一种自动增益控制和帧检测的方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种无线局域网中自动增益控制和帧检测的方法，包括自动增益控制辅助帧检测和帧检测统计信息反馈自动增益控制两个方面：帧检测利用自动增益控制产生的信号能量信息先进行能量粗同步，再利用训练序列相关性进行精同步；自动增益控制利用帧检测统计的有效数据幅度值信息，自适应的根据当前信道环境调节阈值。本发明的优点是在帧检测部分减小了因噪声而产生误同步，同时提高了自动增益控制阈值的准确度；本发明在接收机最前端构造闭环反馈系统，接收机的可靠性和有效性大大提高。
【专利说明】一种自动增益控制和帧检测的方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线局域网技术，特别涉及一种自动增益控制（AGC)和帧检测的方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 无线局域网络WLAN(Wireless Local Area Networks)以其优越的移动性和可扩 展性在如今的多媒体通信中倍受青睐，是新世纪无线通信领域最有发展前景的技术之一。 它是一种基于IEEE 802. 11标准的数据传输系统，利用射频RF(Radi〇 Frequency)技术， 取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial)所构成的局域网络，利用无线技术在空中传输数 据、话音和视频信号，使得无线局域网络能够利用简单的存取架构，让用户通过它解除了网 线束缚，享受高速无线接入，在网络内自由地移动。
[0003] 在WLAN通信系统中，接收机接收到的信号强度将受到信号收发双方的距离、信号 传输信号的状态等多种因素的影响。因此，接收方接收到的信号强度是不固定的，但是WLAN 通信系统中的信号接收机只有在接收到的信号强度在某一特定的范围内才能达到最佳的 接收效果，这个范围通常很小，但是需要接收机接收的信号强度范围是很大的。因此，WLAN 通信系统中的信号接收机必须要有自动增益控制（AGC，Automatic Gain Control)的能力， 把接收到的信号强度调节到特定的范围之内，以使信号接收机达到最佳的接收效果。
[0004] 在WLAN通信系统中，很多协议标准都是采用帧格式来传输数据。接收机在接收到 一帧数据后，通过帧边界检测的方法来检测出该帧的帧边界，才能进行后续的数据解调工 作。
[0005] 所以处于WLAN接收机最前端的AGC和帧检测这两个模块的优劣直接影响到 整个接收机的性能。在传统的设计方案中，当利用射频RF将接收到的频带信号下变频 到基带后，送入AGC模块，计算并将结果值反馈给可变增益放大器VGA (Variable Gain Amplifier)，以此来实时调节基带信号的幅度值大小；同时，将基带数据送入帧检测模块， 利用能量检测法或者滑动窗口延时检测法，确定接收帧的起始位置。传统设计方案流程图 如图1。
[0006] 但是这样的传统设计方案有其自身的不足，其缺点在于：
[0007] 1、AGC模块的阈值是事先根据经验值或者硬件条件规定好的，不能很好的适应实 际信道的复杂多变性。
[0008] 2、传统的利用滑动窗口延时相关算法在某些噪声环境下会失效，导致误同步的发 生。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提出一种无线局域网中的自动增益控制和帧检测方法及装置。该 方法利用AGC中的中间信息辅助帧检测的进行，避免因噪声所产生的误同步；帧检测成功 后统计有效数据的幅度值信息反馈AGC，在经验阈值的调整上调整阈值，使得更好的满足当 前的信道环境。
[0010] 本发明的核心技术和思路是基于AGC能量信息辅助的帧检测、基于帧检测统计信 息反馈的AGC阈值自适应调整。
[0011] 为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0012] 一种无线局域网中的自动增益控制和帧检测方法，包括：
[0013] a、接收频带信号并将其下变频成基带信号，根据目标阈值和所述基带信号的能量 信息确定基带信号调整的增益，按照所述增益进行基带信号的增益调整；
[0014] b、判断所述基带信号的能量信息是否大于设定的粗检测阈值，若不是，则不进行 帧检测，并返回步骤a ;若是，则根据所述基带信号进行帧检测，并在帧检测通过后，当前帧 内基带信号的增益保持不变，统计当前帧内有效数据在所述目标阈值范围内和范围外的数 据量比例，根据该统计的结果调整所述目标阈值，返回步骤a;所述粗检测阈值为用于区分 实际信号和噪声的信号能量。
[0015] 较佳地，所述目标阈值的初始值为预先设定的。
[0016] 较佳地，所述统计当前帧内有效数据在所述目标阈值范围内和范围外的数据量比 例包括：
[0017] 统计有效数据中幅度值小于所述目标阈值的最小值的数据个数nmin，统计有效数 据中幅度值大于所述目标阈值的最大值的数据个数n_，统计有效数据中幅度值在所述目 标阈值范围内的数据个数n;
【权利要求】
1. 一种无线局域网中的自动增益控制和帧检测方法，其特征在于，包括： a、 接收频带信号并将其下变频成基带信号，根据目标阈值和所述基带信号的能量信息 确定基带信号调整的增益，按照所述增益进行基带信号的增益调整； b、 判断所述基带信号的能量信息是否大于设定的粗检测阈值，若不是，则不进行帧检 测，并返回步骤a;若是，则根据所述基带信号进行帧检测，并在帧检测通过后，当前帧内基 带信号的增益保持不变，统计当前帧内有效数据在所述目标阈值范围内和范围外的数据量 比例，根据该统计的结果调整所述目标阈值，返回步骤a;所述粗检测阈值为用于区分实际 信号和噪声的信号能量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标阈值的初始值为预先设定的。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计当前帧内有效数据在所述目标 阈值范围内和范围外的数据量比例包括： 统计有效数据中幅度值小于所述目标阈值的最小值的数据个数nmin，统计有效数据中 幅度值大于所述目标阈值的最大值的数据个数n_，统计有效数据中幅度值在所述目标阈 值范围内的数据个数n;
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，0. 5〈所述调整阈值〈0. 75。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据协议规定的最低接收信噪比SINRmin 和目标阈值确定所述粗检测阈值。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粗检测阈值大于或等于
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基带信号的能量信息为平均能量。
8. -种无线局域网中的自动增益控制和帧检测装置，其特征在于，包括：RF接收模块、 AGC模块、能量粗检测模块、帧检测模块和统计模块； 所述RF接收模块，用于接收频带信号并将其下变频成基带信号，根据所述AGC模块输 入的增益对基带信号进行增益调整，并输出给所述AGC模块和帧检测模块； 所述AGC模块，用于计算RF接收模块输出的基带信号的能量信息，并输出给所述能量 粗检测模块；还用于根据初始化设置或所述统计模块的输出确定当前目标阈值，并根据目 标阈值和所述基带信号的能量信息确定基带信号调整的增益，并提供给所述RF接收模块； 所述能量粗检测模块，用于判断所述AGC模块输出的能量信息是否大于设定的第一阈 值，若不是，则关闭帧检测模块的输入；若是，则打开所述帧检测模块的输入； 所述帧检测模块，用于根据输入的基带信号进行帧检测，并在帧检测通过后，通知所述AGC模块停止工作，并通知所述统计模块开始工作； 所述统计模块，用于在接收到所述帧检测模块检测通过的通知后，统计当前帧内有效 数据在所述目标阈值范围内和范围外的数据量比例，根据该统计的结果调整所述目标阈 值，并输出给所述AGC模块。
【文档编号】H04L25/02GK104506469SQ201510024675
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月19日 优先权日:2015年1月19日
【发明者】梁栋, 王振东, 陈东涌, 靳浩, 王文博 申请人:北京邮电大学