CN103227615A - 自动增益控制装置和方法、功率调整装置和无线发射系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及自动增益控制装置、自动增益控制方法以及功率调整装置和无线发射系统。该自动增益控制装置包括：可变增益调整单元，其以可变增益对输入信号进行调整并输出调整结果；模数转换单元，其对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及增益确定单元，其确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况并将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果分布情况满足第一分布条件则保持可变增益不变，如果分布情况不满足第一分布条件则改变可变增益并再次确定分布情况直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件至少与第一分布条件一样严格。根据本公开的实施例，可以提高装置的性能并降低装置的成本。

Description

自动增益控制装置和方法、功率调整装置和无线发射系统

技术领域

本公开涉及信号处理领域，具体地，涉及自动增益控制装置、自动增益控制方法以及功率调整装置和无线发射系统。

背景技术

无线通信系统中使用的功率放大器(PA)存在固有的非线性，该非线性将造成输出信号功率的带外频谱扩展以及带内信号畸变，进而影响通信系统性能。目前，自适应预失真器已经广泛使用于无线通信系统中以补偿功率放大器的非线性的影响。

自适应标量法预失真器对功率放大器输出信号的带外功率进行采样，根据其功率值的变化来自适应地调整预失真器的参数，从而实现功率放大器的线性化，如图1所示。图1示出了具有自适应标量法预失真器的功率放大系统1的配置。功率放大系统1从信号源2得到输入信号，并且将功率放大后的信号提供给天线3。功率放大系统1包括预失真单元14、第一数模转换器(DAC)15、上变频器16、功率放大器17、反馈支路18和更新算法模块19。

预失真单元14具有与功率放大器17的非线性特性相对应的非线性特性，经过预失真单元14进行预失真后的信号，经过第一数模转换器15、上变频器16的处理，再经过具有非线性失真的功率放大器17的放大而成为所得到的输出信号。在该输出信号中，非线性的预失真与非线性的失真基本上相互抵消。从而，从功率放大器17输出的信号可以被看作是输入预失真单元14的输入信号经过了线性功率放大的结果。

反馈支路18获取对功率放大器17的输出信号的功率的采样，并且向更新算法模块19提供用于更新算法的代价函数值。更新算法模块19根据代价函数值来调整预失真单元14的参数，从而使得预失真单元14的非线性特性尽可能与功率放大器17的非线性特性相对应。当代价函数值收敛时，可以判定预失真单元14的非线性特性已经与功率放大器17的非线性特性相对应。

与自适应矢量法预失真器相比，这种结构不需要进行样点同步，降低了反馈支路的实现复杂度。

在图1的反馈支路18中通常采用自动增益控制(AGC)方法来调整模数转换器(ADC)的输入信号的动态范围，以降低模数转换器的比特数。自动增益控制算法模块将计算出的增益值通过数模转换器输出，以调节可变增益放大器(VGA)的增益。为了达到所需的增益调整精度，对数模转换器的比特数有一定的要求。如图1所示，反馈链路18包括混频器181、模拟带通滤波器(ABPF)182、可变增益放大器183、模数转换器184、代价函数计算模块185、自动增益控制算法模块186和第二数模转换器187。其中，自动增益控制算法模块186根据模数转换器184的模数转换结果，向可变增益放大器183提供可变增益g。

目前的自动增益控制算法的主要思路是保证模数转换器184的输出信号的某种统计特性(平均功率、平均幅度等)总是保持为一个常数值，如图2所示。图2示出了图1中的反馈链路18的配置，其中自动增益控制算法模块186包括信号特性分析单元186a和增益生成单元186b。其中自动增益控制算法为了实时计算模数转换器的输出信号的统计特性，需要由信号特性分析单元186a得到模数转换器的输出信号的绝对数值，并且将该绝对数值与基准R进行对比，从而根据对比结果由增益生成单元186b生成可变增益放大器183的可变增益g。

这种方法一方面需要实时调整可变增益放大器的增益，以保证模数转换器的输出信号的统计特性实时恒定，另一方面要求所使用的模数转换器及数模转换器的比特数不能过低(例如，无法使用1比特的模数转换器)。

发明内容

本公开的发明人注意到，由于在自适应标量法预失真器中，只需要获得功率放大器输出的带外信号功率的变化量，而不需要此带外信号功率的绝对值。针对这一特点，本公开提出了一种提高了性能并降低了成本的自动增益控制装置和自动增益控制方法，以及应用了这样的自动增益控制装置和自动增益控制方法的功率调整装置和无线发射系统。

根据本公开的实施例，提供了一种自动增益控制装置，其包括：可变增益调整单元，其用于以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；模数转换单元，其用于对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及增益确定单元，其用于确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

根据本公开的实施例，还提供了一种具有自适应标量法预失真器的功率调整装置，其中，上述自动增益控制装置位于功率调整装置的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路上，上述自动增益控制装置以反馈信号作为输入信号，并且输出根据模数转换结果计算出的代价函数值用于进行自适应参数更新。

根据本公开的实施例，还提供了一种无线发射系统，其中使用上述的功率调整装置对来自输入源的信号的功率进行调整，并且发射调整后的信号。

根据本公开的实施例，也提供了一种自动增益控制方法，其包括：以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

根据本公开的实施例，在自动增益控制中，可以降低硬件复杂度，例如无需实时调整可变增益放大器的增益，或者例如可以使用低比特数的模数转换器及数模转换器。此外，根据本公开的实施例，还可以提高自动增益控制的性能。

附图说明

结合本公开的实施例以及附图，本公开的以上和其他目的、特点和优点对于本领域普通技术人员将是显然的，在附图中：

图1示出了传统的具有自适应标量法预失真器的功率放大器系统的配置；

图2示出了图1中的反馈支路的配置；

图3示出了根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置的配置示例；

图4示出了根据本公开的第一实施例的自动增益控制方法的流程图；

图5示出了根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置的配置示例；

图6示出了根据本公开的第二实施例的自动增益控制方法的流程图；

图7示出了根据本公开的第二实施例进行的仿真中的极值概率的变化；

图8示出了根据本公开的第二实施例进行的仿真中的代价函数值的变化；并且

图9示出了根据本公开的实施例的计算机系统的配置。

具体实施方式

根据本公开的实施例，提供了一种自动增益控制装置，其包括：可变增益调整单元，其用于以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；模数转换单元，其用于对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及增益确定单元，其用于确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

根据本公开的实施例，还提供了一种具有自适应标量法预失真器的功率调整装置，其中，上述自动增益控制装置位于功率调整装置的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路上，上述自动增益控制装置以反馈信号作为输入信号，并且输出根据模数转换结果计算出的代价函数值用于进行自适应参数更新。

根据本公开的实施例，还提供了一种无线发射系统，其中使用上述的功率调整装置对输入信号的功率进行调整，并且发射调整后的信号。

根据本公开的实施例，也提供了一种自动增益控制方法，其包括：以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

以下，将参照图3至图9，基于本公开的第一实施例、第二实施例及其各种修改示例来描述根据本公开的实施例提供的自动增益控制装置、自动增益控制方法、功率调整装置以及无线发射系统。

[1.第一实施例的配置]

下面参照图3和图4描述本公开的第一实施例，首先参照图3描述本公开的第一实施例的配置。

图3示出了根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置的配置示例，作为根据本公开的实施例提供的自动增益控制装置的示例。

图3中所示的自动增益控制装置190包括混频器181、模拟带通滤波器182、可变增益放大器183、模数转换器194、代价函数计算单元185、自动增益控制算法模块196和第二数模转换器187。其中混频器181、模拟带通滤波器182、可变增益放大器183和第二数模转换器187与之前图1和图2中描述的相应部件具有基本相同的功能和配置，因此具有相同的附图标记。

要注意，虽然图3中示出了第二数模转换器187，但是其功能可以由可变增益放大器183或自动增益控制算法模块196来实现。就是说，可变增益放大器183可以接收作为数字量的可变增益g，或者，自动增益控制算法模块196可以输出作为模拟量的可变增益g。因此，在根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置的修改示例中，自动增益控制装置190可以不包括第二数模转换器187。

此外，混频器181和模拟带通滤波器182用于将所得到的对诸如功率等信号的采样转换为适于可变增益放大器183的输入信号，并且可以由其他类型的适当单元来替代，或者在某些情况下可以不使用混频器181和模拟带通滤波器182，而直接将对诸如功率等信号的采样提供给可变增益放大器183。因此，在根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置的修改示例中，自动增益控制装置190可以不包括混频器181和模拟带通滤波器182。

此外，代价函数计算单元185用于根据模数转换结果来计算代价函数值，所计算的代价函数值可以用于例如进行自适应参数更新处理。一种示例性的计算代价函数值的方法是将代价函数值设置为与模数转换结果的平方成正比，即，代价函数值与模数转换结果的功率成正比。具体地，由于模数转换结果在时域上是离散的，可以通过计算预定时间周期内模数转换结果的平方和(即功率)来计算代价函数值。然而，本领域普通技术人员可以以其他形式来根据模数转换结果计算代价函数值。

此外，当自动增益控制装置用于其他用途时，也可以直接输出模数转换结果而非代价函数值。因此，在根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置的修改示例中，自动增益控制装置190可以不包括代价函数计算单元185。

此外，要注意，图3所示的可变增益放大器183的可变增益g可以根据设计需要而小于1，就是说，可变增益放大器183不一定对输入信号进行的是放大处理，也可以是衰减处理。

自动增益控制装置190进行自动增益控制的目的是通过调整可变增益放大器183的可变增益g来保证模数转换器194的输入信号处于合适的动态范围内。在具有自适应标量法预失真器的功率放大系统的反馈支路中，可变增益放大器183的输入信号是功率放大系统的输出信号的带外功率(例如，经过混频器181和模拟带通滤波器182处理的、对功率放大器的输出信号的功率的采样)。然而，对本领域普通技术人员而言，可变增益放大器183的输入信号也可以是其他形式的信号。

在自适应标量法预失真器进行参数更新的过程中，功率放大系统的输出信号的带外功率在不断发生变化，因此，需要根据带外功率的变化实时地调整可变增益放大器183的可变增益g，以保持输入道模数转换器194的信号处于适当的动态范围。

带外功率的变化可以近似通过模数转换器194的输出信号的分布情况来表示。这样，根据本公开的实施例可以以模数转换器194的输出信号的分布情况作为优化目标，调整可变增益放大器183的可变增益g，从而使得输入模数转换器194的信号处于适当的动态范围。

具体而言，通过模数转换器194的输出信号的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，可以表征例如自动增益控制装置的输入信号的带外功率的变化。这样的分布情况的一个示例是，模数转换器194的输出信号的最大值或最小值在预定时间周期内的出现概率，其中模数转换器的输出信号的最大值或最小值与可变增益g有关，并且与模数转换器194的比特数有关。

此外，预定时间周期可以是例如代价函数计算单元185计算一次代价函数所需的时间，也可以设定为其他的时间周期。

要注意，对于本领域普通技术人员而言，前述分布情况还可以有其他的表现形式，例如，可以在预定时间周期内统计模数转换器194的输出信号中最大值与非最大值的出现概率之间的比例，或者最小值与非最小值的出现概率之间的比例，以此作为分布情况。此外，统计时间也可以根据需要来适当地选择。

本公开的发明人注意到，在自适应标量法预失真器进行参数更新的过程中，仅需要得到带外功率的变化情况，而不需要得到带外功率在每个时刻的精确值，因此这里的自动增益控制算法不需要时刻保证模数转换器194的输出信号在完全相同的动态范围内，只要模数转换器194的输出结果能够准确反映出带外功率的变化，就不需要调整可变增益放大器183的可变增益g。因此，在本公开的实施例中，定义了第一分布条件，只有模数转换器194的输出信号在当前的分布情况不满足第一分布条件时，才调整可变增益放大器183的可变增益g。在调整可变增益g时，可以将第二分布条件作为目标，使得调整后的可变增益g所对应的分布情况满足第二分布条件。显然，与作为调整的触发条件的第一分布条件相比，作为调整的目标，第二分布条件可以与第一分布条件相同或者比其更加严格。

这里所说的“第二分布条件可以与第一分布条件相同或者比其更加严格”意味着，如果一个分布情况满足第二分布条件，则必然也满足第一分布条件，但是如果一个分布情况满足第一分布条件，则不一定满足第二分布条件。

要注意，在本实施例中，第一分布条件和第二分布条件可以是预先确定的。具体地，当以模数转换器194的输出信号的最小值的出现概率作为分布情况时，第一分布条件可以对应于门限极值概率Pth，而第二分布条件可以对应于目标极值概率Ptg。

由于以上配置，模数转换器194相比于现有技术中所使用的模数转换器184，可以是较低比特数的模数转换器，甚至可以是1比特的模数转换器。由此，降低了自动增益控制的硬件复杂度。

[2.第一实施例的处理]

以下参照图4描述本公开的第一实施例的处理示例。

图4示出了根据本公开的第一实施例的自动增益控制方法的流程图，作为根据本公开的实施例提供的自动增益控制方法的示例。下面参照图3所示的自动增益控制装置对图4所示的流程图进行详细描述，

在步骤S101中，可变增益放大器183对输入信号进行放大并输出放大结果，模数转换器194对放大结果进行模数转换并得到模数转换结果，并且处理前进到步骤S102。

在步骤S102中，自动增益控制算法模块196确定模数转换结果的最小值在一段统计时间内的极值概率Pe，并且将极值概率Pe与门限极值概率Pth进行比较，如果Pe≥Pth，则保持可变增益g不变，处理前进到步骤S105，如果Pe＜Pth，则处理前进到步骤S103。

在步骤S103中，自动增益控制算法模块196改变可变增益g，可变增益放大器183对输入信号进行放大并输出放大结果，模数转换器194对放大结果进行模数转换并得到模数转换结果，并且处理前进到步骤S104。

在步骤S104中，自动增益控制算法模块196确定模数转换结果的最小值在一段统计时间内的极值概率Pe，并且将极值概率Pe与目标极值概率Ptg进行比较，如果Pe≥Ptg，则处理前进到步骤S105，如果Pe＜Ptg，则处理返回步骤S103。

要注意，在步骤S103至S104的处理中，自动增益控制算法模块196可以使用一维搜索算法来求出使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的可变增益g，具体地，可以使用黄金分割法或者进退法。对于本领域普通技术人员而言，还可以使用其他已知算法用于求出使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的可变增益g。

在步骤S105中，代价函数计算单元185基于模数转换结果来计算代价函数值，并且前进到步骤S106。具体地，由于模数转换结果在时域上是离散的，可以通过计算预定时间周期内模数转换结果的平方和(即功率)来计算代价函数值。

在步骤S106中，代价函数计算单元185判断所得到的代价函数值是否收敛。当代价函数值收敛时，处理结束，当代价函数值不收敛时，处理返回步骤S101。在自适应标量法预失真器进行参数更新的过程中，如果代价函数值收敛，则意味着预失真单元的非线性特性已经基本对应于功率放大器中的非线性特性，因此可以停止进行自适应参数的更新，于是停止自动增益控制处理。

但是，根据具体场景和设计需要，也可以在代价函数值收敛之后继续自动增益控制处理。因此，在根据本公开的第一实施例的自动增益控制方法的修改示例中，也可以不进行步骤S106中判断代价函数值是否收敛的处理，而是直接返回步骤S101。

此外，当自动增益控制方法用于其他用途时，也可以直接输出模数转换结果而非代价函数值。因此，在根据本公开的第一实施例的自动增益控制方法的修改示例中，也可以不进行步骤S105中计算代价函数值的处理和步骤S106中判断代价函数值是否收敛的处理，而是直接返回步骤S101。要注意，此时该处理随着自动增益控制装置190所在的反馈支路的工作而重复进行。

以上，参照图3和图4描述了根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置和自动增益控制方法。

在具有自适应标量法预失真器的功率调整装置、例如功率放大系统中，根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置可以位于所述功率调整装置的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路上，该自动增益控制装置以反馈信号作为输入信号，并且输出根据模数转换结果而计算的代价函数值用于进行自适应参数更新。这样的功率调整装置是根据本公开的实施例提供的功率调整装置的示例。

在无线发射系统中，可以使用这样的功率调整装置对来自输入源的信号的功率进行调整，并且发射调整后的信号。这样的无线发射系统是根据本公开的实施例提供的无线发射系统的示例。

根据本公开的第一实施例的自动增益控制装置和自动增益控制方法不仅适用于具有自适应标量法预失真器的功率放大器的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路，也适用于具有类似特性要求的其他系统中，即，只需要得到输入信号的变化情况而不需要得到输入信号在每个时刻的精确值的系统。

根据本公开的第一实施例，可以使用具有较小动态范围的模数转换器来对可变增益放大器的放大结果进行模数转换，也就是说，可以使用较低比特的模数转换器，甚至是1比特的模数转换器。相应地，也有可能使用较小范围的数模转换器。因此，降低了装置的硬件复杂度，从而降低了装置的成本。此外，也提高了装置的性能。

此外，根据本公开的第一实施例，可以不再实时地改变可变增益放大器的可变增益，从而提高了装置的性能。此外，还降低了装置在运行中的成本。

[3.第二实施例的配置]

下面参照图5至图8描述本公开的第二实施例，首先参照图5描述本公开的第二实施例的配置。

图5示出了根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置的配置示例，作为根据本公开的实施例提供的自动增益控制装置的示例。

图5中所示的自动增益控制装置200包括混频器181、模拟带通滤波器182、可变增益放大器183、模数转换器194、代价函数计算单元205、自动增益控制算法模块206和第二数模转换器187。其中混频器181、模拟带通滤波器182、可变增益放大器183和第二数模转换器187与之前图1和图2中描述的相应部件具有基本相同的功能和配置，模数转换器194与之前图3和图4中描述的相应部件具有基本相同的功能和配置，因此具有相同的附图标记。

要注意，类似于参照图3所做的说明，在根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置的修改示例中，自动增益控制装置200可以不包括第二数模转换器187。

此外，类似于参照图3所做的说明，在根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置的修改示例中，自动增益控制装置200可以不包括混频器181和模拟带通滤波器182。

要注意，类似于参照图3所做的说明，图5所示的可变增益放大器183不一定对输入信号进行的是放大处理，也可以是衰减处理。

代价函数计算单元205从模数转换器194接收模数转换结果，从自动增益控制算法模块206接收修正增益g_f，根据模数转换结果与修正增益g_f的乘积来计算代价函数值，并且将所计算的代价函数值提供给自动增益控制算法模块206。一种示例性的计算代价函数值的方法是将代价函数值设置为与模数转换结果和修正增益g_f乘积的平方成正比。具体地，由于模数转换结果在时域上是离散的，可以通过计算预定时间周期内模数转换结果和修正增益g_f乘积的平方和来计算代价函数值。然而，本领域普通技术人员可以以其他形式来根据模数转换结果计算代价函数值。

此外，自动增益控制算法模块206除了具有图3中自动增益控制算法模块196的功能之外，还从代价函数计算单元205接收并储存代价函数值，从模数转换器194接收当前的模数转换结果，并且在每次确定了使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的新的可变增益g之后，利用所存储的之前计算出的代价函数值和新的可变增益g以及通过新的可变增益g得到的模数转换结果，确定新的修正增益g_f，使得代价函数值保持不变。就是说，确定新的修正增益g_f，使得通过新的可变增益g得到的模数转换结果与新的修正增益g_f的乘积依然对应于之前计算出的代价函数值。这使得每次确定新的可变增益g之后所计算出的代价函数值不会发生突变，从而有利于代价函数值的更快收敛。在这里，修正增益g_f的初始值可以根据需要来设定，例如设为1，随后在每次确定新的可变增益g时被修改。

要注意，虽然图5中示出了自动增益控制算法模块206从代价函数计算单元205接收并储存代价函数值，从模数转换器194接收当前的模数转换结果，并且利用所存储的之前计算出的代价函数值和新的可变增益g，确定新的修正增益g_f，以保持代价函数值不变，但是在根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置的修改示例中，可以使用其他方式来实现自动增益控制算法模块206在每次确定了使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的新的可变增益g之后，确定新的修正增益g_f，使得代价函数值保持不变。例如，自动增益控制算法模块206可以存储此前一个预定时段中的模数转换结果以及此前的修正增益g_f，根据此前预定时段中的模数转换结果与此前的修正增益g_f来计算此前的代价函数值，从而确定新的修正增益g_f，使得代价函数值保持不变。

要注意，虽然图5中示出了根据模数转换结果与修正增益g_f的乘积来计算代价函数值，但是在根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置的修改示例中，可以根据模数转换结果与修正增益g_f的其他形式的结合来计算代价函数值，

此外，代价函数计算单元205可以仅在自动增益控制算法模块206保持可变增益不变期间进行处理。就是说，在自动增益控制算法模块206确定使得极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的可变增益g的过程中，代价函数计算单元205暂时不进行处理，直到确定了使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的新可变增益g之后，代价函数计算单元205才进行工作。通过这样的配置，进一步提高了自动增益控制装置的性能。

[4.第二实施例的处理]

图6示出了根据本公开的第二实施例的自动增益控制方法的流程图，作为根据本公开的实施例的自动增益控制方法的示例。

下面参照图5所示的自动增益控制装置对图6所示的流程图进行详细描述。

在步骤S201中，可变增益放大器183对输入信号进行放大并输出放大结果，模数转换器194对放大结果进行模数转换并得到模数转换结果，并且处理前进到步骤S202。

在步骤S202中，自动增益控制算法模块206确定模数转换结果的最小值在一段统计时间内的极值概率Pe，并且将极值概率Pe与门限极值概率Pth进行比较，如果Pe≥Pth，则保持可变增益g不变，处理前进到步骤S206，如果Pe＜Pth，则处理前进到步骤S203。

在步骤S203中，自动增益控制算法模块206改变可变增益g，可变增益放大器183对输入信号进行放大并输出放大结果，模数转换器194对放大结果进行模数转换并得到模数转换结果，并且处理前进到步骤S204。

在步骤S204中，自动增益控制算法模块206确定模数转换结果的最小值在一段统计时间内的极值概率Pe，并且将极值概率Pe与目标极值概率Ptg进行比较，如果Pe≥Ptg，则处理前进到步骤S205，如果Pe＜Ptg，则处理返回步骤S203。

要注意，在步骤S203至S204的处理中，与步骤S101至S104的处理一样，可以使用一维搜索算法来求出使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的可变增益g，具体地，可以使用黄金分割法或者进退法。对于本领域普通技术人员而言，还可以使用其他已知算法用于求出使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的可变增益g。

在步骤S205中，自动增益控制算法模块206确定新的修正增益g_f，并且处理前进到步骤S206。具体地，自动增益控制算法模块206利用之前从代价函数计算单元205接收并储存的代价函数值，以及极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的新可变增益g，以保持代价函数值不变的方式确定新的修正增益g_f。就是说，确定新的修正增益值g_f，使得通过新可变增益g得到的模数转换结果与新的修正增益值g_f的乘积依然对应于之前计算出的代价函数值。

如参照图5所述，在根据本公开的第二实施例的自动增益控制方法的修改示例中，可以使用其他方式来实现步骤S206，即，实现自动增益控制算法模块206在每次确定了使极值概率Pe达到目标极值概率Ptg的新的可变增益g之后，确定新的修正增益g_f，使得代价函数值保持不变。

在步骤S206中，代价函数计算单元205基于修正增益g_f和模数转换结果来计算代价函数值，并且前进到步骤S207。具体地，代价函数值设置为与模数转换结果和修正增益g_f乘积的平方成正比。具体地，由于模数转换结果在时域上是离散的，可以通过计算预定时间周期内模数转换结果和修正增益g_f乘积的平方和来计算代价函数值。

在步骤S207中，代价函数计算单元205判断所得到的代价函数值是否收敛。当代价函数值收敛时，处理结束，当代价函数值不收敛时，处理返回步骤S201。在自适应标量法预失真器进行参数更新的过程中，如果代价函数值收敛，则意味着预失真单元的非线性特性已经基本对应于功率放大器中的非线性特性，因此可以停止进行自适应参数的更新，于是停止自动增益控制处理。

根据具体场景和设计需要，也可以在代价函数值收敛之后继续自动增益控制处理。因此，在根据本公开的第二实施例的自动增益控制方法的修改示例中，也可以不进行步骤S207中判断代价函数值是否收敛的处理，而是直接返回步骤S201。

[5.对第二实施例的仿真]

以下参照图7和图8给出对于根据本公开的第二实施例的仿真结果。图7和图8分别示出了根据本公开的第二实施例进行的仿真中的极值概率Pe和代价函数值的变化。

在仿真中，以模数转换器194的输出信号的最小值在一段统计时间内的出现概率作为分布情况，并且模数转换器194是1比特的模数转换器。

在图7中，横坐标是为了得到收敛的代价函数值而进行的迭代处理的次数，纵坐标是极值概率Pe的值，水平直线1表示目标极值概率Ptg＝0.163，而水平直线2表示门限极值概率Pth＝0.02。在图8中，横坐标是为了得到收敛的代价函数值而进行的迭代处理的次数，纵坐标是代价函数值，以分贝为单位。

如图7中所示，首先在点3处进行可变增益g的调整，以使极值概率Pe＝Ptg。此后的迭代过程中，虽然Pe有波动，但是总的趋势是下降的。与此同时，在图8中，代价函数值CF也在波动的同时逐渐下降。

当极值概率Pe下降到门限极值概率Pth时，在点4处再次进行可变增益g的调整，以使极值概率Pe＝Ptg。同时，由于相应地调整了修正增益g_f，因此代价函数值在与图7中的点4相对应的图8中的点5处保持不变。此后，继续迭代过程，直到代价函数值收敛为止。

根据图7可以看到，在迭代过程中，只进行少数几次可变增益g的调整，相比于需要时刻进行可变增益g调整的现有自动增益控制方法，明显提高了效率。

此外，根据图8可以看到，代价函数值较快地实现了收敛。仿真结果也验证了，根据本公开的第二实施例的自动增益控制方法可以较快地实现代价函数值的收敛，从而提供了更好地进行自适应参数更新的可能性。

以上参照图5至图8描述了根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置和自动增益控制方法。

在具有自适应标量法预失真器的功率调整装置、例如功率放大系统中，根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置可以位于该功率调整装置的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路上，该自动增益控制装置以反馈信号作为输入信号，并且输出根据模数转换结果而计算的代价函数值用于进行自适应参数更新。这样的功率调整装置是根据本公开的实施例提供的功率调整装置的示例。

在无线发射系统中，可以使用这样的功率调整装置对来自输入源的信号的功率进行调整，并且发射调整后的信号。这样的无线发射系统是根据本公开的实施例提供的无线发射系统的示例。

根据本公开的第二实施例的自动增益控制装置和自动增益控制方法不仅适用于具有自适应标量法预失真器的功率放大器的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路，也适用于具有类似特性要求的其他系统中，即，只需要得到输入信号的变化情况而不需要得到输入信号在每个时刻的精确值的系统。

根据本公开的第二实施例，可以使用具有较小动态范围的模数转换器来对可变增益放大器的放大结果进行模数转换，也就是说，可以使用较低比特的模数转换器，甚至是1比特的模数转换器。相应地，也有可能使用较小范围的数模转换器。因此，降低了装置的硬件复杂度，从而降低了装置的成本。此外，还提高了装置的性能。

此外，根据本公开的第二实施例，可以不再实时地改变可变增益放大器的可变增益，从而提高了装置的性能。此外，降低了装置在运行中的成本。

根据本公开的第二实施例，可以在自适应参数更新处理中使得代价函数较快地收敛，从而提供了更好地进行自适应参数更新的可能性。

[6.计算机示例]

上述根据本公开的实施例的自动增益控制装置和方法中的各个组成单元、步骤等可以通过软件、固件、硬件或其任意组合的方式进行配置。在通过软件或固件实现的情况下，可从存储介质或网络向具有专用硬件结构的机器(例如图9所示的通用机器900)安装构成该软件或固件的程序，该机器在安装有各种程序时，能够执行上述各组成单元、子单元的各种功能。

图9是示出了可用来实现根据本公开的实施例的自动增益控制装置和方法的一种可能的信息处理设备的硬件配置的结构简图。

在图9中，中央处理单元(CPU)901根据只读存储器(ROM)902中存储的程序或从存储部分908加载到随机存取存储器(RAM)903的程序执行各种处理。在RAM 903中，还根据需要存储当CPU 901执行各种处理等等时所需的数据。CPU 901、ROM 902和RAM 903经由总线1104彼此连接。输入/输出接口905也连接到总线904。

下述部件也连接到输入/输出接口905：输入部分906(包括键盘、鼠标等等)、输出部分907(包括显示器，例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，以及扬声器等)、存储部分908(包括硬盘等)、通信部分909(包括网络接口卡例如局域网(LAN)卡、调制解调器等)。通信部分909经由网络例如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器910也可连接到输入/输出接口905。可拆卸介质911例如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等可以根据需要被安装在驱动器910上，使得从中读出的计算机程序可根据需要被安装到存储部分908中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，可以从网络例如因特网或从存储介质例如可拆卸介质911安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图9所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质911。可拆卸介质911的例子包括磁盘(例如软盘)、光盘(例如光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(例如迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 902、存储部分908中包括的硬盘等等，其中存有程序，并且与包括它们的设备一起被分发给用户。

此外，本公开还提出了一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本公开实施例的自动增益控制方法。相应地，用于承载这种程序产品的例如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等的各种存储介质也包括在本公开中。

在上面对本公开的具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

此外，本公开的各实施例的方法不限于按照说明书中描述的或者附图中示出的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本公开的技术范围构成限制。

此外，显然，根据本公开的上述方法的各个操作过程也可以以存储在各种机器可读的存储介质中的计算机可执行程序的方式实现。

而且，本公开的目的也可以通过下述方式实现：将存储有上述可执行程序代码的存储介质直接或者间接地提供给系统或设备，并且该系统或设备中的计算机或者CPU读出并执行上述程序代码。

此时，只要该系统或者设备具有执行程序的功能，则本公开的实施方式不局限于程序，并且该程序也可以是任意的形式，例如，目标程序、解释器执行的程序或者提供给操作系统的脚本程序等。

上述这些机器可读存储介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质等。

另外，客户计算机通过连接到因特网上的相应网站，并且将依据本公开的计算机程序代码下载和安装到计算机中然后执行该程序，也可以实现本公开。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

综上，在根据本公开的实施例中，本公开提供了如下方案：

附记1.一种自动增益控制装置，其包括：

可变增益调整单元，其用于以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；

模数转换单元，其用于对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及

增益确定单元，其用于确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

附记2.根据附记1所述的自动增益控制装置，其中

分布情况是在预定时间周期内模数转换结果的最小值的出现概率，或者是在预定时间周期内模数转换结果的最大值的出现概率。

附记3.根据附记1或2所述的自动增益控制装置，其中

所述增益确定单元通过一维搜索算法来得到使得分布情况满足第二分布条件的可变增益。

附记4.根据附记1至3中任一项所述的自动增益控制装置，其还包括：

代价函数计算单元，其用于根据模数转换结果来计算代价函数值。

附记5.根据附记4所述的自动增益控制装置，其中

代价函数值与模数转换结果的平方正相关。

附记6.根据附记4或5所述的自动增益控制装置，其中

所述代价函数计算单元根据模数转换结果和修正增益来计算代价函数值，并且所述增益确定单元在每次得到使分布情况满足第二分布条件的可变增益之后确定新的修正增益，使得在得到该可变增益之前与之后计算出的代价函数值保持不变。

附记7.根据附记6所述的自动增益控制装置，其中

所述增益确定单元存储在得到使分布情况满足第二分布条件的可变增益之前计算出的代价函数值，并且根据在得到该可变增益之后的所得到的模数转换结果和所存储的代价函数值来确定新的修正增益。

附记8.根据附记6或7所述的自动增益控制装置，其中

所述代价函数计算单元仅在所述增益确定单元保持可变增益期间进行处理。

附记9.一种具有自适应标量法预失真器的功率调整装置，其中，根据附记4至8中任一项所述的自动增益控制装置位于所述功率调整装置的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路上，所述自动增益控制装置以反馈信号作为输入信号，并且输出代价函数值用于进行自适应参数更新。

附记10.一种无线发射系统，其中使用根据附记9所述的功率调整装置对来自输入源的信号的功率进行调整，并且发射调整后的信号。

附记11.一种自动增益控制方法，其包括：

以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；

对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及

确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

附记12.根据附记11所述的自动增益控制方法，其中分布情况是在预定时间周期内模数转换结果的最大值的出现概率，或者是在预定时间周期内模数转换结果的最小值的出现概率。

附记13.根据附记11或12所述的自动增益控制方法，其中

通过一维搜索算法来得到使得分布情况满足第二分布条件的可变增益。

附记14.根据附记11至13中任一项所述的自动增益控制方法，其还包括：

根据模数转换结果来计算代价函数值。

附记15.根据附记14所述的自动增益控制方法，其中

代价函数值与模数转换结果的平方正相关。

附记16.根据附记14或15所述的自动增益控制方法，其中

根据模数转换结果和修正增益来计算代价函数值，并且在每次得到使分布情况满足第二分布条件的可变增益之后，确定新的修正增益，使得在得到该可变增益之前与之后计算出的代价函数值保持不变。

附记17.根据附记16所述的自动增益控制装置，其中

存储在得到使分布情况满足第二分布条件的可变增益之前计算出的代价函数值，并且根据在得到该可变增益之后的所得到的模数转换结果和所存储的代价函数值来确定新的修正增益。

附记18.根据附记14至17所述的自动增益控制方法，其中

仅在保持可变增益期间计算代价函数值。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不脱离由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法或者步骤。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等同含义来限定。

Claims (10)

1.一种自动增益控制装置，其包括：

可变增益调整单元，其用于以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；

模数转换单元，其用于对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及

增益确定单元，其用于确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

2.根据权利要求1所述的自动增益控制装置，其中

分布情况是在预定时间周期内模数转换结果的最小值的出现概率，或者是在预定时间周期内模数转换结果的最大值的出现概率。

3.根据权利要求1或2所述的自动增益控制装置，其中

所述增益确定单元通过一维搜索算法来得到使得分布情况满足第二分布条件的可变增益。

4.根据权利要求1或2所述的自动增益控制装置，其还包括：

代价函数计算单元，其用于根据模数转换结果来计算代价函数值。

5.根据权利要求4所述的自动增益控制装置，其中

所述代价函数计算单元根据模数转换结果和修正增益来计算代价函数值，并且所述增益确定单元在每次得到使分布情况满足第二分布条件的可变增益之后确定新的修正增益，使得在得到该可变增益之前与之后计算出的代价函数值保持不变。

6.根据权利要求5所述的自动增益控制装置，其中

所述增益确定单元存储在得到使分布情况满足第二分布条件的可变增益之前计算出的代价函数值，并且根据在得到该可变增益之后的所得到的模数转换结果和所存储的代价函数值来确定新的修正增益。

7.根据权利要求5所述的自动增益控制装置，其中

所述代价函数计算单元仅在所述增益确定单元保持可变增益期间进行处理。

8.一种具有自适应标量法预失真器的功率调整装置，其中，根据权利要求4至7中任一项所述的自动增益控制装置位于所述功率调整装置的用于对自适应标量法预失真器进行自适应参数更新的反馈支路上，所述自动增益控制装置以反馈信号作为输入信号，并且输出代价函数值用于进行自适应参数更新。

9.一种无线发射系统，其中使用根据权利要求8所述的功率调整装置对来自输入源的信号的功率进行调整，并且发射调整后的信号。

10.一种自动增益控制方法，其包括：

以可变增益对输入信号进行调整，并且输出调整结果；

对调整结果进行模数转换以得到模数转换结果；以及

确定模数转换结果的最大值或最小值在预定时间周期内的分布情况，并且将该分布情况与第一分布条件进行比较，如果该分布情况满足第一分布条件，则保持与该分布情况相对应的可变增益不变，如果该分布情况不满足第一分布条件，则改变与该分布情况相对应的可变增益并再次确定分布情况，直至分布情况满足第二分布条件为止，其中第二分布条件与第一分布条件相同或者比第一分布条件更严格。

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