一種適用于多通道的快速功率檢測(cè)與自動(dòng)增益系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種智能天線領(lǐng)域中無線信號(hào)能量快速檢測(cè)與自動(dòng)增益控制方案，可 W有效實(shí)現(xiàn)智能天線系統(tǒng)中接收信號(hào)能量快速檢測(cè)與自動(dòng)增益控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 在智能天線系統(tǒng)中，系統(tǒng)使用多個(gè)射頻通道接收射頻信號(hào)，在基帶合成接收到的 多通道信號(hào)。在用戶多址方式上，智能天線系統(tǒng)通常使用時(shí)分多址方式分配用戶時(shí)隙，由于 不同用戶與智能天線系統(tǒng)距離的差別很大，造成到達(dá)智能天線系統(tǒng)時(shí)功率差異很大，也就 意味著智能天線系統(tǒng)在不同用戶時(shí)隙之間的接收功率存在大幅度的跳變，如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)通 道下不同用戶時(shí)隙的快速功率檢測(cè)與自動(dòng)增益控制是智能天線系統(tǒng)一個(gè)必須解決的重要 問題。
[0003] 目前智能天線系統(tǒng)中大都基于用戶時(shí)隙進(jìn)行系統(tǒng)業(yè)務(wù)分配，一般的無線帖時(shí)隙結(jié) 構(gòu)如圖2所示，在時(shí)分帖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)在每個(gè)用戶時(shí)隙預(yù)留前導(dǎo)區(qū)域發(fā)射固定的恒定功率 信號(hào)用于接收信號(hào)能量檢測(cè)和自動(dòng)增益控制，但是為了盡可能降低開銷，時(shí)隙前導(dǎo)部分通 常時(shí)間很短，有時(shí)只有1微秒左右。在物理層處理時(shí)，每個(gè)時(shí)隙下的業(yè)務(wù)分配無法準(zhǔn)確得 知，兩個(gè)用戶時(shí)隙之間可能出現(xiàn)很大幅度的功率跳變，此時(shí)需要一種快速無線信號(hào)檢測(cè)裝 置與自動(dòng)增益控制方案，W便在時(shí)隙前導(dǎo)的很短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)無線信號(hào)能量，對(duì)接收無線信 號(hào)快速實(shí)施AGC。
[0004] 現(xiàn)有的AGC方法是通過檢測(cè)數(shù)據(jù)AD(即圖2中ADl~ADN)信號(hào)能量估算天線口 處信號(hào)功率，運(yùn)種AGC方法一般是通過記憶一個(gè)用戶的上一時(shí)隙的AGC值，在上一時(shí)隙的基 礎(chǔ)上通過檢測(cè)天線口信號(hào)功率調(diào)節(jié)增益值。運(yùn)種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)通道下不同用戶時(shí) 隙的快速功率檢測(cè)與自動(dòng)增益控制，但是還存在缺點(diǎn)：需要明確得知用戶的時(shí)隙分配，但在 一些場(chǎng)合下用戶的時(shí)隙分配對(duì)物理層是不可知的，運(yùn)個(gè)時(shí)候該AGC方法就無法使用。 陽0化]例如專利號(hào)為CN201410477428- -種基于FPGA的超短波電臺(tái)數(shù)字AGC控制系統(tǒng) 和方法，它通過檢波器檢測(cè)出的中頻場(chǎng)強(qiáng)指示信號(hào)IF_RSSI為模擬信號(hào)，由A/D轉(zhuǎn)換器將此 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并送入FPGA。FPGA采用滑動(dòng)窗濾波的算法進(jìn)行信號(hào)處理，獲得 中頻信號(hào)的平均值，F(xiàn)PGA根據(jù)該中頻場(chǎng)強(qiáng)指示信號(hào)IF_RSSI進(jìn)行判斷，通過RFAGC、IFAGCl 和IFAGC2信號(hào)線來控制數(shù)控衰減器I、數(shù)控衰減器II，通過SPI接口控制可變?cè)鲆娣糯笃鳎?實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)的輸出恒定。
[0006] 該現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)如下：
[0007] (1)只適用于單個(gè)射頻通道的AGC控制，無法實(shí)現(xiàn)智能天線中多個(gè)射頻通道的能 量檢測(cè)與功率估計(jì)； 陽00引 似信號(hào)檢測(cè)與控制速度慢。由于檢測(cè)AD速度只有1. 25Mbps，無法實(shí)現(xiàn)快速功率 檢測(cè)與自動(dòng)增益控制。尤其是要求功率檢測(cè)和控制時(shí)間在IusW內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)合。
[0009] (3)未實(shí)現(xiàn)同步檢測(cè)與控制。AGC控制如果不能和用戶時(shí)隙對(duì)齊，則可能破壞用戶 時(shí)隙數(shù)據(jù)，造成傳輸誤碼。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于多通道的快速功率 檢測(cè)與自動(dòng)增益系統(tǒng)及方法，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)通道下時(shí)分用戶的快速功率檢測(cè)與自動(dòng) 增益控制，從而防止接收AD飽和，達(dá)到信號(hào)最佳接收的目的。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：
[0012] 一種適用于多通道的快速功率檢測(cè)與自動(dòng)增益系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括N個(gè) 天線、N路射頻衰減器、檢波分路、信號(hào)處理分路、帖定時(shí)模塊W及AGC模塊，
[0013] 所述檢波分路包括依次連接的合路器、檢波器和檢波AD電路，所述信號(hào)處理分路 包括依次連接的混頻器與放大器、N路中頻衰減器和N路AD;
[0014] 每路射頻衰減器的輸入端分別接收N個(gè)天線接收到的空間無線信號(hào)，經(jīng)過每路射 頻衰減器后的信號(hào)分成兩路，一路經(jīng)過檢波分路后進(jìn)入AGC模塊，另一路進(jìn)入信號(hào)處理分 路；
[0015] 所述帖定時(shí)模塊向AGC模塊提供時(shí)隙頭指示信號(hào)，所述AGC模塊預(yù)存有射頻鏈路 預(yù)算表和檢波器的器件特性曲線；
[0016] 所述AGC模塊包括時(shí)隙頭檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊、采集計(jì)數(shù)與平均電壓計(jì)算模 塊、功率查詢模塊、單天線功率計(jì)算模塊W及AGC策略實(shí)施模塊，
[0017] 所述時(shí)隙頭檢測(cè)模塊用于檢測(cè)帖定時(shí)模塊提供的時(shí)隙頭指示信號(hào)，并觸發(fā)電壓檢 測(cè)模塊開始電壓采集；
[0018] 所述電壓檢測(cè)模塊在時(shí)隙頭檢測(cè)模塊的觸發(fā)下，進(jìn)行電壓檢測(cè)；
[0019] 所述采集計(jì)數(shù)與平均電壓計(jì)算模塊用于記錄電壓的采集次數(shù)，并根據(jù)電壓檢測(cè)模 塊采集的電壓計(jì)算電壓平均值；
[0020] 所述功率查詢模塊用于根據(jù)電壓平均值在預(yù)存的檢波器的器件特性曲線中查詢 對(duì)應(yīng)的功率值P，即為天線的總功率；
[0021] 所述單天線功率計(jì)算模塊根據(jù)天線的總功率計(jì)算單個(gè)天線上的功率；
[0022] 所述AGC策略制定模塊根據(jù)單個(gè)天線的功率結(jié)合預(yù)存的射頻鏈路預(yù)算表，生成射 頻衰減控制信號(hào)和中頻衰減控制信號(hào)，射頻衰減控制信號(hào)用于控制N路射頻衰減器，中頻 衰減控制信號(hào)控制N路中頻衰減器。
[0023] 單個(gè)天線的功率Pi按照下面公式計(jì)算
[0024] Pi= (P-IOlog(N)+6)dbm
[00對(duì)其中P為總接收功率，N為天線個(gè)數(shù)。
[00%] 上述電壓檢測(cè)模塊包括采集模塊和電壓跳變沿檢測(cè)模塊，當(dāng)時(shí)隙類型為接入時(shí)隙 時(shí)，電壓跳變沿檢測(cè)模塊做電壓跳變檢測(cè)，檢測(cè)到跳變邊沿后，采集模塊進(jìn)行電壓采集；當(dāng) 時(shí)隙類型為用戶時(shí)隙時(shí)，跳過電壓跳變沿檢測(cè)模塊，采集模塊直接進(jìn)行電壓采集。
[0027] 一種適用于多通道的快速功率檢測(cè)與自動(dòng)增益方法，其特殊之處在于： 陽0測(cè)包括W下步驟：
[0029] 1】接受N路空間無線信號(hào)；
[0030] 2】經(jīng)過射頻衰減器分成兩路； 陽03U 3】檢測(cè)：
[0032] 其中一路信號(hào)依次經(jīng)過混頻器與放大器、N路中頻衰減器和N路AD，進(jìn)行信號(hào)處 理，另外一路經(jīng)過合路后進(jìn)行檢波和信號(hào)功率檢測(cè)；
[0033] 4】自動(dòng)增益控制：
[0034] 4.1】一路經(jīng)過合路器、檢波器，后通過檢波AD，測(cè)量總的電壓信號(hào)；
[0035] 4. 2】在檢測(cè)到帖定時(shí)模塊提供的時(shí)隙頭指示信號(hào)時(shí)，觸發(fā)下開始電壓采集，同時(shí) 記錄電壓的采集次數(shù)；
[0036] 4. 3】根據(jù)采集的電壓和記錄的采集次數(shù)計(jì)算電壓平均值；
[0037] 4. 4】根據(jù)電壓平均值，在預(yù)存的檢波器的器件特性曲線中查詢對(duì)應(yīng)的功率值P，即 為天線的總功率；
[0038] 4. 5】根據(jù)總功率計(jì)算得到每根天線的功率，后結(jié)合預(yù)存的射頻鏈路預(yù)算表，生成 射頻衰減控制信號(hào)和中頻衰減控制信號(hào)，射頻衰減控制信號(hào)用于控制N路射頻衰減器，中 頻衰減控制信號(hào)控制N路中頻衰減器，
[0039] 單個(gè)天線的功率Pi按照下面公式計(jì)算
[0040]Pi=(P-IOlog(N)+6) dbm
[0041] 其中P為總接收功率，N為天線個(gè)數(shù)。
[0042] 當(dāng)時(shí)隙頭指示信號(hào)為接入時(shí)隙頭指示信號(hào)，步驟4. 2】為：首先做電壓跳變檢測(cè)， 檢測(cè)到跳變邊沿后，在進(jìn)行電壓采集；
[0043] 當(dāng)時(shí)隙類型為用戶時(shí)隙時(shí)，步驟4. 2】為：跳過電壓跳變檢測(cè)，直接進(jìn)行電壓采集。 W44] 電壓信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)16次。
[0045] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：
[0046]1.支持多通道系統(tǒng)。本發(fā)明適用于多通道的智能天線系統(tǒng)，可W實(shí)現(xiàn)多通道下的 快速功率檢測(cè)與自動(dòng)增益控制；
[0047] 2.檢測(cè)和控制速度快?？蒞實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)別的檢測(cè)和控制，在速度方面優(yōu)于目前的 AGC控制方案；
[0048]3.方案簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。只需要在現(xiàn)有智能天線系統(tǒng)中加入一個(gè)合路器、一個(gè)檢波 器和一個(gè)AD即可實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0049] 圖1為AGC結(jié)構(gòu)框圖；
[0050] 圖2為為智能天線系統(tǒng)中一個(gè)典型的帖結(jié)構(gòu)；
[0051] 圖3為本發(fā)明的多通道的快速功率檢測(cè)與自動(dòng)增益系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0052]圖4為檢波器的一個(gè)典型的功率電壓特性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 本發(fā)明提出一種無線信號(hào)能量快速檢測(cè)與自動(dòng)增益控制方案。其中無線能量檢測(cè) 裝置由放大與合路系統(tǒng)，檢波系統(tǒng)，ADC及邏輯控制四個(gè)部分組成。
[0054] 如附圖3所示，天線接收空間無線信號(hào)，經(jīng)射頻衰減器后每個(gè)通道射頻信號(hào)分 為兩路，一路進(jìn)合路器