CN1937601A - 利用均衡器的数字自动增益控制方法及其电路 - Google Patents
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Abstract
为了解决现有技术中数字自动增益控制电路需根据实际情况，需要调节参考值的问题，本发明提供一种利用均衡器的数字自动增益控制方法及其电路，其使正交I路输入数据信号(IFIR)和Q路输入数据信号(QFIR)通过自动增益控制电路得到I路增益信号(IAGC)和Q路增益信号(QAGC)，此I路增益信号(IAGC)和Q路增益信号(QAGC)输出到均衡器，得到判决后的数据符号，同时均衡器产生的I路误差信号(IERR)和Q路误差信号(QERR)反馈给自动增益控制电路，用于自动增益控制电路调整输入数据信号的大小。本发明能够降低系统的复杂度，同时能够加快环路收敛的速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种正交幅度调制解调系统中的数字自动增益控制方法及其电路，具体涉及一种利用均衡器的数字自动增益控制方法及其电路。
背景技术
自动增益控制电路是一个在电子学领域中应用很广的电路。在广播、电视、通信和雷达接收机中几乎都不可避免地要加以采用，并且对它们的性能有重要影响。
自动增益控制电路就是一个自动幅度调节系统，其基本作用是：当输入信号的幅度在很大的范围内变化时，严格地控制电路的增益，使其输出信号的幅度保持不变或者只有很小的变化。
正交幅度调制解调系统通常包括两个自动增益控制电路。一个位于模数转换器之后，用于控制输入中频信号的幅度，使其位于模数转换器的动态范围以内。另一个位于滤波器之后，均衡器之前，用来调整符号的幅度，补偿滤波器等的能量损失，本发明涉及的就是这个自动增益控制电路。
现有技术中的数字自动增益控制电路包括检测电路、比较电路、环路滤波器和数字乘法器。检测电路检测数据的特性，一般是计算一段时间内功率或电平的平均值，然后把平均值和参考值比较，得到比较结果，再通过环路滤波器产生一个控制信号，最后通过数字乘法器实现对数据的调整。这里系统的复杂度较高，需要根据实际使用情况的不同，调节参考值的大小。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种利用均衡器的数字自动增益控制方法及其电路，它能够降低系统的复杂度，并提高环路收敛的速度。
本发明采用如下技术方案来解决技术问题：
一种利用均衡器的数字自动增益控制方法，正交I路数据信号IFIR和Q路数据信号QFIR通过自动增益控制电路得到I路增益信号IAGC和Q路增益信号QAGC，此I路增益信号IAGC和Q路增益信号QAGC通过均衡器得到判决后的数据符号，同时均衡器产生的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR反馈给自动增益控制电路，用于自动增益控制电路调整输入数据信号的大小。
由上述均衡器得到的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR，通过自动增益控制电路中的环路滤波器得到包括整数部分和小数部分的控制信号，上述I路数据信号IFIR和Q路数据信号QFIR分别输入到自动增益控制电路中的两个移位电路中，这两个移位电路分别受上述控制信号中的整数部分控制，得到相应的I路移位后的数据和Q路移位后的数据，上述I路移位后的数据和上述控制信号中的小数部分通过自动增益控制电路中的一个乘法器得到I路乘积信号，上述Q路移位后的数据和上述控制信号中的小数部分通过自动增益控制电路中的另一个乘法器得到Q路乘积信号，自动增益控制电路中的一个I路判断溢出电路对I路移位电路和I路乘法器进行判断，如果这两个电路有溢出，则I路限幅电路直接输出限定值，如果都没有溢出，则I路限幅电路输出I路乘法器的输出，得到I路增益信号IAGC；自动增益控制电路中的另一个Q路判断溢出电路对Q路移位电路和Q路乘法器进行判断，如果这两个电路有溢出，则Q路限幅电路直接输出限定值，如果都没有溢出，则Q路限幅电路输出Q路乘法器的输出，得到Q路增益信号QAGC。
一种利用均衡器的数字自动增益控制电路，正交I路数据信号IFIR和Q路数据信号QFIR接自动增益控制电路1的第一和第二输入端，自动增益控制电路1输出的I路增益信号IAGC和Q路增益信号QAGC接均衡器2的第一和第二输入端，均衡器2的第一和第二输出端输出的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR接自动增益控制电路1的第三和第四输入端，均衡器2的第三输出端输出数据符号。
上述自动控制增益电路1包含环路滤波器10，移位电路11、15，乘法器12、16，判断溢出电路13、17，限幅电路14、18，正交I路数据信号IFIR接移位电路11的一个输入端，Q路数据信号QFIR接移位电路15的一个输入端，上述均衡器2输出的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR分别接环路滤波器10的两个输入端，环路滤波器10输出的控制信号的整数部分分别接移位电路11和移位电路15的另一个输入端，输出的控制信号的小数部分分别接乘法器12和乘法器16的一个输入端，移位电路11的输出分别接乘法器12的另一个输入端和判断溢出电路13的一个输入端，乘法器12的输出分别接判断溢出电路13的另一个输入端和限幅电路14的一个输入端，判断溢出电路13的输出接限幅电路14的另一个输入端，限幅电路14输出I路增益信号IAGC；移位电路15的输出分别接乘法器16的另一个输入端和判断溢出电路17的一个输入端，乘法器16的输出分别接判断溢出电路17的另一个输入端和限幅电路18的一个输入端，判断溢出电路17的输出接限幅电路18的另一个输入端，限幅电路18输出Q路增益信号QAGC。
与现有技术相对比，本发明的优点在于：
本发明的数字自动增益控制电路利用均衡器产生误差信号，从而避免了参考值的设置，减小了系统的复杂度。同时，均衡器能消除码间干扰的影响，从而加快环路收敛的速度。
另一方面，把环路滤波器的输出分为整数部分和小数部分，能实现大范围、高精度的幅度控制。
附图说明
图1是现有技术中数字自动增益控制电路的基本结构图。
图2是利用均衡器的数字自动增益控制方法框图。
图3是利用均衡器的数字自动增益控制方法流程图。
图4是自动增益控制电路1的电路原理框图。
具体实施方式
参照图2，一种利用均衡器的数字自动增益控制方法，正交I路数据信号IFIR和Q路数据信号QFIR通过自动增益控制电路得到I路增益信号IAGC和Q路增益信号QAGC，此I路增益信号IAGC和Q路增益信号QAGC通过均衡器得到判决后的数据符号，同时均衡器产生的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR反馈给自动增益控制电路，用于自动增益控制电路调整输入数据信号的大小。本发明能够降低系统的复杂度，同时能够加快环路收敛的速度。
参照图3和图4，由上述均衡器得到的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR，通过自动增益控制电路中的环路滤波器得到包括整数部分和小数部分的控制信号，上述I路数据信号IFIR和Q路数据信号QFIR分别输入到自动增益控制电路中的两个移位电路中，这两个移位电路分别受上述控制信号中的整数部分控制，得到相应的I路移位后的数据和Q路移位后的数据，上述I路移位后的数据和上述控制信号中的小数部分通过自动增益控制电路中的一个乘法器得到I路乘积信号，上述Q路移位后的数据和上述控制信号中的小数部分通过自动增益控制电路中的另一个乘法器得到Q路乘积信号，自动增益控制电路中的一个I路判断溢出电路对I路移位电路和I路乘法器进行判断，如果这两个电路有溢出，则I路限幅电路直接输出限定值，如果都没有溢出，则I路限幅电路输出I路乘法器的输出，得到I路增益信号IAGC；自动增益控制电路中的另一个Q路判断溢出电路对Q路移位电路和Q路乘法器进行判断，如果这两个电路有溢出，则Q路限幅电路直接输出限定值，如果都没有溢出，则Q路限幅电路输出Q路乘法器的输出，得到Q路增益信号QAGC。
一种利用均衡器的数字自动增益控制电路(参照图2)，正交I路数据信号IFIR和Q路数据信号QFIR接自动增益控制电路1的第一和第二输入端，自动增益控制电路1输出的I路增益信号IAGC和Q路增益信号QAGC接均衡器2的第一和第二输入端，均衡器2的第一和第二输出端输出的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR接自动增益控制电路1的第三和第四输入端，均衡器2的第三输出端输出数据符号。
上述自动控制增益电路1(参照图3)包含环路滤波器10，移位电路11、15，乘法器12、16，判断溢出电路13、17，限幅电路14、18，正交I路数据信号IFIR接移位电路11的一个输入端，Q路数据信号QFIR接移位电路15的一个输入端，上述均衡器2输出的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR分别接环路滤波器10的两个输入端，环路滤波器10输出的控制信号的整数部分分别接移位电路11和移位电路15的另一个输入端，输出的控制信号的小数部分分别接乘法器12和乘法器16的一个输入端，移位电路11的输出分别接乘法器12的另一个输入端和判断溢出电路13的一个输入端，乘法器12的输出分别接判断溢出电路13的另一个输入端和限幅电路14的一个输入端，判断溢出电路13的输出接限幅电路14的另一个输入端，限幅电路14输出I路增益信号IAGC；移位电路15的输出分别接乘法器16的另一个输入端和判断溢出电路17的一个输入端，乘法器16的输出分别接判断溢出电路17的另一个输入端和限幅电路18的一个输入端，判断溢出电路17的输出接限幅电路18的另一个输入端，限幅电路18输出Q路增益信号QAGC。
以下，参照附图，针对关于本发明的利用均衡器的数字自动增益控制电路的实施形态，进行详细的说明。
本发明是用于正交幅度调制解调系统的，所以信号有同相(I)和正交(Q)两路。图2是本发明的电路框图，自动增益控制部分有四个输入信号：从前面滤波器过来的数据信号IFIR和QFIR与从均衡器反馈过来的误差信号IERR和QERR。自动增益控制电路根据误差信号调整I和Q路数据的幅度，得到IAGC和QAGC，输出给均衡器。均衡器根据输入信号，消除符号间干扰，输出正确的判决符号，同时给出误差信号IERR和QERR到自动增益控制部分。
均衡器其实就是一个系数可变的滤波器，通过系数的变化来消除码间干扰的影响。在每一个符号输出的时候，根据输出和判决输出的差值来计算误差，来调整系数。在本发明中，利用这个误差产生输出到自动增益控制电路的误差信号IERR和QERR。关于均衡器，可参考[美]John G.Proakis著张力军 张宗橙 郑宝玉 等译《数字通信》(第四版)电子工业出版社2004年2月第3次印刷第11章自适应均衡。
如图3和图4所示，环路滤波器根据输入的I路误差信号IERR和Q路误差信号QERR，产生控制信号，并分为整数部分和小数部分，并分别输出到移位电路和乘法器。在移位电路中，控制信号的整数部分首先对输入的数据信号IFIR和QFIR进行移位操作，相当于数据信号乘以2整数部分。在乘法器中，控制信号的小数部分对移位后的信号进行乘法。由于这里输入的是误差信号，所以要在小数部分前加上整数1，相当于移位后的数据乘以(1+小数部分)。这样，移位电路和乘法器就能衔接起来，对输入的数据做连续的大范围调整。
判断溢出电路判断移位电路和乘法电路是否有溢出。如果溢出，则由后面的限幅电路处理，当输入信号是正数的时候，设为正数的最大值；当是负数的时候，设为负数的最小值(即绝对值最大)。否则，就输出乘法器的结果。
限幅电路输出的数据信号IAGC和QAGC，作为数字自动增益控制电路的最终输出。
假设整个系统开始正常工作，经过一段时间后，均衡器处于收敛状态，即此时环路处于正常工作状态。
当均衡器输出一个数据符号的时候，假如判断为输出比判决输出大，即信号偏大的时候，就给出负的误差信号。自动增益控制部分的环路滤波器就相应地减去误差，得到的控制信号也就相应地减小，经过移位和乘法器后的值也减小。这样就使均衡器的输入减小，使得均衡器的输出减小，趋向于判决值。
当均衡器输出一个符号的时候，假如判断为输出比判决输出小，即信号偏小的时候，就给出正的误差信号。自动增益控制部分的环路滤波器就相应地加上误差，得到的控制信号也就相应地增大，经过移位和乘法器后的值也变大。这样就使均衡器的输入变大，使得均衡器的输出增大，趋向于判决值。
所以，自动增益控制电路使整个反馈环路工作在一个动态的平衡中，使均衡器的输出接近于判决值，均衡器能作出正确的判决，减小了误码率。
在本发明中，由于I路和Q路是对称的，因此可以采用复用技术，把I路和Q路时分复用，进一步减小复杂度。
Claims (5)
1、一种利用均衡器的数字自动增益控制方法，其特征在于，
正交I路数据信号(IFIR)和Q路数据信号(QFIR)通过自动增益控制电路得到I路增益信号(IAGC)和Q路增益信号(QAGC)，此I路增益信号(IAGC)和Q路增益信号(QAGC)通过均衡器得到判决后的数据符号，同时均衡器产生的I路误差信号(IERR)和Q路误差信号(QERR)反馈给自动增益控制电路，用于自动增益控制电路调整输入数据信号的大小。
2、根据权利要求1所述的利用均衡器的数字自动增益控制方法，其特征在于，
由上述均衡器得到的I路误差信号(IERR)和Q路误差信号(QERR)，通过自动增益控制电路中的环路滤波器得到包括整数部分和小数部分的控制信号，上述I路数据信号(IFIR)和Q路数据信号(QFIR)分别输入到自动增益控制电路中的两个移位电路中，这两个移位电路分别受上述控制信号中的整数部分控制，得到相应的I路移位后的数据和Q路移位后的数据，上述I路移位后的数据和上述控制信号中的小数部分通过自动增益控制电路中的一个乘法器得到I路乘积信号，上述Q路移位后的数据和上述控制信号中的小数部分通过自动增益控制电路中的另一个乘法器得到Q路乘积信号，自动增益控制电路中的一个I路判断溢出电路对I路移位电路和I路乘法器进行判断，如果这两个电路有溢出，则I路限幅电路直接输出限定值，如果都没有溢出，则I路限幅电路输出I路乘法器的输出，得到I路增益信号(IAGC)；自动增益控制电路中的另一个Q路判断溢出电路对Q路移位电路和Q路乘法器进行判断，如果这两个电路有溢出，则Q路限幅电路直接输出限定值，如果都没有溢出，则Q路限幅电路输出Q路乘法器的输出，得到Q路增益信号(QAGC)。
3、一种利用均衡器的数字自动增益控制电路，其特征在于，
正交I路数据信号(IFIR)和Q路数据信号(QFIR)接自动增益控制电路(1)的第一和第二输入端，自动增益控制电路(1)输出的I路增益信号(IAGC)和Q路增益信号(QAGC)接均衡器(2)的第一和第二输入端，均衡器(2)的第一和第二输出端输出的I路误差信号(IERR)和Q路误差信号(QERR)接自动增益控制电路
(1)的第三和第四输入端，均衡器(2)的第三输出端输出数据符号。
4、根据权利要求3所述的利用均衡器的数字自动增益控制电路，其特征在于，
上述自动控制增益电路(1)包含环路滤波器(10)，移位电路(11、15)，乘法器(12、16)，判断溢出电路(13、17)，限幅电路(14、18)，正交I路数据信号(IFIR)接移位电路(11)的一个输入端，Q路数据信号(QFIR)接移位电路(15)的一个输入端，上述均衡器
(2)输出的I路误差信号(IERR)和Q路误差信号(QERR)分别接环路滤波器(10)的两个输入端，环路滤波器(10)输出的控制信号的整数部分分别接移位电路(11)和移位电路(15)的另一个输入端，输出的控制信号的小数部分分别接乘法器(12)和乘法器(16)的一个输入端，移位电路(11)的输出分别接乘法器(12)的另一个输入端和判断溢出电路(13)的一个输入端，乘法器(12)的输出分别接判断溢出电路(13)的另一个输入端和限幅电路(14)的一个输入端，判断溢出电路(13)的输出接限幅电路(14)的另一个输入端，限幅电路(14)输出I路增益信号(IAGC)；移位电路(15)的输出分别接乘法器(16)的另一个输入端和判断溢出电路(17)的一个输入端，乘法器(16)的输出分别接判断溢出电路(17)的另一个输入端和限幅电路(18)的一个输入端，判断溢出电路(17)的输出接限幅电路(18)的另一个输入端，限幅电路(18)输出Q路增益信号(QAGC)。
5、根据权利要求4所述的利用均衡器的数字自动增益控制电路，其特征在于，上述环路滤波器(10)输出包括整数部分和小数部分。
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