Способы самокалибровки в беспроводном передатчике
Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в для самокалибровки беспроводных передатчиков. Способ самокалибровки беспроводного устройства связи ЛВС включает в себя вход в режим самокалибровки при включении питания устройства или под управлением программы. Пакетный поток передается на первоначальном уровне мощности передачи. Пакетный поток может содержать стандартные пакеты данных. Уровень мощности передачи можно контролировать от пакета данных до пакета данных и корректировать его шагами посредством установки коэффициента усиления передачи с применением корректировки управляющего напряжения, определенной согласно изменению коэффициента усиления передачи, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая при этом заданную максимальную величину шага. При этом уровень мощности передачи корректируется таким образом, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень. Затем уровень мощности передачи устанавливается на требуемый уровень. Технический результат - повышение точности калибровки. 6 н. и 42 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к беспроводным устройствам связи и, более конкретно, к самокалибровке беспроводных передатчиков для осуществления связи между беспроводным устройством и точкой доступа в локальной вычислительной сети (ЛВС).
Уровень техники
Беспроводные устройства связи, например устройства, использующие передачу радиочастотных сигналов, обычно должны отвечать нормативам, ограничивающим мощность передачи и излучения этих устройств. Такие нормативы могут устанавливаться, например, Федеральной комиссией по связи (FCC) в США или Европейским институтом стандартов в области телекоммуникаций (ETSI) в Европе. Беспроводные коммуникационные сети ЛВС должны, например, отвечать стандарту 802.11b. Этот стандарт ограничивает мощность передачи для устройств беспроводной связи ЛВС, например, в США мощностью до 10000 милливатт (или 30 дБм, т.е. децибел относительно уровня один милливатт), в Европе мощностью до 100 милливатт (или 20 дБм), и в Японии мощностью до 10 милливатт на мегагерц (или 10 дБм/МГц). Беспроводные устройства связи ЛВС обычно входят в состав портативных компьютеров, сотовых телефонов, портативных модемов или персональных цифровых помощников (ПЦП), где они используются для связи с проводной ЛВС через точку доступа, которую можно кратко описать как беспроводной приемопередатчик, включенный в проводную ЛВС для сопряжения проводной ЛВС с беспроводными устройствами связи.
Чтобы соответствовать стандартам и нормативам на излучение сигналов и другое излучение, беспроводные устройства связи обычно калибруются на заводе до того, как они поступят к потребителю. Например, может потребоваться калибровка для настройки каждого устройства на корректную работу при изменяющихся температурах и для компенсации взаимных отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи. Кроме взаимных отклонений такие устройства как сотовые телефоны имеют большой динамический диапазон передаваемой выходной мощности, которая для сотового телефона может быть, например, в диапазоне 80-100 дБ. Ввиду жесткости требований, взаимных отклонений и большого динамического диапазона обычно требуется высокая точность калибровки, поэтому каждое устройство необходимо отдельно откалибровать до его выхода с завода, и этот продолжительный и относительно дорогой процесс повышает стоимость каждого устройства.
Однако для беспроводных устройств связи ЛВС пределы излучения согласно стандарту 802.11b допускают намного меньший динамический диапазон выходной мощности передачи, чем обычно, например, для сотовых телефонов. В частности, не требуется соответствия контроля мощности стандарту 801.11b, поскольку максимальная выходная мощность ниже 20 дБм. В типичных условиях применения необходимый динамический диапазон для беспроводного устройства ЛВС обычно составляет 20 дБм. Однако полное колебание мощности передачи в результате изложенных выше факторов может при сравнении быть относительно большим. Например, полное колебание в беспроводном устройстве связи может вызывать колебания коэффициента усиления передатчика и выходной мощности передачи на ±17,3 дБ между устройствами при изменяющихся условиях. Следовательно, устройство, настроенное на передачу при 10 дБм, может реально без калибровки вести передачу при более 27 дБм, насыщая свой усилитель мощности и превышая стандартные пределы, или же может вести передачу при -17,3 дБм, когда он настроен на передачу при 0 дБм, так что приемник не сможет "услышать" переданный сигнал. Следовательно, можно использовать менее точную и менее дорогостоящую форму калибровки для беспроводных устройств связи ЛВС, однако используемый метод калибровки должен быть способен точно компенсировать относительно большие колебания мощности передачи.
Таким образом, существует потребность в калибровке беспроводных устройств связи, благодаря которой можно было бы исключить дорогостоящую индивидуальную заводскую калибровку каждого устройства. Также существует потребность в недорогой калибровке беспроводных устройств связи, которая была бы достаточно точной для компенсации больших колебаний усиления мощности передачи между устройствами.
Сущность изобретения
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен способ самокалибровки, заключающийся в том, что передают передаваемый сигнал, содержащий пакетный поток, на первоначальном уровне мощности передачи, контролируют уровень мощности передачи, корректируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и устанавливают уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ самокалибровки беспроводного устройства связи, заключающийся в том, что определяют корректировку управляющего напряжения согласно изменению коэффициента усиления передачи, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая заданную максимальную величину шага, входят в режим самокалибровки при включении питания беспроводного устройства связи, передают передаваемый сигнал, содержащий пакетный поток, на первоначальном уровне мощности передачи, контролируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала, используют корректировку управляющего напряжения для корректировки уровня мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и устанавливают уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ самокалибровки беспроводного устройства связи ЛВС для осуществления связи с точкой доступа ЛВС, заключающийся в том, что входят в режим самокалибровки при включении питания беспроводного устройства связи ЛВС, передают передаваемый сигнал, содержащий пакетный поток, на первоначальном уровне мощности передачи, причем пакетный поток содержит, по меньшей мере, один пакет, и уровень мощности передачи передаваемогосигнала контролируют после передачи каждого пакета, контролируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала, корректируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и устанавливают уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложен способ самокалибровки беспроводного устройства связи ЛВС для связи с точкой доступа ЛВС, заключающийся в том, что входят в режим самокалибровки при включении питания беспроводного устройства связи ЛВС, передают передаваемый сигнал, содержащий пакетный поток, на первоначальном уровне мощности передачи, причем пакетный поток содержит, по меньшей мере, один стандартный пакет данных, и уровень мощности передачи передаваемого сигнала контролируют после передачи каждого стандартного пакета данных, контролируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала, корректируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага, причем корректировку выполняют посредством установки коэффициента усиления передачи с использованием корректировки управляющего напряжения, определенной согласно колебанию коэффициента усиления передачи, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая заданную максимальную величину шага, причем уровень мощности передачи корректируют таким образом, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и устанавливают уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи, причем уровень мощности передачи устанавливают на более высокий требуемый уровень мощности передачи посредством установки коэффициента усиления передачи для более высокого требуемого уровня мощности передачи, и устанавливают уровень мощности передачи на более низкий уровень мощности передачи посредством сдвига двоичных разрядов в цифроаналоговом преобразователе и установки коэффициента усиления передачи для более высокого уровня мощности передачи.
Эти и другие существенные признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из последующего описания, прилагаемых чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает структурную схему одного примера беспроводного устройства связи, выполненного с возможностью самокалибровки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, и
фиг.2 изображает алгоритм, иллюстрирующий один пример процедуры самокалибровки беспроводного устройства связи, такого как устройство на фиг.1, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
В дальнейшем будут описаны наилучшие на сегодняшний день способы осуществления изобретения. Данное описание не следует толковать в ограничительном смысле; оно представлено исключительно в целях иллюстрации основных принципов изобретения, так как объем изобретения лучше всего охарактеризован в прилагаемой формуле изобретения.
В одном варианте осуществления изобретения предусматривается калибровка беспроводного устройства связи, при которой можно исключить дорогостоящую индивидуальную заводскую калибровку каждого устройства. Одним из примеров беспроводных устройств связи, в которых можно воспользоваться преимуществами настоящего изобретения, является беспроводное устройство связи ЛВС, которое обычно входит в состав портативных компьютеров, сотовых телефонов, портативных модемов или персональных цифровых помощников (ПЦП), и которое они могут использовать для осуществления связи с проводной ЛВС через точку доступа согласно стандарту 802.11b. В одном варианте настоящего изобретения дорогостоящая заводская калибровка каждого устройства исключается благодаря использованию самокалибровки. Самокалибровку можно реализовать, например, с помощью программного обеспечения, запрограммированного в процессоре основной полосы частот, используемом в данном устройстве связи. В другом примере самокалибровку можно реализовать непосредственно в аппаратных средствах, например в подсистеме цифровой обработки сигналов (ЦОС) устройства. Например, когда пользователь, такой как потребитель продукта, впервые включает питание устройства, это устройство автоматически выполняет самокалибровку, поэтому не требуется дорогостоящая индивидуальная заводская калибровка каждого устройства, и на заводе потребуется выполнить всего лишь некоторые определенные основные регулировки и контроль качества.
В одном варианте осуществления изобретения также предусмотрена недорогая калибровка беспроводного устройства связи, которая является достаточно точной, чтобы компенсировать большие колебания коэффициента усиления мощности передачи, например, в результате взаимных отклонений между устройствами и изменяющихся условий, таких как частота передачи, напряжение питания и окружающая температура. В одном варианте достаточная точность достигается путем корректировки калибровки не сразу, а шагами, как будет описано ниже.
На фиг.1 изображен примерный передатчик 100 беспроводного устройства связи, в котором можно реализовать самокалибровку мощности передачи согласно одному варианту. Передатчик 100 может содержать процессор 102 основной полосы частот. Как известно, процессор 102 основной полосы частот может выполнять большое количество функций. Например, процессор 102 основной полосы частот может буферизовать данные и форматировать данные в пакеты данных, обрабатывать различные протоколы связи и формировать выходной цифровой пакетный поток, подаваемый в цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 104, который может входить в состав процессора 102 основной полосы частот, как показано на фиг.1. ЦАП 104 может формировать сигнал 105 основной полосы частот для передачи пакетного потока. Сигнал 105 основной полосы частот можно использовать для модуляции радиочастотной (РЧ) несущей.
Сигнал 105 основной полосы частот можно подавать в усилитель 106 с регулируемым коэффициентом усиления (УРКУ). Коэффициент усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления можно регулировать посредством управляющего напряжения Vcontrol 107. Управляющее напряжение Vcontrol 107 может выдаваться ЦАП 108, который может входить в состав процессора 102 основной полосы частот, как показано на фиг.1.Следовательно, процессор 102 основной полосы частот может подавать цифровой управляющий сигнал в ЦАП 108, который в свою очередь преобразует цифровой управляющий сигнал в напряжение Vcontrol 107 для управления коэффициентом усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления. Посредством управления коэффициентом усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления можно корректировать мощность выходного сигнала 109 усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Выходной сигнал 109 усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, содержащий пакетный поток, можно подавать в усилитель 110 мощности. Усилитель 110 мощности может усиливать сигнал 109 для его передачи через антенну 112 как радиочастотного, или беспроводного, сигнала 113 передачи, содержащего пакетный поток. Таким образом, регулировка выходной мощности сигнала 109 может в конечном итоге регулировать выходную мощность передачи передатчика 100 на антенне 112. Следовательно, управление коэффициентом усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления можно использовать для ряда целей, включая управление уровнем выходной мощности передачи передатчика 100, чтобы удовлетворить требования различных стандартов и нормативов, таких как стандарт 802.11b.
Чтобы обеспечить самокалибровку выходной мощности передачи передатчика 100, могут потребоваться некоторые средства контролирования или измерения выходной мощности передачи. Как видно на фиг.1, можно предусмотреть детектор 114 мощности для измерения мощности передаваемого сигнала 113. Детектор 114 мощности может содержать, например, диодный детектор и соответствующие известные схемы для преобразования уровня мощности передаваемого сигнала 113 на антенне 112 в измерительное напряжение 115. Измерительное напряжение 115 можно подавать в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 116. АЦП 116 может преобразовывать уровень измерительного напряжения 115 в цифровое значение 117, представляющее выходную мощность передачи передаваемого сигнала 113 передатчика 100, и может подавать цифровое значение 117 по цифровой шине 118 в процессор 102 основной полосы частот. Следовательно, процессор основной полосы частот может использовать информацию, содержащуюся в цифровом значении 117, о мощности передачи передатчика 100, согласно изобретению, чтобы подать управляющий сигнал в ЦАП 108 для управления коэффициентом усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления и тем самым уровнем выходной мощности передаваемого сигнала 113 на антенне 112, т.е. мощности передачи передатчика 100.
На фиг.2 показан примерный вариант осуществления процесса 200 самокалибровки мощности передачи беспроводного устройства связи, такого как передатчик 100, показанный на фиг.1. Процесс 200 можно реализовать, например, в программном обеспечении, загруженном в память основного процессора 102 основной полосы частот передатчика 100. Процесс 200 можно также реализовать, например, в аппаратном средстве, таком как ПЦС модуль, содержащийся в процессоре 102 основной полосы частот передатчика 100.
Примерный процесс может содержать этапы 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 и 216, на которые концептуально разбит процесс 200 в целях удобства иллюстрации процесса 200 согласно изобретению, но которые необязательно уникально характеризуют процесс 200. Иными словами, процесс 200 можно реализовать с помощью других этапов и в другом порядке, отличном от показанных на фиг.2, и тем не менее обеспечить самокалибровку беспроводного устройства связи согласно изобретению. Примерный процесс 200 проиллюстрирован со ссылкой на самокалибровку примерного беспроводного устройства связи, содержащего передатчик 100, показанный на фиг.1.
Процесс 200 может начаться с этапа 202, на котором беспроводное устройство связи входит в режим самокалибровки. Например, беспроводное устройство связи может войти в режим самокалибровки при включении питания устройства или после изменения им каналов. Устройство может также входить в режим калибровки, например, в целях компенсации изменений окружающей температуры. Поскольку изменения температуры обычно происходят относительно медленно во времени, компенсацию изменений температуры можно выполнять, например, вводом устройства в режим самокалибровки периодически через заданные интервалы времени, или в другом примере - в ответ на достаточно большое изменение температуры, воспринятое температурным датчиком. Устройство может также входить в режим самокалибровки, например, в целях компенсации изменения напряжения питания. После входа устройства в режим самокалибровки процесс 200 может перейти к этапу 204.
На этапе 204 передатчик 100 устройства может начать передавать передаваемый сигнал 113, содержащий пакетный поток. Первый пакет пакетного потока может быть "пустым" пакетом, не содержащим информации, но который соответствует, например, требованиям стандарта 802.11b для пакета данных. В первом варианте можно выполнять корректировку уровня мощности передачи передатчика 100, когда передается пустой пакет. Во втором варианте корректировку уровня мощности передачи передатчика 100 можно выполнять от пакета до пакета, т.е. после передачи первого и каждого последующего пустого пакета до тех пор, пока не будет достигнут соответствующий уровень мощности передачи. Альтернативно, первый пакет пакетного потока может быть также стандартным пакетом данных, содержащим информацию и соответствующим, например, требованиям стандарта 802.11b к пакету данных. В третьем варианте корректировку уровня мощности передачи передатчика 100 можно выполнять, когда передается первый стандартный пакет данных. В четвертом варианте корректировку уровня мощности передатчика 100 можно выполнять от пакета до пакета, т.е. после передачи первого и каждого последующего стандартного пакета данных до тех пор, пока не будет достигнут соответствующий уровень мощности передачи. Каждый вариант имеет определенные преимущества и недостатки. Например, первый и третий варианты требуют быстрой корректировки уровня мощности передачи, поэтому может потребоваться реализовать процесс 200 самокалибровки в аппаратном средстве. Аппаратные реализации могут, например, иметь более высокую исходную цену реализации и обеспечивать меньшую гибкость в отношении модификаций. Также, например, второй и третий варианты можно реализовать с помощью программного обеспечения, которое может обеспечить более высокую гибкость и снизить стоимость, но при этом корректировка уровня мощности может выполняться более медленно.
Передача передаваемого сигнала 113 может начинаться на заданном первоначальном уровне мощности. Например, для беспроводного устройства связи с колебанием мощности передачи ±17,3 дБ можно установить первоначальный уровень мощности ниже 2,7 дБм, чтобы защититься от возможного первого уровня мощности передачи выше 20 дБм. И напротив, из-за колебаний ±17,3 дБ попытка вести передачу на первоначальном уровне мощности 2,7 дБм может привести к первоначальной передаче на уровне всего -14,6 дБм. В данном примере беспроводного устройства связи с колебанием уровня мощности передачи ±17,3 дБ, использованном для иллюстрации одного варианта, максимальный уровень мощности передачи, который можно обнаружить детектором 114 мощности, составляет 10 дБм. Следовательно, из-за колебаний мощности передачи ±17,3 дБ, чтобы достигнуть уровня мощности передачи, который сможет детектировать детектор 114 мощности, может потребоваться или не потребоваться корректировка или повышение исходного уровня мощности передачи для достижения требуемого уровня 20 дБм выходной мощности передачи. Поэтому после первоначальной передачи пакетного потока, который может быть частью одного пакета или целым пакетом, согласно описанным выше вариантам, управление процессом 200 может перейти к этапу 206.
На этапе 206 можно контролировать уровень мощности передачи. Уровень мощности передачи можно контролировать, по меньшей мере, так же часто, как часто производится корректировка уровня мощности передачи. Например, можно осуществлять контроль внутри пакетов или от пакета до пакета согласно четырем вариантам, описанным выше. Например, можно измерять уровень мощности передачи детектором 114 мощности, выдающим измерительное напряжение 115, пропорциональное уровню мощности передачи. Измерительное напряжение 115 можно передавать через АЦП 116, вырабатывающий цифровое значение, указывающее, достаточно ли высока мощность передачи, чтобы ее мог измерить детектор 114 мощности, и если она достаточно высокая, то каков уровень мощности передачи. Если уровень мощности передачи достаточно высокий для измерения, управление процессом 200 может перейти к этапу 210. Если уровень мощности передачи недостаточно высокий для измерения, управление процессом 200 может перейти к этапу 208.
На этапе 208 можно повысить уровень мощности передачи, чтобы в конечном итоге достичь достаточно высокого уровня мощности передачи для измерения детектором 114 мощности. Однако эта корректировка мощности передачи не должна приводить к превышению мощностью передачи максимально допустимых излучений согласно действующему стандарту, например стандарту 802.11b. В данном примере, использованном для иллюстрации одного варианта изобретения, минимальный уровень, который может детектировать детектор 114 мощности, составляет 10 дБм, а максимальный требуемый уровень мощности передачи составляет 20 дБм. Корректировка уровня мощности дискретными шагами определенной величины позволяет корректировать с повышением уровень мощности без риска превысить максимально допустимые излучения. Желательно использовать наименьшее количество шагов для быстрой корректировки мощности, поэтому желательно, чтобы величина шага была как можно больше. В данном примере, использованном для иллюстрации одного варианта изобретения, идеальная величина шага для повышения уровня мощности передачи может быть приблизительно 10 дБм. Например, значение напряжения Vcontrol 107 можно скорректировать на соответствующую величину для повышения коэффициента усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления на 10 дБм.
В данном примере, использованном для иллюстрации одного варианта изобретения, взаимные отклонения приводят к общему колебанию отклика усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления на напряжение Vcontrol 107. В данном примерном устройстве на каждый 1 процент напряжения питания, Vdd, на который корректируется напряжение Vcontrol 107, отклик усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления может колебаться между 0,74 и 1,23 дБм /%Vdd. Следовательно, для шага величиной 10 дБм
10 дБм·(0,01·Vdd)/1,23 дБм)=0,0813·Vdd.
Иными словами, корректировка напряжения Vcontrol 107 приблизительно на 8% Vdd дает величину шага 10 дБм в устройстве с максимальным колебанием. Однако неизвестно, будет ли данное устройство проявлять максимальное или минимальное колебание. Для устройства, проявляющего минимальное колебание, та же самая корректировка Vdd на 8% для напряжения Vcontrol 107 даст
0,0813·Vdd·(0,74 дБм/0,01·Vdd)=6 дБм.
Следовательно, в данном варианте гарантия того, что величина шага не превысит максимум 10 дБм, ввиду конкретных минимального и максимального значений колебания 0,74 и 1,23дБм/Vdd, соответственно, задает минимальную величину шага приблизительно 6 дБм. Кроме того, учитывая конечное разрешение ЦАП 108, который формирует напряжение Vcontrol 107, реально достигаемая величина шага может отклоняться от номинальных величин шага между 10 дБм и 6 дБм в данном примере на величину, которая зависит от разрешения ЦАП 108.
В продолжение рассмотрения данного примера, в случае первоначальной мощности передачи 14,6 дБм, как было описано выше, может потребоваться корректировка на 24,6 дБм для достижения минимального уровня мощности передачи 10 дБм, необходимого для обнаружения детектором 114 мощности. Следовательно, когда величина шага колеблется вблизи своего минимума 6 дБм, т.е. менее 6,15 дБм, корректировку на 24,6 дБм можно обеспечить не менее чем за 5 шагов. Когда величина шага колеблется ближе к 10 дБм в результате колебаний в условиях и взаимных отклонений, может потребоваться меньшее количество шагов для того, чтобы детектор 114 мощности смог определить мощность. Следовательно, 5 шагов может быть наихудшим или максимальным числом шагов, необходимых для достижения уровня мощности, определяемого детектором 114 мощности.
После определения уровня мощности управление может перейти от этапа 208 к этапу 210 процесса 200. Как было описано выше, уровень мощности передачи можно определить сразу после первоначальной передачи, в этом случае процесс 200 переходит к этапу 210 без обработки этапа 208, или же этап 208 можно повторять любое количество раз, от одного раза до наихудшего случая пять раз в данном примере, прежде чем процесс 200 перейдет к этапу 210.
На этапе 210 уровень мощности передачи известен, поэтому можно выполнить точную корректировку в рамках разрешения ЦАП 108, чтобы привести уровень мощности к требуемому уровню. Например, детектор 114 мощности может преобразовать уровень мощности передачи на антенне 112 в измерительное напряжение 115. Измерительное напряжение 115 может быть преобразовано АЦП 116 в цифровое значение 117, представляющее уровень мощности передачи передатчика 100. Цифровое значение 117 может использовать процессор 102 основной полосы частот для передачи управляющего сигнала в ЦАП 108 для управления коэффициентом усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления и тем самым уровнем мощности передачи передатчика 100. Например, если требуемый уровень мощности составляет 20 дБм, то процессор 102 основной полосы частот может подать соответствующий управляющий сигнал в ЦАП 108, чтобы скорректировать напряжение Vcontrol 107 на соответствующую величину, подобно тому, как было описано выше, чтобы можно было увеличить коэффициент усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления для компенсации разности между обнаруженным уровнем мощности передачи и требуемым уровнем мощности передачи. Еще один пример: если требуемый уровень мощности передачи составляет 10 дБм, то процессор 102 основной полосы частот может подать соответствующий управляющий сигнал в ЦАП 108, чтобы скорректировать напряжение Vcontrol 107 на соответствующую величину, чтобы уменьшить коэффициент усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления для устранения любой разности между обнаруженным уровнем мощности передачи и требуемым уровнем.
В следующем примере, если требуемый уровень мощности передачи составляет 0 дБм, то процессор 102 основной полосы частот может подать соответствующий управляющий сигнал в ЦАП 108, чтобы скорректировать напряжение Vcontrol 107 на соответствующую величину, чтобы уменьшить коэффициент усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления для уровня мощности передачи до требуемого уровня. Например, процессор 102 основной полосы частот может подать соответствующий управляющий сигнал в ЦАП 108 посредством линейной экстраполяции характеристик, использованных для выполнения корректировок между 10 и 20 дБм. Эффективность линейной экстраполяции можно повысить с помощью таблицы линеаризации, загруженной в память процессора 102 основной полосы частот.
В альтернативном методе обеспечения требуемых уровней мощности передачи при низких уровнях мощности в дополнение к ЦАП 108 используется ЦАП 104. Например, ЦАП 104 может иметь 10 двоичных разрядов, и всего 8 двоичных разрядов может потребоваться для обработки сигнала основной полосы частот. Затем на уровнях мощности 20 и 10 дБм можно обрабатывать сигнал основной полосы частот, используя верхние 8 двоичных разрядов ЦАП 104 и результаты калибровки. Для более низких уровней мощности процессор 102 основной полосы частот может сдвинуть эти разряды вниз на 2 в ЦАП 104 для использования нижних 8 двоичных разрядов, что эффективно снизит выходную мощность на 12 дБ. Так, например, для уровня мощности передачи -2 дБм процессор 102 основной полосы частот может установить коэффициент усиления передачи с помощью ЦАП 108, напряжения Vcontrol 107 и усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления, равным коэффициенту усиления передачи для уровня мощности передачи 10 дБм, и использовать нижние 8 двоичных разрядов ЦАП 104.
Кроме того, наихудшее количество шагов для корректировки уровня мощности передачи можно уменьшить путем добавления просмотра температуры, напряжения питания и частоты. Для этого усовершенствования могут быть использованы этапы 204 и 208 процесса 200. Данное усовершенствование основано на наблюдении, что общие изменения коэффициента усиления могут быть вызваны температурой, напряжением питания и колебаниями частоты, а также взаимными отклонениями. Первые три вида колебаний изменяются во времени, тогда как взаимные отклонения не зависят от времени. Возьмем для примера беспроводное устройство связи с общим колебанием мощности передачи ±17,3 дБ, взаимным отклонением ±7,4 дБ и совокупным изменением для температуры, питающего напряжения и частоты ±9,9 дБ. После компенсации взаимного отклонения общее колебание станет ±9,9 дБ, поэтому первоначальный уровень мощности передачи можно установить ниже 10,1 дБм на этапе 204, чтобы защититься от возможного превышения 20 дБм первым уровнем мощности передачи. Таким образом, наихудшее или максимальное количество шагов корректировки напряжения, необходимое на этапе 208, можно уменьшить до 2 шагов в настоящем изобретении, использованном для иллюстрации одного варианта.
В заводских условиях необходимо выполнить некоторые основные функциональные проверки. Выполнение этих функциональных проверок потребует включения устройства. После включения питания устройство может выполнить самокалибровку. При этом температура, напряжение питания и частота будут номинальными. Тогда измеренная во время калибровки ошибка будет вызвана взаимным отклонением. Ошибку, вызванную взаимным отклонением, можно сохранить в справочной таблице. Затем можно сдвинуть все коэффициенты управления усилением на значение этой ошибки, чтобы компенсировать взаимное отклонение. Тем самым колебание будет снижено до ±9,9 дБ от ±17,3 дБ, и наихудший случай 5 шагов будет уменьшен до 2 шагов на этапе 208, или от общего количества 8 корректировок уровня мощности до 3 корректировок с учетом этапа 210. Следовательно, за счет сохраненного значения время самокалибровки можно сократить приблизительно наполовину по сравнению со случаем без сохраненного значения.
Кроме того, устройство может измерять температуру, напряжение питания и частоту каждый раз, когда выполняется калибровка. Затем устройство может сохранить температуру, напряжение питания и частоту вместе с ошибкой уровня выходной мощности. Имея достаточно сохраненных точек данных, устройство может экстраполировать набор кривых для корреляции ошибки уровня выходной мощности, температуры, напряжения питания и частоты. Следовательно, устройство может использовать этот набор кривых, чтобы прогнозировать ошибку выходной мощности при любой данной температуре, напряжении питания или частоте, или использовать любую их комбинацию, и тем самым дополнительно уменьшить количество шагов, необходимых для достижения требуемого уровня выходной мощности.
Процесс 200 может перейти непосредственно к этапу 216 после выполнения этапа 210, если желательно закончить самокалибровку. Альтернативно, процесс 200 может содержать этапы 212 и 214, если желательно предусмотреть вариант, контролировать ли или нет уровень выходной мощности во время продолжающейся работы передатчика 100. На этапе 212 процесс определяет, следует ли контролировать уровень выходной мощности. Например, можно установить вариант, контролировать или не контролировать уровень выходной мощности в процессоре 102 основной полосы частот. Также можно выбирать вариант с помощью аппаратных или программно-аппаратных средств в передатчике 100, например, путем установки переключателя на любой из вариантов. Например, можно реализовать такой переключатель в схемах передатчика 100, или как установку ЭППЗУ, или как перемычку на монтажной плате. Если необходимо контролировать уровень выходной мощности, то процесс 200 может перейти к этапу 214. Если уровень выходной мощности не надо контролировать, процесс 200 может перейти к этапу 216.
На этапе 214 процесс 200 может измерить уровень выходной мощности. Например, как описано выше, уровень мощности передачи может измерять детектор 114 мощности, выдающий измерительное напряжение 115, пропорциональное уровню мощности передачи. Измерительное напряжение 115 можно подавать в АЦП 116. АЦП 116 может преобразовать уровень измерительного напряжения 115 в цифровое значение 117, представляющее уровень выходной мощности передаваемого сигнала 113 передатчика 100. Это преобразование может происходить один раз в каждом пакете данных, несколько раз в пакете данных или непрерывно. АЦП 116 может подавать цифровое значение 117 по цифровой шине 118 в процессор 102 основной полосы частот. Процессор 102 основной полосы частот может считывать цифровое напряжение 117 один раз в каждом пакете данных, несколько раз в каждом пакете данных или непрерывно. Управление процессом 200 затем может перейти к этапу 210. На этапе 210 процессор 102 основной полосы частот может использовать информацию, содержащуюся в цифровом значении 117, о мощности передачи передатчика 100, согласно изобретению, чтобы подать управляющий сигнал в ЦАП 108 для управления коэффициентом усиления усилителя 106 с регулируемым коэффициентом усиления и тем самым управления уровнем выходной мощности сигнала 113 передачи на антенне 112, т.е. мощностью передачи передатчика 100.
Процесс 200 может закончиться этапом 216, на котором беспроводное устройство связи может выйти из режима самокалибровки и продолжать передачу без выполнения этапов самокалибровки процесса 200.
Следует понимать, что представленное выше описание относится к предпочтительным вариантам изобретения, и что в него можно внести изменения, не выходя за рамки идеи и объема изобретения, охарактеризованных в формуле изобретения.
1. Способ самокалибровки беспроводного устройства связи, включающего в себя усилитель с регулируемым коэффициентом усиления в составе передатчика, заключающийся в том, что
определяют корректировку управляющего напряжения, обусловленную откликом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления на изменение управляющего напряжения при пошаговом изменении коэффициента усиления, чтобы установить как можно большую величину шага изменения мощности передачи, не превышая заданную максимальную величину шага,
входят в режим самокалибровки при включении питания беспроводного устройства связи,
передают в передатчике передаваемый сигнал, содержащий пакетный поток, на первоначальном уровне мощности передачи,
определяют в упомянутом передатчике уровень мощности передачи упомянутого передаваемого сигнала,
используют корректировку управляющего напряжения для корректировки уровня мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и
устанавливают уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
2. Способ по п.1, в котором пакетный поток содержит пакет, при этом уровень мощности передачи передаваемого сигнала контролируют, когда передается пакет.
3. Способ по п.1, в котором пакетный поток содержит множество пакетов, при этом уровень мощности передачи передаваемого сигнала контролируют от пакета до пакета.
4. Способ по п.1, в котором пакетный поток содержит первоначально переданный пакет, являющийся пустым пакетом.
5. Способ по п.1, в котором пакетный поток содержит первоначально переданный пакет, являющийся стандартным пакетом данных.
6. Способ по п.1, в котором уровень мощности передачи устанавливают на требуемый уровень мощности передачи посредством линейной экстраполяции с применением таблицы линеаризации.
7. Способ по п.1, в котором уровень мощности передачи устанавливают на более низкий требуемый уровень мощности передачи посредством сдвига двоичных разрядов в цифроаналоговом преобразователе и установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления для более высокого уровня мощности передачи.
8. Способ по п.1, в котором значение ошибки сохраняют в справочной таблице и управление коэффициентом усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления сдвигают на значение ошибки для компенсации изменения вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи, уменьшая тем самым наихудшее количество повторений корректировки уровня мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага.
9. Способ по п.1, в котором дополнительно выходят из режима самокалибровки после установки уровня мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
10. Способ по п.1 в котором заданный максимально допустимый уровень мощности передачи соответствует стандарту 802.11b.
11. Способ самокалибровки беспроводного устройства связи локальной вычислительной сети (ЛВС) для осуществления связи с точкой доступа ЛВС, заключающийся в том, что
входят в режим самокалибровки при включении питания беспроводного устройства связи ЛВС,
устанавливают коэффициент усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, включенного в состав передатчика, на первоначальное значение, причем первоначальное значение основано на требуемом первоначальном уровне мощности передачи,
передают в передатчике передаваемый сигнал, содержащий пакетный поток, на первоначальном уровне мощности передачи, основанном частично на коэффициенте усиления упомянутого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, причем пакетный поток содержит по меньшей мере один пакет,
определяют в передатчике уровень мощности передачи передаваемого сигнала, причем уровень мощности передачи передаваемого сигнала контролируют от пакета до пакета,
корректируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала многократным пошаговым изменением коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления так, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и
устанавливают уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
12. Способ по п.11, в котором дополнительно определяют корректировку управляющего напряжения согласно изменению коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая заданную максимальную величину шага.
13. Способ по п.11, в котором пакетный поток содержит первоначально переданный пакет, являющийся пустым пакетом.
14. Способ по п.11, в котором пакетный поток содержит первоначально переданный пакет, являющийся стандартным пакетом данных.
15. Способ по п.11, в котором уровень мощности передачи устанавливают на более низкий требуемый уровень мощности передачи посредством сдвига двоичных разрядов в цифроаналоговом преобразователе и установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления для более высокого уровня мощности передачи.
16. Способ по п.11, в котором значение ошибки сохраняют в справочной таблице и управление коэффициентом усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления сдвигают на значение ошибки для компенсации изменения вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи, тем самым уменьшая наихудшее количество повторений корректировки уровня мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага.
17. Способ по п.11, в котором дополнительно выходят из режима самокалибровки после установки уровня мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
18. Способ по п.11, в котором заданный максимально допустимый уровень мощности передачи соответствует стандарту 802.11b.
19. Способ самокалибровки беспроводного устройства связи локальной вычислительной сети (ЛВС) для осуществления связи с точкой доступа ЛВС, заключающийся в том, что
входят в режим самокалибровки при включении питания беспроводного устройства связи ЛВС, передают в передатчике передаваемый сигнал, содержащий пакетный поток, на первоначальном уровне мощности передачи, причем пакетный поток содержит по меньшей мере один стандартный пакет данных,
определяют в упомянутом передатчике уровень мощности передачи передаваемого сигнала, причем уровень мощности передачи передаваемого сигнала контролируют от пакета до пакета,
корректируют уровень мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага, причем корректировку выполняют посредством установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, включенного в состав передатчика, с использованием корректировки управляющего напряжения, определенной согласно изменению коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая заданную максимальную величину шага, и уровень мощности передачи корректируют так, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи согласно стандарту 802.11.b, и
устанавливают уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи, причем уровень мощности передачи устанавливают на более высокий требуемый уровень мощности передачи посредством установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления для более высокого требуемого уровня мощности передачи и устанавливают уровень мощности передачи на более низкий требуемый уровень передачи посредством сдвига двоичных разрядов в цифроаналоговом преобразователе, включенном последовательно с усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, и установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления для более высокого уровня мощности передачи.
20. Способ по п.19, в котором значение ошибки сохраняют в справочной таблице и управление коэффициентом усиления сдвигают на значение ошибки для компенсации изменения вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи, уменьшая тем самым наихудшее количество повторений корректировки уровня мощности передачи передаваемого сигнала на величину шага.
21. Передатчик, содержащий
усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий коэффициент усиления, регулируемый управляющим напряжением,
детектор мощности для контролирования уровня мощности передачи передаваемого сигнала передатчика и преобразования уровня мощности передачи в напряжение измерения,
аналого-цифровой преобразователь для преобразования напряжения измерения в цифровое значение,
процессор основной полосы частот, получающий упомянутое цифровое значение и вырабатывающий управляющее напряжение, и подающий выходной сигнал, содержащий пакетный поток, в усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, при этом процессор основной полосы частот определяет в упомянутом передатчике уровень мощности передачи упомянутого передаваемого сигнала и корректирует управляющее напряжение во время передачи пакетного потока, при этом управляющее напряжение осуществляет корректировку уровня мощности передачи через усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, причем корректировка осуществляется от первоначального уровня мощности передачи на величину шага, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и процессор основной полосы частот корректирует управляющее напряжение таким образом, чтобы установить уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
22. Передатчик по п.21, в котором упомянутая корректировка определяется согласно изменению коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая заданную максимальную величину шага.
23. Передатчик по п.22, в котором изменение коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления является изменением вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи.
24. Передатчик по п.22, в котором изменение коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления является изменением в результате изменений частоты передачи.
25. Передатчик по п.22, в котором изменение коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления является изменением напряжения питания.
26. Передатчик по п.22, в котором изменение коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления является изменением в результате изменений окружающей температуры.
27. Передатчик по п.21, в котором значение ошибки сохраняется в справочной таблице и управление коэффициентом усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления сдвигается на значение ошибки для компенсации изменения вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи, тем самым уменьшая наихудшее количество повторений корректировки уровня мощности передачи на величину шага.
28. Передатчик по п.21, в котором заданный максимально допустимый уровень мощности передачи соответствует стандарту 802.11b.
29. Передатчик по п.21, в котором уровень мощности передачи корректируется до более низкого требуемого уровня мощности передачи посредством сдвига двоичных разрядов в цифроаналоговом преобразователе и установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления для более высокого уровня мощности передачи.
30. Передатчик по п.21, в котором пакетный поток содержит по меньшей мере один пакет, и управляющее напряжение корректируется во время передачи упомянутого пакета.
31. Передатчик по п.21, в котором пакетный поток содержит множество пакетов, и управляющее напряжение корректируется от пакета до пакета.
32. Передатчик по п.21, в котором пакетный поток содержит первоначально переданный пакет, являющийся пустым пакетом.
33. Передатчик по п.21, в котором пакетный поток содержит первоначально переданный пакет, являющийся стандартным пакетом данных.
34. Передатчик по п.21, в котором уровень мощности передачи устанавливается на требуемый уровень мощности передачи посредством линейной экстраполяции с применением таблицы линеаризации.
35. Беспроводное устройство связи, содержащее передатчик и приемник, причем передатчик содержит
усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий коэффициент усиления, регулируемый управляющим напряжением,
детектор мощности для контролирования уровня мощности передачи передаваемого сигнала передатчика и преобразования уровня мощности передачи в напряжение измерения,
аналого-цифровой преобразователь для преобразования напряжения измерения в цифровое значение,
процессор основной полосы частот, получающий упомянутое цифровое значение и вырабатывающий управляющее напряжение, и подающий выходной сигнал, содержащий пакетный поток, в усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, при этом процессор основной полосы частот определяет в упомянутом передатчике уровень мощности передачи упомянутого передаваемого сигнала и корректирует управляющее напряжение во время передачи пакетного потока, при этом управляющее напряжение осуществляет корректировку уровня мощности передачи через усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, причем корректировка осуществляется от первоначального уровня мощности передачи на величину шага, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и процессор основной полосы частот корректирует управляющее напряжение, чтобы установить уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
36. Беспроводное устройство связи по п.35, в котором корректировка определяется согласно изменению коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая заданную максимальную величину шага.
37. Беспроводное устройство связи по п.36, в котором изменение коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления является изменением вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи.
38. Беспроводное устройство связи по п.37, в котором значение ошибки сохраняется в справочной таблице и управление коэффициентом усиления сдвигается на значение ошибки для компенсации изменения вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи, уменьшая тем самым наихудшее количество повторений корректировки уровня мощности передачи на величину шага.
39. Беспроводное устройство связи по п.35, в котором заданный максимально допустимый уровень мощности передачи соответствует стандарту 802.11b.
40. Беспроводное устройство связи по п.35, в котором уровень мощности передачи устанавливается на более низкий требуемый уровень мощности передачи посредством сдвига двоичных разрядов в цифроаналоговом преобразователе и установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления для более высокого уровня мощности передачи.
41. Беспроводное устройство связи по п.35, в котором пакетный поток содержит множество пакетов, и управляющее напряжение корректируется от пакета до пакета.
42. Система связи, содержащая локальную вычислительную сеть, имеющую точку доступа,
беспроводное устройство связи для осуществления связи с локальной вычислительной сетью через точку доступа, содержащее передатчик и приемник, причем передатчик содержит
усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий коэффициент усиления, регулируемый управляющим напряжением,
детектор мощности для контролирования уровня мощности передачи передаваемого сигнала передатчика и преобразования уровня мощности передачи в напряжение измерения,
аналого-цифровой преобразователь для преобразования напряжения измерения в цифровое значение,
процессор основной полосы частот, получающий упомянутое цифровое значение и вырабатывающий управляющее напряжение, и подающий выходной сигнал, содержащий пакетный поток, в усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, при этом процессор основной полосы частот определяет в упомянутом передатчике уровень мощности передачи упомянутого передаваемого сигнала и корректирует управляющее напряжение во время передачи пакетного потока, управляющее напряжение осуществляет корректировку уровня мощности передачи через усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, причем корректировка осуществляется от первоначального уровня мощности передачи на величину шага, чтобы не превысить заданный максимально допустимый уровень мощности передачи, и процессор основной полосы частот корректирует управляющее напряжение, чтобы установить уровень мощности передачи на требуемый уровень мощности передачи.
43. Система связи по п.42, в которой упомянутая корректировка определяется согласно изменению коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, чтобы установить как можно большую величину шага, не превышая заданную максимальную величину шага.
44. Система связи по п.43, в которой изменение коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления является изменением вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи.
45. Система связи по п.44, в которой значение ошибки сохраняется в справочной таблице и управление коэффициентом усиления сдвигается на значение ошибки для компенсации изменения вследствие отклонений между отдельными беспроводными устройствами связи, уменьшая тем самым наихудшее количество повторений корректировки уровня мощности передачи на величину шага.
46. Система связи по п.42, в которой заданный максимально допустимый уровень мощности передачи соответствует стандарту 802.11b.
47. Система связи по п.42, в которой уровень мощности передачи устанавливается на более низкий требуемый уровень мощности передачи посредством сдвига двоичных разрядов в цифроаналоговом преобразователе и установки коэффициента усиления усилителя с регулируемым коэффициентом усиления для более высокого уровня мощности передачи.
48. Система связи по п.42, в которой пакетный поток содержит множество пакетов, и управляющее напряжение корректируется от пакета до пакета.
