專利名稱：一種用于多載波接收機(jī)的自動(dòng)增益控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于碼分多址(CDMA)移動(dòng)通信系統(tǒng)中基站的多載波接收機(jī)的自動(dòng)增益控制裝置。
背景技術(shù)：
自動(dòng)增益控制(AGC)在接收機(jī)中，是十分重要的一個(gè)部分，它可以提高鏈路的動(dòng)態(tài)范圍，并使接收鏈路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)保持在較高的信噪比工作狀況下采樣。目前自動(dòng)增益控制主要是應(yīng)用于單載波的接收鏈路，集成度較低，成本較高。另外多采用的是非線性增益調(diào)整模式，使得動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)線性度較差。
附圖1為傳統(tǒng)的模擬自動(dòng)增益控制(AGC)實(shí)現(xiàn)框圖，功率檢測(cè)部分(18)檢測(cè)中頻信號(hào)的功率，并和功率設(shè)定值相比較，比較結(jié)果作為反饋量通過環(huán)路濾波器(17)，調(diào)整可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA(13)的增益。這種AGC控制方式采用模擬器件，器件的一致性較差，控制精度不高。
附圖2為一般采用的常規(guī)模數(shù)混合AGC實(shí)現(xiàn)框圖，檢測(cè)部分(28)檢測(cè)中頻信號(hào)的，然后同樣是和設(shè)定值相比較，比較結(jié)果作為反饋量通過環(huán)路濾波器(27)，調(diào)整可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA(23)的增益。
圖2所示增益控制方式與圖1所示模擬AGC方式的差別在于，檢測(cè)部分(28)、環(huán)路濾波器(27)都是在數(shù)字部分實(shí)現(xiàn)，環(huán)路的一致性得到提高，適用于單載波接收鏈路。但圖2的增益控制方式，由于集成度較低，成本仍然較高。另外，VGA采用的是非線性增益調(diào)整模式，使得動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)線性度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于多載波接收機(jī)中自動(dòng)增益控制裝置，該裝置利用邏輯門陣列(FPGA)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)，通過采用數(shù)字信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)多載波的AGC控制，提高了接收機(jī)的集成度，同時(shí)具有一致性好，控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一種多載波接收機(jī)自動(dòng)增益控制(AGC)的裝置，包括射頻輸入模塊(31)、下變頻模塊(32)、模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路、前饋環(huán)路和基帶處理模塊組成，其特征在于模數(shù)混合反饋第一環(huán)路由可變?cè)鲆娣糯笃?33)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(34)、數(shù)字下變頻器(35)、功率檢測(cè)模塊(38)、濾波器(382)、第二線性校正模塊(381)、限幅模塊(380)組成；數(shù)字反饋第二環(huán)路由限幅模塊(380)、限幅殘存模塊(383)、第一線性校正模塊(384)、濾波器(382)、第二線性校正模塊(381)組成；前饋環(huán)路用于分離載波，由前饋增益模塊(36)、功率檢測(cè)模塊(38)、濾波器(385)組成；其中，所述多載波接收機(jī)所接收多載波信號(hào)依次經(jīng)過射頻輸入模塊(31)、下變頻模塊(32)、可變?cè)鲆娣糯笃?33)、數(shù)字下變頻器(35)、前饋增益模塊(36)、基帶處理模塊形成基帶信號(hào)。
本發(fā)明的上述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于在模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路以及前饋環(huán)路中，只有可變?cè)鲆娣糯笃?33)為可數(shù)字控制的模擬器件，其余模塊均在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(34)之后為數(shù)字模塊。
本發(fā)明的上述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路包括共用的濾波器(382)，具有相同的環(huán)路特性。
本發(fā)明的上述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于限幅模塊(380)的限幅范圍對(duì)應(yīng)模擬可變?cè)鲆娣糯笃鞯目刂菩盘?hào)動(dòng)態(tài)范圍。
本發(fā)明的上述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于數(shù)字反饋第二環(huán)路對(duì)于在模擬可變?cè)鲆娣糯笃?33)控制信號(hào)增益范圍內(nèi)的控制信號(hào)，其環(huán)路增益恒定為1，對(duì)于超出模擬可變?cè)鲆娣糯笃骺刂菩盘?hào)范圍的控制信號(hào)，產(chǎn)生增益補(bǔ)償。
本發(fā)明的上述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于前饋環(huán)路，對(duì)單個(gè)分離的載波進(jìn)行增益控制，使之達(dá)到基帶要求的信號(hào)功率，基帶部分要求的信號(hào)功率和檢測(cè)到的信號(hào)功率比較，比較結(jié)果作為輸入信號(hào)進(jìn)入前饋環(huán)路，經(jīng)過濾波器(385)，控制前饋增益模塊的增益值。
本發(fā)明的上述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路包括共用的濾波器(382)為無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器。
本發(fā)明的上述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于前饋環(huán)路中的濾波器(385)為無限沖擊響應(yīng)(IIR)的低通濾波器。
本發(fā)明的一種多載波接收機(jī)自動(dòng)增益控制(AGC)的裝置，由于引入模數(shù)混合反饋環(huán)路，使得ADC的保持在較高的信噪比工作狀況下采樣；引入數(shù)字反饋環(huán)路，擴(kuò)展了VGA增益范圍，使得整個(gè)反饋環(huán)路在輸入大動(dòng)態(tài)范圍的條件下保持輸出給基帶的多載波信號(hào)功率恒定。對(duì)于輸出到基帶的分離的各個(gè)載波，采用前饋增益控制，達(dá)到基帶對(duì)每個(gè)載波信號(hào)功率要求。本發(fā)明的裝置中功率檢測(cè)模塊采用均方根檢測(cè)，對(duì)VGA增益的非線性，進(jìn)行了線性化校正，實(shí)現(xiàn)增益的線性調(diào)整。


圖1表示傳統(tǒng)模擬自動(dòng)增益控制接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖；圖2表示常規(guī)的模數(shù)混合自動(dòng)增益控制接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖；圖3表示本發(fā)明的一種用于多載波接收機(jī)的自動(dòng)增益控制裝置結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的多載波接收機(jī)自動(dòng)增益控制裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖3示出一種多載波AGC接收機(jī)框圖，接收機(jī)經(jīng)過射頻輸入模塊(31)接收的多載波信號(hào)，由下變頻模塊(32)變頻成為到中頻信號(hào)，送到VGA模塊(33)進(jìn)行相應(yīng)的增益控制，然后通過ADC模塊(34)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)再送到數(shù)字下變頻器模塊(35)，數(shù)字下變頻模塊(35)將各個(gè)載波分離，經(jīng)前各個(gè)載波的饋增益模塊(36)后，最后送入到基帶模塊(37)進(jìn)行處理。
VGA的增益控制通過兩個(gè)反饋環(huán)路實(shí)現(xiàn)。其中，環(huán)路1是由VGA(33)、ADC(34)、數(shù)字下變頻器(35)、功率檢測(cè)模塊(38)、濾波器(382)、線性校正2模塊(381)、和限幅模塊(380)組成的模數(shù)混合反饋環(huán)路；環(huán)路2是由限幅模塊(380)、限幅殘存模塊(383)、線性校正1模塊(384)、濾波器(382)、線性校正2模塊(381)組成的數(shù)字反饋環(huán)路。VGA(33)的增益是電平控制的，其中的限幅模塊(380)用于限定VGA的控制電平的上下邊界；限幅殘存模塊(383)，輸出飽和限幅范圍外的控制電平。功率檢測(cè)模塊(38)，檢測(cè)出各個(gè)載波的功率。在反饋環(huán)中，VGA調(diào)整的是多載波的信號(hào)功率，所以檢測(cè)對(duì)象是多載波的信號(hào)功率。將檢測(cè)出的各個(gè)載波的功率相加，和設(shè)置的參考功率以及環(huán)路2中線性校正1模塊的輸出相比較，結(jié)果作為反饋量，進(jìn)入到環(huán)路1。對(duì)于超出VGA增益邊界的信號(hào)，通過環(huán)路2產(chǎn)生增益補(bǔ)償。具體來說，這種情況下限幅殘存模塊會(huì)產(chǎn)生大于0的反饋，輸入到環(huán)路2，產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)脑鲆妗Ｆ渲械南薹K(380)為飽和限幅模塊，其限幅范圍與可變?cè)鲆娣糯笃骺刂菩盘?hào)的范圍相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明的裝置中，在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(34)之后的所有模塊均為數(shù)字電路實(shí)行。該裝置中反饋環(huán)路中的濾波器(382)為無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器，而前饋環(huán)路中的濾波器(385)為無限沖擊響應(yīng)(IIR)低通濾波器。
前饋環(huán)路由前饋增益模塊(36)、功率檢測(cè)模塊(38)、和濾波器(385)組成。功率檢測(cè)模塊(38)，檢測(cè)各個(gè)載波的功率，然后與基帶所要求的信號(hào)功率相比較，誤差輸入到相應(yīng)的低通濾波器(385)，得到各個(gè)載波信號(hào)對(duì)應(yīng)的前饋增益，接下來各個(gè)載波信號(hào)通過前饋增益模塊(36)的增益補(bǔ)償，可以達(dá)到基帶所要求的信號(hào)功率。
VGA增益與控制電平成指數(shù)關(guān)系，線性校正模塊2(381)，對(duì)這種非線性增益調(diào)整，進(jìn)行線性化校正。具體方法是，在環(huán)路中引入指數(shù)運(yùn)算的逆運(yùn)算，即對(duì)數(shù)運(yùn)算。線性校正模塊2(381)和線性校正模塊1(384)，對(duì)整個(gè)AGC環(huán)路特性的影響比較重要，與本發(fā)明的均方根檢測(cè)的方式相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)增益的線性控制。
由于CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)上行鏈路在用戶終端UE接入時(shí)，基站接收信號(hào)功率存在猝發(fā)的情況，瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍變化較大。在本發(fā)明的自動(dòng)增益控制裝置中，作為反饋環(huán)路的環(huán)路1和環(huán)路2為快速反饋環(huán)，能夠快速響應(yīng)接收信號(hào)功率在大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)變化，而本發(fā)明自動(dòng)增益控制裝置中的前饋環(huán)路為慢環(huán)，有利于提高控制精度。
權(quán)利要求
1.一種多載波接收機(jī)自動(dòng)增益控制(AGC)的裝置，包括射頻輸入模塊(31)、下變頻模塊(32)、模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路、前饋環(huán)路和基帶處理模塊組成，其特征在于模數(shù)混合反饋第一環(huán)路由可變?cè)鲆娣糯笃?33)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(34)、數(shù)字下變頻器(35)、功率檢測(cè)模塊(38)、濾波器(382)、第二線性校正模塊(381)、限幅模塊(380)組成；數(shù)字反饋第二環(huán)路由限幅模塊(380)、限幅殘存模塊(383)、第一線性校正模塊(384)、濾波器(382)、第二線性校正模塊(381)組成；前饋環(huán)路用于分離載波，由前饋增益模塊(36)、功率檢測(cè)模塊(38)、濾波器(385)組成；其中，所述多載波接收機(jī)所接收多載波信號(hào)依次經(jīng)過射頻輸入模塊(31)、下變頻模塊(32)、可變?cè)鲆娣糯笃?33)、數(shù)字下變頻器(35)、前饋增益模塊(36)、基帶處理模塊形成基帶信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于在模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路以及前饋環(huán)路中，只有可變?cè)鲆娣糯笃?33)為可數(shù)字控制的模擬器件，其余模塊均在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(34)之后為數(shù)字模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路包括共用的濾波器(382)，具有相同的環(huán)路特性。
4.如權(quán)利要求1所述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于限幅模塊(380)的限幅范圍對(duì)應(yīng)模擬可變?cè)鲆娣糯笃鞯目刂菩盘?hào)動(dòng)態(tài)范圍。
5.如權(quán)利要求1所述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于數(shù)字反饋第二環(huán)路對(duì)于在模擬可變?cè)鲆娣糯笃?33)控制信號(hào)增益范圍內(nèi)的控制信號(hào)，其環(huán)路增益恒定為1，對(duì)于超出模擬可變?cè)鲆娣糯笃骺刂菩盘?hào)范圍的控制信號(hào)，產(chǎn)生增益補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求1所述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于前饋環(huán)路，對(duì)單個(gè)分離的載波進(jìn)行增益控制，使之達(dá)到基帶要求的信號(hào)功率，基帶部分要求的信號(hào)功率和檢測(cè)到的信號(hào)功率比較，比較結(jié)果作為輸入信號(hào)進(jìn)入前饋環(huán)路，經(jīng)過濾波器(385)，控制前饋增益模塊的增益值。
7.如權(quán)利要求3所述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路包括共用的濾波器(382)為無限沖擊響應(yīng)(IIR)濾波器。
8.如權(quán)利要求5所述自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于前饋環(huán)路中的濾波器(385)為無限沖擊響應(yīng)(IIR)的低通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng)中基站多載波接收機(jī)自動(dòng)增益控制裝置，該裝置包括射頻輸入模塊、下變頻模塊、模數(shù)混合反饋第一環(huán)路、數(shù)字反饋第二環(huán)路、前饋環(huán)路和基帶處理模塊，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊在高信噪比狀況下采樣，同時(shí)擴(kuò)展了可變?cè)鲆娣糯笃鞣秶?，使得接收機(jī)在大的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)保持輸出給基帶的多載波信號(hào)功率恒定，達(dá)到基帶對(duì)每個(gè)載波信號(hào)功率要求，并在功率檢測(cè)模塊采用均方根檢測(cè)，對(duì)增益的非線性進(jìn)行了線性化校正。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1697440SQ20051007210
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者林光全, 焦杰 申請(qǐng)人:北京北方烽火科技有限公司