CN101013914B - 一种用于wcdma移动终端的自动增益控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于WCDMA移动终端的自动增益控制方法及装置，由模数转换模块从可变增益控制器接收信号数据，进行模数转换后输出；功率评估模块接收数字信号，以设定的评估速率对接收信号进行功率估计；功率值求差模块对估计功率值与目标功率值求差得到功率差值，并根据该差值与预设的功率估计频率门限值的比较结果向反馈功率评估频率的调整信号；滤波器模块用于对所述功率差值进行滤波，得到滤波后的功率差值；自动增益控制模块根据滤波后的功率差值和增益控制参数得到增益调整值，按照预先设定的控制策略，以该增益调整值对增益器件进行增益控制。本发明可确保WCDMA终端能够在各种场景下，快速实现增益控制的锁定，并保持整个增益控制的稳定性。

Description

一种用于WCDMA移动终端的自动增益控制方法及装置 

技术领域

本发明涉及移动通信领域中移动终端的自动增益控制系统，尤其涉及宽带码分多址接入(WCDMA)移动终端的自动增益控制(AGC)装置及方法。 

背景技术

对于无线接收机来讲，信道环境非常复杂，接收信号强度变化很大，因此，无线接收机都具有一个自动增益控制系统，该系统根据当前接收的无线信号的强弱，动态调整接收机的接收增益；使接收到的信号经过模数(AD)转换后，得到的数字信号保持在比较稳定的范围内，从而保证数字基带接收机的性能和AD器件的性能达到最优化。 

增益控制的放大器通常有多个物理器件，一般至少要包含一个或多个低噪声放大器和一个可变增益放大器，有时接收机的混频器也可以提供一定的增益。如图1所示，显示了一个典型的自动增益控制系统，该系统包括一个低噪声放大器，一个混频器，一个可变增益放大器。低噪声放大器和混频器一般不支持可变增益控制，只有打开和关闭两种状态，对于可变的动态的增益控制，主要倚赖于可变增益放大器。 

在WCDMA无线通信系统中，移动终端工作在2GHz的频段，这个频段的波长很短，因此，由于移动引起的多径衰落非常明显。这对于接收增益的控制带来了很大的挑战。 

由于自动增益控制装置对无线接收机的性能影响很大，关于这方面的发明专利非常多，几乎每家通信公司都有自己的这方面的专利。鉴于无线信道的复杂性，自动增益控制装置主要面临的挑战有两点：一是需要快速跟踪无线信道信号能量的快速变化；二是能够应付无线信道环境中由于脉冲噪声或者快衰落引起的脉冲响应。这两个挑战通常是互相矛盾的，为了应付信号能量的快速变化，自动增益控制系统需要能够快速调整接收增益，而为了防止 脉冲噪声等引起的冲击，则又不能调节得太快。对于一个稳定的自动增益控制装置，需要在这两方面做权衡，从而得到优良的增益控制性能。已经公布的专利中，很多都是针对这两个问题而提出的解决方法。 

针对自动增益控制装置，目前的专利基本可以分为两种方法，一种是模拟增益控制方法，一种是数字增益控制的方法。 

依靠模拟电路来对接收增益进行控制，这方面的专利非常多，尤其是电视接收机方面的专利；在通信方面的专利，如高通公司的美国专利US5469115提出了一种利用饱和积分器的模拟电路来完成AGC的控制，诺基亚网络有限公司的中国专利CN99814331，利用预定大小的增益控制步进量以模拟方式实现可调信号的自动增益控制的装置，并通过特定方式实现数字化信号的反向增益控制的装置，使得在数字调节之后，信号的功率与模拟调节之前相同。利用模拟电路来进行增益控制的优点是速度比较快，缺点是无法将增益控制与整个系统的接收机有机协调起来，另外在应付脉冲冲击方面，没有数字增益控制稳定。 

数字增益控制的专利也非常多。如诺基亚公司的美国专利US5566201中也提到了一种通用的数字增益控制方法，首先通过数字模块估计接收信号强度，然后与目标强度进行比较，比较后的误差进行滤波，然后进行增益控制，这种方法是一种通用的数字增益控制方法，与模拟增益控制的原理是一样的。实际上这些专利的最大区别就在于在于各个步骤的处理细节。比如，凯明信息科技股份有限公司的中国专利CN200510030237公开了一种TD-SCDMA系统中测量异频邻小区增益控制的方法，该方法用于加快自动增益控制的收敛速度。该方法是在收到高层发出的测量命令后，先进行初始化过程，然后再进行测量过程，利用一个表格在进行测量异频邻小区时存储各个异频邻小区对应的增益值，这样就可用前一次的增益值作为下一次测量异频邻小区的初始增益值，从而加快AGC的收敛，提高测量精度并减小测量时间。北电网络公司(Nortel Networks Corporation)美国专利US6,038,435的专利，提出了一种变步长调节的增益控制方法，从而实现比较稳定的增益控制。 

另外，对增益开关器件来讲(如低噪声放大器)，每次在开关的时候，都会带来对增益变化的干扰，主要是因为当开关某个器件时，都带来增益调整值的大范围变动。当需要提供的增益调整值的大小在这些器件的开关边界时，由于噪声或这些器件本身性能不稳定，会引起这些器件的频繁开关。从而破坏整个接收增益控制的稳定性，影响接收增益控制装置的性能，目前关于这个问题还没有专利提到。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于WCDMA移动终端的自动增益控制方法及其装置，针对WCDMA终端的自动增益控制的实际需求，优化数字自动增益控制的控制性能，确保WCDMA终端能够在各种场景下，快速实现增益控制的锁定，并保持整个增益控制的稳定性。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于WCDMA移动终端的自动增益控制方法，包括以下步骤： 

(1)以设定的评估速率对接收信号进行功率估计，得到估计功率值； 

(2)对估计功率值与目标功率值求差得到当前功率差值，并根据该功率差值与预设的功率估计频率门限值的比较结果对评估速率进行调整，具体调整方式如下：当所述功率差值的绝对值小于功率估计频率第一门限值时，将评估速率降低一个等级，直到达到最慢评估速率为止；当功率差值的绝对值大于功率估计频率第二门限值时，将评估速率提高一个等级，直到达到最快评估速率为止；当介于两个门限值之间时指示不调整评估速率，其中所述功率估计频率第二门限值大于所述功率估计频率第一门限值； 

(3)对所述功率差值进行滤波，得到滤波后的功率差值； 

(4)根据滤波后的功率差值和增益控制参数得到增益调整值，按照预先设定的控制策略，以该增益调整值对增益器件进行增益控制； 

(5)重复步骤(1)～(4)，形成闭环控制，持续跟踪接收信号功率强度变化，进行自动增益控制。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述步骤(3)在得到滤波后的功率差值后，还将该功率差值的绝对值与预设的一滤波输出门限值进行比较，当该绝对值大于该输出门限值时，输出该滤波后的功率差值，否则，输出0。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

所述步骤(3)得到滤波后的功率差值后，还利用滤波功率差值与锁定误差门限、失锁误差门限进行锁定或非锁定状态判决，方式如下： 

在失锁状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的锁定误差门限范围内且该状态持续达到了预设的锁定次数，则判定当前状态为锁定状态； 

在锁定状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的失锁误差门限范围外且该状态持续达到了预设的失锁次数，则判定当前状态为失锁状态。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

在进行频点切换时，保存当前频点的增益值和该频点的锁定状态，在接入新频点时，如之前保存有该频点的增益值，则将保存的增益值作为该频点的初始增益值，如没有，将初始增益值设置为0。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(5)中所述增益器件包括可变增益控制器和增益开关器件，所述预先设定的控制策略包括： 

确定增益开关器件本身的动态增益范围G±g1，以及噪声对增益开关器件的影响±g2，其中，G表示该器件在标准条件下能够提供的增益，±g1表示该器件增益值的可能动态范围，g2＞g1； 

在满足下面任一条件时，打开增益开关器件，将可变增益控制器上增益值减去G，由增益开关器件和可变增益放大器共同进行增益调整： 

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G+g1＜K＜G+g2； 

(b)增益调整值K满足条件：K＞＝G+g2； 

在满足下面任一条件时，关闭增益开关器件，可变增益放大器补偿所述增益开关器件关掉后需要补偿的增益值，由可变增益放大器进行增益调整： 

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G-g1＞K＞G-g2； 

(b)增益调整值K满足条件：K＜＝G-g2。 

进一步地，上述方法还可具有以下特点： 

步骤(1)中初始设定的评估速率为最快评估速率。 

本发明提供的用于WCDMA移动终端的自动增益控制装置包括前后相连的增益开关器件和可变增益控制器，两者分别对从接收信号进行固定增益、可变增益调整，其特征在于，该自动增益控制装置还包括： 

模数转换模块，用于从可变增益控制器接收信号数据，对其进行模数转换后输出； 

功率评估模块，用于从模数转换模块接收数字信号，以设定的评估速率对接收信号进行功率估计，得到估计功率值； 

功率值求差模块，用于从功率评估模块接收功率估计值，对估计功率值与目标功率值求差得到当前功率差值输出到滤波器模块，并根据该功率差值与预设的功率估计频率门限值的比较结果向功率评估模块反馈功率评估频率的调整信号； 

滤波器模块，用于对所述功率差值进行滤波，得到滤波后的功率差值； 

自动增益控制模块，用于根据滤波后的功率差值和增益控制参数得到增益调整值，按照预先设定的控制策略，以该增益调整值对增益器件进行增益控制。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点： 

所述功率值求差模块根据所述功率差值与预设的功率估计频率门限值的比较结果向功率评估模块反馈功率评估频率的调整信号的方式如下： 

当所述功率差值的绝对值小于功率估计频率第一门限值时，将评估速率降低一个等级，，直到达到最慢评估速率为止；当功率差值的绝对值大于功率估计频率第二门限值时，将评估速率提高一个等级，直到达到最快评估速率为止；当介于两个门限值之间时指示不调整评估速率，其中所述功率估计频率第二门限值大于所述功率估计频率第一门限值。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点： 

所述滤波器模块在得到滤波后的功率差值后，还将该功率差值的绝对值与预设的一滤波输出门限值进行比较，当该绝对值大于该输出门限值时，输出该滤波后的功率差值，否则，输出0。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点： 

所述滤波器模块在得到滤波后的功率差值后，还利用滤波功率差值与锁定误差门限、失锁误差门限进行锁定或非锁定状态判决，方式如下： 

在失锁状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的锁定误差门限范围内且该状态持续达到了预设的锁定次数，则判定当前状态为锁定状态； 

在锁定状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的失锁误差门限范围外且该状态持续达到了预设的失锁次数，则判定当前状态为失锁状态。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点： 

还包括总控模块，用于在进行频点切换时，保存当前频点的增益值和该频点的锁定状态，在接入新频点时，如之前保存有该频点的增益值，则将保存的增益值作为该频点的初始增益值输出到自动增益控制模块，如没有，将输出的初始增益值设置为0。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述自动增益控制模块采用的控制策略包括： 

确定增益开关器件本身的动态增益范围G±g1，以及噪声对增益开关器件的影响±g2，其中，G表示该器件在标准条件下能够提供的增益，±g1表示该器件增益值的可能动态范围，g2＞g1； 

在满足下面任一条件时，打开增益开关器件，将可变增益控制器上增益值减去G，由增益开关器件和可变增益放大器共同进行增益调整： 

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G+g1＜K＜G+g2； 

(b)增益调整值K满足条件：K＞＝G+g2； 

在满足下面任一条件时，关闭增益开关器件，可变增益放大器补偿所述增益开关器件关掉后需要补偿的增益值，由可变增益放大器进行增益调整： 

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G-g1＞K＞G-g2； 

(b)增益调整值K满足条件：K＜＝G-g2。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点： 

所述功率评估模块评估速率初始设定为最快评估速率。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点： 

所述滤波器模块为一无限冲击响应滤波器模块。 

进一步地，上述装置还可具有以下特点： 

所述增益开关器件、可变增益控制器、模数转换模块、功率评估模块、功率值求差模块、无限冲击响应滤波器模块、自动增益控制模块组成一个闭合回路，形成闭环控制，跟踪接收信号功率变化，在当前频点上自动进行增益控制调整。 

应用本发明的自动增益控制装置及方法，可以实现快速锁定、快速跟踪、稳定控制的接收增益控制。能够应付在WCDMA压缩测量模式下多个频点间的平滑跳转，提高压缩模式下手机的工作效率和性能；能够对抗噪声引起的波动；能够跟踪到接收信号的快衰落。 

附图说明

图1是现有的一个典型的自动增益控制系统结构图； 

图2是本发明实施例中的用于WCDMA移动终端的自动增益控制装置的结构框图； 

图3是本发明实施例的自动增益控制装置中IIR滤波器的结构示意图； 

图4是本发明实施例中根据功率值误差反馈控制功率评估模块的频率示意图； 

图5是本发明实施例中IIR滤波器进行过滤噪声过程的示意图； 

图6是本发明实施例中IIR滤波器进行锁定判决示意图； 

图7是本发明实施例中IIR滤波器进行失锁判决示意图； 

图8是本发明实施例中增益开关器件从关闭到打开的规则1的示意图； 

图9是本发明实施例中增益开关器件从关闭到打开的规则2的示意图； 

图10是本发明实施例中增益开关器件从打开到关闭的规则1的示意图； 

图11是本发明实施例中增益开关器件从打开到关闭的规则2的示意图； 

图12是本发明实施例中压缩测量模式下，增益控制具体实施方式示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。 

本发明针对WCDMA终端的自动增益控制的实际需求，针对数字增益控制方法提出了一系列的特殊处理过程，用于优化数字自动增益控制的控制性能。以确保WCDMA终端能够在各种场景下，快速实现增益控制的锁定，并保持整个增益控制的稳定性。具体而言，就是要达到如下目的： 

(1)增益控制锁定速度快，能够跟踪信号的快速变化和衰落； 

增益控制的频率、增益控制步长根据接收信号强度的变化自动调整，确保整个增益控制在初始化后能够快速锁定；另外信号强度快速变化时，增益控制能够跟得上。 

(2)频点切换时，加快初始化进程； 

切换到新的频点时，如果该频点已经有测量过的增益值，则用测量过的增益值作为初始值，加快增益初始化时的锁定速度。减少压缩模式和异频测量时，自动增益控制的冲击响应，提高WCDMA压缩测量模式下的工作效 率。 

(3)减少增益开关器件(如低噪声放大器或者混频器)的频繁开关引起的脉冲响应； 

对增益开关器件进行复杂的开关管理，防止增益开关器件由于脉冲噪声等造成器件的频繁开关，减少增益开关器件(如低噪声放大器等)引起的脉冲响应。 

(4)保持增益控制的稳定性，对抗快衰落或脉冲噪声引起的冲击 

在增益控制达到要求后，自动修改增益控制的频率和增益控制的步长，设置控制门限，对抗快衰落和脉冲噪声，保持整个增益控制系统的稳定。 

如图2所示，显示了本实施例中的自动增益控制装置的简单框图。与图1所示的现有自动增益控制装置相比，除了可变增益控制器、混频器、低噪声放大器之外，该装置还包括如下几个部分： 

1、功率评估模块，负责计算接收信号的功率值。 

该模块有多种估计频率，用于对功率进行从粗略到精细，从快速到慢速估计，以便准确确定增益控制需求。初始化时，使用快速功率估计模式，估计功率的精确度比较低，但速率很快，保证增益能够尽快接近目标功率值；当功率误差达到一定的条件后，适当拉长功率评估的时间，提高功率估算精度，保证增益能够比较稳定的控制在目标值附近。具体实现时，可以在该模块中配置若干估计速率的评估模式，根据不同的估计速率，配置不同速率的评估模式。 

2、功率值求差模块，负责计算接收信号功率与参考功率(即目标功率)的差值，即功率差值。 

该模块除了计算功率差值外，还根据设定的门限值，向功率评估模块反馈功率评估频率的调整信号。针对功率评估模块提供的控制频率，需要设置相应的门限，一旦计算得到的功率误差小于指定的门限，就控制功率评估模块的估计频率降低，一旦高于某个门限，就提高功率控制的频率，加快调整速度。 

3、IIR滤波器模块，负责对误差进行平滑滤波，降低脉冲响应对增益控制系统的冲击。 

该模块除了对功率误差滤波处理，还负责判断当前增益控制是否已经锁定(具体方式见下文)。另外该模块需要设置一个门限，只有误差大于该门限值时，才将误差值输出给后面的模块进行调整。这样做的目的是避免由于噪声的影响，使增益控制不断振荡。如图3所示，是一个通用的滤波器结构图，其中，α、K的值可以根据实际需要进行设置。 

4、自动增益控制模块 

该模块根据滤波后的功率差值和增益控制参数得到增益调整值，按照预先设定的控制策略，以该增益调整值对增益器件进行增益控制。其中包括对低噪声放大器和混频器等开关器件的管理，防止低噪声放大器和混频器频繁开关。 

5、总控模块 

该模块负责多个频点的切换管理，在初始控制时，设置初始增益。满足在压缩测量模式下，保证在多个频点间能够快速平滑的切换，保证每个频点都能保持锁定。 

6、模数转换模块，在功率评估模块之前，用于从可变增益控制器接收信号数据对其进行模数转换。 

基于上面所述的自动增益控制装置，本实施例中进行自动增益控制的方法，包括如下步骤。 

第一步：设置初始增益值 

总控模块设置初始增益，如果之前有保存的初始增益值Gain_initial，则设置增益值为该初始增益值，否则初始增益值设置为0。 

第二步：接收功率评估 

首先配置为最快速功率估计模式，即以最快评估速率对接收信号进行功率估计，得到当前接收信号的估计功率值estimated_power。后面需要根据第三步的反馈，调整功率估计的频率(即调整评估速率)，在本实施例中是每 次调整降低一级或升高一级，直到该模块的调整极限(最快或者最慢)。 

第三步：功率值求差 

将功率估计值estimated_power与目标值de_power求差，得到当前功率差值sub_power。将|sub_power|与设置的功率估计频率门限值feq_power_low比较，如果|sub_power|＜freq_power_low，反馈控制第二步的功率评估模块的估计频率降低一级，如果|sub_power|大于另外一个门限freq_power_high，则反馈控制功率评估模块的估计频率升高一级。若|sub_power|在两个门限值feq_power_low、freq_power_high之间，则反馈控制功率评估模块不改变现有估计频率，以当前估计频率进行功率估计。 

第四步：功率差值IIR滤波 

将sub_power利用IIR滤波器进行滤波，得到滤波后的功率误差filter_power，首先对|filter_power|与设置的输出门限step_power进行比较，当|filter_power|＞step_power时，输出filter_power，否则认为filter_power为噪声，不输出或者输出filter_power＝0。 

另外需要调整当前的锁定状态，判断策略如下： 

如果当前在unlock状态下，比较filter_power与锁定误差门限lock_power，若filter_power＜lock_power，并持续设定的次数lock_counter，则设定状态为LOCK； 

如果当前在lock状态下，比较filter_power与锁定误差门限unlock_power，若filter_power＞unlock_power，且持续设定的次数unlock_counter，则设置状态为UNLOCK。 

对于整个接收机来讲，只有当AGC Lock之后才能启动接收机进行同步和符号接收。否则接收机的性能会受到很大的影响。严格的lock判决，防止出现误判，可以提高接收机的性能。 

第五步：利用增益误差计算得到增益调整值，对增益器件进行增益控制； 

由于功率采用dB表示，则所得功率误差即对应增益误差，增益误差的正负，分别表示需要减小或增大增益，结合增益控制相关参数和控制策略，计算得到增益调整值，并对各个增益器件进行增益控制。射频增益器件包括 低噪声放大器、混频器、可变增益放大器等。 

由于增益器件包含一些增益开关器件(例如低噪声放大器、混频器)，因此设置如下的控制策略对这种增益开关器件进行管理： 

1、根据增益开关器件的性能指标确定器件本身的动态增益范围G±g1。其中G表示该器件在标准条件下能够提供的增益，±g1表示该器件增益值的可能动态范围。因为对于真实的物理器件来讲，其参数都有一定的误差范围。文中±g1指的是该器件的误差范围(主要受工艺、温度及其他外围环境的影响)。 

2、确定噪声对增益开关器件(如LNA和混频器)的影响±g2。(其中g2＞g1) 

3、如果增益开关器件需要打开，则必须满足下面任一条件： 

(a)连续指定次数(open_count)的增益调整值K都满足条件： 

G+g1＜K＜G+g2；(参看图6) 

(b)增益调整值K满足条件：K＞＝G+g2；(参看图7) 

增益开关器件从关闭到打开则必须满足上述两个规则中的任一条。文中K指的是系统需要提供的增益总和，需要由开关增益器件和可变增益器件一起提供。开始时开关增益器件是关闭的，这时的增益都是由可变增益器件提供。当开关增益器件打开时，该器件提供的增益是G，由于我们的总增益是K，因此此时需要对可变增益器件的增益值进行调整，减少增益值的大小为G。 

4、如果增益开关器件需要关闭，则必须满足下面任一条件： 

(a)连续指定次数(close_count)的增益调整值K都满足条件： 

G-g1＞K＞G-g2；(参看图8) 

(b)增益调整值K满足条件：K＜＝G-g2；(参看图9) 

增益开关器件从打开到关闭则必须满足上述两个规则中的任一条。 

第六步：闭环控制 

不断重复第一步～第五步，跟踪接收信号功率强度的变化。 

第七步：当前频点的增益值保存 

当需要离开该频点时，保存该频点的增益调整值到Gain_initial里作为该频点的初始增益值，并保存该频点的锁定状态。 

第八步：对于切换到新频点的操作，按照如下过程进行： 

如果接入的频点是新的频点，没有经验增益保存值，设置初始增益值为0，则重复第一到第七步。如果切换到的频点是已经测量过的频点，则调入之前保存的增益值，作为初始增益，然后重复第一到第七步，从而加快增益控制的锁定速度。 

基于上述的自动功率控制装置及方法，下面介绍几个具体实施例。 

实施方式1：根据当前误差反馈控制功率评估频率的实施方式 

参看图4，设置两个门限freq_power_low、freq_power_high，假设我们使用的功率评估模块的评估频率有三级，评估所用的时间分别为1、2、4。在刚初始化时，功率误差绝对值|sub_power|比较大，功率评估频率设置为最快，用时为1，经过三次调整后，sub_power的绝对值小于freq_power_low，功率评估模块的评估频率降低，用时为2，到第四次调整时，由于|sub_power|＜freq_power_low，继续降低功率评估频率，评估时间用时为4，因为这是功率评估模块的最低速率，所以到第五次调整时继续使用最小的评估频率，时间为4；后面由于信号发生了快速变化，误差突然变大，|sub_power|＞freq_power_high，因此提高评估频率，评估时间降为2，再降为1，进行快速评估跟踪，一旦|sub_power|＜freq_power_low，则控制降低评估频率，时间拉长为2并继续拉长为4，实现比较慢的功率评估频率。 

实施方式2：在IIR滤波器输出时设置门限，过滤噪声。 

参看图5，设置一个门限step_power，用于过滤噪声。在整个控制过程中，调整了很多次(参看虚线)，但只有当|filter_power|＞step_power时，才输出filter_power，否则输出都是0，从图中可以看出，只有3次的调整是有 效的，其余的都认为是噪声引起的波动，不需要输出调整量，从而过滤了噪声引起的影响。 

实施方式3：锁定和失锁判决的具体实施方式 

锁定判决具体实现参看图6，设置一个锁定门限lock_error_ref，设置持续锁定次数lock_count＝15。开始时处于失锁状态，状态值lock_state＝0。后来的功率误差都落在lock_error_ref内，当连续15次调整的误差都在lock_error_ref内后，则判决lock状态达到，设置lock_state＝1，此时为锁定状态。 

失锁判决具体实现参看图7，设置一个失锁门限unlock_error_ref，设置持续失锁次数unlock_count＝15。开始时处于锁定状态，状态值lock_state＝1。后来的功率误差都大于unlcok_error_ref，即都在unlcok_error_ref值以外，当连续15次调整的误差都大于unlock_error_ref，则判决lock状态为失锁，设置lock_state＝0，此时为失锁状态。 

实施方式4：增益开关器件打开和关闭的具体实施方式 

参看图8，设置open_count＝7，初始需要改变状态的增益开关器件处于关闭状态，增益调整值K处在开关门限G以下。下一次调整时，发现调整后的增益调整值K大于G+g1而小于G+g2，计数器加1，(此时调整的增益值是在可变增益放大器上，增益开关器件并不打开)，新的调整到来时，判断新的增益调整值K是否依然满足上面的条件，如果满足，则计数器加1，否则计数器清零，重新累计。当计数器的值达到指定次数(open_count)后，打开增益开关器件，同时将可变增益放大器上的增益值减掉打开器件引起的增益变化G，这样新的增益值就由增益开关器件的增益G和可变增益放大器的增益补偿值共同提供。 

参看图9，当信号强度变化非常大，在调整时发现增益调整值K大于G+g2；则不必等待计数器达到指定次数(open_count)，直接打开增益开关器件。并在可变增益放大器上将增益值减去G’，用剩下的增益值控制可变 增益放大器。 

参看图10，为关闭增益器件的具体实施，当前需要调整的增益开关器件处于打开状态，新的调整到来时，发现期望调整的增益调整值K1在G-g1和G-g2之间，这意味着我们必须要关闭增益开关器件，才能调整到期望的增益值上(因为此时可变增益放大器已经达到最小值，不能继续提供更小的增益值)。此时不能直接将增益值K1调整到期望的增益调整值K上(即不能直接关闭增益开关器件)，因此这一步调整只能是将可变增益放大器的增益值设置为最小值，增益开关器件保持打开。然后计数器开始计数，如果一直处于这种状态下，计数器达到指定计数值(close_count，此处设置值为6)之后，才真正改变增益，将增益开关器件关闭，可变增益放大器补偿关掉后需要补偿的增益值，从而设置K1与K相等。 

参见图11，如果发现增益的变化很大，增益调整值K1直接小于G-g2的范围，则不需要等到计数器达到指定的计数次数(close_count)，可直接关闭增益开关器件，并将增益调整值K1调整到期望的增益调整值K上。 

实施方式5：两个频点的压缩测量模式下的具体实施方式 

在WCDMA的压缩测量模式下，最常用的是工作频点与压缩测量频点的来回切换，下面介绍一下这种环境下的具体实施方式。 

图12显示了在这种情景下的具体实施方式，在这种情景下，freq0通常已经处于锁定状态。刚开始进入压缩测量模式时，freq1没有经验的增益值。这样在freq0的工作时间结束时，首先保存freq0的增益值freq0_agc，由于freq1没有经验值，因此初始增益为0，然后在freq1频点开始增益控制；Freq1工作结束时，首先保存freq1的增益值freq1_agc，然后重新配置为前面保存的增益值freq0_agc，在频点0上继续工作；当freq0结束，再次进入freq1时，由于前面已经有freq1的经验值freq1_agc，因此初始增益值为前面保存的经验值，在这个基础上继续进行增益控制。 

应用本发明上述的技术方案，可以实现快速锁定、快速跟踪、稳定控制 的接收增益控制。能够应付在WCDMA压缩测量模式下多个频点间的平滑跳转，提高压缩模式下手机的工作效率和性能；能够对抗噪声引起的波动；能够跟踪到接收信号的快衰落。具体效果如下： 

(1)增益控制锁定速度快，能够跟踪信号的快速变化 

增益控制的频率、增益控制步长根据实际环境，全部自动调整。当误差比较大时，增益控制频率快，增益控制步长大，确保整个增益控制在误差比较大时能够快速调整，随着误差的减小，增益控制的频率逐渐降低，增益控制步长逐步减小。 

(2)频点切换时，通过设置增益初始值，加快初始化进程，并且保证压缩测量模式下，频点之间切换时，增益控制的平滑过渡。 

切换到新的频点时，如果该频点已经有测量过的增益值，则用测量过的增益值作为增益初始值，加快增益初始化时的锁定速度。减少压缩模式和异频测量时，自动增益控制的冲击响应，这对于提高WCDMA压缩模式工作效率非常关键。 

(3)减少增益开关器件(如低噪声放大器或者混频器)的频繁开关引起的脉冲响应。 

针对具体的物理器件，设置两个门限g1和g2，辅助对增益开关器件(低噪声放大器或混频器)进行开关管理。通过门限g1，避免当增益调整值处在开关门限边缘时，由于噪声或信号的小幅抖动引起的器件的频繁关闭。通过门限g2的限制，又可以在需要的增益变化比较大时，立刻调整增益器件的状态，快速跟踪信号的强弱变化。 

增加了这样的控制策略后，可以很大程度地避免增益开关器件的频繁开关对增益控制系统的冲击，保持整个控制系统的稳定，提供优良的增益控制性能。 

(4)保持增益控制的稳定性，对抗快衰落或噪声引起的冲击。 

在增益控制达到要求后，自动修改增益控制的频率和增益控制的步长，使整个系统在快衰落和脉冲噪声的影响下可以保持稳定。另外设置控制门限step_power，过滤背景噪声引起的波动，从而保持整个增益控制系统的稳定。 

应该说明的是，在实施例中虽然采用了为达到以上效果所对应的各种控制手段，但本发明也可以对这些控制手段分别采用或任意组合采用。 

Claims (12)

1.一种用于WCDMA移动终端的自动增益控制方法，包括以下步骤：

(1)以设定的评估速率对接收信号进行功率估计，得到估计功率值；

(2)对估计功率值与目标功率值求差得到当前功率差值，并根据该功率差值与预设的功率估计频率门限值的比较结果对评估速率进行调整，具体调整方式如下：当所述功率差值的绝对值小于功率估计频率第一门限值时，将评估速率降低一个等级，直到达到最慢评估速率为止；当功率差值的绝对值大于功率估计频率第二门限值时，将评估速率提高一个等级，直到达到最快评估速率为止；当介于两个门限值之间时指示不调整评估速率，其中所述功率估计频率第二门限值大于所述功率估计频率第一门限值；

(3)对所述功率差值进行滤波，得到滤波后的功率差值；

(4)根据滤波后的功率差值和增益控制参数得到增益调整值，按照预先设定的控制策略，以该增益调整值对增益器件进行增益控制；

(5)重复步骤(1)～(4)，形成闭环控制，持续跟踪接收信号功率强度变化，进行自动增益控制；

步骤(4)中所述增益器件包括可变增益控制器和增益开关器件，所述预先设定的控制策略包括：

确定增益开关器件本身的动态增益范围G±g1，以及噪声对增益开关器件的影响±g2，其中，G表示该器件在标准条件下能够提供的增益，±g1表示该器件增益值的可能动态范围，g2＞g1；

在满足下面任一条件时，打开增益开关器件，将可变增益控制器上增益值减去G，由增益开关器件和可变增益放大器共同进行增益调整：

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G+g1＜K＜G+g2；

(b)增益调整值K满足条件：K＞＝G+g2；

在满足下面任一条件时，关闭增益开关器件，可变增益放大器补偿所述增益开关器件关掉后需要补偿的增益值，由可变增益放大器进行增益调整：

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G-g1＞K＞G-g2；

(b)增益调整值K满足条件：K＜＝G-g2。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)在得到滤波后的功率差值后，还将该功率差值的绝对值与预设的一滤波输出门限值进行比较，当该绝对值大于该输出门限值时，输出该滤波后的功率差值，否则，输出0。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)得到滤波后的功率差值后，还利用滤波功率差值与锁定误差门限、失锁误差门限进行锁定或非锁定状态判决，方式如下：

在失锁状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的锁定误差门限范围内且该状态持续达到了预设的锁定次数，则判定当前状态为锁定状态；

在锁定状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的失锁误差门限范围外且该状态持续达到了预设的失锁次数，则判定当前状态为失锁状态。

4.如权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于：

在进行频点切换时，保存当前频点的增益值和该频点的锁定状态，在接入新频点时，如之前保存有该频点的增益值，则将保存的增益值作为该频点的初始增益值，如没有，将初始增益值设置为0。

5.如权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于：步骤(1)中初始设定的评估速率为最快评估速率。

6.一种用于WCDMA移动终端的自动增益控制装置，包括前后相连的增益开关器件和可变增益控制器，两者分别对接收信号进行固定增益、可变增益调整，其特征在于，该自动增益控制装置还包括：

模数转换模块，用于从可变增益控制器接收信号数据，对其进行模数转换后输出；

功率评估模块，用于从模数转换模块接收数字信号，以设定的评估速率对接收信号进行功率估计，得到估计功率值；

功率值求差模块，用于从功率评估模块接收功率估计值，对估计功率值与目标功率值求差得到当前功率差值输出到滤波器模块，并根据该功率差值与预设的功率估计频率门限值的比较结果向功率评估模块反馈功率评估频率的调整信号，具体调整方式如下：当所述功率差值的绝对值小于功率估计频率第一门限值时，将评估速率降低一个等级，直到达到最慢评估速率为止；当功率差值的绝对值大于功率估计频率第二门限值时，将评估速率提高一个等级，直到达到最快评估速率为止；当介于两个门限值之间时指示不调整评估速率，其中所述功率估计频率第二门限值大于所述功率估计频率第一门限值；

滤波器模块，用于对所述功率差值进行滤波，得到滤波后的功率差值；

自动增益控制模块，用于根据滤波后的功率差值和增益控制参数得到增益调整值，按照预先设定的控制策略，以该增益调整值对增益器件进行增益控制；所述预先设定的控制策略包括：

确定增益开关器件本身的动态增益范围G±g1，以及噪声对增益开关器件的影响±g2，其中，G表示该器件在标准条件下能够提供的增益，±g1表示该器件增益值的可能动态范围，g2＞g1；

在满足下面任一条件时，打开增益开关器件，将可变增益控制器上增益值减去G，由增益开关器件和可变增益放大器共同进行增益调整：

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G+g1＜K＜G+g2；

(b)增益调整值K满足条件：K＞＝G+g2；

在满足下面任一条件时，关闭增益开关器件，可变增益放大器补偿所述增益开关器件关掉后需要补偿的增益值，由可变增益放大器进行增益调整：

(a)连续指定次数的增益调整值K都满足条件：G-g1＞K＞G-g2；

(b)增益调整值K满足条件：K＜＝G-g2。

7.如权利要求6所述的自动增益控制装置，其特征在于，所述滤波器模块在得到滤波后的功率差值后，还将该功率差值的绝对值与预设的一滤波输出门限值进行比较，当该绝对值大于该输出门限值时，输出该滤波后的功率差值，否则，输出0。

8.如权利要求6所述的自动增益控制装置，其特征在于，所述滤波器模块在得到滤波后的功率差值后，还利用滤波功率差值与锁定误差门限、失锁误差门限进行锁定或非锁定状态判决，方式如下：

在失锁状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的锁定误差门限范围内且该状态持续达到了预设的锁定次数，则判定当前状态为锁定状态；

在锁定状态下，若滤波后的功率差值在预先设定的失锁误差门限范围外且该状态持续达到了预设的失锁次数，则判定当前状态为失锁状态。

9.如权利要求6所述的自动增益控制装置，其特征在于：还包括总控模块，用于在进行频点切换时，保存当前频点的增益值和该频点的锁定状态，在接入新频点时，如之前保存有该频点的增益值，则将保存的增益值作为该频点的初始增益值输出到自动增益控制模块，如没有，将输出的初始增益值设置为0。

10.如权利要求6所述的自动增益控制装置，其特征在于：所述功率评估模块评估速率初始设定为最快评估速率。

11.如权利要求6所述的自动增益控制装置，其特征在于，所述滤波器模块为一无限冲击响应滤波器模块。

12.如权利要求6所述的自动增益控制装置，其特征在于，所述增益开关器件、可变增益控制器、模数转换模块、功率评估模块、功率值求差模块、无限冲击响应滤波器模块、自动增益控制模块组成一个闭合回路，形成闭环控制，跟踪接收信号功率变化，在当前频点上自动进行增益控制调整。

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