[发明专利]一种自动增益控制装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种自动增益控制装置及其方法。

背景技术

在一般的通信系统中，通常使用自动增益控制（AGC，Automatic Gain Control）来自适应输入信号的幅度，方便数据的后续处理。AGC系统中，通过调节模拟可变增益放大器（AVGA，Analog Variable Gain Amplifier）或者数字可变增益放大器（DVGA，Digital Variable Gain Amplifier）实现信号增益自适应。AVGA作用于ADC（模数转换器）的输入，使其稳定在一个目标值附近，尽量避免ADC转换后的数字信号分辨率过小或者饱和的现象，DVGA作用于数字处理的输入端，以保证输出信号满足后续数字处理的需要，如同步、解调等。

现有技术中，实现AVGA和DVGA的自动增益控制的典型结构包括VGA（VGA，Variable Gain Amplifier）、误差控制器和环路滤波器，误差控制器常基于峰值检测器、平方根控制器或平均绝对误差控制器实现。采用峰值检测器的AGC系统无需乘法运算，运算量小，缺点在于抗干扰能力差，特别是大脉冲干扰；平方根控器结构简单，稳定性好，但运算量稍大；平均绝对误差控制器算法相对简单，但稳定性稍差。环路滤波器是一个积分过程，其系数的选取直接影响AGC的收敛速度和增益精度。此外，为了增大增益的调整范围，增益值通常转换成以10为底的LOG值，但同时增加了运算的复杂性。

另外，在多种信号处理系统中，模数转换器（ADC）的输出速率往往偏高，需要降采样处理。降采样比较常用的方法是采用梳状滤波器（CIC，Cascaded Integrator Comb），但其只适合采样率远大于信号带宽的情况，不合适做低倍抽取；半带滤波器（HB,Half band）用于2倍抽取，具有系数少，运算量小的优点，但其过宽过渡带，不适合做最后一级抽取；一般的FIR（Finite Impulse Response，有限长单位冲激响应）滤波器实现的抽取，能够满足通带衰减小、阻带衰减大、过渡带窄的需要，但阶数往往很高，运算量大，复杂度高。

综上所述，本申请人致力于解决低倍降采样以及AGC控制的性能和复杂性的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种自动增益控制装置及其方法，能够减少降采样运算量以及信号失真，还能够扩大自动增益动态范围，使得系数更新时间可控，且不存在环路收敛时间的问题，结构简单，硬件资源消耗小。

实现上述目的的技术方案是：

一种自动增益控制装置，包括模拟VGA、ADC、数字VGA、降采样单元、功率计算单元、模拟AGC控制器和数字AGC控制器；所述模拟VGA、ADC、降采样单元和数字VGA依次连接；所述功率计算单元分别连接降采样单元、模拟AGC控制器和数字AGC控制器；所述模拟AGC控制器分别连接模拟VGA和数字AGC控制器；所述数字AGC控制器连接数字VGA，其中：

降采样模块，用于对所述ADC的输出信号进行降采样，降低数据速率后，输出给所述功率计算单元和数字VGA；

功率计算单元，用于对降采样后的数据在一固定长度内计算功率平均值，将得到的功率均值传给所述模拟AGC控制器和数字AGC控制器；

模拟AGC控制器，根据所述功率均值与第一预设参考功率计算所述模拟VGA的增益系数，并传给所述模拟VGA和数字AGC控制器；

数字AGC控制器，利用所述模拟VGA的增益系数增益所述功率均值，然后根据增益后的功率均值与第二预设参考功率计算幅度增益系数，前馈给所述数字VGA。

上述的自动增益控制装置中，所述降采样模块包括依次级联的若干个半带滤波器和一个FIR滤波器，其中：

每一个半带滤波器后进行一次2倍的抽取；

FIR滤波器进行最后一级抽取。

上述的自动增益控制装置中，所述功率计算单元包括平方器、累加器和计数器，其中：

平方器，用于对所述降采样单元的输出取平方，将取得的平方值传给所述累加器；

累加器，用于将接收的平方值累加，得到的累加和求平均后传输给所述模拟AGC控制器和数字AGC控制器；

计数器，用于控制输入信号的长度，实现AGC系数更新时间可控。

上述的自动增益控制装置中，所述模拟AGC控制器包括对数计算单元、减法器、加法器、寄存器和模拟增益系数单元，其中：

对数计算单元，将所述功率均值转成LOG值；