专利名称：自动增益控制方法、系统和接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种自动增益控制方法、系统和接收机。
背景技术：
自动增益控制(AGC，Automatic Gain Control)电路是一种信号处理过程中经常使用的电路，能够根据输入信号强度的大小自动调整增益，使得在接收弱信号时增益高，而接收强信号时增益低，从而使输出信号保持适当的电平，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。同时它也能补偿内部接收机工作时的增益不稳定，降低系统的误码率。现有技术提供了一种数模混合型反馈AGC方法，在该方法中，其进行反馈AGC的原理为:当前空口信号在接收完成后，通过A/D (模/数)转换成数字信号由DSP (DigitalSignal Processor,数字信号处理器)进行数字接收处理,计算出该次接收到的空口信号能量值。根据DSP计算出的能量值,反馈一个控制值给前端的VGA(Variable Gain Amplifier,可变增益放大器)。VGA获得该值后，在下一次时隙接收时对接收到的空口信号进行调整。例如，时隙I为当前的接收帧，在完成该帧的接收后，DSP在时隙2对时隙I接收到的空口信号进行处理。在DSP完成处理后，DSP会根据计算得到的空口能量值反馈回一个增益控制值到VGA。VGA接收到的增益控制值会在下一个接收时隙起作用，将下一个接收时隙的空口信号调整到合适的范围内。上述方案的实质是根据前一帧(第X-1帧)信号的信号能量值计算增益控制值，并利用该增益控制值对后一帧(第X帧)信号进行增益控制。上述方案基于的一个前提条件是，空口信号具有连续性，在短时间内(IOOms左右)不会出现剧烈的变化，在开放无线传输过程中，大部分情况下空口信号满足该特征，但在许多特殊的应用条件下，信号的连续性并不能得到有效满足(例如复杂环境、高速移动等)，因此其响应实时性不能得到保证。综上所述，现有技术中采用的自动增益控制方法存在实时性不足的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种自动增益控制方法、系统和接收机，用于提高自动增益控制的实时性。本发明实施例提供一种自动增益控制方法，包括:计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量；所述N的值预先设定；根据所述平均信号能量计算第一增益控制值；利用所述第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制。相应的，本发明实施例还提供一种自动增益控制系统，所述系统包括:第一计算单元，用于计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量；所述N的值预先设定；第二计算单元，用于根据所述平均信号能量计算第一增益控制值；
增益控制单元，用于利用所述第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制。相应的，本发明实施例还提供一种自动增益控制系统，所述系统包括:信号处理器，用于计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量，并根据所述平均信号能量计算所述一帧信号的第一增益控制值；可变增益放大器，与所述信号处理器藕接，用于利用第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制。相应的，本发明实施例还提供一种接收机，所述接收机包括如上所述的自动增益控制系统。本发明实施例中提供的自动增益控制方法、系统和接收机，可对一帧信号的前N个符号的平均信号能量计算，并根据该平均信号能量计算出该帧信号的增益控制值，从而可实现对该帧信号的实时增益控制，相比现有技术中的增益控制方法，提高了增益控制的实时性，可更加适应于高速移动或复杂环境等应用条件。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例一提供的自动增益控制方法的流程第一示意图；图2是本发明实施例一提供的自动增益控制方法的流程第一示意图；图3是本发明实施例二提供的自动增益控制系统的结构示意图；图4是本发明实施例三提供的自动增益控制系统的结构示意图；图5是本发明实施例中的增益控制效果示例图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。本发明实施例中提供了一种自动增益控制方法、系统和接收机，用于提高增益控制的实时性。以下分别进行详细说明。实施例一:本发明提供一种自动增益控制方法，如图1所示，包括:101、计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量；N的值预先设定；102、根据上述前N个符号的平均信号能量计算第一增益控制值；103、利用上述第一增益控制值对上述一帧信号进行增益控制。可选地，在上述101之前还可包括:100、接收外部定时器触发的硬件中断。在接收硬件中断之后，可对该硬件中断进行响应，从而执行步骤101。
本实施例中，用户可根据N的值来设定外部定时器的定时时间，例如N的值为3时，若接收前3个符号可在160ms之内完成,则可将外部定时器的定时时间设为160ms。具体地，本实施例中，上述一帧信号可包括第一调制段和第二调制段，第一调制段位于上述一帧信号的头部，第二调制段在第一调制段之后。具体地，上述101可具体包括:对接收到的一帧信号的第一调制段的前N个符号的平均信号能量进行计算。具体地，上述103可具体包括:利用上述第一增益控制值对上述一帧信号的第二调制段进行增益控制。具体地，N的取值应小于一帧信号中第一调制段所包括的符号的数目，可根据一帧信号的第一调制段的符号总数和硬件响应速度来设定N的值，以使在上述第一调制段的全部符号被接收前完成对该帧信号的自动增益控制，从而使得在第一调制段之后的第二调制段得到合适的增益控制。举例来说，第一调制段可以是一帧信号的导频头，第二调制段可以是导频头之后的有效第二调制段。以TETRA (Trans European Trunked Radio,泛欧集群无线电)系统为例，在 TETRA帧结构中，在有效数据符号(第二调制段)前包括导频头(第一调制段)，导频头为包括6个符号的训练序列，由于3个符号基本能够表征整个帧的整体能量，且经过测试，硬件响应速度足够支持在接收有效数据符号前完成增益控制值的计算和反馈，因此可将N的值设定为3 ;当然在硬件响应速度较快的情况下，也可将N的值设为4或5。当然本领域技术人员还可根据信号的帧结构、对增益控制精度的要求和硬件响应速度等方面的不同，合适的设置N的具体取值，此处不做具体限定。可选地，如图2所示，在上述101之前，还可包括:201、利用已经设定的第二增益控制值对上述一帧信号的前N个符号进行增益控制；本实施例中，第二增益控制值可为上述一帧信号的前一帧信号增益控制值，在本帧信号的增益控制值未计算得到之前，可使用上一帧信号的增益控制值对本帧信号(导频头)的前N个符号进行增益控制。相应的，上述步骤101具体包括:计算上述一帧信号的经过上述增益控制的前N个符号的平均信号能量。具体可结合第二增益控制值来计算上述前N个符号的平均信号能量。本实施例提供的自动增益控制方法可应用于包括导频头的信号系统，由于导频头所包含的训练序列在系统中可以不进行使用，因此该段训练序列可以不进行正确的处理，本实施例提供的自动增益控制方法正是利用这段训练序列来进行信号平均能量的测量，并根据信号平均能量来计算增益，并使用计算得到的增益来对该段训练序列所在的一帧信号进行增益控制。通过合适的N值的设置，可以确保在接收一帧信号的有效数据符号前完成增益控制值的计算和反馈，从而可采用计算得到的最新增益控制值对后续的有效数据符号进行增益控制，相比现有技术中的数模混合型反馈AGC方法，响应实时性更强，可适用于高速移动或其它复杂环境。
需要说明的是，本实施例提供的自动增益控制方法也可用于对其它合适类型信号的自动增益控制，如果在该信号的一帧的前列存在若干个可以不进行使用的符号(即第一调制段)，则可根据对这些无用符号的平均信号能量的计算来确定该帧信号的平均信号能量，从而计算出对该帧信号的增益控制值，只要在对该帧信号的有用符号(即第二调制段)增益控制之前完成增益控制值的计算和反馈即可。实施例二:本发明还提供一种自动增益控制系统，如图3所示，包括:第一计算单元301，用于计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量；上述N的值预先设定；第二计算单元302，用于根据上述平均信号能量计算第一增益控制值；增益控制单元303，用于利用上述第一增益控制值对上述一帧信号进行增益控制。本实施例中，该系统还可包括:接收单元，用于接收外部定时器触发的硬件中断。接收单元在接收硬件中断之后，第一计算单元301可对该硬件中断进行响应，从而执行对一帧信号的前N个符号的平均信号能量的计算。本实施例中，用户可根据N的值来设定外部定时器的定时时间，如N的值为3时，若接收前3个符号可在160ms之内完成,则可将外部定时器的定时时间设为160ms。具体地，本实施例中，上述一帧信号可包括第一调制段和第二调制段，第一调制段位于上述一帧信号的头部，第二调制段在第一调制段之后。具体地，第一计算单元301可具体用于计算一帧信号的第一调制段的前N个符号的平均信号能量；增益控制单元303可具体用于利用上述第一增益控制值对上述一帧信号的第二调制段进行增益控制。其中N的值可预先设定，N的取值应小于一帧信号中第一调制段所包括的符号的数目，可根据一帧信号的第一调制段的符号总数和硬件响应速度来设定N的值，以使在上述第一调制段的全部符号被接收前完成对该帧信号的自动增益控制，从而使得在第一调制段之后的第二调制段得到正常的增益控制。举例来说，第一调制段可以是一帧信号的导频头，第二调制段可以是导频头之后的有效第二调制段。以TETRA系统为例，在TETRA帧结构中，在有效数据符号(第二调制段)前包括导频头(第一调制段)，导频头为包括6个符号的训练序列，由于三个符号基本能够表征整个帧的整体能量，且经过测试，硬件响应速度足够支持在接收有效数据符号前完成增益控制值的计算和反馈，因此可将N的值设定为3 ;当然在硬件响应速度较快的情况下，也可将N的值设为4或5。当然本领域技术人员还可根据信号的帧结构、对增益控制精度的要求和硬件响应速度等方面的不同，合适的设置N的具体取值，此处不做具体限定。可选地，增益控制单元303还可用于利用已经设定的第二增益控制值对上述一帧信号的前N个符号进行增益控制；本实施例中，第二增益控制值可为上述一帧信号的前一帧信号增益控制值，在本帧信号的增益控制值未计算得到之前，可使用上一帧信号的增益控制值对本帧信号(导频头)的前N个符号进行增益控制。相应的，第一计算单元301具体用于计算一帧信号的经过上述增益控制的前N个符号的平均信号能量。具体可结合第二增益控制值来计算上述前N个符号的平均信号能量。本实施例提供的自动增益控制系统可用于对包括导频头的信号的增益控制，由于导频头所包含的训练序列在信号系统中可以不进行使用，因此该段训练序列可以不进行正确的处理，本实施例提供的自动增益控制系统正是利用这段训练序列来进行信号平均能量的测量，并根据信号平均能量来计算增益，并使用计算得到的增益来对该段训练序列所在的一帧信号进行增益控制。通过合适的N值的设置，可以确保在接收一帧信号的有效数据符号前完成增益控制值的计算和反馈，从而可采用计算得到的最新增益控制值对后续的有效数据符号进行增益控制，相比现有技术中的数模混合型反馈AGC方法，响应实时性更强，可适用于高速移动或其它复杂环境。需要说明的是，本实施例提供的自动增益控制系统也可用于对其它合适类型信号的自动增益控制，如果在该信号的一帧的前列存在若干个可以不进行使用的符号(即第一调制段)，则可根据对这些无用符号的平均信号能量的计算来确定该帧信号的平均信号能量，从而计算出对该帧信号 的增益控制值，只要在对该帧信号的有用符号(即第二调制段)增益控制之前完成增益控制值的计算和反馈即可。实施例三:本发明还提供一种自动增益控制系统，如图4所示，该自动增益控制系统可包括:信号处理器401，用于计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量，并根据上述前N个符号的平均信号能量计算上述一帧信号的第一增益控制值；可变增益放大器402，与信号处理器401藕接，用于使用第一增益控制值对上述一帧信号进行增益控制。本实施例中，该系统还可包括外部定时器，外部定时器可用于在接收器完成对一帧信号的前N个符号接收后，向信号处理器401触发一硬件中断，以使信号处理器401响应该硬件中断，从而对一帧信号的前N个符号的平均信号能量以及第一增益控制值进行计笪
o需要说明的是，用户可根据N的值来设定外部定时器的定时时间，如N的值为3时，若接收前3个符号可在160ms之内完成,则可将外部定时器的定时时间设为160ms。具体地，本实施例中，上述一帧信号可包括第一调制段和第二调制段，第一调制段位于上述一帧信号的头部，第二调制段在第一调制段之后。具体地，本实施例中，信号处理器401可具体用于计算一帧信号的第一调制段的前N个符号的平均信号能量；可变增益放大器402可具体用于利用上述第一增益控制值对上述一帧信号的第二调制段进行增益控制。其中N的值可预先设定，N的取值应小于一帧信号中第一调制段所包括的符号的数目，可根据一帧信号的第一调制段的符号总数和硬件响应速度来设定N的值，以使在上述第一调制段的全部符号被接收前完成对该帧信号的自动增益控制，从而使得在第一调制段之后的第二调制段得到正常的增益控制。举例来说，第一调制段可以是一帧信号的导频头，第二调制段可以是导频头之后的有效第二调制段。以TETRA系统为例，在TETRA帧结构中，在有效数据符号(第二调制段)前包括导频头(第一调制段)，导频头为包括6个符号的训练序列，由于三个符号基本能够表征整个帧的整体能量，且经过测试，硬件响应速度足够支持在接收有效数据符号前完成增益控制值的计算和反馈，因此可将N的值设定为3 ;当然在硬件响应速度较快的情况下，也可将N的值设为4或5。当然本领域技术人员还可根据信号的帧结构、对增益控制精度的要求和硬件响应速度等方面的不同，合适的设置N的具体取值，此处不做具体限定。可选地，可变增益放大器401还可在信号处理器计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量之前，对利用已经设定的第二增益控制值对该一帧信号的前N个符号进行增益控制。本实施例中，第二增益控制值可为上述一帧信号的前一帧信号增益控制值，在本帧信号的增益控制值未计算得到之前，可使用上一帧信号的增益控制值对本帧信号(导频头)的前N个符号进行增益控制。相应的，信号处理器301具体用于计算一帧信号的经过上述增益控制的前N个符号的平均信号能量。具体可结合第二增益控制值来计算上述前N个符号的平均信号能量。本实施例提供的自动增益控制系统可用于对包括导频头的信号的自动增益控制，由于导频头所包含的训练序列在信号系统中可以不进行使用，因此该段训练序列可以不进行正确的处理，本实施例提供的自动增益控制系统采用的自动增益控制方法正是利用这段训练序列来进行信号平均能量的测量，并根据信号平均能量来计算增益，并使用计算得到的增益来对该段训练序列所在的一帧信号进行增益控制。通过合适的N值的设置，可以确保在接收一帧信号的有效数据符号前完成增益控制值的计算和反馈，从而可采用计算得到的最新增益控制值对后续的有效数据符号进行增益控制，相比现有技术中采用数模混合型反馈AGC方法的接收机，响应实时性更强，可适用于高速移动或其它复杂环境。举例来说，本实施例中，自动增益控制系统还可包括外部定时器，外部定时器可用于在完成前N个符号的接收后(将外部定时器设置为N个信号的接收时间)，向信号处理器触发一个硬件中断，以使信号处理器响应该硬件中断，对前N个符号进行平均信号能量的计算。优选地，本实施例中，信号处理器401可以是数字信号处理器DSP(Digital SignalProcessing),如果可变增益放大器402输入和输出的均是模拟信号，则在可变增益放大器402和信号处理器401之间还可包括模/数转换器和数/模转换器，以实现模拟信号和数字信号之间的转换。举例来说，信号处理器可以采用如下的测量方法对平均信号能量进行测量:在基于QPSK和QAM调试方式的通信系统中，基带信号通常用正交的1、Q信号对在直角坐标系中来表示。而在接收通路上，通过中频变频，下变频采样量化后转换成基带数字
1、Q信号，再通过RRC (Radio Resource Control,无线资源控制协议)滤波器、低通滤波器等将信号过滤与还原，形成原始的基带1、Q信号到达DSP。DSP接收到的1、Q信号即包含着空口信号的强度，通过对采样点的数字计算可以获得该能量的估算与度量，所采用的方法是矢量的求和，公式如下所示:
权利要求
1.一种自动增益控制方法，其特征在于，包括: 计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量；所述N的值预先设定； 根据所述平均信号能量计算第一增益控制值； 利用所述第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一帧信号包括第一调制段和第二调制段； 所述计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量包括:计算所述一帧信号的第一调制段中的前N个符号的平均信号能量；所述N的值小于所述第一调制段包括的符号的总数；所述利用所述第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制包括:利用所述第一增益控制值对所述一帧信号的第二调制段进行增益控制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量之前，所述方法还包括: 利用已经设定的第二增益控制值对所述一帧信号的前N个符号进行增益控制； 所述计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量包括:计算一帧信号的经过所述增益控制的前N个符号的平均信号能量。
4.一种自动增益控制系统，其特征在于，所述系统包括: 第一计算单元，用于计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量；所述N的值预先设定; 第二计算单元，用于根据所述平均信号能量计算第一增益控制值； 增益控制单元，用于利用所述第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述一帧信号包括第一调制段和第二调制段； 所述第一计算单元具体用于计算所述一帧信号的第一调制段中的前N个符号的平均信号能量；所述N的值小于所述第一调制段包括的符号的总数； 所述增益控制单元具体用于利用所述第一增益控制值对所述一帧信号的第二调制段进行增益控制。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述增益控制单元还用于利用已经设定的第二增益控制值对所述一帧信号的前N个符号进行增益控制； 所述第一计算单元具体用于计算一帧信号的经过所述增益控制的前N个符号的平均信号能量。
7.一种自动增益控制系统，其特征在于，所述系统包括: 信号处理器，用于计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量，并根据所述平均信号能量计算所述一帧信号的第一增益控制值； 可变增益放大器，与所述信号处理器藕接，用于利用第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一帧信号包括第一调制段和第二调制段； 所述信号处理器具体用于计算所述一帧信号的第一调制段的前N个符号的平均信号能量；所述N的值小于所述导频头包括的符号的总数；所述可变增益放大器具体用于利用第一增益控制值对所述一帧信号的第二调制段进行增益控制。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述可变增益放大器还用于在所述信号处理器计算所述一帧信号的前N个符号的平均信号能量之前，使用已经设定的第二增益控制值对所述一帧信号的前N个符号进行增益控制； 所述信号处理器具体用于计算所述一帧信号的经过所述增益控制的前N个符号的平均信号能量。
10.一种接收机，其特征在于，所述接收机包括如权利要求7-9任一项所述的自动增益控制系统 。
全文摘要
本发明实施例涉及通信技术领域，公开了一种自动增益控制方法、系统和接收机。其中，该方法包括计算一帧信号的前N个符号的平均信号能量；所述N的值预先设定；根据所述平均信号能量计算第一增益控制值；利用所述第一增益控制值对所述一帧信号进行增益控制。实施本发明实施例，可以提高增益控制的实时性。
文档编号H03G3/20GK103199881SQ201310125230
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者熊堃, 符继科, 陈小良 申请人:海能达通信股份有限公司