专利名称：：一种自动增益控制方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种正交频分复用(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex)通信系统中的自动控制，特别涉及一种自动增益控制(AGC，AutomaticGainControl)方法、装置及系统。
背景技术：
：AGC是广泛用于包括通信系统在内的各个工程领域的一种闭环增益控制方法。在通信系统里面，AGC主要用来调整信号的幅度或能量，使之保持在一个稳定的范围之内以保证后续模块的正常处理。总体来说，AGC方法，无论是应用在何种领域，都是用来通过调整增益值以将一定能量的输入信号调整为预定能量的输出信号，该预定能量需要落入一个以目标能量值范围。如果输出信号的能量值不在目标能量范围之内，则根据输出信号的能量值与目标能量值的差来调整增益值，直至输出信号的能量值落入目标能量范围之内。AGC工作环境可以如图1所示，其中，X_in表示输入信号；X_out表示输出信号；射频模块(RFtuner，RadioFrequencytuner)用于根据AGC输出的增益对输入信号X_in进行增益控制并输出；模数转换器(ADC，Analog-DigitalConverter)用于对射频模块输出的信号进行模数转换获得输出信号X_out；AGC根据输出信号X_out和AGC目标值对增益进行调整，并输出给射频模块。其中，AGC的目标值主要由ADC的bit数和信号的峰均比(PAPR，Peak-to-AveragePowerRatio)来考虑决定。现有技术中，对于增益控制通常采用直调方式来进行控制，即根据输出信号能量与AGC目标值的比较结果直接确定一个调整增益，然后反馈给前端射频模块进行调整。这种直调方式对于一般信号和信号包络在很缓慢的变化下运用没有问题，但对于两次累积的信号能量差值不能被忽略的相对较慢变化的信号，在不希望频繁地进行累积和调整增益的情况下，直调方式没有办法跟上信号包络的变化，使得因能量不准而造成性能下降。比如在数字视频广播(DVB，DigitalVideoBroadcast)-T中由于电源不稳效应产生一定频率的较大调制深度的AMmodulation(幅度调制)，信号包络波动可能达十几dB，此时直调方式不能适应其变化，性能下降很多，如在8k模式64QAM，无AM，BER＝0.0002；但当AMdepth＝43％时，BER＝0.0046，signalenergy[-1.8，1.8]dB，其中QAM是正交调幅(QuadratureAmplitudeModulation)，BER是误比特率(BitErrorRate)。因此现有技术中并不能解决两次累积的信号能量差值不能被忽略的，相对较慢变化的信号或信号包络的增益控制。
发明内容本发明提供一种自动增益控制方法、装置及系统，用以解决现有技术中存在两次累积的信号能量差值不能被忽略的，相对较慢变化的信号或信号包络的增益控制问题。本发明提供了一种自动增益控制方法，包括如下步骤自动增益控制的初始化阶段结束后，根据以下任意一组数据对增益进行预调操作当前输出信号的能量值与自动增益控制AGC目标值的差值以及所述差值的累积值；当前输出信号及其上一个输出信号的能量值的一阶差分值；当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值。进一步地，上述方法还可具有以下特点根据所述差值以及所述差值的累积值对增益进行预调操作时，根据如下公式计算增益调整量ΔGnΔGn=-Σi=1n-1ai-2an]]>其中，-Σi=1n-1ai]]>为所述差值的累积值，an为所述差值。进一步地，上述方法还可具有以下特点根据当前输出信号及其上一个输出信号的能量值的一阶差分值进行预调操作时，根据如下公式计算增益调整量ΔGnΔGn＝-2δn+δn-1其中，δn为前输出信号的能量值的一阶差分值，δn-1为所述上一个输出信号的能量值的一阶差分值。进一步地，上述方法还可具有以下特点根据当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值进行预调操作时，根据如下公式计算增益调整量ΔGnΔGn＝-an-δn其中，an为所述差值，δn为前输出信号的能量值的一阶差分值。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述初始化阶段中，若所述差值的绝对值小于第二门限，则将所述增益减去所述差值，并结束所述初始化阶段。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述初始化阶段中，若所述差值的绝对值大于第一门限，则根据所述差值和设定增益调整量对所述增益进行调整，其中，所述第一门限大于所述第二门限。本发明还提供了一种自动增益控制方法，包括如下步骤A、以第一步长获得当前输出信号的能量值，计算其与自动增益控制AGC目标值的差值；B、判断该差值的绝对值是否大于第一门限，如果是，则根据该差值和设定增益调整量对所述增益进行调整，返回步骤A，结束；否则，进行步骤C；C、判断该差值的绝对值是否小于第二门限，所述第二门限小于所述第一门限，如果是，则将所述增益减去该差值，进行步骤D；否则根据该差值对所述增益进行调整，返回步骤A；D、以第二步长获得当前输出信号的能量值，所述第二步长大于所述第一步长，计算其与所述目标值的差值，并判断该差值的绝对值是否小于第一门限，如果是，返回步骤A；否则，对所述增益进行调整，返回步骤D。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤D中，所述对所述增益进行调整地具体方法为根据以下任意一组数据对增益进行预调操作当前输出信号的能量值与自动增益控制AGC目标值的差值以及所述差值的累积值；当前输出信号及其上一个输出信号的能量值的一阶差分值；当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值。本发明还提供了一种自动增益控制装置，所述装置包括接收模块和调整模块，其中所述接收模块，用于接收信号并输出给所述调整模块；所述调整模块，用于在自动增益控制的初始化阶段结束后，对增益进行预调操作。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述装置包括初始化模块，用于进行所述自动增益控制的初始化阶段，并在所述初始化阶段结束后通知所述调整模块对增益进行预调操作。进一步地，上述装置还可具有以下特点所述调整模块包括计算模块和存储模块，其中所述计算模块，用于计算以下任意一组数据当前输出信号的能量值与自动增益控制AGC目标值的差值以及所述差值的累积值；当前输出信号的能量值的一阶差分值；当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值；所述存储模块，用于根据所述计算模块计算结果保存所述差值的累积值；或者当前输出信号的能量值的一阶差分值。本发明还提供了一种自动增益控制系统，所述系统包括射频模块、模数转换模块和自动增益控制模块，其中所述射频模块，用于根据所述自动增益控制模块输出的增益对输入信号进行增益控制并输出；所述模数转换模块，用于对接收到的信号进行模数转换获得输出信号；所述自动增益控制模块，用于在自动增益控制的初始化阶段结束后，对增益进行预调操作，并输出给所述射频模块。进一步地，上述系统还可具有以下特点所述自动增益控制模块还用于进行所述自动增益控制的初始化阶段，并在所述初始化阶段结束后通知所述调整模块对增益进行预调操作。本发明有益效果如下为了达到对于信号包络相对较慢变化的增益的精确调整，本发明提出预调操作，通过由以前和当前累积能量来估算预调增益，从而保证未来信号能量在调整后在目标值附近落入信号二阶增量区间，同时使得增益的变化量很小，基本与均匀包络信号性能一致。由于本发明在初始化阶段，采用小步长迅速锁定信号能量；在跟踪阶段，采用预调(预补偿)操作。因此本发明中反馈数列简单，信号能量和增益的变化量波动可控制得很小，并能支持根据模式和步长进行自适应跟踪。同时通过试验也证明本发明对一般信号或信号(包络)相对较慢变化的信号都具有良好的功效，可适用于各种OFDM系统。在数字电视(DTV，DigitalTeleVision)、DTV解调器(demodulator)，或其他采用AGC的接收设备中具有良好的效果。图1为AGC工作环境结构示意图；图2为实施例中自动增益控制方法中各实施量分布示意图；图3为实施例中自动增益控制方法的实施流程示意图；图4为信号包络变化示意图；图5为实施例中自动增益控制装置结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施进行说明。本发明的构思在于，在AGC采用预调技术，根据过去和现在的信息预测将来的信息，从而预先调整增益，保证将来信号在目标值区间。因而AGC采用自适应技术，就能够适应不同形式的信号包络和在不同的模式下工作。为便于描述，将AGC分为两个阶段，第一个阶段为刚开机或是重新操作时刚接收信号的初始化阶段；在初始化阶段结束后进入第二阶段跟踪阶段，此阶段接收已经同步，同时各种接收端的功能模块都开始工作。首先对实施中将使用的各种量进行说明，图2为自动增益控制方法中各实施量分布示意图，如图所示，图中使用的量分别表示E1/E2E1或者E2，其中，E1表示AGC初始化阶段当前输出信号的能量值，E2表示AGC跟踪阶段当前输出信号的能量值，在本实施例中，E1为对输出采样信号以步长N1累积并平均得到的输出信号的能量值，E2为对输出采样信号以步长N2累积并平均得到的输出信号的能量值，通常情况下，N2大于N1；Delta当前输出信号的能量值与AD_object的差值，用于计算增益调整量；Pre_energyDelta的累积值，通常从初始化阶段结束后开始累积，Pre_energy可以表示为-Σi=1n-1ai]]>，其中，ai表示第i次计算出的Delta；AD_objectAGC目标值，即需要或期望调整至的能量值；Range1第一门限，若输出信号能量在此之外，可以大幅增加或减少增益以加快调整速度，否则按Delta进行调整。Range2第二门限，应当小于Range1，若输出信号能量在此之内，表示增益只须再一次根据Delta的调整就可以将信号调整到目标值附近；Step1设定增益调整量，通常为固定值，在本实施例中，当输出信号能量在Range1之外时，Step1是对增益进行大幅调整的跨度值；由图可见，在Range1之外之外的信号E1’，在经过Step1的调整后得到的E1”相对于E1’更接近AD_object。图3为自动增益控制方法的实施流程示意图，如图所示，主要分为自动增益控制初始化阶段(AGC_initialization)与自动增益控制跟踪阶段(AGC_tracking)，结合图2中对各种量的说明，实施时包括如下步骤步骤301、初始化开始，令AGC_state＝！stable、Pre_energy＝0，进入AGC初始化阶段；其中，AGC_state为AGC算法的流程控制标志(Flag)，AGC_state＝stable表示能量基本稳定，可以进入跟踪阶段，否则表示能量仍不稳定，应该reset进入AGC初始化阶段。步骤302、对输出采样信号以步长N1累积并平均得到的输出信号的能量值E1；步骤303、根据E1和AD_object计算得到Delta，即Delta＝E1-AD_object，判断Delta的绝对值是否小于第一门限Range1，即是否|Delta|＜Range1，如果是，则转入步骤305，否则转入步骤304；步骤304、根据Delta和step1对增益进行调整，返回步骤302；在具体实现时，可以将当前的增益调整为保存的增益减去sgn(Delta)*step1，具体可表示为AGC_gain-＝sgn(Delta)*step1，其中，AGC_gain表示AGC的增益值，sgn(.)为一个通用函数，在函数sgn(Delta)中，当Delta＞0时，sgn(Delta)的值为1；Delta＜0时，sgn(Delta)的值为-1；而Delta＝0时，sgn(Delta)的值为0，可见，根据Delta的取值，可以结合step1对AGC_gain进行调整。步骤305、判断Delta的绝对值是否小于第二门限Range2，即是否|Delta|＜Range2，如果是，则转入步骤307，否则转入步骤306；步骤306、将当前的增益调整为保存的增益减去Delta/2，即AGC_gain-＝Delta/2，返回步骤302；步骤307、将当前的增益调整为保存的增益减去Delta，即AGC_gain-＝Delta，并认为信号状态稳定在目标区间，令AGC_state＝stable，进入AGC跟踪阶段；步骤308、对输出采样信号以步长N2累积并平均得到的输出信号的能量值E2；步骤309、根据E2和AD_object计算得到Delta，即Delta＝E2-AD_object，判断Delta的绝对值是否小于第一门限Range1，即是否|Delta|＜Range1，如果是，则转入步骤311，否则转入步骤310；步骤310、重新进行初始化处理，即reset操作，令AGC_state＝！stable，Pre_energy＝0，返回步骤302；步骤311、根据Delta和Pre_energy对增益进行预调操作，将本次Delta累积到Pre_energy，即令AGC_gain-＝f(Pre_energy，Delta)，Pre_energy-＝Delta，返回步骤308。本步骤不限于根据根据Delta和Pre_energy对增益进行预调操作，具体替代方案见后续说明。下面对上述实施例进行进一步的说明。一、AGC初始化阶段由于本阶段对应刚开机进行接收，或是Reset重新操作时，进来的信号在初始增益作用下的能量可能与目标值差的很远，考虑到同步操作的实现，如位宽有效性等，需要在短时间内将信号能量调整至接近目标值的一个区间。因此采取小步长(N1)，连续操作，由于步长小，信号能量变化很小，可以迅速锁定信号能量(调整至目标值区间)。从附图可以看到Range1为第一门限，若信号能量超出这个区间，可以直升或直降一个较大的固定增益step1，step1与Range1的关系应该满足step1＜2*Range1，以避免可能产生的振荡效应。Range2为第二门限，也可以称为目标值门限，Delta绝对值小于Range1且不小于Range2时，可以直接根据信号能量与目标值的差值来进行调整，即直调方式，但为了避免可能的振荡效应，采取调整差值的1/2操作。当信号落入Range2，采取直调方式直接调整差值Delta即可将信号调整至目标值，此时认为AGC初始化工作完成，可以将AGC_state置为stable。二、AGC跟踪阶段在初始化阶段完成使信号能量在目标值区间后便进入跟踪阶段，这个阶段的任务是保证信号能量仍然在目标值附近。由于此时同步以及各种接收端的功能模块都开始工作，此时不能像初始化阶段那样连续调整信号增益，而是需要用处理信号长度N2(一般1个symbol，步长比较大)来做一次或少次的增益调整达到目的。对于信号(包络)相对较慢变化的信号，但两次处理长度之间的信号差值不能忽略，此时采用直调方式很难跟上变化。因此根据信号(包络)较慢变化的特性，对采取增益进行预调操作。图4为信号包络变化示意图，如图所示图中δn为输出信号能量的一阶差分(增量)值，作为预调，实施目的在于在接收到当前输出信号能量为bn时，调整增益将δn+1考虑进去，从而做到在下次累积时信号能量在目标值附近。当信号(包络)处于相对较慢变化(相对累积步长)时，可以假设δn-1+δn+1＝2*δn，初始切入点假设δn＝0，an＝o，这样便形成一个数列形式。根据上述假设，可以获知δn+1＝2*δn-δn-1，此处增益调整量假设an已经落入区间，不需补偿，如果补偿便是三阶差分(增量)形式，在不需要补偿an的情况下，则只需要对下一个信号补偿δn+1，则可以推导出，增益调整量满足如下公式，并可以根据该公式对增益的进行预调ΔGn＝-δn+1＝-2δn+δn-1(1)同样根据上述假设，可知第一个Delta为a1，且，δ1＝a1，ΔG1＝-δ2＝-2δ1＝-2a1；第二个Delta为a2，且δ2＝a2-a1_adjust＝a2-(a1-ΔG1)＝a1+a2，由此可以计算得出ΔG1＝-δ3＝δ1-2δ2＝-a1-2a2，同理可以计算得出δ2、δ3……δn，ΔG2、ΔG3……ΔGn，我们可以根据两组数列推论出如下公式δn=Σi=1nai---(2)]]>ΔGn=-Σi=1n-1ai-2an---(3)]]>结合公式(1)、(2)、(3)，可知ΔGn＝-2δn+δn-1＝δn-2an则可推出an＝δn-δn-1，可以看到an落入了累积信号能量的二阶差分(增量)区间，进而根据公式(1)得出如下公式ΔGn＝-2δn+δn-1＝-an-δn(4)在具体实现时，可以根据公式(1)、(3)、(4)中的任意一个对增益的进行预调。其中，由于采用公式(3)时，只需要计算出当前的delta，并累积获得Pre_energy即可，因此，是较佳实施方式。具体实施中，考虑到信号包络的频率可能在不同地区变化比较大，可以通过寄存器来设置跟踪累积步长(初始化设定)；考虑到不同模式的符号长度不同，可以采用设置固定的累积步长来实现自适应次数的累积和调整。根据同样的发明构思，本发明还提供了一种自动增益控制装置，下面结合附图对本装置的具体实施方式进行说明。图5为自动增益控制装置结构示意图，如图所示，该装置包括接收模块100和调整模块200，其中接收模块100，用于接收信号并输出给调整模块200；调整模块200，用于在自动增益控制的初始化阶段结束后，对增益进行预调操作。该装置可以包括初始化模块300，用于进行自动增益控制的初始化阶段，并在该初始化阶段结束后通知调整模块200对增益进行预调操作。调整模块200可以包括计算模块201和存储模块202，其中计算模块201，用于计算以下任意一组数据当前输出信号的Delta以及Pre_energy；当前输出信号的能量值的一阶差分值δn；当前输出信号的能量值的一阶差分值δn以及Delta；存储模块202，用于根据计算模块201计算结果保存Pre_energy；或者当前输出信号的能量值的一阶差分值δn。本实施例中的自动增益控制系统，包括射频模块、模数转换模块和自动增益控制模块，其中射频模块，用于根据自动增益控制模块输出的增益对输入信号进行增益控制并输出；模数转换模块，用于对接收到的信号进行模数转换获得输出信号；自动增益控制模块，用于在自动增益控制的初始化阶段结束后，对增益进行预调操作，并输出给射频模块。该自动增益控制模块还用于进行自动增益控制的初始化阶段，并在该初始化阶段结束后通知调整模块200对增益进行预调操作。采用本发明技术方案后，对于同样条件下DVB-T的8k模式64QAM，实施的实际效果为signalenergy[-0.15，0.15]dB，BER＝0.00026。从该实施结果可以看出由于本发明用到了过去和现在的信号信息来估算未来信号信息，而直调只用到当前信号信息来进行估算，因此本发明对于一般信号和包络变化信号都有良好的效果。同时从实施例可得，本发明在初始化和跟踪阶段处理具有较大的灵活性，跟踪阶段充分利用过去和现在处理信号的信息，对未来信号增益进行预调，可以对各种信号，包括一般信号和包络相对较慢变化的信号做出比较精确的估计和调整。本发明反馈数列简单，信号能量和增益的变化量(波动)可控制得很小，并支持根据模式和步长进行自适应跟踪。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。权利要求1.一种自动增益控制方法，其特征在于，包括如下步骤自动增益控制的初始化阶段结束后，根据以下任意一组数据对增益进行预调操作当前输出信号的能量值与自动增益控制AGC目标值的差值以及所述差值的累积值；当前输出信号及其上一个输出信号的能量值的一阶差分值；当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述差值以及所述差值的累积值对增益进行预调操作时，根据如下公式计算增益调整量ΔGnΔGn=-Σi=1n-1ai-2an]]>其中，为所述差值的累积值，an为所述差值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前输出信号及其上一个输出信号的能量值的一阶差分值进行预调操作时，根据如下公式计算增益调整量ΔGnΔGn＝-2δn+δn-1其中，δn为前输出信号的能量值的一阶差分值，δn-1为所述上一个输出信号的能量值的一阶差分值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值进行预调操作时，根据如下公式计算增益调整量ΔGnΔGn＝-an-δn其中，an为所述差值，δn为前输出信号的能量值的一阶差分值。5.如权利要求1至4任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述初始化阶段中，若所述差值的绝对值小于第二门限，则将所述增益减去所述差值，并结束所述初始化阶段。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始化阶段中，若所述差值的绝对值大于第一门限，则根据所述差值和设定增益调整量对所述增益进行调整，其中，所述第一门限大于所述第二门限。7.一种自动增益控制方法，其特征在于，包括如下步骤A、以第一步长获得当前输出信号的能量值，计算其与自动增益控制AGC目标值的差值；B、判断该差值的绝对值是否大于第一门限，如果是，则根据该差值和设定增益调整量对所述增益进行调整，返回步骤A，结束；否则，进行步骤C；C、判断该差值的绝对值是否小于第二门限，所述第二门限小于所述第一门限，如果是，则将所述增益减去该差值，进行步骤D；否则根据该差值对所述增益进行调整，返回步骤A；D、以第二步长获得当前输出信号的能量值，所述第二步长大于所述第一步长，计算其与所述目标值的差值，并判断该差值的绝对值是否小于第一门限，如果是，返回步骤A；否则，对所述增益进行调整，返回步骤D。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤D中，所述对所述增益进行调整地具体方法为根据以下任意一组数据对增益进行预调操作当前输出信号的能量值与自动增益控制AGC目标值的差值以及所述差值的累积值；当前输出信号及其上一个输出信号的能量值的一阶差分值；当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值。9.一种自动增益控制装置，其特征在于，所述装置包括接收模块和调整模块，其中所述接收模块，用于接收信号并输出给所述调整模块；所述调整模块，用于在自动增益控制的初始化阶段结束后，对增益进行预调操作。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置包括初始化模块，用于进行所述自动增益控制的初始化阶段，并在所述初始化阶段结束后通知所述调整模块对增益进行预调操作。11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述调整模块包括计算模块和存储模块，其中所述计算模块，用于计算以下任意一组数据当前输出信号的能量值与自动增益控制AGC目标值的差值以及所述差值的累积值；当前输出信号的能量值的一阶差分值；当前输出信号的能量值的一阶差分值以及所述差值；所述存储模块，用于根据所述计算模块计算结果保存所述差值的累积值；或者当前输出信号的能量值的一阶差分值。12.一种自动增益控制系统，其特征在于，所述系统包括射频模块、模数转换模块和自动增益控制模块，其中所述射频模块，用于根据所述自动增益控制模块输出的增益对输入信号进行增益控制并输出；所述模数转换模块，用于对接收到的信号进行模数转换获得输出信号；所述自动增益控制模块，用于在自动增益控制的初始化阶段结束后，对增益进行预调操作，并输出给所述射频模块。13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述自动增益控制模块还用于进行所述自动增益控制的初始化阶段，并在所述初始化阶段结束后通知所述调整模块对增益进行预调操作。全文摘要本发明公开了一种自动增益控制方法、装置及系统，用以解决现有技术中存在两次累积的信号能量差值不能被忽略的，相对较慢变化的信号或信号包络的增益控制问题。在本发明中，自动增益控制的初始化阶段结束后，根据以下任意一组数据对增益进行预调操作当前输出信号的能量值与自动增益控制AGC目标值的差值以及该差值的累积值；当前输出信号及其上一个输出信号的能量值的一阶差分值；当前输出信号的能量值的一阶差分值以及该差值。采用本发明技术方案，通过由以前和当前累积能量来估算预调增益，从而使得增益的变化基本与均匀包络信号性能一致，更好地进行相对较慢变化的信号或信号包络的增益控制。文档编号H04L27/26GK101018079SQ20071006444公开日2007年8月15日申请日期2007年3月15日优先权日2007年3月15日发明者钱辉,邱嵩申请人:北京中星微电子有限公司