CN1105464C - 在码分多址移动电话中用于消除外部干扰信号的装置及方法 - Google Patents

Abstract

揭示了在CDMA移动电话中用于减小或消除外部干扰信号的方法，该CDMA移动电话具有用于存储信息的存储器，它代表多个预定的控制电压值、被划分成对于每个控制电压值的各个不同等级的接收信号强度指示(RSSI)数据、为满足给定的信号接收条件而被划分成对于每个RSSI的各个不同等级的参考值数据、以及相应于参考值数据的控制电压改变数据。该方法包括以下步骤：设置初始控制电压以控制阻尼器件，接收通信信号，找出其中接收信号的RSSI所属于的一个RSSI数据等级，找出其中接收信号所属于的一个参考值数据等级，以及根据控制电压、RSSI等级和参考值数据等级，来评估在正常信号与外部干扰信号之间的差值。控制电压产生器被控制成可按照差值重新设置控制电压。

Description

在码分多址移动电话中用于 消除外部干扰信号的装置及方法

                          发明背景

1.发明领域

本发明涉及数字通信系统中的码分多址(CDMA)移动电话，更具体地，涉及用于减小或消除在这样的移动电话中的外部干扰的电路。

2.相关技术描述

通常，移动电话或蜂窝通信系统利用多址通信技术，例如CDMA和高级移动电话业务(AMPS)。典型地，数字系统利用CDMA，而在AMPS中则使用调频。(CDMA可被使用于双模式，以便接收模拟信号。也就是，该系统不单可被用于CDMA模式，也可被用于AMPS模式。在这样的用法中，当以数字信号通信时，常常出现模拟干扰信号，它切断呼叫信号或在接收的数字信号中造成错误。这个错误被称为交调失真(IMD)，它影响在AMPS无线台站附近的CDMA移动电话。强烈的外部干扰信号使CDMA移动电话的低噪声放大器过载，使得IMD分量强烈地干扰CDMA频段，导致它离线(off-line)。以下是对这样的干扰信号的影响的示例性说明。

所接收的干扰信号通过传统的CDMA电话的低噪声放大器进行传送，产生二次和三次谐波Eo，可由式(1)表示为：

Eω＝k₁Ei+k₂Ei²+k₃Ei³                       (1)

如果会产生的具有相同幅度和不同频率的双音，该双音可由式(2)表示为：

Ei＝A(cosω₁t+cosω₂t)    (2)

则Eo可被进一步由式(3)表示为：

Eo＝k₁A(cosω₁t+cosω₂t)+k₂A²(cosω₁t+cosω₂t)²+

k₃A³(cosω₁t+cosω₂t)³＝k₂A²+k₂A²(ω₁-ω₂)t+(k₁A+9k₃A³/4)cosω₁t+

(k₁A+9k₃A³/4)cosω₂t+3k₃A³/4cos(2ω₁-ω₂)t+3k₃A³/4cos(2ω₂-ω₁)t+k₂A²cos(ω₁+ω₂)t+k₂A²/2cos2ω₁t+k₂A²/2cos2ω₂t+3k₃A³/4cos(2ω₁+ω₂)t+3k₃A³/4cos(2ω₂+ω₁)t+k₃A³/4cos3ω₁t+k₃A³/4cos3ω₂t    (3)

如式(3)所示，放大具有不同频率F1和F2的两个信号，产生了通过把二阶和三阶的混频形式相乘而得出的以乘积形式出现的非线性分量。二阶混频是2F1，2F2，F1+F2和F1-F2。这样的混频分量的信号出现在大多数系统的窄带以外，所以是可忽略的。三阶混频是2F1+F2，2F1-F2，2F2-F1，和2F2+F1，这些信号造成出现在大多数系统的通带中的IMD。

                         发明概要

本发明的目的是提供在CDMA移动电话中用于减小或消除从AMPS站产生的外部干扰信号的装置及方法，以用于防止在受AMPS站影响的区域内例如切断呼叫的通信错误。

按照本发明，揭示了在CDMA电话中用于消除或减小外部干扰信号的装置和方法。该装置包括被连接到阻尼器件的低噪声放大器以及存储器，该存储器用于存储这样的信息，它代表多个预定的控制电压值、被划分成针对于每个控制电压值的各个不同等级的接收信号强度指示(RSSI)数据、为满足给定的信号接收条件而被划分成对于每个RSSI的各个不同等级的参考值数据、以及相应于参考值数据的控制电压改变数据。该方法包括以下步骤：设置初始控制电压以控制阻尼器件，接收通信信号，找出其中接收信号的RSSI所属于的一个RSSI数据等级，找出其中接收信号所属于的一个参考值数据等级，以及根据控制电压、RSSI等级、和参考值数据等级来评估在接收信号与外部干扰信号之间的差值。控制电压产生器被控制来按照差值调节控制电压。

本发明的一个方面，参考值数据可以是指每个片的平均传输能量比率或按照前向通信信道中第二业务任选项的误帧率(FER)数据。

现在将参照附图仅仅作为例子更详细地描述本发明。

                         附图概述

图1是用于说明按照本发明的第一实施例的CDMA移动电话的部分结构的方框图；

图2是用于说明接收信号的RSSI对dB的关系的图；

图3是用于说明Ec/Io对信号的接收电平的关系的图；

图4是用于说明衰减对控制电压的关系的图；

图5A和5B显示了按照本发明的第一实施例的用于消除外部干扰信号的流程图；

图6是用于说明按照本发明的第二实施例的CDMA移动电话的部分结构的方框图；

图7是用于说明FER对信号的接收电平的关系的图；以及

图8A和8B显示了按照本发明的第二实施例的用于消除外部干扰信号的流程图；

                    优选实施例详细说明

在附图中，相同的参考数字被用来代表起同样功能的部件，并且为了方便起见，有关对于说明本发明性概念不重要的部件的详细说明被省略。

在本发明的第一示例性实施例中，为检测IMD信号，考虑了两个因素。第一个是RSSI以及第二个是导引信道、汇集信道、寻呼信道、和每个PN片的平均传输能量比率(以后称为Ec/Io)。RSSI被考虑为在从发射机到接收机的传输期间信号功率的自然损耗。这样的自然损耗是路径损耗或自由空间衰减、吸收、衰落自由空间衰减、大气吸收等。

在本发明的第二示例性实施例中，为检测IM信号所使用的两个因素是RSSI和FER。业务任选项是对于终端的反馈环路业务任选项的标准。FER以百分数％表示，以“1-(正确接收的帧/全部接收的帧)”的值计算。在后面的式(4)到(9)是对于从发射机发射到接收机的信号功率的表示式，并提供RSSI和Ec/Io或FER，以消除来自AMPS站的外部干扰信号。接收天线的功率密度可由式(4)表示。

Pr＝Pt/(4πd²)                                     (4)

其中“Pt”表示由发射机产生的信号的电平，以及“d”表示在发射机与接收机之间的距离。由接收天线所接收的功率PAr可由式(5)表示。

PAr＝Pr×Aea                                       (5)

其中Aea表示有效面积，它正比于天线增益和λ²/4π。天线增益G可由式(6)表示。

G＝η(4π/λ²)Aea                                  (6)

其中η表示效率。所以，由接收天线所接收的功率PAr可由式(7)表示为：

PAr＝(Pt/(4πd²))×(c²/4πf²)＝(c/4πfd)²×Pt    (7)

其中Aea/G是c²/4πf²，“d”的单位是公里，以及“f”的单位是兆赫(MHz)。从发射机发射到接收机的信号的增益可由式(8)表示。

PAr/Pt＝(c/4π)²(1/d²)(1/f²)                     (8)

自由空间损耗可由式(9)以dB表示。

L(dB)＝32.44+20Log(d_km)+20Log(f_MHz)              (9)

参照图1，CDMA电话包括天线11，用于接收CDMA信号，阻尼器件12，用于把接收的信号衰减到给定的电平，低噪声放大器13，用于以减低的噪声来把接收信号放大到规定的电平，控制电压产生器17，用于传输控制电压以控制阻尼器件12，RSSI检测器15，用于检测接收信号的RSSI，Ec/Io检测器16，用于检测来自RSSI检测器的Ec/Io，以及控制器14，用于控制该控制电压产生器17，以便产生按照RSSI和Ec/Io所确定的控制电压。

RSSI被划分为弱的、中等的、和强的水平，如图2所示。弱水平是82到86，接收的电平值是小于-100dBm，它代表总的接收信号是弱的。中等水平是87到96，其接收电平值是从-100dBm到-90dBm，它代表总的接收信号是中等。强水平是超过97，其接收电平值是超过到-90dBm，它代表总的接收信号是强到足以能够无误码地通信。因此，接收电平正比于RSSI，从而使RSSI随着通过天线11所接收的CDMA信号电平而增加。

如图3所示，Ec/Io被划分为零、保持、第一改变、和第二改变模式。当Ec/Io处在0-1范围内时，每个PN片的平均传输能量比率处在最大值水平。当Ec/Io处在2-10范围内时，每个PN片的平均传输能量比率处在中等水平，代表保持模式，不用作任何控制。当Ec/Io处在11-12范围内时，每个PN片的平均传输能量比率处具有一个低的值，代表需要控制增加该能量比率的第一改变模式。基本上与第一改变模式一样，第二改变模式代表Ec/Io超过13，它意味着通过加倍控制条件而增加瞬时速度。因此，接收电平反比于Ec/Io。

参照图4，当控制电压Vt是零时，没有衰减。阻尼器件控制信号按照阻尼器件12的特性被划分成N个相等的值，以便有效地衰减由天线11所接收的所有信号。外部干扰信号使得RSSI增加，从而Ec/Io也增加。所以，RSSI的减小意味着外部干扰信号或原先信号的相应的减小。表1显示了控制电压。

表1

控制电压Vt(V)	级别	代码值
			0	0	000
1.23	A	101
			1.64	B	132
2.23	C	183
			3.1	MAX	250

在这种情况下，控制电压Vt代表平均值。按照表1，在RSSI和Ec/Io之间的关系随Vt而变化，它被显示于表2。表2的值可被存储在与控制器14有关的存储器中。存储器可以外部地或内部地安装在控制器14中。

表2

Vt	RSSI	Ec/Io	电压设置模式
				0	弱	0-2	保持
3-10	保持
		11-12	保持
13-	保持
		中等	0-2			保持
3-10	保持
			11-12		A
13-	A
			强		0-2	保持
3-10	保持
		11-12			A
13-	B

A	弱	0-2	0
				3-10	保持
		11-12	0
				13-	0
		中等	0-2			0
	3-10			保持
			11-12		B
	13-			C
			强		0-2	0
	3-10	保持
				11-12	B
	13-	C
				B	弱	0-2	0
3-10	保持
		11-12	A
13-	0
		中等	0-2			0
3-10	保持
			11-12		C
13-	C
			强		0-2	0
3-10	保持
		11-12			C
13-	C

C	弱	0-2	0
				3-10	保持
		11-12	B
				13-	0
		中等	0-2			0
	3-10			保持
			11-12		最大
	13-			最大
			强		0-2	A
	3-10	保持
				11-12	最大
	13-	最大
				最大	弱	0-2	A
3-10	保持
		11-12	C
13-	B
		中等	0-2			A
3-10	保持
			11-12		C
13-	B
			强		0-2	B
3-10	保持
		11-12			保持
13-	保持

参照图4和表2，当控制电压从具有强的RSSI与10-11的Ec/Io的B状态改变到C状态时，衰减水平应当提高。在这种情况下，由于原先信号的电平低而RSSI为高，可解释为存在外部干扰，所以，控制电压被改变为C状态，以便增加衰减。对于这样的控制的时间和电平可通过现场测试被适当地设置。优选地，当Ec/Io处在改变模式时，在检测三次以后才作出改变，RSSI反映理想差值和电压控制，以消除外部干扰，也就是，对于每个控制电压，偏移值被加到或从RSSI中减去。相同的偏移值应当被加到传输开环功率控制上。

图5A和5B描述了按照本发明的第一说明性实施例的用于消除外部干扰信号的处理。在步骤5q，控制器14通过控制电压产生器17设置阻尼器件控制电压。在步骤5a检测由天线11接收的信号后，在步骤5b-5d，检验接收的信号属于RSSI等级-弱的、中等、强的-中的哪一级。如果RSSI等级是弱的，则实行步骤5i-5l。如果RSSI等级是中等的，则实行步骤5e-5h，如图5B所示。如果RSSI等级是强的，则处理转到步骤5a，用于处理下一个接收信号，因为它不需要衰减控制。

步骤5i-5l是检验接收信号属于Ec/Io等级的哪一级，例如零、保持、第一改变和第二改变。在步骤6e-6h，根据阻尼器件控制电压、RSSI和Ec/Io，检测原先信号与外部干扰信号之间的差值。阻尼控制电压通过按照差值执行衰减控制而被设置。此后，回到步骤5a，用于处理下一个接收信号。图5B所示的步骤5e-5l和6a-6d以相同方式被执行。

如果RSSI未被确定属于三个等级的任何一级，则通过步骤5m-5p如前面描述那样地检验由天线11所接收的信号属于Ec/Io等级的哪一级。根据阻尼器件控制电压和Ec/Io，检测原先信号与外部干扰信号之间的差值，从而使阻尼控制电压通过按照差值执行衰减控制而被设置。此后，回到步骤5a，用于处理下一个接收信号。

参照图6，按照本发明的第一说明性实施例，CDMA电话包括FER检测器18，而不是图1所示的Ec/Io检测器。FER检测器18从RSSI中检测FER，控制器14控制该控制电压产生器17，以产生按照RSSI和FER所确定的控制电压。

参照图7，FER被划分成零、保持、第一改变、和第二改变模式。当FER是0％时，发送的帧以最佳质量被接收。当FER是0-2％时，发送的帧以中等质量被接收，代表保持模式而不用任何控制。当FER是2-10％时，发送的帧以低质量被接收，代表第一改变模式需要控制地增加比率。基本上与第一改变模式一样，第二模式代表FER超过10％，它意味着通过加倍控制条件而增加瞬时速度。结果，接收电平反比于FER。

如在利用Ec/Io的先前的实施例中所显示的，RSSI和FER随外部干扰增加。按照表1，RSSI和FER之间的关系随Vt变化，它被显示于表3。表3

Vt	RSSI	FER(％)	电压设置模式
				0	弱	0	保持
0-2	保持
		2-10	保持
10-	保持
		中等	0			保持
0-2	保持
			2-10		A
10-	A
			强		0	保持
0-2	保持
		2-10			A
10-	B
		A			弱	0	0
0-2	保持
			2-10	0
10-	0
			中等	0		0
0-2	保持
				2-10	B
10-	C
				强	0	0
0-2	保持
			2-10		B
10-	C
			B		弱	0	0
0-2	保持
		2-10		A
10-	0

B	中等	0	0
				0-2	保持
		2-10	C
				10-	C
		强	0			0
	0-2			保持
			2-10		C
	10-			C
			C		弱	0	0
0-2	保持
		2-10		B
10-	0
		中等		0		0
0-2	保持
				2-10	最大
10-	最大
				强	0	A
0-2	保持
		2-10			最大
10-	最大
		最大			弱	0	A
0-2	保持
			2-10	C
10-	B
			中等	0		A
0-2	保持
				2-10	C
10-	B

最大	强	0	B
				0-2	保持
		2-10	保持
				10-	保持

参照图4和表3，当控制电压从B状态改变到具有强的RSSI与2-10％的FER的C状态时，衰减水平应当提高。也就是，由于原先信号的电平低而RSSI高，可解释为存在外部干扰，所以，控制电压被改变为C状态，以便增加衰减。

在参照图8A和8B，描述了按照第二实施例的用于消除外部干扰信号的处理后，在步骤8q，控制器14设置阻尼器件控制电压。在步骤8a检测由天线11接收的信号后，在步骤8b-8d，检验接收的信号属于RSSI等级(弱、中等、强)中的哪一级。如果RSSI等级是弱的，则实行步骤8i-81。如果RSSI等级是中等的，则实行步骤8e-8h，如图8B所示。如果RSSI等级是强的，则处理转到步骤8a，用于处理下一个接收信号，因为它不需要衰减控制。

步骤8i-81是检验接收信号属于FER等级的哪一级，例如零、保持、第一改变和第二改变。在步骤9e-9h，根据阻尼器件控制电压、RSSI和FER，检测原先信号与外部干扰信号之间的差值，并且阻尼控制电压通过按照差值执行衰减控制而被设置。此后，回到步骤8a，用于处理下一个接收信号。图8B所示的步骤8e-8h和9a-9d以相同方式被执行。

如果RSSI未被确定属于三个等级的任何一级，则通过步骤8m-8p如前面描述地检验由天线11所接收的信号属于FER等级的哪一级。根据阻尼器件控制电压和FER，检测原先信号与外部干扰信号之间的差值，从而使阻尼控制电压通过按照差值执行衰减控制而被设置。此后，回到步骤8a，用于处理下一个接收信号。

虽然本发明的说明性实施例在这里参照附图被描述，但本领域技术人员将容易看到，可以作出各种不同的修正，而不背离本发明的要点。

因而，本发明的CDMA电话消除了由AMPS站所产生的外部干扰信号，以便只接收CDMA信号，这样即使在AMPS站的区域中也避免了通信错误。

Claims (8)

1.在码分多址移动电话中用于减小外部干扰信号的装置，该装置包括：

阻尼器件，用于可调节地衰减从天线接收的信号；

存储器，用于存储信息，该信号包括多个预定的控制电压值、被划分成对于每个所述控制电压值的多个等级的接收信号强度指示数据、为满足给定的信号接收条件而被划分成对于每个RSSI的多个等级的参考值数据、以及相应于所述参考值数据的控制电压改变数据；

RSSI检测器，用于检测接收信号的RSSI；

控制电压产生器，用于产生控制电压，以调节所述阻尼器件的衰减水平；以及

控制器，用于根据存储在所述存储器中的信息分析所述控制电压和所检测的RSSI来评估在接收的信号和外部干扰信号之间的差值，和用于按照所述差值调节所述控制电压。

2.如权利要求1中的装置，其特征在于，其中所述参考值数据是每个伪噪声片的平均传输能量比率。

3.如权利要求2中的装置，其特征在于，还包括传输能量比率检测器，用于检测所述每个伪噪声片的平均传输能量，由此所述控制器根据所述控制电压、RSSI、和每个伪噪声片的平均传输能量比率来评估在所述接收的信号和外部干扰信号之间的差值。

4.如权利要求1中的装置，其特征在于，其中所述参考值数据是按照前向通信信道中第二业务任选项的误帧率数据。

5.如权利要求4中的装置，其特征在于，还包括误帧率检测器，用于检测所述FER，由此所述控制器根据所述控制电压、RSSI、和FER来评估在所述接收的信号和外部干扰信号之间的差值。

6.在用于减小在带有连接到阻尼器件的低噪声放大器的码分多址移动电话中的外部干扰信号的装置中，该装置包括存储器，用于存储多个预定的控制电压值、被划分成对于每个控制电压值的多个等级的接收信号强度指示数据、为满足给定的信号接收条件而被划分成对于每个RSSI的多个等级的参考值数据、以及相应于参考值数据的控制电压改变数据，用于减小所述外部干扰信号的方法包括以下步骤：

(a)设置初始控制电压以控制所述阻尼器件；

(b)接收通信信号；

(c)找出其中所述接收信号的RSSI所属于的一个所述的RSSI数据等级；

(d)找出其中所述接收信号所属于的一个所述的参考值数据等级；以及

(e)根据所述控制电压、RSSI等级、和参考值数据等级来评估在通信信号与所述外部干扰信号之间的差值，由此所述控制电压产生器被控制来按照所述差值调节所述控制电压。

7.按照权利要求6的方法，其特征在于，在步骤(d)中还包括，

如果所述RSSI不属于一个所述的RSSI等级，则平均传输能量比率数据被用作为所述参考值数据；以及

所述评估差值的步骤是根据所述控制电压和所述平均传输能量比率等级。

8.如权利要求6中的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

如果在步骤(d)所述RSSI不属于一个所述的RSSI等级，则按照前向通信信道中的第二任选项找出误帧率数据的一个等级，所述参考值数据是所述FER数据；以及

根据所述控制电压和所述FER等级来评估在通信信号与所述外部干扰信号之间的差值；以及

按照所述差值调节所述控制电压；以及

返回所述第二步骤(b)。

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