一種lte終端接收機自動增益控制實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到通信技術(shù)領(lǐng)域，確切地說，涉及一種LTE終端接收機自動增益控制實現(xiàn)方法，該方法能讓進入接收機的信號的數(shù)字域功率保持在一個指定的范圍內(nèi)，此指定范圍大小需要根據(jù)實際應(yīng)用場景以及系統(tǒng)需求來具體確定。
【背景技術(shù)】
[0002]LTE是3G的長期演進，即目前所說的4 G，在LTE終端接收機中，由于接收機距輻射源的距離可以有很大的變化，電波在空間傳播有明顯的衰落現(xiàn)象，以及其他一些干擾因素，使得作用在接收機輸入端的信號強度有很大變化和起伏，但是接收機的終端設(shè)備只能處理幅度變化不大的信號，信號過強過弱或忽大忽小都會使終端設(shè)備失效。因此，接收機中非常強調(diào)自動增益控制，來保證接收機輸出信號幅度的平穩(wěn)性。
[0003]傳統(tǒng)的AGC方法是由可變增益放大器和外部檢波器，或數(shù)字AGC方式來達到自動增益控制的目的，這種方法存在以下缺點:第一，需要額外的外部電路和集成芯片完成增加了成本；第二，增益控制時機隨機會容易破壞幀結(jié)構(gòu)；第三，靈活性差，增益步進值不能靈活調(diào)整；第四，由于一次完成功率調(diào)整，對于功率變化較大的情況，容易出現(xiàn)信號突然較大的跳變，導致SINR跳變較大，終端連接釋放。而本文中所提到的方法具有如下優(yōu)點:第一，不需額外的外部電路；第二，使用對模擬增益衰減器，數(shù)字衰減器的控制，保證在大信號輸入情況下，ADC前端不會出現(xiàn)溢出提高了接收機動態(tài)范圍，較小信號時用數(shù)字衰減器增加數(shù)字功率達到目標值，不會影響信號的SINR，保證了接收機的靈敏度；第三，對模擬衰減器和數(shù)字衰減器的每次調(diào)整時機都為一幀無線幀的開始，保證不會破壞幀結(jié)構(gòu)；第四，很靈活，可以根據(jù)實際情況完成對增益步進的調(diào)整；第五，功率控制由多次調(diào)整完成，每次調(diào)整步進比較小，對于功率變化較大的情況，能夠有效保證信號平穩(wěn)的達到最終目的值，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對LTE終端接收機系統(tǒng)提出了一種新的AGC控制方法，用來保證終端連接的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明是用FPGA來實現(xiàn)AGC功能的，增益的控制由兩部分組成，模擬衰減器和數(shù)字衰減器，模擬衰減器采用模擬DCA，數(shù)字衰減器采用FPGA內(nèi)乘法器完成，對于較大的輸入信號會控制模擬DCA進行模擬域衰減達到目標基帶功率，提高了接收機的動態(tài)范圍，對于較小的輸入功率會控制數(shù)字衰減器模塊提高基帶功率達到目的值，數(shù)字衰減器只負責對數(shù)字域功率提升，不會造成有效Bit位的損失，所以不會影響信號的SINR，保證了接收機的靈敏度要求，模擬衰減器和數(shù)字衰減器的每次調(diào)整都是通過一個步進值一步一步的調(diào)整達到最終目標功率，并且每次調(diào)整都是在一個無線幀的開始進行操作的，不會破環(huán)幀結(jié)構(gòu)和帶來信號突變而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，調(diào)整步進值，各功率門限值都可以根據(jù)實際應(yīng)用進行設(shè)置，很靈活方便，可以根據(jù)需要應(yīng)用到多種場景。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為一種LTE終端接收機自動增益控制FPGA實現(xiàn)方法，在開啟自動增益前需要根據(jù)系統(tǒng)需求確定一些關(guān)鍵參數(shù)，第一，根據(jù)系統(tǒng)需求確定模擬數(shù)控衰減器最大可控值，系統(tǒng)中模擬衰減器總大小為A，其中要劃分出一步分B用來做為接收機鏈路增益定標，保證每個終端接收機鏈路增益都是一致的，所以用于自動增益控制的模擬衰減器最大只有A-B ;第二，根據(jù)實際需求確定自動增益控制步進值StepValue，增益控制步進值選擇太大，會造成信號的突變較大，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，增益控制步進值選擇太小，需要調(diào)整的次數(shù)會很多，時間就會變長影響實時性；第三，Pmin, Pl, Pr的選擇，小于Pmin表示超出了調(diào)整范圍，模擬衰減器的值設(shè)置為最小，數(shù)字衰減器的值設(shè)置為最大，使整個鏈路增益最大；大于Pmin小于Pl表示此段范圍功率較小，模擬衰減器值為初始值，增大數(shù)字衰減器的值，增大數(shù)字域功率達到目標功率；大于Pl小于Pr表明功率在目標范圍內(nèi)，不需調(diào)整；大于Pr表示此段范圍內(nèi)功率較大，數(shù)字衰減器為初始值O，增大模擬衰減器的值減小功率到目標功率，這幾個參數(shù)確定后，就可以開啟AGC的功能了。
[0006]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，具體實現(xiàn)步驟如下:
步驟1:根據(jù)終端接收機系統(tǒng)指標要求確定調(diào)整步進值StepValue，Pmin, Pl，Pr。
[0007]步驟2:初始情況下自動增益開關(guān)關(guān)閉，并且模擬衰減器值設(shè)置為最小值，數(shù)字衰減器值設(shè)置為0，模擬衰減器值越小鏈路增益越大，數(shù)字衰減器值越大鏈路增益越大。
[0008]步驟3:CPU 配置調(diào)整步進值 St印Value，Pmin, Pl，Pr 給 FPGA。
[0009]步驟4:根據(jù)確定好的調(diào)整步進值St印Value，CPU配置已經(jīng)計算好的數(shù)字增益查找表到FPGA的Rom中，數(shù)字增益查找表的獲取方法是:
第一，數(shù)字增益衰減器是由FPGA中乘法器來完成的，根據(jù)乘法器的截位情況，可以確定Odb增益時的值為pbase。第二，以pbase為基準計算出數(shù)字增益查找表中其它數(shù)字增益值，計算公式(10~ ((N*StepValue)/20))*pbase，其中N*StepValue表示數(shù)字增益衰減器調(diào)整范圍，N為整數(shù)，從O開始。
[0010]步驟5:CPU打開自動增益控制開關(guān)，開啟自動增益控制功能。
[0011]步驟6:FPGA統(tǒng)計1ms內(nèi)基帶功率，在統(tǒng)計完成后給出檢測使能標志以及統(tǒng)計功率，在統(tǒng)計1ms基帶功率時需要在前后留有少許間隔，這個可以根據(jù)系統(tǒng)實際情況選擇，在本發(fā)明中前后各留有50個采樣點，約前后各400ns的時間，這個主要是為了給AGC模塊調(diào)整數(shù)字衰減器或模擬衰減器，上報鏈路增益留的操作時間。
[0012]步驟7:FPGA內(nèi)功率判斷及增益調(diào)整模塊根據(jù)給出的統(tǒng)計功率值以及檢測使能標志，進行相應(yīng)的增益調(diào)整:
如果當前功率小于Pmin表示超出了調(diào)整范圍，F(xiàn)PGA控制模擬衰減器到初始值以及數(shù)字增益為最大值，使整個接收鏈路增益達到最大，并上報接收機增益給基帶單元用于RSRP的計算，數(shù)字增益的獲得是通過給出查找表地址獲取的；如果當前功率大于Pmin而小于P1，表明在調(diào)整能力范圍內(nèi)并且功率較小只需增加數(shù)字增益就能達到目標要求，首先判斷是否存在模擬增益操作值，若存在模擬增益，每次減少模擬衰減值StepValue —直到模擬衰減值到初始值，再進行數(shù)字增益調(diào)整，每次增加St印Value直到調(diào)整后的功率滿足目標要求才停止，若不存在模擬增益可以跳過此步直接進行數(shù)字增益調(diào)整當前功率到目標要求，每次調(diào)整后需上報接收機增益用于基帶單元計算RSPR，每次增益調(diào)整都是在無線幀開始進行操作；如果當前功率大于Pl小于Pr，表明當前功率滿足目標要求，數(shù)字和模擬衰減器都不用操作，直接上報接收機鏈路增益；若當前功率大于Pr，表明在調(diào)整范圍內(nèi)并且功率較大需要增加模擬衰減器的值，首先判斷是否存在數(shù)字增益，若存在數(shù)字增益，每次減小數(shù)字增益值St印Value —直到數(shù)字增益值為初始值O，再進行模擬增益調(diào)整，每次增加模擬衰減器衰減值St印Value直到調(diào)整后的功率滿足目標要求才停止，若不存在數(shù)字增益?zhèn)瓤梢蕴^此步直接進行模擬增益調(diào)整當前功率到目標要求，每次調(diào)整后需要上報接收機增益用于基帶單元計算RSPR，每次增益調(diào)整都是在無線幀開始進行操作；如果模擬衰減器已經(jīng)衰減到最大值當前功率任然不滿足目標要求，就要通過CPRI控制字上報告警給基帶處理模塊告知當前輸入功率太大。
[0013]步驟8:其它接收通道都是按照1~7并行處理的，每個接收通道都有自己單獨的模擬衰減器，數(shù)字衰減器，AGC控制單元。
[0014]所述步驟I中，根據(jù)所要求的調(diào)整動態(tài)范圍，最大信號輸入功率，模擬衰減器最大可控值，目標功率范圍，確定調(diào)整步進值StepValue，Pmin, Pl, Pr ；
步驟2中，在系統(tǒng)完全起來前自動增益控制功能是處于關(guān)閉