專利名稱：具有前饋增益校正的信號處理中的增益控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及在通信設(shè)備中的自動增益控制(AGC)，特別涉及使用前饋方案的AGC反饋系統(tǒng)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
AGC是一種用于動態(tài)補償在接收機端各種無線和有線媒體所遇到的大范圍變化信道增益的信號處理技術(shù)。由于傳播條件的變化，希望信號的強度是波動的。這些條件包括發(fā)送機和接收機之間的距離、諸如空氣、導(dǎo)線或光導(dǎo)纖維等的傳播媒體和媒體周圍的環(huán)境噪聲。因此，接收機包括AGC，以便不考慮天線或接收機的信號強度的波動將檢測器輸入端處的信號保持為恒定值。在傳統(tǒng)的方法中，通過使用峰值檢測器估計在輸出端處所接收的信號強度，AGC塊形成回路。該AGC負(fù)或正地調(diào)節(jié)增益，從而將進(jìn)一步接收的信號強度帶入到規(guī)定的目標(biāo)峰值。
通過對較前信號(older signal)進(jìn)行處理以調(diào)節(jié)輸入信號增益的處理具有其本身的缺點。當(dāng)正在處理信號時，引入了延遲。這種延遲可能嚴(yán)重地影響了較新輸入的信號。當(dāng)輸入信號的增益可能太大或太小時，這種延遲還會使輸入數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯誤。另外，如果輸入信號的峰值在給定的周期內(nèi)迅速地改變，那么，AGC的延遲可能會完全遺漏不穩(wěn)定的信號并由此導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤。假定數(shù)字通信通常需要較快的傳輸速率，因此上述問題較嚴(yán)重并且必須盡快予以解決。
在自動增益控制設(shè)計的領(lǐng)域中希望有一種輔助設(shè)計，這種輔助設(shè)計提供一種增益補償機制，借此減少或消除錯誤數(shù)據(jù)檢測的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
從前述的角度出發(fā)，下面提供了一種增強AGC系統(tǒng)的系統(tǒng)，更具體地，用于借助于多路信號比較和信號同步減少或消除錯誤數(shù)據(jù)檢測的可能性。
在一個實施例中，提供了一種借助于增益補償機制減少或消除錯誤數(shù)據(jù)檢測可能性的系統(tǒng)。在一個實施例中，在接收模擬信號流之后，使用第一組增益補償參數(shù)對所接收的模擬信號進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。然后，將經(jīng)過調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在預(yù)定時間周期內(nèi)從轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號中收集預(yù)定數(shù)量的數(shù)字信號。所收集的數(shù)字信號在正在被傳輸出用以進(jìn)一步解調(diào)處理中被延遲預(yù)定延遲時間。同時，基于所收集的數(shù)字信號估計第二組增益補償參數(shù)。所估計的第二組增益補償參數(shù)被施加到經(jīng)過延遲的數(shù)字信號。本發(fā)明提供較少的飽和噪聲、更加恒定的信號布陣(constellation)和恰好在信號條件突然改變之后接收的信號取樣的精確檢測。
但是，通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明特定實施例的描述，可以最好地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方法以及本發(fā)明的附加的目的和優(yōu)點。


圖1A示出了傳統(tǒng)的AGC處理器。
圖1B示出了具有量級(magnitude)變化的一系列數(shù)據(jù)幀。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有前饋增益校正的經(jīng)改進(jìn)的AGC處理器。
具體實施例方式
下面將詳細(xì)描述借助于增益補償機制減少或消除錯誤數(shù)據(jù)檢測的可能性的經(jīng)過改進(jìn)的系統(tǒng)。
圖1A示出了傳統(tǒng)的AGC處理器100。為了經(jīng)過媒體發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)必須被轉(zhuǎn)換為模擬信號。當(dāng)信號正在被發(fā)送時，它的能量可能會損失。能量損失取決于媒體的特性。當(dāng)在接收機處檢測模擬信號時，它被可變放大器102放大以補償能量損失。該放大可以是負(fù)的或正的，并能夠在多個值之間變化。為了分析和恢復(fù)模擬信號中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)104。該ADC是用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為是一系列離散數(shù)目的數(shù)字信號的電子裝置。一旦已對模擬信號取樣進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，它們將被傳送以進(jìn)行進(jìn)一步處理。一條處理路徑產(chǎn)生從所述取樣中提取數(shù)據(jù)的解調(diào)/檢測處理。解調(diào)處理可以包括數(shù)字濾波并通常由數(shù)字信號處理器來執(zhí)行。所述信號還經(jīng)受進(jìn)一步的AGC處理。
一旦信號已被轉(zhuǎn)換，在一個特定的持續(xù)時間內(nèi)將接收信號取樣的集合暫時存儲在收集模塊106中。由于ADC 104的輸出是串或一系列原始數(shù)量值，所以需要收集模塊106。收集緩沖器的尺寸可能與信號的頻率以及ADC 104的取樣速率有關(guān)。然后在估計器模塊108中估計信號的量級或功率。估計器模塊108類似于在給定的取樣中發(fā)現(xiàn)最高量級的峰值檢測器。由于信號現(xiàn)在是數(shù)字的，所以，處理包括搜索取樣的最高值。然后，在比較器模塊110中，在估計器模塊108中提供的值與所希望的目標(biāo)級進(jìn)行代數(shù)比較。所述目標(biāo)級可以是逐個系統(tǒng)地變化并可以被動態(tài)調(diào)節(jié)。例如，如果最高取樣量級是“112”和所希望的目標(biāo)級是“150”，那么，比較器的輸出將是-38。換言之，從最高量級的取樣中減去所希望的目標(biāo)級。應(yīng)當(dāng)理解，這種比較不必是線性的。一旦信號被進(jìn)行了代數(shù)比較，它將在基本被用于估計未來取樣所需接收機增益的第二比較器或估計器模塊112中與先前比較的值再次進(jìn)行比較。通過將當(dāng)前的信號條件與先前的信號條件進(jìn)行比較，可以調(diào)節(jié)在可變放大器102處需要的增益。另外，在存儲模塊114中存儲該增益級以便與下一個信號級進(jìn)行比較。例如，存儲在存儲模塊114中的先前增益值是“-51”，而來自比較器模塊110的當(dāng)前計算的值是“-38”。舊值和新值之間的差現(xiàn)在是“13”，這意味著可變放大器102必須被調(diào)節(jié)“13”個單位。
這種傳統(tǒng)的處理器100有很大的缺點。在例如不連續(xù)傳輸(DTX)中的突然能量改變的情況下或在快速衰退條件中的信號條件中突然變化之后最初一組的信號取樣在被解調(diào)和檢測塊處理之前是不適宜用于補償新信號條件的，和因此具有很高的錯誤檢測的概率。如圖1B所示，如果有一系列的信號幀到達(dá)，則前100個幀(例如幀1-100)處于“A”量級，但在該特定情況下，后面的幀(例如，幀101-200)上升到更高的級“2A”。假設(shè)檢查每100個幀以估計和校正所述增益，由于能量級的突然變化，傳統(tǒng)的方法不能對這種變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚虼水a(chǎn)生錯誤的增益控制。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、具有前饋增益校正的經(jīng)過改進(jìn)的AGC處理器200。與傳統(tǒng)的處理器100類似，處理器200具有增益控制器202和ADC 204。增益控制器202首先將增益補償參數(shù)施加到所接收的信號。這時，從過去接收的數(shù)據(jù)中獲得所述增益補償參數(shù)。收集模塊206暫時存儲未瞬時通過以進(jìn)一步傳送給解調(diào)/檢測處理模塊的所接收的信號取樣。一旦收集到足夠的信號取樣，該信號取樣集就采用兩個方向。如在下面將要詳細(xì)描述的，一個方向進(jìn)行進(jìn)一步的解調(diào)/檢測處理，而另一個方向進(jìn)行進(jìn)一步的AGC處理。
然后，在以和估計器模塊108類似方式工作的估計器模塊208中估計信號的量級或能量。然后在比較器模塊210中將由估計器模塊208提供的值與所希望的目標(biāo)級進(jìn)行代數(shù)比較。一旦該信號與目標(biāo)級進(jìn)行了代數(shù)比較，其結(jié)果被饋送到第二比較器/估計器模塊212，并與存儲在存儲模塊214中的先前增益值再次進(jìn)行比較。估計器模塊212具有包括在其中的濾波器，用于產(chǎn)生新的增益，該增益被反饋到增益控制器202，以便對新輸入的信號進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。同時，新的增益被存儲在存儲模塊214中，用于進(jìn)一步比較。
另外，來自塊206所收集的信號取樣經(jīng)受另一種處理。在延遲模塊216中有意地引入延遲時間周期，用于補償由模塊208、210和212進(jìn)行AGC處理所采用的處理時間。需要延遲模塊216，以便使所述信號與在增益校正模塊218中使用的所計算的AGC增益同步。在某些情況中，即使該延遲時間周期與量級估計器208、比較器模塊210和估計器模塊212的處理時間所需的時間周期不完全匹配，但由于至少部分當(dāng)前正在被處理的數(shù)據(jù)被考慮用于產(chǎn)生增益補償參數(shù)，所以，由增益校正模塊218執(zhí)行的較好的增益控制仍然是對傳統(tǒng)方法的一種改進(jìn)。也可以通過使用仿真工具更加精確地估計所需處理時間的持續(xù)時間來獲得所述延遲時間。
由反饋增益控制回路或反饋增益控制模塊(包括模塊208、210、212和214)基于這種信號取樣收集所計算的任一增益補償參數(shù)也可以被用來校正已經(jīng)使用先前增益補償參數(shù)進(jìn)行了增益控制的被延遲信號取樣的增益。增益校正模塊218能夠在線性域或?qū)?shù)域中處理增益控制。如果使用對數(shù)域，則可以利用某些查詢表將數(shù)據(jù)從對數(shù)域轉(zhuǎn)換成線性域。從塊206提取數(shù)據(jù)、在延遲模塊216中延遲該數(shù)據(jù)、并且將該數(shù)據(jù)進(jìn)一步饋送到增益校正模塊218的這個路線被稱之為前饋增益控制回路。與其中基于先前集信號取樣的增益補償被用于處理當(dāng)前集信號取樣的傳統(tǒng)方法相比，由于相同集的信號取樣被用做獲得估計增益的基礎(chǔ)，所以，該前饋增益控制回路能夠提供較好的增益補償。
實質(zhì)上，本發(fā)明提出了一種用于減少錯誤信號增益的新穎處理。通過添加前饋增益控制回路，可以在諸如快速變化信道條件和/或不連續(xù)傳輸?shù)那闆r下實現(xiàn)對所接收信號的改進(jìn)的增益補償。對AGC性能的改進(jìn)使得可以在較快的傳輸速率下增加有效的傳輸。另外，經(jīng)過改進(jìn)的信號量級的控制導(dǎo)致很少的飽和噪聲和更加恒定的信號布陣。最后，改善了恰好在信道條件突然變化之后接收的信號取樣的精確檢測的概率。
本發(fā)明實施例的一個明顯的優(yōu)點是使將被解調(diào)和檢測的信號具有很好的增益，由此導(dǎo)致較少的飽和噪聲。由于解調(diào)和檢測從信號中提取數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳送給其他的系統(tǒng)，所以，這種補償是關(guān)鍵性(critical)的。取樣信號原始值中的錯誤增益可能導(dǎo)致失敗的檢測或錯誤的數(shù)據(jù)。另外，由于流程被延遲，當(dāng)AGC增益與調(diào)制方案增益相互同步時，快速變化的信號不會影響系統(tǒng)，由此，導(dǎo)致更加恒定的信號布陣。
上面描述了很多不同實施例或用于實現(xiàn)本發(fā)明不同特性的實施例。描述構(gòu)件和處理的特定實施例是為了幫助闡明本發(fā)明。當(dāng)然，這些都僅僅是實施例而不是對如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的限制。
盡管這里已經(jīng)示出和描述了作為一個或多個例子所實施的本發(fā)明，但是由于在不脫離本發(fā)明的精神和由權(quán)利要求的等效物所定義范疇和范圍的前提下可以對本發(fā)明做出各種修改和結(jié)構(gòu)變化，因此這種示出和描述并不試圖對所示出的細(xì)節(jié)進(jìn)行限制。所以，應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求被寬范圍并且以與權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍相一致的方式解釋。
權(quán)利要求
1.一種在信號處理中提供自動增益控制的方法，所述方法包括接收模擬信號流；使用第一組增益補償參數(shù)調(diào)節(jié)所接收的模擬信號的增益；將經(jīng)過調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；在預(yù)定時間周期內(nèi)從所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號中收集預(yù)定數(shù)量的數(shù)字信號；將正在被傳輸出以用于進(jìn)一步解調(diào)處理的所收集的數(shù)字信號延遲預(yù)定延遲時間；基于所收集的數(shù)字信號估計第二組增益補償參數(shù)；和將估計的第二組增益補償參數(shù)施加到被延遲的數(shù)字信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述延遲還包括暫時存儲所收集的數(shù)字信號。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一組增益補償參數(shù)來源于剛好在用于收集預(yù)定數(shù)量的數(shù)字信號的預(yù)定時間周期之前的另一時間周期中接收的數(shù)字信號。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述估計還包括估計至少一個量級的所收集的數(shù)字信號；將所估計的量級與至少一個預(yù)定目標(biāo)級進(jìn)行比較，以提供比較結(jié)果；和基于所述比較結(jié)果和第一組增益補償參數(shù)產(chǎn)生第二組增益補償參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定延遲時間可基于用于估計第二組增益補償參數(shù)所需的信號處理時間來調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述預(yù)定延遲時間是基于用于確定信號處理時間的仿真來確定的。
7.一種在信號處理中提供自動增益控制的方法，該方法包括接收模擬信號流；提供反饋回路，用于基于從所接收的模擬信號中獲得的第一組數(shù)字信號而得到第一組增益補償參數(shù)；使用第一組增益補償參數(shù)調(diào)節(jié)所接收的模擬信號的增益；基于在第一組數(shù)字信號之后接收的第二組數(shù)字信號從反饋回路中獲得第二組增益補償參數(shù)，其中，所述模擬信號對應(yīng)于已經(jīng)使用第一組增益補償參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二組數(shù)字信號；和提供前饋回路，用于當(dāng)?shù)玫降诙M增益補償參數(shù)時進(jìn)一步調(diào)節(jié)第二組數(shù)字信號的增益。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括在調(diào)節(jié)增益之后將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；和在預(yù)定時間周期內(nèi)從轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號中收集預(yù)定數(shù)量的數(shù)字信號。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，提供反饋回路還包括估計至少一個量級的所收集的數(shù)字信號；將估計的量級與至少一個預(yù)定目標(biāo)級進(jìn)行比較以提供比較結(jié)果；和基于該比較結(jié)果和所述第一組增益補償參數(shù)產(chǎn)生第二組增益補償參數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，提供前饋回路還包括將正在被傳輸出以用于進(jìn)一步解調(diào)處理的所收集的數(shù)字信號延遲預(yù)定延遲時間。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述預(yù)定延遲時間可基于得到第二組增益補償參數(shù)所需的信號處理時間來調(diào)節(jié)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述預(yù)定延遲時間是基于用于確定信號處理時間的仿真來確定的。
13.一種用于信號處理的自動增益控制電路，包括增益控制模塊，用于使用第一組增益補償參數(shù)調(diào)節(jié)一系列模擬信號的增益；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；收集模塊，用于在預(yù)定時間周期內(nèi)從所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號中收集預(yù)定數(shù)量的數(shù)字信號；延遲模塊，用于將正在被傳輸出以用于進(jìn)一步解調(diào)處理的所收集的數(shù)字信號延遲預(yù)定延遲時間；反饋處理模塊，用于基于所收集的數(shù)字信號來估計第二組增益補償參數(shù)；和增益校正模塊，用于將所估計的第二組增益補償參數(shù)施加到被延遲的數(shù)字信號。
14.如權(quán)利要求13所述的電路，其中，所述第一組增益補償參數(shù)來源于剛好在用于收集預(yù)定數(shù)量的數(shù)字信號的預(yù)定時間周期之前的另一時間周期中接收的數(shù)字信號。
15.如權(quán)利要求13所述的電路，其中，所述反饋處理模塊還包括量級估計器，用于估計至少一個量級的所收集的數(shù)字信號；比較器模塊，用于將所估計的量級與至少一個預(yù)定目標(biāo)級進(jìn)行比較以提供比較結(jié)果；和估計器模塊，用于基于所述比較結(jié)果和第一組增益補償參數(shù)來產(chǎn)生第二組增益補償參數(shù)。
16.如權(quán)利要求13所述的電路，其中，所述預(yù)定延遲時間可基于估計第二組增益補償參數(shù)所需的信號處理時間來調(diào)節(jié)。
17.如權(quán)利要求16所述的電路，其中，所述預(yù)定延遲時間是基于用于確定信號處理時間的仿真來確定的。
全文摘要
披露了一種在信號處理中提供自動增益控制的方法和系統(tǒng)。在接收模擬信號流之后，使用第一組增益補償參數(shù)對所接收的模擬信號進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。然后，將經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在預(yù)定時間周期內(nèi)從轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號中收集預(yù)定數(shù)量的數(shù)字信號。所收集的數(shù)字信號在向外傳輸以便執(zhí)行進(jìn)一步的解調(diào)處理的過程中被延遲預(yù)定延遲時間。同時，基于所收集的數(shù)字信號估計第二組增益補償參數(shù)。所估計的第二組增益補償參數(shù)被施加到所延遲的數(shù)字信號。
文檔編號H03G3/20GK1812257SQ20061000441
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日
發(fā)明者塔朗·K·坦登, 姜仁成 申請人:開曼群島威睿電通股份有限公司