CN1801609A

CN1801609A - 快速自动增益控制的方法

Info

Publication number: CN1801609A
Application number: CN 200510000142
Authority: CN
Inventors: 许佐海; 叶喜涛; 王海永; 许惠颖; 吴南健; 寿国梁; 杨军
Original assignee: LIUHE WANTONG MICROELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Current assignee: LIUHE WANTONG MICROELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2025-01-05
Also published as: CN100517962C

Abstract

本发明提供了一种快速自动增益控制的方法。该方法包括：设置输入信号能量值的门限值；根据所述的门限值确定强度超出模数变换器表示范围的信号，并采取模拟增益控制降低该信号的能量；将降低后的信号能量与目标能量进行比较确定自动增益控制的增益，并利用所述的增益对输入信号进行强度调节，使其强度达到所需要的特定范围。利用本发明可以使WLAN通信中的信号接收系统具有快速自动增益控制的能力，可以使信号接收系统达到最佳的接收效果。

Description

快速自动增益控制的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种快速自动增益控制的方法。

背景技术

WLAN(无线局域网)技术是新世纪无线通信领域最有发展前景的技术之一，目前，WLAN技术已经日渐成熟，应用日趋广泛。WLAN是一种灵活的数据通信系统，它通过无线方式发送和接收数据，它所能传递的最高数据速率达到了54M/bps。在移动3G(第3代移动通讯)的发展受阻的情况下，采用WLAN作为3G的替代方式已经成为各个电信运营商的第一考虑方向。

在WLAN通信中，接收方接收到的信号强度将受到信号收发方的距离、信号传输信道的状态等多种因素影响。因此，接收方接收到的信号强度是不固定的，但WLAN通信中的信号接收机只有在接收到的信号强度在某一特定范围内才能达到最佳的接收效果，这个范围往往只有几个dB，但需要接收的信号强度范围却是很大的，比如802.11a协议要求接收机能接收的信号强度范围至少要超过或接近60dB。因此，WLAN通信中的信号接收机必须要有AGC(auto gain control，自动增益控制)的能力，把接收到的信号强度调节到特定范围，以使信号接收机达到最佳的接收效果。

现有技术中的WLAN通信中的AGC方法的原理一般是：通过检测短时间内输入信号的强度判断信号的存在，并采用多次检测，逐渐逼近的方式确定系统对输入信号的增益，再对信号进行解调，而没有将输入信号的能量大小分级，针对不同能量级别的输入信号而采用不同的增益控制处理，该方法的缺点是所需要的时间比较长，难以应用于对AGC速度要求较高的环境。而且缺少对强度较小的信号的甄别能力，在小信噪比环境中，误启动的机率较高，从而造成系统功耗的增加。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种快速自动增益控制的方法，从而保证信号接收机有在短时间内调节自身增益的能力，把接收到的信号强度调节到特定范围，以使信号接收机达到最佳的接收效果。并且有效地提高了信号接收机对小信号的正确检出能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种快速自动增益控制的方法，包括：

A、设置输入信号能量值的门限值；

B、根据所述的门限值确定强度超出模数变换器表示范围的信号，并采取模拟增益控制降低该信号的能量；

C、将降低后的信号能量与目标能量进行比较确定自动增益控制的增益，并利用所述的增益对输入信号进行强度调节，使其强度达到所需要的特定范围。

所述的步骤A进一步包括：

A1、设置当输入信号的强度小到接近环境噪音可能无法进行正常解调时所对应的信号能量值为无法正常解调门限值；

A2、设置当输入信号的强度大到超出模数变换器表示范围时所对应的信号能量值为超出模数变换器表示范围门限值。

所述的步骤B进一步包括：

B1、确定能量值大于或等于超出模数变换器表示范围门限值的输入信号为强度超出模数变换器表示范围的信号；

B2、通过模拟增益电路来降低所述强度超出模数变换器表示范围的信号的能量，使其能量值大于无法正常解调门限值并且小于超出模数变换器表示范围门限值。

所述的步骤A进一步包括：

A3、设置当输入信号的强度大到必须启动模拟自动增益控制处理时所对应的信号能量值为启动模拟自动增益控制门限值；

A4、设置当输入信号的强度小到正好无法进行自动增益控制处理时所对应的信号能量值为无法进行自动增益控制处理门限值。

所述的步骤B进一步包括：

B3、如果输入信号的能量值小于或等于无法进行自动增益控制处理门限值，对输入信号不做任何处理；

B4、如果输入信号的能量值大于无法进行自动增益控制处理门限值而小于或等于启动模拟自动增益控制门限值，则使用波形匹配的方法检测输入信号；

B5、如果输入信号的能量值大于启动模拟自动增益控制门限值而小于超出模数变换器表示范围门限值，则执行步骤C。

所述的步骤B4进一步包括：

B41、如果通过波形匹配的方法检测出来的输入信号的数据值大于设定的门限值，则将输入信号在数字域放大，然后进行解调、输出；

B42、如果通过波形匹配的方法检测出来的输入信号的数据值小于或等于设定的门限值，则根据协议的要求做出相应的后续动作。

本发明提供了一种快速自动增益控制的装置，包括：

模拟前端模块：用于接收无线局域网信道中发送方发送过来的模拟信号；

模数变换模块：用于将模拟前端模块接收到的模拟信号转换为数字信号；

均方根RMS值估算和分级模块：用于估算经过模数转换的输入信号的能量并且确定输入信号的能量级别；

模拟AGC模块：用于对不同能量级别的信号采取不同的自动增益控制处理，并根据信号的当前能量和目标能量的关系确定自动增益控制处理的最后增益。

所述的快速自动增益控制的装置还包括：

包检测模块：用于使用波形匹配的方法检测强度较小的输入信号的数据；

数字放大模块：用于根据需要对包检测模块检测出来的输入信号的数据在数字域进行放大。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明可以使WLAN通信中的信号接收系统具有快速自动增益控制的能力，具有较大的吞吐率，可以适应各种不同强度等级的信号，可以使信号接收系统达到最佳的接收效果；同时本发明可以保证自动增益控制过程的时间尽可能的短，不影响对信号的其他处理；本发明也可以保证尽量降低AGC误启动的可能，节省系统功耗。

附图说明

图1为本发明所述装置的结构图；

图2为本发明所述方法的信号强度的分级示意图；

图3为本发明所述方法的处理流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种快速自动增益控制的方法和装置。本发明的核心为：对接收到的信号进行信号能量分级，对不同能量等级的信号采用不同的增益控制处理流程，以使输入信号的强度达到一特定范围，从而保证信号接收系统达到最佳的接收效果。

下面将以应用于WLAN中的AGC处理为例，对本发明的具体实现方式进行详细说明。

WLAN通信中的AGC处理是信号进入接收系统后的预处理，所以，AGC处理的效果对系统性能有着极为重要的影响，在AGC处理过程中有三个要素非常重要：

1：要尽可能缩短AGC处理的时间：因为，在AGC处理过程中，信号的强度会有明显的变化，为了不影响对信号的其他处理，这个强度变化的过程要尽可能的短；

2：要保证接收系统一定的吞吐率：因为，AGC有时需要对强度较小的信号进行有效地检测、放大，所以，AGC的算法要保证对小强度信号的敏感；

3：要尽量降低AGC处理误启动的可能：由于接收系统的大多数模块都随着AGC的完成而开始工作，所以AGC要尽量降低误启动的可能，以免造成无谓的能量消耗。

本发明所述WLAN中快速自动增益控制的装置的结构示意图如图1所示，其中包括：

1、模拟前端模块：用于接收WLAN信道中发送方发送过来的模拟信号；

2、模数变换模块：用于将模拟前端模块接收到的模拟信号转换为数字信号；

3、RMS估算和分级模块：用于估算输入信号的能量RMS(均方根值)，并且将估算出来的RMS和事先设定的各种信号能量级别的门限值进行比较以确定输入信号的能量级别。本发明中设置了4个从小到大的输入信号能量值的门限值：无法进行自动增益控制处理门限值G-A，无法正常解调门限值RMS-B，启动模拟自动增益控制门限值G-B，超出模数变换器表示范围门限值RMS-A，如图2所示，4个级别所代表的含义如下：

G-A：如果输入信号的强度小于某一门限值，输入信号刚好无法被自动增益控制模块进行处理，我们将此门限值所对应的RMS值称为G-A。

RMS-B：如果输入信号的强度很小，此时，虽然能较准确的计算出RMS值，但由于受到噪声的影响，此时的信号有可能已经无法进行正常解调，我们将输入信号的强度小到接近环境噪音可能无法进行正常解调时所对应的RMS值称为RMS-B。

G-B：如果输入信号的强度大于某一门限值，自动增益控制模块将启动模拟AGC，将当前的RMS与目标RMS-TARGET进行比较，并计算出将当前信号强度调整到目标强度的最后增益，我们将此门限值所对应的RMS值称为G-B。

RMS-A：如果输入信号的强度很大，超出了模数变换器能正常表示的范围，此时，估算出的RMS将是不准确的，我们将输入信号的强度大到正好超出了模数变换器能正常表示的范围时所对应的RMS值称为RMS-A。

4、模拟AGC模块：用于对不同能量级别的信号采取不同的自动增益控制处理，并根据信号的当前能量和目标能量的关系确定自动增益控制处理的最后增益。

5、包检测模块：用于使用波形匹配的方法检测强度较小的输入信号数据。

当输入信号比较微弱时，其强度和环境噪声的强度相当，如果使用幅度检出的方法来检测输入信号，随着噪声的变化，造成误警和漏警的可能性都比较大，本发明中包检测模块采用波形匹配检出的方法可以有效地改善以上幅度检出方法的缺点。

设实际的输入数据为S(m)，同步头信号为H＝{h1，h2，......hn}，n为有限整数，则包检测模块可以计算出输入信号的POW数据值：

POW (m) = \frac{1}{n} Σ_{k = 1}^{n} S (m - k) \cdot h_{k}

当输入信号中包括同步头信号时，POW数据值会在同步头完全输入到系统时输出一个较大的值，利用该值可以将淹没在噪声中的同步头信号检侧出来。

6、数字放大模块：用于根据需要对包检测模块检测出来的输入信号数据在数字域进行放大，

本发明所述方法的处理流程图如图3所示，包括如下步骤：

步骤31：接收方开始接收WLAN信道中发送方发送过来的模拟信号。

步骤32：通过模数变换模块将接收到的模拟信号进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号，并传递给自动增益控制模块。

步骤33：自动增益控制模块根据转换后的数字信号估算输入信号的能量RMS。

步骤34：对输入信号的能量RMS进行能量级别判断，如果输入信号的RMS＜＝G-A，执行步骤35；如果RMS＞G-A，执行步骤36。

步骤35：输入信号的能量太小，不能被自动增益控制模块进行处理，对该信号不进行下一步处理，流程结束。

步骤36：对输入信号的能量RMS进行进一步的能量级别判断，如果输入信号的RMS＞＝RMS-A，执行步骤37；如果G-B＜RMS＜RMS-A，执行步骤39；如果RMS＜＝G-B，执行步骤311。

步骤37：模拟AGC模块启动，首先将模拟电路增益设置为一较低增益GAIN2，然后让输入信号通过模拟AGC模块进行增益控制处理。

步骤38：输入信号通过模拟AGC模块进行增益控制处理后，信号强度将降低，通过控制模拟电路的增益，可以使RMS的值落在大于RMS-B、小于RMS-A的范围内，等待一段设定时间TIM，待模拟电路稳定后，重新计算输入信号的RMS。

步骤39：将当前的RMS与目标RMS-TARGET进行比较，计算出将当前信号能量调整到目标能量所需要的模拟电路增益。

步骤310：将步骤39计算出来的模拟电路增益确定为AGC处理的最后增益，将输入信号输出到接收系统对输入信号的下一步处理流程中，AGC处理过程结束。

步骤311：包检测模块启动，包检测模块通过波形匹配的方法计算输入信号的POW数据值。

步骤312：事先设定一门限值G-PD，将包检测模块计算出来的输入信号的POW数据值进行级别判断，如果POW＞G-PD，执行步骤314；如果POW＜＝G-PD，执行步骤313。

步骤313：包检测模块没有检测到输入信号的同步头信号，对输入信号不进行下一步增益控制处理，可以根据协议的要求做出相应的后续动作。

步骤314：包检测模块检测到有很弱的输入信号存在，数字放大模块启动，将输入信号在数字域放大，然后进行解调。因为匹配算法消耗的时间比较长，对输入信号不宜再做模拟AGC调整，于是对其直接在数字域进行调整。

步骤315：将经过放大、解调的输入信号输出到接收系统对输入信号的下一步处理流程中，AGC处理过程结束。

本流程中的各种门限、时间、初始值都可以用寄存器来实现，既不影响寄存器的功能，又可以很方便地通过寄存器对各种门限、时间、初始值进行修改。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1、一种快速自动增益控制的方法，其特征在于，包括：

A、设置输入信号能量值的门限值；

2、根据权利要求1所述快速自动增益控制的方法，其特征在于，所述的步骤A进一步包括：

3、根据权利要求1或2所述快速自动增益控制的方法，其特征在于，所述的步骤B进一步包括：

4、根据权利要求1所述快速自动增益控制的方法，其特征在于，所述的步骤A进一步包括：

5、根据权利要求1或2所述快速自动增益控制的方法，其特征在于，所述的步骤B进一步包括：

6、根据权利要求5所述的快速自动增益控制的方法，其特征在于，所述的步骤B4进一步包括：

7、一种快速自动增益控制的装置，其特征在于，包括：

8、根据权利要求7所述的快速自动增益控制的装置，其特征在于，还包括：