[发明专利]正交频分复用接收机中的自动增益控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于无线数字通信技术领域，具体涉及一种时域同步的正交频分复用系统的频 域自动增益控制系统以及方法。

背景技术

OFDM(正交频分复用)是一种多载波调制技术，主要思想是将高速数据信号转换成并 行的低速子数据流，随后调制到每个正交的子信道上进行传输。理想情况下，各正交信道 上的信号没有相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道 上的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。由于其频谱效率高、能 较容易的对付多径传播引起的符号间干扰，因而在无线移动通信中得到了越来越多的应 用，并且被普遍认为是未来4G的核心技术。

OFDM系统是突发传输系统，即用户产生业务时才再进行传输和解码，这就要求OFDM 接收机能够快速检测接收信号的功率并进行合适的增益设置和帧同步。在OFDM接收机 中，接收机输出信号水平取决于输入信号电平和接收机的增益。由于各种原因(包括发射 机的功率大小、接收机距离发射机距离的远近、信号在传播过程中的传播条件的变化、接 收机的环境变化等)，接收机的输入信号变化范围往往很大，最强信号和最弱信号之间相 差甚至可达几十分贝。为克服外界各种因素对接收机输入信号的影响，及正交频分复用系 统时域峰均比(PAR)较高的特点，需要使用自动增益控制(AGC)技术，使得输入信号电平 稳定在接收机的动态范围之内；另一方面，对于使用多调制方案的系统，满足最小性能水 平可能要求显著的动态范围，以便适应多个衰落信道的不同SNR要求，比如对相同误比特 率(BER)性能的16QAM和QPSK调制方式，前者的SNR要求更高。为了在系统的动态 范围内保持可以接受的SNR，接收机也需要使用AGC技术。

传统自动增益控制方法使用信号时域的能量作为衡量标准来产生用于接收机放大器 的增益值，此时如果所取的用来进行能量估计的数据点数如果过少，由于正交频分复用本 身时域高峰均比的特点，能量估计值会相差很大，并且由于反馈回路具有时间延迟，过快 的功率调节速度使得反馈回路可能变成振荡器，可能在功率水平上产生乒乓(ping-pang) 效应。

由于自动增益建立在数据包或者数据帧的基础上，使用传统的自动增益控制方法，从 设置新的增益到信号达到新的增益之间的时间中信号处于不可预知的震荡状态，在有效数 据信号传输过程中调整放大器的增益会影响接收机中用于时域同步的相关器的正常工作， 使得数据无法正常接收，从而提高了误码率。另一方面，由于数字控制环路存在不可避免 的时间延迟，会造成一段时间内的功率估计值偏小，此时如果调整增益，则增益会偏大， 而OFDM信号的时域存在很多的尖峰，过大的尖峰输出造成在模拟电路中出现一段时间的 缓降现象，有时会造成A/D模块的满电平输出，提高了误码率。

以往的OFDM接收系统的突发信号检测在射频部分完成，它是通过包络检波和电桥网 络实现的。由于RF包络检波器存在延时，当RF包络检波器输出大于电桥网络的某一参考 电压值时，系统检测到信号的传输，此时已经有一部分帧头部有用训练新号丢失，不利于 OFDM接收系统帧同步、频率同步的进行。同时，RF模拟器件比较容易受到干扰，器件 本身具有一定的分离特性，导致突发信号检测精度不够高，容易受到环境影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新的正交频分复用接收机的自动增益 控制的系统和方法。

正交频分复用接收机系统中的天线依次与带通滤波器、射频放大器、正交解调器、模 数转换器、时域功率处理器、增益控制器、基带数字增益放大器、帧同步判决器、频域均 衡器、解码器、频域处理器以及增益产生器相连接。如图1所示，其中时域功率处理器， 增益控制器、基带数字增益放大器、频域功率处理器以及增益产生器组成自动增益控制系 统，其中：

时域功率处理器由平方器、缓冲器、第一加法器、第一寄存器、除法器、对数器、第 一乘法器、第二加法器、第二寄存器以及第二乘法器一次相连接组成。

频域处理器由与比较判决器以及能量估算器相连接组成。

信号检波与同步之间利用时间同步时能信号和增益保持的反馈信号保持在一定时间 内，接收数据的增益保持不变，避免因为增益的变化导致同步处理器中的相关器的不正常 工作。

自动增益控制方法包括如下步骤：