專利名稱：時(shí)域同步正交頻分復(fù)用接收機(jī)的自動(dòng)增益控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種時(shí)域同步正交頻分復(fù)用(Time DomainSynchronous OFDM，TDS-OFDM)數(shù)字電視接收機(jī)的自動(dòng)增益控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在通信接收機(jī)中，接收機(jī)的輸出信號(hào)水平取決于輸入信號(hào)電平和接收機(jī)的增益。由于各種原因，接收機(jī)的輸入信號(hào)變化范圍往往很大，最強(qiáng)信號(hào)和最弱信號(hào)之間相差甚至可達(dá)幾十分貝。能使接收機(jī)保持正常工作的這個(gè)變化范圍稱為接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。
影響接收機(jī)輸入信號(hào)的因素很多。例如，發(fā)射臺(tái)功率的大小，接收機(jī)離發(fā)射臺(tái)距離的遠(yuǎn)近，信號(hào)在傳播過程中傳播條件的變化(如電離層和對(duì)流層的騷動(dòng)，天氣的變化)，接收機(jī)環(huán)境的變化(如移動(dòng)接收機(jī))，以及人為產(chǎn)生的噪聲對(duì)接收機(jī)的影響等。
為了克服外界各種因素對(duì)接收機(jī)輸入信號(hào)的影響，需要使用自動(dòng)增益控制(Automatic Gain Control，AGC)技術(shù)。自動(dòng)增益控制電路是通信設(shè)備，特別是通信接收設(shè)備的重要電路之一。對(duì)數(shù)字接收機(jī)來說，其主要作用是使接收機(jī)用于數(shù)字處理的信號(hào)電平保持為一定的數(shù)值，因此，也可稱為自動(dòng)電平控制(Automatic Level Control，ALC)電路。它能夠保證在接收弱信號(hào)時(shí)，接收機(jī)的增益高，而接收強(qiáng)信號(hào)時(shí)則增益低。使數(shù)字處理信號(hào)保持適當(dāng)?shù)碾娖剑恢劣谝驗(yàn)檩斎胄盘?hào)太小而無法正常工作，也不至于因?yàn)檩斎胄盘?hào)太大而使接收機(jī)發(fā)生飽和或堵塞。
自動(dòng)增益電路控制框圖見圖1。圖中，可控增益放大器的放大倍數(shù)Av受控制電壓Vc的控制，閉環(huán)后系統(tǒng)對(duì)Av進(jìn)行自動(dòng)控制。環(huán)路中檢波電路檢測(cè)出反映信號(hào)電平的平均值，通過低通濾波器后，在比較器中與參考電平E相比較，產(chǎn)生控制信號(hào)Vc去控制Av。若輸入信號(hào)Sin幅度增加或電路參數(shù)變化使增益變大而導(dǎo)致輸出信號(hào)Sout幅度增加時(shí)，環(huán)路產(chǎn)生一控制信號(hào)使Av減?。环粗?，在各種因素造成Sout幅度減小時(shí)，環(huán)路也會(huì)產(chǎn)生控制電壓Vc，使Av增加。即通過環(huán)路控制作用，無論輸入信號(hào)Sin幅度變化或系統(tǒng)參數(shù)變化，輸出信號(hào)Sout的電平都將保持在由參考電平E決定的電平上幾乎不變。圖1中，低通濾波器的作用是決定反饋支路的反應(yīng)速度，因此，低通濾波器時(shí)間常數(shù)是整個(gè)自動(dòng)增益控制環(huán)路的重要參數(shù)。時(shí)間常數(shù)小，通帶寬，反應(yīng)速度快，即在輸入端信號(hào)起伏頻率較高時(shí)，自動(dòng)增益控制系統(tǒng)的反饋支路也能及時(shí)地反應(yīng)，使輸出的信號(hào)基本保持不變。一般AGC電路均具有低通特性，即環(huán)路對(duì)高于某一頻率的信號(hào)幅度變化無反應(yīng)，而對(duì)低于某一頻率的信號(hào)幅度緩慢變化才有控制作用。如在移動(dòng)通信系統(tǒng)中由于多徑衰落，造成信號(hào)的幅度變化，這就需要自動(dòng)增益對(duì)接收信號(hào)因信道而引起的緩慢幅度變化進(jìn)行補(bǔ)償。
自動(dòng)增益根據(jù)控制方法不同可以分成惰性自動(dòng)增益控制、瞬時(shí)自動(dòng)增益控制和近程增益控制；根據(jù)電路形式不同可分為閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)；按作用域不同又可分為時(shí)域AGC和頻域AGC。不論采取何種模式，其基本原理都如上所述。
地面電視廣播是連續(xù)的數(shù)據(jù)流，所以AGC電路通常也是連續(xù)工作的，以獲得穩(wěn)定的輸出電平。在三大國際標(biāo)準(zhǔn)中，美國的ATSC標(biāo)準(zhǔn)采用單載波的8-VSB信號(hào)傳輸數(shù)字電視節(jié)目，其信號(hào)用8種調(diào)制幅度攜帶信息。同時(shí)由于視頻信號(hào)信息較大，表現(xiàn)為信號(hào)幅度變化較快，所以其通常采用的時(shí)域AGC系統(tǒng)應(yīng)該控制接收機(jī)輸出信號(hào)的相對(duì)長期平均值，以便能更快速的承載幅度變化的信息失真。歐洲的DVB-T和日本的ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)均采用多載波的OFDM信號(hào)傳輸數(shù)字電視信號(hào)。OFDM信號(hào)的特點(diǎn)是在時(shí)域上信號(hào)幅度近似成高斯分布，峰值和平均值之比很高；在頻域上頻譜較為平坦。如果采用時(shí)域AGC，則濾波器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)該更大，這樣不利于跟蹤快速變化的信道；因此可采用頻域AGC，即把接收機(jī)輸入信號(hào)先經(jīng)過DFT變換到頻域，再進(jìn)行AGC控制。
清華大學(xué)提出的地面數(shù)字多媒體電視廣播(Digital MultimediaTV Broadcasting-Terrestrial，DMB-T)方案的目的是提供一種數(shù)字信息傳輸方法，采用了時(shí)域同步正交頻分復(fù)用(Time Domain Synchronous OFDM，TDS-OFDM)調(diào)制技術(shù)，關(guān)于DMB-T、TDS-OFDM的相關(guān)情況詳見授權(quán)號(hào)為00123597.4名為“地面數(shù)字多媒體電視廣播系統(tǒng)”、授權(quán)號(hào)為01115520.5名為“時(shí)域同步正交頻分復(fù)用調(diào)制方法”，以及授權(quán)號(hào)為01124144.6名為“正交頻分復(fù)用調(diào)制系統(tǒng)中保護(hù)間隔的填充方法”等清華大學(xué)申請(qǐng)的中國發(fā)明專利。
清華TDS-OFDM也是多載波OFDM系統(tǒng)。與歐洲和日本的OFDM系統(tǒng)不同的是，DMB-T的信號(hào)幀具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在DMB-T信號(hào)中同時(shí)采用時(shí)域和頻域AGC，可以取得非常好的控制效果。
DMB-T系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有分層的幀結(jié)構(gòu)，其物理信道幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。幀群定義為一群信號(hào)幀，其第一幀定義為幀群頭(控制幀)。超幀定義為一組幀群，幀結(jié)構(gòu)的頂層稱為日幀(CalendarDayFrame，CDF)。物理信道是周期的，并且和絕對(duì)時(shí)間同步。信號(hào)幀是DMB-T系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的基本單元，一個(gè)信號(hào)幀由幀同步和幀體兩部分組成(見圖2)，幀同步和幀體的基帶符號(hào)率相同，規(guī)定為7.56MSps。幀同步由PN序列循環(huán)擴(kuò)展生成，PN序列作為同步，可變保護(hù)間隔(填充PN序列、循環(huán)前綴或零值)，長度隨信號(hào)的不同應(yīng)用環(huán)境，為IDFT塊長度的1/4或1/9。PN序列定義為一個(gè)8階m序列，其特征多項(xiàng)式定義為x8+x6+x5+x+1，初始條件模板將確定所生成m序列的相位。對(duì)于一個(gè)特定的信號(hào)幀，它的信號(hào)幀號(hào)決定PN序列的初始條件。經(jīng)“0”到“+1”值及“1”到“-1”值的映射后，PN序列變換為非歸零的二進(jìn)制信號(hào)。一個(gè)幀體的基帶信號(hào)是一個(gè)3780點(diǎn)的正交頻分復(fù)用(OFDM)塊。
由圖2可見，DMB-T的基本幀結(jié)構(gòu)可以分為PN序列和IDFT幀體兩個(gè)部分。在DMB-T中，PN序列既作為幀標(biāo)志，用于幀同步，符號(hào)和載波同步以及信道估計(jì)，又作為OFDM的保護(hù)間隔。因此DMB-T中的OFDM被稱為時(shí)域同步的OFDM(TimeTDS-OFDM)。由于PN序列與DFT塊的正交時(shí)分復(fù)用，而且PN序列對(duì)于接收端來說是已知序列，因此，PN序列和DFT塊在接收端是可以被分開的。在這個(gè)基本幀結(jié)構(gòu)中，PN序列在時(shí)域上有恒定的幅度，適合采用時(shí)域AGC，其AGC環(huán)路的時(shí)間常數(shù)可以很小，以便跟蹤信道的快速變化，這對(duì)于移動(dòng)接收機(jī)至關(guān)重要；而IDFT幀體與通常的OFDM信號(hào)完全一樣，可以對(duì)其采用頻域AGC控制。

發(fā)明內(nèi)容
提出了一種基于TDS-OFDM的低復(fù)雜度的AGC控制方法及系統(tǒng)。該方法把TDS-OFDM的基本幀分成兩部分，分別進(jìn)行處理。對(duì)PN序列部分采用時(shí)域AGC，對(duì)IDFT幀體采用頻域AGC。對(duì)于整個(gè)信號(hào)流來說，兩種AGC模式都不是連續(xù)工作的。該控制方法不僅可以保證時(shí)域AGC電路快速跟蹤信道變化，獲得平穩(wěn)的處理信號(hào)輸出，使移動(dòng)接收機(jī)的性能更優(yōu)越，而且頻域AGC電路易于去除信道中的單頻和窄帶干擾，提高信號(hào)的接收質(zhì)量，非常適合應(yīng)用于全數(shù)字TDS-OFDM接收機(jī)。
本發(fā)明提出一種基于TDS-OFDM信號(hào)幀結(jié)構(gòu)的AGC控制方法，其特征在于，它是在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)的，依次含有以下步驟1)分離器根據(jù)幀同步所確定的PN序列和IDFT幀體的位置，把PN序列和IDFT幀體數(shù)據(jù)分離開來
2)對(duì)所得到的PN序列，先進(jìn)行時(shí)域自動(dòng)增益控制即AGC的估計(jì)采取下式所表達(dá)的時(shí)域信號(hào)取平均的方法獲得獲得一個(gè)時(shí)域幅度的控制電壓，記述為AGCPN先對(duì)接收到的PN序列按PN序列長度K累加得到x(j)=Σk=0K-1rj(k),]]>rj(k)＝cj(k+ε)·exp(j(kΩT+θ))+nj(k)，其中，ε為歸一化的定時(shí)誤差，j為信號(hào)幀序號(hào)O≤j≤i，Ω為載波頻偏，θ為載波初始相偏，ni(k)表示信道的加性高斯白噪聲，cj(k+ε)為定時(shí)誤差歸一化后的接收端PN序列；累加后再經(jīng)過一個(gè)低通濾波器得到一個(gè)時(shí)域幅度的控制電壓，即AGCPNAGCPN(i+1)-AGCPN(0)=Σj=0ix(j)⊗f(j),i≥0,]]>其中，f(j)是低通濾波器的沖激響應(yīng)，它按照信號(hào)幀的周期進(jìn)行低通運(yùn)算；AGCPN(i)為AGCPN在第i個(gè)信號(hào)幀時(shí)的估計(jì)值，在初始時(shí)AGCPN(0)＝0；3)當(dāng)接收機(jī)完成同步后，包括定時(shí)同步和載波恢復(fù)，便對(duì)N個(gè)幀體采樣點(diǎn)｛rn，0≤n≤N-1}按以下步驟在頻域完成頻域AGC估計(jì)(3.1)先把IDFT幀體經(jīng)過DFT處理變換到頻域，接收機(jī)在DFT以后的輸出為Yk=1NΣn=0N-1rne-j2πknN,]]>其中rn為接收機(jī)收到的TDS-OFDM信號(hào)；(3.2)進(jìn)行頻域均衡，用平滑電路去除單頻或窄帶干擾，得到考慮了噪聲干擾后的頻域均衡數(shù)據(jù)Z(k)；Z(k)=Y(k)/H^(k),]]>Yk＝HkXk+N′(k)，其中N′(k)為高斯白噪聲n(n)的DFT變換， 為信道頻域估計(jì)，Hk表示信道響應(yīng)h(l)在頻率k/T處的頻率響應(yīng)復(fù)數(shù)值，Xk為幀體中第k個(gè)子載波的發(fā)射信號(hào)；再用平滑電路使頻率k處存在的單頻或窄帶干擾得以去除，即Z(k)＝0；(3.3)頻域AGC電路中的累加器根據(jù)DFT塊長度N進(jìn)行累加，累加后得到的z(j)再經(jīng)過一個(gè)低通濾波器得到一個(gè)頻域幅度的控制電壓，用AGCIDFT表示
z(j)=Σk=0N-1Z(k)]]>AGCIDFT(i+1)-AGCIDFT(0)=Σj=0iz(j)⊗y(j),i≥0,]]>其中，y(j)是低通濾波器的沖激響應(yīng)，它按照信號(hào)幀的周期進(jìn)行低通運(yùn)算，AGCIDFT(i)為AGCIDFT在第i個(gè)信號(hào)幀時(shí)的估計(jì)值，其中i表示信號(hào)幀的標(biāo)號(hào)。AGCIDFT的初始值A(chǔ)GCIDFT(0)＝0；4)接收機(jī)的第i幀自動(dòng)增益控制電壓用AGC(i)表示，它可由時(shí)域估計(jì)AGCPN和頻域估計(jì)AGCIDFT通過下式加權(quán)相加聯(lián)合得到AGC(i)＝α·AGCIDFT(i)+β·AGCPN(i)其中，加權(quán)系數(shù)α，β通過仿真實(shí)驗(yàn)得到，α，β在初始同步或移動(dòng)信道下取較大的值，而在同步穩(wěn)定后取較小的值。
本發(fā)明還提出一種TDS-OFDM的AGC系統(tǒng)，其特征在于，它含有時(shí)域自動(dòng)增益控制電路，它由累加器和低通濾波器依次串聯(lián)組成，累加器的輸入端與分離器的PN序列輸出端相連；頻域自動(dòng)增益控制電路，它由DFT、平滑電路、累加器和低通濾波器依次串聯(lián)構(gòu)成，DFT的輸入端與分離器的幀體數(shù)據(jù)輸出端相連；加法器，它的兩個(gè)輸入端分別和時(shí)域的、頻域的兩個(gè)自動(dòng)增益控制電路中的兩個(gè)低通濾波器的輸出端相連。
TDS-OFDM屬于OFDM系統(tǒng)，但是其獨(dú)特的幀結(jié)構(gòu)又使其方便進(jìn)行時(shí)域處理。本發(fā)明提出的AGC控制方案利用TDS-OFDM信號(hào)幀的特點(diǎn)，將其看成時(shí)域和頻域的兩個(gè)正交時(shí)分復(fù)用部分，分別進(jìn)行AGC處理。對(duì)于整個(gè)信號(hào)流來說，兩種AGC模式都不是連續(xù)工作的。不僅可以保證時(shí)域AGC電路快速跟蹤信道變化，獲得平穩(wěn)的處理信號(hào)輸出，使移動(dòng)接收機(jī)的性能更優(yōu)越，而且頻域AGC電路易于去除信道中的單頻和窄帶干擾，同時(shí)不受同步誤差的影響，提高信號(hào)的接收質(zhì)量。計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)際系統(tǒng)表明，該AGC控制方案能夠解決地面電視廣播傳輸中的自動(dòng)增益控制問題，非常適用于TDS-OFDM系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和場地試播都證明其性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的其它系統(tǒng)。
在計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)上，本發(fā)明在清華DMB-T系統(tǒng)的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和用戶自定義集成電路ASIC版本接收機(jī)中均得到實(shí)現(xiàn)，實(shí)際試播和測(cè)試取得了良好的效果。


圖1為AGC原理框圖。
圖2為清華DMB-T傳輸協(xié)議的分級(jí)幀結(jié)構(gòu)。
圖3為本發(fā)明提出的TDS-OFDM接收機(jī)AGC控制系統(tǒng)原理框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體實(shí)施例如圖3所示。
DMB-T傳輸系統(tǒng)的信號(hào)幀使用時(shí)域同步的正交頻分復(fù)用調(diào)制(TDS-OFDM)，或者稱為以PN序列為保護(hù)間隔的正交頻分復(fù)用調(diào)制。一個(gè)信號(hào)幀由幀同步和幀體兩部分組成，它們具有相同的基帶符號(hào)率7.56MS/s(1/T)。PN序列與IDFT塊的正交時(shí)分復(fù)用，由于PN序列對(duì)于接收端來說是已知序列，PN序列和IDFT塊在接收端是可以被分開的。
接收機(jī)前端的信號(hào)首先進(jìn)行碼捕獲過程，也就是將接收信號(hào)與本地PN序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。由于PN序列具有很好的自相關(guān)性，因此碼捕獲過程可以很容易地確定PN序列和IDFT幀體的分隔位置。
在此指導(dǎo)下，分離器將接收到的信號(hào)幀分為PN序列和幀體數(shù)據(jù)兩個(gè)時(shí)分正交的部分。時(shí)域AGC估計(jì)，它使用得到的PN序列，采用時(shí)域信號(hào)取平均的方法實(shí)現(xiàn)。該時(shí)域AGC電路根據(jù)PN序列長度K進(jìn)行累加，累加后經(jīng)過一個(gè)低通濾波獲得一個(gè)時(shí)域幅度的控制電壓AGCpN。由于PN序列采用BPSK調(diào)制，其幅度在整個(gè)序列持續(xù)過程中保持恒定，因此累加后可以獲得一個(gè)較穩(wěn)定的AGC的初始估計(jì)值。
假定發(fā)送和接收濾波器滿足奈奎斯特(Nyquist)定律，定時(shí)恢復(fù)后的數(shù)據(jù)信號(hào)是以符號(hào)周期T采樣的，在AWGN信道，存在頻率偏移Ω時(shí)，在第j個(gè)信號(hào)幀時(shí)，接收到的PN序列可表示為rj(k)＝cj(k+ε)·exp(j(kΩT+θ))+nj(k)cj(k+ε)為定時(shí)誤差歸一化后的接收端PN序列，ε為歸一化的定時(shí)誤差，Ω為載波頻偏，θ為載波初始相偏，nj(k)表示信道的加性高斯白噪聲，k為PN碼序號(hào)。得到的時(shí)域AGC控制電壓AGCPN可表示為x(j)=Σk=0K-1rj(k)]]>AGCPN(i+1)-AGCPN(0)=Σj=0ix(j)⊗f(j),i≥0]]>K為PN序列長度，f(j)是低通濾波器的沖激響應(yīng)，它按照信號(hào)幀的周期進(jìn)行低通運(yùn)算。AGCPN(i)為AGCPN在第i個(gè)信號(hào)幀時(shí)的估計(jì)值，其中i表示信號(hào)幀的標(biāo)號(hào)。AGCPN的初始值A(chǔ)GCPN(0)可設(shè)定為0，即AGCPN(0)＝O。在實(shí)際應(yīng)用中，由于PN序列可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境(如單頻網(wǎng)或多頻網(wǎng))采用兩種不同長度，即信號(hào)幀體長度的1/4或1/9，所以時(shí)域AGC電路應(yīng)根據(jù)不同的PN序列長度K采用不同的累加時(shí)間。
接收機(jī)在初始時(shí)沒有定時(shí)信息，此時(shí)只能使用時(shí)域AGC控制。當(dāng)接收機(jī)完成同步后，包括定時(shí)同步和載波恢復(fù)。在每一個(gè)信號(hào)幀中，得到N個(gè)幀體采樣點(diǎn){rn，0≤n≤N-1}，將輸入到DFT中進(jìn)行解調(diào)。，接收機(jī)在DFT以后的輸出為Yk=1NΣn=0N-1rne-j2πknN]]>由rn=NΣk=0N-1HkXkej2πnkN+n(n)]]>Xk為幀體中第k個(gè)子載波的發(fā)射信號(hào)，Hk表示信道響應(yīng)h(l)在頻率k/T處的頻率響應(yīng)復(fù)數(shù)值，n(n)為高斯噪聲。
Hk=Σl=0L-1h(l)e-j2πklN]]>
因此有Yk＝HkXk+N′(k)N′(k)=1NΣn=0N-1n(n)e-j2πknN]]>N′(k)為高斯白噪聲n(n)的DFT變換。由信道估計(jì)系統(tǒng)得到信道頻域估計(jì) 通過除法得到均衡后數(shù)據(jù)Z(k)Z(k)=Y(k)/H^(k)]]>如果信道中存在單頻或窄帶干擾，則相應(yīng)頻率k處的Z(k)會(huì)比相鄰的數(shù)據(jù)高出非常大的幅度，因?yàn)閱晤l干擾在頻域表現(xiàn)為平坦頻帶上的“突起”，此時(shí)該頻率k的數(shù)據(jù)受單頻干擾，已經(jīng)無法恢復(fù)，所以可將這些Z(k)設(shè)置成零，以去除單頻干擾對(duì)AGC的影響，再通過累加得到頻域自動(dòng)增益控制信號(hào)。在第j個(gè)信號(hào)幀時(shí)，經(jīng)過一個(gè)低通濾波可以獲得一個(gè)頻域幅度的控制電壓AGCIDFTz(j)=Σk=0N-1Z(k)]]>AGCIDFT(i+1)-AGCIDFT(0)=Σj=0iz(j)⊗y(j),i≥0]]>y(j)是低通濾波器的沖激響應(yīng)，它按照信號(hào)幀的周期進(jìn)行低通運(yùn)算。AGCIDFT(i)為AGCIDFT在第i個(gè)信號(hào)幀時(shí)的估計(jì)值，其中i表示信號(hào)幀的標(biāo)號(hào)。AGCIDFT的初始值A(chǔ)GCIDFT(0)＝0。
時(shí)域AGC在接收機(jī)未完全同步情況下得到，估計(jì)值會(huì)受到定時(shí)誤差等因素影響。而頻域AGC在同步情況下得到，所以準(zhǔn)確性高。單頻或窄帶干擾表現(xiàn)為平坦頻帶上的“突起”，可以很容易消除，從而去除了這些干擾對(duì)AGC環(huán)路的影響。
得到上述的一種TDS-OFDM接收機(jī)AGC控制方法，它的AGC控制電壓由時(shí)域估計(jì)AGCPN和頻域估計(jì)AGCIDFT通過加權(quán)相加聯(lián)合得到
AGC(i)＝α·AGCIDFT(i)+β·AGCPN(i)其中α，β分別為時(shí)域和頻域AGC控制電壓的加權(quán)系數(shù)，其取值與選擇的環(huán)路鎖定時(shí)間和環(huán)路帶寬有關(guān)，可根據(jù)系統(tǒng)需要選擇。如通過仿真可以獲得AGC跟蹤誤差的均方值和α，β成反比。剛進(jìn)入跟蹤時(shí)選擇較大的α，β可以提高跟蹤速度，但引起了較大的AGC抖動(dòng)；而跟蹤穩(wěn)定后選擇較小α，β，可以降低跟蹤誤差的均方值，更好地抑制抖動(dòng)，準(zhǔn)確地鎖定AGC電平。由此我們?cè)趯?shí)現(xiàn)AGC環(huán)路鎖相環(huán)時(shí)多采用兩組參數(shù)初始同步或移動(dòng)信道情況下取較大值α，β，即α＝β＝0.5，而在同步穩(wěn)定后使用小值α，β，即α＝β＝0.05。
權(quán)利要求
1.時(shí)域同步正交頻分復(fù)用接收機(jī)的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于，它是在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)的，依次含有以下步驟1)分離器根據(jù)幀同步所確定的PN序列和IDFT幀體的位置，把PN序列和IDFT幀體數(shù)據(jù)分離開來；2)對(duì)所得到的PN序列，先進(jìn)行時(shí)域自動(dòng)增益控制即AGC的估計(jì)采取下式所表達(dá)的時(shí)域信號(hào)取平均的方法獲得獲得一個(gè)時(shí)域幅度的控制電壓，記述為AGCPN先對(duì)接收到的PN序列按PN序列長度K累加得到x(j)=Σk=0K-1rj(k),]]>rj(k)＝cj(k+ε)·exp(j(kΩT+θ))+nj(k)，其中，ε為歸一化的定時(shí)誤差，j為信號(hào)幀序號(hào)0≤j≤i，Ω為載波頻偏，θ為載波初始相偏，nj(k)表示信道的加性高斯自噪聲，cj(k+ε)為定時(shí)誤差歸一化后的接收端PN序列；累加后再經(jīng)過一個(gè)低通濾波器得到一個(gè)時(shí)域幅度的控制電壓，即AGCPNAGCPN(i+1)-AGCPN(0)=Σj=0ix(j)⊗f(j)--i≥0,]]>其中，f(j)是低通濾波器的沖激響應(yīng)，它按照信號(hào)幀的周期進(jìn)行低通運(yùn)算；AGCPN(i)為AGCPN在第i個(gè)信號(hào)幀時(shí)的估計(jì)值，在初始時(shí)AGCPN(0)＝0；3)當(dāng)接收機(jī)完成同步后，包括定時(shí)同步和載波恢復(fù)，便對(duì)N個(gè)幀體采樣點(diǎn){rn，0≤n≤N-1}按以下步驟在頻域完成頻域AGC估計(jì)(3.1)先把IDFT幀體經(jīng)過DFT處理變換到頻域，接收機(jī)在DFT以后的輸出為Yk=1NΣn=0N-1rne-j2πknN,]]>其中rn為接收機(jī)收到的TDS-OFDM信號(hào)；(3.2)進(jìn)行頻域均衡，用平滑電路去除單頻或窄帶干擾，得到考慮了噪聲干擾后的頻域均衡數(shù)據(jù)Z(k)；Z(k)=Y(k)/H^(k),]]>Yk=HkXk+N′(K)其中N′(k)為高斯白噪聲n(n)的DFT變換， 為信道頻域估計(jì)，Hk表示信道響應(yīng)h(l)在頻率k/T處的頻率響應(yīng)復(fù)數(shù)值，Xk為幀體中第k個(gè)子載波的發(fā)射信號(hào)；再用平滑電路使頻率k處存在的單頻或窄帶干擾得以去除，即Z(k)＝0；(3.3)頻域AGC電路中的累加器根據(jù)DFT塊長度N進(jìn)行累加，累加后得到的z(j)再經(jīng)過一個(gè)低通濾波器得到一個(gè)頻域幅度的控制電壓，用AGCIDFT表示z(j)=Σk=0N-1Z(k)]]>AGCIDFT(i+1)-AGCIDFT(0)=Σj=0iz(j)⊗y(j),i≥0,]]>其中，y(j)是低通濾波器的沖激響應(yīng)，它按照信號(hào)幀的周期進(jìn)行低通運(yùn)算，AGCIDFT(i)為AGCIDFT在第i個(gè)信號(hào)幀時(shí)的估計(jì)值，其中i表示信號(hào)幀的標(biāo)號(hào)；AGCIDFT的初始值A(chǔ)GCIDFT(0)＝0；4)接收機(jī)的第i幀自動(dòng)增益控制電壓用AGC(i)表示，它可由時(shí)域估計(jì)AGCPN和頻域估計(jì)AGCIDFT通過下式加權(quán)相加聯(lián)合得到AGC(i)＝α·AGCIDFT(i)+β·AGCPN(i)其中，加權(quán)系數(shù)α，β通過仿真實(shí)驗(yàn)得到，α，β在初始同步或移動(dòng)信道下取較大的值，而在同步穩(wěn)定后取較小的值。
2.時(shí)域同步正交頻分復(fù)用接收機(jī)的自動(dòng)增益控制系統(tǒng)，其特征在于，它含有時(shí)域自動(dòng)增益控制電路，它由累加器和低通濾波器依次串聯(lián)組成，累加器的輸入端與分離器的PN序列輸出端相連；頻域自動(dòng)增益控制電路，它由DFT、平滑電路、累加器和低通濾波器依次串聯(lián)構(gòu)成，DFT的輸入端與分離器的幀體數(shù)據(jù)輸出端相連；加法器，它的兩個(gè)輸入端分別和時(shí)域的、頻域的兩個(gè)自動(dòng)增益控制電路中的兩個(gè)低通濾波器的輸出端相連。
全文摘要
TDS－OFDM接收機(jī)自動(dòng)增益控制方法及系統(tǒng)屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)TDS－OFDM信號(hào)幀特點(diǎn)，AGC控制分為幾個(gè)步驟a)在接收機(jī)前端完成幀同步，確定PN序列和IDFT幀體的位置分隔；b)對(duì)PN序列采用時(shí)域AGC電路，完成信道AGC的快速跟蹤；c)將IDFT幀體經(jīng)DFT計(jì)算變換到頻域，并經(jīng)過信道均衡去除單頻或窄帶干擾，進(jìn)行頻域AGC控制；d)把時(shí)域估計(jì)AGC
文檔編號(hào)H04N5/52GK1678044SQ20041000348
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者楊知行, 楊林 申請(qǐng)人:清華大學(xué)