專利名稱：數(shù)字自動(dòng)電平增益的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域的方法，尤其涉及一種適用于數(shù)字電視地面廣播接收機(jī)的數(shù)字自動(dòng)電平增益的控制方法。
背景技術(shù)：
在高速數(shù)字信號(hào)無(wú)線傳輸系統(tǒng)中，比如數(shù)字高清晰度電視(HDTV)，信號(hào)在無(wú)線傳輸過(guò)程中受傳輸信道的影響，已經(jīng)接收天線的采用等影響，在接收端的信號(hào)功率會(huì)有一個(gè)大范圍的波動(dòng)。在實(shí)際情況中，比如在車載移動(dòng)情況下，進(jìn)入和離開(kāi)一棟大廈的遮擋，接收機(jī)就很有可能出現(xiàn)在某一時(shí)刻收到信號(hào)電平為3uV，而在另一時(shí)刻，可能正好離開(kāi)大廈的遮擋而收到的信號(hào)就可能是1V。因此對(duì)接收信號(hào)就需要一個(gè)近110dB范圍的調(diào)整范圍。圖1顯示了ADTB-T OQAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)加雙導(dǎo)頻的頻譜圖，圖中說(shuō)明了頻譜的相對(duì)幅度大小。但問(wèn)題在于，在接收機(jī)中，由于A/D轉(zhuǎn)換器的有限的量化精度，所能表示的信號(hào)范圍小于接收信號(hào)幅度的動(dòng)態(tài)變化范圍。因此在接收機(jī)中常用一個(gè)自動(dòng)電平增益控制AGC電路來(lái)對(duì)接收信號(hào)電平進(jìn)行控制和補(bǔ)償。
一般來(lái)說(shuō)，AGC可以按控制信號(hào)的形式分為兩種即模擬AGC和數(shù)字AGC，在實(shí)際應(yīng)用中，常采用的是模擬AGC和數(shù)字AGC互相結(jié)合的方式進(jìn)行工作。用模擬AGC進(jìn)行粗調(diào)，用數(shù)字AGC進(jìn)行細(xì)調(diào)。本發(fā)明主要是以作為細(xì)調(diào)環(huán)節(jié)的數(shù)字AGC調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在2005.02.16公開(kāi)的專利號(hào)為“CN200410056346.X”的中國(guó)專利“AGC電路”中，提出了一種AGC控制的電路。該專利提出的AGC中控制信號(hào)為模擬信號(hào)，可以進(jìn)行較大范圍的調(diào)節(jié)，但是若應(yīng)用于ADTB-T高級(jí)數(shù)字地面廣播系統(tǒng)，則精度可能不夠。
ADTB-T高級(jí)數(shù)字地面廣播系統(tǒng)，其傳輸系統(tǒng)基于OQAM偏移正交幅度調(diào)制。由于OQAM相干解調(diào)后處理輸出I和Q兩路，可以從I和Q路信號(hào)中共同提取控制信息。而VSB實(shí)際上只有I一路信號(hào)可用，可用信息少。而QAM調(diào)制系統(tǒng)的I和Q路是互相獨(dú)立的，不成希爾伯特變化關(guān)系。因此在針對(duì)ADTB-T高級(jí)數(shù)字地面廣播系統(tǒng)的應(yīng)用中，有可能充分利用I和Q兩路信息來(lái)提高AGC控制電路的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)字電視地面廣播中接收機(jī)的數(shù)字自動(dòng)電平增益控制方法。本發(fā)明解決了數(shù)字信號(hào)在無(wú)線傳輸過(guò)程中，受傳輸信道影響，接收端信號(hào)功率會(huì)有大范圍的波動(dòng)，從而影響接收質(zhì)量的問(wèn)題。
本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種適用于數(shù)字電視地面廣播接收機(jī)的數(shù)字自動(dòng)電平增益控制方法包括通過(guò)一個(gè)自動(dòng)電平增益控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)；其中，所述自動(dòng)電平增益控制環(huán)路包括兩個(gè)復(fù)乘器，一個(gè)平方根檢波器，一個(gè)對(duì)數(shù)運(yùn)算器，一個(gè)實(shí)數(shù)減法器，一個(gè)實(shí)乘器，一個(gè)積分器，和一個(gè)反對(duì)數(shù)運(yùn)算器；OQAM信號(hào)在接收機(jī)中經(jīng)過(guò)解調(diào)后處理得到的復(fù)信號(hào)由兩路信號(hào)組成，它們分別是I路和Q路，復(fù)信號(hào)表示為(XI(n)+jXQ(n))；上述復(fù)信號(hào)分別經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)乘器，與數(shù)字AGC的控制信號(hào)M相乘，得到輸出信號(hào)(YI(n)+jYQ(n))；將該信號(hào)送入一個(gè)信號(hào)功率檢測(cè)器，對(duì)實(shí)部和虛部各取平方后相加，基本上得到的是信號(hào)功率；對(duì)上述信號(hào)功率取對(duì)數(shù)；將取對(duì)數(shù)后的信號(hào)功率與一個(gè)預(yù)先設(shè)置的參考值R相減，得到一個(gè)誤差信號(hào)ERR；將上述誤差信號(hào)送入一個(gè)實(shí)乘器，乘上一個(gè)增益值K；上述實(shí)乘器輸出再送入一個(gè)積分器作平均，以削減噪聲干擾；對(duì)上述積分器輸出取反對(duì)數(shù)操作后得到該數(shù)字AGC的控制信號(hào)M；將數(shù)字AGC的控制信號(hào)M送回到I和Q路的復(fù)乘器，使得輸出(YI(n)+jYQ(n))的信號(hào)電平保持穩(wěn)定。
在ADTB-T高級(jí)數(shù)字地面廣播系統(tǒng)，OQAM偏移正交幅度調(diào)制分路系統(tǒng)的接收機(jī)中，在A/D采樣之后通過(guò)一個(gè)數(shù)字自動(dòng)電平增益控制環(huán)路，對(duì)A/D之后的量化數(shù)據(jù)的大小進(jìn)行基于統(tǒng)計(jì)平均的估計(jì)，即對(duì)采樣數(shù)據(jù)的平方(即信號(hào)的功率)，并以此均值作為信號(hào)功率的直接估計(jì)。
所述自動(dòng)電平增益控制環(huán)路(AGC環(huán)路)既可以是對(duì)接收機(jī)下變頻后且A/D采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)電平增益控制，也可以是對(duì)A/D采樣后所具載波恢復(fù)環(huán)路中的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)電平增益控制。
本發(fā)明所述的數(shù)字自動(dòng)電平增益控制方法，其預(yù)先設(shè)置的參考值R可選擇系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息的信號(hào)平均功率。該預(yù)先設(shè)置的參考值R也可選擇為20。
本發(fā)明方案的有益效果是，所給出的數(shù)字自動(dòng)電平增益控制手段，可以對(duì)所接收的信號(hào)電平進(jìn)行有效的控制和補(bǔ)償，減少信號(hào)功率的波動(dòng)范圍，同時(shí)采用數(shù)字控制信號(hào)，具有較高的精度。并可廣泛用于系統(tǒng)各模塊的數(shù)據(jù)電平控制。


圖1為ADTB-T OQAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)加雙導(dǎo)頻頻譜2為本發(fā)明方法中采用的數(shù)字AGC環(huán)路具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明通過(guò)一個(gè)自動(dòng)電平增益控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，圖2顯示了本發(fā)明方法中采用的一種數(shù)字AGC環(huán)路。所述的AGC環(huán)路包括兩個(gè)復(fù)乘器，一個(gè)平方根檢波器，一個(gè)對(duì)數(shù)運(yùn)算器，一個(gè)實(shí)數(shù)減法器，一個(gè)實(shí)乘器，一個(gè)積分器，和一個(gè)反對(duì)數(shù)運(yùn)算器，控制方法具體為在基于OQAM調(diào)制的通信系統(tǒng)中，OQAM信號(hào)到達(dá)接收機(jī)之后，首先經(jīng)過(guò)解調(diào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)后處理得到的復(fù)信號(hào)由I和Q兩路信號(hào)組成，用(XI(n)+jXQ(n))來(lái)表示；(XI(n)+jXQ(n))形成的I和Q兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)乘器，與數(shù)字AGC的控制信號(hào)M相乘，得到輸出信號(hào)(YI(n)+jYQ(n))，這個(gè)控制信號(hào)M來(lái)自AGC環(huán)路的輸出；將信號(hào)(YI(n)+jYQ(n))送入一個(gè)信號(hào)功率檢測(cè)器，對(duì)實(shí)部和虛部各取平方后相加?；旧系玫降氖切盘?hào)功率；對(duì)上述信號(hào)功率取對(duì)數(shù)；將取對(duì)數(shù)后的信號(hào)功率與一個(gè)預(yù)先設(shè)置的參考值R相減，得到一個(gè)誤差信號(hào)ERR；將上述誤差信號(hào)送入一個(gè)實(shí)乘器，乘上一個(gè)增益值K；上述實(shí)乘器輸出再送入一個(gè)積分器作平均，以削減噪聲干擾；對(duì)上述積分器輸出取反對(duì)數(shù)操作后得到該數(shù)字AGC的控制信號(hào)M；將數(shù)字AGC的控制信號(hào)M送回到I和Q路的復(fù)乘器，使得輸出(YI(n)+jYQ(n))的信號(hào)電平保持穩(wěn)定。
在上述流程中，如果接收機(jī)檢測(cè)到的輸入信號(hào)功率小于預(yù)期的功率，那么取對(duì)數(shù)之后的結(jié)果與預(yù)設(shè)參考值R相減之后得到一個(gè)正數(shù)。在經(jīng)過(guò)實(shí)乘器和積分器之后，仍然是一個(gè)正數(shù)。正數(shù)經(jīng)過(guò)取反對(duì)數(shù)的操作最終成為一個(gè)大于1的數(shù)字M，這個(gè)M將作為控制信號(hào)，和輸入的信號(hào)相乘，使輸入信號(hào)的能量增大。
反之，如果接收機(jī)檢測(cè)到的輸入信號(hào)功率大于預(yù)期的功率，那么取對(duì)數(shù)之后的結(jié)果與預(yù)設(shè)參考值R相減之后得到一個(gè)負(fù)數(shù)。在經(jīng)過(guò)實(shí)乘器和積分器之后，仍然是一個(gè)負(fù)數(shù)。負(fù)數(shù)經(jīng)過(guò)取反對(duì)數(shù)的操作最終成為一個(gè)小于1的數(shù)字M，這個(gè)M將作為控制信號(hào)，和輸入的信號(hào)相乘，使輸入信號(hào)的能量減小。
最終，通過(guò)環(huán)路的不斷調(diào)節(jié)，如果環(huán)路參數(shù)的設(shè)置合適，那么輸入信號(hào)功率將等于預(yù)期的功率，那么取對(duì)數(shù)之后的結(jié)果與預(yù)設(shè)參考值R相減之后得零。在經(jīng)過(guò)實(shí)乘器和積分器之后，仍然是零?？刂菩盘?hào)M成為1，輸入信號(hào)的能量保持平均意義上的恒定。
環(huán)路中使用取對(duì)數(shù)器和取反對(duì)數(shù)操作，目的在于使控制信號(hào)M可以通過(guò)乘法來(lái)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)。如果沒(méi)有取對(duì)數(shù)器和取反對(duì)數(shù)操作，那么控制信號(hào)將通過(guò)加減運(yùn)算來(lái)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，乘法的使用可以使環(huán)路的收斂速度和收斂結(jié)果都大大提高。
環(huán)路中的積分器相當(dāng)于一個(gè)平均器的功能。因?yàn)樾盘?hào)是隨機(jī)分布的，所以取平均能量才有實(shí)際的研究意義。也有利于提高環(huán)路的收斂速度。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字自動(dòng)電平增益的控制方法，其特征在于通過(guò)一個(gè)自動(dòng)電平增益控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在基于OQAM調(diào)制的通信系統(tǒng)中，OQAM信號(hào)到達(dá)接收機(jī)之后，首先經(jīng)過(guò)解調(diào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)后處理得到的復(fù)信號(hào)由I和Q兩路信號(hào)組成，用(XI(n)+jXQ(n))來(lái)表示；(XI(n)+jXQ(n))形成的I和Q兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)乘器，與數(shù)字AGC的控制信號(hào)M相乘，得到輸出信號(hào)(YI(n)+jYQ(n))，這個(gè)控制信號(hào)M來(lái)自AGC環(huán)路的輸出，將信號(hào)(YI(n)+jYQ(n))送入一個(gè)信號(hào)功率檢測(cè)器，對(duì)實(shí)部和虛部各取平方后相加；基本上得到的是信號(hào)功率，對(duì)上述信號(hào)功率取對(duì)數(shù)，將取對(duì)數(shù)后的信號(hào)功率與一個(gè)預(yù)先設(shè)置的參考值R相減，得到一個(gè)誤差信號(hào)ERR；將上述誤差信號(hào)送入一個(gè)實(shí)乘器，乘上一個(gè)增益值K；上述實(shí)乘器輸出再送入一個(gè)積分器作平均，以削減噪聲干擾，對(duì)上述積分器輸出取反對(duì)數(shù)操作后得到該數(shù)字AGC的控制信號(hào)M，將數(shù)字AGC的控制信號(hào)M送回到I和Q路的復(fù)乘器，使得輸出(YI(n)+jYQ(n))的信號(hào)電平保持穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字自動(dòng)電平增益的控制方法，其特征是，所述自動(dòng)電平增益控制環(huán)路，是對(duì)接收機(jī)下變頻后且A/D采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)電平增益控制，或是對(duì)A/D采樣后所具載波恢復(fù)環(huán)路中的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)電平增益控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字自動(dòng)電平增益的控制方法，其特征是，預(yù)先設(shè)置的參考值R選擇系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息的信號(hào)平均功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者3所述的數(shù)字自動(dòng)電平增益的控制方法，其特征是，預(yù)先設(shè)置的參考值R選擇為20。
全文摘要
一種數(shù)字自動(dòng)電平增益的控制方法，屬于數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)一個(gè)自動(dòng)電平增益控制環(huán)路來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述自動(dòng)電平增益控制環(huán)路，包括兩個(gè)復(fù)乘器，一個(gè)平方根檢波器、對(duì)數(shù)運(yùn)算器、實(shí)數(shù)減法器、實(shí)乘器、積分器，和反對(duì)數(shù)運(yùn)算器；信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)后處理得到的復(fù)信號(hào)由I路和Q路組成，為(XI(n)+jXQ(n))，經(jīng)過(guò)與數(shù)字AGC的控制信號(hào)M相乘，得到輸出信號(hào)(YI(n)+jYQ(n))；將其送入一個(gè)信號(hào)功率檢測(cè)器，虛實(shí)部各取平方后相加，取對(duì)數(shù)；再與一個(gè)預(yù)先設(shè)置的參考值R相減，得到誤差信號(hào)ERR；將其乘上一個(gè)增益值K；再作平均；對(duì)輸出取反對(duì)數(shù)后得到AGC的控制信號(hào)M；本方法對(duì)所接收的信號(hào)電平進(jìn)行有效控制和補(bǔ)償，減少了信號(hào)功率的波動(dòng)范圍。并可廣泛用于系統(tǒng)各模塊的數(shù)據(jù)電平控制。
文檔編號(hào)H04N5/52GK1852406SQ20061002598
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者歸琳, 管云峰, 孫軍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)