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      一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法_2

      文檔序號:9601353閱讀:來源:國知局
      及原始信號在變化時刻的震蕩幅度有關(guān),經(jīng) 實(shí)驗(yàn),p= 1. 1,m= 0. 3為合適的取值。
      [0056] (3)根據(jù)步驟⑵中得到的當(dāng)前增益的補(bǔ)償值cv計算當(dāng)前理論增益值gain^;
      [0057] 計算當(dāng)前理論增益值gain^具體為:
      _其中,dcdp為增益決定 因子。
      [0058] 增益決定因子dcdp通過如下方式計算得到:
      [0059]
      >其中k為ADC的位數(shù);i為對量化位數(shù)利用率的 容忍量;PAR為無衰減LTE信號的峰均比。
      [0060] 在不考慮增益補(bǔ)償(即cv= 1)的情況下:
      [0061] 由于目標(biāo)是當(dāng)前信號經(jīng)過增益后的值能夠充分利用量化位數(shù),同時避免過飽和現(xiàn) 象。設(shè)ADC的位數(shù)為k,當(dāng)前信號的峰值為peak,則有:
      [0062] peakXgaincal〈2k 丄-1
      [0063] 為表達(dá)充分利用量化位數(shù),預(yù)留i位的余量(i彡1),即要求peakXgain^Wk1
      [0064] 即 2k1LlXpeakXgaincal〈2kLi
      [0065] 而本發(fā)明可保持信號峰均比,同時可近似為當(dāng)前信號的均值,即
      [0066]
      ,其中PAR為LTE信號的峰均比。
      [0067] 因此2; 1 -- 1 <P.4/?XX 2;' 1 -1
      [0070] 對TM2與TM3信號分別考慮,有
      [0071]
      其中PARTM2STM2 信號的 峰均比,PARTM3STM3信號的峰均比。
      [0073]其中PARTM2= 3· 017,PARTM3= 3·m,因此必有
      [0075] 考慮到以代替LTE信號均值的誤差,為避免過飽和現(xiàn)象,gaineal應(yīng)取所在范 圍內(nèi)的最小值,相應(yīng)地dcdp也應(yīng)取最小值,因此
      [0076]
      [0077] 對于16位的ADC,對量化位數(shù)留1位余量,可得dcdp= 5431。
      [0078] (4)根據(jù)步驟⑴中輸出的增益補(bǔ)償信號cpst和步驟(3)中得到的當(dāng)前理論增益 值gaineal,計算當(dāng)前系統(tǒng)的實(shí)際增益值gainact;
      [0080] 其中,為上一時刻的實(shí)際增益值;
      [0081] (5)通過公式gain=max(gaina(:t,gainmin)進(jìn)行增益校正,得到校正之后的增益值 gain,即為AGC輸出的增益,從而完成自動增益的控制;其中,gain_為理論最小增益值。
      [0082] 理論最小增益值gainmin通過如下方式計算得到:
      [0083]
      其中PEAKTM2S無衰減LTETM2信號的峰值,PEAKTM3S無衰減LTETM3信號的峰值。
      [0084] 當(dāng)輸入信號為未經(jīng)過衰減的LTE信號時,系統(tǒng)的增益為最小增益,因此,對于TM2 信號:
      [0088] 取二者之中的較小值,因此有&對于16位的 ADC,有g(shù)ainmin= 5。
      [0089] 本發(fā)明方法在設(shè)計時已考慮到了后續(xù)的應(yīng)用,因此基于本方法的模型可以在 Simulink環(huán)境下使用所提供的可HDL編碼的模塊直接搭建而成,并通過Matlab自帶的功能 轉(zhuǎn)換成VerilogHDL代碼,經(jīng)測試并簡單修改之后燒錄到FPGA中,對ADC之后的數(shù)字信號 進(jìn)行自動增益控制,為某新型通信系統(tǒng)的算法模塊提供符合需求的輸入信號。
      [0090] 在上述參數(shù)設(shè)置下,分別將LTE的TM2與TM3信號分段取不同的功率作為輸入進(jìn) 行仿真,仿真結(jié)果如圖2和圖3所示。圖2(a)選用三段LTETM2信號共14337X3 = 43011 個采樣作為AGC的輸入信號。第一段是原始功率的TM2信號,第二段將第一段信號(的電 平值)衰減了 20dB,第三段將第一段信號衰減了 10dB,縱坐標(biāo)的范圍是[-2500,2500];圖 2(b)是AGC的輸出信號,縱坐標(biāo)的范圍是[-32767,32767];圖2(c)是AGC的輸出增益,縱 坐標(biāo)的范圍是[0, 1500];圖2(d)是監(jiān)控整個模擬過程是否產(chǎn)生了過飽和現(xiàn)象,0表示未產(chǎn) 生,1表示在當(dāng)前時刻產(chǎn)生。圖2(b)的結(jié)果表明,本方法能夠使AGC的輸出信號足夠大。雖 然在圖2(b)上看,輸出信號還有繼續(xù)增大的空間,可通過提高dcdp(或p)的值實(shí)現(xiàn),但是 結(jié)合TM3信號的情況即圖3 (b)來看,更大的dcdp(或p)值將導(dǎo)致TM3信號輸出過飽和,因 此這里也證明了dcdp(和p)的取值是合適的。
      [0091] 圖2(c)表明,本方法輸出的增益是階躍性的變化,與傳統(tǒng)的AGC的逐步變化相比 延遲更小,此外,圖2(c)表明本方法可迅速判斷輸入信號功率發(fā)生變化的時刻,并對穩(wěn)定 功率的信號給出恒定的增益,因而信號的峰均比不變。結(jié)合圖2(b)各階段信號的輸出值可 見,本方法對增益的計算是準(zhǔn)確的。在圖2(d)中,產(chǎn)生了極小的一段過飽和現(xiàn)象,這是由 AGC固有的延遲產(chǎn)生的,在本方法中雖然可通過減小dcdp(或m)實(shí)現(xiàn),然而減小dcdp(或m) 將導(dǎo)致整個第三段信號的增益降低,總體上看對性能的損失更大,因?yàn)榧词贡WC了圖2 (d) 中過飽和時刻的輸出值回到了數(shù)字ADC能表示的范圍內(nèi),該值仍無法表示實(shí)際輸出信號的 情況,并導(dǎo)致其后的信號對ADC位數(shù)占用率降低。
      [0092]圖3與圖2的不同之處在于,圖3(a)使用的是TM3信號作為輸入(后兩段衰減 方式是相同的),并且圖3(a)的縱坐標(biāo)范圍是[-6500, 6500],圖3(c)的縱坐標(biāo)范圍是 [0, 550],除此之外與TM2均相同。圖2和圖3共同證明了本方法能夠同時適用于LTE的 TM2和TM3信號。此外,圖2所指出的本方法對輸入信號為TM2時的性能的優(yōu)勢在輸入信號 為TM3的圖3中依然存在。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1. 一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于包括以下步驟: (1) 根據(jù)輸入信號在一段時間內(nèi)的動態(tài)均方根值和前一時刻的動態(tài)均方根值 通《^;判斷當(dāng)前輸入信號是功率穩(wěn)定狀態(tài)還是處于功率變化狀態(tài),同時給出增益補(bǔ)償信號 CPSt ;所述一段時間的長度為TD; (2) 根據(jù)步驟(1)中輸出的增益補(bǔ)償信號cpst計算當(dāng)前增益的補(bǔ)償值CV ; (3) 根據(jù)步驟(2)中得到的當(dāng)前增益的補(bǔ)償值cv計算當(dāng)前理論增益值gain^; (4) 根據(jù)步驟(1)中輸出的增益補(bǔ)償信號cpst和步驟(3)中得到的當(dāng)前理論增益值 gaineal,計算當(dāng)前系統(tǒng)的實(shí)際增益值gain act;其中,為上一時刻的實(shí)際增益值; (5) 通過公式gain = max(gaina(:t,gainmin)進(jìn)行增益校正,得到校正之后的增益值 gain,即為AGC輸出的增益,從而完成自動增益的控制;其中,gain_為理論最小增益值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于: 所述步驟(1)具體為:則當(dāng)前輸入信號處于功率增大狀態(tài),cpst = -1 ;則當(dāng)前輸入信號處于功率衰減狀態(tài),cpst = 1 ;則當(dāng)前輸入信號是功率穩(wěn)定狀態(tài),cpst = O ; 其中, Upper :功率判斷閾值上限;Lower :功率判斷閾值下限。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于: 所述步驟(2)計算當(dāng)前增益的補(bǔ)償值cv具體為:其中,init為初始補(bǔ)償因子;p為正向補(bǔ)償系數(shù);m為反向補(bǔ)償系數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于: 所述步驟(3)計算當(dāng)前理論增益值gain^具體為:其中,dcdp為增益決定因子。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于: 增益決定因子dcdp通過如下方式計算得到:,其中k為ADC的位數(shù);i為對量化位數(shù)利用率的容忍 量;PAR為無衰減LTE信號的峰均比,其中PARtm2S TM2信號的峰均比,PARtm3S TM3信號的 峰均比。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于: 理論最小增益值gainmin通過如下方式計算得到:PEAK為無衰減LTE信號的峰值,其中PEAKtm2S TM2信號的峰值,PEAKtm3S TM3信號的峰值。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于: 功率判斷閾值上限Upper取值為0. 9 ;功率判斷閾值下限Lower取值為1. 1。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,其特征在于: 初始補(bǔ)償因子init的取值為I. 0 ;正向補(bǔ)償系數(shù)p的取值為I. 1 ;反向補(bǔ)償系數(shù)m的取值為 0· 3〇
      【專利摘要】一種用于數(shù)字通信的新型自動增益控制方法,根據(jù)輸入信號的動態(tài)均方根值判斷當(dāng)前信號功率是穩(wěn)定狀態(tài)還是變化狀態(tài),并給出增益補(bǔ)償信號;依此計算出增益的補(bǔ)償值;根據(jù)輸入信號的均方根值及增益補(bǔ)償值計算出理論增益值;根據(jù)信號功率狀態(tài)選擇當(dāng)前增益:對于穩(wěn)定狀態(tài),令輸出增益保持前一時刻增益值不變,對于變化狀態(tài),將輸出增益調(diào)整為理論增益值;最后進(jìn)行增益校正,保證實(shí)際輸出增益不小于增益的理論最小值。本發(fā)明用于解決某新型通信系統(tǒng)數(shù)字壓縮算法對輸入的需求,能夠在充分利用ADC數(shù)字量化位數(shù)的同時避免過飽和現(xiàn)象、能夠保持輸入信號的峰均比、能夠同時適用于LTE的TM2和TM3信號。
      【IPC分類】H04W52/52
      【公開號】CN105357749
      【申請?zhí)枴緾N201510674359
      【發(fā)明人】趙書倫, 管恩義, 陳家旭, 王杰, 李文, 姚宜東
      【申請人】北京航天萬達(dá)高科技有限公司
      【公開日】2016年2月24日
      【申請日】2015年10月16日
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