WO2013017070A1 - 数字自动增益控制方法及系统 - Google Patents

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WO2013017070A1
WO2013017070A1 PCT/CN2012/079412 CN2012079412W WO2013017070A1 WO 2013017070 A1 WO2013017070 A1 WO 2013017070A1 CN 2012079412 W CN2012079412 W CN 2012079412W WO 2013017070 A1 WO2013017070 A1 WO 2013017070A1
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value
gain
module
average power
signal
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Application number
PCT/CN2012/079412
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English (en)
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Inventor
雷文明
杨波
吕辉
施英
Original Assignee
京信通信系统（中国）有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/22—TPC being performed according to specific parameters taking into account previous information or commands
    • H04W52/225—Calculation of statistics, e.g. average, variance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/20—Monitoring; Testing of receivers
    • H04B17/26—Monitoring; Testing of receivers using historical data, averaging values or statistics

Definitions

  • the present invention relates to the field of mobile communications technologies, and in particular, to a digital automatic gain control method and system for digital signal transmission.
  • a mobile communication channel is a complex communication channel, which has the characteristics of fast fading, slow fading, and multipath superposition. The fading depth can reach several tens of dB. This fading causes the received signal to have a large power variation range and deteriorate. Demodulation performance of the system.
  • DAGC Digital Automatic Gain Control
  • DAGC Digital Automatic Gain Control
  • the usual DAGC will set a desired threshold as needed, and adjust the gain according to the error of the output signal and the threshold to keep the intensity of the output signal near the expected value.
  • the expected value should be selected so that the output signal retains the information of the original signal as much as possible. If the setting threshold is too large or too small, the amount of information will be lost when the adjustment is made, and the performance of the receiver is seriously degraded.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the structure of a prior art DAGC system.
  • the DAGC system 10 includes a gain adjustment module 101, a magnitude calculation module 102, an error comparison module 103, and a low pass filtering module 104.
  • the input signal passes through the gain adjustment module 101 to obtain an output signal, and the magnitude calculation module 102 calculates the intensity of the output signal, and the result of the intensity calculation is sent to the error comparison module 103 for comparison with a preset desired threshold, according to the comparison result.
  • a new gain adjustment value is obtained in the low pass filtering module 104 through a low pass filter.
  • the filter is directly controlled according to the comparison result of the intensity of the output signal and the threshold value, the amplitude of the signal jitter of the output after the adjustment is generally large, resulting in more energy loss.
  • the signals have a large peak-to-average ratio and a wide fluctuation range. It is sensitive to the jitter of convergence, so the output signal of the conventional DAGC system described above will exhibit large signal fluctuations.
  • the application file of the application No. 201010019389. 6 discloses a digital automatic gain control method for a communication system and a system thereof, by calculating a modulus average of the output signal.
  • the value or the power average is used as the measured value of the intensity of the output signal, so the measured value can more accurately reflect the intensity of the output signal, making the gain control more accurate; in addition, the method also sets a plurality of intensity statistical parameters To separately calculate the frequency of occurrence of each intensity level, and then determine the gain value adjustment parameter according to each of the intensity statistical parameters and the parameter threshold value, thereby preventing the gain value from being individually high intensity or low due to the sudden appearance of the output signal. A sudden change in intensity distortion prevents excessive fluctuations in the output signal relative to the expected value.
  • the digital automatic gain control method and system thereof of the above communication system have many advantages, some defects are found in the hardware implementation process, for example, the above method cannot well stabilize the output power after the truncation within a range. .
  • a digital automatic gain control method comprising the steps of: feeding back a truncated output signal for power statistics, and obtaining an average power value; comparing the average power value with a preset intensity level parameter to obtain a corresponding The step value and the gain adjustment direction value; adjust the gain value according to the step value, the gain adjustment direction value, and the preset initial gain value; multiply the adjusted gain value by the input signal to perform gain compensation,
  • the gain-compensated signal is intercepted and output.
  • a digital automatic gain control system comprising: a truncated output module, configured to intercept and output a gain-compensated signal according to a preset truncated bit width and a truncated position; An amplitude calculation module connected to the intercept output module, configured to feed back the output signal for power statistics, obtain an average power value and send the result to the amplitude level comparison module; and the amplitude level connected to the amplitude calculation module a comparison module, configured to compare the average power value with a preset intensity level parameter to obtain a corresponding step value and a gain adjustment direction value; and a gain value calculation module connected to the amplitude level comparison module, Adjusting the gain value according to the step value, the gain adjustment direction value, and the preset initial gain value, and sending the gain value to the gain value supplementing module; and the gain value supplementing module connected to the gain value calculating module, The adjusted gain value is multiplied by the input signal to perform gain compensation, and the gain compensated signal is sent to the intercept output module.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a conventional DAGC system
  • FIG. 2 is a flow chart of a digital automatic gain control method according to the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram of a sliding window statistical power implementation
  • Figure 5 is a histogram distribution of the printed output I and Q data when the Gaussian white noise signal is input
  • Figure 6 is a histogram distribution of the printed output I and Q data when the CDMA2000 signal is input
  • Figure 7 is the DAGC input pulse signal test.
  • Schematic diagram of convergence time
  • FIG. 8 is a schematic diagram of convergence time of DAGC output pulse signal test
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of a digital automatic gain control system according to the present invention
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of a digital automatic gain control system in a specific embodiment.
  • the present invention is mainly based on the above application "a digital automatic gain control method and system for a communication system” and improves its specific implementation method, because it is found that the above solution cannot be well cut after hardware implementation.
  • the output power is stable within a range.
  • the present invention uses the output signal before the truncation to calculate and as a measured value to reflect the intensity of the output signal. A large error is caused, and the output signal strength fluctuation cannot be controlled within a certain range.
  • the present invention provides a digital automatic gain control method and system, which can solve the problem that the output signal intensity fluctuation cannot be controlled within a certain range in the above technical solution.
  • a digital automatic gain control method includes the following steps: Step S1, after the system is powered on, first set the intensity level parameter, the counter step value, the initial gain, the truncation position, the truncation bit width, and the gain. The maximum value and the minimum value of the gain, etc., and then the truncated output signal is fed back for power statistics to obtain an average power value.
  • the sliding window statistics can be used for power statistics.
  • the block diagram of the statistical power of the sliding window is shown in Figure 3.
  • the input I and Q signals are squared, and then the value obtained by accumulating (L+1) times is subtracted (L+1) times.
  • the first value of the time, the power value of L points is obtained, and the value is divided by L to obtain the average power value output.
  • the statistical output power can be expressed as follows using mathematical expressions:
  • Step S2 comparing the average power value with a preset intensity level parameter to obtain a corresponding step value and a gain adjustment direction value.
  • the invention sets the intensity level parameter to five values, each of the intensity levels corresponding to the intensity of the average power value, and the signal intensity represented by the sequence includes: a saturated state, an upper state, Steady state, down state, and zero state.
  • the middlemost straight line threshold represents a threshold value, and if the intensity of the average power value obtained by the statistics is equal to the threshold value or a value that is only slightly different (m dB), it is a stable state;
  • the intensity of the average power value is far greater than the threshold value reaches a certain value (n dB), and is a saturation state; if the intensity of the average power value is far less than the threshold value reaches a certain value
  • the value (n dB) is the zero (zero) state; if the intensity of the average power value is greater than the threshold value reaches a certain value (m dB), exceeds the steady-state numerical range but has not reached the saturation state
  • the range of values is (above); if the intensity of the average power value is less than the threshold value reaches a certain value (m dB), the value exceeds the steady-state value range but has not reached the value of zero state.
  • the range is the below state.
  • the above m and n are parameters that are set according to the past experience values, and can be modified.
  • the counter is incremented by 1, and the counter is decremented by 1 when it is not in its corresponding state.
  • the corresponding step value D and the gain adjustment direction value S can be output.
  • the count value of other states will have a protection value MAX, preventing the sudden transition from the previous state to the next state, resulting in a sudden change in the gain curve.
  • the intensity level range and preset according to the average power value The counter step value is adjusted to obtain the corresponding step value.
  • the steady state of the D value is directly obtained from the comparison of the average power value and the threshold value, and the priority is the highest, and other states are obtained according to the previous counter value.
  • S the gain is adjusted in a direction of increasing, S is 1; when the average power value is greater than the gate
  • the gain is adjusted to a smaller direction, and s is taken as o.
  • the value of the D value in each intensity level range can be preset and adjusted, thus obtaining the D value S.
  • Step S3 according to the step value and the gain.
  • the gain value is adjusted by adjusting the direction value and the preset initial gain value.
  • This step can be implemented by shift addition, and the hardware implementation is relatively simple and fast:
  • the input S value is 1, the output gain value is the previous gain.
  • the value is added to the previous gain value after the right shift of the D bit; when the input S value is 0, the output gain value is the previous gain value minus the previous gain value after the right shift D bit. Also ensure that the gain value must be within the preset gain maximum and gain minimum.
  • the preset gain maximum value or gain minimum value is output.
  • the adjusted gain value is multiplied by the input signal to perform gain compensation, and the gain-compensated signal is intercepted and output.
  • the output signal strength fluctuations are better controlled within a certain range, and the convergence time can be changed by manually adjusting parameters.
  • the digital automatic gain control method of the present invention may further include the following steps after the intercepting and outputting the gain-compensated signal: Step S5, counting each of the I channel and the Q channel in the output signal within a predetermined time period. The number of occurrences of the value.
  • the output data width is 4 bits, and the number of 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, a, b, c, d can be counted in 4bit hexadecimal respectively.
  • e, f The total number of each of the 16 values in the predetermined period of time is stored and ready to be reported.
  • 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, a, b, c, d, e, f represent the number of signed IX/QX: 0. 5, 1. 5, 2. 5, 3. 5, 4. 5, 5. 5, 6. 5, 7. 5, _7. 5, _6. 5, _5. 5, _4. 5, _3. 5, _2. 5, -1 5, -0. 5.
  • Step S6 calculating the probability of occurrence of each value of the I channel and the Q channel according to the number of occurrences of each of the numerical values
  • ⁇ _ ⁇ ⁇ ( ⁇ ⁇ 2* ⁇ );
  • Io_Q ⁇ (QX A 2 * PQX).
  • the "average power” in this step differs from the “average power value” in step si in that: the "average” time of the former is relatively long, and the “average” time of the latter is relatively compared. short.
  • step S7 the calculated average power is printed and displayed, and the intensity level parameter is adjusted according to the average power until the system requirement is met.
  • the histogram data of the I and Q channels can be calculated and printed out to determine whether the DAGC output signal meets the system requirements.
  • Figure 5 shows the histogram distribution of the printed Q-channel data when the Gaussian white noise signal is input
  • Figure 6 shows the printout of the Q-channel data when the CDMA2000 signal is input.
  • the histogram map, the different characteristic signals, the output of the histogram data distribution will be different. For the input Gaussian white noise signal, the probability of occurrence of each value of the output 4-bit data satisfies the Gaussian distribution.
  • the digital automatic gain control method of the present invention may further comprise a step of testing the convergence time to determine whether the convergence time is sufficiently small. For the test of convergence time, the existing technique is to judge the convergence time by observing the variation curve of the gain value in the simulation stage.
  • the system test method for convergence time of the present invention is: inputting a pulse signal, and recording the interval time of the output pulse from the time of change to the time of stabilization, and taking this time as the convergence time.
  • the pulse signal with a pulse width of 10ms time interval from X2 point to markl point
  • the maximum and minimum power of the input signal are different by 20dBm; when the signal passes through DAGC, as shown in Figure 8.
  • the output signal will be stabilized to a fixed power point after a short mutation at the moment of signal gain change.
  • the time interval between the time when the signal is abrupt and the time when the signal is abrupt is the convergence time.
  • the convergence time can be read by setting the spectrum analyzer. Take the value of the convergence time (the interval from the X2 point to the markl point), and the AMarkl in the upper right corner of the spectrum analyzer can show that the convergence time of the system is about 644us.
  • the convergence time can be observed in real time.
  • the convergence time can be adjusted by adjusting the parameter configuration until the system requirements are met. In this way, the demodulation performance of the system is prevented from deteriorating, and the demodulation performance of the system is ensured.
  • a digital automatic gain control method of the present invention feeds back the truncated output signal for power statistics, compares the statistical power, generates a new gain value according to the comparison result, and then The digital signal is input for gain control and finally the output is truncated.
  • the truncated output signal back to do power statistics this can better reflect the power state of the current output signal and control the output signal strength fluctuation within a certain range; and the method of the present invention is directly used in the system implementation process.
  • the magnitude comparison of the magnitude values saves the hardware cost of computing power and simplifies the hardware implementation complexity.
  • the present invention also provides a digital automatic gain control The system, as shown in FIG.
  • a truncated output module configured to intercept and output the gain-compensated signal according to a preset truncated bit width and a truncated position; and the truncated output module a connected amplitude calculation module, configured to feed back the output signal for power statistics, obtain an average power value and send the result to the amplitude level comparison module; and the amplitude level comparison module connected to the amplitude calculation module, Comparing the average power value with a preset intensity level parameter to obtain a corresponding step value and a gain adjustment direction value; and a gain value calculation module connected to the amplitude level comparison module, according to the step value, The gain adjustment direction value and the preset initial gain value adjust the gain value and send to the gain value supplementing module; a gain value supplementing module connected to the gain value calculation module, configured to adjust the gain value and the input The signals are multiplied to perform gain compensation, and the gain compensated signal is sent to the truncated output module.
  • the system of the present invention may further include: a numerical statistics module connected to the truncated output module, configured to count the number of occurrences of each value in the output signal within a predetermined time; and the numerical statistics a data analysis module connected to the module, configured to calculate a probability of occurrence of each value according to the number of occurrences of each value, and calculate an average power of the predetermined time according to the probability; and the data analysis module, a print display module respectively connected to the amplitude level comparison module, configured to print and display the average power calculated in the data analysis module to the amplitude level comparison module; and the amplitude level comparison module according to the print display The average power calculated in the module adjusts the intensity level parameter until it is full System requirements so far.
  • the system can assist the debugger to monitor the current system state in real time during system debugging, and achieve the purpose of optimizing the system index by modifying the threshold.
  • the amplitude calculation module can perform power statistics using sliding window statistics, using the following formula: [ ⁇ P(k)] — P("-1"
  • the system may further include a test module connected to the intercept output module, configured to input a pulse signal to the truncated output module, and record the output pulse from the change moment to The interval time of the stable time is taken as the convergence time.
  • the test module can observe the change of convergence time in real time. If the convergence time is too large, the convergence time can be adjusted by adjusting the parameter configuration until the system requirements are met. In this way, the demodulation performance of the system is prevented from deteriorating, and the demodulation performance of the system is ensured.
  • the calculation of the step value D and the gain adjustment direction value S may also be performed by other methods, such as obtaining the step value D by applying the method in the "digital automatic gain control method and system of a communication system".
  • Gain adjustment direction value ⁇ ⁇ .
  • a digital automatic gain control system of the present invention feeds back a cut-off output signal for power statistics, compares the statistical power, generates a new gain value according to the comparison result, and then performs gain control on the next input digital signal. The last truncated output.

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Abstract

本发明提供一种数字自动增益控制方法及系统，该方法包括以下步骤：将截位输出信号反馈回来进行功率统计，得到平均功率值；将所述平均功率值与预设的强度等级参数进行比较，得到相应的步进值和增益调整方向值；根据所述步进值、增益调整方向值以及预设的初始增益值对增益值进行调整；将调整后的增益值与输入信号相乘以进行增益补偿，并对增益补偿后的信号进行截位输出。本发明的一种数字自动增益控制方法及系统，通过将截位后的输出信号反馈回来做功率统计，这样能更好的反映当前输出信号的功率状态并将输出信号强度波动控制在一定范围内。

Description

数字自动增益控制方法及系统
技术领域 本发明涉及移动通信技术领域， 尤其涉及一种数字信号传输过程中的数字自动增益控 制方法及系统。 背景技术 移动通信信道是一种复杂的通信信道， 其具有快衰落、 慢衰落和多径叠加等特点， 衰 落深度可以达到几十 dB ， 这种衰落导致接收信号具有很大的功率变化范围， 恶化系统的 解调性能。 移动通信信道中通常使用 DAGC ( Digital Automatic Gain Control , 数字自动增益 控制） 调整输入数字信号的功率， 使得输出信号强度变化时， 输出信号的强度可以基本保 持不变； 并对输出信号进行截位处理， 以降低后续基带信号处理算法的实现负担， 增加其 实现精度， 减少实现位宽。 通常的 DAGC都会根据需要设定一个期望阈值，根据输出信号的强度与阈值的误差进行 增益的调整， 以使输出信号的强度保持在期望值附近。 期望值的选取应该使输出信号尽量 保留原有信号的信息， 设置过大或者过小的期望阈值在调整时都会使得信息量丢失， 严重 降低接收机的性能。 传统的 DAGC系统实现方式如图 1所示， 图 1为现有技术一种 DAGC系统的结构原理示 意图。所述 DAGC系统 10 包括增益调整模块 101、量级计算模块 102 、误差比较模块 103 和 低通滤波模块 104。 输入信号经过增益调整模块 101 后得到输出信号， 量级计算模块 102 对输出信号的强度进行计算， 强度计算的结果送入误差比较模块 103中与预先设定的期望 阈值进行比较， 根据比较的结果， 在低通滤波模块 104中通过一个低通滤波器得到新的增 益调整值。 然而由于直接根据输出信号的强度与阈值的比较结果控制所述滤波器， 受滤波器的性 能影响， 通常调整后输出的信号抖动幅度比较大， 造成较多的能量损失。 特别对基于 CDMA 技术和基于 0FDM/0FDMA技术的移动通信系统，其信号都具有较大的峰均比，波动范围较宽， 对收敛的抖动比较敏感，因此使用上述传统的 DAGC系统所述输出信号会出现较大的信号波 动。 为解决上述输出信号相对于期望值波动较大的问题， 申请号为 201010019389. 6的申请 文件中公开了一种通信系统的数字自动增益控制方法及其系统， 通过计算所述输出信号的 模值平均值或功率平均值作为所述输出信号的强度的测量值， 因此所述测量值能够更准确 地反映所述输出信号的强度， 使增益控制更加准确； 另外该方法还设置了多个强度统计参 数来分别统计每个强度等级的出现频率， 再根据每个所述强度统计参数与所述参数门限值 比较， 决定增益值调整参数， 从而防止增益值因为输出信号突然出现的个别高强度或低强 度失真而发生突变， 避免输出信号相对于期望值出现过大的波动。 上述一种通信系统的数字自动增益控制方法及其系统虽然具有诸多优点， 但是在硬件 实现过程中还是发现了一些缺陷， 例如上述方法不能很好的将截位后输出的功率稳定在一 个范围以内。 发明内容 为解决上述问题， 本发明提供一种数字自动增益控制方法及系统， 能够将输出信号强 度波动控制在一定范围内。 一种数字自动增益控制方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 将截位输出信号反馈回来进行功率统计， 得到平均功率值； 将所述平均功率值与预设的强度等级参数进行比较， 得到相应的步进值和增益调整方 向值； 根据所述步进值、 增益调整方向值以及预设的初始增益值对增益值进行调整； 将调整后的增益值与输入信号相乘以进行增益补偿， 并对增益补偿后的信号进行截位 输出。 一种数字自动增益控制系统， 其特征在于， 包括： 截位输出模块， 用于根据预设的截位位宽和截位位置， 将增益补偿后的信号进行截位 后输出； 与所述截位输出模块相连接的幅度计算模块，用于将输出信号反馈回来进行功率统计， 得到平均功率值并发送给幅度等级比较模块； 与所述幅度计算模块相连接的所述幅度等级比较模块， 用于将所述平均功率值与预设 的强度等级参数进行比较， 得到相应的步进值和增益调整方向值； 与所述幅度等级比较模块相连接的增益值计算模块， 用于根据所述步进值、 增益调整 方向值以及预设的初始增益值对增益值进行调整， 并发送给增益值补充模块； 与所述增益值计算模块相连接的增益值补充模块， 用于将调整后的增益值与输入信号 相乘以进行增益补偿， 并将增益补偿后的信号发送给所述截位输出模块。 通过以上方案可以看出， 本发明的一种数字自动增益控制方法及系统， 通过将截位后 的输出信号反馈回来做功率统计， 这样能更好的反映当前输出信号的功率状态并将输出信 号强度波动控制在一定范围内。 附图说明 图 1为传统的 DAGC系统的结构示意图； 图 2为本发明一种数字自动增益控制方法的流程图； 图 3为滑窗统计功率实现框图； 图 4为门限值划分状态图； 图 5为输入高斯白噪声信号时打印输出 I路和 Q路数据的 histogram分布图； 图 6为输入 CDMA2000信号时打印输出 I路和 Q路数据的 histogram分布图； 图 7为 DAGC输入 pulse信号测试收敛时间示意图； 图 8为 DAGC输出 pulse信号测试收敛时间示意图； 图 9为本发明一种数字自动增益控制系统的结构示意图； 图 10为具体实施例中一种数字自动增益控制系统的结构示意图。 具体实施方式 本发明主要是基于上述申请 "一种通信系统的数字自动增益控制方法及其系统" 并对 其具体的实施方式进行了改进， 因为在硬件实现过程中发现上述方案不能很好的将截位后 输出的功率稳定在一个范围以内， 经过大量的测试后发现之所以会存在这个问题， 是因为 上述方案采用截位前的输出信号来进行计算并作为测量值以反映所述输出信号的强度， 从 而带来了较大的误差， 导致无法将输出信号强度波动控制在一定范围内。 为此， 本发明提 供一种数字自动增益控制方法及系统， 能够解决上述技术方案中无法将输出信号强度波动 控制在一定范围内的问题。 下面结合附图详细描述本发明的具体实施例。 一种数字自动增益控制方法， 如图 2所示， 包括如下步骤： 步骤 Sl， 系统上电后首先预先设置强度等级参数、 计数器步进值、 初始增益、 截位位 置、 截位位宽、 增益最大值和增益最小值等， 然后将截位后的输出信号反馈回来进行功率 统计， 得到平均功率值。 为了保证统计到的功率为线性变化， 作为一个较好的实施例， 可以使用滑窗统计的方 式进行功率统计。 滑窗统计功率实现框图如图 3所示， 假设窗长设置为 L， 将输入的 I、 Q 信号取平方和， 然后累加 （L+1 ) 次得到的值减去 （L+1 ) 次累加时的第一个值， 得到 L个 点的功率值， 再将该值除以 L即可得到平均功率值输出。 统计输出功率用数学表达式可以 表示为如下：
Figure imgf000006_0001
式中， L为窗长， I (n)、 Q (n)为输入的 I信号和 Q信号， P_out为所述平均功率值。 本 发明使用滑窗统计功率的方式， 可以使得到的统计值更平滑， 能够很好的反应输出信号的 功率变化情况， 对后面增益值的控制更精确。 步骤 S2， 将所述平均功率值与预设的强度等级参数进行比较， 得到相应的步进值和增 益调整方向值。 上述的进行比较以得到相应的步进值和增益调整方向值的过程可以参见申请 "一种通 信系统的数字自动增益控制方法及其系统" 中的描述。 如图 4中门限值划分状态图所示， 本发明将强度等级参数设定为 5个值， 每一个所述强度等级都对应平均功率值的强度一个 取值范围， 以其表示的信号强度由大到小依次包括： 饱和状态、 上状态、 稳定状态、 下状 态和零状态。 其中， 最中间的直线 threshold代表的是门限值， 若统计得到的平均功率值 的强度等于所述门限值或只相差很小的数值 （m dB)， 则为 stable (稳定） 状态； 若所述 平均功率值的强度远远大于所述门限值达到一定的数值 （n dB), 则为 saturation (饱和） 状态； 若所述平均功率值的强度远远小于所述门限值达到一定的数值 （n dB), 则为 zero (零） 状态； 若所述平均功率值的强度大于所述门限值达到一定的数值 （m dB)、 超过稳态 的数值范围但还未到达饱和状态的数值范围， 则为 （above (上）状态； 若所述平均功率值 的强度小于所述门限值达到一定的数值 （m dB)、 超过稳态的数值范围但还未到达零状态的 数值范围， 则为 below (下） 状态。 上述的 m、 n均为根据以往的经验值设置的参数， 可以 进行修改。 当所述平均功率值的比较结果落在上述各个状态时， 分别启动相应的计数器加 1， 不 在其相应状态时则计数器减 1。 当各个计数器达到设定值后即可输出相应的步进值 D和增 益调整方向值 S。 需要说明的是， 除 stable状态之外， 其他状态的计数值都会有一个保护 值 MAX, 防止从前一个状态立刻进入下一个状态， 导致增益曲线的骤变。 采用上述的方法， 根据所述平均功率值所落入的强度等级范围与预设的计数器步进值 进行调整即可得到相应的步进值， D值的稳定状态直接根据平均功率值和门限值比较得到， 优先级最高， 其他状态根据前面计数器值得到。 另外 S值可直接根据功率值和预设的门限 值实时比较得到， 当所述平均功率值小于所述门限值时， 增益向变大的方向调整， S取 1 ; 当所述平均功率值大于所述门限值时， 增益向变小的方向调整， s取 o。 D值在每个强度等 级范围的计算器步进值可预设和调整， 这样得到 D值 S值一一对应并进行输出。 由于本发明在计算 D值和 S值时只需要判断大小两个方向， 因此硬件实现简单， 简化 了硬件实现复杂度。 步骤 S3，根据所述步进值、增益调整方向值以及预设的初始增益值对增益值进行调整。 该步骤可以使用移位相加的方式实现， 硬件实现比较简单快速： 当输入的 S值为 1时， 输出增益值为前一增益值加上右移 D位后的前一增益值； 当输入 S值为 0时， 输出增益值为前一增益值减去右移 D位后的前一增益值。 另外还要保证增益值必须在预先设置的增益最大值和增益最小值以内， 当大于最大值 或者小于最小值则输出预设的增益最大值或增益最小值 。 步骤 S4， 将调整后的增益值与输入信号相乘以进行增益补偿， 并对增益补偿后的信号 进行截位输出。 作为一个较好的实施例，为了检验系统是否正常工作和更好的参考调整强度等级参数、 将输出信号强度波动更好地控制在一定范围之内， 而且能够通过手动调整参数来改变收敛 时间， 本发明的一种数字自动增益控制方法， 在所述对增益补偿后的信号进行截位输出之 后， 还可以包括如下的步骤： 步骤 S5， 统计预定时间内输出信号中 I路以及 Q路每个数值出现的个数。 例如： 截位 后输出数据位宽为 4bit， 分别统计 4bit 十六进制能表示的数 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 a、 b、 c、 d、 e、 f 共 16个数值中每个数值在预定的这段时间内出现的个数并存储 准备上报。 其中 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 a、 b、 c、 d、 e、 f分别代表有符号数的 IX/QX : 0. 5、 1. 5、 2. 5、 3. 5、 4. 5、 5. 5、 6. 5、 7. 5、 _7. 5、 _6. 5、 _5. 5、 _4. 5、 _3. 5、 _2. 5、 -1. 5、 -0. 5。 步骤 S6， 根据所述每个数值出现的个数计算 I 路以及 Q 路每个数值出现的概率
ΡΙ-8ΡΙ-7ΡΙ-6〜ΡΙ0ΡΙ 1···ΡΙ6ΡΙ7 以及 PQ-8 PQ-7 PQ-6 —PQOPQl— PQ6PQ7, 并根据所述概 率计算所述预定时间内 I路以及 Q路的平均功率， 可以采用如下公式：
Ιο_Ι=∑(ΙΧΛ2* ΡΙΧ)；
χ=ο
Io_Q=∑(QXA2 * PQX)。
x=o 需要说明的是， 本步骤中的 "平均功率"与步骤 si中的 "平均功率值"的不同之处在 于： 前者的 "平均" 时间比较长， 后者的 "平均" 时间相对比较短。
步骤 S7， 将计算得到的平均功率进行打印显示， 并根据该平均功率调整所述强度等级 参数， 直到满足系统要求为止。 优选的， 可以计算 I路以及 Q路的 histogram数据并打印 输出以判断 DAGC输出信号是否满足系统要求。如图 5所示为输入高斯白噪声信号时打印输 出 Q路数据的 histogram分布图， 图 6 为输入 CDMA2000 信号时打印输出 Q路数据的 histogram分布图， 不同特征信号， 输出的 histogram数据分布会不同， 对于输入的高斯 白噪声信号， 输出 4bit数据的每个数值出现概率满足高斯分布情况。 加入了上述三个步骤之后的 DAGC方法，能够协助调试人员在系统调试时实时监控当前 系统状态， 并通过对阀值的修改达到优化系统指标的目的。 另外， 如果信号收敛时间过慢， 会恶化系统的解调性能， 所以为了保证系统的解调性 能， 通常要求输出信号的收敛时间保证在某一个非常小的时间内 （如 lms以内）。 因此， 本 发明的数字自动增益控制方法， 还可以包括一个测试收敛时间的步骤， 以判断收敛时间是 否足够小。 对于收敛时间的测试， 现有的技术是在仿真阶段通过观察增益值的变化曲线来 判断收敛时间。 而在实际系统中因为输入输出信号会不同程度受硬件的影响， 所以实际在 硬件中进行收敛时间的测试能更好的反应当前系统的收敛时间状态。 本发明的收敛时间的 系统测试方法为： 输入脉冲 （Pulse )信号， 并记录输出脉冲由变化时刻到稳定时刻的间隔 时间， 将这个时间作为收敛时间。 如图 7所示， 本次测试中输入脉冲宽度为 10ms的脉冲信 号 （X2点到 markl 点的时间间隔）， 输入信号的最大和最小功率相差 20dBm; 当信号经过 DAGC后， 如图 8所示， 输出信号在信号增益变化时刻经过短暂的突变会回稳到一个固定功 率点，测试 DAGC输出脉冲在信号突变的时间由变化时刻到稳定时刻的间隔时间即为收敛时 间， 通过设置频谱仪可以读取到收敛时间的值 （X2点到 markl 点的时间间隔）， 频谱仪上 右上角 AMarkl即可显示本系统的收敛时间为 644us左右。 利用上述的测试方法， 可以实时观察收敛时间的变化， 当发现收敛时间过慢则可以通 过调整参数配置来调整收敛时间， 直到满足系统要求。 这样一来就避免了系统解调性能的 恶化， 保证了系统的解调性能。 由以上方案可以看出， 本发明的一种数字自动增益控制方法， 将截位输出信号反馈回 来进行功率统计、 对统计到的功率进行比较、 根据比较结果产生新的增益值， 然后对下一 个输入数字信号进行增益控制， 最后截位输出。 通过将截位后的输出信号反馈回来做功率 统计， 这样能更好的反映当前输出信号的功率状态并将输出信号强度波动控制在一定范围 内； 而且本发明的方法在系统实现过程中直接用幅度值做量级比较， 节省了计算功率的硬 件成本并简化了硬件实现复杂度。 与本发明的一种数字自动增益控制方法相对应的， 本发明还提供一种数字自动增益控 制系统， 如图 9所示， 包括： 截位输出模块， 用于根据预设的截位位宽和截位位置， 将增益补偿后的信号进行截位 后输出； 与所述截位输出模块相连接的幅度计算模块，用于将输出信号反馈回来进行功率统计， 得到平均功率值并发送给幅度等级比较模块； 与所述幅度计算模块相连接的所述幅度等级比较模块， 用于将所述平均功率值与预设 的强度等级参数进行比较， 得到相应的步进值和增益调整方向值； 与所述幅度等级比较模块相连接的增益值计算模块， 用于根据所述步进值、 增益调整 方向值以及预设的初始增益值对增益值进行调整， 并发送给增益值补充模块； 与所述增益值计算模块相连接的增益值补充模块， 用于将调整后的增益值与输入信号 相乘以进行增益补偿， 并将增益补偿后的信号发送给所述截位输出模块。 为了检验系统是否正常工作和更好的参考调整强度等级参数、 将输出信号强度波动更 好地控制在一定范围之内， 而且能够通过手动调整参数来改变收敛时间， 作为一个较好的 实施例， 如图 10所示， 本发明的系统还可以包括： 与所述截位输出模块相连接的数值统计模块， 用于统计预定时间内输出信号中每个数 值出现的个数； 与所述数值统计模块相连接的数据分析模块， 用于根据所述每个数值出现的个数计算 每个数值出现的概率， 并根据所述概率计算所述预定时间内的平均功率； 与所述数据分析模块、 幅度等级比较模块分别相连接的打印显示模块， 用于将所述数 据分析模块中计算得到的平均功率进行打印显示并发送给所述幅度等级比较模块； 所述幅 度等级比较模块根据所述打印显示模块中计算得到的平均功率调整所述强度等级参数， 直 到满足系统要求为止。 本系统增加了数值统计模块、 数据分析模块和打印显示模块之后， 能协助调试人员在 系统调试时实时监控当前系统状态， 并通过对阀值的修改达到优化系统指标的目的。 为了保证统计到的功率为线性变化， 所述幅度计算模块可以使用滑窗统计的方式进行 功率统计， 采用如下公式： [ ∑P(k)]— P("— 1)
P out , n = 1,2,3...
_ L
P(n) = I(n) 2 + Q(n) 2 , n = 1,2,3... 式中， L为窗长， I (n)、 Q (n)为输入的 I信号和 Q信号， P_out为所述平均功率值。 使 用滑窗统计功率的方式， 可以使得到的统计值更平滑， 能够很好的反应输出信号的功率变 化情况， 对后面增益值的控制更精确。 优选的， 为了保证系统的解调性能， 本系统还可以包括与所述截位输出模块相连接的 测试模块， 用于向所述截位输出模块输入脉冲信号， 并记录输出脉冲由变化时刻到稳定时 刻的间隔时间作为收敛时间。 利用该测试模块可以实时观察收敛时间的变化， 如果发现收 敛时间过大则可以通过调整参数配置来调整收敛时间， 直到满足系统要求。 这样一来就避 免了系统解调性能的恶化， 保证了系统的解调性能。 优选的， 所述幅度等级比较模块可以包括步进值计算模块和方向值计算模块； 所述步进值计算模块用于根据所述平均功率值所落入的强度等级范围与计数器步进值 进行调整得到相应的步进值； 所述方向值计算模块用于预设一个门限值， 当所述平均功率值小于所述门限值， 则增 益向变大的方向调整， s=i;当所述平均功率值大于门限值，则增益向变小的方向调整， s=o。 需要说明的是， 计算步进值 D和增益调整方向值 S还可以采用其他方法进行， 如通过 申请 "一种通信系统的数字自动增益控制方法及其系统" 中的方法得到步进值 D和增益调 整方向值≤。 但是与上述申请文件比， 由于本发明在计算 D值和 S值时只需要判断大小两 个方向， 因此硬件实现简单， 简化了硬件实现复杂度。 本发明一种数字自动增益控制系统的其他技术特征与上述的一种数字自动增益控制方 法中的描述相同， 在此不予赘述。 本发明的一种数字自动增益控制系统， 将截位输出信号反馈回来进行功率统计、 对统 计到的功率进行比较、 根据比较结果产生新的增益值， 然后对下一个输入数字信号进行增 益控制， 最后截位输出。 通过将截位后的输出信号反馈回来做功率统计， 这样能更好的反 映当前输出信号的功率状态并将输出信号强度波动控制在一定范围内； 而且本发明的系统 在系统实现过程中直接用幅度值做量级比较， 节省了计算功率的硬件成本并简化了硬件实 现复杂度。 以上所述的本发明实施方式， 并不构成对本发明保护范围的限定。 任何在本发明的精 神和原则之内所作的修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的权利要求保护范围之 内。

Claims

1、 一种数字自动增益控制方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 将截位输出信号反馈回来进行功率统计， 得到平均功率值； 将所述平均功率值与预设的强度等级参数进行比较， 得到相应的步进值和增益调整方 向值； 根据所述步进值、 增益调整方向值以及预设的初始增益值对增益值进行调整； 将调整后的增益值与输入信号相乘以进行增益补偿， 并对增益补偿后的信号进行截位 输出。
2、 根据权利要求 1所述的数字自动增益控制方法， 其特征在于， 所述对增益补偿后的 信号进行截位输出之后， 还包括步骤： 统计预定时间内输出信号中每个数值出现的个数； 根据所述每个数值出现的个数计算每个数值出现的概率， 并根据所述概率计算所述预 定时间内的平均功率； 将计算得到的平均功率进行打印显示， 并根据该平均功率调整所述强度等级参数。
3、 根据权利要求 1或 2所述的数字自动增益控制方法， 其特征在于， 所述进行功率统 计的过程具体包括： 使用滑窗统计的方式进行功率统计， 采用如下公式：
Figure imgf000013_0001
式中， L为窗长， I (n)、 Q (n)为输入的 I信号和 Q信号， P_out为所述平均功率值。
4、 根据权利要求 1或 2所述的数字自动增益控制方法， 其特征在于， 还包括步骤： 输 入脉冲信号， 并记录输出脉冲由变化时刻到稳定时刻的间隔时间作为收敛时间。
5、 根据权利要求 1或 2所述的数字自动增益控制方法， 其特征在于， 所述将所述平均 功率值与预设的强度等级参数进行比较， 得到相应的步进值和增益调整方向值的过程具体 包括： 根据所述平均功率值所落入的强度等级范围与预设的计数器步进值进行调整得到相应 的步进值； 预设一个门限值， 当所述平均功率值小于所述门限值，则增益向变大的方向调整， s=i ; 当所述平均功率值大于门限值， 则增益向变小的方向调整， S=0; 所述步进值与所述增益调整方向值一一对应。
6、 一种数字自动增益控制系统， 其特征在于， 包括： 截位输出模块， 用于根据预设的截位位宽和截位位置， 将增益补偿后的信号进行截位 后输出； 与所述截位输出模块相连接的幅度计算模块，用于将输出信号反馈回来进行功率统计， 得到平均功率值并发送给幅度等级比较模块； 与所述幅度计算模块相连接的所述幅度等级比较模块， 用于将所述平均功率值与预设 的强度等级参数进行比较， 得到相应的步进值和增益调整方向值； 与所述幅度等级比较模块相连接的增益值计算模块， 用于根据所述步进值、 增益调整 方向值以及预设的初始增益值对增益值进行调整， 并发送给增益值补充模块； 与所述增益值计算模块相连接的增益值补充模块， 用于将调整后的增益值与输入信号 相乘以进行增益补偿， 并将增益补偿后的信号发送给所述截位输出模块。
7、 根据权利要求 6所述的数字自动增益控制系统， 其特征在于， 还包括： 与所述截位输出模块相连接的数值统计模块， 用于统计预定时间内输出信号中每个数 值出现的个数； 与所述数值统计模块相连接的数据分析模块， 用于根据所述每个数值出现的个数计算 每个数值出现的概率， 并根据所述概率计算所述预定时间内的平均功率； 与所述数据分析模块、 幅度等级比较模块分别相连接的打印显示模块， 用于将所述数 据分析模块中计算得到的平均功率进行打印显示并发送给所述幅度等级比较模块； 所述幅 度等级比较模块根据所述打印显示模块中计算得到的平均功率调整所述强度等级参数。
8、 根据权利要求 6或 7所述的数字自动增益控制系统， 其特征在于， 所述幅度计算模 块使用滑窗统计的方式进行功率统计， 采用如下公式：
Figure imgf000015_0001
式中， L为窗长， I (n)、 Q (n)为输入的 I信号和 Q信号， P_out为所述平均功率值。
9、 根据权利要求 6或 7所述的数字自动增益控制系统， 其特征在于， 还包括与所述截 位输出模块相连接的测试模块， 用于向所述截位输出模块输入脉冲信号， 并记录输出脉冲 由变化时刻到稳定时刻的间隔时间作为收敛时间。
10、 根据权利要求 6或 7所述的数字自动增益控制系统， 其特征在于， 所述幅度等级 比较模块包括步进值计算模块和方向值计算模块； 所述步进值计算模块用于根据所述平均功率值所落入的强度等级范围与计数器步进值 进行调整得到相应的步进值； 所述方向值计算模块用于预设一个门限值， 当所述平均功率值小于所述门限值， 则增益向 变大的方向调整， S=l ; 当所述平均功率值大于门限值， 则增益向变小的方向调整， S=0。
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