一種應用于chrip通信的AGC方法及系統與流程
一種應用于chrip通信的agc方法及系統
技術領域
1.本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種應用于chrip通信的agc方法及系統。
背景技術：
2.在無線通信中，由于無線信道存在衰落的特點，接收機接收到的信號在時間和頻率上存在衰減。其中，由空間距離變化引起的大尺度衰落尤其明顯。根據自由空間的衰減公式 ,r為距離，在100公里距離內，信號衰減范圍可達100db。通常接收機正常工作的時候，需要進入接收機的功率在0dbm到-40dbm范圍。因此需要接收機能夠自動進行增益調節來將功率穩定到需要的范圍內。
3.現有技術中，agc調節分兩類。1.模擬agc，通過在中頻進行模擬的信號檢波，進行功率檢測，然后通過反饋環路控制放大器的增益。
4.2.數字agc，通過在基帶里進行數字信號處理，完成對基帶信號的功率檢測，然后通過控制算法完成對放大器的增益控制。常用的控制算法有a:通過在掃描不同的增益，直到檢測到功率滿足要求，然后完成增益控制。b：通過控制環路來進行增益調節。
5.現有技術中存在以下技術問題：1.通過模擬agc調節時，在低信噪比的時候環路的參數調節復雜，無法鎖定；2.通過掃描進行的增益調節，在負信噪比的時候會存在無法檢測的問題；3.通過控制環路的增益調節，環路的調節時間較長,浪費時間。
技術實現要素：
6.針對現有技術中存在的通過模擬agc調節時，在低信噪比的時候環路的參數調節復雜；通過掃描進行的增益調節，在負信噪比的時候會存在無法檢測的問題；通過控制環路的增益調節，環路的調節時間較長的問題，本發明提出了一種應用于chrip通信的agc方法及系統，其目的為：通過狀態機控制，保證在chirp通信中快速穩定進行增益控制。
7.為實現上述目的本發明所采用的技術方案是：提供一種應用于chrip通信的agc方法，包括：s1：射頻模塊對射頻信號進行下變頻以及信號放大的增益處理，生成iq數字信號并輸出到基帶adc模塊；s2：基帶agc模塊基于當前iq數字信號的功率，自動調節射頻模塊的增益，然后當iq數字信號的功率在閾值范圍內，鎖定當前增益。
8.較優的，本發明s1中，射頻模塊包含兩級放大，為接收增益模塊和濾波增益模塊，并提供增益調節接口。
9.較優的，本發明接收增益模塊提供的增益由低噪聲放大器和跨阻放大器的組合實現，濾波增益模塊提供的增益由濾波器實現。
10.較優的，本發明s2中，基帶agc模塊具體包括：
s2.1：對接收端的iq數字信號按照當前增益查表中的數字增益進行放大；s2.2：計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率；s2.3：增益調節狀態機根據當前iq數字信號的功率對增益查表中增益索引進行調節，包括：粗調階段、精調階段和鎖定階段；s2.4:調節過程中將當前的增益配置通過apb接口寫入射頻模塊；s2.5：然后重復s2.1-s2.4，直到增益調節狀態機進入鎖定狀態，鎖定狀態即當iq數字信號的功率在閾值范圍內，則在一段時間內進行功率檢測，如果在檢測時間內，功率都處于閾值范圍內，則進入鎖定狀態。
11.較優的，本發明s2.2中計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率的公式為：其中，n=32， 表示信號的實部， 表示信號的虛部。
12.本發明還提出了一種應用于chrip通信的agc系統，包括：射頻模塊：負責對射頻信號進行下變頻以及信號放大的增益處理，生成iq數字信號并輸出到基帶agc模塊；基帶agc模塊：基于當前iq數字信號的功率，自動調節射頻模塊的增益，然后當iq數字信號的功率在閾值范圍內，鎖定當前增益。
13.較優的，本發明射頻模塊包含兩級放大，為接收增益模塊和濾波增益模塊，并提供增益調節接口。
14.較優的，本發明接收增益模塊提供的增益由低噪聲放大器和跨阻放大器的組合實現，濾波增益模塊提供的增益由濾波器實現。
15.較優的，本發明基帶agc模塊具體包括：數字放大：對接收端的iq數字信號按照當前增益查表中的數字增益進行放大；數字功率：計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率；增益調節狀態機：增益調節狀態機根據當前iq數字信號的功率對增益查表中增益索引進行調節，包括：粗調階段、精調階段和鎖定階段；控制接口:調節過程中將當前的增益配置通過apb接口寫入射頻模塊；增益查表：然后重復上述操作，直到增益調節狀態機進入鎖定狀態，鎖定狀態即當iq數字信號的功率在閾值范圍內，則在一段時間內進行功率檢測，如果在檢測時間內，功率都處于閾值范圍內，則進入鎖定狀態。
16.較優的，本發明計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率的公式為：其中，n=32， 表示信號的實部， 表示信號的虛部。
17.相比現有技術，本發明的技術方案具有如下優點/有益效果：1.本發明中，由于采用純數字實現信號的增益控制，在實現過程中就可以完成算
法邏輯的仿真，可以避免模擬后期調試的不可預見性。同時，因為不再采用傳統的環路增益控制，使用增益調節狀態機配合增益查表能夠實現更快的增益控制，減少了環路的穩定時間。
附圖說明
18.為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
19.圖1是本發明實施例1的的系統示意圖。
20.圖2是本發明實施例1的基帶agc模塊系統示意圖。
21.圖3是本發明實施例1的增益控制狀態機調節示意圖。
22.圖4是本發明實施例1的iq數字信號調節過程示意圖。
23.圖5是本發明實施例1的信號的幀結構示意圖。
具體實施方式
24.為使本發明目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發明的一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。因此，以下提供的本發明的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施方式。
25.實施例1：在某一基于chirp擴頻的通信系統中，接收機需要在增益范圍為4-94db的范圍內正確放大射頻信號。信號的幀結構如圖5所示。
26.本實施例1需要在同步信號到來時進行增益調節并穩定，保證payload段的信號功率穩定在-16到-22db范圍內。因此提出了一種應用于chrip通信的agc方法，如圖1所示，包括：s1：射頻模塊對射頻信號進行下變頻以及信號放大的增益處理，生成iq數字信號并輸出到基帶adc模塊，進行功率判斷。射頻模塊包含兩級放大，為接收增益模塊和濾波增益模塊，接收增益模塊提供的增益由低噪聲放大器和跨阻放大器的組合實現，濾波增益模塊提供的增益由濾波器實現，并提供增益調節接口。
27.s2：基帶agc模塊基于當前iq數字信號的功率，自動調節射頻模塊的增益，然后當iq數字信號的功率在閾值范圍內，鎖定當前增益。如圖2所示，基帶agc模塊具體包括：s2.1：對接收端的iq數字信號按照當前增益查表中的數字增益進行放大；即對接收端的iq數字信號乘以相應的數，數的大小由增益查表中數字增益決定。用于在信號功率小于接收機靈敏度，但檢測模塊對于功率有一點要求的時候進行數字放大，提高信號功率。
28.s2.2：計算32個采樣點內放大后iq數字信號的平均功率；公式為：
其中，n=32， 表示信號的實部， 表示信號的虛部。
29.在低信噪比的情況下，信號瞬時功率變化較大，無法正常評估當前信號大小，因此需要進行平均，同時由于chirp信號的恒模特性，信號峰均比低，因此不需要采用較長的平均時間。
30.s2.3：如圖3所示，增益調節狀態機根據當前iq數字信號的功率對增益查表中增益索引進行調節，包括：粗調階段（下列粗調步驟）、精調階段（下列精調步驟）和鎖定階段（鎖定檢測和鎖定步驟），具體為：idle：復位后的默認狀態，用于初始化變量設置。
31.粗調：用于大范圍調節增益，用于快速穩定信號不溢出。在狀態時，如果信號功率大于-10dbfs，進入粗減增益，如果信號小于-40dbfs，進入粗加增益狀態。
32.粗調加增益：將增益索引加4，即信號增大12db。
33.粗調減增益：將增益索引減6，即信號減小18db。
34.精調：在粗調狀態，已經將信號調到一個數字不溢出以及不會太小狀態，此時需要精調進行小范圍的增益調節，將信號最終穩定在需要的功率范圍內。
35.精調加增益：將增益索引加1，即信號增大3db。
36.精調減增益：將增益索引減1，即信號減小3db。
37.鎖定檢測：當精調功率在目標范圍內之后，需要在一段時間內進行功率檢測，如果在檢測時間內，功率沒有出現過低或者過小之后，則進入鎖定狀態。
38.鎖定：鎖定狀態增益不再改變，除非信號功率溢出或者小于設定門限一定時間，則agc退出鎖定狀態，重新進入粗調。
39.s2.4:調節過程中將當前的增益配置通過apb接口寫入射頻模塊；s2.5：然后重復s2.1-s2.4，直到增益調節狀態機進入鎖定狀態；為了快速實現正確的增益設置，通過一個增益查表將各級進行組合，每3db步進進行組合，狀態機只需要進行index的增加或減少即可實現不同的增益步進，增益查表內容如下：增益索引數字增益濾波器增益接收增益總增益0004410347206410309413401241650154196018422702142580244289027431
10030434110334371203644013034043140640461509404916012405217015405518018405819021406120024406421027406722030407023033407324036407625021587926024588227027588528030588829033589130036589431336589732636581003393658103本實施例1的調節示意圖如圖4所示，其中：粗調階段時，快速調節信號大小，因為初始階段增益會偏大，導致信號超出adc范圍，此時步進為18db。
40.精調階段時，因為此時adc已經能正常采集數據，以此用于精確的穩定信號在一定功率范圍內，此時步進為3db。
41.鎖定階段時，保持增益，直到信號不滿足功率要求時，退出鎖定狀態。
42.本發明還提出了一種應用于chrip通信的agc系統，包括：射頻模塊：負責對射頻信號進行下變頻以及信號放大的增益處理，生成iq數字信號并輸出到基帶agc模塊；射頻模塊包含兩級放大，為接收增益模塊和濾波增益模塊，并提供增益調節接口。接收增益模塊提供的增益由低噪聲放大器和跨阻放大器的組合實現，濾波增益模塊提供的增益由濾波器實現。
43.基帶agc模塊：基于當前iq數字信號的功率，自動調節射頻模塊的增益，然后當iq數字信號的功率在閾值范圍內，鎖定當前增益。基帶agc模塊具體包括：數字放大：對接收端的iq數字信號按照當前增益查表中的數字增益進行放大；數字功率：計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率；公式為：
其中，n=32， 表示信號的實部， 表示信號的虛部。
44.增益調節狀態機：增益調節狀態機根據當前iq數字信號的功率對增益查表中增益索引進行調節，包括：粗調階段、精調階段和鎖定階段；控制接口:調節過程中將當前的增益配置通過apb接口寫入射頻模塊；增益查表：然后重復上述操作，直到增益調節狀態機進入鎖定狀態。
45.以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本發明的限制，本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和范圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
技術特征：
1.一種應用于chrip通信的agc方法，其特征在于，包括：s1：射頻模塊對射頻信號進行下變頻以及信號放大的增益處理，生成iq數字信號并輸出到基帶adc模塊；s2：基帶agc模塊基于當前iq數字信號的功率，自動調節射頻模塊的增益，然后當iq數字信號的功率在閾值范圍內，鎖定當前增益。2.根據權利要求1所述的一種應用于chrip通信的agc方法，其特征在于，s1中，射頻模塊包含兩級放大，為接收增益模塊和濾波增益模塊，并提供增益調節接口。3.根據權利要求2所述的一種應用于chrip通信的agc方法，其特征在于，接收增益模塊提供的增益由低噪聲放大器和跨阻放大器的組合實現，濾波增益模塊提供的增益由濾波器實現。4.根據權利要求1所述的一種應用于chrip通信的agc方法，其特征在于，s2中，基帶agc模塊具體包括：s2.1：對接收端的iq數字信號按照當前增益查表中的數字增益進行放大；s2.2：計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率；s2.3：增益調節狀態機根據當前iq數字信號的功率對增益查表中增益索引進行調節，包括：粗調階段、精調階段和鎖定階段；s2.4：調節過程中將當前的增益配置通過apb接口寫入射頻模塊；s2.5：然后重復s2.1-s2.4，直到增益調節狀態機進入鎖定狀態，鎖定狀態即當iq數字信號的功率在閾值范圍內，則在一段時間內進行功率檢測，如果在檢測時間內，功率都處于閾值范圍內，則進入鎖定狀態。5.根據權利要求4所述的一種應用于chrip通信的agc方法，其特征在于，s2.2中計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率的公式為：其中，n=32，表示信號的實部，表示信號的虛部。6.一種應用于chrip通信的agc系統，其特征在于，包括：射頻模塊：負責對射頻信號進行下變頻以及信號放大的增益處理，生成iq數字信號并輸出到基帶agc模塊；基帶agc模塊：基于當前iq數字信號的功率，自動調節射頻模塊的增益，然后當iq數字信號的功率在閾值范圍內，鎖定當前增益。7.根據權利要求6所述的一種應用于chrip通信的agc系統，其特征在于，射頻模塊包含兩級放大，為接收增益模塊和濾波增益模塊，并提供增益調節接口。8.根據權利要求7所述的一種應用于chrip通信的agc系統，其特征在于，接收增益模塊提供的增益由低噪聲放大器和跨阻放大器的組合實現，濾波增益模塊提供的增益由濾波器實現。9.根據權利要求6所述的一種應用于chrip通信的agc系統，其特征在于，基帶agc模塊具體包括：
數字放大：對接收端的iq數字信號按照當前增益查表中的數字增益進行放大；數字功率：計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率；增益調節狀態機：增益調節狀態機根據當前iq數字信號的功率對增益查表中增益索引進行調節，包括：粗調階段、精調階段和鎖定階段；控制接口:調節過程中將當前的增益配置通過apb接口寫入射頻模塊；增益查表：然后重復上述操作，直到增益調節狀態機進入鎖定狀態，鎖定狀態即當iq數字信號的功率在閾值范圍內，則在一段時間內進行功率檢測，如果在檢測時間內，功率都處于閾值范圍內，則進入鎖定狀態。10.根據權利要求9所述的一種應用于chrip通信的agc系統，其特征在于，計算接收端某一段時間內放大后iq數字信號的平均功率的公式為：其中，n=32，表示信號的實部，表示信號的虛部。
技術總結
本發明公開了一種應用于chrip通信的AGC方法及系統，針對現有技術中存在的通過模擬AGC調節時，在低信噪比的時候環路的參數調節復雜；通過掃描進行的增益調節，在負信噪比的時候會存在無法檢測的問題；通過控制環路的增益調節，環路的調節時間較長的問題，本發明的方案包括：RF模塊對射頻信號進行下變頻以及信號放大的增益處理，生成IQ數字信號并輸出到基帶ADC模塊；基帶AGC模塊基于當前IQ數字信號的功率，自動調節射頻模塊的增益，然后當IQ數字信號的功率在閾值范圍內，鎖定當前增益。其目的為：通過狀態機控制，保證在chirp通信中快速穩定進行增益控制。穩定進行增益控制。穩定進行增益控制。
