[發明專利]一種應用于無線通信系統的自動增益控制方法

有效

• 申請號: 201210585698.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103024889A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張萌;王濤;吳建輝;王陳浩;唐磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W52/52
• 分類號: H04W52/52
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明屬于無線通信系統領域，涉及自動控制，數字信號處理，射頻前端電路以及可變增益放大器，具體涉及接收信號功率的估計，信號平均功率與參考功率的比較，增益控制值的調整，為一種應用于無線通信系統的自動增益控制方法。

背景技術

在無線通信系統中，AGC電路廣泛存在，AGC電路的好壞直接影響系統的性能，本發明針對在數字域以數字方法實現增益控制的情況，能夠提高最佳增益控制值的收斂速度，降低增益控制部分消耗的時間，最終提高系統的效率，減少不必要的數據傳輸。

自動增益控制是對放大器的增益進行自動調節的過程，通常是為了使隨輸入信號電平變化而引起的輸出信號電平變化少。接收機接收信號受發射功率大小、收發距離遠近、信號在傳輸媒介中會出現明顯的衰落等因素，使得作用在接收機輸入端的信號強度有很大的變化和起伏，由于接收機設備一般只能處理幅度變化不大的信號，所以必須設置一個幅度調節系統，即自動增益控制系統，來保證接收機接收到的信號幅度平穩。

AGC（自動增益控制）是用來在通信接收機對射頻部分或者下變頻電路增益進行自動控制的過程，調整是以AGC后電路輸出基本保持恒定或者信號變化范圍在后續電路線性工作范圍之中為準則。使用AGC電路可以減小接收信號的動態范圍，在無線通信系統中，信號從發射機發出后經過信道到達接收機時，由于信道快衰落、陰影效應、路徑損耗、接收機熱噪聲等影響，信號強度變化范圍更加劇烈，勢必對接收機中的ADC（模數轉換器）器件提出了更高的精度和動態范圍要求。一般在AGC之后是模數轉換(ADC)器件。信號的動態范圍小，首先可以保證功率放大器可以工作在線性范圍，其次可以減小ADC的量化噪聲，再者可以減小信道補償的動態范圍。所有這些都將利于設備的實現。接收信號動態范圍的減小也就相當于對ADC精度要求降低了，對于同樣一個接收機的實現，采用AGC后就可能用成本更低的低精度的ADC器件代替原來必須的高精度器件，這對系統的可能的實現和成本降低都至關重要。

采用AGC電路可以補償信道衰落，一般陰影效應、路徑損耗等較緩慢的變化引起的信號的衰落可以由慢速AGC，也稱模擬AGC，來加以減小。并可由后面的信道估計加以進一步的補償。另外AGC還可以對快衰落進行補償，當然這里的AGC并非試圖去完全消除快衰落，而是大致的對快衰落進行跟蹤，以使ADC的輸入信號的動態范圍保持在一定限度之內，防止ADC帶來的量化噪聲進一步擴大，為后續的諸如信道估計等電路的更好工作創造條件。

采用AGC電路可以保證接收機電路的正常工作，接收機電路都有一個正常工作的范圍，如果輸入信號過小，由于噪聲的存在，將可能淹沒信號；如果輸入信號過大，電路將可能過載或飽和，以至電路不能正常工作，AGC的存在將有效的壓縮信號的動態范圍和抑制過大，過小的信號，以使信號大小維持在一個適合的范圍之內。

發明內容

本發明要解決的問題為：在無線通信系統中，為了保證數字接收機電路的正常工作，克服由于信道衰落引起的信號能量的衰減，需要采用自動增益控制電路，但是為了減少增益控制調整的時間，提高增益的收斂速度，所以提出了一種基于二分搜索的自動增益控制方法。

本發明的技術方案為：采用二分搜索進行增益的調整。初始化時，增益控制值調整為最大值，最佳增益控制值所在的區間為增益控制值的最小值與最大值之間，然后通過比較當前估計到的接收信號的平均功率與參考功率的大小，如果估計到的接收信號的平均功率大于參考功率，則調整當前的增益控制值為最大值與最小值之間的中間值。然后再次估計接收信號的平均功率，比較接收信號的平均功率與參考功率的大小，如果估計到的接收信號的平均功率大于參考功率，則最佳增益控制值在增益控制中間值與最小值之間，反之在增益控制中間值與最大值之間，依此縮小最佳增益控制值所在的區間，提高增益控制值的收斂速度。

其具體的控制方法如下：

(1)初始化增益，當前增益G_cur=G_max，搜索區間變量g_max=G_max，g_min=G_min；

(2)估計當前接收信號的平均功率P_cur，P_cur通過采樣一段時間內的數字信號來計算，其中N為采樣點數，S(n)為輸入數字信號的功率，I_adc和Q_adc分別為兩路ADC的數字采樣值；