专利名称：一种基于fpga的功率控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种基于FPGA的功率控制方法及装置。
背景技术：
在通信系统中，由于设备工作环境的影响，信号在空间传播存在衰落效应，在接收设备输入端信号强度会有很大的变化和起伏，为保证后级信号处理的正常进行，一般在接收系统中加入自动增益控制(AGC)电路，使接收设备自动适应输入信号的变化，确保通信正常进行，而在现代移动通信无论是GSM，还是CDMA或者WCDMA系统，基站内部都具有功率自动控制电路，所以在直放站设备中一般会设计自动幅度控制ALC电路，以避免由于输入信号突然增大，导致直放站输出超出额度功率而造成设备损坏的情况，同时也能保证系统不会因为功率过大恶化系统指标。传统直放站功率控制采用模拟电路来实现，但由于模拟直放站实现多通道的选频或者选带通信系统是非常困难的，这就导致了数字直放站的推广，而在数字直放站中，由于选频通道多，如在GSM选频系统中，上下行可以多达24个选频通道，而数字选频选带通信系统一般只采用一块低成本的FPGA(现场可编程门阵列)来实现，所以如何在数字系统中高效率实现数字ALC功率控制具有重大的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种系统资源占用少，响应速度快的基于FPGA的功率控制方法及装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于FPGA的功率控制方法，包括以下步骤:I)数字信号进行下混频处理；2)第一滤波器组对下混频处理后的数字信号进行滤波；3)增益控制模块对滤波后的数字信号进行增益控制；4)第二滤波器组对进行增益控制后的数字信号进行滤波；5)对滤波后的数字信号进行上混频处理；6)对上混频处理后的数字信号进行自动电平控制。所述的步骤2)具体包括以下步骤:A)通过CIC抽取滤波器将数字信号进行抗镜像混叠滤波，并进行降速处理；B)通过FIR抽取滤波器对经步骤A)处理后的数字信号进行衰减补偿，并进一步进行降速处理；C)通过整形滤波器对经步骤B)处理后的数字信号进行信道的滤波选频。所述的步骤3)具体包括以下步骤:a)将数字信号进行上变频，并通过功率检测单元对上变频后的数字信号的功率进行检测；
b)将检测到的数字信号的实际功率值与参考功率值进行比较；若数字信号的实际功率值高于参考功率值，则执行步骤c);若数字信号的实际功率值低于参考功率值，则执行步骤d);若数字信号的实际功率值与参考功率值一致，则执行步骤4):c)降低数字信号的增益值，将增益控制字存储在存储单元内，执行步骤a)；d)释放增益控制字，提高增益值，并执行步骤a)。数字信号每次降低的增益值为ldBm。所述的步骤4)中首先通过FIR内插滤波器还原数据率，并对带内衰减进行补偿，再通过CIC内插滤波器还原数据采样率。一种实施上述方法的基于FPGA的功率控制装置，包括:下混频模块，用于对输入的数字信号进行下混频处理；第一滤波器组，连接下混频模块，用于对下混频处理后的数字信号进行滤波；增益控制模块，连接第一滤波器组，用于对滤波后的数字信号进行增益控制；第二滤波器组，连接增益控制模块，用于对增益控制后的数字信号进行滤波；上混频模块，连接第二滤波器组，用于对滤波后的数字信号进行上混频处理；自动电平控制模块，连接上混频模块，用于对上混频处理后的数字信号进行自动电平控制。所述的第一滤波器组包括依次连接的CIC抽取滤波器、FIR抽取滤波器和整形滤波器。所述的第二滤波器组包括FIR内插滤波器以及设在该FIR内插滤波器后的CIC内插滤波器。与现有技术相比，本发明具有以下优点:1、资源占用少，适合低成本FPGA实现，低成本FPGA稀缺的算术单元仅占用一个。2、响应速度快，速度达到微秒级别，避免输入信号过大影响后级系统。
图1为本发明的方法的流程图；图2为本发明的增益控制模块的功率控制图；图3为本发明的装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例如图1所示，一种基于FPGA的功率控制方法，该方法包括以下几个步骤:步骤S 1:下混频模块对数字信号进行下混频处理；步骤S2 =CIC抽取滤波器对下混频后的数字信号进行抗镜像混叠滤波，并进行降速处理；步骤S3 =FIR抽取滤波器对经步骤S2处理后的数字信号进行衰减补偿，并进一步进行降速处理；步骤S4:整形滤波器经步骤S3处理后的数字信号进行信道的滤波选频；
步骤S5:增益控制模块对经步骤S4滤波后的数字信号进行增益控制；步骤S6 =FIR内插滤波器还原信号的数据率，并对带内衰减进行补偿；步骤S7 =CIC内插滤波器还原信号的数据采样率；步骤S8:上混频模块对经步骤S7处理后的数字信号进行上混频处理；步骤S9:对上混频处理后的数字信号进行自动电平控制并输出。其中，增益控制模块对功率的控制过程如图2所示，数字信号经过上混频之后，首先进行功率检测，计数控制单元的作用是防止尖峰脉冲的瞬时功率过大影响功率检测结果，将功率检测的结果与参考功率值进行比对，如果功率值过高，则发出增益值降低IdBm的命令，存储器Gain Rom内部存储了降低IdBm 20dBm增益的增益控制字，每次增益降低的步进都是IdBm增益控制模块通过增益控制字，进行增益的调节。调节后送入上混频模块，上混频模块再将信号送入自动电平控制模块单元，这样循环控制从而将高功率一直控制到参考功率附近位置，而功率受控后，如果增益发生改变，也就是说增益突然变小的情况，这时候输出功率会比参考功率值小，当差值达到一定数值时，这时候增益控制模块则释放增益控制字，提高增益值，再重新检测信号功率，这样就保证了信号在系统动态范围内的线性特性。上述功率控制的方法可以通过如图3所示的装置来实现，该装置包括下混频模块UCIC抽取滤波器21、FIR抽取滤波器22、整形滤波器23、增益控制模块3、FIR内插滤波器4UCIC内插滤波器42、上混频模块5和自动电平控制模块6，上述部件依次连接，可用于实现如图1所述的控制方法。增益控制模块3内设有上变频单元、功率检测单元、计数控制单元、比较单元等用于进行增益控制。本发明的自动电平控制在信号上混频后进行，而由于数据速率低，增益控制则在下混频后进行，这样可以有效节约FPGA算术逻辑资源。
权利要求
1.一种基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)数字信号进行下混频处理； 2)第一滤波器组对下混频处理后的数字信号进行滤波； 3)增益控制模块对滤波后的数字信号进行增益控制； 4)第二滤波器组对进行增益控制后的数字信号进行滤波； 5)对滤波后的数字信号进行上混频处理； 6)对上混频处理后的数字信号进行自动电平控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤: A)通过CIC抽取滤波器将数字信号进行抗镜像混叠滤波，并进行降速处理； B)通过FIR抽取滤波器对经步骤A)处理后的数字信号进行衰减补偿，并进一步进行降速处理； C)通过整形滤波器对经步骤B)处理后的数字信号进行信道的滤波选频。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步骤3)具体包括以下步骤: a)将数字信号进行上变频，并通过功率检测单元对上变频后的数字信号的功率进行检测； b)将检测到的数字信号的实际功率值与参考功率值进行比较；若数字信号的实际功率值高于参考功率值，则执行步骤c);若数字信号的实际功率值低于参考功率值，则执行步骤d);若数字信号的实际功率值与参考功率值一致，则执行步骤4)； c)降低数字信号的增益值，将增益控制字存储在存储单元内，执行步骤a)； d)释放增益控制字，提高增益值，并执行步骤a)。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，数字信号每次降低的增益值为ldBm。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步骤4)中首先通过FIR内插滤波器还原数据率，并对带内衰减进行补偿，再通过CIC内插滤波器还原数据采样率。
6.一种实施权利要求1所述方法的基于FPGA的功率控制装置，其特征在于，包括: 下混频模块，用于对输入的数字信号进行下混频处理； 第一滤波器组，连接下混频模块，用于对下混频处理后的数字信号进行滤波； 增益控制模块，连接第一滤波器组，用于对滤波后的数字信号进行增益控制； 第二滤波器组，连接增益控制模块，用于对增益控制后的数字信号进行滤波； 上混频模块，连接第二滤波器组，用于对滤波后的数字信号进行上混频处理； 自动电平控制模块，连接上混频模块，用于对上混频处理后的数字信号进行自动电平控制。
7.根据权利要求6所述的基于FPGA的功率控制装置，其特征在于，所述的第一滤波器组包括依次连接的CIC抽取滤波器、FIR抽取滤波器和整形滤波器。
8.根据权利要求6所述的基于FPGA的功率控制装置，其特征在于，所述的第二滤波器组包括FIR内插滤波器以及设在该FIR内插滤波器后的CIC内插滤波器。
全文摘要
本发明涉及一种基于FPGA的功率控制方法及装置，其方法包括以下步骤1)数字信号进行下混频处理；2)第一滤波器组对下混频处理后的数字信号进行滤波；3)增益控制模块对滤波后的数字信号进行增益控制；4)第二滤波器组对进行增益控制后的数字信号进行滤波；5)对滤波后的数字信号进行上混频处理；6)对上混频处理后的数字信号进行自动电平控制；其装置包括下混频模块、第一滤波器组、增益控制模块、第二滤波器组、上混频模块和自动电平控制模块。与现有技术相比，本发明具有系统资源占用少，响应速度快等优点。
文档编号H04W52/04GK103152804SQ201110404260
公开日2013年6月12日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者许汉铭 申请人:佳律通信设备(上海)有限公司