена на измерение изменения мощности принимаемого сигнала 1605. В предпочтительном варианте осуществления во время работы автоматической регулировки усиления определяется изменение мощности сигнала ПЧ. Очевидно, что измерение изменения мощности принимаемого сигнала может выполняться также и на РЧ или на этапе обработки полосы частот модулирующих сигналов в приемнике.

Если мощность сигнала изменяется примерно на 3 Дб, то сигнал МДКР превышает минимальный уровень шума и отсутствуют интермодуляционные составляющие, которые могут вызвать дополнительные сложности. Тогда нет необходимости в дополнительной подстройке коэффициента усиления, но увеличение коэффициента усиления увеличивает чувствительность приемника. Изменения мощности сигнала ПЧ примерно на (3+-0.5) Дб все еще приравниваются к 3 Дб.

Если мощность сигнала ПЧ изменяется менее, чем на 3 Дб (1610), то сигнал МДКР слабее минимального уровня шума или отсутствуют интермодуляционные составляющие, которые могут вызвать возникновение проблем. Тогда АРУ отслеживает только слабый сигнал МДКР и шум. Поэтому необходимо увеличить 1615 коэффициент усиления схемы приемника и таким образом увеличить чувствительность приемника.

Если мощность сигнала ПЧ изменяется более, чем на 3 Дб, то интермодуляционные составляющие порождают достаточно проблем для дополнительной настройки 1620 коэффициента усиления. В предпочтительном варианте осуществления, если коэффициент усиления на входе изменился на 3 Дб, то интермодуляционные составляющие будут изменяться на 9 Дб при наличии больших искажений. В этом случае общий коэффициент усиления может уменьшаться на малую величину (например, на 3 Дб), пока в процессе осуществления настоящего изобретения не будет установлено уменьшение уровня интермодуляционных составляющих до допустимого уровня.

Способ по настоящему изобретению может использоваться непрерывно для проверки интермодуляционных составляющих на более низкой частоте. Эта частота равна десяти в секунду в предпочтительном варианте осуществления. В других вариантах осуществления используется одна обработка на цикл кадра. В других вариантах осуществления используется другая частота обработок, например, во время выявления существенной ошибки на прямой линии связи.

В заключение необходимо отметить, что способ согласно настоящему изобретению позволяет мобильной радиостанции передвигаться вблизи антенн различных систем, увеличивая защищенность радиостанции от радиочастотных помех от других систем. С уменьшением коэффициента усиления входного каскада повышается точка пересечения принимающей схемы радиостанции, так что выбросы из-за сигналов других систем не вызывают ухудшение характеристик приемника и демодулятора.