CN103517395A - 自动增益控制的实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动增益控制的实现方法及装置，该方法包括：计算小区的AGC实际值；根据AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整小区内的所有天线的数据信号功率，并发送调整功率后的数据信号进行数字信号处理。通过本发明，区分小区，将小区内的所有天线的数据信号功率调整到合适范围内，保证后级数字信号处理的线性范围，保持系统的线性度，提升了系统的性能。相对于后级数字信号处理模块采用动态比例调整的方法，节省了后级的处理时间，减少了后级处理的复杂度，从总体上降低了系统成本，提高了处理性能。另外，相对于后级数字信号处理模块采用固定比例调整的方法，防止数据处理超出范围，避免数据溢出的问题，改善了系统性能。

Description

自动增益控制的实现方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种自动增益控制的实现方法及装置。

背景技术

第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，简称为3GPP）长期演进（Long-Term Evolution，简称为LTE）系统中涉及时频域变换，使用了大量的快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation，简称为FFT）/快速傅里叶逆变换（Inverse Fast FourierTransformation，简称为IFFT）处理。在上行接收方，需要进行时域数据到频域数据的转换，因此也使用了FFT处理，对接收数据进行了时频域转换等信号处理功能。自动增益控制（Automatic Gain Control，简称为AGC）技术广泛应用于通信领域，用于将接收信号功率调整到合适的线性范围内，保持系统处理的线性度，进而提升系统性能。

自动增益控制装置是一种在无线电系统中得到广泛应用的装置，依据负反馈的原理进行工作，主要解决在接收系统中接收到的信号强弱变化导致系统性能恶化的问题。通过对信号功率的调节，来改变接收系统处理的信号强弱，使它满足系统的线性工作范围，进而达到提升系统性能的目的。在现实环境中，由于受发射功率大小、收发距离远近、电波传播衰落等各种因素的影响，接收机所接收的信号强弱变化范围很大。如果接收机增益不变，则信号太强或太弱时，会造成接收机的饱和或偏离线性工作范围，降低系统的处理性能。由于射频前端芯片内部AGC的动态范围不满足整个接收系统的工作要求，因此在接收机中可以增加一个AGC装置以保证接收机的动态范围。

LTE系统中，在接收端收到天线时域数据后，基带物理层会对这些天线数据的信号进行时域和频域数据的处理，以及FFT处理，完成时域到频域的数据转换。在数据处理过程中，需要考虑到上行接收天线的信号功率范围，尽量要满足信号处理的动态范围，确保处理器能够工作在线性范围内，有助于提高系统的处理性能。

目前的常用方法是：当接收端射频前端芯片内部的动态范围不满足整个系统的线性范围时，可以采用由后级数字信号处理模块来主动实施动态比例调整的措施，来完成信号处理的功能，但这会增加后级处理的复杂度和处理时间的长度。也可以在后级数字信号处理模块采用固定比例调整的措施，这可以节省处理地复杂度和时间长度，但是又会有数据处理超出动态范围，造成结果溢出，导致系统性能恶化的风险，这也会降低系统的处理性能。

发明内容

本发明提供了一种自动增益控制的实现方法及装置，以至少解决相关技术中，自动增益控制方法采用动态比例或固定比例调整功率可能会降低系统处理性能的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种自动增益控制的实现方法，包括：计算小区的AGC实际值；根据AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整小区内的所有天线的数据信号功率，并发送调整功率后的数据信号进行数字信号处理。

优选地，计算小区的AGC实际值包括：计算小区内的所有激活天线的数据信号功率总和；根据数据信号功率总和计算小区的AGC实际值。

优选地，计算小区内的所有激活天线的数据信号功率总和包括：根据小区的天线配比以及激活天线位图，确定小区内的所有激活天线；计算各个激活天线的数据信号功率；累加各个激活天线的数据信号功率，得到数据信号功率总和。

优选地，计算各个激活天线的数据信号功率包括：按照各个激活天线的数据信号的采样点在各个激活天线接收的数据中确定有效的数据；根据有效的数据计算各个激活天线的数据信号功率。

优选地，根据AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整小区内的所有天线的数据信号功率包括：根据AGC实际值与AGC期望值计算小区内的各个激活天线的数据信号功率的移位值；按照移位值分别调整小区内的各个激活天线的数据信号功率。

优选地，在计算小区的AGC实际值之前，上述方法还包括：接收到小区内的所有天线的数据信号；以天线为单位存储接收到的数据信号。

优选地，AGC期望值是一个数值范围。

根据本发明的另一方面，提供了一种自动增益控制的实现装置，包括：计算模块，用于计算小区的自动增益控制AGC实际值；调整模块，用于根据AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整小区内的所有天线的数据信号功率；发送模块，用于发送调整功率后的数据信号进行数字信号处理。

优选地，计算模块包括：第一计算单元，用于计算小区内的所有激活天线的数据信号功率总和；第二计算单元，用于根据数据信号功率总和计算小区的AGC实际值。

优选地，调整模块包括：第三计算单元，用于根据AGC实际值与AGC期望值的倍数差计算小区内的各个激活天线的数据信号功率的移位值；调整单元，用于按照移位值分别调整小区内的各个激活天线的数据信号功率。

通过本发明，区分小区，将小区内的所有天线的数据信号功率调整到合适范围内，保证后级数字信号处理的线性范围，保持系统的线性度，提升了系统的性能。相对于后级数字信号处理模块采用动态比例调整的方法，节省了后级的处理时间，减少了后级处理的复杂度，从总体上降低了系统成本，提高了处理性能。另外，相对于后级数字信号处理模块采用固定比例调整的方法，防止了数据处理超出范围，避免数据溢出的问题，改善了系统性能。

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，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的自动增益控制的实现方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的自动增益控制的实现装置的结构框图；

图3是根据本发明优选实施例的自动增益控制的实现装置的结构框图；

图4是根据本发明另一个优选实施例的自动增益控制的实现装置的结构框图；

图5是根据本发明优选实施例的计算单个天线数据信号功率的流程图；

图6是根据本发明优选实施例的计算小区的AGC实际值的流程图；

图7是根据本发明优选实施例的天线数据的拆分、缓存和处理的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种自动增益控制的实现方法，图1是根据本发明实施例的自动增益控制的实现方法的流程图，如图1所示，包括如下的步骤S102至步骤S104。

步骤S102，计算小区的AGC实际值。

步骤S104，根据所述AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整所述小区内的所有天线的数据信号功率，并发送调整功率后的数据信号进行数字信号处理。

相关技术中，自动增益控制方法采用动态比例或固定比例调整功率可能会降低系统处理性能。本发明实施例中，区分小区，将小区内的所有天线的数据信号功率调整到合适范围内，保证后级数字信号处理的线性范围，保持系统的线性度，提升了系统的性能。相对于后级数字信号处理模块采用动态比例调整的方法，节省了后级的处理时间，减少了后级处理的复杂度，从总体上降低了系统成本，提高了处理性能。另外，相对于后级数字信号处理模块采用固定比例调整的方法，防止了数据处理超出范围，避免数据溢出的问题，改善了系统性能。

在一个优选实施方式中，按照激活天线的数据信号进行计算，避免了不必要的操作。步骤S102包括：计算小区内的所有激活天线的数据信号功率总和；根据数据信号功率总和计算小区的AGC实际值。

计算小区内的所有激活天线的数据信号功率总和包括：根据小区的天线配比以及激活天线位图，确定小区内的所有激活天线；计算各个激活天线的数据信号功率；累加各个激活天线的数据信号功率，得到数据信号功率总和。

计算各个激活天线的数据信号功率包括：按照各个激活天线的数据信号的采样点在各个激活天线接收的数据中确定有效的数据；根据有效的数据计算各个激活天线的数据信号功率。

步骤S104包括：根据AGC实际值与AGC期望值计算小区内的各个激活天线的数据信号功率的移位值；按照移位值分别调整小区内的各个激活天线的数据信号功率。优选地，AGC期望值是一个数值范围。可以根据该AGC期望值，计算出AGC实际值要落入该范围内需要调整的移位值，从而进行调整，按照数值范围进行调整，方式灵活。

在计算小区的AGC实际值之前，上述方法还包括：接收到小区内的所有天线的数据信号；以天线为单位存储接收到的数据信号。将各个天线的数据信号分别存储，方便对各个天线的数据信号进行移位。

本发明实施例还提供了一种自动增益控制的实现装置，该自动增益控制的实现装置可以用于实现上述自动增益控制的实现方法。图2是根据本发明实施例的自动增益控制的实现装置的结构框图，如图2所示，包括计算模块22、调整模块24和发送模块26。下面对其结构进行详细描述。

计算模块22，用于计算小区的AGC实际值；调整模块24，连接至计算模块22，用于根据计算模块22计算的AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整小区内的所有天线的数据信号功率；发送模块26，连接至调整模块24，用于发送调整模块24调整功率后的数据信号进行数字信号处理。

如图3所示，计算模块22包括：第一计算单元222，用于计算小区内的所有激活天线的数据信号功率总和；第二计算单元224，连接至第一计算单元222，用于根据第一计算单元222计算的数据信号功率总和计算小区的AGC实际值。

优选地，第一计算单元222包括：确定子单元，用于根据小区的天线配比以及激活天线位图，确定小区内的所有激活天线；计算子单元，用于计算各个激活天线的数据信号功率；累加子单元，用于累加各个激活天线的数据信号功率，得到数据信号功率总和。

优选地，计算子单元用于按照各个激活天线的数据信号的采样点在各个激活天线接收的数据中确定有效的数据；根据有效的数据计算各个激活天线的数据信号功率。

优选地，调整模块24包括：第三计算单元，用于根据AGC实际值与AGC期望值的倍数差计算小区内的各个激活天线的数据信号功率的移位值；调整单元，用于按照移位值分别调整小区内的各个激活天线的数据信号功率。

优选地，上述装置还包括：接收模块，用于接收小区内的所有天线的数据信号；存储模块，用于以天线为单位存储接收到的数据信号。

优选地，AGC期望值是一个数值范围。

由上述可知，本发明实施例在3GPP LTE系统中，对上行接收端的天线数据信号进行了AGC处理，解决了接收系统中由于接收到的信号强弱变化而导致系统性能恶化的问题。接收机所接收的信号强弱变化范围很大，AGC处理靠降低大信号的增益或增强小信号的增益，来保持系统线性度。通过调整输入信号功率，使输入信号在FFT处理器线性范围和AGC处理的调整范围之内，以达到预定功率输出的目的。AGC处理扩展了接收端的动态范围，使接收端的工作性能得到了提高。

相对于现有的后级数字信号处理模块采用动态比例调整的情况，本方法实施例节省了处理时间，减少了后级处理的复杂度，从总体上降低了系统成本，提高了处理性能。另外，相对于后级数字信号处理模块采用固定比例调整的情况，本发明实施例可以防止数据处理超出范围，避免数据溢出，改善了系统性能。

如图4所示，在一个优选实施例中，上述自动增益控制的实现装置还可以采用以下模块：功率计算模块42和功率调整模块44。其中，功率计算模块42包括有效天线激活判断单元422、单天线数据功率计算单元424、单小区AGC参数计算单元426；功率调整模块44包括缓存单元442、读写控制单元444、信号功率调整单元446和发送单元448。下面对各个模块以及单元的功能进行详细说明。

功率计算模块42，用于在完成接收数据时，对各个小区内的天线数据信号进行功率累加的统计操作。

其中，有效天线激活判断单元422（实现了上述确定子单元的功能），用于根据小区天线配比和激活天线位图，判断当前有效的天线个数，并给出相应的时序控制信号；单天线数据功率计算单元424（实现了上述计算子单元和累加子单元的功能），用于对单个天线的数据信号进行功率累加，需要对单个天线的数据信号按采样点分实部、虚部，并求绝对值，之后进行累加；单小区AGC参数计算单元426（实现了上述第二计算单元224的功能），用于根据小区天线配置，对小区内各个天线的数据信号功率进行加和，并根据公式，除以相应的参数值（例如：有效天线个数、采样点个数等），最后得到单小区的AGC计算值。

功率调整模块44，用于对接收端的天线数据进行缓存，并按照期望的AGC值，进行功率调整。

其中，缓存单元442（实现了上述接收模块和存储模块的功能），用于以天线为单位，进行数据缓存，将一个天线的数据，按照顺序完全缓存下来；读写控制单元444，用于完成数据流的整体控制功能，进行数据调度和组织；信号功率调整单元446（实现了上述调整模块24的功能），用于按照各小区的AGC计算值（即上述AGC实际值）将各个采样点的实部和虚部数据分别进行相应的移位，完成数据信号功率的调整，使输出信号满足后级的动态范围，确保系统的线性度；发送单元448（实现了上述发送模块26的功能），用于完成AGC处理后，数据的发送功能和时序对齐功能。

下面结合图5和图6所示的流程图，对功率计算模块42进行更详细地描述。

图5是根据本发明优选实施例的计算单个天线数据信号功率的流程图，如图5所示，包括如下步骤：

步骤S502，接收到单天线的数据，判断该天线是否激活且数据是否有效；

步骤S504，实部数据取绝对值并累加；

步骤S506，虚部数据取绝对值并累加；

步骤S508，实部虚部数据加和，单天线数据累加和输出。

图6是根据本发明优选实施例的计算小区的AGC实际值的流程图，如图6所示，包括如下步骤：

步骤S602，根据小区天线配比以及有效天线的激活位图，判断该小区内的有效天线个数及其位置；

步骤S604，将该小区内的有效天线的数据累加；

步骤S606，计算小区的功率平均值；

步骤S608，存储接收的该小区的AGC期望值；

步骤S610，根据AGC期望值，计算小区数据的移位值和AGC计算值，并输出。

为了更好的理解功率调整模块44，下面结合图7所示的示意图，对其进行描述。如图7所示，接收到天线数据后，先以天线为单位分别存储数据，根据计算的该小区的AGC计算值和移位值进行数据移位处理，然后发送处理后的数据。

在另外一个优选的实施例中，AGC处理方法如下：

第一步，将接收到的串行天线数据，按天线分别提取出来，存入各个天线对应的各自的缓存模块中。

第二步，对单天线数据进行实部、虚部分别累加，计算单个天线的数据信号功率值。该步骤可以包括如下三个步骤：

1、判断小区内哪些天线是有效激活的，并计算各个小区内的激活天线的总个数；

2、提供定时信号，即确定哪个时间段内接收的数据是有效的，并产生使能标志（即有效标志）；

3、根据使能标志，对于激活的天线，进行单天线数据的信号功率累加。

第三步，存储高层下发的AGC期望值。

第四步，按照小区天线的配比，对各小区内的所有激活天线的数据进行累加和计算，并计算其AGC参数值（AGC实际值和移位值）。该步骤可以包括如下三个步骤：

1、按照小区天线的配比，对各小区内的所有激活天线的数据进行累加和计算；

2、根据一个小区内的所有激活天线的信号功率总和，计算出该小区的AGC实际值以及需要调整的移位值；

3、将计算出的AGC实际值和移位值，输出到后级数字信号模块，供该模块进行数字信号处理使用。

第五步，将缓存的天线数据读取出来，并根据移位值进行移位操作，完成信号的功率调节，然后将数据信号发送出去。

第六步，完成自动增益控制的全过程。

需要说明的是，本优选实施例中的AGC期望值是两个数值，用来表示一个数值范围；数据移位是针对有符号数据，要作符号位扩展，即存储时要包括符号位。

为了使本发明的技术方案和实现方法更加清楚，下面将结合优选的实施例对其实现过程进行详细描述。

按照小区和天线配置，对各个小区内接收到的天线数据进行功率累加统计，并根据相应的计算公式算出各个小区的AGC计算值。然后，按照系统下发的AGC期望值和计算得到的AGC计算值之间的差距，来算出需要对天线数据进行的功率调整值，对缓存的天线数据进行功率调整。在完成功率调整的操作后，通过发送模块将各个小区的天线数据发往后级模块中，完成本次的自动功率控制操作。

下面以3小区2天线为例，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

步骤1，将接收到的串行天线数据，转化为并行的天线数据；

步骤2，将3个小区的并行天线0，1分别提取出来，区分有效天线的个数和具体位置，存入各个天线对应的缓存模块中，无效天线的数据不进缓存；

步骤3，对有效的单天线数据进行实部、虚部分别取绝对值，然后进行累加；

步骤4，对天线数据的信号进行采样点的平均化，计算单个天线的数据信号功率值data，具体计算公式如下所示；

$\mathrm{data}=\frac{1}{1.3\×N}\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left(\right|\mathrm{Re}\left(Z_i\left(n\right)\right)|+|\mathrm{Im}\left(Z_i\left(n\right)\right)\left|\right)$

式中，N为计算AGC的数据长度，n为天线数据的采样点值，Z_i为输入的天线数据，data为计算出的单天线的数据信号功率值。

步骤5，存储高层下发的AGC期望值，3个小区的期望值分别存储；

步骤6，将同1个小区内的2个天线的信号功率值进行加和，求平均值，得到1个小区的AGC计算值；

步骤7，参考步骤6，计算出这3个小区的AGC计算值；

步骤8，把对于同一个小区的计算得到的AGC计算值和AGC期望值进行比较，得到两者之间的倍数差；

步骤9，将该倍数差除以2，作为该小区的有效天线数据的移位值；

步骤10，重复步骤8和步骤9，分别计算出3个小区内的有效天线的移位值；

步骤11，从缓存区中将3小区2天线的数据读取出来，并按照计算出来的移位值，对3个小区的天线数据分别进行移位，调整其功率大小；

步骤12，将完成功率调节的天线数据，发送到后级模块，完成AGC处理。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种自动增益控制的实现方法及装置。通过区分小区，将小区内的所有天线的数据信号功率调整到合适范围内，保证后级数字信号处理的线性范围，保持系统的线性度，提升了系统的性能。相对于后级数字信号处理模块采用动态比例调整的方法，节省了后级的处理时间，减少了后级处理的复杂度，从总体上降低了系统成本，提高了处理性能。另外，相对于后级数字信号处理模块采用固定比例调整的方法，防止了数据处理超出范围，避免数据溢出的问题，改善了系统性能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动增益控制的实现方法，其特征在于包括：

计算小区的自动增益控制AGC实际值；

根据所述AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整所述小区内的所有天线的数据信号功率，并发送调整功率后的数据信号进行数字信号处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算小区的AGC实际值包括：

计算所述小区内的所有激活天线的数据信号功率总和；

根据所述数据信号功率总和计算所述小区的AGC实际值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述小区内的所有激活天线的数据信号功率总和包括：

根据所述小区的天线配比以及激活天线位图，确定所述小区内的所有激活天线；

计算各个所述激活天线的数据信号功率；

累加各个所述激活天线的数据信号功率，得到所述数据信号功率总和。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算各个所述激活天线的数据信号功率包括：

按照各个所述激活天线的数据信号的采样点在各个所述激活天线接收的数据中确定有效的数据；

根据所述有效的数据计算各个所述激活天线的数据信号功率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整所述小区内的所有天线的数据信号功率包括：

根据所述AGC实际值与所述AGC期望值计算所述小区内的各个激活天线的数据信号功率的移位值；

按照所述移位值分别调整所述小区内的各个所述激活天线的数据信号功率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算小区的AGC实际值之前，所述方法还包括：

接收到所述小区内的所有天线的数据信号；

以所述天线为单位存储接收到的数据信号。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述AGC期望值是一个数值范围。

8.一种自动增益控制的实现装置，其特征在于包括：

计算模块，用于计算小区的自动增益控制AGC实际值；

调整模块，用于根据所述AGC实际值与预先存储的AGC期望值分别调整所述小区内的所有天线的数据信号功率；

发送模块，用于发送调整功率后的数据信号进行数字信号处理。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于计算所述小区内的所有激活天线的数据信号功率总和；

第二计算单元，用于根据所述数据信号功率总和计算所述小区的AGC实际值。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调整模块包括：

第三计算单元，用于根据所述AGC实际值与所述AGC期望值的倍数差计算所述小区内的各个激活天线的数据信号功率的移位值；

调整单元，用于按照所述移位值分别调整所述小区内的各个所述激活天线的数据信号功率。

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