採用全數字agc的cdma接收機系統的製作方法

2023-06-04 05:12:46

專利名稱：採用全數字agc的cdma接收機系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於無線移動通信無線接入技術領域，涉及一種無線中頻接收機，更確切的將是一種採用全數字AGC的CDMA接收機系統。
背景技術：
附圖1顯示出無線中頻接收機，主要包括射頻放大和下變頻單元、中頻解調單元和基帶信號處理單元，與接收天線連接的射頻放大和下變頻單元輸出中頻信號，中頻解調單元輸出基帶信號。早期的無線中頻接收機全部採用模擬方法實現，存在有價格昂貴、調試複雜等問題，隨著工藝和技術的發展，無線中頻接收機逐漸從模擬接收機發展到數字接收機。
最初的數字接收機只是在基帶信號處理單元部分採用數位技術處理，稱為模擬中頻數字接收機，可以實現大部分數據信號處理的工作，但是基帶和中頻模擬器件如基帶濾波器依然無法實現數位化。隨著技術的進一步發展，中頻解調部分也採用數位訊號技術處理，稱作數字中頻接收機。
附圖2所示，是在射頻放大和下變頻單元部分，即在順序連接的放大器21、混頻器22、帶通濾波器23及模擬可調增益放大器24間通過採用射頻功率檢測器來控制中頻AGC的動態範圍，即通過模擬AGC來降低A/D採樣時的信號變化範圍，對信號進行精確的控制。在該技術方案中，要求模擬可調增益放大器24輸出的模擬信號幅度不能超過A/D變換輸入電平的範圍，否則將引起量化的過載失真，還要求模擬可調增益放大器24輸出的模擬信號應儘可能接近A/D變換的最大輸入電平，才能保證後續的處理精度。這種方案存在AGC控制步長、精度不夠準確，以及AGC在大動態範圍內很難保持線性的問題。
附圖3所示為數字中頻接收機的另一種自動增益控制方案，是在中頻解調單元部分，即在順序連接的模擬可調增益放大器31、A/D變換器32、中頻解調器33及下抽樣器34間通過採用中頻功率檢測器35來控制可調增益放大器31(AGC)的放大量，是在基帶解調後根據數字基帶信號的強弱來控制AGC的放大量。在該方案中需要採用大動態範圍的A/D變換器來滿足信號動態範圍的需求，可實現比模擬系統更加準確、靈活的控制，但是存在數據信號處理量相對較大的問題。

發明內容
本發明的目的是設計採用全數字AGC的CDMA接收機系統，以簡單、實用為發明宗旨，大幅度降低降低數位訊號處理量，在數字AGC中採用前饋AGC方式，在AGC環路中取消了模擬的可變增益放大器，降低了成本，同時達到精確控制的目的。
本發明的技術方案如下本發明的技術方案是這樣實現的一種採用全數字AGC的CDMA接收機系統，包括中頻解調單元和基帶信號處理單元所述的中頻解調單元接收模擬的中頻信號，輸出數字基帶信號，包括順序連接的A/D變換器、正交解調器、數字下變頻和成型濾波器，其特徵在於還包括有信號功率檢測器、自動增益控制參數生成器和量化表；所述的信號功率檢測器和自動增益控制參數生成器順序連接；所述的信號功率檢測器是測量成型濾波器輸出的數字基帶的功率採集信號的能量，所述的自動增益控制參數生成器向所述的量化表輸出AGC參數，用於保證基帶信號輸出在一定的範圍之內，所述的中頻解調單元輸出的數字基帶信號由成型濾波器輸出的數字基帶的功率採集信號查詢量化表後輸出。
還包括有直流濾波器，設置在數字下變頻與成型濾波器間；所述的信號功率檢測器與所述的自動增益控制參數生成器間還設置有濾波器。
所述的直流濾波器是隔離直流的數字濾波器。
所述的A/D變換器為N比特的大動態範圍的A/D變換器，所述的A/D變換器前的模擬中頻信號所具有的動態範圍至少需要有M個有效比特數據，則應有N＞M。
普通的數字中頻接收機採用在A/D變換器前面，增加模擬的AGC，通過調整A/D變換前的信號幅度的大小，保證A/D變換後的信號幅度符合基帶信號處理對信號能量的要求。而本發明的採用全數字AGC的CDMA接收機系統，則與普通的數字中頻接收機不同，在整個射頻和中頻鏈路上都沒有模擬的AGC存在，而是通過數字前饋方式來完成整個AGC的功能，由於採用前饋方式，因此鎖定時間快速，不存在自激問題，採用全數字AGC的CDMA接收機系統具有不需要調試，鏈路穩定，成本低廉等優點。


圖1是普通無線中頻接收機的原理性結構框2是模擬中頻數字接收機AGC方案的原理性結構框3是採用基帶控制的數字中頻接收機AGC方案的原理性結構框4是本發明採用全數字AGC的CDMA接收機系統的結構框圖具體實現方式參見圖4，圖中示出採用全數字AGC的CDMA接收機系統的結構，由天線單元41、射頻放大和下變頻單元42、中頻解調單元43和基帶信號處理單元44組成。射頻放大和下變頻單元42輸出模擬中頻信號，中頻解調單元43輸出數字基帶信號。而由中頻解調單元43和基帶信號處理單元44則組成本發明的採用全數字AGC的CDMA接收機系統。
中頻解調單元43包括有A/D變換器4301、正交解調器4302、數字下變頻器4303、直流濾波器4304、成型濾波器4305、量化表4306、信號功率檢測4307、濾波器4308、AGC參數生成器4309。模擬中頻信號輸入至A/D變換器4301，由量化表4306輸出數字基帶信號。
中頻解調單元43中的正交解調器4302、數字下變頻器4303和成型濾波器是數字中頻處理的必要環節，與傳統的處理方法相同。
本發明將AGC分成四個部分，即信號功率檢測4307、濾波4308、AGC參數生成4309和量化表4306，這四部分綜合起來共同完成AGC功能。
信號功率檢測器4307接收成型濾波器4305輸出的基帶信號，用於測量數字基帶信號的能量，若正交解調器採用QPSK(四相移相鍵控)信號解調，則數字基帶信號的能量信號是正交兩路信號能量之和，可以由I2+Q2算法生成(其中I為同相支路數據，Q為正交支路數據)，設I、Q的有效比特數為M，則I2+Q2的有效比特數為2M+1，由於I、Q為大動態範圍信號，因此採用I2+Q2算法測量信號能量數據計算量十分巨大。為了降低數據計算量，也可以採用|I|+|Q|替代sqr(I2+Q2)，進行基帶信號能量測量，採用|I|+|Q|測量基帶信號能量時，其|I|+|Q|的有效比特數為M+1位，從而有效的降低了數字運算量。
濾波器4308除了具有傳統功率檢測濾波器的作用外，還具有防止信號受到突發噪聲幹擾的作用。
AGC參數生成器4309通過對接收信號分布進行統計，計算出接收信號分布的均方差(SIGMA)，以保證大部分接收信號，如99.9％，處在再次量化的範圍內，並根據接收信號分布範圍生成修正係數，最終產生量階，提供給量化表4306。在無線技術領域中，無線信號一般用高斯信道模型來描述，在AGC輸出的n比特數據信號服從N(0，SIGMA)時，SIGMA2即為接收信號的平均能量。
最終的數字基帶信號是由數字基帶信號對量化表4306確定的。經量化表4306確定輸出的數字基帶信號，如在CDMA系統中，應為4bit的I、Q信號，而且基帶信號的能量應保持在I2+Q2＝18。
直流濾波器4304是一個隔離直流的數字濾波器，能夠隔離直流對信號造成的幹擾，可以根據是否有直流抵消電路，進行取捨。
本發明的信號流程如下(參見圖4)接收天線單元41接收來自移動臺的無線信號，送到射頻放大和下變頻單元42，進行射頻放大和下變頻後，將RF信號變換為中頻信號，送到中頻解調單元43，在中頻解調單元43中A/D變換器4301首先將中頻的模擬信號，變換為數位訊號後，在送到正交解調器4302中進行正交解調，生成正交的I、Q信號，數字下變頻器4303將數字正交的I、Q信號進行數字下變頻，對下變頻的基帶信號在進行直流濾波4304和成型濾波4305後，進行AGC處理，AGC主要由信號功率檢測4307，濾波器4308、AGC參數生成器4309和量化表4306組成。基帶信號首先被送到信號功率檢測器4307中進行功率檢測，然後再送到濾波器4308進行濾波和抗突發乾擾濾波後，送到AGC參數生成器4309中產生量階，量階被送到量化表中，對數字基帶信號進行量化，最終輸出符合基帶信號處理單元44要求的基帶信號。
權利要求
1.一種採用全數字AGC的CDMA接收機系統，包括中頻解調單元和基帶信號處理單元所述的中頻解調單元接收模擬的中頻信號，輸出數字基帶信號，包括順序連接的A/D變換器、正交解調器、數字下變頻和成型濾波器，其特徵在於還包括有信號功率檢測器、自動增益控制參數生成器和量化表；所述的信號功率檢測器和自動增益控制參數生成器順序連接；所述的信號功率檢測器是測量成型濾波器輸出的數字基帶的功率採集信號的能量，所述的自動增益控制參數生成器向所述的量化表輸出AGC參數，用於保證基帶信號輸出在一定的範圍之內，所述的中頻解調單元輸出的數字基帶信號由成型濾波器輸出的數字基帶的功率採集信號查詢量化表後輸出。
2.如權利要求1所述的採用全數字AGC的CDMA接收機系統，其特徵在於還包括有直流濾波器，設置在數字下變頻與成型濾波器間。
3.如權利要求2所述的採用全數字AGC的CDMA接收機系統，其特徵在於所述的直流濾波器是隔離直流的數字濾波器。
4.如權利要求1或3所述的採用全數字AGC的CDMA接收機系統，其特徵在於所述的信號功率檢測器與所述的自動增益控制參數生成器間還設置有濾波器。
5.如權利要求1、2或3所述的採用全數字AGC的CDMA接收機系統，其特徵在於所述的A/D變換器為N比特的大動態範圍的A/D變換器，所述的A/D變換器前的模擬中頻信號所具有的動態範圍至少需要有M個有效比特數據，則應有N＞M。
全文摘要
一種採用全數字AGC的CDMA接收機系統，包括中頻解調單元和基帶信號處理單元所述的中頻解調單元接收模擬的中頻信號，輸出數字基帶信號，包括順序連接的A/D變換器、正交解調器、數字下變頻和成型濾波器，其中還包括有信號功率檢測器、自動增益控制參數生成器和量化表；所述的信號功率檢測器和自動增益控制參數生成器順序連接；所述的信號功率檢測器是測量成型濾波器輸出的數字基帶的功率採集信號的能量，所述的自動增益控制參數生成器向所述的量化表輸出AGC參數，用於保證基帶信號輸出在一定的範圍之內，所述的中頻解調單元輸出的數字基帶信號由成型濾波器輸出的數字基帶的功率採集信號查詢量化表後輸出。本發明通過數字前饋方式來完成整個AGC的功能，由於採用前饋方式，因此鎖定時間快速，不存在自激問題，採用全數字AGC的CDMA接收機系統具有不需要調試，鏈路穩定，成本低廉等優點。
文檔編號H04L27/38GK1472905SQ03121118
公開日2004年2月4日 申請日期2003年3月27日 優先權日2003年3月27日
發明者朱應劍 申請人:東方通信科技發展有限公司