CN101611545A - 数字增益控制 - Google Patents

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Abstract

一种数字增益控制器，包括信号处理单元，用于对接收到数字信号进行处理，信号处理单元包括阈值比较器和状态机，阈值比较器用于检测所述信号幅值，在检测到所述信号的幅值低于预设阈值的次数达到预设次数时，状态机向增益转换器发送一个增益增加信息。

Description

数字增益控制
技术领域
本发明涉及应用于通信设备的数字自动增益控制(DAGC)，尤其但也不仅仅只涉及用于电力线通信的技术。
背景技术
一般地，接收器中配备有自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)电路，以便通过调整接收信号的增益，保证在输入信号电平的一段范围内维持足够的性能。众所周知，一个模拟AGC可以通过调整位于接收机前端的可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)的增益，使增益在一个闭环增益控制环路中落于模拟数字控制器的范围，来追踪输入信号功率的升降。上述功能可以通过测量经过滤波后的ADC数字功率输出并相应调整PGA的设置来实现。
一个常规的DAGC如图1所示。DAGC接收一序列由I信道和Q信道组成的数字样本。DAGC的输入端有一个基带滤波器12，用于使输入信号在流向增益控制环路14前限制在预定的频带。增益控制环路14包括一个幅度估算器18，幅度估算器18用于提供指示I信道和Q信道中所表现的信号幅度的输出，然后该幅度输出传递给泄漏积分器20。泄漏积分器20输出的信号传递给阈值比较器22，阈值比较器22用于确定是否积分信号已超过预定义的阈值——该单元的输出传递给查找表24，查找表24的输出传递给两个用于相应调整数字增益的乘法器16。
发明内容
在本发明的第一个方面，提供一种数字增益控制器，包括信号处理单元，用于对接收到的数字信号进行处理，该信号处理单元包括幅度阈值计算单元和增益控制元件；该幅度阈值计算元件用于在检测到所述信号的幅度低于预设阈值时增加一个计数值，在检测到所述信号的幅度高于所述预设阈值时减少计数值；该增益控制单元用于在确定所述计算单元统计到所述事件的出现达到预设次数时产生一个增益控制信号。
优选地，所述信号处理单元还包括测定所述信号幅度的单元。
优选地，所述信号处理单元还包括阈值比较器，用于将所述幅度与预设阈值进行比较，以提供指示所述幅度高于或低于预设阈值的输出。
优选地，所述信号处理单元还包括低通滤波器，用于去除所述信号中频率高于预设频率的成分。
所述低通滤波器为有限脉冲响应(FIR)滤波器。
优选地，所述计数值最小为0。
在本发明的一个实施例中，所述数字增益控制器还包括一个将所述计数值与预设最大计数值进行比较的单元，用以对应于所述计数值至少达到所述预设最大计数值时向所述增益控制单元反馈一个计数值已达上限的信息。
所述增益控制信号为增益衰减信号。
在本发明的另一个实施例中，所述数字增益控制器还包括一个触发所述信号处理单元的单元，用以对应于在检测到所述信号的幅度高于预设下限阈值时向所述增益控制单元发送触发信息。
在上述第一方面的一种构造中，所述数值增益控制器构造成用以与一个模拟增益控制器结合运行以实现快速增益控制，所述模拟增益控制器用于根据模拟增益控制信号降低可编程增益放大器的增益。
本发明的第二个方面提供一种数字增益控制方法，包括：接收数字信号；统计事件的出现率，该事件包括对应于检测到所述信号的幅度低于预设阈值时增加一个计数值以及对应于检测到所述信号的幅度高于所述预设阈值时减少计数值；以及在确定所述事件出现达到预设次数时，增益控制单元发送一个增益控制信号。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1示出现有的DAGC的电路图；
图2示出依据本发明实施例提供的数字增益控制器的电路图；
图3示出依据本发明实施例提供的包含触发电路的数字增益控制器的电路图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅作为实例，并不用于限定本发明的保护范围。
参阅图2，依据本发明实施例提供的一种数字增益控制器30的具体实施进行详细说明。
在数字增益控制器的输入端设置一低通有限脉冲响应(Finite ImpulseResponse，FIR)滤波器32，使得只有低频带的频率成分可以传入增益滤波器34。
增益转换器34应用于低通FIR滤波器32的输出端，以便对应于数字增益控制环路46中的状态机44提供的任一控制信号，调整I信道和Q信道输入信号的增益。
增益转换器34的输出端接幅度估算器36，幅度估算器36用于提供指示I信道和Q信道中所表现的信号幅值的输出。
上限阈值比较器38将指示幅度估算器36输出的幅度与预设上限阈值进行阈值比较。上限阈值比较器的输出传递给计数器40。上限阈值比较器38的输出指示幅度是否高于或低于上限阈值。
计数器40构造成用以在幅度低于上限阈值时增加一个计数值，在幅度高于上限阈值时减少计数值。在增益控制器开始运行时计数器40的初始值设为0。并且，计数值不能减少到0以下。
数值比较器42将计数值与预设计数值进行比较，并将指示比较结果的输出传送到状态机44。
状态机44从数值比较器42获取输入信号。当计数值超过预设数值时，状态机44向增益转换器32发送一个增益控制信号以增加数字增益。同时，状态机44还向计数器44发送一个计数复位信号，将其计数值复位到0。
为了触发数字增益控制器开始运行，增益控制环路还使用一下限阈值比较器60，图3显示出此使用情况。下限阈值比较器60构造成为在输入信号高于预设下限阈值时，向状态机66发送一个输出信号。然后状态机66向增益转换器54发送一个增益控制信号来启动增益控制操作。本领域技术人员知道下限阈值比较器60的使用是可选的。当然，也可以采用其它方法来触发数值增益控制，例如，通过信号探测器或预编程为能完成该操作的软件。
上述的数字增益控制器也可以与模拟AGC相结合使用。该模拟AGC构造成为根据增益控制信号降低PGA的增益(即跟踪下降)。另一方面，数字增益控制器构造成为根据数字增益控制信号增加增益转换器的增益(即跟踪上升)。这种方式所具有的优势在于，这两种增益控制操作互补，即一种构造成为降低增益而另外一种构造成为增加增益。所以，这种构造提供了斜降AGC，能达到并行处理。因此，可以获得更快的收敛速度。在一个常规应用中，这常常通过串行处理来实现，即数字增益控制电路必需等到模拟收敛时间设置好才开始执行。
增益控制器可以采用多种专用硬件实现，例如ASIC、FPGA或者DSP，或者改为与软件相结合。本领域技术人员知道该软件可以通过存储介质来传输，例如光或磁存储介质，或电子存储设备(例如闪存)。当然，该软件也可以通过一套计算机可读指令来传输。
本领域普通技术人员可以很容易地知道本发明的其它方面和优点，以上具体的描述并不用以限制本发明。本发明请求保护的范围参见随附的权利要求，并可结合上述描述以及附图内容加以解释。

Claims (17)

1、一种数字增益控制器，包括用于对接收到的数字信号进行处理的信号处理单元，所述信号处理单元包括幅度阈值计算单元，用于在检测到所述信号的幅度低于预设阈值时增加一个计数值，在检测到所述信号的幅度高于所述预设阈值时减少计数值；以及增益控制单元，用于在确定所述计算单元统计到所述事件出现达到预定次数时产生一个增益控制信号。
2、根据权利要求1所述的数字增益控制器，其特征在于，所述信号处理单元还包括测定所述信号幅度的单元。
3、根据权利要求1或2所述的数字增益控制器，其特征在于，所述信号处理单元还包括阈值比较器，用于将所述幅度与预设阈值进行比较，以提供指示所述幅度高于或低于预设阈值的输出。
4、根据前述任一项权利要求所述的数字增益控制器，其特征在于，所述信号处理单元还包括低通滤波器，用于去除所述信号中频率高于预设频率的成分。
5、根据权利要求4所述的数字增益控制器，其特征在于，所述低通滤波器为有限脉冲响应(FIR)滤波器。
6、根据前述任一项权利要求所述的数字增益控制器，其特征在于，所述计数值最小为0。
7、根据前述任一项权利要求所述的数字增益控制器，包括一个将所述计数值与预设最大计数值进行比较的单元，用以对应于所述计数值至少达到所述预设最大计数值时向所述增益控制单元反馈一个计数值已达上限的信息。
8、根据前述任一项权利要求所述的数字增益控制器，其特征在于，所述增益控制信号为增益衰减信号。
9、根据前述任一项权利要求所述的数字增益控制器，包括一个触发所述信号处理单元的单元，用以对应于检测到所述信号的幅度高于预设下限阈值时向所述增益控制单元发送触发信息。
10、根据前述任一项权利要求所述的数字增益控制器，其构造成为与一个模拟增益控制器结合运行以实现快速增益控制，所述模拟增益控制器用于根据模拟增益控制信号降低可编程增益放大器的增益。
11、一种数字增益控制方法，包括：
接收数字信号；
统计事件的出现率，所述事件包括对应于检测到所述信号的幅度低于预设阈值时增加一个计数值，和对应于检测到所述信号的幅度高于所述预设阈值时减少所述计数值；以及
在确定所述事件出现预设次数时，增益控制单元发送一个增益控制信号。
12、根据权利要求11所述的方法，包括测定所述信号的幅度。
13、根据权利要求11或12所述的方法，包括将所述幅度与预设阈值进行比较，以提供指示所述幅度高于或低于预设阈值的输出。
14、根据权利要求11至13任一项所述的方法，包括从所述信号中去除频率高于预设频率的成分。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述从所述信号中去除频率高于预设频率的成分的步骤包括应用一个有限脉冲响应(FIR)滤波器对所述信号进行处理。
16、根据权利要求11至15任一项所述的方法，包括将所述计数值与预设最大计数值进行比较，并对应于所述计数值至少达到所述预设最大计数值时向所述增益控制单元反馈一个计数值已达上限信息。
17、根据权利要求11至16任一项所述的方法，包括对应于检测到的所述信号的幅度高于预设下限阈值时，向所述增益控制单元发送一个触发信息以触发所述数字增益控制步骤。
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