專利名稱：一種基于fpga的功率控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于FPGA的功率控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，由于設(shè)備工作環(huán)境的影響，信號(hào)在空間傳播存在衰落效應(yīng)，在接收設(shè)備輸入端信號(hào)強(qiáng)度會(huì)有很大的變化和起伏，為保證后級(jí)信號(hào)處理的正常進(jìn)行，一般在接收系統(tǒng)中加入自動(dòng)增益控制(AGC)電路，使接收設(shè)備自動(dòng)適應(yīng)輸入信號(hào)的變化，確保通信正常進(jìn)行，而在現(xiàn)代移動(dòng)通信無論是GSM，還是CDMA或者WCDMA系統(tǒng)，基站內(nèi)部都具有功率自動(dòng)控制電路，所以在直放站設(shè)備中一般會(huì)設(shè)計(jì)自動(dòng)幅度控制ALC電路，以避免由于輸入信號(hào)突然增大，導(dǎo)致直放站輸出超出額度功率而造成設(shè)備損壞的情況，同時(shí)也能保證系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)楣β蔬^大惡化系統(tǒng)指標(biāo)。傳統(tǒng)直放站功率控制采用模擬電路來實(shí)現(xiàn)，但由于模擬直放站實(shí)現(xiàn)多通道的選頻或者選帶通信系統(tǒng)是非常困難的，這就導(dǎo)致了數(shù)字直放站的推廣，而在數(shù)字直放站中，由于選頻通道多，如在GSM選頻系統(tǒng)中，上下行可以多達(dá)24個(gè)選頻通道，而數(shù)字選頻選帶通信系統(tǒng)一般只采用一塊低成本的FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)來實(shí)現(xiàn)，所以如何在數(shù)字系統(tǒng)中高效率實(shí)現(xiàn)數(shù)字ALC功率控制具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種系統(tǒng)資源占用少，響應(yīng)速度快的基于FPGA的功率控制方法及裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種基于FPGA的功率控制方法，包括以下步驟:I)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行下混頻處理；2)第一濾波器組對(duì)下混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波；3)增益控制模塊對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行增益控制；4)第二濾波器組對(duì)進(jìn)行增益控制后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波；5)對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上混頻處理；6)對(duì)上混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)電平控制。所述的步驟2)具體包括以下步驟:A)通過CIC抽取濾波器將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抗鏡像混疊濾波，并進(jìn)行降速處理；B)通過FIR抽取濾波器對(duì)經(jīng)步驟A)處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行衰減補(bǔ)償，并進(jìn)一步進(jìn)行降速處理；C)通過整形濾波器對(duì)經(jīng)步驟B)處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道的濾波選頻。所述的步驟3)具體包括以下步驟:a)將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上變頻，并通過功率檢測(cè)單元對(duì)上變頻后的數(shù)字信號(hào)的功率進(jìn)行檢測(cè)；
b)將檢測(cè)到的數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值與參考功率值進(jìn)行比較；若數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值高于參考功率值，則執(zhí)行步驟c);若數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值低于參考功率值，則執(zhí)行步驟d);若數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值與參考功率值一致，則執(zhí)行步驟4):c)降低數(shù)字信號(hào)的增益值，將增益控制字存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)，執(zhí)行步驟a)；d)釋放增益控制字，提高增益值，并執(zhí)行步驟a)。數(shù)字信號(hào)每次降低的增益值為ldBm。所述的步驟4)中首先通過FIR內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)率，并對(duì)帶內(nèi)衰減進(jìn)行補(bǔ)償，再通過CIC內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)采樣率。一種實(shí)施上述方法的基于FPGA的功率控制裝置，包括:下混頻模塊，用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行下混頻處理；第一濾波器組，連接下混頻模塊，用于對(duì)下混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波；增益控制模塊，連接第一濾波器組，用于對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行增益控制；第二濾波器組，連接增益控制模塊，用于對(duì)增益控制后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波；上混頻模塊，連接第二濾波器組，用于對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上混頻處理；自動(dòng)電平控制模塊，連接上混頻模塊，用于對(duì)上混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)電平控制。所述的第一濾波器組包括依次連接的CIC抽取濾波器、FIR抽取濾波器和整形濾波器。所述的第二濾波器組包括FIR內(nèi)插濾波器以及設(shè)在該FIR內(nèi)插濾波器后的CIC內(nèi)插濾波器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、資源占用少，適合低成本FPGA實(shí)現(xiàn)，低成本FPGA稀缺的算術(shù)單元僅占用一個(gè)。2、響應(yīng)速度快，速度達(dá)到微秒級(jí)別，避免輸入信號(hào)過大影響后級(jí)系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的增益控制模塊的功率控制圖；圖3為本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，一種基于FPGA的功率控制方法，該方法包括以下幾個(gè)步驟:步驟S 1:下混頻模塊對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行下混頻處理；步驟S2 =CIC抽取濾波器對(duì)下混頻后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抗鏡像混疊濾波，并進(jìn)行降速處理；步驟S3 =FIR抽取濾波器對(duì)經(jīng)步驟S2處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行衰減補(bǔ)償，并進(jìn)一步進(jìn)行降速處理；步驟S4:整形濾波器經(jīng)步驟S3處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道的濾波選頻；
步驟S5:增益控制模塊對(duì)經(jīng)步驟S4濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行增益控制；步驟S6 =FIR內(nèi)插濾波器還原信號(hào)的數(shù)據(jù)率，并對(duì)帶內(nèi)衰減進(jìn)行補(bǔ)償；步驟S7 =CIC內(nèi)插濾波器還原信號(hào)的數(shù)據(jù)采樣率；步驟S8:上混頻模塊對(duì)經(jīng)步驟S7處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上混頻處理；步驟S9:對(duì)上混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)電平控制并輸出。其中，增益控制模塊對(duì)功率的控制過程如圖2所示，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過上混頻之后，首先進(jìn)行功率檢測(cè)，計(jì)數(shù)控制單元的作用是防止尖峰脈沖的瞬時(shí)功率過大影響功率檢測(cè)結(jié)果，將功率檢測(cè)的結(jié)果與參考功率值進(jìn)行比對(duì)，如果功率值過高，則發(fā)出增益值降低IdBm的命令，存儲(chǔ)器Gain Rom內(nèi)部存儲(chǔ)了降低IdBm 20dBm增益的增益控制字，每次增益降低的步進(jìn)都是IdBm增益控制模塊通過增益控制字，進(jìn)行增益的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)后送入上混頻模塊，上混頻模塊再將信號(hào)送入自動(dòng)電平控制模塊單元，這樣循環(huán)控制從而將高功率一直控制到參考功率附近位置，而功率受控后，如果增益發(fā)生改變，也就是說增益突然變小的情況，這時(shí)候輸出功率會(huì)比參考功率值小，當(dāng)差值達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，這時(shí)候增益控制模塊則釋放增益控制字，提高增益值，再重新檢測(cè)信號(hào)功率，這樣就保證了信號(hào)在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的線性特性。上述功率控制的方法可以通過如圖3所示的裝置來實(shí)現(xiàn)，該裝置包括下混頻模塊UCIC抽取濾波器21、FIR抽取濾波器22、整形濾波器23、增益控制模塊3、FIR內(nèi)插濾波器4UCIC內(nèi)插濾波器42、上混頻模塊5和自動(dòng)電平控制模塊6，上述部件依次連接，可用于實(shí)現(xiàn)如圖1所述的控制方法。增益控制模塊3內(nèi)設(shè)有上變頻單元、功率檢測(cè)單元、計(jì)數(shù)控制單元、比較單元等用于進(jìn)行增益控制。本發(fā)明的自動(dòng)電平控制在信號(hào)上混頻后進(jìn)行，而由于數(shù)據(jù)速率低，增益控制則在下混頻后進(jìn)行，這樣可以有效節(jié)約FPGA算術(shù)邏輯資源。
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行下混頻處理； 2)第一濾波器組對(duì)下混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波； 3)增益控制模塊對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行增益控制； 4)第二濾波器組對(duì)進(jìn)行增益控制后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波； 5)對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上混頻處理； 6)對(duì)上混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)電平控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步驟2)具體包括以下步驟: A)通過CIC抽取濾波器將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抗鏡像混疊濾波，并進(jìn)行降速處理； B)通過FIR抽取濾波器對(duì)經(jīng)步驟A)處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行衰減補(bǔ)償，并進(jìn)一步進(jìn)行降速處理； C)通過整形濾波器對(duì)經(jīng)步驟B)處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道的濾波選頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步驟3)具體包括以下步驟: a)將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上變頻，并通過功率檢測(cè)單元對(duì)上變頻后的數(shù)字信號(hào)的功率進(jìn)行檢測(cè)； b)將檢測(cè)到的數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值與參考功率值進(jìn)行比較；若數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值高于參考功率值，則執(zhí)行步驟c);若數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值低于參考功率值，則執(zhí)行步驟d);若數(shù)字信號(hào)的實(shí)際功率值與參考功率值一致，則執(zhí)行步驟4)； c)降低數(shù)字信號(hào)的增益值，將增益控制字存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)，執(zhí)行步驟a)； d)釋放增益控制字，提高增益值，并執(zhí)行步驟a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，數(shù)字信號(hào)每次降低的增益值為ldBm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步驟4)中首先通過FIR內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)率，并對(duì)帶內(nèi)衰減進(jìn)行補(bǔ)償，再通過CIC內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)采樣率。
6.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的基于FPGA的功率控制裝置，其特征在于，包括: 下混頻模塊，用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行下混頻處理； 第一濾波器組，連接下混頻模塊，用于對(duì)下混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波； 增益控制模塊，連接第一濾波器組，用于對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行增益控制； 第二濾波器組，連接增益控制模塊，用于對(duì)增益控制后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波； 上混頻模塊，連接第二濾波器組，用于對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上混頻處理； 自動(dòng)電平控制模塊，連接上混頻模塊，用于對(duì)上混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)電平控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的功率控制裝置，其特征在于，所述的第一濾波器組包括依次連接的CIC抽取濾波器、FIR抽取濾波器和整形濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA的功率控制裝置，其特征在于，所述的第二濾波器組包括FIR內(nèi)插濾波器以及設(shè)在該FIR內(nèi)插濾波器后的CIC內(nèi)插濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于FPGA的功率控制方法及裝置，其方法包括以下步驟1)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行下混頻處理；2)第一濾波器組對(duì)下混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波；3)增益控制模塊對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行增益控制；4)第二濾波器組對(duì)進(jìn)行增益控制后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波；5)對(duì)濾波后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行上混頻處理；6)對(duì)上混頻處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)電平控制；其裝置包括下混頻模塊、第一濾波器組、增益控制模塊、第二濾波器組、上混頻模塊和自動(dòng)電平控制模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有系統(tǒng)資源占用少，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04W52/04GK103152804SQ201110404260
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者許漢銘 申請(qǐng)人:佳律通信設(shè)備(上海)有限公司