專利名稱：用于自動增益控制的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于自動增益控制的設(shè)備和方法，更具體地，涉及用于自動調(diào)整從接收廣播信號的接收器接收的廣播信號的增益的的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
以下的描述通常涉及用于自動增益控制(AGC)設(shè)備和方法，該自動增益控制用于自動調(diào)整從接收廣播信號的接收器接收的廣播信號的增益。目前，數(shù)字廣播正基于多種技術(shù)進行本地標(biāo)準化。例如，在中國討論的廣播標(biāo)準包括數(shù)字地面多媒體廣播(DTMB)。被討論的DTMB標(biāo)準采用了被稱為時域同步正交頻分多路復(fù)用(TDS-OFDM)的新調(diào)制方案。歐洲采用的是基于OFDM方案的服務(wù)，OFDM方案是以數(shù)字信號傳送地面波的調(diào)制方案之一。在OFDM方案中，信息被劃分到若干個載波中，并且提供正交性來用于最小化所劃分的載波之間的間隙，所述載波被復(fù)用并然后傳送出去。通常，在TDS-OFDM方案中，傳送數(shù)據(jù)就像在循環(huán)前綴(cyclic prefix) OFDM(CP-OFDM)中那樣，通過離散傅立葉逆變換(IDFT)來執(zhí)行，并且在保護間隔(GI)中，使用偽隨機噪聲(PN)序列作為做訓(xùn)練信號(已知序列，導(dǎo)頻序列)來替換循環(huán)前綴，以減少傳輸開銷，增加信道效率，并增強同步器和信道估計器的性能。創(chuàng)建PN序列的等式可通過下面的公式1獲得。公式1P(x) = x8+x6+x5+x+l用于接收由DTMB傳送的傳輸數(shù)據(jù)的接收器將所接收信號的強度保持在恒定水平上是很重要的，以允許PN序列的相關(guān)結(jié)果一直保持為恒定值。為了將所接收信號的強度保持在恒定水平上，在自動增益控制(AGC)設(shè)備中累積預(yù)定參考信號和所接收信號的增益誤差值，并且將所累積的增益誤差值生成為增益控制信號，用于調(diào)整所接收信號的振幅增益。響應(yīng)所累積的增益誤差值而生成補償信號，以補償所接收的信號。根據(jù)所累積的增益誤差值的補償信號以指數(shù)函數(shù)的形式表達，在此，補償信號作為查詢表而預(yù)先存儲于存儲器中，并且從存儲器中讀出與所累積的增益誤差值對應(yīng)的補償信號、并輸出該補償信號，這必將增加存儲器的容量。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題實例公開的一個目的是提供一種自動增益控制(AGC)的設(shè)備和方法，其通過在不使用存儲器的情況下實現(xiàn)AGC而可以實質(zhì)上減小硬件的大小。另一目的是提供一種可以實時更新AGC帶寬的、用于自動增益控制的設(shè)備和方法。技術(shù)解決方案在根據(jù)實例公開的AGC設(shè)備的示范實施例中，增益誤差檢測器響應(yīng)于信號而補償所接收的輸入信號，以檢測增益誤差值。通過環(huán)路濾波器來累積所檢測到的增益誤差值，并且利用補償信號發(fā)生器所預(yù)設(shè)的補償函數(shù)來補償所累積的增益誤差值以生成補償信號，以及將所生成的補償信號輸出到增益誤差檢測器以允許補償輸入信號。在根據(jù)實例公開的AGC方法的示范實施例中，響應(yīng)于補償信號來補償所接收的輸入信號，檢測增益誤差值，累加所檢測到的增益控制值，響應(yīng)于預(yù)設(shè)補償函數(shù)來補償所累積的增益誤差值以生成補償信號。有利效果實例公開可以通過優(yōu)化數(shù)字地面多媒體廣播(DTMB)接收機的AGC、以及取消存儲器和控制塊，來減小硬件的大小。此外，可能自適應(yīng)地控制AGC放大器的振幅增益，從而通過有效地應(yīng)對所接收信號的不規(guī)則改變而將所接收信號的強度一直保持在恒定水平上。


通過參考在下面的描述中通過示例描述的實施例并參考附圖，本公開的這些和其它方面將變明顯并將得到闡明。在任何可能的地方，在整個附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來指示相同或相似的部分。圖1是圖示了在從DTMB傳送的傳輸幀中、具有幀體的1/9大小的保護間隔的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是圖示了 DTMB的發(fā)射機的配置的框圖。圖3是圖示了在DTMB中的接收機的配置的框圖。圖4是圖示了 AGC設(shè)備的配置的框圖。圖5是圖示了 AGC設(shè)備所采用的增益曲線的曲線圖。圖6是圖示了根據(jù)示范實施例的AGC設(shè)備的配置的框圖。圖7是圖示了根據(jù)另一示范實施例的AGC設(shè)備的配置的框圖。圖8和圖9是圖示了根據(jù)另一示范實施例的AGC設(shè)備的輸出信號變化的曲線圖。
具體實施例方式所述實施例僅用于說明但不用于限制。提供在該描述中舉例說明的事項以有助于全面地理解結(jié)合附圖公開的本發(fā)明的某些示范實施例。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將識別到可以對這里所述的示范實施例進行各種改變和修改，而不背離所要求的發(fā)明的范圍和精神。因此，本申請適用于以最有用和最簡單的方式來解釋其一般原理和概念。圖1是圖示了在從DTMB傳送的傳輸幀中、其保護間隔是1/9的幀的結(jié)構(gòu)的框圖。參考圖1，從DTMB傳送的傳輸幀包括幀同步和作為數(shù)據(jù)間隔的幀體。幀同步包括PN序列。用于幀同步的PN序列例如使用但不限于其中參數(shù)m = 8的序列。在參數(shù)Hi = 8的序列中只有255比特流。因此，當(dāng)具有幀體的1/9大小的保護間隔生成時，尾部的碼元被擴展到前導(dǎo)碼，開始部分的碼元被擴展到幀尾(postamble)，以生成具有420個碼元的PN序列。例如，如果幀體將由3780個碼元組成，則具有幀體的1/9大小的保護間隔必須由 420個碼組成。因此，為了用255個碼元創(chuàng)建420個碼元，則位于尾部的50個碼元被擴展為前導(dǎo)碼，而位于開始部分的155個碼元被擴展為幀尾。此時，前導(dǎo)碼和幀尾是PN代碼的循環(huán)擴展，并且PN代碼在其響應(yīng)初始狀態(tài)而生成的相位上從0到254間變化。圖2是圖示DTMB發(fā)射機的配置的框圖。參考圖2，在發(fā)射設(shè)備中，通過信道編碼單元(200)對作為要傳送的數(shù)據(jù)的音頻和視頻(AV)信號進行編碼。由信道編碼單元(200) 進行信道編碼的數(shù)據(jù)被輸入到正交幅度調(diào)制(QAM)單元002)，并被調(diào)制成4QAM、16QAM或 64QAM中的一個。QAM單元(20 改變從信道編碼單元(200)輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)的振幅和相位并調(diào)制該振幅和相位，使得已信道編碼的數(shù)據(jù)是否被調(diào)制成4、16或64QAM中的一個取決于數(shù)字數(shù)據(jù)被分散和調(diào)制為多少坐標(biāo)(corordinates)。通過IDFT單元(204)對QAM單元(202)調(diào)制的數(shù)據(jù)執(zhí)行離散傅里葉逆變換 (IDFT)，并變換為時域數(shù)據(jù)。此外，PN發(fā)生器(206)創(chuàng)建將用作訓(xùn)練信號的PN(偽隨機噪聲)序列。從IDFT單元(204)輸出的時域數(shù)據(jù)和由PN發(fā)生器Q06)生成的PN序列被輸入到多路復(fù)用器008)，并在其中進行多路復(fù)用，并在平方根升余弦(SQRC)濾波器(210)中過濾以限制其帶寬。由SQRC濾波器010)過濾的傳輸數(shù)據(jù)在混頻器012)中與載波信號(fc)混合， 并被上變頻為450 860MHz的無線電頻率(RF)帶寬，然后傳送出去。圖3是圖示了在DTMB中的接收機的配置的框圖?，F(xiàn)在，參考圖3，調(diào)諧器(300) 接收由發(fā)射機傳送的帶寬為450 860MHz的無線電頻率(RF)傳輸數(shù)據(jù)。在AGC放大器 (302)中將從調(diào)諧器(300)接收的信號功率歸一化為其增益中的恒定水平，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC. 304)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。分相器(306)將ADC(304)的輸出信號分離為同相位信號和正交信號，并通過頻率同步器(308)實現(xiàn)頻率同步。頻率同步器(308)主要包括三個單元，包括①自動頻率控制器(AFC.358)，用于補償頻率差；②定時同步器(360)，用于同步由發(fā)射機傳送的PN序列；以及③跟蹤單元 (362)和再采樣器(352)，用于補償當(dāng)發(fā)射機和接收機將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時采樣速率不同而產(chǎn)生的碼元誤差。上述操作都作為PN相關(guān)器(356)的相關(guān)結(jié)果而實現(xiàn)。換言之，AFC(358)生成AFC 信號作為PN相關(guān)器(356)的相關(guān)結(jié)果的，并且所生成的該AFC信號在乘法器(350)中與分相器(306)的輸出信號相乘以補償所估計的頻率誤差。此外，定時同步器(360)響應(yīng)PN相關(guān)器(356)的相關(guān)結(jié)果而同步PN序列。并且， 跟蹤器(36 響應(yīng)于定時同步器(360)的輸出信號而控制再采樣器(352)以補償從乘法器 (350)輸出的信號的碼元誤差。通過SQRC濾波器(354)對再采樣器(352)的輸出信號進行過濾以將其輸入到PN 相關(guān)器(356)。SQRC濾波器(3M)的輸出信號被輸入到AGC信號檢測器(310)中以檢測AGC信號，而AGC放大器(302)的振幅增益根據(jù)所檢測出的AGC信號而改變，從而能夠?qū)⑺邮招盘柕脑鲆嬲{(diào)整在一恒定水平上。離散傅立葉變換器(DFT. 312，314)對AGC信號檢測器(310)輸出的碼元和從PN 相關(guān)器(356)輸出的信道估計信息實行DFT，并由均衡器(316)實行信道補償，以輸出到信道解碼器。如上所述，在DTMB的接收機中，AFC (358)根據(jù)PN相關(guān)器(356)的相關(guān)結(jié)果對頻移進行補償。特別地，定時同步器(360)檢測跟在相關(guān)操作之后表達的一峰值以從而檢測到有效的峰，為此，只有超過預(yù)定閾值的峰值被用于定時同步。因此，通過將所接收信號的強度一直保持在恒定水平上而將PN序列的相關(guān)結(jié)果一直保持為恒定水平是很重要的。因此，DTMB接收機配備有包括AGC信號檢測器(310)和 AGC放大器(302)的AGC設(shè)備，從而能夠一直將所接收信號的強度保持在恒定水平上。圖4是圖示了 AGC設(shè)備的配置的框圖。參考圖4，AGC設(shè)備主要由增益誤差檢測器(400)、環(huán)路濾波器(410)和補償信號發(fā)生器(420)組成。增益誤差檢測器(400)包括兩個乘法器002)、功率測量器(404)、均值計算器 (406)、和、減法器(408)。兩個乘法器(402)分別將同相信號(I_IN)和正交信號(Q_IN)與補償信號相乘，以補償增益誤差并輸出到DFT(3U)。此外，功率測量器(404)測量乘法器 (402)的輸出信號的功率，并且利用均值計算器(406)對在一個幀期間測量的平均功率測量值進行計算。減法器從所計算出的平均功率值中減去預(yù)設(shè)的參考功率以檢測增益誤差。由增益誤差檢測器(400)檢測出的增益誤差被輸入到環(huán)路濾波器(410)并由延遲器(414)予以延遲。加法器(412)將延遲器(414)的輸出相加到由增益誤差檢測器(400) 檢測出的增益誤差以累積增益誤差。所累積的增益誤差作為AGC信號而輸出到AGC放大器 (302)，由此調(diào)整AGC放大器(302)的放大增益。此外，由環(huán)路濾波器010)所累積的增益誤差被輸入到補償信號發(fā)生器G20)的存儲控制器022)，在此，存儲控制器(42 從存儲器GM)中讀出與所累積的增益誤差對應(yīng)的補償信號值，乘法器(402)將所讀出的補償信號與同相信號(I_IN)和正交信號(Q_IN) 相乘以便對增益誤差進行補償。換言之，存儲器GM)以查詢表的形式預(yù)先存儲響應(yīng)于所累積的增益誤差值的補償信號值。存儲控制器(42 從存儲器(424)中讀出與從環(huán)路濾波器(410)輸入的增益誤差值對應(yīng)的補償信號值，以補償增益誤差。以查詢表形式存儲在存儲器(424)中的補償信號例如以如圖5所示的指數(shù)形式表示。因此，如果在環(huán)路濾波器G10)中累積的增益誤差值大，則補償信號值則變得更大，從而增加補償幅度；而如果所累積的增益誤差的值小，則補償信號值變得更小，以減少補償幅度，由此增強了 AGC環(huán)路的穩(wěn)定性。為了直接對如指數(shù)函數(shù)的非線性函數(shù)進行運算，通常的做法是通過執(zhí)行重復(fù)運算而使用算法來收斂到希望的值。因此，在以高速時鐘操作的高速操作的電路中，在對指數(shù)函數(shù)進行運算的同時調(diào)整數(shù)據(jù)速率是不容易的，但當(dāng)硬件大小增加時是可能的。實際使用是將預(yù)先計算的指數(shù)函數(shù)值以查詢表的形式事先儲存在存儲器(424)中，而不是直接計算指數(shù)函數(shù)。
這時，根據(jù)指數(shù)函數(shù)曲線的量化步長確定AGC的增益步長，從而可以極大地抑制根據(jù)量化步長和所分配的比特寬度使用的存儲器容量。例如，假設(shè)從環(huán)路濾波器(410)輸入的指數(shù)函數(shù)的輸入范圍是IOM個數(shù)據(jù)，并且， 從補償信號發(fā)生器(420)輸出的指數(shù)函數(shù)相對于每個輸入數(shù)據(jù)具有兩個字節(jié)大小，存儲器 (424)的所需容量將為兩千字節(jié)，由此增加了接收機的整個大小。因此，在生成補償信號時， 就硬件大小而言不使用存儲器是十分有利的。現(xiàn)在，參考圖6，其是圖示了根據(jù)示范實施例的AGC設(shè)備的配置的框圖，該AGC設(shè)備計算所接收信號的功率與所希望的參考功率之間的差值(Δ δη)。并按如下方式進行操作如果所計算的差值(Δ δη)大，則補償信號的反饋值就減少；以及如果所計算的差值 (Δ δη)小，則反饋值就增加。通常，所接收信號的功率的偏差相當(dāng)大。因此，在與一個幀對應(yīng)的時間期間從碼元的功率平均獲得的結(jié)果被用于改善在所接收信號中的功率估計的估計性能。根據(jù)本公開的 AGC設(shè)備包括增益誤差檢測器000)、環(huán)路濾波器010)、和補償信號發(fā)生器(600)。如上所述，增益誤差檢測器(400)用于檢測增益誤差，其中環(huán)路濾波器(410)累積所檢測的增益誤差，并且所累積的增益誤差用于生成AGC信號以調(diào)整AGC放大器(302)的幅度增益。補償信號發(fā)生器(600)根據(jù)預(yù)設(shè)的補償函數(shù)來由補償環(huán)路濾波器G10)累積的增益誤差值，并由此生成補償信號，并且所生成的補償信號被輸入到增益誤差檢測器(400) 的乘法器002)，以對增益誤差進行補償。此時，假設(shè)因為環(huán)路濾波器G10)的帶通寬度比從增益誤差檢測器(400)輸入的傳輸數(shù)據(jù)帶寬寬，所以環(huán)路濾波器(410)不執(zhí)行功能?，F(xiàn)在，將詳細描述補償信號發(fā)生器 (600)響應(yīng)于從增益誤差檢測器(400)輸出的增益誤差而生成補償信號的處理。下述公式2定義了增益誤差檢測器(400)在前一時間(η-1)檢測的增益誤差值 (Δ Siri),公式3示出了增益誤差檢測器(400)在當(dāng)前時間(η)檢測的增益誤差值(Δ δ η)。公式2
η-\
權(quán)利要求
1.一種用于處理廣播信號的廣播信號發(fā)射機，其包括 信道編碼單元，其被配置來對廣播信號進行信道編碼；正交幅度調(diào)制(QAM)單元，其被配置來對所編碼的廣播信號進行QAM調(diào)制； PN發(fā)生器，其被配置來創(chuàng)建PN序列；多路復(fù)用器，其被配置來形成傳輸幀，所述傳輸幀包括具有420個碼元的幀同步和具有3780個碼元的幀體，所述幀體基于所述經(jīng)QAM調(diào)制的廣播信號，而所述幀同步包括PN序列；混頻器，其被配置來傳輸所形成的傳輸幀。
2.如權(quán)利要求1所述的廣播信號發(fā)射機，其中，所述幀同步進一步包括前導(dǎo)碼和幀尾， 所述前導(dǎo)碼的碼元個數(shù)小于所述幀尾的碼元個數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的廣播信號發(fā)射機，其中，所述前導(dǎo)碼是所述PN序列的循環(huán)擴展。
4.如權(quán)利要求2所述的廣播信號發(fā)射機，其中，所述幀尾是所述PN序列的循環(huán)擴展。
5.一種用于處理廣播信號的廣播信號接收機，其包括調(diào)諧器，其被配置來接收包括傳輸幀的廣播信號，所述傳輸幀包括具有420個碼元的幀同步和具有3780個碼元的幀體，所述幀體基于所述經(jīng)QAM調(diào)制的廣播信號，而所述幀同步包括PN序列；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其被配置來將所接收的廣播信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字廣播信號； 均衡器，其被配置來對所轉(zhuǎn)換的數(shù)字廣播信號進行信道補償。
6.如權(quán)利要求5所述的廣播信號接收機，其中，所述幀同步進一步包括前導(dǎo)碼和幀尾， 所述前導(dǎo)碼的碼元個數(shù)小于所述幀尾的碼元個數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的廣播信號接收機，其中，所述前導(dǎo)碼是所述PN序列的循環(huán)擴展。
8.如權(quán)利要求6所述的廣播信號接收機，其中，所述幀尾是所述PN序列的循環(huán)擴展。
9.一種用于在廣播信號發(fā)射機中處理廣播信號的方法，其包括 對廣播信號進行信道編碼；對所編碼的廣播信號進行正交幅度調(diào)制(QAM)； 創(chuàng)建PN序列；形成傳輸幀，所述傳輸幀包括具有420個碼元的幀同步和具有3780個碼元的幀體，所述幀體基于所述經(jīng)QAM調(diào)制的廣播信號，而所述幀同步包括PN序列； 傳輸所形成的傳輸幀。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述幀同步進一步包括前導(dǎo)碼和幀尾，所述前導(dǎo)碼的碼元個數(shù)小于所述幀尾的碼元個數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述前導(dǎo)碼是所述PN序列的循環(huán)擴展。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述幀尾是所述PN序列的循環(huán)擴展。
13.一種用于在廣播信號接收機中處理廣播信號的方法，其包括接收包括傳輸幀的廣播信號，所述傳輸幀包括具有420個碼元的幀同步和具有3780個碼元的幀體，所述幀體基于所述經(jīng)QAM調(diào)制的廣播信號，而所述幀同步包括PN序列； 將所接收的廣播信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字廣播信號； 對所轉(zhuǎn)換的數(shù)字廣播信號進行信道補償。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述幀同步進一步包括前導(dǎo)碼和幀尾，所述前導(dǎo)碼的碼元個數(shù)小于所述幀尾的碼元個數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述前導(dǎo)碼是所述PN序列的循環(huán)擴展。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述幀尾是所述PN序列的循環(huán)擴展。
全文摘要
根據(jù)用于自動增益控制的設(shè)備和方法，將通過施加到用于接收數(shù)字廣播信號的接收機而接收的信號強度控制在恒定的水平。為此，通過補償信號來償增益誤差檢測器所接收的輸入信號，檢測增益誤差，由環(huán)路濾波器累積所檢測的增益誤差，補償信號發(fā)生器根據(jù)預(yù)設(shè)的補償函數(shù)來補償所累積的增益誤差值以生成補償信號，以及根據(jù)生成的補償信號對由增益誤差檢測器檢測的已接收輸入信號進行補償。
文檔編號H04L27/26GK102196212SQ201110127339
公開日2011年9月21日 申請日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者金炫哲 申請人:Lg電子株式會社