專利名稱：正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)及其自動(dòng)增益控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系 統(tǒng)及其自動(dòng)增益控制方法。
技術(shù)背景OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)實(shí)際上是MCM(Multi-Carrier Modulation,多載波調(diào)制)的一種。其主要思想是，將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信 號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可 以通過(guò)在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開(kāi)，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 (ICI)。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可 以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅 僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。由于其頻譜效率高、能 較容易地對(duì)付多徑傳播引起的符號(hào)間干擾(ISI),因而在無(wú)線移動(dòng)通信中得到 了越來(lái)越多的應(yīng)用。OFDM系統(tǒng)是突發(fā)傳輸系統(tǒng)，即用戶產(chǎn)生業(yè)務(wù)時(shí)再進(jìn)行傳輸和解碼，這就 要求OFDM接收機(jī)能夠快速檢測(cè)接收信號(hào)的功率并設(shè)定合適的增益再進(jìn)行幀 同步。OFDM也有其顯著的缺點(diǎn)，就是信號(hào)峰均比很高，即峰值功率和均值功 率的比值較大，在時(shí)域上表現(xiàn)為信號(hào)的起伏很大，難于測(cè)量其功率以設(shè)定合適 的增益值。為此OFDM在其有效數(shù)據(jù)前端加有前導(dǎo)字(preamble),前導(dǎo)字是特 殊挑選的OFDM信號(hào)，具有良好的相關(guān)性用于同步及較小的峰均比用于增益控 制，故OFDM系統(tǒng)均根據(jù)前導(dǎo)字進(jìn)行自動(dòng)增益控制和幀同步。傳統(tǒng)的自動(dòng)增益控制是一個(gè)孤立的模塊，根據(jù)當(dāng)前的測(cè)量值估計(jì)信號(hào)功率 并控制系統(tǒng)接收增益，但增益控制器都存在穩(wěn)定時(shí)間(SettlingTime),即從設(shè) 置新的增益到信號(hào)達(dá)到新的增益之間的時(shí)間，這段時(shí)間中信號(hào)處于不可預(yù)知的 震蕩狀態(tài)，根據(jù)OFDM信號(hào)帶寬和不同增益控制器穩(wěn)定時(shí)間的大小，穩(wěn)定期影 響0.5到5個(gè)時(shí)域信號(hào)采樣，在有效信號(hào)傳輸期間改變?cè)鲆鏁?huì)影響OFDM符號(hào) (symbol)內(nèi)含的所有子載波，提高了誤碼率；傳統(tǒng)方法隨時(shí)跟蹤信號(hào)功率的 變化，由于OFDM峰均比很大，必然在響應(yīng)時(shí)間和功率估計(jì)中做出平衡，并且 由于數(shù)字控制環(huán)路不可避免的控制延遲，就會(huì)造成某一段時(shí)間內(nèi)功率估計(jì)過(guò) 小，使得增益設(shè)置過(guò)大，導(dǎo)致基帶輸出電平過(guò)大，由于OFDM信號(hào)時(shí)域存在很 多尖峰，這樣過(guò)大的尖峰輸出就會(huì)造成模擬電路一段時(shí)間的緩降現(xiàn)象，導(dǎo)致模數(shù)轉(zhuǎn)換器一段時(shí)間輸出無(wú)意義的滿電平信號(hào)，造成有效信號(hào)被尖峰之后的緩降阻塞；傳統(tǒng)功率測(cè)量多采用基帶信號(hào)的數(shù)字采樣，受限于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，信號(hào)功率變化較大時(shí)要得到準(zhǔn)確的估計(jì)值收斂時(shí)間較長(zhǎng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)及 其自動(dòng)增益控制方法。正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)中的天線依次與帶通濾波器、射頻增益放大器、 正交解調(diào)器、基帶增益放大器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、解碼器、幀同步判決器、自 動(dòng)增益控制器、信號(hào)功率處理器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、對(duì)數(shù)檢波器、帶通濾波器 相連接，自動(dòng)增益控制器分別與基帶增益放大器、射頻增益放大器相連接，第 一數(shù)模轉(zhuǎn)換器與幀同步判決器相連接。信號(hào)功率處理器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為先入先出緩沖器依次與負(fù)變換器、第一加法器、第一寄存器、除法器、第 二加法器、乘法器、第二寄存器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接?；蛘邇鐢?shù)器依次與平方器、先入先出緩沖器、負(fù)變換器、第一加法器、第 一寄存器、除法器、對(duì)數(shù)器、第一乘法器、第二加法器、第二乘法器、第二寄 存器相連接，平方器與第一加法器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接?；蛘叩谝幌热胂瘸鼍彌_器依次與第一乘法器、第二先入先出緩沖器、負(fù)變 換器、第一加法器、第一寄存器、除法器、第二加法器、第二乘法器、第二寄 存器相連接，第一乘法器與第一加法器相連接，第二加法器與第二寄存器相連 接。自動(dòng)增益控制方法包括如下步驟(a) 將接收信號(hào)通過(guò)帶通濾波器，濾除帶外噪聲，通過(guò)對(duì)數(shù)檢波器進(jìn)行信號(hào)-功率變換，最后經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)j(/)，同時(shí)將濾除帶外噪 聲的信號(hào)通過(guò)射頻放大器，進(jìn)行模擬正交解調(diào)，再通過(guò)基帶放大器，經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)B(/);(b) 對(duì)數(shù)字信號(hào)j(0進(jìn)行功率統(tǒng)計(jì)，接收信號(hào)前導(dǎo)字是以N個(gè)信號(hào)為周期 循環(huán)的，統(tǒng)計(jì)N個(gè)信號(hào)功率得到^(/);(c) 對(duì)信號(hào)功率^(/)進(jìn)行濾波得到A(/);(d) 自動(dòng)增益控制系統(tǒng)初始化后處于信號(hào)搜索階段，射頻增益放大器和基 帶增益放大器的增益均設(shè)為最小，若 1^伴_(kāi)1(￡2(/-"-2::、(/-/))<r2，貝, 定￡2(/)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且￡2(/)大于門限值7;，則判定有前導(dǎo)4到達(dá)，根據(jù)第i個(gè)時(shí)刻功率的估計(jì)值設(shè)定系統(tǒng)增益，并進(jìn)入幀同步階段，保持增益不變，其中z;是 功率門限值，？;是穩(wěn)定門限值；(e) 在幀同步階段，成功幀同步進(jìn)入步驟(f)，失敗則當(dāng)max^^(^-A:))q 時(shí)，判定接收信號(hào)消失，回到步驟(d)，其中 ;是信號(hào)消失門P艮值；(f) 此后若成功解碼^(/)信號(hào)可知幀的長(zhǎng)度，在幀結(jié)束的時(shí)候回到步驟 (d)，若解碼失敗則當(dāng)max^。,u(雄-)t))〈7;時(shí)，判定接收信號(hào)消失，回到步驟(d),其中z;是信號(hào)消失門限值。步驟(b)所述的N個(gè)信號(hào)功率^(/)統(tǒng)計(jì)式為^ hSDGD/l其中，N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，W)是經(jīng)過(guò)信號(hào)一功率 變換的數(shù)字信號(hào)。步驟(b)所述的N個(gè)信號(hào)功率《(/)統(tǒng)計(jì)式為M—lo^(i:〕10雄-"2/iV)，其中N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，,是經(jīng)過(guò)信號(hào)一 功率變換的數(shù)字信號(hào)。步驟(b)所述的N個(gè)信號(hào)功率^(/)統(tǒng)計(jì)式為W卜IT(！^-""(""W/l其中N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，J(/)是經(jīng)過(guò)信號(hào) 一功率變換的數(shù)字信號(hào)。步驟(c)所述的濾波計(jì)算式為:￡2(/) = ￡2(/-l)x(l-a) +《(/)xa， 《是遺忘因子。本發(fā)明通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真表明，能有效的去除不適當(dāng)?shù)墓β试O(shè)置帶來(lái)的飽 和過(guò)沖電壓導(dǎo)致的緩降現(xiàn)象所引起的有效信號(hào)被緩降信號(hào)淹沒(méi)，對(duì)于功率不同 的接收信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間都相同，能夠有效克服在信號(hào)接收過(guò)程中增益變化所引 起的信號(hào)震蕩，即使在低信噪比的條件下仍能準(zhǔn)確的檢測(cè)前導(dǎo)字的到來(lái)并設(shè)定 合適的增益值，從而提高了幀檢測(cè)成功和解碼成功率。


圖l是正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)的電路框圖； 圖2是接收信號(hào)前導(dǎo)字結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明中的自動(dòng)增益控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖； 圖4是本發(fā)明中的功率處理器電路框圖I; 圖5是本發(fā)明中的功率處理器電路框圖II; 圖6是本發(fā)明中的功率處理器電路框圖III 。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)中的天線依次與帶通濾波器、射頻增益放大器、正交解調(diào)器、基帶增益放大器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、解碼器、幀同 步判決器、自動(dòng)增益控制器、信號(hào)功率處理器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、對(duì)數(shù)檢波器、 帶通濾波器相連接，自動(dòng)增益控制器分別與基帶增益放大器、射頻增益放大器 相連接，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器與幀同步判決器相連接。帶通濾波器用于濾除非本系統(tǒng)工作頻段內(nèi)的干擾信號(hào)。其輸入端為天線， 輸出端為對(duì)數(shù)檢波器和射頻增益放大器。對(duì)數(shù)檢波器用于指示當(dāng)前信號(hào)功率的大小，把信號(hào)的幅值轉(zhuǎn)換為關(guān)于dB 的線性變化的電壓。其輸入端為帶通濾波器，輸出端為用于轉(zhuǎn)換功率信號(hào)的模 數(shù)轉(zhuǎn)換器。射頻增益放大器用于在射頻頻段控制信號(hào)的幅度大小。其輸入端為帶通濾 波器，輸出端為模擬正交解調(diào)器。模擬正交解調(diào)器用于正交解調(diào)射頻信號(hào)，把射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為I、 Q兩路基帶 信號(hào)。其輸入端為射頻增益放大器、輸出端為基帶增益放大器。基帶增益放大器用于在基帶頻段控制信號(hào)幅度的大小。其輸入端為模擬正 交解調(diào)器，輸出端為第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于把經(jīng)過(guò)基帶放大器后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。其輸入 端是基帶增益放大器，輸出端是幀檢測(cè)判決器，解碼器。幀檢測(cè)判決器用于根據(jù)轉(zhuǎn)換接收信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、自動(dòng)增益控制器及解 碼器將當(dāng)前幀是否結(jié)束反饋給自動(dòng)增益控制器并指示解碼器幀的位置信息用 于解碼。其輸入端為自動(dòng)增益控制器、轉(zhuǎn)換接收信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器及解碼器， 輸出端為自動(dòng)增益控制器，解碼器。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于把從對(duì)數(shù)檢波器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。輸入端 為對(duì)數(shù)檢波器，輸出端為信號(hào)功率處理器。信號(hào)功率處理器用于從轉(zhuǎn)換功率信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)中統(tǒng) 計(jì)出一段時(shí)間長(zhǎng)度的平均功率。其輸入端為轉(zhuǎn)換功率信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸出 端為自動(dòng)增益控制器。自動(dòng)增益控制器用于指示幀檢測(cè)判決器進(jìn)入判決狀態(tài)，根據(jù)幀檢測(cè)判決器 的工作狀態(tài)指示和信號(hào)功率處理器的輸出控制射頻增益放大器和基帶增益放 大器的增益。其輸入端為幀檢測(cè)判決器和信號(hào)功率處理器，輸出端為幀檢測(cè)判 決器、射頻增益放大器和基帶增益放大器。解碼器用于從轉(zhuǎn)換接收信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和幀檢測(cè)判決器的幀位置信息 中解碼出信號(hào)所包含的原始數(shù)字信息，并將幀長(zhǎng)度信息反饋給幀檢測(cè)判決器。其輸入端為轉(zhuǎn)換接收信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器及幀檢測(cè)判決器，輸出端為幀檢測(cè)判決 器°如圖3所示，信號(hào)功率處理器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為先入先出緩沖器依 次與負(fù)變換器、第一加法器、第一寄存器、除法器、第二加法器、乘法器、第 二寄存器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接。如圖4所示，信號(hào)功率處理器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為冪數(shù)器依次與平方 器、先入先出緩沖器、負(fù)變換器、第一加法器、第一寄存器、除法器、對(duì)數(shù)器、 第一乘法器、第二加法器、第二乘法器、第二寄存器相連接，平方器與第一加 法器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接。如圖5所示，信號(hào)功率處理器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第一先入先出緩沖 器依次與第一乘法器、第二先入先出緩沖器、負(fù)變換器、第一加法器、第一寄 存器、除法器、第二加法器、第二乘法器、第二寄存器相連接，第一乘法器與 第一加法器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接。加法器用于將輸入的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值相加計(jì)算出輸出的數(shù)字信號(hào)。 乘法器用于將輸入的數(shù)字信號(hào)與一固定值相乘計(jì)算出輸出的數(shù)字信號(hào)。 除法器用于將輸入的數(shù)字信號(hào)與一固定值相除計(jì)算出輸出的數(shù)字信號(hào)。 先入先出緩沖器將輸入的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)，并在延后若干個(gè)時(shí)刻后輸出。負(fù)變換器用于將輸入的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值取反并輸出數(shù)字信號(hào) 平方器用于將輸入的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值平方后計(jì)算出輸出的數(shù)字信號(hào)。 對(duì)數(shù)器用于將輸入的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值關(guān)于某一定值求對(duì)數(shù)后計(jì)算出輸出 的數(shù)字信號(hào)。冪數(shù)器用于將輸入的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值關(guān)于某一定值求冪數(shù)后計(jì)算出輸出 的數(shù)字信號(hào)。寄存器將輸入的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)，并在下一個(gè)時(shí)刻輸出。 自動(dòng)增益控制方法包括如下步驟(a)將接收信號(hào)通過(guò)帶通濾波器，濾除帶外噪聲，通過(guò)對(duì)數(shù)檢波器進(jìn)行信 號(hào)-功率變換，最后經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)j(/)，同時(shí)將濾除帶外噪 聲的信號(hào)通過(guò)射頻放大器，進(jìn)行模擬正交解調(diào)，再通過(guò)基帶放大器，經(jīng)第一模 數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)5(/); 本發(fā)明可應(yīng)用到802.16d接收機(jī)系統(tǒng)中。天線接收的信號(hào)先通過(guò)帶通濾波 器，濾除帶外噪聲，記射頻信號(hào)為^(0 = 5(0"->，通過(guò)對(duì)數(shù)檢波器進(jìn)行信號(hào)-功率變換得到5^(0 = |5(0| ，由于對(duì)數(shù)檢波器對(duì)于在其處理范圍內(nèi)所有功率的信號(hào)都能進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，因此通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)j(/)后的功率測(cè)量 精度只與模數(shù)轉(zhuǎn)換器本身的轉(zhuǎn)換位數(shù)有關(guān)，傳統(tǒng)方法通過(guò)直接測(cè)量接收信號(hào)的 方法，在信號(hào)和系統(tǒng)增益都較小的情況，估計(jì)精度較差，本方法與系統(tǒng)增益和 信號(hào)功率大小無(wú)關(guān)，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)記為功率信號(hào)乂(/) = ^(/70，設(shè)信號(hào)帶寬為5MHz， r為采樣周期200ns;同時(shí)將 濾除帶外噪聲的信號(hào)通過(guò)射頻放大器，進(jìn)行模擬正交解調(diào)，輸出I、 Q兩路信 號(hào)，再通過(guò)基帶放大器，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)5(/)-S(/r)。這樣就能 夠?qū)δM信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的功率檢測(cè)與增益控制。(b)對(duì)數(shù)字信號(hào)J(/)進(jìn)行功率統(tǒng)計(jì)，接收信號(hào)前導(dǎo)字是以N個(gè)信號(hào)為周期 循環(huán)的，統(tǒng)計(jì)N個(gè)信號(hào)功率得到《(/);在802.16d標(biāo)準(zhǔn)中，如圖2所示，前導(dǎo)字的重復(fù)周期N-64，由4個(gè)重復(fù)周期組 成，同時(shí)還包括長(zhǎng)度為乂。=32的循環(huán)前綴，循環(huán)前綴由于是重復(fù)周期的一部分，并不會(huì)影響信號(hào)功率的估計(jì)特征。使用= bglQ(Zn(io,")2/iV)對(duì)功率進(jìn)行估計(jì)。 -(C)對(duì)信號(hào)功率￡^)進(jìn)行濾波得到￡2(/);(d) 自動(dòng)增益控制系統(tǒng)初始化后處于信號(hào)搜索階段，射頻增益放大器和基 帶增益放大器的增益均設(shè)為最小，若11^#_1](￡2(/-"-5::￡2(/-/))<^貝U判定￡2(/)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且￡2(/)大于門限值7;，則判定有前導(dǎo)4到達(dá)，根據(jù)第i個(gè)時(shí) 刻功率的估計(jì)值設(shè)定系統(tǒng)增益，并進(jìn)入幀同步階段，保持增益不變，其中t;是功率門限值，t^是穩(wěn)定門限值；自動(dòng)增益控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖3所示，平時(shí)保持系統(tǒng)增益為最小，這樣保證了不會(huì)有大幅度的尖峰信號(hào)對(duì)模擬電路造成沖擊以淹沒(méi)有效信號(hào)，當(dāng)前信號(hào)功率大于-90 dBm后并且連續(xù)8個(gè)A(/)相差值都小于i2必m時(shí)，判定前導(dǎo) 字已經(jīng)到來(lái)，這時(shí)根據(jù)這8個(gè)￡2(/)的最大值來(lái)設(shè)定相應(yīng)的系統(tǒng)增益，設(shè)定之后 保持增益不變。因此這里711=-90(18111， r2=2dBm。(e) 在幀同步階段，成功幀同步進(jìn)入步驟(f)，失敗則當(dāng)1113^[。,1]04(/-0)<7; 時(shí)，判定接收信號(hào)消失，回到步驟(d)，其中7^是信號(hào)消失門限值；(f) 此后若成功解碼5(/)信號(hào)可知幀的長(zhǎng)度，在幀結(jié)束的時(shí)候回到步驟 (d)，若解碼失敗則當(dāng)ma^。^C4(/4))^時(shí)，判定接收信號(hào)消失，回到步驟 (d)，其中 ;是信號(hào)消失門限值。進(jìn)入幀檢測(cè)狀態(tài)后，開(kāi)啟幀同步判決器和解碼器，若幀同步成功，則進(jìn)一步對(duì)5(/)進(jìn)行解碼，若解碼也成功，則能夠從控制信息中得知當(dāng)前信號(hào)的幀長(zhǎng) 從而計(jì)算出信號(hào)持續(xù)時(shí)間，在信號(hào)結(jié)束的時(shí)候讓自動(dòng)增益控制器回到信號(hào)搜索 狀態(tài)，檢測(cè)下一次幀前導(dǎo)字的到達(dá)。若兩者有一者不成功，則在信號(hào)即時(shí)功率 局〕連續(xù)8個(gè)都小于-90 dBm時(shí)，再次回到信號(hào)搜索狀態(tài)。因此這里P=8, r3=-90dBm。步驟(b)所述的N個(gè)信號(hào)功率^(/)統(tǒng)計(jì)式為邵)-2D(z'4W，其中，N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，A/)是經(jīng)過(guò)信號(hào)一功率 變換的數(shù)字信號(hào)。步驟(b)所述的N個(gè)信號(hào)功率《(/)統(tǒng)計(jì)式為^一iog,。(i:;:。1(10^))2^)，其中N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，雄)是經(jīng)過(guò)信號(hào)-功率變換的數(shù)字信號(hào)。步驟(b)所述的N個(gè)信號(hào)功率^(/)統(tǒng)計(jì)式為￡,(/) = 2^:>(/-A;)"(/-A;-A0/iV，其中N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，是經(jīng)過(guò)信號(hào) 一功率變換的數(shù)字信號(hào)。要著重說(shuō)明的是三種功率檢測(cè)方案1. 使用《(/^log"2:〕10^))2/iV)估計(jì)功率時(shí)間響應(yīng)最短，在有效信號(hào) 出現(xiàn)一個(gè)重復(fù)周期后，就能檢測(cè)到功率平臺(tái)，其電路框圖對(duì)應(yīng)于圖5，包含一 個(gè)平方器、 一個(gè)冪數(shù)器、 一個(gè)對(duì)數(shù)器、兩個(gè)加法器、兩個(gè)乘法器、 一個(gè)負(fù)變換 器、 一個(gè)除法器和兩個(gè)先入先出緩沖器和兩個(gè)寄存器，實(shí)際電路中乘法器、除 法器、平方器、冪數(shù)器和對(duì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，加法器、寄存器和先入先出 緩沖器的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單。與其他方案相比，此方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度最高。2. 使用￡1(/) = 2:^(卜*)/^計(jì)算功率其功率信號(hào)平臺(tái)較第一種方案出現(xiàn)略 晚，時(shí)間響應(yīng)稍長(zhǎng)。其電路框圖對(duì)應(yīng)于圖4，僅包含一個(gè)除法器、 一個(gè)乘法器、兩個(gè)加法器、兩個(gè)寄存器、 一個(gè)先入先出緩沖器和一個(gè)負(fù)變換器，僅包含兩個(gè) 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高的電路，同時(shí)能夠通過(guò)仔細(xì)選擇"和N的值改用移位操作以去掉 乘法器和除法器，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度非常低的電路，同時(shí)僅付出較低的響應(yīng)時(shí)間代價(jià)。3. 使用￡1(/) = !:^(/-小雄-"^)/^估計(jì)功率需要有效信號(hào)前導(dǎo)字出現(xiàn) 兩個(gè)重復(fù)周期后，才能檢測(cè)到功率平臺(tái)，這樣丟掉了兩個(gè)前導(dǎo)字周期，不利于 后續(xù)信號(hào)處理，但這種方法能夠有效對(duì)付信噪比極差的情況，因此只有在信噪 比及差且前導(dǎo)字重復(fù)周期數(shù)較多時(shí)建議采用此方法。其電路框圖對(duì)應(yīng)于圖6， 包含兩個(gè)先入先出緩沖器、兩個(gè)加法器、兩個(gè)寄存器、 一個(gè)負(fù)變換器、兩個(gè)個(gè) 乘法器、 一個(gè)除法器。僅包含三個(gè)復(fù)雜度高的電路模塊，因此相比第一種方案在電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上有了較大的改進(jìn)，同時(shí)能對(duì)信噪比極差的接收信號(hào)進(jìn)行正 確的增益控制，但是需要付出響應(yīng)時(shí)間的代價(jià)。步驟(。所述的濾波計(jì)算式為:￡2(/) = ￡2(/-l)x(l-a) +《(/)x"， a是遺忘因子。 遺忘因子越大則對(duì)噪音的過(guò)濾效果越好，但是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間也越長(zhǎng)，建議《 =0.25。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)，其特征在于天線依次與帶通濾波器、射頻增益放大器、正交解調(diào)器、基帶增益放大器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、解碼器、幀同步判決器、自動(dòng)增益控制器、信號(hào)功率處理器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、對(duì)數(shù)檢波器、帶通濾波器相連接，自動(dòng)增益控制器分別與基帶增益放大器、射頻增益放大器相連接，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器與幀同步判決器相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)中，其特征在于所述 的信號(hào)功率處理器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為-先入先出緩沖器依次與負(fù)變換器、第一加法器、第一寄存器、除法器、第 二加法器、乘法器、第二寄存器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)中，其特征在于所述 的信號(hào)功率處理器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為冪數(shù)器依次與平方器、先入先出緩沖器、負(fù)變換器、第一加法器、第一寄 存器、除法器、對(duì)數(shù)器、第一乘法器、第二加法器、第二乘法器、第二寄存器 相連接，平方器與第一加法器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)中，其特征在于所述的信號(hào)功率處理器的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為第一先入先出緩沖器依次與第一乘法器、第二先入先出緩沖器、負(fù)變換器、 第一加法器、第一寄存器、除法器、第二加法器、第二乘法器、第二寄存器相 連接，第一乘法器與第一加法器相連接，第二加法器與第二寄存器相連接。
5. —種使用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于包括如 下步驟-(a) 將接收信號(hào)通過(guò)帶通濾波器，濾除帶外噪聲，通過(guò)對(duì)數(shù)檢波器進(jìn)行 信號(hào)-功率變換，最后經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)j(/)，同時(shí)將濾除帶外 噪聲的信號(hào)通過(guò)射頻放大器，進(jìn)行模擬正交解調(diào)，再通過(guò)基帶放大器，經(jīng)第一 模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)5(/);(b) 對(duì)數(shù)字信號(hào)次/)進(jìn)行功率統(tǒng)計(jì)，接收信號(hào)前導(dǎo)字是以N個(gè)信號(hào)為周期 循環(huán)的，統(tǒng)計(jì)N個(gè)信號(hào)功率得到^(/);(c) 對(duì)信號(hào)功率A(/)進(jìn)行濾波得到^(/);(d) 自動(dòng)增益控制器初始化后處于信號(hào)搜索階段，射頻增益放大器和基 帶增益放大器的增益均設(shè)為最小，若max一^^^-"-Z:-1^/-/))^,貝U判 定￡2(/)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且￡2(/)大于門限值7;，則判定有前導(dǎo)^到達(dá)，根據(jù)第i個(gè)時(shí)刻功率的估計(jì)值設(shè)定系統(tǒng)增益，并進(jìn)入幀同步階段，保持增益不變，其中t;是功率門限值，t^是穩(wěn)定門限值；(e) 在幀同步階段，成功幀同步進(jìn)入步驟(f),失敗則當(dāng) max^u"(/-")<7;時(shí)，判定接收信號(hào)消失，回到步驟(d)，其中t;是信號(hào)消 失門限值；(f) 此后若成功解碼風(fēng)/)信號(hào)可知幀的長(zhǎng)度，在幀結(jié)束的時(shí)候回到步驟 (d)，若解碼失敗則當(dāng)1^ 1]04(/-的)<7;時(shí)，判定接收信號(hào)消失，回到步驟(d)，其中 ;是信號(hào)消失門限值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)增益控制方法，其特征是步驟(b)所 述的N個(gè)信號(hào)功率《(/)統(tǒng)計(jì)式為^ ) = I^W —"/A^，其中，N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，4!')是經(jīng)過(guò)信號(hào)一功率 變換的數(shù)字信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)增益控制方法，其特征是步驟(b)所 述的N個(gè)信號(hào)功率^(/)統(tǒng)計(jì)式為M)"o^(2T。1(10,))2/4，其中N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，雄)是經(jīng)過(guò)信號(hào)— 功率變換的數(shù)字信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)增益控制方法，其特征是步驟(b)所 述的N個(gè)信號(hào)功率A(/)統(tǒng)計(jì)式為《(0 = 1^>(!'-""(""^W，其中N是信號(hào)統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度，J(/)是經(jīng)過(guò)信號(hào) 一功率變換的數(shù)字信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)增益控制方法，其特征是步驟(c)所 述的濾波計(jì)算式為￡2(/) = ￡2(/-1)x(l-a)+A(!')xcr， a是遺忘因子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)及其自動(dòng)增益控制方法。系統(tǒng)中的天線依次與帶通濾波器、射頻增益放大器、正交解調(diào)器、基帶增益放大器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、解碼器、幀同步判決器、自動(dòng)增益控制器、信號(hào)功率處理器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、對(duì)數(shù)檢波器、帶通濾波器相連接，自動(dòng)增益控制器分別與基帶增益放大器、射頻增益放大器相連接，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器與幀同步判決器相連接。增益控制方法是接收機(jī)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)檢波，根據(jù)功率檢測(cè)結(jié)果和幀同步、解碼器這兩個(gè)模塊的狀態(tài)來(lái)控制系統(tǒng)增益，以達(dá)到準(zhǔn)確調(diào)整系統(tǒng)增益的目的。本發(fā)明檢測(cè)精度高，計(jì)算復(fù)雜度小，響應(yīng)時(shí)間短，適用于各種正交頻分復(fù)用接收機(jī)系統(tǒng)中，可以有效提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的有效位數(shù)。
文檔編號(hào)H04B1/10GK101257472SQ200810060988
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者僑 周, 翔 張, 張華鋒, 張朝陽(yáng), 曦 彭, 維 杜, 輝 趙, 明 高 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)