一种基于突发信号的接收增益控制方法及系统与流程

1.本发明涉及一种基于突发信号的接收增益控制方法及系统，特别是涉及卫星通信的技术领域。


背景技术：

2.突发信号被广泛的应用于卫星通信系统中，尤其是tdma的通信模式，在不同时隙突发信号的各地球站，其信号的发送功率可能存在巨大的差异，这就导致接收端的增益必须调整，以适应不同输入信号的输入，以及排除噪声的干扰。
3.目前已有的自动增益控制的方式较为复杂，都需要根据前一次正确接收的突发或者初始值来进行增益的调整，实时控制增益放大器，或者多次迭代直至捕获突发信号，无法保证每次突发都能正确的解调。


技术实现要素：

4.发明目的：提出一种基于突发信号的接收增益控制方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。
5.技术方案：第一方面，提出了一种基于突发信号的接收增益控制方法，该方法具体包括以下步骤：
6.步骤1、初始化信号处理装置的工作参数；所述信号处理装置包括：射频接收模块、混频滤波模块、模拟中频放大器、模数转换器、解调模块、数据选择模块；
7.步骤2、接收突发信号，并通过混频滤波转变为基带信号；
8.步骤3、将所述基带信号按不同增益值进行放大后，输出至模数转换器，转化为新的基带信号；
9.步骤4、所述新的基带信号通过解调输出译码结果；
10.步骤5、通过对译码结果的判断，选择并输出最终的译码结果。
11.在第一方面的一些可实现方式中，初始化信号处理装置的工作参数时，包括以下步骤：
12.步骤1.1、确定模数转换器输入电平范围；
13.步骤1.2、确定射频输出的电平范围；
14.步骤1.3、确定模拟中频放大器的增益值。
15.具体的，步骤1.1在确定模数转换器输入电平范围的时候，首先确定解调模块能正确解调的输入电平范围，即确定模数转换器输入的模拟信号的幅值范围[am
min
，am
max
]，并将此范围作为确定模拟中频放大器增益值的依据。首先，将模拟中频放大器的增益值设置为放大器的最小值g
min
；其次，使射频输出不同电平的模拟调制信号，确定解调模块能正常译码时，调制信号的输出电平范围[in
min
，，in
max
]，那么解调模块正确解调时，即误码率为0时，adc输入电平范围为[in
min
+g
min
，in
max
+g
min
]。
[0016]
步骤1.2在确定射频输出的电平范围时，要确定模拟中频放大器不同增益时，射频
输出的电平范围，也就是在满足步骤1.1中adc输入电平的范围的前提下，根据不同的增益值，确定射频输出端的信号电平范围。具体的，在模拟中频放大器的线性增益区间，射频输出端的信号点平范围可以用[rf
min
，rf
max
]表示，而非线性增益区间，需要实测出对应的区间范围。
[0017]
步骤1.3在确定模拟中频放大器的增益值时，根据实际应用中的射频输出的电平范围，来确定数据传输中的模拟中频放大器和adc的通道的个数以及对应的增益值。具体的，由步骤1.2确定了不同增益值时对应的射频输出电平范围，在实际应用中的射频输出电平范围由调制解调器的设计指标确定，由此需要的模拟中频放大器和adc的通道的个数可以确定下来，选取的原则为：在保证增益值对应的输出电平范围，以及涵盖实际应用中的射频输出电平范围的前提下，尽可能少的选取通道数。选取后，对应的模拟中频放大器的增益值对应存储在数据处理模块内。
[0018]
在第一方面的一些可实现方式中，由于突发信号的输出电平相同，但是adc输出的电平不同，因此有的通道adc采样饱和，基带信号失真，译码出错；有的通道增益不足，突发信号的帧头无法检测到，没有解调，所以需要将译码出来的数据进行判断，最终选择正确的译码数据输出。在选择正确的译码数据输出时，具体为：由于步骤1.3中确定了模拟中频放大器和adc的通道的个数，也确定了数据处理模块里面解调模块的个数，因此，当突发信号经过不同增益的中频放大器放大后转换成数字基带信号，并输送至对应的解调模块，随后对输出的译码数据进行选择。
[0019]
具体的，当多个解调器捕获到突发信号的帧头时，各自解调器的捕获计数加1，输出译码数据时，各自的译码计数加1，分别计算解调模块的捕获计数与译码计数的差值。若当前译码数据为同一突发信号译码出的结果，则再对译码结果进行正确与否的判断。若判断结果为错误，则将译码错误的数据直接舍弃，剩下译码正确的数据选择一组接收，并作为最终输出的数据。
[0020]
第二方面，提出一种基于突发信号的接收增益控制系统，该系统具体包括：
[0021]
射频接收模块，被设置为接收突发信号并将其传输至混频滤波模块；
[0022]
混频滤波模块，被设置为接收射频接收模块输出的突发信号，并将其转换成基带信号输入模拟中频放大器中；
[0023]
模拟中频放大器，被设置为接收混频滤波模块输出的基带信号，按照不同增益值进行放大；
[0024]
模数转换器，被设置为接收模拟中频放大器放大后的基带信号，并将其转化成离散的基带信号；
[0025]
解调模块，被设置为解调模数转换器输出的基带信号，并输出对应的译码结果；
[0026]
数据选择模块，被设置为接收解调模块输出的译码结果并判断不同的译码数据，选择最终正确的译码结果输出。
[0027]
在第二方面的一些可实现方式中，射频接收模块的输出端与混频滤波模块的输入端连接；混频滤波模块同时输出给至少一个模拟中频放大器，模拟中频放大器对接收信号按不同增益值进行放大，然后输出至模数转换器转化成基带信号，基带信号进入到数据处理模块；所述数据处理模块由解调模块和数据选择模块组成，其中解调模块解调输出译码结果，数据处理模块判断译码数据，选择并输出最终译码结果。
[0028]
有益效果：本发明提出了一种基于突发信号的接收增益控制方法及系统，对同一段突发信号，分别通过不同增益的中频放大器和adc后，进入解调模块解调和译码，在数据选择模块比较译码结果，选择正确的译码结果输出。本发明还给出了模拟中频放大器的增益值如何选取的方法。在整体方法的实现过程中，每个模拟中频放大器的增益都是固定的，也就是其增益值与通信过程中突发信号的电平值无关，并不依赖于先前正常的突发信号的增益值。此外，由于多通道的存在，在满足解调门限的前提下，基于增益值的选取机制，总会存在某一通道能捕获到帧头并正确译码，保证每段突发信号的正确解调和译码输出。
附图说明
[0029]
图1为本发明实施例的接收端模型示意图。
[0030]
图2为本发明实施例方法步骤的框图。
[0031]
图3为本发明实施例数据选择过程的流程图。
具体实施方式
[0032]
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0033]
在一个实施例中，提出一种基于突发信号的接收增益控制方法，该方法具体包括以下步骤：
[0034]
步骤1、初始化信号处理装置的工作参数；所述信号处理装置包括：射频接收模块、混频滤波模块、模拟中频放大器、模数转换器、解调模块、数据选择模块；
[0035]
步骤2、接收突发信号，并通过混频滤波转变为基带信号；
[0036]
步骤3、将所述基带信号按不同增益值进行放大后，输出至模数转换器，转化为新的基带信号；
[0037]
步骤4、所述新的基带信号通过解调输出译码结果；
[0038]
步骤5、通过对译码结果的判断，选择并输出最终的译码结果。
[0039]
具体的，如图1所示，射频接收模块接收到的信号经过混频滤波模块后变成基带信号，基带信号同时输出给两个模拟中频放大器，中频放大器对接收信号按不同增益值进行放大，然后输出至模数转换器(adc)转化成基带信号，基带信号进入到数据处理模块。数据处理模块由解调模块和数据选择模块组成。其中解调模块解调输出译码结果，数据处理模块判断两路的译码数据，输出最终译码结果。
[0040]
在进一步的实施例中，初始化信号处理装置的工作参数时，包括以下步骤：
[0041]
步骤1.1、确定模数转换器输入电平范围。
[0042]
具体的，确定模数转换器输入电平范围时，首先确定解调模块保持误码率为0的输入电平范围，也就是对应的adc的输入电平范围。当突发信号的最大幅值经过模拟中频放大器的增益后，超出了adc的最大输入电平，那么超出的部分经过adc转换后的数字信号就是失真，失真达到一定程序后，会导致解调模块译码失败；如果adc的输入电平过小，解调模块无法捕捉到帧头，当前突发的数据就会丢失。综上，获得adc输入电平的范围区间[am
min
，
am
max
]，特别的是，模拟中频放大器的增益值设置为额定的最小增益值。
[0043]
步骤1.2、确定射频输出的电平范围。
[0044]
具体的，在满足步骤1.1中adc输入电平的范围的前提下，根据不同的增益值，确定射频输出端的信号电平范围。在模拟中频放大器的线性增益区间，射频输出端的信号点平范围可以用[rf
min
，rf
max
]表示，而非线性增益区间，需要实测出对应的区间范围。
[0045]
步骤1.3、确定模拟中频放大器的增益值。
[0046]
具体的，根据实际应用中的射频输出的电平范围，来确定数据传输中的模拟中频放大器和adc的通道的个数以及对应的增益值。一般情况下，其电平范围与突发信号的符号速率有关。
[0047]
根据步骤1.2，我们确定了不同增益值时对应的射频输出电平范围。实际应用中的射频输出电平范围由调制解调器的设计指标确定。因此需要的模拟中频放大器和adc的通道的个数可以确定下来，选取的原则应是：在保证增益值对应的输出电平范围应该涵盖实际应用中的射频输出电平范围的前提下，尽可能少的选取通道数。每个通道对应的输入电平范围的并集应涵盖实际应用的输入电平范围，并且交集不为空。选取后，对应的模拟中频放大器的增益值对应存储在数据处理模块内。
[0048]
在进一步的实施例中，步骤1.3中确定了模拟中频放大器和adc的通道的个数，也确定了数据处理模块里面解调模块的个数。当突发信号经过不同增益的中频放大器放大后转换成数字基带信号输送至对应的解调模块。突发信号的输出电平相同，但是adc输出的电平不同，有的通道，adc采样饱和，基带信号失真，译码出错；有的通道增益不足，突发信号的帧头无法检测到，没有解调。所以需要将译码出来的数据进行判断，最终选择正确的译码数据输出。
[0049]
当多个解调器捕获到突发信号的帧头时，各自解调器的捕获计数{trap1，trap2，
……
，trapn，n为通道数}加1，输出译码数据时，各自的译码计数{decod1，decod2，
……
，decodn，n为通道数}加1，分别计算解调模块的捕获计数与译码计数的差值detan＝trapn
‑
decodn。当|deta1|＝|deta2|＝|detan|时，表示当前译码数据为同一突发信号译码出的结果。然后再根据译码结果的正确与否进行判断，译码错误的数据直接舍弃，剩下译码正确的数据选择一组接收，并作为最终的输出数据。
[0050]
在优选实施例中，首先，令突发信号的符号速率r
s
＝2048kbps，其期望的输入电平范围为[
‑
67dbm，
‑
27dbm]，因此确定射频接收模块输出的突发信号的电平范围。其次，混频滤波、模拟中频放大器、adc以及解调模块选用了bwc200a调制解调器的对应模块。
[0051]
其中，bwc200a调制解调器的模拟中频放大器的线性增益值范围为[15，76]，步进0.25db。将增益值固定为最小值15db，更改突发信号的电平值，得出在解调无误码无丢失的情况下，突发信号的电平区间，结果为[
‑
46.16dbm，
‑
22.02dbm]。那么adc输入端的输入电平为[
‑
31.16dbm，
‑
7.02dbm]，最大最小值相差24.14db。
[0052]
因为模拟中频放大器的全增益为线性增益，所以对于不同的增益值gn，其射频输出的电平范围为[
‑
31.16
‑
g
n
，
‑
7.02
‑
g
n
]。
[0053]
根据期望的射频输出的输入电平范围[
‑
67dbm，
‑
27dbm]，跨度40db我们的接收通道数选取n＝ceil(40/24.14)＝2。每个通道对应的输入电平范围的并集应涵盖期望的输入电平范围，且应有交集，弥补测试中存在的误差。遵循这一原则，第一个通道选取的增益值
为17，对应的输入电平范围为[
‑
48.16dbm，
‑
24.02dbm]，第二个通道的增益值选39，对于的输入电平范围为[
‑
70.16dbm，
‑
46.02dbm]。两个通道的输入电平范围的并集为[
‑
70.16dbm，
‑
24.02dbm]，包含了期望的输入电平范围，并且两者的交集为[
‑
48.16dbm，
‑
46.02dbm]，2db的交集保证不会因测试中存在的误差，导致突发信号来临时，两个通道未能正确解调的现象。
[0054]
最后，选择正确的译码数据输出。两个接收通道的存在，最大会译码输出两组数据。需要选择从中选择正确的一组数据作为结果输出。
[0055]
如图3所示，两个在捕获到突发信号的帧头时，对应的捕获计数trapn+1，n＝1，2，保留数值，当数据选择模块收到译码数据时，对应通道的译码计数decodn+1，n＝1，2。
[0056]
比较deta1＝|trap1
‑
decod1|和deta2＝|trap2
‑
decod2|的值，如若相同表示，译码数据为同一突发信号解调译码出的结果。然后再判断译码结果的标志位，如若为1，表示正确译码，为0，表示译码错误，当前数据丢弃。当存在两个通道都译码正确的现象时，直接将通道1译码的数据作为最终的结果输出。
[0057]
在一个实施例中，提出一种基于突发信号的接收增益控制系统，该系统具体包括：
[0058]
射频接收模块，被设置为接收突发信号并将其传输至混频滤波模块；
[0059]
混频滤波模块，被设置为接收射频接收模块输出的突发信号，并将其转换成基带信号输入模拟中频放大器中；
[0060]
模拟中频放大器，被设置为接收混频滤波模块输出的基带信号，按照不同增益值进行放大；
[0061]
模数转换器，被设置为接收模拟中频放大器放大后的基带信号，并将其转化成离散的基带信号；
[0062]
解调模块，被设置为解调模数转换器输出的基带信号，并输出对应的译码结果；
[0063]
数据选择模块，被设置为接收解调模块输出的译码结果并判断不同的译码数据，选择最终正确的译码结果输出。
[0064]
在进一步的实施例中，射频接收模块的输出端与混频滤波模块的输入端连接；混频滤波模块同时输出给至少一个模拟中频放大器，模拟中频放大器对接收信号按不同增益值进行放大，然后输出至模数转换器转化成基带信号，基带信号进入到数据处理模块；所述数据处理模块由解调模块和数据选择模块组成，其中解调模块解调输出译码结果，数据处理模块判断译码数据，选择并输出最终译码结果。
[0065]
在本发明中，对同一段突发信号，分别通过不同增益的中频放大器和adc后，进入解调模块解调和译码，在数据选择模块比较译码结果，选择正确的译码结果输出。本发明还给出了模拟中频放大器的增益值如何选取的方法。在整体方法的实现过程中，每个模拟中频放大器的增益都是固定的，也就是其增益值与通信过程中突发信号的电平值无关，并不依赖于先前正常的突发信号的增益值。此外，由于多通道的存在，在满足解调门限的前提下，基于增益值的选取机制，总会存在某一通道能捕获到帧头并正确译码，保证每段突发信号的正确解调和译码输出。
[0066]
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。