專利名稱：應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)的增益控制方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增益控制方法與系統(tǒng)，尤其涉及一種通過獲取無線通訊信號的背景噪聲信息與強(qiáng)度信息以實(shí)現(xiàn)接收信號質(zhì)量最佳化的增益控制方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，人們習(xí)慣于快速大量地接受信息，特別是在近幾年來個(gè)人移動(dòng)科技的進(jìn)步，個(gè)人移動(dòng)產(chǎn)品，如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理等產(chǎn)品，以相當(dāng)驚人的速度普及到每個(gè)人的生活中。
個(gè)人移動(dòng)產(chǎn)品是以無線通信取代有線通信利用電線電纜的連接方式，來實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地都能自由通訊的目的。請參閱

圖1，此為傳統(tǒng)無線通信結(jié)構(gòu)圖。傳統(tǒng)無線通信包括接收單元1、處理單元2、發(fā)射單元3及天線單元4。通過天線單元4，接收單元1接收無線通訊信號10；處理單元2連接該接收單元1，將接收單元1所接收的無線通訊信號10經(jīng)適當(dāng)處理，如去除高頻噪聲，量化等，轉(zhuǎn)換成使用者需要的格式，如語音、數(shù)據(jù)等，輸出至使用者，并且接收使用者的語音、數(shù)據(jù)等形式的信號，轉(zhuǎn)換成適當(dāng)形式的信號，傳送到發(fā)射單元3；發(fā)射單元3將處理單元2傳送來的信號，經(jīng)功率放大后再通過天線單元4發(fā)射出去。
然而，無線通信受環(huán)境的影響很大，環(huán)境中的空間衰減(space attenuation)、損耗(loss)、反射(reflection)、回轉(zhuǎn)(rotation)、外加噪聲(added noise)、及干擾(interference)等因素都會(huì)影響通訊質(zhì)量或是增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，因此目前的接收單元都會(huì)根據(jù)所接收的信號強(qiáng)度(Signal Strength)，來調(diào)整接收單元的一增益(gain)值，以改變接收信號的強(qiáng)度。所謂增益值，即為接收單元輸出功率對輸入功率的比值，它表現(xiàn)接收單元對信號放大的能力。然而，在放大的過程中噪聲也同樣被放大，造成信號接收質(zhì)量無法同步提高，解調(diào)及信號鑒別的困難度提高，因此需要一種降低及固定噪聲的方法與系統(tǒng)，使信號接收趨于最佳化。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述的缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)的增益控制方法與系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)接收信號質(zhì)量最佳化。
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)的增益控制方法，至少包含以下步驟接收一無線通訊信號；自該無線通訊信號獲取一信號強(qiáng)度(Signal Strength)信息；自該無線通訊信號中連續(xù)二個(gè)幀(Frame)間的一時(shí)間間隔(Time Interval)獲取一噪聲(Noise)信息；根據(jù)該信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息的運(yùn)算，產(chǎn)生一回授控制信號；以及根據(jù)該回授控制信號，調(diào)整一增益值。以及一種應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)的增益控制系統(tǒng)，至少包含一無線信號接收裝置，用以接收一無線通訊信號；一信號取樣裝置，耦接至該無線信號接收裝置，用以自該無線通訊信號中獲取一信號強(qiáng)度(Signal Strength)信息；一噪聲取樣裝置，耦接至該無線信號接收裝置，用以自該無線通訊信號中連續(xù)二個(gè)幀(Frame)間的一時(shí)間間隔(Time Interval)獲取一噪聲(Noise)信息；以及一結(jié)合裝置，耦接至該無線信號接收裝置、該信號取樣裝置與該噪聲取樣裝置，根據(jù)該信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息，產(chǎn)生一回授控制信號，并將該回授控制信號傳送至該無線信號接收裝置以調(diào)整該無線信號接收裝置的一增益值。
本發(fā)明利用無線通訊信號的幀(Frame)與幀間的時(shí)間間隔(Time Interval)，獲取背景噪聲的噪聲信息，配合無線通訊信號的強(qiáng)度信息，經(jīng)適當(dāng)運(yùn)算后，輸出一回授控制信號，以調(diào)整該系統(tǒng)的一增益值，使接收信號最佳化，以同時(shí)獲得良好的信號質(zhì)量與足夠的信號強(qiáng)度。
附圖簡要說明下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。
附圖中，圖1為現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的增益控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明中結(jié)合裝置的一具體實(shí)施例的示意圖；圖4為本發(fā)明的增益控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下文，將詳細(xì)描述本發(fā)明。
無線通訊信號是由一個(gè)接一個(gè)的幀(Frame)所組成，幀與幀間存在有時(shí)間間隔，例如幀間短空隙(Short Inter-Frame Space，SIFS)，在該時(shí)間間隔中并未攜帶數(shù)據(jù)的信號，因此這段時(shí)間所接收的信號就是所謂的背景噪聲(Background Noise)。本發(fā)明的目的在于檢測無線通訊信號的幀間短空隙，并獲取該幀間短空隙中所攜帶的通訊環(huán)境背景噪聲，使接收單元在調(diào)整增益值時(shí)同時(shí)將噪聲控制于一定大小之下，以維持信號質(zhì)量。
請參閱圖2，此為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的增益控制系統(tǒng)5至少包含一無線信號接收裝置51、一信號取樣裝置52、一噪聲取樣裝置53以及一結(jié)合裝置54，各裝置分述如下如圖所示，本發(fā)明的無線信號接收裝置51，用來接收外界一無線通訊信號50。為了得到無線通訊信號50的強(qiáng)度與質(zhì)量兩項(xiàng)信息，所以將無線通訊信號50分別傳送到信號取樣裝置52與噪聲取樣裝置53，以分別獲取信號強(qiáng)度(Signal Strength)及獲取噪聲(Noise)信息530。
在一實(shí)施例中，噪聲取樣裝置53還包括有一檢測裝置531與一第一處理裝置532用以協(xié)助檢測幀間短空隙，以準(zhǔn)確獲取噪聲信息。其中檢測裝置531用來檢測該接收信號510中連續(xù)二個(gè)幀(Frame)間的一時(shí)間間隔(TimeInterval)，并產(chǎn)生一檢測信息5310；時(shí)間間隔在時(shí)序(Timing)上，可對應(yīng)一幀間短空隙(Short Inter-Frame Space；SIFS)，也就是說檢測信息5310代表的是無線通訊信號50的SIFS在時(shí)序上的位置。檢測裝置531所檢測的幀種類可以包括有一要求傳送(request to send，RTS)幀、一批準(zhǔn)傳送(clear to send，CTS)幀、一確認(rèn)(acknowledgement，ACK)幀、一數(shù)據(jù)(data)幀、一信標(biāo)(beacon)幀、一指派(poll)幀、一數(shù)據(jù)附加指派(data plus poll)幀、一數(shù)據(jù)附加確認(rèn)(data plus ACK)幀、與一數(shù)據(jù)附加確認(rèn)再附加指派(data plus ACK plus poll)幀等。
第一處理裝置532則耦接至該檢測裝置531，根據(jù)該檢測信息5310，產(chǎn)生一噪聲取樣指令5320，使該噪聲取樣裝置53在無線通訊信號50中獲取該噪聲信息530。在一實(shí)施例中，第一處理裝置532連接發(fā)射單元(圖上未示)，根據(jù)該發(fā)射單元的狀態(tài)來決定噪聲取樣指令5320，例如，當(dāng)發(fā)射單元為發(fā)射數(shù)據(jù)的狀態(tài)時(shí)，第一處理裝置532即抑制(inhibit)所產(chǎn)生的該噪聲取樣指令5320，使該噪聲取樣裝置53去能(disable)，也就是在發(fā)射數(shù)據(jù)期間不取樣噪聲信息。此外第一處理裝置532也可以不產(chǎn)生該噪聲取樣指令5320的方式，使噪聲取樣裝置53去能。在另一實(shí)例中，噪聲取樣指令5320可為一噪聲門(NoiseGate)，也就是一種數(shù)字控制信號，當(dāng)該數(shù)字控制信號為邏輯0時(shí)代表不取樣，邏輯1代表取樣來控制噪聲取樣裝置53。
本發(fā)明還包括一結(jié)合裝置54，耦接至該無線信號接收裝置51、該信號取樣裝置52與該噪聲取樣裝置53，將所得的信號強(qiáng)度信息520與噪聲信息530經(jīng)適當(dāng)運(yùn)算，產(chǎn)生一回授控制信號540，并將該回授控制信號540傳送至無線信號接收裝置51以改變上述無線信號接收裝置51的一增益值，在此，本發(fā)明不單考慮無線通訊信號50的強(qiáng)度，也考量噪聲占無線通訊信號50的比重，也即噪聲干擾是否嚴(yán)重，以將增益值調(diào)整到適當(dāng)?shù)拇笮?，使接收信號最佳化，增進(jìn)信號質(zhì)量。
請參閱圖3，此為結(jié)合裝置54的一具體實(shí)施例。本實(shí)施例中，先將該信號強(qiáng)度信息520與該噪聲信息530分別與不同預(yù)置的第一門檻值(Threshold)和第二門檻值相減，結(jié)果再分別與不同預(yù)置第一轉(zhuǎn)換函數(shù)和第二轉(zhuǎn)換函數(shù)相乘，得一信號強(qiáng)度函數(shù)61與一噪聲準(zhǔn)位函數(shù)62，再產(chǎn)生下列四運(yùn)算值1)該信號強(qiáng)度函數(shù)的值，2)該噪聲準(zhǔn)位函數(shù)的值，3)該信號強(qiáng)度函數(shù)與該噪聲準(zhǔn)位函數(shù)之加總值，4)該信號強(qiáng)度函數(shù)與該噪聲準(zhǔn)位函數(shù)的較大值。結(jié)合裝置54可以根據(jù)一事先設(shè)定的算法，選擇性地輸出四個(gè)參數(shù)中的某個(gè)為該回授控制信號540，如要關(guān)閉噪聲增益控制功能，穩(wěn)定信號強(qiáng)度則選擇1)；如要關(guān)閉信號增益控制功能，維持固定噪聲準(zhǔn)位則選擇2)；如要無論有無信號均兼具信號與噪聲的增益控制功能，使兩種控制得以保持均衡則選擇3)；如要在有信號時(shí)以信號主導(dǎo)增益控制，無信號時(shí)以噪聲主導(dǎo)增益控制則選擇4)。
此外，參閱圖2，本發(fā)明的增益控制系統(tǒng)5還包括有一第二處理裝置55，耦接至信號取樣裝置52與噪聲取樣裝置53，利用信號強(qiáng)度信息520與噪聲信息530產(chǎn)生一信號質(zhì)量信息550，借以評估無線信號接收裝置51的接收性能。在一實(shí)施例中，該信號質(zhì)量信息550可使信號強(qiáng)度信息520與噪聲信息530相除，或取對數(shù)后相減，而得到一信號噪聲比(Signal-to-Noise Ratio；SNR)。
請參閱圖4，此為本發(fā)明的增益控制方法的流程圖，包括有以下步驟步驟71接收一無線通訊信號；步驟72自該無線通訊信號獲取一信號強(qiáng)度信息與一噪聲信息；以及步驟73根據(jù)該信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息以改變一增益參數(shù)。
在步驟72中，噪聲信息是獲取自無線通訊信號中連續(xù)二個(gè)幀(Frame)間的時(shí)間間隔，如幀間短空隙(Short Inter-Frame Space；SIFS)。
特別強(qiáng)調(diào)，信號強(qiáng)度信息與噪聲信息的獲取是交互輪替的，并無順序之分，也就是說，哪一個(gè)先獲取對增益的控制無實(shí)質(zhì)上的影響。而預(yù)置門檻與預(yù)置轉(zhuǎn)換函數(shù)則分別影響增益控制在反應(yīng)上的敏感或遲鈍，與反應(yīng)上的輕或重、緩或急。在一實(shí)施例中，噪聲信息運(yùn)用于增益控制，與信號強(qiáng)度信息相比，其門檻預(yù)置值相對較低；轉(zhuǎn)換函數(shù)放大率預(yù)置值相對較大；轉(zhuǎn)換函數(shù)時(shí)間常數(shù)預(yù)置值相對較長。
此外，本發(fā)明方法還包括一選擇步驟74，可以利用上述流程中所產(chǎn)生的信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息產(chǎn)生一信號質(zhì)量信息，如信號噪聲比(Signal-to-Noise Ratio；SNR)。該信號質(zhì)量信息可以運(yùn)用在如上述增益值調(diào)整的評估中，或是根據(jù)本信息要求發(fā)送方調(diào)整發(fā)射能量以改變信號質(zhì)量。
綜上所述，本發(fā)明提供一種增益控制系統(tǒng)與方法，利用一無線通訊信號的幀與幀間的時(shí)間間隔，獲取背景噪聲的噪聲信息，加上無線通訊信號的強(qiáng)度信息，輸出一回授控制信號，以改變一增益值，使接收信號最佳化，增進(jìn)信號質(zhì)量。此外，也可以利用噪聲信息與強(qiáng)度信息產(chǎn)生一信號質(zhì)量信息如信號噪聲比(Signal-to-Noise Ratio；SNR)，可供系統(tǒng)參考運(yùn)用。
可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)的增益控制方法，其特征在于，至少包含以下步驟接收一無線通訊信號；自該無線通訊信號獲取一信號強(qiáng)度信息；自該無線通訊信號中連續(xù)二個(gè)幀間的一時(shí)間間隔獲取一噪聲信息；根據(jù)該信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息的運(yùn)算，產(chǎn)生一回授控制信號；以及根據(jù)該回授控制信號，調(diào)整一增益值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益控制方法，其特征在于，該時(shí)間間隔為一幀間短空隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益控制方法，其特征在于，還包含步驟利用該信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息產(chǎn)生一信號噪聲比的信號質(zhì)量信息。
4.一種應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，至少包含一無線信號接收裝置，用以接收一無線通訊信號；一信號取樣裝置，耦接至該無線信號接收裝置，用以自該無線通訊信號中獲取一信號強(qiáng)度信息；一噪聲取樣裝置，耦接至該無線信號接收裝置，用以自該無線通訊信號中連續(xù)二個(gè)幀間的一時(shí)間間隔獲取一噪聲信息；以及一結(jié)合裝置，耦接至該無線信號接收裝置、該信號取樣裝置與該噪聲取樣裝置，用以根據(jù)該信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息產(chǎn)生一回授控制信號，并將該回授控制信號傳送至該無線信號接收裝置以調(diào)整該無線信號接收裝置的一增益值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，該噪聲取樣裝置至少包含一檢測裝置，用以檢測該時(shí)間間隔，并產(chǎn)生一檢測信息；以及一第一處理裝置，耦接至該檢測裝置，用以根據(jù)該檢測信息，產(chǎn)生一噪聲取樣指令，以獲取該噪聲信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，該時(shí)間間隔在時(shí)序上對應(yīng)一幀間短空隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，該無線信號接收裝置若處于一預(yù)備終止接收狀態(tài)或一非接收狀態(tài)時(shí)，該第一處理裝置即抑制所產(chǎn)生的該噪聲取樣指令，使該噪聲取樣裝置去能。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，該無線信號接收裝置若處于一預(yù)備終止接收狀態(tài)或一非接收狀態(tài)時(shí)，該第一處理裝置即不產(chǎn)生該噪聲取樣指令，使該噪聲取樣裝置去能。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一處理裝置連接一發(fā)射裝置，當(dāng)該發(fā)射裝置處于一發(fā)射狀態(tài)時(shí)，該第一處理裝置即抑制所產(chǎn)生的該噪聲取樣指令，使該噪聲取樣裝置去能。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一處理裝置連接一發(fā)射裝置，當(dāng)該發(fā)射裝置處于一發(fā)射狀態(tài)時(shí)，該第一處理裝置即不產(chǎn)生該噪聲取樣指令，使該噪聲取樣裝置去能。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增益控制系統(tǒng)，其特征在于，還包含一第二處理裝置，耦接至該信號取樣裝置與該噪聲取樣裝置，用以利用該信號強(qiáng)度信息與該噪聲信息產(chǎn)生一信號質(zhì)量信息。
全文摘要
一種應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)的增益控制方法與系統(tǒng)，利用無線通訊信號的幀(Frame)與幀間的時(shí)間間隔(Time Interval)，獲取背景噪聲的噪聲信息，配合無線通訊信號的強(qiáng)度信息，經(jīng)適當(dāng)運(yùn)算后，輸出一回授控制信號，以調(diào)整該系統(tǒng)的一增益值，使接收信號最佳化，以同時(shí)獲得良好的信號質(zhì)量與足夠的信號強(qiáng)度。
文檔編號H04B1/38GK1585285SQ03155149
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者劉一如 申請人:智邦科技股份有限公司