專利名稱：自動(dòng)增益控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)增益控制方法和裝置，尤其是涉及一種適用于 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)的自動(dòng)增益控制方法和裝置。
背景技術(shù)：
OFDM是一種多載波調(diào)制技術(shù)，主要思想是將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，隨后調(diào)制到每個(gè)正交的子載波上進(jìn)行傳輸。理想情況下，各正交子載波上的信號(hào)沒(méi)有相互干擾。每個(gè)子載波上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子載波上的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。由于其頻譜效率高、能較容易的對(duì)付多徑傳播引起的符號(hào)間干擾，因而在無(wú)線移動(dòng)通信中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，并且被普遍認(rèn)為是未來(lái)4G的核心技術(shù)。OFDM系統(tǒng)發(fā)送端最終發(fā)送的是時(shí)域信號(hào)，接收機(jī)接收到的也是時(shí)域信號(hào)。在經(jīng)過(guò)處理到基帶信號(hào)后，需要通過(guò)快速傅里葉變換(FFT)模塊變換到頻域，然后在頻域進(jìn)行數(shù)據(jù)的解調(diào)等處理。OFDM系統(tǒng)是突發(fā)傳輸系統(tǒng)，即用戶產(chǎn)生業(yè)務(wù)時(shí)才進(jìn)行傳輸和解碼，這就要求OFDM 接收機(jī)能夠快速檢測(cè)接收信號(hào)的功率并進(jìn)行合適的增益設(shè)置和幀同步。在OFDM接收機(jī)中， 接收機(jī)輸出信號(hào)水平取決于輸入信號(hào)電平和接收機(jī)的增益。由于各種原因，接收機(jī)的輸入信號(hào)變化范圍往往很大，最強(qiáng)信號(hào)和最弱信號(hào)之間相差甚至可達(dá)幾十分貝(dB)。為克服外界各種因素對(duì)接收機(jī)輸入信號(hào)的影響，及正交頻分復(fù)用系統(tǒng)時(shí)域峰均比(PAR)較高的特點(diǎn)，需要使用自動(dòng)增益控制(AGC)技術(shù)，使得輸入信號(hào)電平穩(wěn)定在接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)。圖1是OFDM頻域信號(hào)的示意圖。OFDM系統(tǒng)在時(shí)間上的基本單位是OFDM符號(hào)， 在頻率上的基本單位是子載波，時(shí)間和頻率上的最小單位成為資源單元(RE，Resource Element)。圖中的RS表示參考信號(hào)(Reference Signal)，主要是用于信道估計(jì)，通常RS總是需要發(fā)送的。FFT模塊對(duì)每一個(gè)OFDM符號(hào)分別進(jìn)行處理。一個(gè)OFDM符號(hào)信號(hào)從頻域上看如圖 2所示，中間的直流子載波主要是用于去除直流分量，不用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，兩側(cè)的有效子載波是用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的，兩端的虛子載波主要是用來(lái)隔離帶外干擾，也不用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)自動(dòng)增益控制方法使用時(shí)域信號(hào)(即FFT變換之前的信號(hào))的功率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)產(chǎn)生用于接收機(jī)放大器的增益值，圖3示出一個(gè)包含傳統(tǒng)AGC裝置的OFDM接收裝置示意圖。圖中的前端處理模塊10主要完成將信號(hào)變換到基帶的操作。增益控制模塊20、 A/D (模/數(shù)轉(zhuǎn)換)模塊30、時(shí)域功率計(jì)算模塊40以及時(shí)域功率計(jì)算模塊50組成自動(dòng)增益控制裝置。增益控制模塊20主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，A/D模塊30進(jìn)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，時(shí)域功率計(jì)算模塊40完成對(duì)一段時(shí)間長(zhǎng)度的時(shí)域信號(hào)功率的計(jì)算，比較判斷模塊50主要是將時(shí)域功率計(jì)算模塊40計(jì)算得到的功率與預(yù)設(shè)的目標(biāo)功率值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果生成新的增益值去控制增益控制模塊20。去CP (循環(huán)前綴)模塊60和FFT模塊70主要是將信號(hào)變換到頻域供后端處理使用。然而，發(fā)現(xiàn)如果在虛子載波處存在較強(qiáng)干擾，或者由于存在其他帶外干擾，接收濾波器對(duì)該干擾的抑制不夠理想，在接收機(jī)降采樣后會(huì)將該殘留干擾混疊到虛子載波處。這種情況下，傳統(tǒng)的AGC方法調(diào)整的結(jié)果會(huì)將有效信號(hào)的功率調(diào)低。原因在于，時(shí)域信號(hào)功率中包含了在虛子載波上的干擾功率，當(dāng)該干擾功率遠(yuǎn)大于有效信號(hào)功率時(shí)，縮小了 AGC調(diào)整在不受干擾時(shí)本應(yīng)達(dá)到的放大比例，其結(jié)果是降低了有效信號(hào)，從而影響后續(xù)的解調(diào)性能。再者，由于OFDM系統(tǒng)資源的分配一般從時(shí)間和頻率兩個(gè)方向上進(jìn)行，時(shí)間上有可能是突發(fā)的，頻率方向上用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的子載波數(shù)目也可能變化很大，因此很可能導(dǎo)致在時(shí)域上計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)功率波動(dòng)很大，不能真正反映實(shí)際的信號(hào)功率情況，從而導(dǎo)致AGC調(diào)整不穩(wěn)定。雖然可以通過(guò)增加計(jì)算時(shí)域信號(hào)功率的時(shí)間間隔來(lái)解決該問(wèn)題，但這樣帶來(lái)的新的問(wèn)題是導(dǎo)致計(jì)算量的增加，同時(shí)也增加了 AGC調(diào)整的周期，有可能使接收機(jī)無(wú)法跟蹤信道的快速變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)增益控制方法和裝置，可以避免OFDM 系統(tǒng)在虛子載波處存在較強(qiáng)干擾時(shí)，有效信號(hào)無(wú)法得到足夠增益的問(wèn)題。為此，本發(fā)明的一個(gè)方面提出一種自動(dòng)增益控制方法，適用于OFDM系統(tǒng)，該方法包括以下步驟將時(shí)域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域OFDM信號(hào)；刪除頻域OFDM信號(hào)中的無(wú)效子載波；計(jì)算刪除無(wú)效子載波后的頻域OFDM信號(hào)功率；將計(jì)算的頻域OFDM信號(hào)功率與目標(biāo)功率比較，以產(chǎn)生一比較結(jié)果；以及根據(jù)所述比較結(jié)果在時(shí)域調(diào)整一信號(hào)增益，以輸出所述時(shí)域OFDM信號(hào)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，將時(shí)域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域OFDM信號(hào)之前還包括將時(shí)域OFDM信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)；以及去除時(shí)域OFDM信號(hào)的循環(huán)前綴。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的無(wú)效子載波可包括虛子載波和直流子載波。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，計(jì)算刪除無(wú)效子載波后的頻域OFDM信號(hào)功率的步驟包括計(jì)算頻域OFDM信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，計(jì)算頻域OFDM信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度之前還包括選取能夠反映接收機(jī)信號(hào)的整體水平的OFDM符號(hào)，以使用所述OFDM符號(hào)來(lái)計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述OFDM符號(hào)為以下的其中之一參考信號(hào)的OFDM符號(hào)、用于傳輸控制信道的OFDM符號(hào)。本發(fā)明的另一方面提出一種自動(dòng)增益控制裝置，適用于OFDM系統(tǒng)，所述裝置包括頻域變換模塊、無(wú)效子載波刪除模塊、功率計(jì)算模塊、比較模塊以及增益控制模塊。頻域變換模塊將時(shí)域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域OFDM信號(hào)。無(wú)效子載波刪除模塊連接該頻域變換模塊， 刪除頻域OFDM信號(hào)中的無(wú)效子載波。功率計(jì)算模塊連接該無(wú)效子載波刪除模塊，計(jì)算刪除無(wú)效子載波后的頻域OFDM信號(hào)功率。比較模塊將計(jì)算的頻域OFDM信號(hào)功率與目標(biāo)功率比較，以產(chǎn)生一比較結(jié)果。增益控制模塊連接所述比較模塊與一接收信號(hào)，根據(jù)所述比較結(jié)果在時(shí)域調(diào)整一信號(hào)增益，以輸出所述時(shí)域OFDM信號(hào)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述裝置還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和去循環(huán)前綴模塊。模數(shù)
5轉(zhuǎn)換模塊連接增益控制模塊，以將時(shí)域OFDM信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。去循環(huán)前綴模塊連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，以去除時(shí)域OFDM信號(hào)的循環(huán)前綴。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述無(wú)效子載波包括虛子載波和直流子載波。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述功率計(jì)算模塊是計(jì)算頻域OFDM信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述裝置還可包括0FDM符號(hào)選取模塊，選取能夠反映接收機(jī)信號(hào)的整體水平的OFDM符號(hào)，以傳輸給所述功率計(jì)算模塊計(jì)算頻域接收信號(hào)強(qiáng)度。本發(fā)明由于使用頻域有效子載波上的數(shù)據(jù)的功率作為AGC的判斷準(zhǔn)則，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以減小在虛子載波處存在的強(qiáng)干擾對(duì)信號(hào)接收的影響。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1是OFDM頻域信號(hào)的示意圖。圖2是OFDM符號(hào)信號(hào)在頻域的示意圖。圖3是包含傳統(tǒng)AGC裝置的OFDM接收裝置示意圖。圖4是包含本發(fā)明一實(shí)施例的AGC裝置的OFDM接收裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式概要地說(shuō)，本發(fā)明是提出一種自動(dòng)增益控制方法，適用于OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)，在該方法中，增益控制參考了 OFDM頻域信號(hào)的功率與一目標(biāo)功率，該OFDM頻域信號(hào)中已經(jīng)去除了諸如虛子載波之類的無(wú)效成分，以避免在AGC(自動(dòng)增益控制)調(diào)整時(shí)對(duì)增益的抑制，使得有效信號(hào)能夠獲得足夠的增益。OFDM頻域信號(hào)可通過(guò)將OFDM時(shí)域信號(hào)進(jìn)行諸如FFT (快速傅立葉變換)或類似的頻域變換而獲得。下面以LTE系統(tǒng)為例，進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖4是包含本發(fā)明一實(shí)施例的AGC裝置的OFDM接收裝置示意圖。參照?qǐng)D4所示， 虛框內(nèi)為AGC裝置。OFDM接收裝置由天線接收的信號(hào)，經(jīng)前端處理模塊110處理后，進(jìn)入 AGC裝置。AGC裝置主要包括增益控制模塊120、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊130、去循環(huán)前綴(CP)模塊 140、頻域變換模塊150、無(wú)效子載波刪除模塊160、0FDM符號(hào)選取模塊170、頻域功率計(jì)算模塊180、以及比較模塊190，這些模塊120-190連接成一個(gè)閉環(huán)控制鏈路。由前端處理模塊110處理的接收信號(hào)一般會(huì)先于A/D (模數(shù)變換)模塊130進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再于去CP模塊130去除循環(huán)前綴。接著經(jīng)過(guò)頻域變換模塊150，轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù)。頻域變換模塊150典型地使用FFT(快速傅里葉變換)。在此之后，無(wú)效子載波刪除模塊160可諸如虛子載波和直流子載波這樣的無(wú)效子載波，以保留諸如圖2中所示陰影部分的有效子載波。之后，在一個(gè)實(shí)施例中，可直接在頻域功率計(jì)算模塊180進(jìn)行頻域功率計(jì)算。在此，典型地以頻域RSSI (接收信號(hào)強(qiáng)度指示)作為信號(hào)功率指標(biāo)。在較優(yōu)實(shí)施例中，可由OFDM符號(hào)選取模塊170先選取典型的、能夠反映接收機(jī)信號(hào)的整體水平的OFDM符號(hào)來(lái)參與上述的頻域功率計(jì)算。這一選取操作的好處是避免因?yàn)閿?shù)據(jù)的突發(fā)而急劇變化，從而導(dǎo)致AGC調(diào)整不穩(wěn)定的問(wèn)題。在本發(fā)明的實(shí)施例中，典型的 OFDM符號(hào)可以是含RS的OFDM符號(hào)，也可以是用于發(fā)送控制信道(包括PCFICH(物理控制格式指示信道)、PDCCH(物理下行鏈路控制信道))的OFDM符號(hào)。如此選擇的主要原因主要是參考信號(hào)總是在發(fā)送的，而控制信道也一般是需要發(fā)送的，因此包含RS的OFDM符號(hào)或者用于發(fā)送控制信道的OFDM符號(hào)的功率比較能反映接收機(jī)信號(hào)的整體水平，不會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)的突發(fā)而急劇變化，因此不會(huì)導(dǎo)致AGC調(diào)整不穩(wěn)定的問(wèn)題。在此，設(shè)所選取的OFDM符號(hào)的索引的集合為L(zhǎng)。在產(chǎn)生OFDM符號(hào)的索引的集合為L(zhǎng)之后，可進(jìn)行RSSI的計(jì)算。設(shè)在頻率方向上用于計(jì)算的子載波索引的集合為K，且設(shè)第1個(gè)OFDM符號(hào)第k個(gè)子載波上的接收數(shù)據(jù)為rk, ρ則頻域RSSI計(jì)算方法如下 RSSI = IOlog
10
Τ^Σ 丨 ΣΜ2
j^Num IeL \ke/C 在計(jì)算出頻域RSSI代表的功率指標(biāo)后，在比較模塊190，將計(jì)算得到的頻域RSSI 與預(yù)設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較。預(yù)設(shè)定的目標(biāo)值是使接收信號(hào)的功率在一個(gè)合理的范圍，也就是使后端處理性能最優(yōu)的信號(hào)功率，通常在一個(gè)范圍內(nèi)取值，該值一般取為比信號(hào)滿幅功率低20 40dB的一個(gè)值，記為RSSItoget，比較方法的代碼如下
a、
ii(RSSI>RSSITar$et+~)
else if(RSSI<RSSIJaTset-~)
Δ = -R
^a AGCivStep
a
Δ =R
^a AGC ivStep
else
aAGC = 0 ；在上述代碼中，Ci表示功率增益保持不變的范圍，即當(dāng)測(cè)量的頻域RSSI在
(χ(χ
RSSIT郵——,RSS1Target + ~
范圍內(nèi)時(shí)，接收機(jī)增益控制保持不變，α取值通?？稍?
6dB ;Rstep為AGC調(diào)整的步長(zhǎng)，即每次增益控制的調(diào)整量，ΔΑ(Χ為正表示對(duì)信號(hào)的增益需要
增加Rstep，Aagc為負(fù)表示對(duì)信號(hào)的增益需要減少RsteD，Rsten的取值通?？稍? 6dB
step ‘ step由上述比較方法獲得的結(jié)果Δ 可作為增益控制模塊120進(jìn)行增益調(diào)整的控制值，從而輸出合適的時(shí)域信號(hào)。本發(fā)明上述實(shí)施例所描述的方法和裝置，由于只使用有效子載波的信號(hào)功率作為 AGC調(diào)整的依據(jù)，在虛子載波處存在較強(qiáng)干擾時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象，即在時(shí)域出現(xiàn)削峰的現(xiàn)象。但是由于時(shí)域削峰現(xiàn)象主要影響信號(hào)的高頻部分，而虛子載波正好處于信號(hào)的高頻部分，因此這一方法對(duì)有效子載波的影響很小。綜上所述，本發(fā)明所描述的實(shí)施例相比傳統(tǒng)的基于時(shí)域的AGC調(diào)整方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、使用頻域有效子載波上的數(shù)據(jù)的功率作為AGC的判斷準(zhǔn)則，可以減小在虛子載波處存在的強(qiáng)干擾對(duì)信號(hào)接收的影響；2、選擇典型的OFDM符號(hào)進(jìn)行RSSI計(jì)算，可以克服由于數(shù)據(jù)突發(fā)造成的對(duì)AGC調(diào)整的劇烈波動(dòng)。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)增益控制方法，適用于OFDM系統(tǒng)，所述方法包括 將時(shí)域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域OFDM信號(hào)；刪除頻域OFDM信號(hào)中的無(wú)效子載波；計(jì)算刪除無(wú)效子載波后的頻域OFDM信號(hào)功率；將計(jì)算的頻域OFDM信號(hào)功率與目標(biāo)功率比較，以產(chǎn)生一比較結(jié)果；以及根據(jù)所述比較結(jié)果在時(shí)域調(diào)整一信號(hào)增益，以輸出所述時(shí)域OFDM信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將時(shí)域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域OFDM信號(hào)之前還包括將時(shí)域OFDM信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)；以及去除時(shí)域OFDM信號(hào)的循環(huán)前綴。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無(wú)效子載波包括虛子載波和直流子載波。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算刪除無(wú)效子載波后的頻域OFDM信號(hào)功率的步驟包括計(jì)算頻域OFDM信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，計(jì)算頻域OFDM信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度之前還包括選取能夠反映接收機(jī)信號(hào)的整體水平的OFDM符號(hào)，以使用所述OFDM符號(hào)來(lái)計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述OFDM符號(hào)為以下的其中之一參考信號(hào)的OFDM符號(hào)、用于傳輸控制信道的OFDM符號(hào)。
7.一種自動(dòng)增益控制裝置，適用于OFDM系統(tǒng)，所述裝置包括 頻域變換模塊，將時(shí)域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域OFDM信號(hào)；無(wú)效子載波刪除模塊，連接該頻域變換模塊，刪除頻域OFDM信號(hào)中的無(wú)效子載波； 功率計(jì)算模塊，連接該無(wú)效子載波刪除模塊，計(jì)算刪除無(wú)效子載波后的頻域OFDM信號(hào)功率；比較模塊，將計(jì)算的頻域OFDM信號(hào)功率與目標(biāo)功率比較，以產(chǎn)生一比較結(jié)果；以及增益控制模塊，連接所述比較模塊與一接收信號(hào)，根據(jù)所述比較結(jié)果在時(shí)域調(diào)整一信號(hào)增益，以輸出所述時(shí)域OFDM信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，連接所述增益控制模塊，以將時(shí)域OFDM信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)；以及去循環(huán)前綴模塊，連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，以去除時(shí)域OFDM信號(hào)的循環(huán)前綴。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述無(wú)效子載波包括虛子載波和直流子載波。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述功率計(jì)算模塊是計(jì)算頻域OFDM信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括OFDM符號(hào)選取模塊，選取能夠反映接收機(jī)信號(hào)的整體水平的OFDM符號(hào)，以傳輸給所述功率計(jì)算模塊計(jì)算頻域接收信號(hào)強(qiáng)度。
12.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述OFDM符號(hào)為以下的其中之一參考信號(hào)的OFDM符號(hào)、用于傳輸控制信道的OFDM符號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)增益控制方法和裝置，可以解決OFDM系統(tǒng)在虛子載波處存在較強(qiáng)干擾時(shí)有效信號(hào)無(wú)法得到足夠增益的問(wèn)題。為此，本發(fā)明所提出的一種自動(dòng)增益控制方法包括以下步驟將時(shí)域OFDM信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域OFDM信號(hào)；刪除頻域OFDM信號(hào)中的無(wú)效子載波；計(jì)算刪除無(wú)效子載波后的頻域OFDM信號(hào)功率；將計(jì)算的頻域OFDM信號(hào)功率與目標(biāo)功率比較，以產(chǎn)生一比較結(jié)果；以及根據(jù)所述比較結(jié)果在時(shí)域調(diào)整一信號(hào)增益，以輸出所述時(shí)域OFDM信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102377718SQ20101025946
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者徐兵, 王乃博 申請(qǐng)人:聯(lián)芯科技有限公司