自动增益控制装置、自动增益控制的增益设定方法、无线通信收发器.pdf

本发明公开了一种自动增益控制装置、自动增益控制(AGC)增益设定方法和无线通信接收器，应用于无线通信系统，本发明快速和稳健的自动增益控制装置包括：一第一符号讯号(Ii)、一第二符号讯号(Qi)、一功率侦测器、一具有辅助统计的自动增益控制运算单元、一减法器、一平均单元、一加法器、一乘法器、一累加器，以及一低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元。通过对成对的N位模拟数字转换器经由无符号至符号信号转换器的输出的第一符号讯号(Ii)与第二符号讯号(Qi)的功率统计及振幅统计，便可决定额外的增益调整讯号，一起来控制低噪声放大器的开关的状态，以及可变增益放大器的增益，进而提供一具有自动增益控制电路。

权利要求书
1.  一种自动增益控制装置，其特征在于，包括：
一功率侦测器，电性连接至一第一模拟数字转换器与一第二模拟数字转换器，用以提供一量测的功率讯号，其中，量测的功率讯号为第一模拟数字转换器所提供的一第一符号讯号的平方与第二模拟数字转换器所提供的一第二符号讯号的平方的总和；
一具有辅助统计的自动增益控制运算单元，电性连接至第一模拟数字转换器、第二个模拟数字转换器及功率侦测器，用以根据至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号的一振幅统计，或至少两组对应的M个量测的功率讯号的一功率统计决定的一额外增益调整讯号，其中，Ｍ为1至100的整数；
一减法器，电性连接至功率侦测器，用以估算一接收讯号的目标功率与每一量测的功率讯号之间的功率差值，并提供一功率误差讯号，其中，功率误差讯号为接收讯号的目标功率与量测的功率讯号的差值；
一平均单元，电性链接至减法器，用以平均功率误差讯号，并提供一平均功率误差讯号；
一加法器，电性连接至平均单位与具有辅助统计的自动增益控制运算单元，用以根据额外增益调整讯号与平均功率误差讯号的总和提供一增益调整讯号；
一乘法器，电性连接至加法器，用以根据一可调增益控制一自动控制增益回路的增益；
一累加器，电性连接至乘法器，用以追踪经乘法器放大后的增益调整讯号、对至少两个增益调整讯号进行累加、储存并提供一适当数字增益值作为输出；以及
一低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元，电性连接至累加器，用以将适当数字增益值转换为一低噪声放大器与可变增益放大器控制讯号。

2.  根据权利要求1所述的自动增益控制装置，其特征在于，累加器还包括：
一加法器，电性连接至乘法器；以及
一延迟器，具有一输入端电性连接至加法器及一输出端电性连接至加法器及低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元。

3.  一种自动增益控制增益设定方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：决定振幅统计，振幅统计包括存在于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号的一最高有效位的饱和振幅数量、一第k个最高有效位的饱和振幅数量以及一第k个最高有效位的非饱和振幅数量；以及
步骤2：根据步骤1中的振幅统计决定一额外增益调整讯号。

4.  根据权利要求3所述自动增益控制的增益设定方法，其特征在于，决定振幅统计的步骤还包括下列的条件：
条件1：若至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号其中之一的振幅为2N-1-1或-2N-1之一，则将最高有效位的饱和振幅数量增加1；
条件2：若至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号其中之一的振幅绝对值大于或等于2N-k，则将第k个最高有效位的饱和振幅数量增加1，其中k为2至N的整数；以及
条件3：若至少两组M对的第一符号讯号及第二符号讯号两者的振幅绝对值皆小于2N-k，则将第k个最高有效位的非饱和振幅数量增加1，其中k为2至N的整数。

5.  根据权利要求3所述的自动增益控制的增益设定方法，其中决定额外增益调整讯号的步骤还包括下列的条件：
条件1：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号之中，存在m个最高有效位的饱和振幅，则使用额外增益调整讯号，其中额外增益调整讯号为一介于0至-30dB的实数，且m为介于0至M的整数；条件2：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号之中，存在m个第k个最高有效位的饱和振幅，则使用额外增益调整讯号，其中额外增益调整讯号为一介于-40至40dB的实数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数；条件3：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号之中，存在连续j组具有m个第k个非饱和振幅，则使用额外增益调整讯号，其中额外增益调整讯号为一介于-40至40dB的实数、j为介于1至5的整数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数。

6.  一种自动增益控制增益设定方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：决定功率统计，功率统计包括存在于至少两组M对的第一符号讯号 与第二符号讯号的一最高有效位的饱和功率数量、一第k个最高有效位的饱和功率数量以及一第k个最高有效位的非饱和功率数量；
步骤2：根据步骤1中的功率统计决定一额外增益调整讯号。

7.  根据权利要求6所述自动增益控制的增益设定方法，其特征在于，决定功率统计的步骤还包括下列条件：
条件1：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号中，存在任何一对之第一符号讯号与第二符号讯号的平方的总和等于或大于2×(2N-1-1)，则将的最高有效位的饱和功率数量增加1；
条件2：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号中，存在任何一对之第一符号讯号与第二符号讯号的平方的总和等于或大于2×22(N-k)，则将第k个最高有效位饱和功率数量增加1，其中k为2至N的整数；以及
条件3：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号中，存在任何一对之第一符号讯号与第二符号讯号的平方的总和小于2×22(N-k)，则将第k个最高有效位非饱和功率数量增加1，其中k为2至N的整数。

8.  根据权利要求6所述的自动增益控制的增益设定方法，其特征在于，决定额外增益调整讯号的步骤还包括下列条件：
条件1：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号之中，存在m个最高有效位饱和功率，则使用一额外增益调整讯号，其中额外增益调整讯号为一介于0至-30dB的实数且m为介于0至M的整数；
条件2：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号之中，存在m个第k个最高有效位饱和功率，则使用一额外增益调整讯号，其中额外增益调整讯号为一介于-40至40dB的实数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数；以及
条件3：若于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号之中，存在连续j组的具有m个第k个非饱和功率，则使用额外增益调整讯号，其中额外增益调整讯号为一介于-40至40dB的实数、j为介于1至5的整数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数。

9.  一种无线通信收发器，其特征在于，包括：
一天线，用以接收与发射一射频讯号；
一天线切换器，电性连接至天线与一发射器；
一射频接收器，电性至天线切换器，用以根据射频讯号提供一第一讯号与一第二讯号；以及
一基频解调器，电性连接至射频接收器，用以提供一低噪声放大器与可变增益放大器增益控制讯号至射频接收器及一解调讯号；
其中基频解调器还包括：
一第一具有N位的模拟数字转换器，电性连接至具有至少两级可变增益放大器的第一可变增益放大器，用以将具有至少两级可变增益放大器的第一可变增益放大器输出的第一讯号转换为一第一无符号讯号；
一第二具有N位的模拟数字转换器，电性连接至具有至少两级可变增益放大器的第二可变增益放大器，用以将具有至少两级可变增益放大器的第二可变增益放大器输出的第二讯号转换为一第二无符号讯号；
一第一转换器，电性连接至第一具有N位模拟数字转换器，用以将第一无符号讯号转换为一第一符号讯号；
一第二转换器，电性连接至第二具有N位模拟数字转换器，用以将第二无符号讯号转换为一第二符号讯号；
一数字自动增益控制模块，电性连接至第一转换器及第二转换器，用以提供一自动增益控制的设定；以及
一基频解调处理器，电性连接至第一转换器及第二转换器，用以处理将第一符号讯号与第二符号讯号并提供一解调讯号。

10.  根据权利要求9所述的无线通信收发器，其特征在于，射频接收器还包括：
一具有多级的低噪声放大器，电性连接至天线切换器，用以放大射频讯号；
一具有至少两级可变增益放大器的第一可变增益放大器，通过一第一滤波器及一第一混频器电性连接至具有多级的低噪声放大器，用以提供第一讯号；以及
一具有至少两级可变增益放大器的第二可变增益放大器，通过一第二滤波 器及一第二混频器电性连接至具有多级的低噪声放大器，用以提供第二讯号。

11.  根据权利要求9所述的无线通信收发器，其特征在于，数字自动增益控制模块还包括：
一功率侦测器，电性连接至第一转换器与第二转换器，用以通过至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号的平方的总和提供至少两个对应的量测的功率讯号，其中M为1至100的整数；
一具有辅助统计的自动增益控制运算单元，电性连接至第一转换器、第二转换器及功率侦测器，用以根据至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号及至少两个对应的量测的功率讯号决定一额外增益调整讯号，并根据一功率统计与一振幅统计提供额外增益调整讯号；
一减法器，电性连接至功率侦测器，用以估算一接收讯号的目标功率与每一个量测的功率讯号之间的功率差值，并提供至少两个功率误差讯号；
一平均单元，电性链接至减法器，用以平均至少两个功率误差讯号，并提供一平均功率误差讯号；
一加法器，电性连接至平均单位与具有辅助统计的自动增益控制运算单元，用以通过额外增益调整讯号与平均功率误差讯号的相加提供一增益调整讯号；
一乘法器，电性连接至加法器，用以控制一可变增益将额外增益调整讯号适当放大；
一累加器，电性连接至乘法器，用于追踪放大后的额外增益调整讯号，并提供一适当的数字增益值；以及
一低噪声放大器与可变增益放大器映像单元，电性连接至累加器，用以将适当的数字增益值转换为一低噪声放大器与可变增益放大器控制讯号。

12.  根据权利要求9所述的无线通信收发器，其特征在于，累加器还包括：
一加法器，电性连接至乘法器；以及
一延迟器，具有一输入端电性连接至加法器及一输出端电性连接至加法器与低噪声放大器与可变增益放大器映像单元。

说明书自动增益控制装置、自动增益控制的增益设定方法、无线通信收发器
技术领域
本发明涉及一种具有快速且稳健的自动增益控制装置及其操作的方法，不仅只限于无线局域网络(Wireless Local Area Networks,WLAN)的使用，特别涉及一种接收讯号时可进行自动增益控制的装置。
背景技术
本发明有关于一种无线通信统，但不限制于无线局域网络(Wireless LocalArea Networks,WLAN)，特别是802.11a/b/g/n接收基频解调器，为各种RF收发器IC(Integrated Circuits)提供了一个快速且稳健的自动增益控制(AutoGain Control,AGC)功能。在一个典型的无线局域网络的环境下，随着发射器与接收器之间的距离有所不同，其接收讯号强度的动态范围可高达100dB。自动增益控制电路已被广泛应用于无线局域网络的接收器，以改善其性能及可应用范围。
早期一个典型的无线局域网络收发器包括三个芯片：一个功率放大器芯片(Power Amplifier,PA)，一个射频收发器芯片，以及一个结合基频(Baseband,BB)和媒介访问控制(Medium Access Control,MAC)的芯片。为了进一步降低无线收发器的成本，整合功率放大器的射频收发芯片已经被实现了，近来结合以上三个芯片的无线局域网络收发器单芯片也已被开发。图1显示了一个无线收发器，其中包括于无线局域网络上应用的直接转换(亦称为零中频)接收机。在最高层次上，它包括四个功能方块：天线11、天线切换器12、发射器20，以及接收器10。
请参考图1，一个典型的零中频接收器10其包括了：一个低噪声放大器(LowNoise Amplifier，LNA)13、一对混频器14a和14b、一对低通滤波器17a和17b，以及一对具有两级的可变增益放大器(Variable Gain Amplifier，VGA)18a和18b。低噪声放大器13用来放大微弱的接收讯号以获取最小的失真程度。也就是说，低噪声放大器13其作用在于提高接收器的灵敏度，一级低噪声放大器 通常提供了超过15dB的增益和1.5至2.5dB之间的噪声数(NF)。虽然图1中未特别显示，一低噪声放大器13实际上常包括多级低噪声放大器用来进一步加强接收微弱讯号的灵敏度。
在一个讯号强度较强的环境下，如果使用多级低噪声放大器，通常会希望将低噪声放大器的部分或每一级都关闭，低噪声放大器13的输出连接到一对混频器14a及14b。为了使接收到的讯号不失真，需要两个混频器提供同相(in-phase)和正交(quadrature)的一对基频讯号。一个混频器14a需要由频率合成器16产生射频载波为一输入，和低噪声放大器13的输出作为另一输入，将收到的射频讯号转换成基频同相讯号(也称为I通道)作为其输出。而另一个混频器14b，采用了90度的相位移的射频载波15为一输入，以及低噪声放大器13的输出作为另一输入，将接收到的射频讯号转换成基频正交讯号(也称为Q通道)作为其输出。以下，将接收到的同相讯号和正交讯号分别简称为I信道和Q信道讯号，I信道和Q信道讯号处理基本上是相同的。因此，以下将仅描述I信道讯号的处理过程。
对于I信道讯号，低通滤波器17a将其收到的混频器14a输出，过滤掉不必要的相邻信道干扰和于接收射频讯号两倍频的混频器输出。I通道滤波器的输出连接至可变增益放大器18a作增益调整。如图1所示，在此系统中，可变增益放大器18a包括两级可变增益放大器:第一级可变增益放大器19a和第二级可变增益放大器19b，其增益由自动增益控制单元22所产生的控制讯号控制。设计者可以使用3级或更多级的可变增益放大器来实施可变增益放大器18a的功能。
正如其名称所示，第一级可变增益放大器19a或第二级可变增益放大器19b通过调整其控制电压来为其输入讯号提供可变增益。可变增益放大器18a的输出连接至基频解调器40的I信道模拟数字转换器21a。I信道N-位模拟数字转换器21a输出一般为无符号整数(0至2N-1)讯号，再经由一-2N-1转换器210a转换成符号整数(-2N-1至2N-1-1)讯号，以方便基频解调器23进一步处理接收到的讯号。稍后将描述更详细的操作方式。
为了充分利用模拟数字转换器21a的动态范围，输入到模拟数字转换器的 讯号大小必须保持或接近最佳位准。此功能由自动增益控制装置22完成。而自动增益控制装置22，通常设置在基频解调接收器40，其功能包括估计接收讯号强度及产生低噪声放大器13的开关控制讯号与可变增益放大器18a及18b的增益控制讯号，来适当调整低噪声放大器13的开关模式(亦即增益)，以及可变增益放大器18a及18b的增益。
为了让802.11a/b/g/n接收器能达到最佳性能，此自动增益控制功能需要在大约2微秒内完成。这项需求因为接收讯号强度有高达100dB的变化而使自动增益控制功能变得极具挑战性。
自动增益控制功能的更多细节将在下面介绍。为了适当地支持自动增益控制的功能，可变增益放大器18a通常含有二级可变增益放大器19a和19b。通常可变增益放大器的总增益由基频解调器40中的自动增益控制22所控制。一级典型的可变增益放大器19a或19b依其控制电压的不同，可以提供从0到25dB左右的增益。若采用三可变增益放大器，则可提供大约75dB的动态范围讯号。这还是不足以支持高达100dB的动态范围。因此，一些射频收发器提供了(1)低噪声放大器的开关，或一个不匹配天线切换，或(2)多级低噪声放大器的个别开关，以进一步扩大接收讯号的动态范围。
根据IEEE 802.11g或802.11n无线局域网络应用，它需要检测讯号的存在，并确定讯号强度(用于自动增益控制设定接近其最终增益)，以及打开或关闭低噪声放大器（即将其增益至最大，中等或最小），所有动作都必须在2微秒内完成。因此，设置在802.11b、802.11g、802.11a、或802.11n无线局域网络接收机的自动增益控制电路的将显得更加关键。
更进一步而言，传统的自动增益控制装置22如图2所示。一对模拟数字转换器将接收到的模拟波形转换成无符号整数的输出，此对模拟数字转换器21a和21b输出分别耦合到其对应的转换器210a和210b。在210a和210b减掉一个N位模拟数字转换器的无符号输出样本动态范围的中间值2N/2-1，便获得转换器210a和210b的输出样本。
-2N/2-1转换器210a和210b的输出其第i对的讯号以Ii及Qi表示，此Ii及Qi与功率侦测器224耦合，由功率侦测器224测得功率以Pi表示，此Pi在226 与接收讯号的目标功率(PD)相减，PD值的选择通常必须根据接收讯号的特性，以充分利用模拟数字转换器21a和21b的动态范围为原则。此Pi-PD即所谓的功率误差讯号。
此功率误差讯号输至乘法器222，此乘法器222具有一个可调增益K，用以控制自动增益控制回路增益，累加器228使用一个加法器228a和延迟228b以追踪放大后的功率误差讯号的累积值。累加器228提供的输出为数字增益值Glinear，此Glinear为可变增益放大器与低噪声放大器增益映像单元223的输入。由于可变增益放大器和低噪声放大器的增益通常以dB表示，而Glinear的值为一线性值，故可变增益放大器/低噪声放大器增益映像单元223用来将Glinear的值转换成适当的低噪声放大器/可变增益放大器增益控制讯号。
在统计上，为了获得更准确的功率估计值，可以采用多数对Ii/Qi计算其平均功率，再输出至减法器226。然而，多数对的样本平均，会使得自动增益调整较慢。这个自动增益控制运行的其他缺点是饱和的样本。为了能接收到最小讯号，在当讯号到达之前，自动增益控制22最初值常接近接收器的最大增益(此时只有接收器底噪)。
图3可用来解释饱和的Ii及Qi样本，若模拟数字转换器21a和21b及转换器210a和210b皆被允许有无限位，转换器的输出210a和210b不会有因21a和21b饱和而被产生被截断的Ii及Qi样本。图3中两条虚线水平线显示Ii或Qi波形样本因一个N位模拟数字转换器的动态范围限制而造成波形的截断。当输出波形样本Ii或Qi被截断，此时N位模拟数字转换器被称为“饱和”之下。
一对具有N位的模拟数字转换器其讯号的动态范围(单位：dB)正比于位数N，然而，更大的N须更高的成本来实现这对模拟数字转换器。一个实际的无线局域网络接收器，其位数N是远远小于其接收讯号的动态范围(约100dB)。因此，输入讯号(取决于发射器和接收器之间的距离)的动态范围，比起一对N位模拟数字转换器的动态范围，可能超过30dB或更多。
在等待无线局域网络讯号时，自动增益控制增益会设定为接近最大值，故讯号出现时，通常会导致大部分或所有的具有N位的模拟数字转换器进入输出饱和状态，如图3a(状况A)和图3b(状况B)所示。简单来说，假如模拟数字 转换器的输出饱和时，状况A就和状况B相似。由于一对模拟数字转换器在输出饱和时不能维持输入讯号波形的完整，故自动增益控制产生的功率误差讯号对状况A和状况B是接近的，且自动增益控制单元将难以决定其确切的增益值，在状况A中，降低了几个dB，状况B中也降低了几个dB，状况B中比较希望将增益值多降一些，而同样的增益值若用在状况A中，会造成模拟数字转换器输出的接收讯号过小。
当自动增益控制反应过度时，它可能会导致数字化的讯号样本过小，如图3c和图3d所示，传统自动增益控制算法，对于此类情况的处理可以解释如下。若采取一更快的收敛速度，更高的回路增益k 222可导致振荡与自动增益控制回路变得不稳定。另一方面，一个较小的回路增益k 222，则需要较长的收敛时间。所以直觉上可以利用模拟数字转换器输出饱和的统计数据以帮助自动增益控制单元22更完美的执行其功能。在图3c和图3d的情况下，如果不仅利用模拟数字转换器的输出饱和，也同时检测其他几个较低功率水平的“饱和程度”，如图3c和图3d所示，将可以更快速有效的估计接收讯号功率。
如图2所示的传统的自动增益控制回路(不饱和检测辅助算法)，需要较长的时间让自动增益控制增益收敛，因此不适合像无线局域网络应用。通常此类回路增益设置较小但较平稳。样本的功率误差的平均值为了得到更准确的功率误差估计。
当一个更高的自动增益控制增益k值被使用于快速收敛自动增益控制的回路以加速其收敛时，自动增益控制增益反而可能因为进入振荡以致系统性能下降。一个收敛速度慢的自动增益控制回路是不适合一个需要自动增益控制增益在几个微秒间收敛的系统，尤其当无线局域网络封包只搭配极短的短训练序列，辅助算法可被用来改进传统自动增益控制算法的不足，于缩短自动增益控制收敛时间的同时，避开进入振荡的可能。
一个传统的饱和度检测辅助自动增益控制算法只利用饱和模拟数字转换器采样，例如一个具有N位的模拟数字转换器，饱和模拟数字转换器输出的数字采样为0和2N-1。然而，802.11a/g/n使用OFDM调变的无线讯号可以有一个约10dB的峰值对平均功率比。对于这样的调变讯号，通常需要的平均功率回退 (back-off)更超过了6dB，使接近峰值的讯号于通过模拟数字转换器时，不会因截断而造成失真。在这种情况下，统计上模拟数字转换器饱和变得较罕见，因而较难成为用来确定是否自动增益控制增益过高的有用指示。此外，模拟数字转换器饱和程度可用来检测自动增益控制增益是否偏高，但这样的辅助算法，并没有考虑自动增益控制增益太低的情况。
因此，传统的饱和度检测的辅助算法，在自动增益控制从高增益至低增益时，相较下更快且更容易，从低增益至高增益时，并未提供任何改进。此外，利用传统的接收讯号强度指示器（接收讯号强度指示）的辅助自动增益控制算法，由于估计精准的接收讯号强度需要大量的时间，并不适用于需要一个快速收敛的自动增益控制无线局域网络系统的应用。
此外，较长的接收讯号强度指示测量时间会导致一个缓慢的自动增益调整，若用来辅助传统的原本缓慢的自动增益控制环路(图2)算法，便剩下更少的时间作精确的增益收敛。此外，一个准确的接收讯号强度指示测量需要自锁时间(于此期间自动增益控制增益值固定)，这个自锁的时间若是发生在封包到达前瞬间因接收器误以为封包已到达时，因无线局域网络封包中的序言或训练序列很短将可能造成封包损失。
本发明主要着重在接收器接收功能的一部分，即自动增益控制单元22。本发明中由一个接收器中包括低噪声放大器和可变增益放大器所提供的整体放大器增益以“自动增益控制增益”表示，在一般情况下，接收器对较高的接收讯号功率会提供较小的自动增益控制增益。自动增益控制单元22用于测量接收讯号功率，以及提供一个适当的自动增益控制增益(包括低噪声放大器和可变增益放大器)使接收到的讯号被适当地放大，而可变增益放大器18的输出可恰当的利用模拟数字转换器的整个动态范围。
如果自动增益控制的增益过高，模拟数字转换器的输出便会饱和而造成讯号失真。如果自动增益控制增益太小，模拟数字转换器输出太小则会浪费模拟数字转换器的动态范围，进而造成解调变器可能会无法正确译码。整个接收器系统的性能在这两种情况下都会退化。实际上，一802.11a/b/g/n接收讯号功率变化可达100dB，自动增益控制单元22须在几个微秒内，正确完成对接收讯 号功率的估计，从而自动增益控制增益的设定，包括低噪声放大器开关和可变增益放大器增益的设定，以及每一级低噪声放大器开关需要几百奈秒固定时间。
在几微秒内实现一个快速和精确的自动增益控制算法，正确接收变化可达100dB动态范围的讯号，是任何无线局域网络接收器的一个很大的挑战。因此，本发明的目的是针对传统的自动增益控制单元22、提供一个简单快速、稳健，兼具粗调及微调功能，采用辅助算法的自动增益控制装置及其操作的方法。
本发明提出了一个以至少两对-2N/2-1转换器输出的I-信道及Q-信道样本的统计数据为辅的创新的自动增益控制算法。使用这个自动增益控制算法有以下个优点：(1)提供了一个简单的辅助算法，只要对传统自动增益控制单元22稍加修改；(2)相较于传统的自动增益控制算法，经由改进的辅助自动增益控制算法收敛更快且更稳健；(3)它提供了一个通用的算法，可应用于各种需要应付高达100dB的接收功率变化的射频接收器。
参照美国专利公告第7,936,850号，其揭示一种“数字自动增益控制(AGC)的方法及其设备”，其揭示由对数仿真数字化模拟数字转换器以仿真RF讯号进行样本化，包括了一个FIR滤波器对数仿真数字化模拟数字转换器，一个以重新样本化被数字化后的讯号的样本器，以及一个自动增益控制电路。这项专利着重于一个自动增益控制功能，将自动控制讯号中以形成第二个至少两字元的第一至少两字元重新样本化。根据以上的问题所在，必须要有一方法或装置来解决先前技术的缺点。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种自动增益控制装置、自动增益控制(AGC)增益设定方法和无线通信接收器；
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种自动增益控制装置，包括：
一功率侦测器，电性连接至一第一模拟数字转换器与一第二模拟数字转换器，用以提供一量测的功率讯号，其中，量测的功率讯号为第一模拟数字转换 器所提供的一第一符号讯号的平方与第二模拟数字转换器所提供的一第二符号讯号的平方的总和；
一具有辅助统计的自动增益控制运算单元，电性连接至第一模拟数字转换器、第二个模拟数字转换器及功率侦测器，用以根据至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号的一振幅统计，或至少两组对应的M个量测的功率讯号的一功率统计决定的一额外增益调整讯号，其中，Ｍ为1至100的整数；
一减法器，电性连接至功率侦测器，用以估算一接收讯号的目标功率与每一量测的功率讯号之间的功率差值，并提供一功率误差讯号，其中，功率误差讯号为接收讯号的目标功率与量测的功率讯号的差值；
一平均单元，电性链接至减法器，用以平均功率误差讯号，并提供一平均功率误差讯号；
一加法器，电性连接至平均单位与具有辅助统计的自动增益控制运算单元，用以根据额外增益调整讯号与平均功率误差讯号的总和提供一增益调整讯号；
一乘法器，电性连接至加法器，用以根据一可调增益控制一自动控制增益回路的增益；
一累加器，电性连接至乘法器，用以追踪经乘法器放大后的增益调整讯号、对至少两个增益调整讯号进行累加、储存并提供一适当数字增益值作为输出；以及
一低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元，电性连接至累加器，用以将适当数字增益值转换为一低噪声放大器与可变增益放大器控制讯号。
一种自动增益控制增益设定方法，包括下列步骤：
步骤1：决定振幅统计，振幅统计包括存在于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号的一最高有效位的饱和振幅数量、一第k个最高有效位的饱和振幅数量以及一第k个最高有效位的非饱和振幅数量；以及
步骤2：根据步骤1中的振幅统计决定一额外增益调整讯号。
一种自动增益控制增益设定方法，包括下列步骤：
步骤1：决定功率统计，功率统计包括存在于至少两组M对的第一符号讯号与第二符号讯号的一最高有效位的饱和功率数量、一第k个最高有效位的饱和 功率数量以及一第k个最高有效位的非饱和功率数量；
步骤2：根据步骤1中的功率统计决定一额外增益调整讯号。
一种无线通信收发器，其特征在于，包括：
一天线，用以接收与发射一射频讯号；
一天线切换器，电性连接至天线与一发射器；
一射频接收器，电性至天线切换器，用以根据射频讯号提供一第一讯号与一第二讯号；以及
一基频解调器，电性连接至射频接收器，用以提供一低噪声放大器与可变增益放大器增益控制讯号至射频接收器及一解调讯号；
其中基频解调器还包括：
一第一具有N位的模拟数字转换器，电性连接至具有至少两级可变增益放大器的第一可变增益放大器，用以将具有至少两级可变增益放大器的第一可变增益放大器输出的第一讯号转换为一第一无符号讯号；
一第二具有N位的模拟数字转换器，电性连接至具有至少两级可变增益放大器的第二可变增益放大器，用以将具有至少两级可变增益放大器的第二可变增益放大器输出的第二讯号转换为一第二无符号讯号；
一第一转换器，电性连接至第一具有N位模拟数字转换器，用以将第一无符号讯号转换为一第一符号讯号；
一第二转换器，电性连接至第二具有N位模拟数字转换器，用以将第二无符号讯号转换为一第二符号讯号；
一数字自动增益控制模块，电性连接至第一转换器及第二转换器，用以提供一自动增益控制的设定；以及
一基频解调处理器，电性连接至第一转换器及第二转换器，用以处理将第一符号讯号与第二符号讯号并提供一解调讯号。
通过对成对的N位模拟数字转换器经由无符号至符号信号转换器的输出的第一符号讯号(Ii)与第二符号讯号(Qi)的功率统计及振幅统计，便可决定额外的增益调整讯号，一起来控制低噪声放大器的开关的状态，以及可变增益放大器的增益，进而提供一具有自动增益控制电路。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：
图1所示为先前技术的含直接转换接收器的无线收发器的电路方块图；
图2所示为先前技术的传统的自动增益控制的电路方块图；
图3a为先前技术的模拟数字转换器之动态范围之第一饱和对应波形图；
图3b为先前技术的模拟数字转换器之动态范围之第二饱和对应波形图；
图3c为先前技术的模拟数字转换器之动态范围之第三饱和对应波形图；
图3d为先前技术的模拟数字转换器之动态范围之第四饱和对应波形图；
图4所示为本发明的具有统计辅助的自动增益控制电路方块图；
图5所示为本发明的第一符号讯号(Ii)与第二符号讯号(Qi)与其功率的关示意图；
图6所示为本发明的具有一符号、3位数字模拟转换器经由无符号至符号信号转换器(即-2N/2-1转换器)输出与其功率关的第一实施例示意图；
图7所示为使用本发明提供的利用8对Ii与Qi样本功率统计及振幅统计辅助的自动增益控制的方法第二实施例；
图8所示为使用本发明提供的利用16对Ii与Qi样本功率统计及振幅统计的辅助的自动增益控制的方法的第三实施例；
图9所示为一种具有自动增益控制(AGC)的无线通信收发器的电路方块图。
具体实施方式
虽然本发明可表现为不同形式的实施例，但附图所示者及于下文中说明者为本发明的较佳实施例，并请了解本文所揭示者考虑为本发明的一范例，且并非意图用以将本发明限制于图示及/或所描述的特定实施例中。
现请同步参考图4及9，其显示为本发明自动增益控制装置100的统方块图，其包括：一功率侦测器110；一具有辅助统计的自动增益控制运算单元120；一 减法器130；一平均单元140；一加法器150；一乘法器160；一累加器170；一低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元180。功率侦测器110，电性连接至一第一转换器253(图9)与一第二转换器254(图9)，用以提供量测的功率(Pi)讯号111，其中，量测的功率(Pi)讯号111为第一转换器253所提供的一第一符号讯号(Ii)2531的平方与第二转换器254所提供的一第二符号讯号(Qi)2541的平方的总和。具有辅助统计的自动增益控制运算单元120，电性连接至第一转换器253、第二个转换器254及功率侦测器110，用以根据至少两组M对的第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541的一振幅统计，与至少两组中对应的M个量测的功率(Pi)讯号111的一功率统计，决定的一额外增益调整(ΔAided)讯号121，其中Ｍ为1至100的整数。减法器130，电性连接至功率侦测器110，用以估算一接收讯号的目标功率(PD)112与每一量测的功率(Pi)111讯号之间的功率误差值，并提供至少两个功率误差讯号131，其中，至少两个功率误差讯号131为接收讯号的目标功率(PD)112与量测的功率(Pi)讯号111的差值。平均单元140，电性连结至减法器130，用以平均至少两个功率误差讯号131，并提供一平均功率误差讯号141。加法器150，电性连接至平均单位140与具有辅助统计的自动增益控制运算单元120，用以根据额外增益调整(ΔAided)讯号121与平均功率误差讯号141的总和提供一增益调整讯号151。乘法器160，电性连接至加法器150，用以根据一可调增益(k)160控制对增益调整讯号151的放大。需注意，本发明中所提及的第一转换器253与第二转换器254皆为-2N/2-1的转换器。
累加器170，电性连接至乘法器150，用以追踪至少两个放大后的增益调整讯号151、对至少两个增益调整讯号151通过加法器171进行累加、延迟器172进行储存并提供一适当的数字增益值(Glinear)173为输出。低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元180，电性连接至累加器170，用以将数字增益值(Glinear)173转换为低噪声放大器241(图9)开关控制讯号以及I-信道的可变增益放大器2423和Q-通道的可变增益放大器2433(图9)的增益控制讯号，简称为低噪声放大器与可变增益放大器增益控制讯号181。
现请参照图5和图4，其显示为本发明中第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541之间的关系与其功率表示。对于一个具有N位的模拟数字转换 器而言，符号讯号的输出(即图9第一转换器253与第二转换器254的输出)，亦即第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541的范围是–2N-1to 2N-1-1，其中包括0。
若第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541等于–2N-1或2N-1-1便会出现饱和，亦即，自动增益控制装置100的增益太高，因此造成具有N位模拟数字转换器的输入讯号超出其可承受的最大动态范围。在这种情况下，具有N位模拟数字转换器的输出讯号，亦即为输入至基频解调处理器的讯号将因被截断而失真，进而导致系统的性能下降。
一般而言，在封包取得的过程中，接收器会试图侦测封包存在并正确地设置自动增益控制装置100的增益，通常在封包出现之前侦测不到讯号的存在时，其初始的自动增益会设定到接近最大值。如果接收到的讯号功率高于接收器系统噪声功率10dB或更多时，饱和的情况很可能在封包接收到时立即发生。然而，饱和的情况也是一个有用的指示，其可提供自动增益控制装置100在接收到过多的饱和振幅或饱和功率的(Ii)2531与(Qi)2541样本时，迅速调整低噪声放大器或可变增益放大器的增益设定。
然而，如果仅通过检查模拟数字转换器的饱和输出，亦即第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541，来决定了自动增益控制装置100的额外增益，在接收具有动态范围90dB(或以上)的无线局域网络(Wireless Local AreaNetwork,WLAN)讯号时，将难以在几个微秒时间内完成自动增益控制的设定。
因为模拟数字转换器的饱和样本统计对以下的情况无法提供足够的信息:(1)讯号的振幅极大(具有很多饱和或被截断的模拟数字转换器的输出)或(2)讯号的功率极小(远小于模拟数字转换器的饱和功率值)。如图2所示，在这两种情况下传统的自动增益控制运算，仅能根据自动增益控制的功率误差进而缓慢地调整自动增益控制的设定。本发明所提出的自动增益控制设定则可有效的节省其增益控制的收敛时间，并可迅速处理上述的两种情况。
现请再次参照图5，本发明中快速且稳健的增益装置100可利用第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541与第二最高有效位及第三最高有效位进行比较，再根据其饱和或非饱和的程度，使用额外增益。举例来说，若一对-2N-1 转换器的输出，第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541皆为饱和，其计算功率需满足PMSB_1=2-(2N-1-1)2,(2N-1-1)2+(2N-1)2,或2*22(N-1)，近似为2·(2(N-1)-1)2，其中N是一个不小于8的正整数。同样地，若第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541皆等于N位模拟数字转换器经由无符号至符号信号转换器(即转换器)输出最大振幅的一半(振幅为MSBp2或MSBn2)，则其功率(Pi)为PMSB_2=2·22(N-2)，而PMSB_2约比PMSB_1小了6dB。一具有6dB分辨率的参考功率与振幅准位序列(PMSB_k,MSBpk,及MSBnk)可被得到，如图5所示。更具体地来说，对于一个具有N位的模拟数字转换器，PMSB_1表示为第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541的最大功率。当第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541为正或负的最大振幅时，其功率的计算方式为2·(2N-1-1)2,(2N-1-1)2+(2N-1)2或2·22(N-1)。
综上所述，第一最大功率值发生在第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541的振幅皆为2N-1-1时，第二最大功率值发生在第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541其中之一的振幅为2N-1-1且另一为-2N-1时，第三最大功率发生在第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541皆为-2N-1时。对一个无线局域网络而言，N通常不小于8，因此本发明以下叙述将以PMSB_1=2·(2N-1-1)2，同样地，PMSB_2=2·2(N-2)表示为PMSB_1之后6dB值，PMSB_3=2·2(N-3)表示为为PMSB_1之后12dB值。
现请再次参考图5，对一个具有N位的模拟数字转换器，MSBp1表示为第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541中正的饱和振幅2N-1-1，而MSBn1表示为第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541中负的饱和振幅-2N-1。MSBpk表示为第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541中第k位正的饱和振幅。MSBnk表示为第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541中第k位负的饱和振幅。图5中的方程式与箭头显示了第一符号讯号(Ii)2531及第二符号讯号(Qi)2541对应的PMSB_1、PMSB_2与PMSB_3。
在具体的应用上，还可以选择任何合适的功率分辨率，例如1dB或其一小部分。换句话说，使用最高有效位或第k个最高有效位的饱和或非饱和功率是最简单和直观的实例，但在技术上，可依据不同条件来改变其增益的设定，亦 即，第k个最高有效位的非整数字元振幅的饱和或未饱和，或第k个最高有效位的非整数字元功率的饱和或未饱和。例如，一个PMSB_k.25=22(N-k-0.25)功率饱和或非饱和是一个介于第k个最高有效位功率饱和及第(k+1)个最高有效位功率饱和的中间值。
为了能更了解本发明揭示的快速且稳健的自动增益控制装置100，本发明提供一种通过一振幅统计辅助的自动增益控制(AGC)的增益设定的方法，其包括下列的步骤：步骤1：决定振幅统计，振幅统计包括存在于至少两组(以M对Ii及Qi为一组)的第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541中每组的最高有效位的饱和振幅数量、第k个最高有效位的饱和振幅数量以及第k个最高有效位的非饱和振幅数量；步骤2：根据步骤1中的振幅统计决定一额外增益调整(ΔAided)讯号。
决定振幅统计的步骤1还包括下列的条件：条件1：以M对第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541为一组，若任一对Ii与Qi中，Ii或Qi其中之一的振幅为2N-1-1或-2N-1之一，则将组的最高有效位的饱和振幅数量增加1；条件2：以M对Ii及Qi为一组，若任一对Ii与Qi中，Ii或Qi的振幅绝对值大于或等于2N-k，则将组的第k个最高有效位的饱和振幅数量增加1，其中k为2至N的整数；条件3：以M对Ii及Qi为一组，若任一对Ii与Qi中，Ii及Qi的振幅绝对值皆小于2N-k，则将组的第k个最高有效位的非饱和振幅数量增加1，其中k为2至N的整数。
决定额外增益调整(ΔAided)讯号的步骤2还包括下列的条件：条件1：以M对Ii及Qi为一组，若组存在m个最高有效位的饱和振幅，则使用一额外增益调整(ΔAided)讯号，其中额外增益调整(ΔAided)讯号为一介于0至-30dB的实数且m为介于0至M的整数；条件2：以M对Ii及Qi为一组，若组存在m个第k个最高有效位的饱和振幅，则使用一额外增益调整(ΔAided)讯号，其中额外增益调整(ΔAided)讯号为一介于-40至40dB的实数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数；条件3：以M对Ii及Qi为一组，若连续j组每组皆存在具有m或更多个第k个最高有效位的非饱和振幅，则使用额外增益调整(ΔAided)讯号，其中额外增益调整(ΔAided)讯号为一介于-40至40dB的实数、j为介于于0至5的 整数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数。
为了能更了解本发明揭示的快速且稳健的自动增益控制装置100，本发明提供一种通过一功率统计辅助的自动增益控制(AGC)的增益设定的方法，其包括下列的步骤：步骤1：决定功率统计，功率统计包括存在于至少两组(以M对Ii及Qi为一组)的第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541中每组的最高有效位的饱和功率数量，第k个最高有效位的饱和功率数量以及第k个最高有效位的非饱和功率数量；步骤2：根据步骤1中的功率统计决定一额外增益调整(ΔAided)讯号。
决定功率统计的步骤1还包括下列的条件：条件1：以M对第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541为一组，若任何一对Ii与Qi的平方和等于或大于2×(2N-1-1)2，则将组的最高有效位的饱和功率数量增加1；条件2：以M对第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541为一组，若任何一对Ii与Qi的平方和等于或大于2×22(N-k)，则将组的第k个最高有效位的饱和功率数量增加1，其中k为2至N的整数；条件3：以M对第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541为一组，若任何一对Ii与Qi的平方和小于2×22(N-k)，则将模拟数字转换的第k个最高有效位的非饱和功率数量增加1，其中k为2至N的整数。
决定额外增益调整(ΔAided)讯号的步骤2还包括下列的条件：条件1：以M对Ii及Qi为一组，若组存在m个最高有效位的饱和功率，则使用一额外增益调整(ΔAided)讯号，其中额外增益调整(ΔAided)讯号为一介于0至-30dB的实数且m为介于0至M的整数；条件2：以M对Ii及Qi为一组，若组存在m个第k个最高有效位的饱和功率，则使用一额外增益调整(ΔAided)讯号，其中额外增益调整(ΔAided)讯号为一介于-40至40dB的实数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数；条件3：以M对Ii及Qi为一组，若连续j组每组皆存在具有m或更多个第k个最高有效位的非饱和功率，则使用额外增益调整(ΔAided)讯号，其中额外增益调整(ΔAided)讯号为一介于-40至40dB的实数、j为介于0至5的整数、m为介于0至M的整数且k为一介于2至N的整数。
<实施例1>
现请参照图6，显示为具一符号、3位的模拟数字转换器经由无符号至符号 信号转换器(即-2N/2-1转换器)输出与功率关的一第一实施例。简单地来说，对每个第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541来说，一些简单被定义“讯号功率过高”的功率和振幅指标的定义如下:
(a)功率指标：
Pmsb_k_sat=True,ifPi&GreaterEqual;Pmsb_kFalse,otherwisefor1≤k≤N]]>(第1式)
(b)振幅指标
MSB_1_sat=True,if(Ii=MSBp1orIi=MSBn1)or(Qi=MSBp1orQi=MSBn1)False,otherwise]]>(第2式)
MSB_k_sat=True,if(Ii&GreaterEqual;MSBpkorIi≤MSBnk)or(Qi&GreaterEqual;MSBpkorQi≤MSBnk)False,otherwise;]]>2≤k≤N(第3式)
同样地，6图亦显示出了几个讯号“功率过低”的振幅指标
MSB_k_null=True if(Ii<MSBpkandIi>MSBnk)and(Qi<MSBpkandQi>MSBnk)False,otherwise;]]>1≤k≤N(第4式)
上述的第1式中，若“Pmsb_k_sat为真”，则显示出此模拟数字转换器经由无符号至符号信号转换器(即-2N/2-1转换器)输出第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541的功率高于第k个参考功率准位。同样地，在第3式中，若“MSB_k_sat为真”，则显示第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541其中的一大于MSKpk或小于MSBnk。在第4式中，当自动增益控制的增益设定过小时，MSB_k_null可作为一个有用的指标。举例来说，当接收讯号的目标功率PD被设定为PMSB_2(即从最大功率准位退6dB)，若是大多数对的Ii与Qi的MSB_3_null皆为真(true)，因在MSBp3和MSBn3两区域之间所有的Ii与Qi是 在较长观测时间下做统计数据的，亦即自动增益设定至少低了6dB以上。
<实施例2>
现请参照图7，显示使用本发明提供的利用8对Ii与Qi样本功率统计及振幅统计辅助的自动增益控制方法的第二实施例。对于8对中的每一对第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541，是根据上述的简单指标进行统计，以确认自动增益控制的设定是否极端不合适。图7的第一栏中，六种情况((I)-(VI))显示了自动增益控制极端不适当的情况。在第二栏中相应的“额外”增益调整讯号值则以dB表示。第三栏包括“使用额外增益调整”的理由。更具体地的来说，情况(I)中的8对第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541中存在6对具有最高有效位的饱和。在第二栏中，额外增益调整(ΔAided)讯号121值为-15dB，并在第三栏中提供了一些简短的说明。在累加器170中通常使用的回路增益k为已知，故额外增益调整(ΔAided)讯号121可通过输入适当的ΔAided值至加法器150来得到。
即使在本实施例中只有提及6个情况，但值得注意的是，一个熟练于本领域的工作者可以很容易地根据接收讯号的“峰值对平均功率比”的特性，将给予的简单指标修改和微调至相应的额外增益调整讯号。在图7中的最后一列显示“....”，用来表示方法可更被用于更多不同的情况。
<实施例3>
现请参照图8，显示使用本发明提供的利用16对Ii与Qi样本功率统计及振幅统计辅助的自动增益控制方法的第三实施例。对于16对Ii与Qi中的每一对第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541，是根据上述的简单振幅统计指标进行统计，以确认自动增益控制的设定是否极端不合适。本实施例与图7所示的实施例2略有不同。其主要差异在于图7中所提及的功率指标Pmsb_k_sat于本实施例中未使用。在图8的第一栏中，五种情况((I)-(V))显示了自动增益控制极端不合适的情况。在第二栏中，显示了额外增益调整(ΔAided)讯号值，并在第三栏中提供了一些简短的说明。在累加器170中通常使用的回路增益k为已知，故额外增益调整(ΔAided)讯号121可通过输入适当的ΔAided值至加法器150所得 到。在图8中的最后一列显示“....”，其表示方法可更被用应用于不同的情况。
现请参照图9，其显示为本发明一种具有自动增益控制(AGC)的无线通信收发器，其包括：一天线210；一天线切换器220；一射频接收器240；一基频解调器250。天线210，用以接收与发射一射频讯号。天线切换器220，依其切换位置可电性连接天线与发射器230或天线与射频接收器240。虽然此无线通信收发器通常含一发射器230，当无线通信收发器用于接收讯号时，其发射器230通常关掉以省电，同时其天线切换器220的切换位置会将天线210与射频接收器240相连。射频接收器240，于接收讯号时通过天线切换器电性连接至天线，并用以根据接收的射频讯号提供一第一讯号2424与一第二讯号2434给基频解调器250。基频解调器250，电性连接至射频接收器240，用以提供一低噪声放大器与可变增益放大器增益控制讯号181至射频接收器及产生一解调讯号257。
其中射频接收器240还包括：具有多级的低噪声放大器241；具有至少两级可变增益放大器的第一可变增益放大器2423；第二含至少两级可变增益可变放大器的增益放大器2433。具有多级的低噪声放大器241，电性连接至天线切换器220，用以放大射频接收讯号211。具有至少两级可变增益放大器的第一可变增益放大器2423，通过一第一滤波器2422及一第一混频器2421电性连接至具有多级的低噪声放大器241，用以提供一第一讯号2424。具有至少两级可变增益放大器的第二可变增益放大器2433，通过一第二滤波器2432及一第二混频器2431电性连接至具有多级的低噪声放大器241，用以提供一第二讯号2434。
其中基频解调器250还包括：一第一具有N位的模拟数字转换器251；一第二具有N位的模拟数字转换器252；一第一转换器253；一第二转换器254；一数字自动增益控制模块100；一基频解调处理器256。第一具有N位的模拟数字转换器251，电性连接至具多级可变增益放大器的第一可变增益放大器2423，用以将第一可变增益放大器2423输出的一第一讯号2424转换为一第一无符号讯号2511。第二具有N位的模拟数字转换器252，电性连接至具多级可变增益放大器的第二可变增益放大器2433，用以将第二可变增益放大器2433输出的一第二讯号2434转换为一第二无符号讯号2521。第一转换器253，电性连接至第 一具有N位模拟数字转换器251，用以将第一无符号讯号2511转换为一第一符号讯号(Ii)2531。第二转换器254，电性连接至第二具有N位模拟数字转换器252，用以将第二无符号讯号2521转换为一第二符号讯号(Qi)2541。数字自动增益控制模块100，电性连接至第一转换器253及第二转换器254，用以提供一自动增益控制的设定。基频解调处理器256，电性连接至第一转换器253及第二转换器254，用以处理第一符号讯号(Ii)2531与第二符号讯号(Qi)2541并提供一解调讯号257。
数字自动增益控制模块100还包括：一功率侦测器110；一具有辅助统计的自动增益控制运算单元120；一减法器130；一平均单元140；一加法器150；一乘法器160；一累加器170；一低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元180。功率侦测器110，电性连接至一第一-2N/2-1转换器253与一第二-2N/2-1转换器254，用以提供量测的功率(Pi)讯号111，其中，量测的功率(Pi)讯号111为第一转换器253所提供的一第一符号讯号(Ii)2531的平方与第二转换器254所提供的一第二符号讯号(Qi)2541的平方和，其中M为1至100的整数。具有辅助统计的自动增益控制运算单元120，电性连接至第一转换器253、第二个转换器254及功率侦测器110，用以根据至少两对第一符号讯号(Ii)2531、第二符号讯号(Qi)2541与其对应的量测的功率(Pi)111讯号决定一功率统计与一振幅统计，并据此产生一额外增益调整(ΔAided)讯号121。
减法器130，电性连接至功率侦测器110，用以逐一估算一接收讯号的目标功率(PD)112与每一个量测的功率(Pi)111讯号的间的功率差值，并提供至少两个功率误差讯号131。
平均单元140，电性连接至减法器130，用以平均至少两个功率误差讯号131，并提供一平均功率误差讯号141。加法器150，电性连接至平均单元140与具有辅助统计的自动增益控制运算单元120，用以通过额外增益调整(ΔAided)讯号121与平均功率误差讯号141的相加，提供一增益调整讯号151。乘法器160，电性连接至加法器150，用以适当放大增益调整讯号藉可变增益(k)151，以控制整个可变增益回路。低噪声放大器与可变增益放大器控制映像单元，电性连接至累加器，用以将适当数字增益值(Glinear)转换为一低噪声放大器的开关控制讯号以 及I-信道和Q-信道的可变增益放大器的增益控制讯号。
累加器170，电性连接至乘法器160，用以追踪经乘法器放大后的增益调整讯号151、对至少两个放大后的增益调整讯号进行累加、储存并提供一适当数字增益值(Glinear)173作为输出。低噪声放大器与可变增益放大器映像单元180，电性连接至累加器170，用以将适当的数字增益值(Glinear)173转换为一低噪声放大器的开关控制讯号以及I-信道和Q-信道的可变增益放大器2423,2433的增益控制讯号181。累加器170还包括：一加法器171；一延迟器172。加法器171，电性连接至乘法器160，将放大后的增益调整讯号与延迟器内存的结果相加。延迟器172，具有一输入端电性连接至加法器171，一输出端电性连接至加法器171以供其累加，另一输出端电性连接至低噪声放大器与可变增益放大器映像单元180。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围的内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。