CN103296986A - 一种自动增益控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动增益控制方法及装置，所述方法包括：增益控制单元获取多个检波器的输出值；将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制。本发明通过获取多个检波器的输出值，将所述输出值与预设门限值比较，进行自动增益控制，不仅能够保证环路的稳定性，通过检测接收信号实现快速合适设置增益，而且能够实现高精度的增益控制，尤其对于突发脉冲系统具有更准确的估计接收功率，提高系统的接收性能。

Description

一种自动增益控制方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种自动增益控制方法及装置。
背景技术
目前的通信接收机有很多采用正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)系统，此系统是突发(Burst)传输系统，要求接收机能够快速检测接收信号的功率并进行合适的接收增益控制以保证接收信号的质量。具体实施方法就是需要快速实现功率检测及增益控制，以保证接收机输出的信号水平稳定在某一个动态范围内。
现有增益控制方法及其局限性：现有的自动增益控制(Automatic GainControl，AGC)方法分为模拟AGC和数字AGC两种，只能处理恒包络信号，对于突发信号存在延时性及控制误差较大。主要原理如下：(1)模拟AGC，检波器检测功率送至比较器，如果低于门限值则不触发，高于门限值时，输出一模拟电压至PIN型二极管，修改其增益，进而影响输出至后级的功率。此方法AGC环路响应速度较快，但是存在检测误差，因为某一时刻的控制增益由模拟电压决定，此电压控制的即时衰减无法精确衡量，无法保证输出的IQ信号的幅度稳定。(2)数字AGC，检波器检测功率送至比较器，如果低于门限值则不触发，高于门限值时，输出一组数字信号至数控衰减器，此方法的优点在于控制方法灵活，可以动态设置衰减值，但是此方法的缺点在于AGC环路的响应时间较慢，检波器检测到的模拟量转换为数字量后需要在数字信号处理部分比较后再通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)等数字方法再送至衰减器，不能保证响应时间。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种自动增益控制方法及装置，能够实现高精度的增益控制。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种自动增益控制方法，所述方法包括：
增益控制单元获取多个检波器的输出值；
将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制。
其中，所述增益控制单元获取多个检波器的输出值为：
增益控制单元获取模拟检波器、模数转换器ADC检波器和低功率检波器的输出值。
其中，所述将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果进行自动增益控制：
增益控制单元判断模拟检波器的输出值是否超过预设的模拟检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益；
增益控制单元再次获取ADC检波器的输出值，并判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益。
进一步地，当所述模拟检波器的输出值不超过预设的模拟检波器高门限值时，所述方法还包括：
判断所述ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值；当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益使模拟检波器和ADC检波器的输出值分别小于各自预设的高门限值；
当所述ADC检波器的输出值不超过预设的ADC检波器高门限值时，判断低功率检波器的输出值是否低于所述低功率检波器的低门限值；当低于时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值；当不低于时，则直接重新获取多个检波器的输出值。
进一步地，所述判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值之后，所述方法还包括：
当所述ADC检波器的输出值不超过所述ADC检波器高门限值时，再次获取低功率检波器的输出值，当所述输出值不低于预设的低功率检波器低门限值时，根据预设的增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值为所述低功率检波器的高门限值。
进一步地，所述方法还包括：
当所述低功率检波器的输出值低于所述低功率检波器的低门限值时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值。
进一步地，所述增益控制单元获取多个检波器的输出值之后，所述方法还包括：
当所述多个检波器的输出值均在各自的高低门限值范围内时，增益控制单元保持当前的自动增益不变。
一种自动增益控制装置，所述装置包括：多个检波器和增益控制单元；其中，
所述增益控制单元，用于获取所述多个检波器的输出值；还用于将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制。
其中，所述多个检波器包括：模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器；
相应地，所述增益控制单元，具体用于获取所述模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器的输出值。
其中，所述增益控制单元，具体用于判断模拟检波器的输出值是否超过预设的模拟检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益；再次获取ADC检波器的输出值，并判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益。
进一步地，所述增益控制单元，还用于判断所述ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值；当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益使模拟检波器和ADC检波器的输出值分别小于各自预设的高门限值；当不超过时，判断低功率检波器的输出值是否低于所述低功率检波器的低门限值；当低于时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值；当不低于时，则直接重新获取多个检波器的输出值。
进一步地，所述增益控制单元，还用于在所述ADC检波器的输出值不超过所述ADC检波器高门限值时，再次获取低功率检波器的输出值，当所述输出值不低于预设的低功率检波器低门限值时，根据预设的增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值为所述低功率检波器的高门限值。
进一步地，所述增益控制单元，还用于在所述低功率检波器的输出值低于所述低功率检波器的低门限值时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值。
进一步地，所述增益控制单元，还用于当所述所述多个检波器的输出值均在各自的高低门限值范围内时，保持当前的自动增益不变。
本发明通过获取多个检波器的输出值，将所述输出值与预设门限值比较，进行自动增益控制，不仅能够保证环路的稳定性，通过检测接收信号实现快速合适设置增益，而且能够实现高精度的增益控制，尤其对于突发脉冲系统具有更准确的估计接收功率，提高系统的接收性能。
附图说明
图1为本发明自动增益控制方法的实现流程示意图；
图2为本发明自动增益控制方法实施例的实现流程示意图；
图3为本发明自动增益控制装置的结构示意图；
图4为应用本发明自动增益控制装置的系统结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想为：增益控制单元获取多个检波器的输出值；将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1示出了本发明自动增益控制方法的实现流程，如图1所示，所述方法包括下述步骤：
步骤101，增益控制单元获取多个检波器的输出值；
这里，所述多个检波器具体包括：模拟检波器、模数转换器(Analog to DigitalConverter，ADC)检波器和低功率检波器。具体地，在某一时间周期内，所述增益控制单元通过检波器接口分别获取所述模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器的输出值，其中模拟检波器用于在射频部分进行采样，将射频能量转表为模拟电压送至增益控制单元，以便得到射频信号的均方根功率；ADC检波器用于将接收链路中ADC的输出数字部分送至增益控制单元；低功率检波器用于取样整个接收系统输出端的数字信号送至增益控制单元；
ADC检波器及低功率检波器的输出过程是采样数字部分若干样品，以便得到信号的平均功率，根据ADC的原理，任一数字量对应一模拟量，将采样的样品转换为模拟量后进行取和运算，以运算得到的值与预设门限进行比较；
这里，当所述多个检波器的输出值均在各自的高低门限值范围内时，保持当前的自动增益不变。
步骤102，增益控制单元将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制；
具体地，所述增益控制单元首先判断模拟检波器的输出值是否超过预设的模拟检波器高门限值，当模拟检波器的输出值不超过预设的模拟检波器高门限值时，则进一步判断所述ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值，若超过时，根据预设的增益控制表，降低增益使模拟检波器和ADC检波器的输出值小于各自预设的高门限值；若不超过，则最后判断低功率检波器的输出值是否低于所述低功率检波器的低门限值；当低于时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值；当不低于时，则直接重新获取多个检波器的输出值。
当模拟检波器的输出值超过预设的模拟检波器高门限值时，根据预设的增益控制表，降低增益；然后增益控制单元再次获取ADC检波器的输出值，并判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低增益；当所述ADC检波器的输出值不超过所述ADC检波器高门限值时，再次获取低功率检波器的输出值，当所述输出值不低于预设的低功率检波器低门限值时，根据预设的增益控制表，控制增益使所述低功率检波器的输出值为所述低功率检波器的高门限值；当所述低功率检波器的输出值低于所述低功率检波器的低门限值时，增益控制单元读取当前增益控制表，提高系统增益的同时实时获取低功率检波器的输出值，使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值。
图2示出了本发明自动增益控制方法实施例的实现流程，如图2所述，所述实施例包括下述步骤：
步骤201，增益控制单元获取多个检波器的输出值；
具体地，模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器分别检测当前功率并将各自的输出结果以数字形式发送给增益控制单元。
步骤202，增益控制单元判断模拟检波器的输出值是否超过预设的模拟检波器的高门限值，若是，则执行步骤203，否则执行步骤204；
步骤203，增益控制单元根据预设的增益控制表，降低增益，并再次获取ADC检波器的输出值；
具体地，本步骤中，所述增益控制单元可以以预先设置的初始增益值为基准，以n dB为单位步进进行在增益的降低，降低增益的同时再次获取ADC检波器的输出值；其中，这里步进增益的大小可以根据实际需要进行灵活设置。
步骤204，判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器的高门限值，若是，执行步骤205，否则，执行步骤206；
步骤205，增益控制单元降低增益至所述模拟检波器和ADC检波器的输出值分别小于各自预设的高门限值后，执行步骤206；
步骤206，增益控制单元重新获取低功率检波器的输出值；
应当理解，当在执行前述步骤的过程中，若增益控制单元并没有对增益进行调整，此时可以跳过本步骤，直接执行步骤207；
步骤207，增益控制单元判断所述低功率检波器的输出值是否低于预设的低功率检波器的低门限值，若是，执行步骤208，否则，执行步骤209或步骤210；
步骤208，增益控制单元增加增益直至获取的低功率检波器的输出值达到所述低功率检波器预设的低门限值为止，然后执行步骤210。
步骤209，增益控制单元增加增益直至获取的低功率检波器的输出值达到所述低功率检波器预设的高门限值为止，然后执行步骤210。
步骤210，增益控制单元重新获取多个检波器的输出值，然后执行步骤202。
图3示出了本发明自动增益控制装置的结构，如图3所示，所述装置包括：多个检波器和增益控制单元；其中，
所述增益控制单元，用于获取所述多个检波器的输出值；还用于将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制。
其中，所述多个检波器包括：模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器；
相应地，所述增益控制单元，具体用于获取所述模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器的输出值。
其中，所述增益控制单元，具体用于判断模拟检波器的输出值是否超过预设的模拟检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低增益；再次获取ADC检波器的输出值，并判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低增益。
进一步地，所述增益控制单元，还用于判断所述ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值；当超过时，根据预设的增益控制表，降低增益使模拟检波器和ADC检波器的输出值分别小于各自预设的高门限值；当不超过时，判断低功率检波器的输出值是否低于所述低功率检波器的低门限值；当低于时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值；当不低于时，则直接重新获取多个检波器的输出值。
进一步地，所述增益控制单元，还用于在所述ADC检波器的输出值不超过所述ADC检波器高门限值时，再次获取低功率检波器的输出值，当所述输出值不低于预设的低功率检波器低门限值时，根据预设的增益控制表，控制增益使所述低功率检波器的输出值为所述低功率检波器的高门限值。
其中，所述增益控制单元，还用于在所述低功率检波器的输出值低于所述低功率检波器的低门限值时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值。
其中，所述增益控制单元，还用于当所述所述多个检波器的输出值均在各自的高低门限值范围内时，保持当前的增益不变。
图4示出了应用本发明自动增益控制装置的系统结构，如图4所示，所述系统包括：低噪声放大器、混频器、中频放大器、低通滤波器、ADC、数字滤波器以及自动增益控制装置；其中，所述自动增益控制装置包括：多个检波器和增益控制单元，所述多个检波器包括：模拟检波器、ADC检波器以及低功率检波器；如图4所示，所述模拟检波器放置于中频放大器之后，ADC检波器放置于ADC之后，低功率检波器放置于数字滤波器之后。
三个检波器均预先设置有各自的高低门限值，并且各自的输出均送至增益控制单元，增益控制单元根据接收到的各个检波器的输出值，控制整个系统的各级增益，其中，增益控制单元预先存储有根据系统各个硬件状态设置的增益控制表，增益控制单元可以根据增益控制表进行系统各级增益的控制，具体可如图4中增益控制单元对虚线框内器件，ADC以及数字滤波器的控制进行实现。具体地，所述增益控制单元可以包括：处理器、晶体振荡器、电源芯片，模数转换器等；其中，模数转换器接收模拟检波器送过来的模拟信号，将其转变为数字信号再送给处理器；晶体振荡器作为处理器及所述增益控制单元的模数转换器的主时钟，以晶体振荡器的频率或其倍数频率作为数字信号的采样频率，另外，应当理解，所述处理器的时钟同样也可以由接收系统提供，电源芯片主要为整个增益控制单元提供相应的电源。
相应地，增益控制单元可以实现如下功能：一、获取多个检波器的输出信号，检波器以模拟或数字接口形式送至增益控制单元，作为处理器的输入信号；二、信号比较，将检波器的输出信号与各自预设的门限值进行比较，并驱动控制部分控制接收系统增益；三、增益控制，增益控制单元输出数字信号，控制接收系统中各级模块增益，具体实现方式包括但不限于以下几种：1、通过改变低噪声放大器的级数控制低噪声放大器的增益；2、通过改变中频放大器的偏置点控制中频放大器的增益；3、通过控制数控衰减器控制衰减量；这里，所述数控衰减器可以位于整个接收系统各个模块之间，例如，可以位于图4所示系统中的低噪声放大器和混频器之间，用于对送至混频器的信号进行衰减，以保证混频器不至于过载；4、通过改变滤波器的级数控制其增益。具体地，所述自动增益控制装置在图4所示系统中的具体工作过程与上述相同，不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种自动增益控制方法，其特征在于，所述方法包括：
增益控制单元获取多个检波器的输出值；
将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增益控制单元获取多个检波器的输出值为：
增益控制单元获取模拟检波器、模数转换器ADC检波器和低功率检波器的输出值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果进行自动增益控制：
增益控制单元判断模拟检波器的输出值是否超过预设的模拟检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益；
增益控制单元再次获取ADC检波器的输出值，并判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述模拟检波器的输出值不超过预设的模拟检波器高门限值时，所述方法还包括：
判断所述ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值；当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益使模拟检波器和ADC检波器的输出值分别小于各自预设的高门限值；
当所述ADC检波器的输出值不超过预设的ADC检波器高门限值时，判断低功率检波器的输出值是否低于所述低功率检波器的低门限值；当低于时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值；当不低于时，则直接重新获取多个检波器的输出值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值之后，所述方法还包括：
当所述ADC检波器的输出值不超过所述ADC检波器高门限值时，再次获取低功率检波器的输出值，当所述输出值不低于预设的低功率检波器低门限值时，根据预设的增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值为所述低功率检波器的高门限值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述低功率检波器的输出值低于所述低功率检波器的低门限值时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述增益控制单元获取多个检波器的输出值之后，所述方法还包括：
当所述多个检波器的输出值均在各自的高低门限值范围内时，增益控制单元保持当前的自动增益不变。
8.一种自动增益控制装置，其特征在于，所述装置包括：多个检波器和增益控制单元；其中，
所述增益控制单元，用于获取所述多个检波器的输出值；还用于将所述输出值与预设的门限值进行比较，并根据比较的结果，进行自动增益控制。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多个检波器包括：模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器；
相应地，所述增益控制单元，具体用于获取所述模拟检波器、ADC检波器和低功率检波器的输出值。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述增益控制单元，具体用于判断模拟检波器的输出值是否超过预设的模拟检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益；再次获取ADC检波器的输出值，并判断ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值，当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述增益控制单元，还用于判断所述ADC检波器的输出值是否超过预设的ADC检波器高门限值；当超过时，根据预设的增益控制表，降低自动增益使模拟检波器和ADC检波器的输出值分别小于各自预设的高门限值；当不超过时，判断低功率检波器的输出值是否低于所述低功率检波器的低门限值；当低于时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值；当不低于时，则直接重新获取多个检波器的输出值。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述增益控制单元，还用于在所述ADC检波器的输出值不超过所述ADC检波器高门限值时，再次获取低功率检波器的输出值，当所述输出值不低于预设的低功率检波器低门限值时，根据预设的增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值为所述低功率检波器的高门限值。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述增益控制单元，还用于在所述低功率检波器的输出值低于所述低功率检波器的低门限值时，增益控制单元根据所述增益控制表，控制自动增益使所述低功率检波器的输出值达到所述低门限值，并重新获取多个检波器的输出值。
14.根据权利要求8至13任一项所述的装置，其特征在于，所述增益控制单元，还用于当所述所述多个检波器的输出值均在各自的高低门限值范围内时，保持当前的自动增益不变。
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