一种单载波数字接收机的自动增益控制方法与流程

本申请涉及通信，具体涉及一种单载波数字接收机的自动增益控制方法。

背景技术：

1、接收机多采用数字接收机的形式，具体来说，就是通过天线接收空口射频信号，经过低噪声放大器和若干滤波器之后，经过数模转换器(adc)将模拟信号转换成数字信号进行信号的捕获、同步或者解调操作。如果进入adc的模拟信号电压过大，则会导致数字采样饱和；如果进入adc的模拟信号电压过小，则数字采样中大量高位比特为0，使得有效位数无法得到充分利用。无论数据采样饱和，还是有效位宽过小，都会严重影响接收机性能。因此需要使用自动增益控制(agc)来动态地调整各级放大器的增益，使得进入adc的信号功率维持在一个适当的范围。

2、对单载波通信系统来说，通常都会利用一段已知的前导或者训练信号进行agc的调整。对于蓝牙等通信系统，通常可以假定在一帧数据的传输过程中接收信号的功率不会大幅度地变化。因此接收机通常会在判定需要接收的信号到达后，锁定增益档位，继续进行控制信号或者数据信号的解调。

3、但是，由于接收机无法知道发送信号的准确达到时刻，因此在锁定增益档位之前，还需要对信号进行捕获，而目前的信号捕获方法也会消耗一段前导信号。另外一方面，对于灵敏度较高的通信系统，信噪比通常小于3db。此时基于能量检测的信号捕获机制不能有效可靠地工作。对于这种情况，通常接收机会在本地重建已知的前导或者训练序列，通过相干检测的方式检测信号的到达。然而，采用相干检测的信号捕获方法通常需要消耗较长的检测时间，并且要求在检测期间链路增益需要维持不变或者至少基本不变，否则检测结果会由那一部分增益较大的信号决定，导致较高的漏检率和虚警率，而想要在检查期间链路增益维持不变或至少基本不变具有较大的难度。

4、目前的自动增益控制需要有更长的前导或者训练信号，从而增加了系统开销，降低了检测性能。此外，接收机无法知道发送信号的准确达到时刻，且接收机在进行信号的捕获的过程中容易出现带内干扰，会引起接收信号功率的变化，在检测过程中出现较高的虚警率和漏检率，自动增益控制的效果较差。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，提出了本申请。本申请旨在提供一种单载波数字接收机的自动增益控制方法，其能够解决增益控制调整速度慢、耗时长，并且在检测期间由于增益变化导致较高的漏检率和虚警率，增益控制准确度较低的问题。

2、根据本申请的第一方案，提供一种单载波数字接收机的自动增益控制方法，所述自动增益控制方法包括：预设适用于接收机的可调增益组合的模拟增益控制的增益档位，并在接收机开始接收数据信号时，设置所述增益档位至最大档；进行模拟增益控制，包括基于对采样数据的第一饱和检测结果，以增益档位逐级降低的方式调整所述增益档位，并更新模拟增益就绪标志，以使得基于调整后的增益档位，将模拟增益就绪标志更新为第一标志；在所述模拟增益就绪标志为第一标志，且增益控制锁定标志为第四标志的情况下，进行数字增益控制，包括基于对采样数据的第二饱和检测结果，以数字增益逐级降低的方式调整数字增益，并在每次更新数字增益之后向相干检测模块发送数字增益重置标志脉冲；基于所述数字衰减器的连续多个输入样值，得到第一平均数字功率；基于当前使用的增益档位，确定出第一实际信号功率；基于所述第一平均数字功率和第一实际信号功率，得到当前的带内信号功率估计值，并根据当前的带内信号功率估计值与功率阈值的关系，对所述增益控制锁定标志进行更新，并在所述增益控制锁定标志更新为第三标志时，执行后续的数据同步或解调操作，而在增益控制锁定标志依然为第四标志时，基于所述数字衰减器的输出样值序列和参考信号，利用所述相干检测模块进行互相关操作，并根据相关结果与预设门限之间的关系，对所述增益控制锁定标志进行更新，直到增益控制锁定标志更新为第三标志；其中，在执行互相关操作的过程中，每检测到一个数字增益重置标志脉冲，则重新开始执行互相关操作。

3、与现有技术相比，本申请实施例的有益效果在于：

4、本申请实施例提供的自动增益控制方法，在数据信号达到之前，模拟增益档位以逐级降低的方式进行调整。基于对采样数据的第一饱和检测结果和第二饱和检测结果，能够寻找到第一个能够确保采样的数字信号不饱和，在数据信号达到之前模拟和数字增益只允许降低不允许升高，最短模拟和数字增益分别仅需要1个符号周期的时间档位就可以收敛。

5、基于本申请实施例提供的自动增益控制方法，一旦出现增益档位调整、或者发现信号功率出现变化，通过重置或者暂停相干检测模块，消除对检测算法的影响。同时，快速的增益档位调整、只降不升的策略确保了不至于因增益档位调整而占用过多的处理时间，避免数据信号达到检测算法错失检测窗口。在检测到数据信号到达时，在锁定增益控制之前，会根据较长时间的信号功率统计值调整模拟和数字增益，以提高增益控制的准确度。

6、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述说明和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种单载波数字接收机的自动增益控制方法，其特征在于，所述自动增益控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述第一饱和检测结果包括在进行模拟增益控制的过程中发生数字采样饱和事件的第一次数总和，所述自动增益控制方法还包括：

3.根据权利要求2所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述自动增益控制方法还包括：

4.根据权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于，基于采样数据得到第二饱和检测结果，具体包括：

5.根据权利要求4所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述自动增益控制方法还包括：

6.根据权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于，根据所述当前的带内信号功率估计值与功率阈值的关系，对所述增益控制锁定标志进行更新，具体包括：

7.根据权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于，根据相关结果与预设门限之间的关系，对所述增益控制锁定标志进行更新，具体包括：

8.根据权利要求7所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述自动增益控制方法还包括：

9.根据权利要求8所述的自动增益控制方法，其特征在于，在前后两个检测周期的平均数字功率之差的绝对值小于或等于能量差阈值的情况下，根据相关结果与预设门限之间的关系，对所述增益控制锁定标志进行更新。

10.根据权利要求1所述的自动增益控制方法，其特征在于，所述自动增益控制方法还包括：

技术总结
本申请提供了一种单载波数字接收机的自动增益控制方法。所述自动增益控制方法包括进行模拟增益控制，在模拟增益就绪标志为第一标志，且增益控制锁定标志为第四标志的情况下，进行数字增益控制；基于第一平均数字功率和第一实际信号功率，得到当前的带内信号功率估计值，并根据当前的带内信号功率估计值与功率阈值的关系，对增益控制锁定标志进行更新，在增益控制锁定标志为第四标志时，利用相干检测模块进行互相关操作，并根据相关结果与预设门限之间的关系，对增益控制锁定标志进行更新，直到增益控制锁定标志更新为第三标志。如此，能够提高增益控制的速度并提高增益控制的准确性。

技术研发人员：陈凯,张振东,苏南,涂春江
受保护的技术使用者：恒玄科技（上海）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5