專利名稱：一種基于fpga的功率控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其是涉及一種基于FPGA的功率控制方法及裝置。
背景技術：
在通信系統(tǒng)中，由于設備工作環(huán)境的影響，信號在空間傳播存在衰落效應，在接收設備輸入端信號強度會有很大的變化和起伏，為保證后級信號處理的正常進行，一般在接收系統(tǒng)中加入自動增益控制(AGC)電路，使接收設備自動適應輸入信號的變化，確保通信正常進行，而在現(xiàn)代移動通信無論是GSM，還是CDMA或者WCDMA系統(tǒng)，基站內(nèi)部都具有功率自動控制電路，所以在直放站設備中一般會設計自動幅度控制ALC電路，以避免由于輸入信號突然增大，導致直放站輸出超出額度功率而造成設備損壞的情況，同時也能保證系統(tǒng)不會因為功率過大惡化系統(tǒng)指標。傳統(tǒng)直放站功率控制采用模擬電路來實現(xiàn)，但由于模擬直放站實現(xiàn)多通道的選頻或者選帶通信系統(tǒng)是非常困難的，這就導致了數(shù)字直放站的推廣，而在數(shù)字直放站中，由于選頻通道多，如在GSM選頻系統(tǒng)中，上下行可以多達24個選頻通道，而數(shù)字選頻選帶通信系統(tǒng)一般只采用一塊低成本的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)來實現(xiàn)，所以如何在數(shù)字系統(tǒng)中高效率實現(xiàn)數(shù)字ALC功率控制具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種系統(tǒng)資源占用少，響應速度快的基于FPGA的功率控制方法及裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):一種基于FPGA的功率控制方法，包括以下步驟:I)數(shù)字信號進行下混頻處理；2)第一濾波器組對下混頻處理后的數(shù)字信號進行濾波；3)增益控制模塊對濾波后的數(shù)字信號進行增益控制；4)第二濾波器組對進行增益控制后的數(shù)字信號進行濾波；5)對濾波后的數(shù)字信號進行上混頻處理；6)對上混頻處理后的數(shù)字信號進行自動電平控制。所述的步驟2)具體包括以下步驟:A)通過CIC抽取濾波器將數(shù)字信號進行抗鏡像混疊濾波，并進行降速處理；B)通過FIR抽取濾波器對經(jīng)步驟A)處理后的數(shù)字信號進行衰減補償，并進一步進行降速處理；C)通過整形濾波器對經(jīng)步驟B)處理后的數(shù)字信號進行信道的濾波選頻。所述的步驟3)具體包括以下步驟:a)將數(shù)字信號進行上變頻，并通過功率檢測單元對上變頻后的數(shù)字信號的功率進行檢測；
b)將檢測到的數(shù)字信號的實際功率值與參考功率值進行比較；若數(shù)字信號的實際功率值高于參考功率值，則執(zhí)行步驟c);若數(shù)字信號的實際功率值低于參考功率值，則執(zhí)行步驟d);若數(shù)字信號的實際功率值與參考功率值一致，則執(zhí)行步驟4):c)降低數(shù)字信號的增益值，將增益控制字存儲在存儲單元內(nèi)，執(zhí)行步驟a)；d)釋放增益控制字，提高增益值，并執(zhí)行步驟a)。數(shù)字信號每次降低的增益值為ldBm。所述的步驟4)中首先通過FIR內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)率，并對帶內(nèi)衰減進行補償，再通過CIC內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)采樣率。一種實施上述方法的基于FPGA的功率控制裝置，包括:下混頻模塊，用于對輸入的數(shù)字信號進行下混頻處理；第一濾波器組，連接下混頻模塊，用于對下混頻處理后的數(shù)字信號進行濾波；增益控制模塊，連接第一濾波器組，用于對濾波后的數(shù)字信號進行增益控制；第二濾波器組，連接增益控制模塊，用于對增益控制后的數(shù)字信號進行濾波；上混頻模塊，連接第二濾波器組，用于對濾波后的數(shù)字信號進行上混頻處理；自動電平控制模塊，連接上混頻模塊，用于對上混頻處理后的數(shù)字信號進行自動電平控制。所述的第一濾波器組包括依次連接的CIC抽取濾波器、FIR抽取濾波器和整形濾波器。所述的第二濾波器組包括FIR內(nèi)插濾波器以及設在該FIR內(nèi)插濾波器后的CIC內(nèi)插濾波器。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、資源占用少，適合低成本FPGA實現(xiàn)，低成本FPGA稀缺的算術單元僅占用一個。2、響應速度快，速度達到微秒級別，避免輸入信號過大影響后級系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的增益控制模塊的功率控制圖；圖3為本發(fā)明的裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例如圖1所示，一種基于FPGA的功率控制方法，該方法包括以下幾個步驟:步驟S 1:下混頻模塊對數(shù)字信號進行下混頻處理；步驟S2 =CIC抽取濾波器對下混頻后的數(shù)字信號進行抗鏡像混疊濾波，并進行降速處理；步驟S3 =FIR抽取濾波器對經(jīng)步驟S2處理后的數(shù)字信號進行衰減補償，并進一步進行降速處理；步驟S4:整形濾波器經(jīng)步驟S3處理后的數(shù)字信號進行信道的濾波選頻；
步驟S5:增益控制模塊對經(jīng)步驟S4濾波后的數(shù)字信號進行增益控制；步驟S6 =FIR內(nèi)插濾波器還原信號的數(shù)據(jù)率，并對帶內(nèi)衰減進行補償；步驟S7 =CIC內(nèi)插濾波器還原信號的數(shù)據(jù)采樣率；步驟S8:上混頻模塊對經(jīng)步驟S7處理后的數(shù)字信號進行上混頻處理；步驟S9:對上混頻處理后的數(shù)字信號進行自動電平控制并輸出。其中，增益控制模塊對功率的控制過程如圖2所示，數(shù)字信號經(jīng)過上混頻之后，首先進行功率檢測，計數(shù)控制單元的作用是防止尖峰脈沖的瞬時功率過大影響功率檢測結果，將功率檢測的結果與參考功率值進行比對，如果功率值過高，則發(fā)出增益值降低IdBm的命令，存儲器Gain Rom內(nèi)部存儲了降低IdBm 20dBm增益的增益控制字，每次增益降低的步進都是IdBm增益控制模塊通過增益控制字，進行增益的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)后送入上混頻模塊，上混頻模塊再將信號送入自動電平控制模塊單元，這樣循環(huán)控制從而將高功率一直控制到參考功率附近位置，而功率受控后，如果增益發(fā)生改變，也就是說增益突然變小的情況，這時候輸出功率會比參考功率值小，當差值達到一定數(shù)值時，這時候增益控制模塊則釋放增益控制字，提高增益值，再重新檢測信號功率，這樣就保證了信號在系統(tǒng)動態(tài)范圍內(nèi)的線性特性。上述功率控制的方法可以通過如圖3所示的裝置來實現(xiàn)，該裝置包括下混頻模塊UCIC抽取濾波器21、FIR抽取濾波器22、整形濾波器23、增益控制模塊3、FIR內(nèi)插濾波器4UCIC內(nèi)插濾波器42、上混頻模塊5和自動電平控制模塊6，上述部件依次連接，可用于實現(xiàn)如圖1所述的控制方法。增益控制模塊3內(nèi)設有上變頻單元、功率檢測單元、計數(shù)控制單元、比較單元等用于進行增益控制。本發(fā)明的自動電平控制在信號上混頻后進行，而由于數(shù)據(jù)速率低，增益控制則在下混頻后進行，這樣可以有效節(jié)約FPGA算術邏輯資源。
權利要求
1.一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)數(shù)字信號進行下混頻處理； 2)第一濾波器組對下混頻處理后的數(shù)字信號進行濾波； 3)增益控制模塊對濾波后的數(shù)字信號進行增益控制； 4)第二濾波器組對進行增益控制后的數(shù)字信號進行濾波； 5)對濾波后的數(shù)字信號進行上混頻處理； 6)對上混頻處理后的數(shù)字信號進行自動電平控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步驟2)具體包括以下步驟: A)通過CIC抽取濾波器將數(shù)字信號進行抗鏡像混疊濾波，并進行降速處理； B)通過FIR抽取濾波器對經(jīng)步驟A)處理后的數(shù)字信號進行衰減補償，并進一步進行降速處理； C)通過整形濾波器對經(jīng)步驟B)處理后的數(shù)字信號進行信道的濾波選頻。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步驟3)具體包括以下步驟: a)將數(shù)字信號進行上變頻，并通過功率檢測單元對上變頻后的數(shù)字信號的功率進行檢測； b)將檢測到的數(shù)字信號的實際功率值與參考功率值進行比較；若數(shù)字信號的實際功率值高于參考功率值，則執(zhí)行步驟c);若數(shù)字信號的實際功率值低于參考功率值，則執(zhí)行步驟d);若數(shù)字信號的實際功率值與參考功率值一致，則執(zhí)行步驟4)； c)降低數(shù)字信號的增益值，將增益控制字存儲在存儲單元內(nèi)，執(zhí)行步驟a)； d)釋放增益控制字，提高增益值，并執(zhí)行步驟a)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，數(shù)字信號每次降低的增益值為ldBm。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FPGA的功率控制方法，其特征在于，所述的步驟4)中首先通過FIR內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)率，并對帶內(nèi)衰減進行補償，再通過CIC內(nèi)插濾波器還原數(shù)據(jù)采樣率。
6.一種實施權利要求1所述方法的基于FPGA的功率控制裝置，其特征在于，包括: 下混頻模塊，用于對輸入的數(shù)字信號進行下混頻處理； 第一濾波器組，連接下混頻模塊，用于對下混頻處理后的數(shù)字信號進行濾波； 增益控制模塊，連接第一濾波器組，用于對濾波后的數(shù)字信號進行增益控制； 第二濾波器組，連接增益控制模塊，用于對增益控制后的數(shù)字信號進行濾波； 上混頻模塊，連接第二濾波器組，用于對濾波后的數(shù)字信號進行上混頻處理； 自動電平控制模塊，連接上混頻模塊，用于對上混頻處理后的數(shù)字信號進行自動電平控制。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于FPGA的功率控制裝置，其特征在于，所述的第一濾波器組包括依次連接的CIC抽取濾波器、FIR抽取濾波器和整形濾波器。
8.根據(jù)權利要求6所述的基于FPGA的功率控制裝置，其特征在于，所述的第二濾波器組包括FIR內(nèi)插濾波器以及設在該FIR內(nèi)插濾波器后的CIC內(nèi)插濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于FPGA的功率控制方法及裝置，其方法包括以下步驟1)數(shù)字信號進行下混頻處理；2)第一濾波器組對下混頻處理后的數(shù)字信號進行濾波；3)增益控制模塊對濾波后的數(shù)字信號進行增益控制；4)第二濾波器組對進行增益控制后的數(shù)字信號進行濾波；5)對濾波后的數(shù)字信號進行上混頻處理；6)對上混頻處理后的數(shù)字信號進行自動電平控制；其裝置包括下混頻模塊、第一濾波器組、增益控制模塊、第二濾波器組、上混頻模塊和自動電平控制模塊。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有系統(tǒng)資源占用少，響應速度快等優(yōu)點。
文檔編號H04W52/04GK103152804SQ201110404260
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者許漢銘 申請人:佳律通信設備(上海)有限公司