CN102244924B - 功率自动增益控制保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率自动增益控制保护装置，包括：增益处理模块，功率计算模块，功率比较模块，增益计算模块；其中，增益处理模块将输入基带信号与增益值进行相乘得到输出基带信号，并将其反馈至功率计算模块；功率计算模块计算该输出基带信号的功率值，并将其输出至功率比较模块；功率比较模块预设门限值判断该功率值，然后根据判断的结果获取增益计算参数；增益计算模块根据增益计算参数计算增益值，并将其输出至增益处理模块，增益处理模块再将该增益值与输入基带信号进行相乘得到输出基带信号。通过本发明的技术，减少通信系统的保护电路，降低设备的成本，同时也提高了响应的速度，更好地保护了后级设备的安全。

Description

功率自动增益控制保护装置

技术领域

 本发明涉及一种功率自动增益控制保护装置，属于通信技术领域。

背景技术

随着移动通信技术的发展，人们对运营商信号覆盖和可靠性要求越来越高。通信设备也越来越精密和昂贵，实现功率限制保护，避免网络异常或者设备异常时引起后级放大设备的烧毁，变得越来越重要。

目前，采用的技术（如图1所示）是在功放之前增加保护电路来实现功率限制保护的目的，但是，由于需要增加额外的电路，增加了设备的成本，而且对模拟信号处理，响应速度慢，导致功率控制反应速度慢。

发明内容

本发明提供一种功率自动增益控制保护装置，减少电路的使用，降低了设备的成本，提高了功率控制响应速度，更好地保护了后级设备。

一种功率自动增益控制保护装置，包括：增益处理模块，功率计算模块，功率比较模块，增益计算模块；

所述增益处理模块，用于将输入基带信号与增益值进行相乘得到输出基带信号，同时将所述输出基带信号反馈至功率计算模块；

所述功率计算模块，用于计算从所述增益处理模块输入的所述输出基带信号的功率值，并将所述功率值输出至功率比较模块；

所述功率比较模块，用于预设门限值判断从所述功率计算模块输入的所述功率值，根据所述判断的结果获取增益计算参数，并将所述增益计算参数输出至增益计算模块；

所述增益计算模块，用于根据从所述功率比较模块输入的所述增益计算参数计算出增益值，并将所述增益值输出至增益处理模块；

所述增益处理模块对增益值进行更新，将从所述增益计算模块输入的所述增益值与输入基带信号进行相乘。

与现有技术相比，本发明的技术是通过算法对数字化后的基带信号进行检测，通过计算基带信号的功率，与预设门限值进行比较，从而得到计算增益值的增益计算参数，然后根据计算的增益值对基带信号进行增益处理，由于算法是在基带处理芯片上实现，减少了保护电路的使用，降低了设备的成本，而且在数字域对基带信号进行处理，使得处理过程的响应速度加快，能够更好地保护后级设备的安全。

附图说明

图1是应用现有技术的通信系统结构示意图；

图2是本发明功率自动增益控制保护装置的结构示意图；

图3是实施例中的门限值比较示意图；

图4是应用本发明功率自动增益控制保护装置的通信系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做详细描述。

如图2所示，本发明的功率自动增益控制保护装置，包括：增益处理模块，功率计算模块，功率比较模块，增益计算模块。

上级设备输出基带信号至增益处理模块，增益处理模块将输入的基带信号与从增益计算模块输入的增益值进行相乘，得到输出基带信号，同时将该输出基带信号反馈至功率计算模块。

功率计算模块计算从增益处理模块输入的基带信号的功率值，并将该功率值记录存储下来，作为系统的参考，然后将该功率值输出至功率比较模块。

功率比较模块预设门限值判断从功率计算模块输入的功率值，然后根据判断的结果，获取增益计算参数并输出至增益计算模块。

增益计算模块根据增益计算参数计算出增益值，并将该增益值输出至增益处理模块。

增益处理模块对增益值进行更新，然后将新输入的增益值与输入基带信号进行相乘，得到输出基带信号，实现了对基带信号的功率进行控制。

通过上述处理后输出的基带信号功率被控制在一个恒定的范围内，即使接入的网络或者主设备出错，导致传送过来的信号异常，也能保证后级设备的安全。

为了更加清晰本发明的技术方案，下面结合较佳实施例对本发明作进一步阐述。

优选地，对于功率计算模块，是计算基带信号                                               个采样点的平均功率，并将其记录存储下来，作为系统的参考功率值，其计算公式为：

其中，为平均功率值，为输入基带信号的个采样点的幅度值。

通过上述计算方法，统计输入基带信号的个采样点的功率值，即的平均功率，对求得的起到平滑的作用，根据该值，可以比较准确地获取设备正常工作的功率值，而对于 的取值，可以根据本专利使用者实际情况设置，作为较佳实施例，取值为32，即统计基带信号32个采样点的平均功率值。

优选地，对于功率比较模块，增益计算参数包括衰减收敛系数和符号系数；对于，其表示为，其中，，为上一次获取的值，为预设的累加步进值，其取值可以由本专利的使用者依据实际情况而定，取值与收敛速度成正比关系；对于，其取值为，用作符号系数，当功率值超过预设的门限值，，反之，。

由于功率比较模块中不涉及到乘法器资源，作为较佳实施例，采用8载波并行处理方式，具体地，设定5个用于比较的门限值：稳定门限值、高于稳定门限1.5dB门限值（）、低于稳定门限1.5dB门限值（）、高于稳定门限8dB门限值（）、低于稳定门限8dB门限值（）。

用上述门限值判断功率计算模块输入的基带信号功率值，判断基带功率值所处的状态，然后根据所处的状态，输出相应的D值和值，其原理如图3所示：

若，判断基带功率值处于饱和状态，输出,；

若，判断基带功率值处于上状态，输出,;

若, 判断基带功率值处于稳定状态，输出,;

若, 判断基带功率值处于下状态，输出,;

若，判断基带功率值处于零状态，输出,。

上述判断输出的值和值输出至增益计算模块，其中，值的稳定状态优先级最高，默认状态下D值为稳定值，值直接根据功率值和门限值实时比较得到。

为了稳定控制需要，防止因为突发干扰突然过大导致系统不稳定，需要对进行二次平滑；优选地，功率比较模块还包括分别与饱和状态、上状态、稳定状态、下状态及零状态对应时间计数器，当功率值比较结果在上述饱和状态、上状态、稳定状态、下状态或零状态时，与其对应的时间计数器加1，不在该状态时，与其相应的时间计数器减1，且当时间计数器达到预设值时，输出与其相应的值和值。

例如，统计平均功率值的采样点数为32，此时若有少于32个采样点是干扰，通过求平均值可以消除干扰的影响；若超过32个采样点是干扰，则统计的平均功率值的结果是干扰。故此，每个状态分别设置时间计数器，对进行二次平滑，当计数器达到预设的值后我们就认为信号稳定处于该状态中了，即在时间内的取值都是稳定的，然后再输出的值和值。

进一步地，在上述各个状态中，除稳定状态（值和值保持不变）外，其他状态对应的时间计数器都设置有一个保护值，从而达到延时状态变换的目的，在状态变换过程中，必须达到后才可以进行状态变换，这样就可以防止从前一个状态立刻进入下一个状态，避免增益曲线的骤变。

对于增益计算模块，计算增益值的公式为：

其中，为增益值，为上一次计算的增益值，其中运算乘以2的负次方采用右移位操作，因为，此处无符号数的移位，对值为1或者-1的情况分别执行增益相加或者相减操作，从而使为一个收敛的数值，另外，增益计算模块还用于将增益值进行初始化，上述增益值作为一个控制量，输出至增益处理模块。

增益处理模块对增益值进行更新，然后将新的增益值与输入基带信号进行相乘，输出基带信号，计算公式为：

通过上述操作，对输入基带信号进行衰减或者完全关端，从而使输出的基带信号的功率幅度控制在安全的范围之内，保护了后级设备的安全。

本发明的功率自动增益控制保护装置可以利用CPLD、FPGA、EPLD、DSP等可编程逻辑器件（基带信号处理芯片）来实现，如图4所示，通过本发明的技术，无需保护装置即可对后级设备进行保护，而且在数字域进行处理，提高了响应的速度。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种功率自动增益控制保护装置，其特征在于，包括：增益处理模块，功率计算模块，功率比较模块，增益计算模块；

所述增益处理模块，用于将输入基带信号与增益值进行相乘得到输出基带信号，同时将所述输出基带信号反馈至功率计算模块；

所述功率计算模块，用于计算从所述增益处理模块输入的所述输出基带信号的功率值，并将所述功率值输出至功率比较模块；计算公式为： $\stackrel{\‾}{P}=[A{(t-1)}^2+A{(t-2)}^2+A{(t-3)}^2+\·\·\·\·\·\·A{(t-n)}^2]/n;$ 其中，为平均功率值，A(t-1)，A(t-2)，…A(t-n)为输入基带信号的n个采样点的幅度值；

所述功率比较模块，用于预设门限值判断从所述功率计算模块输入的所述功率值，根据所述判断的结果获取增益计算参数，并将所述增益计算参数输出至增益计算模块；

所述增益计算模块，用于根据从所述功率比较模块输入的所述增益计算参数计算出增益值，并将所述增益值输出至增益处理模块；计算增益值的公式为：G(t)＝G(t-1)+G(t-1)*S*2^-D；其中，G(t)为增益值，G(t-1)为上一次计算的增益值；其中，所述增益计算参数包括衰减收敛系数D和符号系数S；所述衰减收敛系数D＝D(t-1)+Dstep，符号系数S＝±1；其中，D>0，D(t-1)为上一次获取的D值，Dstep为预设的累加步进值，Dstep取值与收敛速度成正比关系；若判断基带功率值处于饱和状态，输出D＝D(t-1)+Dstep,S＝-1；若判断基带功率值处于上状态，输出D＝D(t-1)+Dstep,S＝-1；若判断基带功率值处于稳定状态，输出D＝D(t-1),S＝S(t-1)；若判断基带功率值处于下状态，输出D＝D(t-1)+Dstep,S＝1；若判断基带功率值处于零状态，输出D＝D(t-1)+Dstep,S＝1；其中，Th为预设基带信号功率稳定门限值，S(t-1)为上一次获取的S值；

所述增益处理模块对增益值进行更新，将从所述增益计算模块输入的所述增益值与输入基带信号进行相乘。

2.根据权利要求1所述的功率自动增益控制保护装置，其特征在于，所述增益计算模块还用于将所述增益值进行初始化，并将初始化值输出至所述增益处理模块。

3.根据权利要求1所述的功率自动增益控制保护装置，其特征在于，所述功率比较模块还包括分别与所述饱和状态、上状态、稳定状态、下状态和零状态对应的时间计数器，所述时间计数器用于延时状态变换；

当功率值比较结果处于所述饱和状态、上状态、稳定状态、下状态或零状态时，与其对应的时间计数器加1，不处于该状态时，与其相应的时间计数器减1，且当所述时间计数器达到预设值T时，输出与该状态相应的D值和S值。

4.根据权利要求3所述的功率自动增益控制保护装置，其特征在于，所述时间计数器中，除稳定状态对应的时间计数器外的其他时间计数器都设置有保护值T_m，且所述时间计数器的计数达到T_m后，才可以进行状态变换。

5.根据权利要求1所述的功率自动增益控制保护装置，其特征在于，所述功率计算模块，具体用于计算输入基带信号32个采样点的平均功率。