CN102355721B - 一种多模系统的混合自动增益控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种多模系统的混合自动增益控制装置，包括：多模制式控制模块，初始化模式控制信号和增益补偿控制信号；功率计算模块，根据模式控制信号计算模数转换器数据的功率；数控衰减器控制模块，根据输入的功率值计算得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值；延迟模块，对步进衰减值延迟处理；数字下变频模块，对模数转换器数据进行处理，得到多个单模数字信号；增益补偿模块，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对单模数字信号分别进行增益补偿处理。本发明还提供一种混合自动增益控制方法。通过本发明混合自动增益控制方法和装置，可以防止上行信号功率快速变化导致ADC饱和或功率过小影响灵敏度，获得更大的平均信噪比性能。

Description

一种多模系统的混合自动增益控制的方法和装置

技术领域

本发明属于移动通信系统领域，特别是涉及一种多模系统的混合自动增益控制的方法和装置。

背景技术

自动增益控制(AGC，Automatic Gain Control)技术是使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法，可以防止模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter)工作在饱和状态或者非线性区域，获得较大的接收机动态范围。AGC技术需要实时监测ADC后信号功率，根据某种控制策略对上行链路的中频和射频的DATT(数控衰减器，Digital Attenuator)进行调整，以获得模拟电路部分的动态可变增益，但是为了减少对接收信号的性能指标恶化，DATT的控制不能够太频繁，DATT的控制步进不能太大。在单模系统情况下，控制参数只需要满足该单模模式下的上行指标即可。但是在在多模系统情况下，各模式的具体控制参数不一致，例如DATT步进的精度间隔和时间间隔、功率检测门限等等，需要考虑各模式的上行指标，选择参数。因此，为了获得更大的平均信噪比性能，有必要对多模系统的自动增益控制技术进行研究。

目前各单模系统的AGC技术主要差异体现在三个方面：

(1)GSM、CDMA需要采用称为“快速控制”的方案，如图1所示，即对ADC瞬时功率点进行实检测，若判断溢出的值满足一定条件，立刻对DATT进行步进调整，在功率稳定后需要对DATT步进值回调。

(2)UMTS、LTE采用“慢速控制”的方案，如图2所示，即对ADC一段时间内的功率信号进行均值统计，根据均值对DATT进行调整。

(3)GSM具有特殊要求，对于GSM信号来说，1帧分为8个时隙，8个时隙的AGC控制是独立的，UMTS、CDMA、LTE没有这方面的需求。

但是在在多模系统如GSM、CDMA、UMTS和LTE等情况下，由于上行信号功率快速变化而导致ADC饱和或者功率过小影响了灵敏度；此外，由于各模式的具体控制参数不一致，例如DATT步进的精度间隔和时间间隔、功率检测门限等等，导致ADC的信噪比恶化，不能获得更大的平均信噪比性能。

所以，有必要提出一种新的多模系统自动增益控制技术，以防止多模系统由于上行信号功率快速变化而导致ADC饱和或者功率过小影响灵敏度，解决由于自动增益控制参数不一致导致ADC的信噪比恶化问题，以获得更大的平均信噪比性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多模系统的混合自动增益控制方法和装置，可以防止上行信号功率快速变化而导致ADC饱和或者功率过小影响灵敏度，解决了多模系统由于自动增益控制参数不一致导致ADC的信噪比恶化问题，获得更大的平均信噪比性能，使本发明能够应用于GSM、CDMA、UMTS和LTE等多模系统。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种多模系统的混合自动增益控制装置，包括，多模制式控制模块、功率计算模块、数控衰减器DATT控制模块、延迟模块、数字下变频模块，增益补偿模块，

所述多模制式控制模块，初始化功率计算模块所需的模式控制信号和增益补偿控制信号；

所述功率计算模块，用于根据模式控制信号计算模数转换器数据的功率，送入所述数控衰减器控制模块；

所述数控衰减器控制模块，根据输入的功率值计算得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值，并将步进衰减值送入延迟模块；

所述延迟模块，对步进衰减值延迟处理，送入增益补偿模块；

所述数字下变频模块，对模数转换器数据进行处理，得到多个单模数字信号；

所述增益补偿模块，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对单模数字信号分别进行增益补偿处理。

进一步地，所述模数转换器数据是对基站上行接收到多模数字信号经过模数转换器ADC处理得到的。

进一步地，所述功率计算模块，具体用于：根据模式控制信号，设定DATT调整的功率上限、功率下限和时间间隔参数，计算模数转换器数据的功率，得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值，功率计算及调整DATT衰减步进值至少采用以下之一方法进行操作：

瞬时功率计算方法，在设定的时间间隔内，若有瞬时功率值超过功率上限或者ADC溢出，则立刻增加衰减步进值；若瞬时功率小于功率下限，则立刻减小衰减步进值；

平均功率计算方法，在设定的时间间隔内，计算平均功率，若平均功率超过设定功率上限，则增大衰减步进值；若平均功率小于功率下限，则减小衰减步进值。

进一步地，所述数字下变频模块，具体用于：对模数转换器数据进行混频和滤波处理，得到多个单模的数字信号。

进一步地，所述增益补偿模块，具体用于：根据增益补偿控制信号，分别对下变频处理后的各单模信号乘以延迟处理后的衰减步进值进行增益补偿处理。

为了解决以上技术问题，本发明还提供了一种多模系统的混合自动增益控制方法，包括，

步骤1，配置多模系统制式，初始化模式控制信号和增益补偿控制信号；

步骤2，根据模式控制信号计算模数转换器数据的功率，得到DATT的控制信号，调整DATT的衰减步进值；

步骤3，根据DATT的控制信号，进行DATT衰减处理，并将衰减步进值进行延迟处理；

步骤4，对模数转换器数据进行下变频处理，得到多个单模信号；

步骤5，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对单模信号分别进行增益补偿处理。

进一步地，所述步骤2进一步包括：

步骤21，根据模式控制信号，设定DATT调整的功率上限、功率下限和时间间隔参数，计算模数转换器数据的功率，得到DATT的控制信号，调整DATT的衰减步进值；

步骤22，DATT控制等待一段时间，使调整后的DATT衰减步进值起作用。

进一步地，所述步骤21中，具体包括：根据模式控制信号，设定DATT调整的功率上限、功率下限和时间间隔参数，计算模数转换器数据的功率，得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值，功率计算及调整DATT衰减步进值采用以下之一方法进行操作：瞬时功率计算方法，在设定的时间间隔内，若有瞬时功率值超过功率上限或者ADC溢出，则立刻增加衰减步进值；若瞬时功率小于功率下限，则立刻减小衰减步进值；平均功率计算方法，在设定的时间间隔内，计算平均功率，若平均功率超过设定功率上限，则增大衰减步进值；若平均功率小于功率下限，则减小衰减步进值。

进一步地，所诉步骤4具体包括：对模数转换器数据进行混频和滤波处理，得到多个单模的数字信号。

进一步地，所诉步骤5具体包括：根据增益补偿控制信号，分别对下变频处理后的各单模信号乘以延迟处理后的衰减步进值进行增益补偿处理。

与传统自动增益控制技术相比，本发明提供的一种多模系统的混合自动增益控制方法和装置，采用快速控制和慢速控制相结合的方案，可以防止多模系统由于上行信号功率快速变化而导致ADC饱和或者功率过小影响灵敏度，解决了多模系统由于自动增益控制参数不一致导致ADC的信噪比恶化问题，获得更大的平均信噪比性能，使本发明能够应用于GSM、CDMA、UMTS和LTE等多模系统。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为传统单模系统的快速自动增益控制的结构示意图；

图2为传统单模系统的慢速自动增益控制的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的多模系统混合自动增益控制的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的GSM&UMTS双模系统的混合自动增益控制的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的CDMA&LTE双模系统的混合自动增益控制的结构示意图；

图6为本发明实施提供的多模系统混合自动增益控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3所示，本发明实施例提供了一种多模系统的混合自动增益控制装置的结构示意图。该装置包括：多模制式控制模块10、功率计算模块20、数控衰减器控制模块30、延迟模块40、数字下变频模块50，增益补偿模块60，其中，

所述多模制式控制模块10，根据多模系统制式配置情况，初始化功率计算模块20所需的模式控制信号和增益补偿控制信号等参数；

所述功率计算模块20，用于根据模式控制信号计算模数转换器数据的功率，送入到所述的数控衰减器控制模块30；其中，所述模数转换器数据是对基站上行接收到多模数字信号经过ADC处理得到的，所述功率包括瞬时功率或者平均功率；

所述数控衰减器控制模块30，根据所述功率计算模块20输入的功率值计算得到DATT控制信号，调整DATT的衰减步进值，同时将步进衰减值送入延迟模块40；

所述延迟模块40，对数控衰减器控制模块30调整的衰减步进值进行延迟处理，得到延迟处理后的衰减步进值，送入增益补偿模块60；

所述数字下变频模块50，对模数转换器数据进行混频和滤波等处理，得到多个单模的数字信号；

所述增益补偿模块60，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对单模信号分别进行增益补偿处理，即分别对下变频处理后的各单模信号乘以延迟处理后的衰减步进值进行增益补偿处理，恢复原始模拟信号功率。

如图6所示，本发明还提供了一种多模系统的混合自动增益控制方法，所述方法包括：

步骤1，配置多模系统制式，初始化模式控制信号和增益补偿控制信号等参数；

步骤2，根据模式控制信号计算模数转换器数据的功率，得到DATT的控制信号，调整DATT的衰减步进值，其中，所述功率包括瞬时功率或者平均功率，其中，所述模数转换器数据是对基站上行接收到多模数字信号经过ADC处理得到的；具体包括：

步骤21，根据模式控制信号，设定DATT调整的功率上限、功率下限和时间间隔参数，计算模数转换器数据的功率，得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值，功率计算及调整DATT衰减步进值采用以下之一方法进行操作：

瞬时功率计算方法，适用于快速控制，在设定用于功率统计的时间间隔内，若有瞬时功率值超过功率上限或者ADC溢出，则立刻增加数控衰减器控制模块设置衰减步进值；若瞬时功率小于功率下限，则立刻减小数控衰减器控制模块设置衰减步进值，使得信号功率保持在功率上下门限内。

平均功率计算方法，适用于慢速控制，在设定的时间间隔内，计算平均功率，若平均功率超过设定功率上限，则增大数控衰减器控制模块设置衰减步进值；若平均功率小于功率下限，则减小数控衰减器控制模块设置衰减步进值，若平均功率在上下限范围内，则保持当前数控衰减器控制模块设置衰减步进值不变。

步骤22，功率计算和数控衰减器控制模块需要等待一段时间，使调整后的DATT衰减步进值起作用。

步骤23，重复步骤21、22，进行下一功率统计以及设置衰减步进值操作。

步骤3，根据DATT的控制信号，进行DATT衰减处理，将数控衰减器控制模块设置的衰减步进值进行延迟处理，得到延迟处理后的衰减步进值；

步骤4，对模数转换器数据进行下变频处理，得到多个单模信号；

步骤5，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对单模信号分别进行增益补偿处理，恢复原始模拟信号功率。

以下分别以GSM&UMTS双模系统、CDMA&LTE双模系统为例进一步说明本发明的多模系统混合自动增益控制技术。

如图4所示，本发明提供的一个GSM&UMTS双模系统的混合自动增益控制的实施例。在该双模系统中，

多模制式控制模块10，根据GSM&UMTS双模系统配置情况，初始化功率计算模块20所需的由平均点数和同步时钟组合方式输出模式控制信号和增益补偿控制信号；

所述功率计算模块20，采用了N点幅度平均方法，参考同步时钟信号计算输出模数转换数据的平均功率，即根据平均点数和同步时钟，采用N点幅度平均方法，计算模数转换数据N个采样点幅度平均值，得到对应的平均功率信息，若有平均功率值超过功率上限，则立刻增加数控衰减器控制模块设置衰减步进值；若平均功率小于功率下限，则立刻减小数控衰减器控制模块设置衰减步进值，使得信号功率保持在功率上下门限内，若平均功率在上下限范围内，则保持当前数控衰减器控制模块设置衰减步进值不变。

所述数控衰减器控制模块30，根据所述功率计算模块20输入的功率值计算得到DATT控制信号，调整DATT的衰减步进值，同时将步进衰减值送入延迟模块40；

所述延迟模块40，对数控衰减器控制模块30调整的衰减步进值进行延迟处理，得到延迟处理后的衰减步进值，送入增益补偿模块60；

所述数字下变频模块50，对模数转换器数据进行混频和滤波等处理，得到GSM和UMTS的单模数字信号；

所述增益补偿模块60，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对GSM和UMTS的单模数字信号分别进行增益补偿处理，即分别对下变频处理后的GSM和UMTS的单模数字信号乘以延迟处理后的衰减步进值进行增益补偿处理，恢复原始模拟信号功率。

在GSM&UMTS双模系统的混合自动增益控制方法上：

步骤41，配置功率上下限、AGC的最大增益、DATT初始值、DATT最大衰减值、AGC步长和DATT步长；

步骤42，根据N点ADC输出信号的幅度和同步时钟指示快速计算平均功率，同步时钟指示采用GSM单模时隙头；

步骤43，根据平均功率调整DATT的衰减步进值。在N点的时间间隔内，若有平均功率值超过功率上限，则立刻增加数控衰减器控制模块设置衰减步进值；若平均功率小于功率下限，则立刻减小数控衰减器控制模块设置衰减步进值，使得信号功率保持在功率上下门限内；

步骤44，DATT每次控制后，需要等待一段时间，使得新的DATT值起作用，然后进行增益补偿处理，将GSM时隙AGC调整的增益补偿到UMTS的2ms时隙的数据上。

如图5所示，本发明提供的一个CDMA&LTE双模系统的混合自动增益控制的实施例。在该双模系统中，

多模制式控制模块10，根据CDMA&LTE双模系统配置情况，初始化功率计算模块20所需的由统计点数方式输出的模式控制信号和增益补偿控制信号；

所述功率计算模块20，采用统计点数范围内模数转换器数据的数值溢出情况，得到对应的瞬时功率信息，若有数值溢出，则立刻增加数控衰减器控制模块设置衰减步进值；若无溢出，则立刻减小数控衰减器控制模块设置衰减步进值，使得信号功率保持在上下门限内。

所述数控衰减器控制模块30，根据所述功率计算模块20输入的功率值计算得到DATT控制信号，调整DATT的衰减步进值，同时将步进衰减值送入延迟模块40；

所述延迟模块40，对数控衰减器控制模块30调整的衰减步进值进行延迟处理，得到延迟处理后的衰减步进值，送入增益补偿模块60；

所述数字下变频模块50，对模数转换器数据进行混频和滤波等处理，得到CDMA和LTE的单模数字信号；

所述增益补偿模块60，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对CDMA和LTE的单模数字信号分别进行增益补偿处理，即分别对下变频处理后的CDMA和LTE的单模数字信号乘以延迟处理后的衰减步进值进行增益补偿处理，恢复原始模拟信号功率。

在CDMA&LTE双模系统的混合自动增益控制方法上：

步骤51，配置功率上下限、AGC的最大增益、DATT初始值、DATT最大衰减值、AGC步长和DATT步长；

步骤52，根据统计点数范围内ADC输出数据的幅度快速判断数值是否有溢出情况；

步骤53，根据数值溢出情况调整DATT的衰减步进值。在统计点数的时间间隔内，若有数值溢出，则立刻增加数控衰减器控制模块设置衰减步进值；若无溢出，则立刻减小数控衰减器控制模块设置衰减步进值，使得信号功率保持在上下门限内；

步骤54，DATT每次控制后，需要等待一段时间，使得新的DATT值起作用，然后进行增益补偿处理，将CDMA的AGC调整的增益补偿到LTE的2ms时隙的数据上。

这里已经通过具体的实施例子对本发明进行了详细描述，提供上述实施例的描述为了使本领域的技术人员制造或适用本发明，这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是容易理解的。本发明不限于只处理UMTS&GSM双模配置情况，以及CDMA&LTE双模配置情况，本发明并不限于这些例子，或其中的某些方面。本发明的范围通过附加的权利要求进行详细说明。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多模系统的混合自动增益控制装置，其特征在于，所述装置包括，多模制式控制模块、功率计算模块、数控衰减器DATT控制模块、延迟模块、数字下变频模块，增益补偿模块，

所述多模制式控制模块，初始化增益补偿控制信号和功率计算模块所需的模式控制信号；

所述功率计算模块，用于根据模式控制信号计算模数转换器数据的功率，送入所述数控衰减器控制模块；

所述数控衰减器控制模块，根据输入的功率值计算得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值，并将衰减步进值送入延迟模块；

所述延迟模块，对衰减步进值延迟处理，送入增益补偿模块；

所述数字下变频模块，对模数转换器数据进行处理，得到多个单模数字信号；

所述增益补偿模块，根据增益补偿控制信号，使用延迟处理后的衰减步进值对单模数字信号分别进行增益补偿处理。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模数转换器数据是对基站上行接收到多模数字信号经过模数转换器ADC处理得到的。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率计算模块，具体用于：根据模式控制信号，设定DATT调整的功率上限、功率下限和时间间隔参数，计算模数转换器数据的功率，得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值，功率计算及调整DATT衰减步进值至少采用以下之一方法进行操作：

瞬时功率计算方法，在设定的时间间隔内，若有瞬时功率值超过功率上限或者ADC溢出，则立刻增加衰减步进值；若瞬时功率小于功率下限，则立刻减小衰减步进值；

平均功率计算方法，在设定的时间间隔内，计算平均功率，若平均功率超过设定功率上限，则增大衰减步进值；若平均功率小于功率下限，则减小衰减步进值。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字下变频模块，具体用于：对模数转换器数据进行混频和滤波处理，得到多个单模的数字信号。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述增益补偿模块，具体用于：根据增益补偿控制信号，分别对下变频处理后的各单模信号乘以延迟处理后的衰减步进值进行增益补偿处理。

6.一种多模系统的混合自动增益控制方法，其特征在于，所述方法包括，

步骤1，配置多模系统制式，初始化模式控制信号和增益补偿控制信号；

步骤2，根据模式控制信号计算模数转换器数据的功率，得到DATT的控制信号，调整DATT的衰减步进值；

步骤3，对衰减步进值进行延迟处理，得到延迟处理后的衰减步进值；

步骤4，对模数转换器数据进行下变频处理，得到多个单模信号；

步骤5，根据增益补偿控制信号，使用所述延迟处理后的衰减步进值对单模信号分别进行增益补偿处理。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：

步骤21，根据模式控制信号，设定DATT调整的功率上限、功率下限和时间间隔参数，计算模数转换器数据的功率，得到DATT的控制信号，调整DATT的衰减步进值；

步骤22，DATT控制等待一段时间，使调整后的DATT衰减步进值起作用。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤21中，具体包括：根据模式控制信号，设定DATT调整的功率上限、功率下限和时间间隔参数，计算模数转换器数据的功率，得到DATT控制信号，调整DATT衰减步进值，功率计算及调整DATT衰减步进值采用以下之一方法进行操作：瞬时功率计算方法，在设定的时间间隔内，若有瞬时功率值超过功率上限或者ADC溢出，则立刻增加衰减步进值；若瞬时功率小于功率下限，则立刻减小衰减步进值；平均功率计算方法，在设定的时间间隔内，计算平均功率，若平均功率超过设定功率上限，则增大衰减步进值；若平均功率小于功率下限，则减小衰减步进值。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所诉步骤4具体包括：对模数转换器数据进行混频和滤波处理，得到多个单模的数字信号。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所诉步骤5具体包括：根据增益补偿控制信号，分别对下变频处理后的各单模信号乘以所述延迟处理后的衰减步进值进行增益补偿处理。