CN112422172B - 宽带卫星通信上行信号监测自动增益控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动增益控制方案，特别涉及宽带卫星通信上行信号监测AGC技术领域。通过本发明所含四个步骤，实现检测不同用户卫星信号上行接收功率，对接收功率进行分级，且同时配置若干并行射频通道，根据不同用户的功率测量结果实现动态自动增益控制AGC对用户信号功率进行分级调整，显著提高了多用户同时监测时的AGC调整精度。极大缩小卫星信号监测端接收用户上行信号功率差，有效扩展卫星监测系统对上行信号的监控范围。解决了目前卫星通信上行信号传输因远近效应，使得卫星信号监测端接收不同用户的上行信号存在极大功率差，导致卫星信号监测端无法正确检测及解调用户的上行信号，极大限制卫星系统对上行信号的监测范围的问题。

Description

宽带卫星通信上行信号监测自动增益控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动增益控制方法，特别涉及宽带卫星通信上行信号监测AGC技术领域。

背景技术

如今，卫星通信技术日益发展，已逐渐融入到人们的日常生活中。卫星电话通过卫星传输信息，填补了现有手机和有线电话通信无法覆盖的区域，包括偏远地区、深山、海上和沙漠。在卫星通信过程中，监测卫星通信信号是非常重要的。但由于卫星通信上行信号的传输存在远近效应，使得卫星信号监测端接收到的不同用户的上行信号存在极大的功率差，导致某些用户的上行信号无法正确检测及解调，而这极大地限制了卫星系统上行信号的监测范围。如何解决卫星通信上行信号传输远近效应带来的功率差过大，有效扩展卫星监测系统对上行信号的监控范围，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种宽带卫星通信上行信号监测自动增益控制方法，通过检测不同用户的卫星信号上行接收功率，对接收功率进行分级，且同时配置若干个并行射频通道，根据不同用户的功率测量结果实现动态自动增益控制AGC对用户信号功率进行调整，极大缩小卫星信号监测端接收用户上行信号功率差，有效扩展卫星监测系统对上行信号的监控范围。以解决目前卫星通信上行信号传输的远近效应，使得卫星信号监测端接收不同用户的上行信号存在极大功率差，导致卫星信号监测端无法正确检测及解调某些用户的上行信号，极大限制卫星系统对上行信号的监测范围的问题。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

该宽带卫星通信上行信号监测用自动增益控制方法,其特征在于，它是通过包括如下步骤实现的：

1)对子信道k上的用户u的上行信号初次接收时，选择预设的功率等级对应的射频通道，进行数字下变频、低通滤波、降采样数字前端信号处理。

假设理想的低通滤波，则子信道k经过数字前端处理后的信号表示为：

2)在用户u的上行信号对应时隙中，进行信号功率测量，假设用户u占用的时隙对应的时间为N_s≤n≤N_e，则用户u的信号功率测量值P_n计算公式为：

对于周期性连续分配的上行信号，记信号周期为N_P，则信号功率测量值使用R个连续时隙进行平滑滤波，增强信号功率测量精度：

得到用户u的信号测量功率值后，计算对应的最佳AGC增益值，在后续接收时，将此最佳AGC增益值用于用户u对应的时隙的接收；

3)常规业务数据块TCH和保持链接数据块DKAB的头尾都有若干个符号的保护间隔，AGC在保护间隔内进行动态调整，避免干扰正常的数据信号；常规业务数据块TCH整个块都用于传输数据信号，其信号功率测量按照上述公式(1)、(2)和(3)进行计算；

由于保持链接数据块DKAB整个数据块内部只有两段传输有效数据，分别位于p～p+L以及p+K～p+K+L段，通过检测TCH与DKAB加以解决，一旦检测到是保持链接数据块DKAB，则不进行功率测量值计算并更新AGC，以避免错误的功率测量。根据保持链接数据块DKAB的结构，将整个用户时隙分成长度为K/2的小段，则整块数据分为B小段：

式中：N_TCH表示数据块长度；K表示两个DKAB数据的间隔；计算各B小段的平均功率P_n(b)(0≤b<B)以及对应的最小功率P_n：

将最小功率P_n与预定的门限功率Thr进行比较，当P_n＜Thr时，将此数据块判定为DKAB，不用做功率测量及AGC调整。

4)对每个用户，在前一帧按照前述公式(1)～(3)进行功率测量，并计算对应的AGC调整值，AGC调整作用于下一帧的TCH或DKAB数据块的开头处；对用户1，当检测到DKAB数据块时，不进行功率测量及AGC调整，因此第2帧的AGC将被延续到第4帧。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该宽带卫星通信上行信号监测自动增益控制方案，通过检测不同用户的卫星信号上行接收功率，对接收功率进行分级，且同时配置若干个并行射频通道，实现对不同用户、不同类型信号进行AGC区分动态调整，根据不同用户的功率测量结果进行动态自动增益控制，AGC支持多用户下同时、精确调整，显著提高多用户同时监测时的AGC调整精度，极大缩小卫星信号监测端接收用户上行信号功率差，有效扩展卫星监测系统对上行信号的监控范围。有效解决了目前卫星通信上行信号传输因远近效应，使得卫星信号监测端接收不同用户的上行信号存在极大功率差，导致卫星信号监测端无法正确检测及解调用户的上行信号，极大限制卫星系统对上行信号的监测范围的问题。

附图说明

图1为本发明的宽带卫星信号自动增益控制处理流程图；

图2为本发明的卫星通信系统中TCH数据块结构及DKAB数据块结构图；

图3为本发明的宽带卫星上行用户信号分配及AGC调整示意图。

具体实施方式

下面结合附图对该宽带卫星通信上行信号监测自动增益控制方案的实施方式作进一步详细说明：

本发明通过包含四个步骤，实现检测不同用户的卫星信号上行接收功率，对接收功率进行分级，通过配置若干个并行射频通道的方式，根据不同用户的功率测量结果进行动态自动增益控制AGC，成功调整用户级信号功率。通过这种方式，有效解决了远近效应带来的功率差过大的问题，大大增加了卫星监测系统对上行信号的监控范围。

宽带卫星上行信号表示为：

其中：

N_ch表示宽带卫星系统中的子信道个数；

M_k表示第k个子信道上的上行用户个数；

a _k,u(t)表示第k个子信道上用户1≤u≤M_k的上行发送信号；

f_c表示射频频率；

f₀表示每个子信道的波特率；f₀＝1/T₀，T₀表示子信道的符号周期。

(参见图1)，图1为本发明中宽带卫星上行信号自动增益控制的处理流程图。其处理流程为：

1)对子信道k上的用户u的上行信号初次接收时，选择预设的功率等级对应的射频通道，进行数字下变频、低通滤波、降采样等数字前端信号处理。假设理想的低通滤波，则子信道k经过数字前端处理后的信号表示为：

2)在用户u的上行信号对应时隙中，进行信号功率测量。假设用户u占用的时隙对应的时间为N_s≤n≤N_e，则用户u的信号功率测量值P_n计算公式为：

对于周期性连续分配的上行信号，记信号周期为N_P，则信号功率测量值使用K个连续时隙进行平滑滤波，以增强信号功率测量精度：

得到用户u的信号测量功率值后，计算对应的最佳AGC增益值，在后续接收时，将此AGC用于用户u对应的时隙的接收。

3)在卫星通信系统中，一般包含常规业务数据块TCH(Traffic Channel)以及短时没有业务的保持连接数据块DKAB(Dual Keep-Alive Burst)。

(参见图2)，图2为本发明卫星通信系统中的TCH与DKAB数据块的结构图。TCH和DKAB数据块的头尾都有若干个符号的保护间隔，自动增益控制AGC能在保护间隔内进行动态调整，避免干扰正常的数据信号。TCH数据块的整个块都用于传输数据信号，因此信号功率测量按照上面的公式(1)～(3)进行计算。然而，对于DKAB数据块，其整个数据块内部只有两段：分别位于p～p+L以及p+K～p+K+L传输有效数据，如果按照上述常规公式计算会导致错误的功率测量。

本发明通过检测TCH与DKAB来解决此问题，一旦检测到是DKAB数据块，则不进行功率测量值计算以及更新AGC，以避免错误的功率测量。根据DKAB数据块的结构，将整个用户时隙分成长度为K/2的小段，则整块数据分为B小段：

式中：N_TCH表示数据块长度；K表示两个DKAB数据的间隔，如图2所示。

计算各小块的平均功率P_n(b)(0≤b<B)以及对应的最小功率P_n：

将最小功率P_n与预定的门限功率Thr进行比较，当P_n＜Thr时，将此数据块判定为DKAB，不用做功率测量及AGC调整。

(参见图3)，图3为本发明一个宽带卫星上行用户信号分配的示意图，以及对应的AGC调整示意。对每个用户，在前一帧按照前述公式(1)～(3)进行功率测量，并计算对应的AGC调整值，AGC调整作用于下一帧的数据块开头处。对用户1，当检测到DKAB即图3中的第3帧时，则不进行功率测量及AGC调整，因此第2帧的AGC将被延续到第4帧。

本发明的特点如下：

a)通过接收信号功率分级，解决了由于远近效应带来的上行接收信号功率差过大的问题。

b)通过对不同用户、不同类型的信号进行AGC区分调整，显著提高了多用户同时监测时的AGC调整精度。

c)相比于现有方案，由于AGC支持多用户下同时、精确的调整，因此使得本发明的监控范围极大增加。

以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (1)

1.宽带卫星通信上行信号监测用自动增益控制方法,其特征在于，它是通过包括如下步骤实现的：

1)对子信道k上的用户u的上行信号初次接收时，选择预设的功率等级对应的射频通道，进行数字下变频、低通滤波、降采样数字前端信号处理；

假设理想的低通滤波，则子信道k经过数字前端处理后的信号表示为：

其中：f_c表示射频信号频率；f₀表示每个子信道的波特率；f₀＝1/T₀，T₀表示子信道的符号周期；M_k表示第k个子信道上的上行用户个数；a_k,u表示第k个子信道上用户1≤u≤M_k的上行发送信号；

2)在用户u的上行信号对应时隙中，进行信号功率测量，假设用户u占用的时隙对应的时间为N_s≤n≤N_e，则用户u的信号功率测量值P_n计算公式为：

对于周期性连续分配的上行信号，记信号周期为N_P，则信号功率测量值使用R个连续时隙进行平滑滤波，增强信号功率测量精度：

得到用户u的信号测量功率值后，计算对应的最佳AGC增益值，在后续接收时，将此最佳AGC增益值用于用户u对应的时隙的接收；

3)常规业务数据块TCH和保持链接数据块DKAB的头尾都有若干个符号的保护间隔，AGC在保护间隔内进行动态调整，避免干扰正常的数据信号；常规业务数据块TCH整个块都用于传输数据信号，其信号功率测量按照上述公式(1)、(2)和(3)进行计算；

由于保持链接数据块DKAB整个数据块内部只有两段传输有效数据，分别位于p～p+L以及p+K～p+K+L段，通过检测TCH与DKAB加以解决，一旦检测到是保持链接数据块DKAB，则不进行功率测量值计算并更新AGC，以避免错误的功率测量；根据保持链接数据块DKAB的结构，将整个用户时隙分成长度为K/2的小段，则整块数据分为B小段：

式中：N_TCH表示数据块长度；K表示两个DKAB数据的间隔；计算各B小段的平均功率P_n(b)(0≤b<B)以及对应的最小功率P_n：

将最小功率P_n与预定的门限功率Thr进行比较，当P_n＜Thr时，将此数据块判定为DKAB，不用做功率测量及AGC调整；

4)对每个用户，在前一帧按照前述公式(1)～(3)进行功率测量，并计算对应的AGC调整值，AGC调整作用于下一帧的TCH或DKAB数据块的开头处；对用户1，当检测到DKAB数据块时，不进行功率测量及AGC调整，因此第2帧的AGC将被延续到第4帧。

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