CN100588133C - 检测信号存在的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种在时分双工无线协议通信系统中使用的频率转换中继器(200),包括自动增益控制特征。检测由比较器(401,411)、ADCs(402,412)、DACs(404,414)和处理器(315)执行。检测可以被处理器(315)使用逻辑元件(406,416,407和417)夺权以控制信道A/信道B信号和PA_ON信号的产生从而控制与发送器相关的功率放大器。

Description

检测信号存在的方法和装置
与本申请相关的参考
[0001]本申请涉及于2002年11月15日提交的未审查的美国临时申请NO 60/426,541,并请求其优选权,还涉及题目为WIRELESSLOCAL AREA NETWORK REPEATER的PCT申请PCT/US03/16208,其内容被包括在这里引为参考。
发明背景
[0002]本发明一般涉及无线局域网(WLANs),更具体而言,本发明涉及频率转换中继器中的动态频率检测。
[0003]通常被称为WLAN的无线局域网的一些标准协议变得流行。这些协议包括诸如802.11(在802.11无线标准中提出的)、家庭RF、和蓝牙。至今为止在商业上取得巨大成功的标准无线协议是802.11b协议,尽管下一代协议,诸如802.11g,也将正在变得流行。
[0004]虽然使用了上述标准无线协议的产品的说明书通常显示数据速率大约为例如11MBPS并且范围大约为例如100米,但是这些性能级别,如果曾经实现的话,也是很少能被实现。产生实际的和标明的性能级别之间的性能缺点的一些原因包括:RF信号发射路径的衰减,该衰减对于802.11b来说在诸如室内环境的运行环境中在2.4GHz的范围内。到客户范围的接入点通常小于典型家庭内所需的覆盖范围,并且可能只有10到15米。另外,在诸如牧场风格(ranch style)或2层楼房那样的具有分层平面的建筑里,或者那些由能够消弱RF信号的材料构造的房屋里,需要无线覆盖的区域可以被例如基于802.11协议的系统的范围之外的距离物理地分割。衰减问题会在运行频带出现干扰的情况下恶化,诸如来自其他2.4GHz设备的干扰,或者是与带内能量的宽带干扰。另外,使用上述标准无线协议工作的设备的数据速率取决于信号强度。随着覆盖区域内距离的增加,无线系统性能通常减弱。最后,协议本身的结构可能影响工作范围。
[0005]中继器通常使用在移动无线行业中来增加无线系统的范围。然而,问题和复杂度出现在这样的系统中,即其任何给定设备的接收机和发送机在使用诸如802.11WLAN或802.16WMAN无线协议的WLAN中工作在相同的频率。在这样的系统中,当多个发送机同时运行时,如在中继器运行中出现的情况一样,困难就出现了。典型的WLAN协议不提供定义的接收和发送周期,并因此,由于来自每个无线网络节点的随机分组被自发地产生和发送并且不是时间可预测的,就可能发生分组冲突。存在一些补救措施来解决这样的困难,诸如例如,冲突避免(collision avoidance)和随机退避(random back-off)协议,其用来避免两个或多哥节点同时发送分组。在802.11标准协议下,例如,分布式协调功能(distributed coordination function-DCF)可以用来避免冲突。
[0006]这种运行明显地不同于许多其他蜂窝中继器系统的运行,诸如基于IS-136、IS-95或IS-2000标准的系统,其中接收和发送频带被双工频率偏置分开。频分双工(FDD)运行简化了中继器的运行,因为与中继器运行相关的冲突,诸如那些在接收器和发送器信道对于上行链路和下行链路都处于同一频率的情况下发生的那些冲突,不再出现。
[0007]其他蜂窝移动系统使用时间而不是使用频率将接收和发送信道分开,并且还对特殊的上行链路/下行链路传输使用预定时间。该操作通常称为时分双工(TDD)。用于这些系统的中继器更容易建立,因为发送和接收时间是已知的,并且由基站广播。这些系统的接收器和发送器可以用许多方法分离,包括物理分离、天线模式或偏振分离(polarization isolation)。甚至对于这些系统,由于不提供被广播的已知的定时信息,中继器的成本和复杂度可以被大大地减少,从而允许更加经济可行的中继器。也就是说,这里描述的技术可以与广播信道分配信息相结合,来帮助中继器确定上行链路和下行链路定时,这可能是诸如802.20或802.16的集中控制TDD系统所需的。
[0008]因此,由于上述自发传输能力,所以运行在相同频率的WLAN中继器具有独特的限制,并且因此需要独特的解决方案。因为这些中继器对接收和发送信道使用相同的频率,所以一些分离形式必须存在于中继器的接收和发送信道之间。虽然一些相关系统,诸如例如在无线电话技术中使用的CDMA系统,使用诸如定向天线、接收和发送天线的物理分离等等的复杂技术来获得信道分离,但这些技术对于在许多运行环境(诸如其中不希望复杂硬件或长电缆连接或者可能认为这些硬件和电缆连接太昂贵的家庭)中的WLAN中继器来说,是不实际的。
[0009]在国际申请NO.PCT/US03/16208中描述的、并被本发明的受让人共同拥有的一种系统,通过提供一种中继器解决了许多上述问题,该中继器使用频率检测和转换方法分离接收和发送信道。该申请所描述的WLAN中继器通过将与第一频道的一个设备相关的分组转换到第二设备使用的第二频道,允许两个WLAN单元通信。与转换或变换相关的方向,诸如从与第一信道相关的频率到与第二信道相关的频率,或者从第二信道到第一信道,是取决于中继器的实时配置和WLAN环境的。该WLAN中继器可以被配置成当检测到传输时监控用于传输的两个信道,将在第一频率接收到的信号转换到其他信道,在该信道上以第二频率发送该信号。
[0010]上述方法通过响应于分组传输的监控和转换解决了上述分离问题和自发传输问题,并还可以在又小又便宜的单元中实现。然而,为了有效地运行,WLAN中继器必须能够快速检测频率转换中继器内所使用的至少两个频道之一上的信号存在。
发明内容
[0011]因此,在各种示例性和可选示例性实施例中,本发明使用动态频率检测方法扩展了诸如WLAN环境的无线环境的覆盖区域,并且一般来说,扩展了任何包括IEEE 802.16,IEEE 802.20和TDS-CDMA的时分双工系统的覆盖区域。一种示例性WLAN频率转换中继器通过将分组从第一设备所使用的第一频道转换到第二设备所使用的第二频道,允许两个WLAN节点或单元通信。从信道1到信道2的变换方向,或相反从信道2到信道1的方向,依赖于实时配置。该中继器可以优选地监控传输的两个信道,并且当检测到信道上的传输时,该中继器被配置为将接收到的信号转换到另一个信道,在该信道中发送该信号。
[0012]根据各种示例性实施例,必须以非常小的延迟检测在至少两个信道之一上的信号存在。如果使用模数转换器(ADC)和数字处理器执行该处理过程,那么快速信号检测是困难的。与ADC相关的流水线延迟和与处理器相关的附加延迟为快速检测设置了障碍。
[0013]电路传播延迟中的RF可以用于通过在信号检测和发送器配置发生时允许模拟存储接收到的波形而有利于快速检测。可以在RF延迟周期结束之前执行信号检测,从而提供附加的时间以执行系统所需的配置。
[0014]接收到的波形的检测优选地使用对数放大器(log amps)来完成,下文中将更详细地介绍。对数放大器的输出被馈送到ADC,然后被馈送到处理器。正如即将认识到的,与这样的结构相关的延迟驱动了示例性中继器的成本和性能。使用连同处理器的ADC的优点在于能够能够转换模拟信号并且能够将附加的智能(intelligence)加到检测处理中,但代价就是附加的延迟和费用。因此,该结构的一个替换就是这样的结构:快速模拟检测器连同监视处理器一起工作,该监视处理器能够使快速模拟检测部分所作的判定无效(override)。
[0015]RF延迟优选地使用声表面波(Surface Acoustic Wave-SAW)滤波器来实现。SAW滤波器能够使能模拟信号存储器,以提供信道选择、提供干扰抑制、提供“前馈”可变增益控制路径等等。可以在使用阈值比较器的模拟专用(analog only)配置中执行根据各种示例性实施例的示例性检测过程。将认识到,这样的模拟专用模式将不会直接使用ADC。示例性处理器会在检测过程中起作用,以例如主动地控制与检测比较器相关的模拟参考电压,该检测比较器用来作出检测判定。替换地,对数放大器的输出可以被数字化,并且可以用全数字方式作出检测判定。如上所述,全数字结构的一个缺点就是需要高速ADC和高性能处理器,这将导致相对高的成本。与使用全数字路径和处理器相关的另外一个问题就是与数字抽样和作出判定相关的显著的延迟。
[0016]根据各种示例性实施例,可以使用模拟比较器,其具有处理器控制的阈值。示例性模拟比较器可以进一步配置有数字夺权(override),以允许基于模拟检测作出快速的初始判定,同时提供使用该处理器作出的较慢但更精确且可控制的最后判定。例如,当检测到来自干扰者的信号,并且处理器意识到分组的持续时间大于无线协议将允许的时,AGC和/或检测器可以被处理器强制切断输出信号的发送。将认识到,AGC增益设置可以被直接地控制和夺权,以在下列情况中有所帮助:系统反馈振荡的检测、误警报的检测或发生、干扰检测、终止有效分组间隔等等。
[0017]模拟检测和初始控制的使用允许了低等待时间检测和系统配置,而使用处理器则允许附加的鲁棒控制。用于实现控制的算法可以包括对来自不同设备的干扰的表征和估计,初始系统配置的建立,潜在中继器控制命令的解码、系统振荡的确定等等。
附图说明
[0018]在附图中,相同的参考标记表示各个图中相等的或功能相似的元件,附图和下面详细描述的结合构成了说明书的一部分,并用来进一步阐述各种实施例以及解释本发明的各种原理和优点。
[0019]图1是框图,表示根据各种示例性实施例的包括具有自动增益控制的示例性中继器的WLAN。
[0020]图2是示意图,表示与图1所示的示例性中继器相关的示例性增益控制电路。
[0021]图3是示意图,表示与图1和图2所示的示例性中继器相关的示例性检测器电路。
[0022]图4是流程图,表示与示例性中继器的各种实施例相关的示例性检测处理进程。
发明详述
[0023]现在参考图1,广域连接101,例如可能是以太网连接、T1线路、宽带无线连接或其他任何提供数据通信路径的电子连接,可以被连接到无线网关,或接入点(AP)100。无线网关100发送RF信号,诸如IEEE 802.11分组或基于蓝牙、Hyperlan或其他无线通信协议的信号,到客户单元104,105,客户单元可以是个人计算机、个人数字助理或其他任何能够通过上述无线协议之一与其他类似设备通信的设备。到每个客户单元104、105的相应传播或RF路径,显示为102、103。
[0024]RF路径102上传送的信号具有足够的强度来维持客户单元104和无线网关100之间的高速数据分组通信,而当RF路径103上传送的并且要到客户单元105的信号在通过诸如墙106或107的建筑屏障到达一点时被衰减,在那点处如果不是因为无线中继器200,在任一方向上即使有也只是很少的数据分组被接收,无线中继器200的结构和运行将在下面介绍。
[0025]为了增强到客户单元105的覆盖和/或通信数据速率,无线中继器200从无线网关100接收在第一频道201上传送的分组。无线中继器200可以安装在典型地为例如2.5”×3.5”×.5”的尺寸的外壳中,并且优选地能够被插入标准插座并运行在110伏的交流电压中,无线中继器200检测在第一频道201上分组的存在,接收分组并使用更大的功率在第二条频道202上重新发送该分组。和传统WLAN运行协议不同,客户单元105运行在第二频道,即使无线网关100运行在第一频道。为了执行返回分组操作,无线中继器200检测在第二频道202上从客户单元105发送的分组的存在,接收第二频道202上的分组,并在第一频道201上重新发送该分组。然后无线网关100接收在第一频道201上的分组。通过这种方法,无线中继器200能够同时接收和发送信号,也能够扩展无线网关100到客户单元105的覆盖和性能。
[0026]为了解决由上述障碍物和沿着障碍物路径出现的信号强度衰减带来的困难,从而加强到客户单元105的覆盖和/或通信数据速率,示例性的无线中继器200,如图1所示,可以用来通过诸如频率转换在传播路径约束限制的范围外重新发送分组。来自AP 100的在第一频道201上发送的分组在中继器200被接收,并优选地使用更大功率电平在第二频道202上被再发送。客户单元105优选地运行在第二频道202,就好像AP 100也运行在第二频道一样,例如不知道AP 100实际上运行在第一频道201,使得频率转换是透明的。为了执行返回分组操作,中继器单元200检测来自客户单元105的在第二频道202上被发送的返回分组的存在,并优选地配置来接收在第二频道202上的分组,并在第一频道201上重新发送该数据分组到诸如AP 100。
[0027]无线中继器200优选地能够同时接收两种不同的频率,例如第一频道201和第二频道202,确定哪个信道正运送着与诸如分组传输相关的信号,将原始频道转换到另一个频道,并在该另一频道上再发送接收到的信号被频率转换后的版本。内部中继器操作的详细说明可以在共同未决的PCT申请NO.PCT/US03/16208中找到。
[0028]中继器200因此可以同时在不同频道上接收和发送分组,从而扩展了AP 100和客户单元105之间连接的覆盖和性能、和诸如从一个客户单元到另一个客户单元的对等连接之间连接的覆盖和性能。当许多单元互相分离时,中继器单元200还起到无线桥接器的作用,以允许两个不同组的单元互相通信,其中最佳RF传播和覆盖或,在许多情况下任何RF传播和覆盖在之前都是不可能的。
[0029]根据各种示例性实施例,中继器200优选地配置为接收信号并通过使用诸如图2所示的自动增益控制(AGC)电路(301-306)适当地控制示例性收发器部分的增益来以信号非常小的失真或损失而转换接收到的信号的频率。在优选实施例中,所示的无线中继器200能够同时接收两种不同频率,确定哪个频率存在,将存在的频率转换到另一个频率,并再发送接收到的信号的频率转换后的版本。
[0030]根据一个优选示例性实施例,AGC电路(301-306)利用RF延迟和滤波器元件307-310,以允许当进行信号检测和发送器配置时模拟存储示例性接收到的波形。应当注意,信号检测可以在RF延迟元件307-310中的信号转接之前和之中进行,以便提供时间以执行系统配置。应当注意,检测器功率电平优选地用来设置平行信号路径上的增益值作为增益控制操作的一部分。
[0031]更具体而言,AGC电路包括对数放大器301和302,AGC控制电路303和304,增益控制元件305和306(其优选地包括可变增益或可变衰减器元件),以及RF延迟元件307-310(其优选地可以包括模拟存储装置,诸如例如,延迟线和/或带通滤波器)。低通滤波器311和312,以及模数转换器(ADC)313和314还优选地用来在诸如处理器315的指导和控制下实现增益控制。
[0032]因为中继器200被配置来同时地检测和处理两个不同频率信号,所以接收到的信号330被例如使用RF分路器316分离并在两个不同RF路径上传播。同样地,因为两个不同频率路径必须分别地被延迟和控制,所以每个信号路径还进一步被诸如IF分路器317和318分离。来自IF分路器317的一个分离信号输出优选地被耦合到对数放大器301,而另一个分离信号输出优选地被耦合到增益控制元件305。同样地,来自IF分路器318的一个分离信号输出优选地被耦合到对数放大器302,而另一个分离信号输出优选地被耦合到增益控制元件306。对数放大器301的输出被馈送到AGC控制电路303和低通滤波器311。同样地,对数放大器302的输出被馈送到AGC控制电路304和低通滤波器312。应当注意,虽然对数放大器301和302优选地提供与接收到的信号330的功率的对数成比例的输出电压以跟踪其包络,但是本领域普通技术人员所知的其他装置也可以用来直接地或成比例地跟踪该包络或该包络的抽样。
[0033]沿着接收到的信号330的检测路径上的元件,诸如例如,低通滤波器311和312、模数转换器(ADC)313和314、以及处理器315,这些元件的基本操作对于本领域普通技术人员来说是显而易见的,因此省略了这些元件的基本操作的详细说明,这些操作详细地公开在共同转让的共同未决PCT专利申请NO.PCT/US03/16208中。然而,应当简要地说明,处理器315优选地检测在检测路径DET1331和DET2332上IF信号的存在。如上面提到的共同未决申请中所述,信号检测可以基于超过阈值的信号电平,使用例如处理器315中的模拟或数字的信号比较器,或者可以由本领域普通技术人员所知的其他方式来执行。一旦检测到信号,则根据信道,分别使用例如IF路径IF1333或IF2334上的AGC控制电路303和304,将增益控制应用在该信号中。
[0034]仍然参考图2,通过使用AGC控制电路303和304将增益控制应用在IF路径IF1333或IF2334上的信号中,其中AGC控制电路303和304出其他功能外提供对诸如对数放大器301和302的输出端上模拟电压的滤波、任何可能需要的直流偏置调整、AGC设置点参考和控制、电平移动/缩放、任何所需的极性反转等等,如本领域普通技术人员所理解的那样。AGC控制电路303和304的输出被馈送到增益控制元件305和306,增益控制元件305和306可以基于与诸如期望的发送器输出功率相关的值,提供接收到的信号330的可调整增益或可调整衰减。应当注意,AGC控制电路303和304可以是多种增益控制电路、设备等等中的一种,这对于本领域普通技术人员来说是已知的。
[0035]作为根据各种示例性实施例的增益控制的例子,可变衰减能够在下列情况下用于增益控制元件305中:希望的输出功率+15dBm,接收到的信号功率-80dBm,收发器总损耗65dB,收发器总增益165dB。
[0036]在这些情况中,与诸如增益控制元件305相关的可变衰减应该根据下面关系式设置:Rx信号功率-希望的输出功率+总增益-总损耗,这样衰减将为-80dBm-15dBm+165dB-65dB,结果为5dB的衰减。将认识到,例如通过AGC控制电路303,电压可以被计算并应用到增益控制元件305,以产生期望的5dB的衰减设置。也应当注意,虽然在这里描述了AGC控制电路303和增益控制元件305,但是上述描述也应用于AGC控制电路304和增益控制元件306的操作。
[0037]因此,根据各种示例性实施例并根据本例,为了被重新发送,接收信号330优选地从增益控制元件305输出,并经由声表面波(SAW)滤波器308和310被延迟。将认识到,由SAW滤波器308和310引入的延迟在执行例如如上所述的AGC和信号检测过程时用作主要存储模拟波形,这就意味着检测和增益控制设置优选地在信号的传播间隔期间完成。
[0038]根据各种示例性和优选示例性实施例,RF延迟通过SAW滤波器307-310施加,从而使能模拟信号存储和信道选择、干扰抑制和前馈可变增益控制路径。AGC控制电路303和304以及增益控制元件305和306可以被偏置或在诸如处理器315的控制下被设置,处理器315优选地是诸如通用处理器、专用处理器、信号处理处理器等等本领域普通技术人员理解的处理器。另外,根据在哪条信道上接收所接收到的信号330,以及选择哪条信道来进行信号重新发送,设置点可以由处理器315从查询表等中获得。应当注意,在不同国家中,不同频带具有不同的发送功率限制,因此增益设置点的选择可以由从满足FCC要求的需求中产生的几个因素、以及被诸如频谱再生和有效各向同性辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power-EIRP)的期望频带的相关规范驱动。
[0039]在检测和增益控制设置之后,IF开关319和LO开关320优选地被设置以不同频率重新发送接收到的信号330,而不显著地截断波形报头。需要特别注意的是,检测和功率检测,诸如如上所述,优选地在检测器路径DET1331和DET2332上执行,但实际的增益控制可以被用于IF路径IF1331和IF2334。更具体而言,再一次参考图2,来自对数放大器301和302的输出被馈送到AGC控制电路303和304,该电路作出调整作为关于增益控制元件305和306的可变增益和衰减。
[0040]确定信号检测和增益控制序列的一个因素就是将来自对数放大器301和302的输出电压分离为信号检测路径和信号控制路径所引起的影响,信号检测路径和信号控制路径各自都有两个潜在的不同滤波带宽。如图2所示,增益控制路径是到AGC控制电路303和304的路径,而信号检测路径是通向低通滤波器311和312的路径,如前所述。因此,如果希望,AGC控制值和信号检测滤波器带宽可以被不同地设置。例如,AGC控制回路可以被设置为对输入功率包络迅速反应,而信号检测,例如在ADC 313和314以及处理器315中执行的那样,能够被配置为更慢地反应。结果,在增益控制元件305和306中传播的接收到的信号330能够被非常精确地跟踪,而在ADC 313和314以及处理器315中传播的接收到的信号330部分可能更慢地被跟踪,但具有更大的检测过程增益。
[0041]应当注意,根据各种示例性和优选示例性实施例,两个独立的检测器被用来执行对接收到的信号330的存在的检测,以及用来检测其功率电平从而设置增益。因此,因为信号检测可能发生的比AGC慢,如上所述,所以不同的信号检测和AGC滤波带宽可以被有利地使用,从而允许与AGC相关的各种控制元件(诸如增益控制元件305和306)具有比滤波器311和31的输出2更快或更慢的响应。
[0042]控制增益的另一个因素是接收和发送信道之间的相对距离。更具体而言,根据它们之间的距离,来自增益控制元件305和306的目标输出功率或者设置点能够不同到这样的程度,即当接收和发送信道在频率上进一步分离时,可能获得附加性能。增益值可以在增益控制元件305和306中增加,同时继续满足性能的需求。另外,AGC控制电路303和304可以被编程以基于频率差来增加功率或者,替换地,处理器315可以被编程以基于频率分离来控制AGC控制电路303和304。基于频率分离调整设置点还可以包括向任何由接收器拾取的泄漏信号施加更多的滤波以避免自身的干扰。
[0043]影响在初始中继器加电期间选择运行在哪条信道上的因素可能被基于在不同FCC频带或其他调节实体控制的频带中发送更多功率的能力选择重复信道所影响。例如,在美国运行的U-NII频带中,对于CH36-48的最大容许发送功率是50mW,对于CH52-64是250mW,而对于CH149-161是1W。因此有可能接收与较低功率频带之一相关的信道上的信号,并选择允许较高发送功率的不同频带上信道,从而允许较高的AGC设置点。因此,用于转换(即从F1到F2和从F2到F1)的设置点是不同的。选择哪个信道的决定优选地在制造过程中被预编程,或者替换地在现场在诸如AGC控制电路303和304或者处理器315中被编程。
[0044]根据本发明的另一个方面,增益控制在最初制造过程中可能需要AGC校准。校准可以希望允许使用下容限(lower tolerance)部分从而降低成本。校准还可以提供区域的或频带特定的功率设置所需的精确度。因此,校准可以包括根据以下一个或几个方面设立电路和设备:区域调节规则、频道、接收的功率电平、发送功率电平、温度等等。根据各种示例性和优选示例性实施例,使用诸如处理器315的中继器200可以存储校准表等等,并可以诸如通过使用软件、程序、指令等等被配置来将具体校准值传递给AGC控制电路305和306。处理器315将优选地使用数模转换过程来控制设置点。
[0045]如上所述,不同检测器输出可以被用于AGC和信号检测。信号检测可以在处理器315的控制下使用例如阈值比较器而在模拟专用配置中执行,该处理器315可以被配置来积极地控制例如模拟参考电压,阈值比较器使用该模拟参考电压来作检测决定。替换地,例如可以在处理器315中数字化接收到的信息330并作出检测决定。一个涉及使用数字路径和处理器315的业务包括例如与处理器315中数字抽样和决策指令相关的延迟。
[0046]根据各种替换示例性实施例,可以使用具有由处理器315控制的阈值的模拟比较器(未示出)。这样的配置可以装备一个数字夺权以允许进行快速的初始判定,收敛到使用处理器315可读可执行的软件、程序、指令等等的更慢更精确并且可控的判定。例如,如果检测到干扰,并且处理器315识别出分组持续时间比无线协议允许的要长,那么AGC控制电路303和304和/或检测器可被处理器315关掉以阻止信号发送。因此,正常的AGC设置可以被直接地控制和夺权。这样的控制还在包括当检测到系统反馈振荡时的情况中有用。
[0047]除了参考图2所示和描述的AGC控制和检测,检测器处理框图的替换图如图3所示。将认识到,输入端400和401优选地与滤波器311和滤波器312的输出端耦合,所述滤波器311和312代替了ADC 313和314,并且至少为了检测的目的而代替了处理器315。应当注意,虽然如图3所示的示例性检测电路被显示为为了执行数字检测的目的而代替了处理器315,但是根据各种示例性实施例的处理器315继续存在于频率转换中继器200中,用来执行其他功能,以下将介绍。另外还能理解,图3所示的示例性电路可以被复制两次,对从313和314引出的每个检测路径各一次。
[0048]因此,输入端400和410优选地分别被耦合到阈值比较器401和411。比较器401和411的参考阈值优选地由数摸转换器(DAC)404和414设置,该数摸转换器(DAC)404和414可以在处理器315内部或者可以在外部提供,并且还可以是简单的脉冲宽度调制器或脉冲密度调制器。DAC 404和DAC 414优选地被处理器315控制,并优选地基于下述因素被编程,即诸如由本领域普通技术人员已知的各种算法所导出的检测概率和误检测概率。
[0049]将认识到,检测算法可以基于在ADC 402和401接收的信号的抽样值的统计分析,并能够包括水平交叉率(level crossing rate)、平均乘数等等。替换地,声表面波齿状(SAW tooth)控制算法可以用来观察“合格的”误检测率,例如在比较器401和411上。该表面声波齿状控制算法通过确定何时发生误检测并使用相关分组协议的已知参数(诸如分组持续时间等等)进一步证明误检测合格而工作。如果阈值只被越过了很短的时间,短于分组持续时间,那么很可能是误检测。应当注意,根据诸如802.11等等的协议标准和规范来定义分组持续时间的有效范围。如果检测间隔太短,那么检测就不能与有效的802.11分组相关联。如果检测间隔太长,检测也不能与有效的802.11分组相关联。
[0050]因此,很可能在这种情况下,检测阈值被设置的太低,可能出现干扰,中继器可能振荡等等。当每次发生误检测时,SAW齿状控制算法将增量加到比较器的阈值,然后每次没有检测时,从阈值中减去小的数量。将认识到,检测器阈值电平的相对增量和减量将决定误警告率,和所产生的控制回路的时间常数。当SAW齿状控制方案已经被有效地用在诸如IS-95CDMA基站中反向链路“外部回路功率控制”时,根据各种示例性实施例的用于检测的SAW齿状控制回路的应用提供了前所未有的优点。
[0051]一旦设置了可靠的检测阈值,那么可以与“快速检测”模拟电路一起输出两条控制线。信道A/信道B线路优选地从OR元件407输出,用于控制图3中的开关,其决定哪条IF信道被上变频并发送。另一条控制线路优选地从AND元件417输出,并可以用来通过使能或禁止功率放大器来使能、禁止或其他控制发送器的输出。应当注意,提供OR元件407和AND元件417,以允许处理器315通过夺权信号对各个输出具有最终控制度。与检测相关的逻辑电平的实际产生优选地由AND元件417和OR元件407执行。对于PA控制,比较器401和411的输出被输入到OR功能元件416。
[0052]对于信道A和信道B检测,比较器411的输出信号415被耦合到AND元件406的倒相输入端,产生“低电平有效”的输入,该输入在信号出现在信道B时将在AND元件406的输出端产生逻辑0。当信道出现在信道A时,比较器401的输出信号405将是有效的,并优选地是逻辑1或高电平,假设输入“夺权1”出现的话,则在AND 406的输出产生逻辑1或高电平。夺权1信号优选地允许处理器直接地控制A/B线路,而不管是否出现信号。例如,如果夺权1被设置为低,那么输出将被强制为低输出,显示信道B检测。如果夺权1被设置为高,则AND元件406将正常运行。为了强制选择信道A,处理器315优选地激活夺权2,该夺权2被输入到OR元件407,以强制输出为高,显示信道A检测。
[0053]将认识到,PA_ON的功能可以被处理器315控制。夺权3信号可以被设置来强制PA_ON成为高或ON位置。当检测到信号并在比较器401或411上产生输出时,OR元件416向PA_ON提供高或ON输出。AND元件417向处理器315提供与夺权4信号相关的机制,以强制PA_ON成为关(off)或禁止状态。处理器315还可以强制PA_ON成为开(on)状态,甚至在通过使用夺权3而没有出现信号的时候。将认识到,虽然上述夺权和使能功能优选地由AND元件406和417以及OR元件416和407提供,但是它们也可以以其他方式实现。例如,可以产生信道A/信道B线路为模拟比较器的输出,其输入端连接到模拟检测器输出端400和410,并且可以产生PA_ON信号为检测器输出端400和410以及单阈值检测器的组合。
[0054]应当注意,上述描述呈现了一个例子,示范了能够有利于快速固定模拟检测和慢速更智能的数字检测的综合的各种控制功能。图4示出了流程图,显示了示例性控制算法,其优选地在图2的处理器315中实现。在加电后,处理器315从步骤500中开始运行,在步骤501中执行各种初始系统配置任务。将认识到,启动任务可以包括加电自检测,初始信道选择和中继器校准。然后,流程转到判定的常规操作502。如果两个检测器中都没有信号存在,那么处理器315将监控检测器并改进阈值设置。应当注意,有两个优选的方法来改进检测和阈值算法。第一,如果处理器315使用ADC来监控检测器信号,那么可以执行统计分析来直接地设置阈值。如果仅仅监控比较器的输出,那么根据上述声表面波齿状算法可以使用合格的误检测。声表面波齿状算法的结合可以进一步用来改善检测的质量。例如,基于误警告率的声表面波齿状可以和与基于直接测量的短时电平调整相关的快速统计方法结合。应当注意,使用直接测量技术,不要求与ADC相关的抽样率满足重建信号所要求的传统奈奎斯特标准。相反,由于抽样仅仅被用于统计分析,所以可以使用非常低的抽样率,以允许使用低成本处理器,包括集成低速ADC。
[0055]当比较器401和411相关的阈值被处理器315改进和设置,首先在初始系统配置501中,然后诸如在步骤503中被改进时,信号检测继续到步骤502。当检测到信号时,在步骤504中后置鉴定优选地以几个方法之一来执行。一个技术涉及监控比较器401和411的输出一预定时间,诸如预期的分组间隔,以保证继续呈现有效的检测。另一项技术涉及例如使用ADC 402和412对比较器输入进行抽样,并确定信号在阈值之上多少,以提供关于初始检测不是误警告的更进一级的置信度。在502的检测期间,比较器401和411之一已经被配置来开始独立于处理器315发送信号所包含的信息,诸如分组。步骤504中的后置鉴定,因此确保了在检测中没有发生错误,并确保提供正确的机制,如果有的话。虽然数字处理过程比快速模拟检测慢,但是也更不容易产生系统噪声。因此,一旦检测到的信号被后置鉴定,那么发送器的控制会被从模拟电路中去除,并被处理器315夺权,以提供更快的发送器开启,以及鲁棒检测,其对信号检测的异常的灵敏度较低。另外,因为发送器关闭不是像发送器开启那样时间严格,所以可以由处理器315独自执行。如果在步骤505中后置鉴定检测确定检测是误警告时,那么在步骤506中发送器优选地被关闭,而误警告将被记录。应当注意,根据上述的声表面波齿状算法,从误警告的记录中所获得的信息可以被诸如处理器使用,以引起阈值的变化。替换地,记录的信息可以用来执行分析。
[0056]如果检测是有效的而且没有被确定为误警告,那么在步骤507中分组定时器可以被启动并且执行发送器的数字夺权,以便将其“锁定”,在低信号强度环境中提供对噪声灵敏度的降低。分组定时器将用于确定接收到的传输的持续时间是否在诸如802.11的各种标准范围内的合理的和有效的时间限制中,其中分组具有指定的最小和最大持续时间。将认识到,分组持续时间限制可以用来认证接收到的传输,以确定分组持续时间是有效的还是无效的。如果由分组定时器所确定的分组持续时间太短,那么检测到的信号或者是由噪声等所引起的随机误检测,RADAR,或者是本领域普通技术人员所知的其他干扰。如果由分组定时器所确定的分组持续时间太长,那么检测到的信号可能与诸如可能由无绳电话、微波等等所引起的干扰相关,或者可能是由诸如由于同一中继器中自振荡的振荡情况而引起,或者可能与如由相互范围内运行的两个中继器所导致的系统振荡相关。因此,在步骤508中定时器被测试,以确定是否已经经过最小分组持续时间。如果没有,并且信号继续存在,那么在步骤509中误警告标准可以被改进,并且在步骤511中重新测试条件,于是在步骤508中可以继续监控定时器,在509中改进标准,并在511中重新测试误警告条件。如果检测到由于早终止的误警告,例如基于不再存在信号,那么在步骤506中误警告被记录并且发送机被禁止。如果在步骤508中,根据诸如802.11或者合适的协议,已经超过了定时器所测量的最小分组持续时间,那么在步骤510中,可以改进用于确定发生分组有效结束的新标准。如果在步骤512中,定时器显示信号检测的持续时间没有超过最大可能的分组持续时间,那么510中的分组结束标准被用在步骤514中以确定分组是否已经结束。如果没有,那么步骤510中标准被进一步改进,在步骤512中定时器被重测试。如果在514中检测到分组的结束,那么发送器被关闭,信号检测过程从步骤502重新开始。如果定时器超出了最大分组持续时间,并且信号继续存在,那么在步骤513中发送器被关闭。
[0057]检测器优选地在步骤515中被监控,以确定检测是否停止。如果是,那么在步骤517中可以假设检测到的信号很可能是由于系统振荡或自干扰情况引起的,在这种情况下,中继器优选地被重配置,并且检测重新开始于步骤501。如果检测没有停止,显示信号没有丢失,那么可以假设检测到的信号很可能是干扰,并且在步骤516中阈值优选地被修改,以防止干扰检测,于是处理器315优选地返回到步骤502的正常检测。应当注意,根据802.11h,指定了检测RADAR的要求。根据各种示例性实施例,可以结合误检测条件的后置分析以特征化RADAR干扰。将认识到,由于某些定义明确的脉冲持续时间和重复概述等等的RADAR信号可以容易地被特征化,与RADAR相关的误警告能够容易地被检测,例如在步骤504中的后置鉴定中。
[0058]本领域的普通技术人员将认识到,如上所述,在本发明中,可以使用各种技术来确定不同的信号检测器配置和设置检测阈值等等。另外,各种元件,诸如检测器元件401和411,逻辑元件406、407、416和417,DAC 404、414,ADC 402、412以及处理器315的功能性和其他元件可以被结合在一个集成设备中。本领域的普通技术人员可以对具体元件以及其内部连接进行其他变化和替换,而不背离本发明的范围和宗旨。

Claims (47)

1、一种检测用于根据协议运行的无线局域网(WLAN)中的频率转换中继器中的至少两个频道中的一个频道上信号存在的方法,所述方法包括:
建立与所述至少两个频道中第一频道相关的第一阈值,以及与所述至少两个频道中第二频道相关的第二阈值;
根据包括所述第一阈值和所述第二阈值的第一检测模式,监控所述第一和第二频道以检测其上的信号;和
如果检测到信号,则鉴定以确定所检测到的信号是期望的信号还是非期望的信号。
2、根据权利要求1的方法,其中建立所述第一和所述第二阈值包括使用锯齿过程建立所述第一和所述第二阈值。
3、根据权利要求1的方法,还包括检测到信号后将延迟加到所述信号,其中与所述监控相关的检测带宽小于与所述信号相关的群延迟。
4、根据权利要求3的方法,其中所述延迟小于与所述协议相关的超时参数。
5、根据权利要求1的方法,还包括如果没有检测到信号就改进所述第一阈值和所述第二阈值。
6、根据权利要求1的方法,其中所述第一检测模式包括模拟检测模式。
7、根据权利要求1的方法,还包括如果确定所检测到的信号是非期望的信号,就在事件日志中记录与所检测到的信号相关的信息。
8、根据权利要求7的方法,还包括如果确定所检测到的信号是非期望的信号,就禁止所述信号的传输。
9、根据权利要求7的方法,还包括使用所记录的信息改进所述第一和所述第二阈值。
10、根据权利要求1的方法,还包括当检测到所述检测到的信号时,根据包括所述第一阈值和所述第二阈值的第二检测模式,监控所述第一和所述第二频道以检测其上的信号。
11、根据权利要求10的方法,其中所述第二检测模式包括数字检测模式。
12、根据权利要求1的方法,还包括用第二检测模式使所述第一检测模式无效。
13、根据权利要求1的方法,其中所述鉴定包括:
如果确定所检测到的信号是期望的信号,则启动定时器来测量与所检测到的信号相关的经过时间;和
根据夺权模式使能所述检测到的信号的传输。
14、根据权利要求13的方法,其中所述启动定时器包括:
确定所述经过时间是否大于最小值;和
如果所述经过时间大于所述最小值就改进第一标准,以及如果所述经过时间不大于所述最小值,则改进第二标准。
15、根据权利要求14的方法,其中所述最小值包括最小分组持续时间。
16、根据权利要求14的方法,其中所述第一标准包括分组标准的结束,所述第二标准包括非期望信号标准。
17、根据权利要求13的方法,其中所述启动定时器包括:
确定所述经过时间是否大于最大值;和
如果所述经过时间不大于所述最大值就改进标准,以及如果所述经过时间大于所述最小值就禁止传输。
18、一种检测用于根据协议运行的无线局域网(WLAN)中的频率转换中继器中的至少两个频道中一个频道上信号存在的装置,所述装置包括:
射频接口;
处理器;和
耦合到所述处理器和所述射频接口的存储器,所述存储器包含使所述处理器执行以下功能的指令:
建立与所述至少两个频道中第一频道相关的第一阈值,和与所述至少两个频道中第二频道相关的第二阈值;
根据包括所述第一阈值和所述第二阈值的第一检测模式,监控所述第一和所述第二频道以检测其上的信号;和
如果检测到信号,则鉴定以确定所检测到的信号是期望的信号还是非期望的信号。
19、根据权利要求18的装置,其中所述指令还使所述处理器在建立所述第一和所述第二阈值的过程中,使用锯齿过程建立所述第一和所述第二阈值。
20、根据权利要求18的装置,其中所述指令还使所述处理器在检测到信号后将延迟加到所述信号,其中与所述监控相关的检测带宽小于与所述信号相关的群延迟。
21、根据权利要求20的装置,其中所述延迟小于与所述协议相关的超时参数。
22、根据权利要求18的装置,其中如果没有检测到信号,所述指令还使所述处理器改进所述第一阈值和所述第二阈值。
23、根据权利要求18的装置,其中所述第一检测模式包括模拟检测模式,不直接涉及所述处理器。
24、根据权利要求18的装置,其中如果确定所检测到的信号是非期望的信号,则所述指令还使所述处理器在事件日志中记录与所检测到的信号相关的信息。
25、根据权利要求24的装置,其中如果确定所检测到的信号是非期望的信号,那么所述指令还使所述处理器禁止所述信号在所述射频接口上传输。
26、根据权利要求24的装置,其中所述指令还使所述处理器使用所记录的信息改进所述第一和所述第二阈值。
27、根据权利要求18的装置,其中当检测到所述检测到的信号时,所述指令还使所述处理器根据包括所述第一阈值和所述第二阈值的第二检测模式,监控所述第一和所述第二频道以检测其上的信号。
28、根据权利要求27的装置,其中所述第二检测模式包括数字检测模式。
29、根据权利要求18的装置,其中所述指令还使所述处理器用第二检测模式使所述第一检测模式无效。
30、根据权利要求18的装置,其中所述鉴定包括:
如果确定所检测到的信号是期望的信号,则启动定时器来测量与所检测到的信号相关的经过时间;和
根据夺权模式使能所检测到的信号的传输。
31、根据权利要求30的装置,其中使所述处理器启动所述定时器的指令还使所述处理器:
确定所述经过时间是否大于最小值;和
如果所述经过时间大于所述最小值就改进第一标准,以及如果所述经过时间不大于所述最小值就改进第二标准。
32、根据权利要求31的装置,其中所述最小值包括最小分组持续时间。
33、根据权利要求31的装置,其中所述第一标准包括分组标准的结束,所述第二标准包括非期望信号标准。
34、根据权利要求30的装置,其中使所述处理器启动所述定时器的指令还使所述处理器:
确定所述经过时间是否大于最大值;和
如果所述经过时间不大于所述最大值就改进标准,以及如果所述经过时间大于所述最小值就禁止所述传输。
35、根据权利要求18的装置,还包括IF单元,能够下变频RF频带上的信号并选择所述第一和所述第二频道之一用于传输。
36、根据权利要求35的装置,其中所述IF单元被配置为对下变频的信号滤波。
37、根据权利要求35的装置,其中所述IF单元被配置为在没有检测到信号的时间内并在使能传输之前,将延迟加到所述下变频的信号。
38、根据权利要求18的装置,还包括与所述至少两个频道的每一个相关的检测单元。
39、根据权利要求38的装置,其中所述检测单元包括下列中至少一个:在中频(IF)上的二极管检测器、在基带频率上的二极管检测器、在所述IF上的匹配滤波器、在射频(RF)上的匹配滤波器。
40、根据权利要求38的装置,还包括转换器,用于将所述信号数字化以形成数字化信号,其中所述检测器单元还被配置为检测所述数字化信号。
41、根据权利要求38的装置,其中所述检测单元还被配置为:
比较与所述信号相关的功率电平;
监控时间间隔上的信号以确定噪声估计值;和
比较当前信号功率和该估计值,作为检测所述信号的过程的一部分。
42、根据权利要求18的装置,其中使所述处理器鉴定的指令还使所述处理器:
当所述信号超出所述第一和所述第二阈值之一时,在第一时间周期上监控所述信号;和
在比较所述信号与所述第一和所述第二阈值之前整合所述信号第二时间周期。
43、根据权利要求42的装置,还包括转换器,用于转换所述信号以形成数字化信号,其中使所述处理器监控和整合的指令还使所述处理器监控所述数字化信号并整合所述数字化的信号。
44、根据权利要求42的装置,还包括转换器,用于转换所述信号以形成数字化信号,其中使所述处理器监控和整合的指令还使所述处理器监控所述信号和所述数字化的信号并整合所述信号和所述数字化的信号。
45、根据权利要求37的装置,还包括声表面波(SAW)滤波器,其中使用所述SAW滤波器添加延迟。
46、根据权利要求41的装置,其中所述检测单元还被配置为同时监控所述至少两个频道中全部频道的噪声电平。
47、根据权利要求41的装置,还包括转换器,其中所述检测单元还被配置为通过欠采样所述转换器来监控所述噪声电平。
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