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采用全數(shù)字agc的cdma接收機系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7905968閱讀:193來源:國知局
專利名稱:采用全數(shù)字agc的cdma接收機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無線移動通信無線接入技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種無線中頻接收機,更確切的將是一種采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng)。
背景技術(shù)
附圖1顯示出無線中頻接收機,主要包括射頻放大和下變頻單元、中頻解調(diào)單元和基帶信號處理單元,與接收天線連接的射頻放大和下變頻單元輸出中頻信號,中頻解調(diào)單元輸出基帶信號。早期的無線中頻接收機全部采用模擬方法實現(xiàn),存在有價格昂貴、調(diào)試復(fù)雜等問題,隨著工藝和技術(shù)的發(fā)展,無線中頻接收機逐漸從模擬接收機發(fā)展到數(shù)字接收機。
最初的數(shù)字接收機只是在基帶信號處理單元部分采用數(shù)字技術(shù)處理,稱為模擬中頻數(shù)字接收機,可以實現(xiàn)大部分數(shù)據(jù)信號處理的工作,但是基帶和中頻模擬器件如基帶濾波器依然無法實現(xiàn)數(shù)字化。隨著技術(shù)的進一步發(fā)展,中頻解調(diào)部分也采用數(shù)字信號技術(shù)處理,稱作數(shù)字中頻接收機。
附圖2所示,是在射頻放大和下變頻單元部分,即在順序連接的放大器21、混頻器22、帶通濾波器23及模擬可調(diào)增益放大器24間通過采用射頻功率檢測器來控制中頻AGC的動態(tài)范圍,即通過模擬AGC來降低A/D采樣時的信號變化范圍,對信號進行精確的控制。在該技術(shù)方案中,要求模擬可調(diào)增益放大器24輸出的模擬信號幅度不能超過A/D變換輸入電平的范圍,否則將引起量化的過載失真,還要求模擬可調(diào)增益放大器24輸出的模擬信號應(yīng)盡可能接近A/D變換的最大輸入電平,才能保證后續(xù)的處理精度。這種方案存在AGC控制步長、精度不夠準(zhǔn)確,以及AGC在大動態(tài)范圍內(nèi)很難保持線性的問題。
附圖3所示為數(shù)字中頻接收機的另一種自動增益控制方案,是在中頻解調(diào)單元部分,即在順序連接的模擬可調(diào)增益放大器31、A/D變換器32、中頻解調(diào)器33及下抽樣器34間通過采用中頻功率檢測器35來控制可調(diào)增益放大器31(AGC)的放大量,是在基帶解調(diào)后根據(jù)數(shù)字基帶信號的強弱來控制AGC的放大量。在該方案中需要采用大動態(tài)范圍的A/D變換器來滿足信號動態(tài)范圍的需求,可實現(xiàn)比模擬系統(tǒng)更加準(zhǔn)確、靈活的控制,但是存在數(shù)據(jù)信號處理量相對較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),以簡單、實用為發(fā)明宗旨,大幅度降低降低數(shù)字信號處理量,在數(shù)字AGC中采用反饋式AGC方式,在AGC環(huán)路中取消了模擬的可變增益放大器,降低了成本,同時達到精確控制的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),包括中頻解調(diào)單元和基帶信號處理單元所述的中頻解調(diào)單元接收模擬的中頻信號,輸出數(shù)字基帶信號,包括順序連接的A/D變換器、正交解調(diào)器、數(shù)字下變頻、直流濾波和成型濾波器,其特征在于還包括有信號功率檢測器、自動增益控制參數(shù)生成器和移位控制器;所述的信號功率檢測器和自動增益控制參數(shù)生成器順序連接;所述的自動增益控制參數(shù)生成器向所述的移位控制器輸出AGC參數(shù),用于保證基帶信號輸出在一定的范圍之內(nèi);所述的信號功率檢測器是測量成型濾波器輸出的數(shù)字基帶的功率采集信號的能量;所述的中頻解調(diào)單元輸出的數(shù)字基帶信號由成型濾波器輸出的數(shù)字基帶信號經(jīng)固定截取后輸出。整個系統(tǒng)采用全數(shù)字AGC,取消了原有的模擬增益放大器;所述的信號功率檢測器接收成型濾波器或經(jīng)截取后的基帶信號,用于測量數(shù)字基帶信號的能量,采用QPSK(四相移相鍵控)信號解調(diào)之后,數(shù)字基帶信號的能量是正交兩路信號能量之和,由I2+Q2算法生成,或采用|I|+|Q|算法(其中I為同相支路數(shù)據(jù),Q為正交支路數(shù)據(jù));所述的自動增益控制參數(shù)生成器(AGC參數(shù)生成器)通過對接收信號分布進行統(tǒng)計,計算出接收信號分布的均方差(SIGMA),以保證大部分接收信號處在再次量化的范圍內(nèi),并根據(jù)接收信號分布范圍生成修正系數(shù),最終產(chǎn)生量階,提供給所述的量化表。
還包括有直流濾波器,設(shè)置在數(shù)字下變頻與成型濾波器間;所述的信號功率檢測器與所述的自動增益控制參數(shù)生成器間還設(shè)置有濾波器。
所述的直流濾波器是隔離直流的數(shù)字濾波器。
所述的A/D變換器為N比特的大動態(tài)范圍的A/D變換器,所述的A/D變換器前的模擬中頻信號所具有的動態(tài)范圍至少需要有M個有效比特數(shù)據(jù),則應(yīng)有N>M。
普通的數(shù)字中頻接收機采用在A/D變換器前面,增加模擬的AGC,通過調(diào)整A/D變換前的信號幅度的大小,保證A/D變換后的信號幅度符合基帶信號處理對信號能量的要求。而本發(fā)明的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),則與普通的數(shù)字中頻接收機不同,在整個射頻和中頻鏈路上都沒有模擬的AGC存在,而是通過數(shù)字反饋方式來完成整個AGC的功能,由于采用反饋方式,因此控制精度準(zhǔn)確,控制精度可以任意設(shè)置,采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng)具有不需要調(diào)試,鏈路穩(wěn)定,成本低廉等優(yōu)點。


圖1是普通無線中頻接收機的原理性結(jié)構(gòu)框2是模擬中頻數(shù)字接收機AGC方案的原理性結(jié)構(gòu)框3是采用基帶控制的數(shù)字中頻接收機AGC方案的原理性結(jié)構(gòu)框4是實現(xiàn)本發(fā)明采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1框5是實現(xiàn)本發(fā)明采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2框圖具體實現(xiàn)方式參見圖4或圖5,圖中示出帶有全數(shù)字AGC方式的無線接收機的結(jié)構(gòu),由天線單元41、射頻放大和下變頻單元42、中頻解調(diào)單元43和基帶信號處理單元44組成。射頻放大和下變頻單元42輸出模擬中頻信號,中頻解調(diào)單元43輸出數(shù)字基帶信號。而由中頻解調(diào)單元43和基帶信號處理單元44則組成本發(fā)明的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng)。
中頻解調(diào)單元43包括有A/D變換器4301、正交解調(diào)器4302、數(shù)字下變頻器4303、直流濾波器4304、成型濾波器4305、移位控制器4306、截取器4307、信號功率檢測4308、濾波器4309、AGC參數(shù)生成器4310。模擬中頻信號輸入至A/D變換器4301,由截取器4306輸出數(shù)字基帶信號。
中頻解調(diào)單元43中的正交解調(diào)器4302、數(shù)字下變頻器4303和成型濾波器是數(shù)字中頻處理的必要環(huán)節(jié),與傳統(tǒng)的處理方法相同。
本發(fā)明將AGC分成四個部分,即信號功率檢測4308、濾波器4309、AGC參數(shù)生成4310和移位控制器4306,這四部分綜合起來共同完成AGC功能。
參見圖4,信號功率檢測器4308接收移位控制器4306輸出的基帶信號,用于測量數(shù)字基帶信號的能量,若正交解調(diào)器采用QPSK(四相移相鍵控)信號解調(diào),則數(shù)字基帶信號的能量信號是正交兩路信號能量之和,可以由I2+Q2算法生成(其中I為同相支路數(shù)據(jù),Q為正交支路數(shù)據(jù)),設(shè)I、Q的有效比特數(shù)為M,則I2+Q2的有效比特數(shù)為2M+1,由于I、Q為大動態(tài)范圍信號,因此采用I2+Q2算法測量信號能量數(shù)據(jù)計算量十分巨大。為了降低數(shù)據(jù)計算量,也可以采用|I|+|Q|替代sqr(I2+Q2),進行基帶信號能量測量,采用|I|+|Q|測量基帶信號能量時,其|I|+|Q|的有效比特數(shù)為M+1位,從而有效的降低了數(shù)字運算量。
參見圖5,為了降低數(shù)據(jù)的計算量,信號功率檢測器4308也可以接收從截取器4307輸出的基帶信號,用于測量數(shù)字基帶信號的能量,若正交解調(diào)器采用QPSK(四相移相鍵控)信號解調(diào),則數(shù)字基帶信號的能量信號是正交兩路信號能量之和,可以由I2+Q2算法生成(其中I為同相支路數(shù)據(jù),Q為正交支路數(shù)據(jù)),設(shè)在截取器4307后輸出的基帶信號的I、Q的有效比特數(shù)為L<M,則I2+Q2的有效比特數(shù)≤2L+1,從而降低了數(shù)據(jù)的運算量。
濾波器4309除了具有傳統(tǒng)功率檢測濾波器的作用外,還具有防止信號受到突發(fā)噪聲干擾的作用。
AGC參數(shù)生成器4310通過對接收信號分布進行統(tǒng)計,計算出接收信號分布的均方差(SIGMA),以保證大部分接收信號,如99.9%,處在再次量化的范圍內(nèi),并根據(jù)接收信號分布范圍生成修正系數(shù),對信號功率測量結(jié)果進行修正,將修正后的信號功率測量結(jié)果與I2+Q2=18進行比較,最終產(chǎn)生AGC參數(shù),提供給移位控制器4306。在無線技術(shù)領(lǐng)域中,無線信號一般用高斯信道模型來描述,在AGC輸出的n比特數(shù)據(jù)信號服從N(0,SIGMA)時,SIGMA2即為接收信號的平均能量。
最終的數(shù)字基帶信號是由數(shù)字基帶信號經(jīng)截取器4307截取后產(chǎn)生的。經(jīng)截取器4307最終輸出數(shù)字基帶信號單元44所需要的數(shù)字基帶信號,如在CDMA系統(tǒng)中,應(yīng)為4bit的I、Q信號,而且基帶信號的能量應(yīng)保持在I2+Q2=18。
直流濾波器4304是一個隔離直流的數(shù)字濾波器,能夠隔離直流對信號造成的干擾,可以根據(jù)是否有直流抵消電路,進行取舍。
本發(fā)明的信號流程如下參見圖4,接收天線單元41接收來自移動臺的無線信號,送到射頻放大和下變頻單元42,進行射頻放大和下變頻后,將RF信號變換為中頻信號,送到中頻解調(diào)單元43,在中頻解調(diào)單元43中A/D變換器4301首先將中頻的模擬信號,變換為數(shù)字信號后,在送到正交解調(diào)器4302中進行正交解調(diào),生成正交的I、Q信號,數(shù)字下變頻器4303將數(shù)字正交的I、Q信號進行數(shù)字下變頻,對下變頻的基帶信號在進行直流濾波4304和成型濾波4305后,進行AGC處理,AGC主要由信號功率檢測4308,濾波器4309、AGC參數(shù)生成器4310和移位控制器4306組成?;鶐盘柦?jīng)移位控制器4306移位處理后被送到信號功率檢測器4308中進行功率檢測,然后再送到濾波器4309進行濾波和抗突發(fā)干擾濾波后,送到AGC參數(shù)生成器4310中產(chǎn)生AGC參數(shù),AGC參數(shù)被送移位控制器4306中進行移位控制,移位后的數(shù)字基帶信號經(jīng)過截取器4307的截取后,最終輸出符合基帶信號處理單元44要求的基帶信號。
參見圖5,接收天線單元41接收來自移動臺的無線信號,送到射頻放大和下變頻單元42,進行射頻放大和下變頻后,將RF信號變換為中頻信號,送到中頻解調(diào)單元43,在中頻解調(diào)單元43中A/D變換器4301首先將中頻的模擬信號,變換為數(shù)字信號后,在送到正交解調(diào)器4302中進行正交解調(diào),生成正交的I、Q信號,數(shù)字下變頻器4303將數(shù)字正交的I、Q信號進行數(shù)字下變頻,對下變頻的基帶信號在進行直流濾波4304和成型濾波4305后,進行AGC處理,AGC主要由信號功率檢測4308,濾波器4309、AGC參數(shù)生成器4310和移位控制器4306組成。基帶信號經(jīng)移位控制器4306移位處理后被送到截取器4307中進行截取處理后送到信號功率檢測器4308中進行功率檢測,然后再送到濾波器4309進行濾波和抗突發(fā)干擾濾波后,送到AGC參數(shù)生成器4310中產(chǎn)生AGC參數(shù),AGC參數(shù)被送移位控制器4306中進行移位控制,移位后的數(shù)字基帶信號經(jīng)過截取器4307的截取后,最終輸出符合基帶信號處理單元44要求的基帶信號。
權(quán)利要求
1.一種采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),包括中頻解調(diào)單元和基帶信號處理單元所述的中頻解調(diào)單元接收模擬的中頻信號,輸出數(shù)字基帶信號,包括順序連接的A/D變換器、正交解調(diào)器、數(shù)字下變頻和成型濾波器,其特征在于還包括有信號功率檢測器、自動增益控制參數(shù)生成器和移位控制器;所述的信號功率檢測器和自動增益控制參數(shù)生成器順序連接;所述的自動增益控制參數(shù)生成器向所述的移位控制器輸出AGC參數(shù),用于保證基帶信號輸出在一定的范圍之內(nèi);所述的信號功率檢測器是測量成型濾波器輸出的數(shù)字基帶的功率采集信號的能量;所述的中頻解調(diào)單元輸出的數(shù)字基帶信號由成型濾波器輸出的數(shù)字基帶信號經(jīng)固定截取后輸出;整個系統(tǒng)采用全數(shù)字AGC,取消了原有的模擬增益放大器。
2.如權(quán)利要求1所述的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),其特征在于所述的信號功率檢測器接收移位控制器輸出的基帶信號,用于測量數(shù)字基帶信號的能量,采用QPSK(四相移相鍵控)信號解調(diào)之后,數(shù)字基帶信號的能量是正交兩路信號能量之和,由I2+Q2算法生成(其中I為同相支路數(shù)據(jù),Q為正交支路數(shù)據(jù)),或采用|I|+|Q|算法。
3.如權(quán)利要求1所述的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),其特征在于所述的信號功率檢測器接收經(jīng)截取后的基帶信號,用于測量數(shù)字基帶信號的能量,采用QPSK(四相移相鍵控)信號解調(diào)之后,數(shù)字基帶信號的能量是正交兩路信號能量之和,由I2+Q2算法生成(其中,I為同相支路數(shù)據(jù),Q為正交支路數(shù)據(jù)),或采用|I|+|Q|算法。
4.如權(quán)利要求2或3所述的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),其特征在于所述的自動增益控制參數(shù)生成器(AGC參數(shù)生成器)通過對接收信號分布進行統(tǒng)計,計算出接收信號分布的均方差(SIGMA),以保證大部分接收信號處在再次量化的范圍內(nèi),并根據(jù)接收信號分布范圍生成修正系數(shù),對信號功率測量結(jié)果進行修正,將修正后的信號功率測量結(jié)果與I2+Q2=18進行比較,最終產(chǎn)生AGC參數(shù),提供給移位控制器。
5.如權(quán)利要求1所述的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),其特征在于還包括有直流濾波器,設(shè)置在數(shù)字下變頻與成型濾波器間。
6.如權(quán)利要求5所述的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),其特征在于所述的直流濾波器是隔離直流的數(shù)字濾波器。
7.如權(quán)利要求1或6所述的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),其特征在于所述的信號功率檢測器與所述的自動增益控制參數(shù)生成器間還設(shè)置有濾波器。
8.如權(quán)利要求1、2、3、5或6所述的采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),其特征在于所述的A/D變換器為N比特的大動態(tài)范圍的A/D變換器,所述的A/D變換器前的模擬中頻信號所具有的動態(tài)范圍至少需要有M個有效比特數(shù)據(jù),則應(yīng)有N>M。
全文摘要
一種采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng),包括中頻解調(diào)單元和基帶信號處理單元所述的中頻解調(diào)單元接收模擬的中頻信號,輸出數(shù)字基帶信號,包括順序連接的A/D變換器、正交解調(diào)器、數(shù)字下變頻和成型濾波器,其特征在于還包括有信號功率檢測器、自動增益控制參數(shù)生成器和移位控制器;所述的信號功率檢測器和自動增益控制參數(shù)生成器順序連接;所述的自動增益控制參數(shù)生成器向所述的移位控制器輸出AGC參數(shù),用于保證基帶信號輸出在一定的范圍之內(nèi);所述的信號功率檢測器是測量成型濾波器輸出的數(shù)字基帶的功率采集信號的能量;所述的中頻解調(diào)單元輸出的數(shù)字基帶信號由成型濾波器輸出的數(shù)字基帶信號經(jīng)固定截取后輸出。本發(fā)明通過數(shù)字反饋方式來完成整個AGC的功能,由于采用反饋方式,因此控制精度準(zhǔn)確,控制精度可以任意設(shè)置,采用全數(shù)字AGC的CDMA接收機系統(tǒng)具有不需要調(diào)試,鏈路穩(wěn)定,成本低廉等優(yōu)點。
文檔編號H04L27/38GK1472904SQ0312111
公開日2004年2月4日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
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