一種自動(dòng)增益控制裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動(dòng)增益控制裝置及其方法，裝置包括依次連接的模擬VGA、ADC、降采樣單元和數(shù)字VGA，以及連接模擬VGA和數(shù)字AGC控制器的模擬AGC控制器，以及連接數(shù)字VGA的數(shù)字AGC控制器，以及連接降采樣單元、模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器的功率計(jì)算單元。方法包括：對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)降采樣；對(duì)降采樣后的數(shù)據(jù)計(jì)算功率平均值；基于功率均值，在對(duì)數(shù)域計(jì)算模擬VGA的增益系數(shù)；利用模擬VGA的增益系數(shù)增益功率均值；基于增益后的功率均值，計(jì)算幅度增益系數(shù)。本發(fā)明能減少降采樣運(yùn)算量和信號(hào)失真，還能夠擴(kuò)大自動(dòng)增益動(dòng)態(tài)范圍，使得系數(shù)更新時(shí)間可控，且不存在環(huán)路收斂時(shí)間的問(wèn)題，硬件資源消耗小。
【專利說(shuō)明】一種自動(dòng)增益控制裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)增益控制裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一般的通信系統(tǒng)中，通常使用自動(dòng)增益控制(AGC, Automatic Gain Control)來(lái)自適應(yīng)輸入信號(hào)的幅度，方便數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。AGC系統(tǒng)中，通過(guò)調(diào)節(jié)模擬可變?cè)鲆娣糯笃?AVGA, Analog Variable Gain Amplifier)或者數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?DVGA, DigitalVariable Gain Amplifier)實(shí)現(xiàn)信號(hào)增益自適應(yīng)。AVGA作用于ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的輸入，使其穩(wěn)定在一個(gè)目標(biāo)值附近，盡量避免ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)分辨率過(guò)小或者飽和的現(xiàn)象，DVGA作用于數(shù)字處理的輸入端，以保證輸出信號(hào)滿足后續(xù)數(shù)字處理的需要，如同步、解調(diào)等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)AVGA和DVGA的自動(dòng)增益控制的典型結(jié)構(gòu)包括VGA (VGA,Variable Gain Amplifier)、誤差控制器和環(huán)路濾波器，誤差控制器?；诜逯禉z測(cè)器、平方根控制器或平均絕對(duì)誤差控制器實(shí)現(xiàn)。采用峰值檢測(cè)器的AGC系統(tǒng)無(wú)需乘法運(yùn)算，運(yùn)算量小，缺點(diǎn)在于抗干擾能力差，特別是大脈沖干擾；平方根控器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，但運(yùn)算量稍大；平均絕對(duì)誤差控制器算法相對(duì)簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性稍差。環(huán)路濾波器是一個(gè)積分過(guò)程，其系數(shù)的選取直接影響AGC的收斂速度和增益精度。此外，為了增大增益的調(diào)整范圍，增益值通常轉(zhuǎn)換成以10為底的LOG值，但同時(shí)增加了運(yùn)算的復(fù)雜性。
[0004]另外，在多種信號(hào)處理系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸出速率往往偏高，需要降采樣處理。降采樣比較常用的方法是采用梳狀濾波器(CIC, Cascaded Integrator Comb),但其只適合采樣率遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的情況，不合適做低倍抽??；半帶濾波器(HB，Half band)用于2倍抽取，具有系數(shù)少，運(yùn)算量小的優(yōu)點(diǎn)，但其過(guò)寬過(guò)渡帶，不適合做最后一級(jí)抽??；一般的FIR (Finite Impulse Response,有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng))濾波器實(shí)現(xiàn)的抽取,能夠滿足通帶衰減小、阻帶衰減大、過(guò)渡帶窄的需要，但階數(shù)往往很高，運(yùn)算量大，復(fù)雜度高。
[0005]綜上所述，本 申請(qǐng)人:致力于解決低倍降采樣以及AGC控制的性能和復(fù)雜性的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種自動(dòng)增益控制裝置及其方法，能夠減少降采樣運(yùn)算量以及信號(hào)失真，還能夠擴(kuò)大自動(dòng)增益動(dòng)態(tài)范圍，使得系數(shù)更新時(shí)間可控，且不存在環(huán)路收斂時(shí)間的問(wèn)題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬件資源消耗小。
[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0008]一種自動(dòng)增益控制裝置，包括模擬VGA、ADC、數(shù)字VGA、降采樣單元、功率計(jì)算單元、模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器；所述模擬VGA、ADC、降采樣單元和數(shù)字VGA依次連接；所述功率計(jì)算單元分別連接降采樣單元、模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器；所述模擬AGC控制器分別連接模擬VGA和數(shù)字AGC控制器；所述數(shù)字AGC控制器連接數(shù)字VGA，其中:[0009]降采樣模塊，用于對(duì)所述ADC的輸出信號(hào)進(jìn)行降采樣，降低數(shù)據(jù)速率后，輸出給所述功率計(jì)算單元和數(shù)字VGA ；
[0010]功率計(jì)算單元，用于對(duì)降采樣后的數(shù)據(jù)在一固定長(zhǎng)度內(nèi)計(jì)算功率平均值，將得到的功率均值傳給所述模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器；
[0011]模擬AGC控制器，根據(jù)所述功率均值與第一預(yù)設(shè)參考功率計(jì)算所述模擬VGA的增益系數(shù)，并傳給所述模擬VGA和數(shù)字AGC控制器；
[0012]數(shù)字AGC控制器，利用所述模擬VGA的增益系數(shù)增益所述功率均值，然后根據(jù)增益后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率計(jì)算幅度增益系數(shù)，前饋給所述數(shù)字VGA。
[0013]上述的自動(dòng)增益控制裝置中，所述降采樣模塊包括依次級(jí)聯(lián)的若干個(gè)半帶濾波器和一個(gè)FIR濾波器，其中:
[0014]每一個(gè)半帶濾波器后進(jìn)行一次2倍的抽??；
[0015]FIR濾波器進(jìn)行最后一級(jí)抽取。
[0016]上述的自動(dòng)增益控制裝置中，所述功率計(jì)算單元包括平方器、累加器和計(jì)數(shù)器，其中:
[0017]平方器，用于對(duì)所述降采樣單元的輸出取平方，將取得的平方值傳給所述累加器；
[0018]累加器，用于將接收的平方值累加，得到的累加和求平均后傳輸給所述模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器；
`[0019]計(jì)數(shù)器，用于控制輸入信號(hào)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)AGC系數(shù)更新時(shí)間可控。
[0020]上述的自動(dòng)增益控制裝置中，所述模擬AGC控制器包括對(duì)數(shù)計(jì)算單元、減法器、加法器、寄存器和模擬增益系數(shù)單元，其中:
[0021]對(duì)數(shù)計(jì)算單元，將所述功率均值轉(zhuǎn)成LOG值；
[0022]減法器，計(jì)算LOG值與第一預(yù)設(shè)參考功率Ref_p0WerI的差值，得到當(dāng)前功率差值，并給所述加法器；
[0023]加法器，用于計(jì)算當(dāng)前功率差值與上一次增益值的和，得到當(dāng)前增益值，并把增益值給所述的寄存器和模擬增益系數(shù)單元；
[0024]寄存器，用于存儲(chǔ)當(dāng)前增益值；
[0025]模擬增益系數(shù)單元，用于把當(dāng)前增益值按增益步長(zhǎng)編碼成增益系數(shù)，反饋給所述的模擬VGA。
[0026]上述的自動(dòng)增益控制裝置中，所述對(duì)數(shù)計(jì)算單元將所述功率均值轉(zhuǎn)換成以10為底的LOG值，功率均值P首先通過(guò)移位運(yùn)算轉(zhuǎn)換成以2為底的LOG值，基于數(shù)學(xué)關(guān)系式:
,log2(/5)
[0027]1glO(P)=.log2(10)
[0028]然后乘以一個(gè)常數(shù)，轉(zhuǎn)換成以10為底的LOG值。
[0029]上述的自動(dòng)增益控制裝置中，所述數(shù)字AGC控制器包括乘法器、除法器和幅度增益系數(shù)單元，其中:
[0030]乘法器，將模擬VGA的增益系數(shù)與功率均值相乘，增益功率均值；
[0031]除法器，計(jì)算增益后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率的比值，得到功率增益系數(shù)；[0032]幅度增益系數(shù)單元，用于將功率增益系數(shù)轉(zhuǎn)換成幅度增益系數(shù)，前饋給所述數(shù)字VGA。
[0033]上述的自動(dòng)增益控制裝置中，所述的幅度增益系數(shù)，為功率增益系數(shù)的開平方。
[0034]上述的自動(dòng)增益控制裝置中，可以先計(jì)算模擬VGA的增益系數(shù)，再計(jì)算幅度增益系數(shù)；也可以在穩(wěn)定模擬VGA的增益系數(shù)之前使能幅度增益系數(shù)的計(jì)算，通過(guò)控制兩級(jí)AGC的調(diào)整時(shí)間實(shí)現(xiàn)AGC穩(wěn)定時(shí)間可控。[0035]本發(fā)明之二的自動(dòng)增益控制方法，包括下列步驟:
[0036]步驟SI，實(shí)現(xiàn)模擬輸入信號(hào)的縮放；
[0037]步驟S2，將縮放后的模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
[0038]步驟S3，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行降采樣；
[0039]步驟S4，計(jì)算降采樣后的數(shù)據(jù)在一固定長(zhǎng)度內(nèi)的功率均值；
[0040]步驟S5，把功率均值轉(zhuǎn)成LOG值，然后在LOG域計(jì)算與第一預(yù)設(shè)參考功率的差值，最后編碼成模擬VGA的增益系數(shù)；
[0041]步驟S6，利用所述的模擬VGA的增益系數(shù)增益功率均值；
[0042]步驟S7，計(jì)算增益后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率的比值，得到功率增益系數(shù)，并把功率增益系數(shù)轉(zhuǎn)換成幅度增益系數(shù)；
[0043]步驟S8，將幅度增益系數(shù)乘以降采樣后輸出的數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)縮放。
[0044]在上述的自動(dòng)增益控制方法中，所述步驟S3包括:首先，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)若干個(gè)半帶濾波器，每一個(gè)半帶濾波器后進(jìn)行一次2倍的抽取，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)FIR濾波器，進(jìn)行最后一級(jí)抽取。
[0045]在上述的自動(dòng)增益控制方法中，所述步驟S5中，所述的功率均值轉(zhuǎn)換到LOG值，
指:首先通過(guò)移位運(yùn)算轉(zhuǎn)換成以2為底的LOG值，基于數(shù)學(xué)關(guān)系式:.,log 2(P)
「00461 log 10( /)) =-:^
_b」 &log 2(10)，
[0047]其中，P是功率均值；
[0048]然后乘以一個(gè)常數(shù)，得到以10為底的LOG值。
[0049]在上述的自動(dòng)增益控制方法中，所述的幅度增益系數(shù)，為功率增益系數(shù)的開平方。
[0050]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用半帶濾波器和FIR濾波器的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)低倍降采樣，運(yùn)算量小，頻譜特性好；同時(shí)，基于降采樣后的數(shù)據(jù)計(jì)算平均功率能減少運(yùn)算量，僅用一個(gè)功率計(jì)算單元控制兩級(jí)AGC的增益系數(shù)，并在可控的時(shí)間內(nèi)分別穩(wěn)定兩級(jí)AGC，與現(xiàn)有的方案相比，兩級(jí)AGC擴(kuò)大了動(dòng)態(tài)增益范圍，系數(shù)更新時(shí)間的可控，穩(wěn)定AGC系數(shù)的時(shí)間也是可控，不存在環(huán)路收斂時(shí)間的問(wèn)題，另外，使用中間轉(zhuǎn)化的方法使得無(wú)需特定的算法處理對(duì)數(shù)，降低了復(fù)雜度，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0051]圖1為幀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖2為本發(fā)明的自動(dòng)增益控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0053]圖3為本發(fā)明中降采樣單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0054]圖4為本發(fā)明中模擬AGC控制器的結(jié)構(gòu)圖；[0055]圖5為本發(fā)明中數(shù)字AGC控制器的結(jié)構(gòu)圖；
[0056]圖6本發(fā)明的自動(dòng)增益控制方法的流程圖；
[0057]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的AGC系數(shù)更新流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0059]本發(fā)明可被用于多種通信系統(tǒng)，如音視頻廣播、無(wú)線局域網(wǎng)、蜂窩系統(tǒng)、電力線載波系統(tǒng)等；可被用于多載波系統(tǒng)，也可用于單載波系統(tǒng)。以下是本發(fā)明基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)接收系統(tǒng)的實(shí)施例。圖1是本實(shí)施例提供的幀結(jié)構(gòu)示意圖，由若干個(gè)OFDM符號(hào)組成。
[0060]請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明之一的自動(dòng)增益控制裝置，包括:模擬VGA10、ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)11、降采樣單元12、功率計(jì)算單元13、模擬AGC控制器14、數(shù)字AGC控制器15和數(shù)字VGA16 ;模擬VGA10、ADC11、降采樣單元12和數(shù)字VGA16依次連接；功率計(jì)算單元13分別連接降采樣單元12、模擬AGC控制器14和數(shù)字AGC控制器15 ;模擬AGC控制器14分別連接模擬VGAlO和數(shù)字AGC控制器15 ;數(shù)字AGC控制器15連接數(shù)字VGA16，其中:
[0061]模擬VGAlO接收模擬信號(hào)，根據(jù)增益系數(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的放大或縮小；模擬VGAlO由模擬電路實(shí)現(xiàn)，數(shù)字電路控制；
[0062]ADClI用于將模擬VGAlO輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，模擬VGAlO基于ADClI的量程和精度縮放信號(hào)；
[0063]降采樣單元12根據(jù)后續(xù) 信號(hào)處理的需要，對(duì)ADCll的輸出信號(hào)進(jìn)行降采樣，降低數(shù)據(jù)速率后，輸出給功率計(jì)算單元13和數(shù)字VGA16 ;如圖3所示，降采樣單元12包括依次級(jí)聯(lián)的若干個(gè)半帶濾波器121和一個(gè)FIR濾波器122，其中:每一個(gè)半帶濾波器121進(jìn)行一次2倍的抽取，F(xiàn)IR濾波器122進(jìn)行最后一級(jí)抽取，降采樣總倍數(shù)為N=2~ (P廣q，N不能太大，其中，P為半帶濾波器121的個(gè)數(shù)，q為FIR濾波器122的抽取倍數(shù)。FIR濾波器122使得降采樣后輸出的信號(hào)滿足通帶、阻帶衰減和過(guò)渡帶要求，其具有多種實(shí)現(xiàn)方式，多基于窗函數(shù)設(shè)計(jì)；
[0064]本實(shí)施例中，降采樣倍數(shù)N=4，由一個(gè)HB (半帶)濾波器121和一個(gè)FIR濾波器122組成，如圖3所示，圖示中的速率關(guān)系為:fsl=2fs2=4fs3。半帶濾波器121是Kaiser窗，F(xiàn)IR濾波器122是Hamming窗；
[0065]下面給出了對(duì)一個(gè)帶寬fp=500KHz，采樣率為fs=4.8MHz的信號(hào)進(jìn)行4倍降采樣的例子，表1是關(guān)于兩級(jí)濾波器的一些參數(shù):
~參數(shù)~
輸入信號(hào)輸出信號(hào)通帶邊界阻帶邊界濾波器
濾-波器頻率(Hz) 頻率(Hz) 頻率(Hz) 頻率(Hz) 階數(shù)
[0066]______
HB (第一級(jí))4.8Μ2 4Μ500k19001c11 階
Hamming (第2.4M1.2M500k600k64 階
二級(jí))[0067]表1
[0068]第一級(jí)HB濾波器121的通帶波動(dòng)和阻帶衰減均為δ =0.001 (60dB),設(shè)計(jì)出的濾波為11階，非零系數(shù)有4個(gè)，而且中間一個(gè)是0.5，濾波過(guò)程所需的乘法運(yùn)算很少。
[0069]第二級(jí)Hamming窗濾波器的通帶和阻帶的紋波系數(shù)δ =0.0022 (53dB),共64階，有效系數(shù)有32個(gè)。
[0070]若不采用兩級(jí)級(jí)聯(lián)模式，只使用一個(gè)FIR濾波器122，滿足本設(shè)計(jì)的參數(shù)要求時(shí)，濾波器的階數(shù)至少要128階，所以本發(fā)明的結(jié)構(gòu)大大降低了濾波器的階數(shù)，減少了運(yùn)算量。
[0071]功率計(jì)算單元13對(duì)降采樣后的數(shù)據(jù)在一固定長(zhǎng)度內(nèi)計(jì)算功率平均值，將得到的功率均值傳給模擬AGC控制器14和數(shù)字AGC控制器15 ;功率計(jì)算單元13包括平方器、累加器和計(jì)數(shù)器，針對(duì)降采樣單元12的輸出，通過(guò)平方器取平方后，再通過(guò)累加器累加，得到的累加和求平均后傳輸給模擬AGC控制器14和數(shù)字AGC控制器15，由計(jì)數(shù)器控制功率計(jì)算單元13的輸入信號(hào)的長(zhǎng)度，計(jì)算的長(zhǎng)度可折中考慮增益精度和系數(shù)更新速度來(lái)設(shè)置，通過(guò)調(diào)整該長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)AGC系數(shù)更新的時(shí)間可控。本實(shí)施例中，計(jì)算一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)的所有采樣點(diǎn)功率;
[0072]模擬AGC控制器14用于控制模擬VGAlO的增益，把功率均值轉(zhuǎn)成LOG (對(duì)數(shù))值，然后在LOG域計(jì)算與第一預(yù)設(shè)參考功率Ref_powerl的差值，最后編碼成模擬VGAlO的增益系數(shù)，反饋給模擬VGA10，并輸送給數(shù)字AGC控制器15。如圖4所示，模擬AGC控制器14包括對(duì)數(shù)計(jì)算單元141、減法器1 42、加法器143、寄存器144和模擬增益系數(shù)單元145，其中:
[0073]對(duì)數(shù)計(jì)算單元141將功率均值轉(zhuǎn)成LOG值，即轉(zhuǎn)換成以10為底的LOG值，功率均值P首先通過(guò)移位運(yùn)算轉(zhuǎn)換成以2為底的LOG值，基于數(shù)學(xué)關(guān)系式:
[0074]1glO(P)-1og 2(10)
[0075]然后乘以一個(gè)常數(shù)【I/(log2 (10))】，就轉(zhuǎn)換成了以10為底的LOG值；這里沒(méi)有使用傳統(tǒng)的CORDIC算法(坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算方法)，而是通過(guò)移位和乘法實(shí)現(xiàn)以10為底的LOG值的計(jì)算，大大減少了運(yùn)算量；
[0076]減法器142計(jì)算LOG值與第一預(yù)設(shè)參考功率Ref_p0Werl的差值，得到當(dāng)前功率差值；第一預(yù)設(shè)參考功率Ref_p0Werl，是基于ADCll的量程和精度設(shè)置的，本實(shí)施例中，設(shè)置成ADCll滿量程功率的-1OdB ；
[0077]加法器143用于計(jì)算當(dāng)前功率差值與上一次增益的和，得到當(dāng)前增益值；
[0078]寄存器144用于存儲(chǔ)當(dāng)前增益值，寄存器的初始值為O ;
[0079]模擬增益系數(shù)單元145用于把當(dāng)前增益值按照模擬VGA的增益步長(zhǎng)編碼成二進(jìn)制比特形式的增益系數(shù)，反饋給模擬VGA。
[0080]數(shù)字AGC控制器15用于控制數(shù)字VGA16的增益，利用模擬AGC控制器14給出的增益系數(shù)調(diào)整當(dāng)前均值功率(功率計(jì)算單元13的輸出)，然后計(jì)算調(diào)整后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率Ref_power2的比值，并把功率增益系數(shù)(該比值)轉(zhuǎn)換成幅度增益系數(shù)前饋給數(shù)字VGA16。如圖5所示，數(shù)字AGC控制器15包括乘法器151、除法器152和幅度增益系數(shù)單元153，其中:
[0081]乘法器151將模擬VGA的增益系數(shù)與功率均值相乘，增益功率均值，使得增益后的功率均值接近下一次計(jì)算的功率均值；使用模擬VGA的增益系數(shù)調(diào)整當(dāng)前功率均值的目的在于可在模擬AGC控制器14穩(wěn)定前使能數(shù)字AGC控制器15，減少AGC過(guò)程消耗的數(shù)據(jù)，并縮短AGC穩(wěn)定的時(shí)間；
[0082]除法器152計(jì)算增益后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率Ref_p0Wer2的比值；第二預(yù)設(shè)參考功率Ref_power2，是根據(jù)后續(xù)數(shù)字信號(hào)處理的需要設(shè)置的；
[0083]幅度增益系數(shù)單元153用于將功率增益系數(shù)(比值)轉(zhuǎn)換成幅度增益系數(shù)前饋給數(shù)字VGA16。幅度增益系數(shù)，具體為功率增益系數(shù)的開平方，為方便硬件設(shè)計(jì)，A可通過(guò)移位約等于2的整數(shù)次冪，但精度略有損失；
[0084]數(shù)字VGA16接收降采樣單元12輸出的信號(hào)，將該信號(hào)乘以幅度增益系數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的縮放，由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系數(shù)設(shè)計(jì)成2的整數(shù)次冪時(shí)，乘法可通過(guò)移位實(shí)現(xiàn)。
[0085]請(qǐng)參閱圖6，本發(fā)明之二的基于本發(fā)明之一的自動(dòng)增益控制方法，具體包括下列步驟:
[0086]步驟SI，通過(guò)模擬VGAlO實(shí)現(xiàn)模擬輸入信號(hào)的縮放；
[0087]步驟S2，通過(guò)ADCll將縮放后的模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
[0088]步驟S3，通過(guò)降采樣單元12對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行降采樣，降低數(shù)據(jù)速率；具體為:首先，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)若干個(gè)半帶濾波器121，每一個(gè)半帶濾波器121后進(jìn)行一次2倍的抽取，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)FIR濾波器122，進(jìn)行最后一級(jí)抽取，降采樣總倍數(shù)為Ν=2~ (ρα,Ν不能太大，其中，P為半帶濾波器121個(gè)數(shù)，q為最后一級(jí)FIR濾波器122的抽取倍數(shù)；
[0089]步驟S4，通過(guò)功率計(jì)算單元13計(jì)算降采樣輸出數(shù)據(jù)功率的均值，即:對(duì)降采樣后的數(shù)據(jù)在一固定長(zhǎng)度內(nèi)計(jì)算功率平均值，本實(shí)施例中，計(jì)算一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)的所有采樣點(diǎn)功率;
[0090]步驟S5，通過(guò)模擬AGC控制器14進(jìn)行模擬增益計(jì)算:把步驟S4給出的功率均值轉(zhuǎn)成LOG (對(duì)數(shù))值，然后在LOG域計(jì)算與第一預(yù)設(shè)參考功率Ref_p0Werl的差值，最后編碼成模擬VGA的增益系數(shù)；其中，第一預(yù)設(shè)參考功率Ref_p0Werl，是基于模數(shù)轉(zhuǎn)換的量程和精度設(shè)置的；功率均值轉(zhuǎn)換到LOG值，是轉(zhuǎn)換成以10為底的LOG值，結(jié)合到硬件實(shí)現(xiàn)，功率均值P首先通過(guò)移位運(yùn)算轉(zhuǎn)換成以2為底的LOG值，基于數(shù)學(xué)關(guān)系式:
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)增益控制裝置，包括模擬VGA、ADC和數(shù)字VGA，其特征在于，所述自動(dòng)增益控制裝置還包括降采樣單元、功率計(jì)算單元、模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器；所述模擬VGA、ADC、降采樣單元和數(shù)字VGA依次連接；所述功率計(jì)算單元分別連接降采樣單元、模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器；所述模擬AGC控制器分別連接模擬VGA和數(shù)字AGC控制器；所述數(shù)字AGC控制器連接數(shù)字VGA，其中: 降采樣模塊，用于對(duì)所述ADC的輸出信號(hào)進(jìn)行降采樣，降低數(shù)據(jù)速率后，輸出給所述功率計(jì)算單元和數(shù)字VGA ； 功率計(jì)算單元，用于對(duì)降采樣后的數(shù)據(jù)在一固定長(zhǎng)度內(nèi)計(jì)算功率平均值，將得到的功率均值傳給所述模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器； 模擬AGC控制器，根據(jù)所述功率均值與第一預(yù)設(shè)參考功率計(jì)算所述模擬VGA的增益系數(shù)，并傳給所述模擬VGA和數(shù)字AGC控制器； 數(shù)字AGC控制器，利用所述模擬VGA的增益系數(shù)增益所述功率均值，然后根據(jù)增益后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率計(jì)算幅度增益系數(shù)，前饋給所述數(shù)字VGA。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于，所述降采樣模塊包括依次級(jí)聯(lián)的若干個(gè)半帶濾波器和一個(gè)FIR濾波器，其中: 每一個(gè)半帶濾波器后進(jìn)行一次2倍的抽取； FIR濾波器進(jìn)行最后一級(jí)抽取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于，所述功率計(jì)算單元包括平方器、累加器和計(jì)數(shù)器，其中: 平方器，用于對(duì)所述降采樣單元的輸出取平方，將取得的平方值傳給所述累加器；累加器，用于將接收的平方值累加，得到的累加和求平均后傳輸給所述模擬AGC控制器和數(shù)字AGC控制器； 計(jì)數(shù)器，用于控制輸入信號(hào)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)AGC系數(shù)更新時(shí)間可控。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于，所述模擬AGC控制器包括對(duì)數(shù)計(jì)算單元、減法器、加法器、寄存器和模擬增益系數(shù)單元，其中: 對(duì)數(shù)計(jì)算單元，將所述功率均值轉(zhuǎn)成LOG值； 減法器，計(jì)算LOG值與第一預(yù)設(shè)參考功率Ref_p0Werl的差值，得到當(dāng)前功率差值，并給所述加法器； 加法器，用于計(jì)算當(dāng)前功率差值與上一次增益值的和，得到當(dāng)前增益值，并把增益值給所述的寄存器和模擬增益系數(shù)單元； 寄存器，用于存儲(chǔ)當(dāng)前增益值； 模擬增益系數(shù)單元，用于把當(dāng)前增益值按增益步長(zhǎng)編碼成增益系數(shù)，反饋給所述的模擬 VGA。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于，所述對(duì)數(shù)計(jì)算單元將所述功率均值轉(zhuǎn)換成以10為底的LOG值，功率均值P首先通過(guò)移位運(yùn)算轉(zhuǎn)換成以2為底的LOG值，基于數(shù)學(xué)關(guān)系式:..1oii 2(尸) log 10(/3)= b v ’ ^ ' log 2(10) 然后乘以一個(gè)常數(shù)，轉(zhuǎn)換成以10為底的LOG值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于，所述數(shù)字AGC控制器包括乘法器、除法器和幅度增益系數(shù)單元，其中: 乘法器，將模擬VGA的增益系數(shù)與功率均值相乘，增益功率均值； 除法器，計(jì)算增益后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率的比值，得到功率增益系數(shù)； 幅度增益系數(shù)單元，用于將功率增益系數(shù)轉(zhuǎn)換成幅度增益系數(shù)，前饋給所述數(shù)字VGA。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于，所述的幅度增益系數(shù)，為功率增益系數(shù)的開平方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)增益控制裝置，其特征在于，可以先計(jì)算模擬VGA的增益系數(shù)，再計(jì)算幅度增益系數(shù)；也可以在穩(wěn)定模擬VGA的增益系數(shù)之前使能幅度增益系數(shù)的計(jì)算，通過(guò)控制兩級(jí)AGC的調(diào)整時(shí)間實(shí)現(xiàn)AGC穩(wěn)定時(shí)間可控。
9.一種基于權(quán)利要求1所述自動(dòng)增益控制裝置的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于，包括下列步驟: 步驟S1，實(shí)現(xiàn)模擬輸入信號(hào)的縮放； 步驟S2，將縮放后的模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 步驟S3，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行降采樣； 步驟S4，計(jì)算降采樣后的數(shù)據(jù)在一固定長(zhǎng)度內(nèi)的功率均值； 步驟S5，把功率均值轉(zhuǎn)成LOG值，然后在LOG域計(jì)算與第一預(yù)設(shè)參考功率的差值，最后編碼成模擬VGA的增益系數(shù)； 步驟S6，利用所述的模擬VGA的增益系數(shù)增益功率均值； 步驟S7，計(jì)算增益后的功率均值與第二預(yù)設(shè)參考功率的比值，得到功率增益系數(shù)，并把功率增益系數(shù)轉(zhuǎn)換成幅度增益系數(shù)； 步驟S8，將幅度增益系數(shù)乘以降采樣后輸出的數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)縮放。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于，所述步驟S3包括:首先，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)若干個(gè)半帶濾波器，每一個(gè)半帶濾波器后進(jìn)行一次2倍的抽取，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)FIR濾波器，進(jìn)行最后一級(jí)抽取。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于，所述步驟S5中，所述的功率均值轉(zhuǎn)換到LOG值，指:首先通過(guò)移位運(yùn)算轉(zhuǎn)換成以2為底的LOG值，基于數(shù)學(xué)關(guān)系式:
1glOC/3)= l0g2(P)
丨 og2(丨 O)， 其中，P是功率均值； 然后乘以一個(gè)常數(shù)，得到以10為底的LOG值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于，所述的幅度增益系數(shù)，為功率增益系數(shù)的開平方。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK103490740SQ201310451531
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】王紅美, 尹汝潑, 潘科 申請(qǐng)人:上海貝嶺股份有限公司