CN101431318B

CN101431318B - 自动增益控制装置及其控制方法

Info

Publication number: CN101431318B
Application number: CN2007101850751A
Authority: CN
Inventors: 卓俊铭; 李亮辉
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: CN101431318A

Abstract

一种自动增益控制(AGC)装置及其控制方法，其可在干扰存在时，改善AGC锁定有效信号能量的能力，以提升通信系统的接收器的效率。该AGC装置包含可变增益电路，以调整接收信号的能量准位。该AGC装置还包含有增益调整电路与目标值调整电路，前者可依据调整后的接收信号与一目标值，调整可变增益电路的增益，后者则可依据调整后的接收信号的强度，动态调整该目标值。

Description

自动增益控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及通信系统，尤其涉及一种通信系统的自动增益控制装置及方法。

背景技术

举凡通信领域中的各种接收器，皆有一个共同的需求，就是需要将接收信号固定于某个能量准位，这样的机制称为自动增益控制(automatic gain control，AGC)。在现有技术中，会先检测所接收到的信号能量，与一固定准位比较，以产生一比较信号，然后再反馈至前端的可编程增益放大器(programmable-gain amplifier，PGA)或是可变增益放大器(variable-gain amplifier，VGA)，调整接收信号的能量大小。依照这样的方式，在合理的接收能量范围内，可以将信号能量锁定于所希望的准位上。

然而，由于现有技术是根据接收信号的总能量与固定准位的比较，来判断能量调整的方式，所以当接收信号掺杂了不要的干扰时，会使得其能量准位有所偏差。如此，在进行模拟至数字的信号转换时，将可能造成较多的量化噪声(quantization noise)，而影响接收器的效率。

另外，其他现有技术有利用额外的干扰检测器(interference detector)来检测干扰，以尝试降低其影响。但如此一来，便需要较多额外的电路，同时若有无法检测的干扰时，将无法产生作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一，在于提供一种自动增益控制(AGC)装置及其控制方法，以解决上述问题。

本发明的目的之一，在于提供一种自动增益控制(AGC)装置及其控制方法，其可在干扰存在时，改善AGC锁定有效信号能量的能力，以提升通信系统的接收器的效率。

依据本发明的一实施例，其揭露一种自动增益控制装置，用于一通信系统的接收器。该增益控制装置包含：一可变增益电路，用以接收一接收信号，并依据一调整信号来调整该接收信号的增益，并输出一增益信号；一增益调整电路，耦接至该可变增益电路，用以依据该增益信号与一目标值来输出该调整信号；以及一目标值调整电路，耦接至该增益调整电路，用以依据该增益信号的强度，来动态调整该目标值。该增益调整电路包含：一信号转换器，将该增益信号转换成一取样信号；以及一比较电路，耦接至该信号转换器与该目标值调整电路，用以依据该取样信号与该目标值，输出一比较信号，其中该增益调整电路依据该比较信号来输出该调整信号，该信号转换器输出该取样信号至该目标值调整电路，该目标值调整电路依据该取样信号得到信号转换器的一饱和机率，并且，该目标值调整电路依据得到的一饱和机率，动态调整该目标值，该饱和机率是计数一固定时间内该取样信号发生饱和的次数。

依据本发明的另一实施例，其揭露一种自动增益控制方法，用于一通信系统的接收器。该增益控制方法包含：接收一接收信号；依据一调整信号来调整该接收信号的增益以输出一增益信号；依据该增益信号与一目标值来输出该调整信号；以及依据该增益信号的强度，调整该目标值。其中该调整目标值的步骤包含：检测该增益信号的强度是否饱和，并输出一饱和机率，该饱和机率是计数一固定时间内该增益信号发生饱和的次数；以及依据该饱和机率，动态调整该目标值。

附图说明

图1是本发明的自动增益控制(AGC)装置的一优选实施例的方块图。

图2是图1的AGC装置的细部方块图。

图3是本发明的自动增益控制(AGC)方法的一优选实施例的流程图。

附图的图号说明：

10：自动增益控制装置

11：增益调整电路 111：信号转换器

112：比较电路 113：调制电路

12：目标值调整电路 121：饱和检测器

122：比较器 123：多工器

124：加法器 13：可变增益电路

31～36：自动增益控制方法的一优选实施例的流程

具体实施方式

图1是本发明的自动增益控制(AGC)装置的一优选实施例的方块图。如图1所示，AGC装置10包含一可变增益电路13、一增益调整电路11及一目标值调整电路12，且是用于一通信系统的接收器。可变增益电路13可对一接收信号进行增益，以输出一增益信号。增益调整电路11被耦接至可变增益电路13，可依据该增益信号与一目标值(target value)，调整该接收信号的增益。目标值调整电路12则依据该增益信号的强度，动态调整该目标值。

图2是图1的AGC装置10的细部方块图。如图2所示，增益调整电路11包含一信号转换器111、一比较电路112及一调制电路113。信号转换器111从可变增益电路13接收该增益信号，并转换成一取样信号输出。在一实施例中，信号转换器111是一模拟至数字转换器(analog-to-digital converter)。

比较电路112是从信号转换器111与目标值调整电路12分别接收该取样信号与前述的目标值，并比较该取样信号的功率(或振幅)与该目标值，以输出一比较信号(亦可称为误差信号)。在一实施例中，比较电路112包含一运动平均(moving average)计算电路或积分器，以依据该取样信号的功率(或振幅)与该目标值之差，产生该比较信号。

调制电路113是依据该比较信号，产生一调整信号至可变增益电路13，以调整该接收信号的增益。调制电路113可执行脉宽调制(pulsewidth modulation，PWM)或三角积分(DELTA-SIGMA)调制，以将比较信号转成模拟的调整信号输出。在一实施例中，调制电路113还将该模拟的调整信号经由一低通滤波器(Low-pass filter，图未显示)处理后，再送至可变增益电路13。

目标值调整电路12包含一饱和检测器(saturation detector)121、一比较器122及一多工器123。饱和检测器121是耦接信号转换器111，用以检测信号转换器111是否因前述的增益信号超出其输入范围而产生饱和，并输出一饱和机率。饱和机率是计数某一固定时间内，信号转换器111发生饱和的次数。例如，若信号转换器111所输出的取样信号中，每10⁵点累积了10次饱和，则饱和机率为10^-4。当饱和机率过高，代表接收信号的增益过高。如前所述，由于该增益系基于取样信号功率与目标值的比较结果(即比较信号)来调整，所以增益过高，表示目前的目标值过高。另一方面，当饱和机率过低，则代表目前的目标值过低。此时，也代表进入信号转换器111的能量过低，如此将导致量化噪声相对于有效信号之信噪比(SNR)过低，而影响接收器的效率。由于饱和机率过高或过低都会影响效率，因此，可定出饱和机率的一容许范围，并在饱和机率不在该容许范围内时，进行目标值的动态调整，如下文所述。

比较器122系用以比较饱和检测器121所输出的饱和机率与前述的容许范围，并输出一控制信号。多工器123则依据该控制信号，选择输出下列三者其中之一，以作为新目标值：目前目标值、目前目标值与一单位值之和以及目前目标值与该单位值之差。目标值调整电路12还包含两个加法器124，以分别产生目前目标值与单位值之和以及目前目标值与单位值之差。该容许范围与单位值可依据通信系统的特性来决定及调整。

若该饱和机率位于容许范围内，表示目前的饱和机率符合要求，因此多工器123选择输出目前的目标值，以维持目标值不变。若该饱和机率小于容许范围(亦即小于容许范围的下限)，表示增益信号的功率过小，导致信号转换器111的饱和机率偏低，因此多工器123选择输出目前目标值与单位值之和(亦即将目前目标值递增一个单位值)，作为新的目标值。此新的目标值会送至比较电路112，使其产生更小的比较信号，最后会促使可变增益电路13提高接收信号的增益。如此，信号转换器111的饱和机率也会提高。

相对地，若该饱和机率大于容许范围(亦即大于容许范围的上限)，表示增益信号的功率过大，导致信号转换器111的饱和机率偏高，因此多工器123选择输出目前目标值与单位值之差(亦即将目前目标值递减一个单位值)，作为新的目标值。此新的目标值会使比较电路112产生更大的比较信号，最后会促使可变增益电路13降低接收信号的增益。如此，信号转换器111的饱和机率也会减小。藉由前述方式来动态调整目标值，便能将接收信号的增益(以及信号转换器111的饱和机率)控制在所需要的范围内。

在一实施例中，该通信系统是其有效信号具有较高的峰均值功率比(peak-to-average power ratio，PAPR)的系统，例如正交分频多工(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)系统。当有效信号的PAPR较高时，即使有干扰存在，对于接收信号(包含有效信号及干扰) 的PAPR影响并不大。由于接收信号的PAPR是与信号转换器11 1的饱和机率直接相关，因而在此实施例中，即使接收信号有干扰存在，对饱和机率影响亦不大。因此，可依据饱和机率的大小，调整出最佳的目标值。

图3是本发明的自动增益控制(AGC)方法的一优选实施例的流程图。此流程包含下列步骤：

步骤31：接收一接收信号，并依据一调整信号来调整该接收信号的增益以输出一增益信号；

步骤32：检测该增益信号的强度是否饱和，并输出一饱和机率；

步骤33：比较该饱和机率与一容许范围，并输出一控制信号；

步骤34：依据该控制信号，选择输出下列其中之一：一目标值、该目标值与一单位值之和以及该目标值与该单位值之差；

步骤35：比较该增益信号与步骤34的输出值，以产生一比较信号；以及

步骤36：对该比较信号进行调制，以产生该调整信号。前述步骤33与34中，若该饱和机率位于该容许范围内，则选择输出该目标值；若该饱和机率小于该容许范围，则选择输出该目标值与该单位值之和；若该饱和机率大于该容许范围，则选择输出该目标值与该单位值之差。以上所述是利用优选实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。大凡本领域技术人员皆能明了，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种增益控制装置，包含：

一可变增益电路，用以接收一接收信号，并依据一调整信号来调整该接收信号的增益，并输出一增益信号；

一增益调整电路，耦接至该可变增益电路，用以依据该增益信号与一目标值来输出该调整信号；以及

一目标值调整电路，耦接至该增益调整电路，用以依据该增益信号的强度，来动态调整该目标值，其中

该增益调整电路包含：

一信号转换器，将该增益信号转换成一取样信号；以及

一比较电路，耦接至该信号转换器与该目标值调整电路，用以依据该取样信号与该目标值，输出一比较信号，其中该增益调整电路依据该比较信号来输出该调整信号，

该信号转换器输出该取样信号至该目标值调整电路，该目标值调整电路依据该取样信号得到信号转换器的一饱和机率，并且，该目标值调整电路依据得到的一饱和机率，动态调整该目标值，该饱和机率是计数一固定时间内该取样信号发生饱和的次数。

2.如权利要求1所述的增益控制装置，其中该比较电路包含有一运动平均计算电路，该运动平均计算电路依据该取样信号的功率或振幅与该目标值之差，产生该比较信号。

3.如权利要求1所述的增益控制装置，其中该比较电路包含一积分器。

4.如权利要求1所述的增益控制装置，其中该增益调整电路为一脉宽调制电路、或为一三角积分调制电路。

5.如权利要求1所述的增益控制装置，其中该目标值调整电路包含：

一饱和检测器，用以检测该信号转换器是否饱和，并输出该饱和机率。

6.如权利要求1所述的增益控制装置，其中该目标值调整电路依据该饱和机率是否位于一容许范围内，动态调整该目标值。

7.如权利要求1所述的增益控制装置，其中该目标值调整电路包含：

一比较器，用以比较该饱和机率与一容许范围，并输出一控制信号；以及

一多工器，耦接至该比较器，用以依据该控制信号，选择输出下列其中之一：该目标值、该目标值与一单位值之和以及该目标值与该单位值之差。

8.一种增益控制方法，是用于一通信系统的一接收器，该增益控制方法包含：

接收一接收信号；

依据一调整信号来调整该接收信号的增益以输出一增益信号；

依据该增益信号与一目标值来输出该调整信号；以及

依据该增益信号的强度，调整该目标值，

其中该调整目标值的步骤包含：

检测该增益信号的强度是否饱和，并输出一饱和机率，该饱和机率是计数一固定时间内该增益信号发生饱和的次数；以及

依据该饱和机率，动态调整该目标值。

9.如权利要求8所述的增益控制方法，其中该目标值依据该饱和机率是否位于一容许范围内而进行动态调整。

10.如权利要求9所述的增益控制方法，其中若该饱和机率位于该容许范围内，维持该目标值不变；若该饱和机率小于该容许范围，将该目标值递增一单位值；若该饱和机率大于该容许范围，将该目标值递减一单位值。

11.如权利要求8所述的增益控制方法，其中该输出调整信号的步骤包含：

比较该增益信号与该目标值，以产生一比较信号；以及

依据该比较信号来输出该调整信号。

12.如权利要求11所述的增益控制方法，其中，对该比较信号进行一脉宽调制，以产生该调整信号。

13.如权利要求11所述的增益控制方法，其中，对该比较信号进行一三角积分调制，以产生该调整信号。