CN114900140A - 自动增益控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents

自动增益控制方法、装置、设备及介质 Download PDF

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杜瑜
唐婷
兰霞
张波
吴欣芸
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Abstract

本发明公开了自动增益控制方法、装置、设备及介质，用于实现高速数字接收机自动增益控制，自动增益控制包括使输入信号与增益控制模块输出的数字增益相乘得到与期望输出幅度相等的输出信号，方法包括：响应于获取到的输入信号，对输入信号的幅度数据进行实时幅度检波；幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值；通过差值对增益控制参数自动调节控制。本发明通过幅度检波检测输出信号的幅度，再与期望基准幅度比较，得到两者的差值后，送增益控制环路进行增益控制，增益控制的输出与输入信号相乘，即可得到自动增益控制后的输出信号，达到输入信号自动增益控制的目的。

Description

自动增益控制方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明属于高速接收机自动增益控制技术领域，尤其涉及自动增益控制方法、装置、设备及介质。
背景技术
在无线通信领域中，特别是对于航空、航天领域等无线移动通信，发射端与接收机之间的距离和位置是随时变化的，这将会导致接收端接收到的信号强度会随着收发两端的相对距离发生变化。同时，无线电波信号在空间传输过程中会受到环境因素(比如雨雪天气、障碍物影响、电离层变化、人为干扰等因素)的影响，导致接收机收到的信号电平变化范围并不能按照理论上那样保持基本稳定。
对于高速接收机来说，由于接收机AD采样位宽、内部FPGA设计等硬件处理的限制与需要，往往需要接收机中数字处理时信号的输入幅度恒定在一定范围内。如上讨论，这在无线移动通信中是很难达到的，这时候就需要利用自动增益控制电路来解决接收机的输入信号电平幅值过小或者过大的问题。
在现有的高速接收机中，增益自动控制主要有三种实现方式：纯模拟AGC(自动增益控制)、模数混合AGC与纯数字AGC。模拟AGC利用模拟运算放大器与衰减器控制输出信号的强弱，此类AGC电路简单，实现方便，但是由于模拟器件的器件不一致性与易受环境影响，可能导致纯模拟AGC电路的不稳定现象。模数混合AGC系统利用可控增益模块调整输入信号的幅度，控制灵活，但并没有从根本上解决模拟AGC的问题。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了自动增益控制方法、装置、设备及介质,利用幅度检波模块对输入信号的幅度数据进行实时估计，幅度检波后再通过与期望基准信号相减便可得到实际输出信号与期望输出信号的差值，通过信号差值对增益控制模块进行增益控制参数自动调节控制，得到的增益控制信号与输入信号相乘，即可得到控制信号，实现输入信号的数字自动增益控制功能。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种自动增益控制方法，用于实现高速数字接收机自动增益控制，所述自动增益控制包括使输入信号与增益控制模块输出的数字增益相乘得到与期望输出幅度相等的输出信号，所述方法包括：
响应于获取到的输入信号，对所述输入信号的幅度数据进行实时幅度检波；
幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值；
通过所述差值对增益控制参数自动调节控制。
进一步的，所述响应于获取到的输入信号，对所述输入信号的幅度数据进行实时幅度检波具体包括：
所述输入信号为Si，输入信号Si通过与增益控制参数S9相乘得到输出信号SO；
通过幅度检波检测出输出信号SO的输出幅度S6。
进一步的，所述幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值具体包括：
将基准信号的基准幅度S7减去所述输出幅度S6得到实际输出信号与期望输出信号的差值S8。
进一步的，所述幅度检波具体包括：
对输出信号S0取信号的绝对值得到信号S1；
通过一定时间段内累加后的信号S2延迟一拍后与当前时刻信号S1相加到累加输出信号S3；
累加后的信号S3再减去2N时刻前的累加信号S4得到前2N个时刻的信号累加总和S5；
S5通过向右移位N得到前2N个时刻的信号均值S6，所述前2N个时刻的信号均值S6即为实时得到的信号的幅度检波输出。
进一步的，所述通过所述差值对增益控制参数自动调节控制具体包括：
判断所述差值S8的正负；
若所述差值S8为正，则增大输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若所述差值S8为负，则减小输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若所述差值S8为0，则保持当前输出信号的幅度。
进一步的，所述方法包括：
若所述差值S8为正，则调节所述增益控制参数
Figure BDA0003609238860000031
若所述差值S8为负，则调节所述增益控制参数
Figure BDA0003609238860000041
若所述差值S8为0，则调节所述增益控制参数S9＝1。
另一方面，本发明还提供了一种自动增益控制装置，用于实现高速数字接收机自动增益控制，所述自动增益控制包括使输入信号与增益控制模块输出的数字增益相乘得到与期望输出幅度相等的输出信号，所述装置包括：
幅度检波模块，响应于获取到的输入信号，对所述输入信号的幅度数据进行实时幅度检波；
差值计算模块，用于将幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值；
增益调节模块，用于通过所述差值对增益控制参数自动调节控制。
可选地，所述幅度检波模块响应于获取到的输入信号，对所述输入信号的幅度数据进行实时幅度检波具体包括：
所述输入信号为Si，输入信号Si通过与增益控制参数S9相乘得到输出信号SO；
通过幅度检波检测出输出信号SO的输出幅度S6。
可选地，所述差值计算模块将幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值具体包括：
将基准信号的基准幅度S7减去所述输出幅度S6得到实际输出信号与期望输出信号的差值S8。
可选地，所述幅度检波模块进行幅度检波具体包括：
对输出信号S0取信号的绝对值得到信号S1；
通过一定时间段内累加后的信号S2延迟一拍后与当前时刻信号S1相加到累加输出信号S3；
累加后的信号S3再减去2N时刻前的累加信号S4得到前2N个时刻的信号累加总和S5；
S5通过向右移位N得到前2N个时刻的信号均值S6，所述前2N个时刻的信号均值S6即为实时得到的信号的幅度检波输出。
可选地，所述增益调节模块通过所述差值对增益控制参数自动调节控制具体包括：
判断所述差值S8的正负；
若所述差值S8为正，则增大输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若所述差值S8为负，则减小输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若所述差值S8为0，则保持当前输出信号的幅度。
可选地，若所述差值S8为正，则所述增益调节模块调节所述增益控制参数
Figure BDA0003609238860000051
若所述差值S8为负，则所述增益调节模块调节所述增益控制参数
Figure BDA0003609238860000052
若所述差值S8为0，则所述增益调节模块调节所述增益控制参数S9＝1。
另一方面，本发明还提供了一种计算机设备，计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现上述的任意一种自动增益控制方法。
另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现上述的任意一种自动增益控制方法。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过幅度检波检测输出信号的幅度，再与期望基准幅度比较，得到两者的差值后，送增益控制环路进行增益控制，增益控制的输出与输入信号相乘，即可得到自动增益控制后的输出信号，达到输入信号自动增益控制的目的，实现结构简单。
(2)本发明自动增益控制环路与幅度检波模块都仅仅采用简单的加法器、乘法器、延迟器与移位器实现，计算量少，实现效率高，其意义在于工程上易于实现，能高效的进行信号的幅度自动增益控制处理。
(3)本发明仅需给控制环路输入一个期望的基准幅度，便可实现输入信号的自动增益控制，控制简单方便。
(4)本发明适用于各种环境下的高速接收机幅度自动控制。
附图说明
图1是本发明实施例提供的自动增益控制方法流程图；
图2是本发明实施例高速接收机数字自动增益控制示意图；
图3是本发明实施例幅度检波模块示意图；
图4是本发明实施例增益控制模块示意图；
图5是本发明实施例提供的自动增益控制装置结构框图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在现有的高速接收机中，增益自动控制主要有三种实现方式：纯模拟AGC(自动增益控制)、模数混合AGC与纯数字AGC。模拟AGC利用模拟运算放大器与衰减器控制输出信号的强弱，此类AGC电路简单，实现方便，但是由于模拟器件的器件不一致性与易受环境影响，可能导致纯模拟AGC电路的不稳定现象。模数混合AGC系统利用可控增益模块调整输入信号的幅度，控制灵活，但并没有从根本上解决模拟AGC的问题。数字AGC利用信号幅度检测模块进行输入信号功率的实时检测，再通过AGC反馈控制环路动态的调节输出信号的幅度，实现输入信号的自动增益控制。
为了解决上述技术问题了，提出了本发明自动增益控制方法、装置、设备及介质的下述各个实施例。
实施例1
本实施例提供的自动增益控制方法用于实现高速数字接收机自动增益控制，其中，自动增益控制包括使输入信号与增益控制模块输出的数字增益相乘得到与期望输出幅度相等的输出信号。
参照图1，如图1所示是本实施例提供的自动增益控制方法流程图，该方法具体包括以下步骤：
步骤S100：响应于获取到的输入信号，对输入信号的幅度数据进行实时幅度检波。
具体地，输入信号为Si，输入信号Si通过与增益控制参数S9相乘得到输出信号SO；
通过幅度检波检测出输出信号SO的输出幅度S6。
需要说明的是，初始的增益控制参数S9为1。
步骤S200：幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值。
具体地，将基准信号的基准幅度S7减去输出幅度S6得到实际输出信号与期望输出信号的差值S8。
作为一种实施方式，参照图3，如图3所示是本实施例幅度检波模块示意图。
本实施例中幅度检波具体为：
对输出信号S0取信号的绝对值得到信号S1；
通过一定时间段内累加后的信号S2延迟一拍后与当前时刻信号S1相加到累加输出信号S3；
累加后的信号S3再减去2N时刻前的累加信号S4得到前2N个时刻的信号累加总和S5；
S5通过向右移位N得到前2N个时刻的信号均值S6，前2N个时刻的信号均值S6即为实时得到的信号的幅度检波输出。
步骤S300：通过差值对增益控制参数自动调节控制。
参照图4，如图4所示是本实施例增益控制模块示意图。
具体地，判断差值S8的正负；
若差值S8为正，说明实际输出信号的幅度小于期望输出幅度，需增大输出信号的幅度，则增大输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若差值S8为负，说明实际输出信号的幅度大于期望输出幅度，需减小输出信号的幅度，则减小输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若差值S8为0，说明实际输出信号的幅度等于期望输出幅度，则保持当前输出信号的幅度。
作为一种实施方式，本实施例中对输出信号的调节方式具体如下：
若差值S8为正，则调节增益控制参数
Figure BDA0003609238860000091
若差值S8为负，则调节增益控制参数
Figure BDA0003609238860000092
若差值S8为0，则调节增益控制参数S9＝1。
参照图2，如图2所示是本实施例高速接收机数字自动增益控制示意图。输入信号Si通过乘上一个增益控制模块输出的数字增益S9可得到输出信号S0。通过幅度检波模块可以检测出输出信号S0的幅度为S6，再将输出信号的幅度S6与基准幅度S7进行简单的相减操作，即可得到期望的输出幅度与实际信号的输出幅度的差值S8(其中S8＝S7-S6)。
若差值为正，说明实际输出信号的幅度小于期望输出幅度，需增大输出信号的幅度；若差值为负，说明实际输出信号的幅度大于期望输出幅度，需减小输出信号的幅度；若两者相等，说明实际输出信号的幅度等于期望输出幅度，可保持现有输出幅度不变。将输出信号的幅度S6与基准幅度S7进行简单的相减结果S8送入增益控制模块可以得到信号幅度的调节参数S9，再与输入信号Si相乘即可得到输出信号S0。
本实施例提供的自动增益控制方法通过幅度检波检测输出信号的幅度，再与期望基准幅度比较，得到两者的差值后，送增益控制环路进行增益控制，增益控制的输出与输入信号相乘，即可得到自动增益控制后的输出信号，达到输入信号自动增益控制的目的，实现结构简单。该方法的自动增益控制环路与幅度检波模块都仅仅采用简单的加法器、乘法器、延迟器与移位器实现，计算量少，实现效率高，工程上易于实现，能高效的进行信号的幅度自动增益控制处理。仅需给控制环路输入一个期望的基准幅度，便可实现输入信号的自动增益控制，控制简单方便。该方法适用于各种环境下的高速接收机幅度自动控制。
实施例2
参照图5，如图5所示是本实施例提供的自动增益控制装置结构框图，该装置用于实现高速数字接收机自动增益控制，所述自动增益控制包括使输入信号与增益控制模块输出的数字增益相乘得到与期望输出幅度相等的输出信号，该装置具体包括：
幅度检波模块10，响应于获取到的输入信号，对输入信号的幅度数据进行实时幅度检波；
差值计算模块20，用于将幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值；
增益调节模块30，用于通过差值对增益控制参数自动调节控制。
作为一种实施方式，幅度检波模块10响应于获取到的输入信号，对输入信号的幅度数据进行实时幅度检波具体包括：
输入信号为Si，输入信号Si通过与增益控制参数S9相乘得到输出信号SO；
通过幅度检波检测出输出信号SO的输出幅度S6。
作为一种实施方式，差值计算模块20将幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值具体包括：
将基准信号的基准幅度S7减去输出幅度S6得到实际输出信号与期望输出信号的差值S8。
作为一种实施方式，幅度检波模块10进行幅度检波具体包括：
对输出信号S0取信号的绝对值得到信号S1；
通过一定时间段内累加后的信号S2延迟一拍后与当前时刻信号S1相加到累加输出信号S3；
累加后的信号S3再减去2N时刻前的累加信号S4得到前2N个时刻的信号累加总和S5；
S5通过向右移位N得到前2N个时刻的信号均值S6，前2N个时刻的信号均值S6即为实时得到的信号的幅度检波输出。
作为一种实施方式，增益调节模块30通过差值对增益控制参数自动调节控制具体包括：
判断差值S8的正负；
若差值S8为正，则增大输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若差值S8为负，则减小输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若差值S8为0，则保持当前输出信号的幅度。
作为一种实施方式，若差值S8为正，则增益调节模块30调节增益控制参数
Figure BDA0003609238860000121
若差值S8为负，则增益调节模块30调节增益控制参数
Figure BDA0003609238860000122
若差值S8为0，则增益调节模块30调节增益控制参数S9＝1。
本实施例提供的自动增益控制装置通过幅度检波检测输出信号的幅度，再与期望基准幅度比较，得到两者的差值后，送增益控制环路进行增益控制，增益控制的输出与输入信号相乘，即可得到自动增益控制后的输出信号，达到输入信号自动增益控制的目的，实现结构简单。该装置的自动增益控制环路与幅度检波模块都仅仅采用简单的加法器、乘法器、延迟器与移位器实现，计算量少，实现效率高，工程上易于实现，能高效的进行信号的幅度自动增益控制处理。仅需给控制环路输入一个期望的基准幅度，便可实现输入信号的自动增益控制，控制简单方便。该装置适用于各种环境下的高速接收机幅度自动控制。
实施例3
本优选实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以实现本申请实施例所提供的自动增益控制方法任一实施例中的步骤，因此，可以实现本申请实施例所提供的自动增益控制方法的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
实施例4
本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。为此，本发明实施例提供一种存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的自动增益控制方法中任一实施例的步骤。
其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本发明实施例所提供的任一自动增益控制方法实施例中的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一自动增益控制方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动增益控制方法，其特征在于，用于实现高速数字接收机自动增益控制，所述自动增益控制包括使输入信号与增益控制模块输出的数字增益相乘得到与期望输出幅度相等的输出信号，所述方法包括：
响应于获取到的输入信号，对所述输入信号的幅度数据进行实时幅度检波；
幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值；
通过所述差值对增益控制参数自动调节控制。
2.如权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述响应于获取到的输入信号，对所述输入信号的幅度数据进行实时幅度检波具体包括：
所述输入信号为Si，输入信号Si通过与增益控制参数S9相乘得到输出信号SO；
通过幅度检波检测出输出信号SO的输出幅度S6。
3.如权利要求2所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值具体包括：
将基准信号的基准幅度S7减去所述输出幅度S6得到实际输出信号与期望输出信号的差值S8。
4.如权利要求3所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述幅度检波具体包括：
对输出信号S0取信号的绝对值得到信号S1；
通过一定时间段内累加后的信号S2延迟一拍后与当前时刻信号S1相加到累加输出信号S3；
累加后的信号S3再减去2N时刻前的累加信号S4得到前2N个时刻的信号累加总和S5；
S5通过向右移位N得到前2N个时刻的信号均值S6，所述前2N个时刻的信号均值S6即为实时得到的信号的幅度检波输出。
5.如权利要求4所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述通过所述差值对增益控制参数自动调节控制具体包括：
判断所述差值S8的正负；
若所述差值S8为正，则增大输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若所述差值S8为负，则减小输出信号的幅度，以保持输出幅度达到期望输出幅度；
若所述差值S8为0，则保持当前输出信号的幅度。
6.如权利要求5所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述方法包括：
若所述差值S8为正，则调节所述增益控制参数
Figure FDA0003609238850000021
若所述差值S8为负，则调节所述增益控制参数
Figure FDA0003609238850000022
若所述差值S8为0，则调节所述增益控制参数S9＝1。
7.一种自动增益控制装置，其特征在于，用于实现高速数字接收机自动增益控制，所述自动增益控制包括使输入信号与增益控制模块输出的数字增益相乘得到与期望输出幅度相等的输出信号，所述装置包括：
幅度检波模块，响应于获取到的输入信号，对所述输入信号的幅度数据进行实时幅度检波；
差值计算模块，用于将幅度检波后的输出信号通过与期望基准信号相减得到实际输出信号与期望输出信号的差值；
增益调节模块，用于通过所述差值对增益控制参数自动调节控制。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一项所述的自动增益控制方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一项所述的自动增益控制方法。
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