利用均衡器的數字自動增益控制方法及其電路的製作方法

2023-05-19 07:03:46

專利名稱：利用均衡器的數字自動增益控制方法及其電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種正交幅度調製解調系統中的數字自動增益控制方法及其電路，具體涉及一種利用均衡器的數字自動增益控制方法及其電路。
背景技術：
自動增益控制電路是一個在電子學領域中應用很廣的電路。在廣播、電視、通信和雷達接收機中幾乎都不可避免地要加以採用，並且對它們的性能有重要影響。
自動增益控制電路就是一個自動幅度調節系統，其基本作用是當輸入信號的幅度在很大的範圍內變化時，嚴格地控制電路的增益，使其輸出信號的幅度保持不變或者只有很小的變化。
正交幅度調製解調系統通常包括兩個自動增益控制電路。一個位於模數轉換器之後，用於控制輸入中頻信號的幅度，使其位於模數轉換器的動態範圍以內。另一個位於濾波器之後，均衡器之前，用來調整符號的幅度，補償濾波器等的能量損失，本發明涉及的就是這個自動增益控制電路。
現有技術中的數字自動增益控制電路包括檢測電路、比較電路、環路濾波器和數字乘法器。檢測電路檢測數據的特性，一般是計算一段時間內功率或電平的平均值，然後把平均值和參考值比較，得到比較結果，再通過環路濾波器產生一個控制信號，最後通過數字乘法器實現對數據的調整。這裡系統的複雜度較高，需要根據實際使用情況的不同，調節參考值的大小。

發明內容
本發明的目的在於解決上述問題，提供一種利用均衡器的數字自動增益控制方法及其電路，它能夠降低系統的複雜度，並提高環路收斂的速度。
本發明採用如下技術方案來解決技術問題一種利用均衡器的數字自動增益控制方法，正交I路數據信號IFIR和Q路數據信號QFIR通過自動增益控制電路得到I路增益信號IAGC和Q路增益信號QAGC，此I路增益信號IAGC和Q路增益信號QAGC通過均衡器得到判決後的數據符號，同時均衡器產生的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR反饋給自動增益控制電路，用於自動增益控制電路調整輸入數據信號的大小。
由上述均衡器得到的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR，通過自動增益控制電路中的環路濾波器得到包括整數部分和小數部分的控制信號，上述I路數據信號IFIR和Q路數據信號QFIR分別輸入到自動增益控制電路中的兩個移位電路中，這兩個移位電路分別受上述控制信號中的整數部分控制，得到相應的I路移位後的數據和Q路移位後的數據，上述I路移位後的數據和上述控制信號中的小數部分通過自動增益控制電路中的一個乘法器得到I路乘積信號，上述Q路移位後的數據和上述控制信號中的小數部分通過自動增益控制電路中的另一個乘法器得到Q路乘積信號，自動增益控制電路中的一個I路判斷溢出電路對I路移位電路和I路乘法器進行判斷，如果這兩個電路有溢出，則I路限幅電路直接輸出限定值，如果都沒有溢出，則I路限幅電路輸出I路乘法器的輸出，得到I路增益信號IAGC；自動增益控制電路中的另一個Q路判斷溢出電路對Q路移位電路和Q路乘法器進行判斷，如果這兩個電路有溢出，則Q路限幅電路直接輸出限定值，如果都沒有溢出，則Q路限幅電路輸出Q路乘法器的輸出，得到Q路增益信號QAGC。
一種利用均衡器的數字自動增益控制電路，正交I路數據信號IFIR和Q路數據信號QFIR接自動增益控制電路1的第一和第二輸入端，自動增益控制電路1輸出的I路增益信號IAGC和Q路增益信號QAGC接均衡器2的第一和第二輸入端，均衡器2的第一和第二輸出端輸出的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR接自動增益控制電路1的第三和第四輸入端，均衡器2的第三輸出端輸出數據符號。
上述自動控制增益電路1包含環路濾波器10，移位電路11、15，乘法器12、16，判斷溢出電路13、17，限幅電路14、18，正交I路數據信號IFIR接移位電路11的一個輸入端，Q路數據信號QFIR接移位電路15的一個輸入端，上述均衡器2輸出的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR分別接環路濾波器10的兩個輸入端，環路濾波器10輸出的控制信號的整數部分分別接移位電路11和移位電路15的另一個輸入端，輸出的控制信號的小數部分分別接乘法器12和乘法器16的一個輸入端，移位電路11的輸出分別接乘法器12的另一個輸入端和判斷溢出電路13的一個輸入端，乘法器12的輸出分別接判斷溢出電路13的另一個輸入端和限幅電路14的一個輸入端，判斷溢出電路13的輸出接限幅電路14的另一個輸入端，限幅電路14輸出I路增益信號IAGC；移位電路15的輸出分別接乘法器16的另一個輸入端和判斷溢出電路17的一個輸入端，乘法器16的輸出分別接判斷溢出電路17的另一個輸入端和限幅電路18的一個輸入端，判斷溢出電路17的輸出接限幅電路18的另一個輸入端，限幅電路18輸出Q路增益信號QAGC。
與現有技術相對比，本發明的優點在於本發明的數字自動增益控制電路利用均衡器產生誤差信號，從而避免了參考值的設置，減小了系統的複雜度。同時，均衡器能消除碼間幹擾的影響，從而加快環路收斂的速度。
另一方面，把環路濾波器的輸出分為整數部分和小數部分，能實現大範圍、高精度的幅度控制。


圖1是現有技術中數字自動增益控制電路的基本結構圖。
圖2是利用均衡器的數字自動增益控制方法框圖。
圖3是利用均衡器的數字自動增益控制方法流程圖。
圖4是自動增益控制電路1的電路原理框圖。
具體實施例方式
參照圖2，一種利用均衡器的數字自動增益控制方法，正交I路數據信號IFIR和Q路數據信號QFIR通過自動增益控制電路得到I路增益信號IAGC和Q路增益信號QAGC，此I路增益信號IAGC和Q路增益信號QAGC通過均衡器得到判決後的數據符號，同時均衡器產生的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR反饋給自動增益控制電路，用於自動增益控制電路調整輸入數據信號的大小。本發明能夠降低系統的複雜度，同時能夠加快環路收斂的速度。
參照圖3和圖4，由上述均衡器得到的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR，通過自動增益控制電路中的環路濾波器得到包括整數部分和小數部分的控制信號，上述I路數據信號IFIR和Q路數據信號QFIR分別輸入到自動增益控制電路中的兩個移位電路中，這兩個移位電路分別受上述控制信號中的整數部分控制，得到相應的I路移位後的數據和Q路移位後的數據，上述I路移位後的數據和上述控制信號中的小數部分通過自動增益控制電路中的一個乘法器得到I路乘積信號，上述Q路移位後的數據和上述控制信號中的小數部分通過自動增益控制電路中的另一個乘法器得到Q路乘積信號，自動增益控制電路中的一個I路判斷溢出電路對I路移位電路和I路乘法器進行判斷，如果這兩個電路有溢出，則I路限幅電路直接輸出限定值，如果都沒有溢出，則I路限幅電路輸出I路乘法器的輸出，得到I路增益信號IAGC；自動增益控制電路中的另一個Q路判斷溢出電路對Q路移位電路和Q路乘法器進行判斷，如果這兩個電路有溢出，則Q路限幅電路直接輸出限定值，如果都沒有溢出，則Q路限幅電路輸出Q路乘法器的輸出，得到Q路增益信號QAGC。
一種利用均衡器的數字自動增益控制電路(參照圖2)，正交I路數據信號IFIR和Q路數據信號QFIR接自動增益控制電路1的第一和第二輸入端，自動增益控制電路1輸出的I路增益信號IAGC和Q路增益信號QAGC接均衡器2的第一和第二輸入端，均衡器2的第一和第二輸出端輸出的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR接自動增益控制電路1的第三和第四輸入端，均衡器2的第三輸出端輸出數據符號。
上述自動控制增益電路1(參照圖3)包含環路濾波器10，移位電路11、15，乘法器12、16，判斷溢出電路13、17，限幅電路14、18，正交I路數據信號IFIR接移位電路11的一個輸入端，Q路數據信號QFIR接移位電路15的一個輸入端，上述均衡器2輸出的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR分別接環路濾波器10的兩個輸入端，環路濾波器10輸出的控制信號的整數部分分別接移位電路11和移位電路15的另一個輸入端，輸出的控制信號的小數部分分別接乘法器12和乘法器16的一個輸入端，移位電路11的輸出分別接乘法器12的另一個輸入端和判斷溢出電路13的一個輸入端，乘法器12的輸出分別接判斷溢出電路13的另一個輸入端和限幅電路14的一個輸入端，判斷溢出電路13的輸出接限幅電路14的另一個輸入端，限幅電路14輸出I路增益信號IAGC；移位電路15的輸出分別接乘法器16的另一個輸入端和判斷溢出電路17的一個輸入端，乘法器16的輸出分別接判斷溢出電路17的另一個輸入端和限幅電路18的一個輸入端，判斷溢出電路17的輸出接限幅電路18的另一個輸入端，限幅電路18輸出Q路增益信號QAGC。
以下，參照附圖，針對關於本發明的利用均衡器的數字自動增益控制電路的實施形態，進行詳細的說明。
本發明是用於正交幅度調製解調系統的，所以信號有同相(I)和正交(Q)兩路。圖2是本發明的電路框圖，自動增益控制部分有四個輸入信號從前面濾波器過來的數據信號IFIR和QFIR與從均衡器反饋過來的誤差信號IERR和QERR。自動增益控制電路根據誤差信號調整I和Q路數據的幅度，得到IAGC和QAGC，輸出給均衡器。均衡器根據輸入信號，消除符號間幹擾，輸出正確的判決符號，同時給出誤差信號IERR和QERR到自動增益控制部分。
均衡器其實就是一個係數可變的濾波器，通過係數的變化來消除碼間幹擾的影響。在每一個符號輸出的時候，根據輸出和判決輸出的差值來計算誤差，來調整係數。在本發明中，利用這個誤差產生輸出到自動增益控制電路的誤差信號IERR和QERR。關於均衡器，可參考[美]John G.Proakis著張力軍 張宗橙 鄭寶玉 等譯《數字通信》(第四版)電子工業出版社2004年2月第3次印刷第11章自適應均衡。
如圖3和圖4所示，環路濾波器根據輸入的I路誤差信號IERR和Q路誤差信號QERR，產生控制信號，並分為整數部分和小數部分，並分別輸出到移位電路和乘法器。在移位電路中，控制信號的整數部分首先對輸入的數據信號IFIR和QFIR進行移位操作，相當於數據信號乘以2整數部分。在乘法器中，控制信號的小數部分對移位後的信號進行乘法。由於這裡輸入的是誤差信號，所以要在小數部分前加上整數1，相當於移位後的數據乘以(1+小數部分)。這樣，移位電路和乘法器就能銜接起來，對輸入的數據做連續的大範圍調整。
判斷溢出電路判斷移位電路和乘法電路是否有溢出。如果溢出，則由後面的限幅電路處理，當輸入信號是正數的時候，設為正數的最大值；當是負數的時候，設為負數的最小值(即絕對值最大)。否則，就輸出乘法器的結果。
限幅電路輸出的數據信號IAGC和QAGC，作為數字自動增益控制電路的最終輸出。
假設整個系統開始正常工作，經過一段時間後，均衡器處於收斂狀態，即此時環路處於正常工作狀態。
當均衡器輸出一個數據符號的時候，假如判斷為輸出比判決輸出大，即信號偏大的時候，就給出負的誤差信號。自動增益控制部分的環路濾波器就相應地減去誤差，得到的控制信號也就相應地減小，經過移位和乘法器後的值也減小。這樣就使均衡器的輸入減小，使得均衡器的輸出減小，趨向於判決值。
當均衡器輸出一個符號的時候，假如判斷為輸出比判決輸出小，即信號偏小的時候，就給出正的誤差信號。自動增益控制部分的環路濾波器就相應地加上誤差，得到的控制信號也就相應地增大，經過移位和乘法器後的值也變大。這樣就使均衡器的輸入變大，使得均衡器的輸出增大，趨向於判決值。
所以，自動增益控制電路使整個反饋環路工作在一個動態的平衡中，使均衡器的輸出接近於判決值，均衡器能作出正確的判決，減小了誤碼率。
在本發明中，由於I路和Q路是對稱的，因此可以採用復用技術，把I路和Q路時分復用，進一步減小複雜度。
權利要求
1.一種利用均衡器的數字自動增益控制方法，其特徵在於，正交I路數據信號(IFIR)和Q路數據信號(QFIR)通過自動增益控制電路得到I路增益信號(IAGC)和Q路增益信號(QAGC)，此I路增益信號(IAGC)和Q路增益信號(QAGC)通過均衡器得到判決後的數據符號，同時均衡器產生的I路誤差信號(IERR)和Q路誤差信號(QERR)反饋給自動增益控制電路，用於自動增益控制電路調整輸入數據信號的大小。
2.根據權利要求1所述的利用均衡器的數字自動增益控制方法，其特徵在於，由上述均衡器得到的I路誤差信號(IERR)和Q路誤差信號(QERR)，通過自動增益控制電路中的環路濾波器得到包括整數部分和小數部分的控制信號，上述I路數據信號(IFIR)和Q路數據信號(QFIR)分別輸入到自動增益控制電路中的兩個移位電路中，這兩個移位電路分別受上述控制信號中的整數部分控制，得到相應的I路移位後的數據和Q路移位後的數據，上述I路移位後的數據和上述控制信號中的小數部分通過自動增益控制電路中的一個乘法器得到I路乘積信號，上述Q路移位後的數據和上述控制信號中的小數部分通過自動增益控制電路中的另一個乘法器得到Q路乘積信號，自動增益控制電路中的一個I路判斷溢出電路對I路移位電路和I路乘法器進行判斷，如果這兩個電路有溢出，則I路限幅電路直接輸出限定值，如果都沒有溢出，則I路限幅電路輸出I路乘法器的輸出，得到I路增益信號(IAGC)；自動增益控制電路中的另一個Q路判斷溢出電路對Q路移位電路和Q路乘法器進行判斷，如果這兩個電路有溢出，則Q路限幅電路直接輸出限定值，如果都沒有溢出，則Q路限幅電路輸出Q路乘法器的輸出，得到Q路增益信號(QAGC)。
3.一種利用均衡器的數字自動增益控制電路，其特徵在於，正交I路數據信號(IFIR)和Q路數據信號(QFIR)接自動增益控制電路(1)的第一和第二輸入端，自動增益控制電路(1)輸出的I路增益信號(IAGC)和Q路增益信號(QAGC)接均衡器(2)的第一和第二輸入端，均衡器(2)的第一和第二輸出端輸出的I路誤差信號(IERR)和Q路誤差信號(QERR)接自動增益控制電路(1)的第三和第四輸入端，均衡器(2)的第三輸出端輸出數據符號。
4.根據權利要求3所述的利用均衡器的數字自動增益控制電路，其特徵在於，上述自動控制增益電路(1)包含環路濾波器(10)，移位電路(11、15)，乘法器(12、16)，判斷溢出電路(13、17)，限幅電路(14、18)，正交I路數據信號(IFIR)接移位電路(11)的一個輸入端，Q路數據信號(QFIR)接移位電路(15)的一個輸入端，上述均衡器(2)輸出的I路誤差信號(IERR)和Q路誤差信號(QERR)分別接環路濾波器(10)的兩個輸入端，環路濾波器(10)輸出的控制信號的整數部分分別接移位電路(11)和移位電路(15)的另一個輸入端，輸出的控制信號的小數部分分別接乘法器(12)和乘法器(16)的一個輸入端，移位電路(11)的輸出分別接乘法器(12)的另一個輸入端和判斷溢出電路(13)的一個輸入端，乘法器(12)的輸出分別接判斷溢出電路(13)的另一個輸入端和限幅電路(14)的一個輸入端，判斷溢出電路(13)的輸出接限幅電路(14)的另一個輸入端，限幅電路(14)輸出I路增益信號(IAGC)；移位電路(15)的輸出分別接乘法器(16)的另一個輸入端和判斷溢出電路(17)的一個輸入端，乘法器(16)的輸出分別接判斷溢出電路(17)的另一個輸入端和限幅電路(18)的一個輸入端，判斷溢出電路(17)的輸出接限幅電路(18)的另一個輸入端，限幅電路(18)輸出Q路增益信號(QAGC)。
5.根據權利要求4所述的利用均衡器的數字自動增益控制電路，其特徵在於，上述環路濾波器(10)輸出包括整數部分和小數部分。
全文摘要
為了解決現有技術中數字自動增益控制電路需根據實際情況，需要調節參考值的問題，本發明提供一種利用均衡器的數字自動增益控制方法及其電路，其使正交I路輸入數據信號(IFIR)和Q路輸入數據信號(QFIR)通過自動增益控制電路得到I路增益信號(IAGC)和Q路增益信號(QAGC)，此I路增益信號(IAGC)和Q路增益信號(QAGC)輸出到均衡器，得到判決後的數據符號，同時均衡器產生的I路誤差信號(IERR)和Q路誤差信號(QERR)反饋給自動增益控制電路，用於自動增益控制電路調整輸入數據信號的大小。本發明能夠降低系統的複雜度，同時能夠加快環路收斂的速度。
文檔編號H04L27/08GK1937601SQ200610096838
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月20日 優先權日2006年10月20日
發明者吳建輝, 鄧青, 朱敏君, 張萌, 李晶晶 申請人:東南大學