专利名称：采用全数字agc的cdma接收机系统的制作方法
技术领域：
本发明属于无线移动通信无线接入技术领域，涉及一种无线中频接收机，更确切的将是一种采用全数字AGC的CDMA接收机系统。
背景技术：
附图1显示出无线中频接收机，主要包括射频放大和下变频单元、中频解调单元和基带信号处理单元，与接收天线连接的射频放大和下变频单元输出中频信号，中频解调单元输出基带信号。早期的无线中频接收机全部采用模拟方法实现，存在有价格昂贵、调试复杂等问题，随着工艺和技术的发展，无线中频接收机逐渐从模拟接收机发展到数字接收机。
最初的数字接收机只是在基带信号处理单元部分采用数字技术处理，称为模拟中频数字接收机，可以实现大部分数据信号处理的工作，但是基带和中频模拟器件如基带滤波器依然无法实现数字化。随着技术的进一步发展，中频解调部分也采用数字信号技术处理，称作数字中频接收机。
附图2所示，是在射频放大和下变频单元部分，即在顺序连接的放大器21、混频器22、带通滤波器23及模拟可调增益放大器24间通过采用射频功率检测器来控制中频AGC的动态范围，即通过模拟AGC来降低A/D采样时的信号变化范围，对信号进行精确的控制。在该技术方案中，要求模拟可调增益放大器24输出的模拟信号幅度不能超过A/D变换输入电平的范围，否则将引起量化的过载失真，还要求模拟可调增益放大器24输出的模拟信号应尽可能接近A/D变换的最大输入电平，才能保证后续的处理精度。这种方案存在AGC控制步长、精度不够准确，以及AGC在大动态范围内很难保持线性的问题。
附图3所示为数字中频接收机的另一种自动增益控制方案，是在中频解调单元部分，即在顺序连接的模拟可调增益放大器31、A/D变换器32、中频解调器33及下抽样器34间通过采用中频功率检测器35来控制可调增益放大器31(AGC)的放大量，是在基带解调后根据数字基带信号的强弱来控制AGC的放大量。在该方案中需要采用大动态范围的A/D变换器来满足信号动态范围的需求，可实现比模拟系统更加准确、灵活的控制，但是存在数据信号处理量相对较大的问题。
发明内容
本发明的目的是设计采用全数字AGC的CDMA接收机系统，以简单、实用为发明宗旨，大幅度降低降低数字信号处理量，在数字AGC中采用反馈式AGC方式，在AGC环路中取消了模拟的可变增益放大器，降低了成本，同时达到精确控制的目的。
本发明的技术方案如下本发明的技术方案是这样实现的一种采用全数字AGC的CDMA接收机系统，包括中频解调单元和基带信号处理单元所述的中频解调单元接收模拟的中频信号，输出数字基带信号，包括顺序连接的A/D变换器、正交解调器、数字下变频、直流滤波和成型滤波器，其特征在于还包括有信号功率检测器、自动增益控制参数生成器和移位控制器；所述的信号功率检测器和自动增益控制参数生成器顺序连接；所述的自动增益控制参数生成器向所述的移位控制器输出AGC参数，用于保证基带信号输出在一定的范围之内；所述的信号功率检测器是测量成型滤波器输出的数字基带的功率采集信号的能量；所述的中频解调单元输出的数字基带信号由成型滤波器输出的数字基带信号经固定截取后输出。整个系统采用全数字AGC，取消了原有的模拟增益放大器；所述的信号功率检测器接收成型滤波器或经截取后的基带信号，用于测量数字基带信号的能量，采用QPSK(四相移相键控)信号解调之后，数字基带信号的能量是正交两路信号能量之和，由I2+Q2算法生成，或采用|I|+|Q|算法(其中I为同相支路数据，Q为正交支路数据)；所述的自动增益控制参数生成器(AGC参数生成器)通过对接收信号分布进行统计，计算出接收信号分布的均方差(SIGMA)，以保证大部分接收信号处在再次量化的范围内，并根据接收信号分布范围生成修正系数，最终产生量阶，提供给所述的量化表。
还包括有直流滤波器，设置在数字下变频与成型滤波器间；所述的信号功率检测器与所述的自动增益控制参数生成器间还设置有滤波器。
所述的直流滤波器是隔离直流的数字滤波器。
所述的A/D变换器为N比特的大动态范围的A/D变换器，所述的A/D变换器前的模拟中频信号所具有的动态范围至少需要有M个有效比特数据，则应有N＞M。
普通的数字中频接收机采用在A/D变换器前面，增加模拟的AGC，通过调整A/D变换前的信号幅度的大小，保证A/D变换后的信号幅度符合基带信号处理对信号能量的要求。而本发明的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，则与普通的数字中频接收机不同，在整个射频和中频链路上都没有模拟的AGC存在，而是通过数字反馈方式来完成整个AGC的功能，由于采用反馈方式，因此控制精度准确，控制精度可以任意设置，采用全数字AGC的CDMA接收机系统具有不需要调试，链路稳定，成本低廉等优点。
图1是普通无线中频接收机的原理性结构框2是模拟中频数字接收机AGC方案的原理性结构框3是采用基带控制的数字中频接收机AGC方案的原理性结构框4是实现本发明采用全数字AGC的CDMA接收机系统的结构1框5是实现本发明采用全数字AGC的CDMA接收机系统的结构2框图具体实现方式参见图4或图5，图中示出带有全数字AGC方式的无线接收机的结构，由天线单元41、射频放大和下变频单元42、中频解调单元43和基带信号处理单元44组成。射频放大和下变频单元42输出模拟中频信号，中频解调单元43输出数字基带信号。而由中频解调单元43和基带信号处理单元44则组成本发明的采用全数字AGC的CDMA接收机系统。
中频解调单元43包括有A/D变换器4301、正交解调器4302、数字下变频器4303、直流滤波器4304、成型滤波器4305、移位控制器4306、截取器4307、信号功率检测4308、滤波器4309、AGC参数生成器4310。模拟中频信号输入至A/D变换器4301，由截取器4306输出数字基带信号。
中频解调单元43中的正交解调器4302、数字下变频器4303和成型滤波器是数字中频处理的必要环节，与传统的处理方法相同。
本发明将AGC分成四个部分，即信号功率检测4308、滤波器4309、AGC参数生成4310和移位控制器4306，这四部分综合起来共同完成AGC功能。
参见图4，信号功率检测器4308接收移位控制器4306输出的基带信号，用于测量数字基带信号的能量，若正交解调器采用QPSK(四相移相键控)信号解调，则数字基带信号的能量信号是正交两路信号能量之和，可以由I2+Q2算法生成(其中I为同相支路数据，Q为正交支路数据)，设I、Q的有效比特数为M，则I2+Q2的有效比特数为2M+1，由于I、Q为大动态范围信号，因此采用I2+Q2算法测量信号能量数据计算量十分巨大。为了降低数据计算量，也可以采用|I|+|Q|替代sqr(I2+Q2)，进行基带信号能量测量，采用|I|+|Q|测量基带信号能量时，其|I|+|Q|的有效比特数为M+1位，从而有效的降低了数字运算量。
参见图5，为了降低数据的计算量，信号功率检测器4308也可以接收从截取器4307输出的基带信号，用于测量数字基带信号的能量，若正交解调器采用QPSK(四相移相键控)信号解调，则数字基带信号的能量信号是正交两路信号能量之和，可以由I2+Q2算法生成(其中I为同相支路数据，Q为正交支路数据)，设在截取器4307后输出的基带信号的I、Q的有效比特数为L＜M，则I2+Q2的有效比特数≤2L+1，从而降低了数据的运算量。
滤波器4309除了具有传统功率检测滤波器的作用外，还具有防止信号受到突发噪声干扰的作用。
AGC参数生成器4310通过对接收信号分布进行统计，计算出接收信号分布的均方差(SIGMA)，以保证大部分接收信号，如99.9％，处在再次量化的范围内，并根据接收信号分布范围生成修正系数，对信号功率测量结果进行修正，将修正后的信号功率测量结果与I2+Q2＝18进行比较，最终产生AGC参数，提供给移位控制器4306。在无线技术领域中，无线信号一般用高斯信道模型来描述，在AGC输出的n比特数据信号服从N(0，SIGMA)时，SIGMA2即为接收信号的平均能量。
最终的数字基带信号是由数字基带信号经截取器4307截取后产生的。经截取器4307最终输出数字基带信号单元44所需要的数字基带信号，如在CDMA系统中，应为4bit的I、Q信号，而且基带信号的能量应保持在I2+Q2＝18。
直流滤波器4304是一个隔离直流的数字滤波器，能够隔离直流对信号造成的干扰，可以根据是否有直流抵消电路，进行取舍。
本发明的信号流程如下参见图4，接收天线单元41接收来自移动台的无线信号，送到射频放大和下变频单元42，进行射频放大和下变频后，将RF信号变换为中频信号，送到中频解调单元43，在中频解调单元43中A/D变换器4301首先将中频的模拟信号，变换为数字信号后，在送到正交解调器4302中进行正交解调，生成正交的I、Q信号，数字下变频器4303将数字正交的I、Q信号进行数字下变频，对下变频的基带信号在进行直流滤波4304和成型滤波4305后，进行AGC处理，AGC主要由信号功率检测4308，滤波器4309、AGC参数生成器4310和移位控制器4306组成。基带信号经移位控制器4306移位处理后被送到信号功率检测器4308中进行功率检测，然后再送到滤波器4309进行滤波和抗突发干扰滤波后，送到AGC参数生成器4310中产生AGC参数，AGC参数被送移位控制器4306中进行移位控制，移位后的数字基带信号经过截取器4307的截取后，最终输出符合基带信号处理单元44要求的基带信号。
参见图5，接收天线单元41接收来自移动台的无线信号，送到射频放大和下变频单元42，进行射频放大和下变频后，将RF信号变换为中频信号，送到中频解调单元43，在中频解调单元43中A/D变换器4301首先将中频的模拟信号，变换为数字信号后，在送到正交解调器4302中进行正交解调，生成正交的I、Q信号，数字下变频器4303将数字正交的I、Q信号进行数字下变频，对下变频的基带信号在进行直流滤波4304和成型滤波4305后，进行AGC处理，AGC主要由信号功率检测4308，滤波器4309、AGC参数生成器4310和移位控制器4306组成。基带信号经移位控制器4306移位处理后被送到截取器4307中进行截取处理后送到信号功率检测器4308中进行功率检测，然后再送到滤波器4309进行滤波和抗突发干扰滤波后，送到AGC参数生成器4310中产生AGC参数，AGC参数被送移位控制器4306中进行移位控制，移位后的数字基带信号经过截取器4307的截取后，最终输出符合基带信号处理单元44要求的基带信号。
权利要求
1.一种采用全数字AGC的CDMA接收机系统，包括中频解调单元和基带信号处理单元所述的中频解调单元接收模拟的中频信号，输出数字基带信号，包括顺序连接的A/D变换器、正交解调器、数字下变频和成型滤波器，其特征在于还包括有信号功率检测器、自动增益控制参数生成器和移位控制器；所述的信号功率检测器和自动增益控制参数生成器顺序连接；所述的自动增益控制参数生成器向所述的移位控制器输出AGC参数，用于保证基带信号输出在一定的范围之内；所述的信号功率检测器是测量成型滤波器输出的数字基带的功率采集信号的能量；所述的中频解调单元输出的数字基带信号由成型滤波器输出的数字基带信号经固定截取后输出；整个系统采用全数字AGC，取消了原有的模拟增益放大器。
2.如权利要求1所述的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，其特征在于所述的信号功率检测器接收移位控制器输出的基带信号，用于测量数字基带信号的能量，采用QPSK(四相移相键控)信号解调之后，数字基带信号的能量是正交两路信号能量之和，由I2+Q2算法生成(其中I为同相支路数据，Q为正交支路数据)，或采用|I|+|Q|算法。
3.如权利要求1所述的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，其特征在于所述的信号功率检测器接收经截取后的基带信号，用于测量数字基带信号的能量，采用QPSK(四相移相键控)信号解调之后，数字基带信号的能量是正交两路信号能量之和，由I2+Q2算法生成(其中，I为同相支路数据，Q为正交支路数据)，或采用|I|+|Q|算法。
4.如权利要求2或3所述的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，其特征在于所述的自动增益控制参数生成器(AGC参数生成器)通过对接收信号分布进行统计，计算出接收信号分布的均方差(SIGMA)，以保证大部分接收信号处在再次量化的范围内，并根据接收信号分布范围生成修正系数，对信号功率测量结果进行修正，将修正后的信号功率测量结果与I2+Q2＝18进行比较，最终产生AGC参数，提供给移位控制器。
5.如权利要求1所述的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，其特征在于还包括有直流滤波器，设置在数字下变频与成型滤波器间。
6.如权利要求5所述的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，其特征在于所述的直流滤波器是隔离直流的数字滤波器。
7.如权利要求1或6所述的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，其特征在于所述的信号功率检测器与所述的自动增益控制参数生成器间还设置有滤波器。
8.如权利要求1、2、3、5或6所述的采用全数字AGC的CDMA接收机系统，其特征在于所述的A/D变换器为N比特的大动态范围的A/D变换器，所述的A/D变换器前的模拟中频信号所具有的动态范围至少需要有M个有效比特数据，则应有N＞M。
全文摘要
一种采用全数字AGC的CDMA接收机系统，包括中频解调单元和基带信号处理单元所述的中频解调单元接收模拟的中频信号，输出数字基带信号，包括顺序连接的A/D变换器、正交解调器、数字下变频和成型滤波器，其特征在于还包括有信号功率检测器、自动增益控制参数生成器和移位控制器；所述的信号功率检测器和自动增益控制参数生成器顺序连接；所述的自动增益控制参数生成器向所述的移位控制器输出AGC参数，用于保证基带信号输出在一定的范围之内；所述的信号功率检测器是测量成型滤波器输出的数字基带的功率采集信号的能量；所述的中频解调单元输出的数字基带信号由成型滤波器输出的数字基带信号经固定截取后输出。本发明通过数字反馈方式来完成整个AGC的功能，由于采用反馈方式，因此控制精度准确，控制精度可以任意设置，采用全数字AGC的CDMA接收机系统具有不需要调试，链路稳定，成本低廉等优点。
文档编号H04L27/38GK1472904SQ0312111
公开日2004年2月4日 申请日期2003年3月27日 优先权日2003年3月27日
发明者朱应剑 申请人:东方通信科技发展有限公司