一种应用于chrip通信的AGC方法及系统与流程
一种应用于chrip通信的agc方法及系统
技术领域
1.本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种应用于chrip通信的agc方法及系统。
背景技术：
2.在无线通信中，由于无线信道存在衰落的特点，接收机接收到的信号在时间和频率上存在衰减。其中，由空间距离变化引起的大尺度衰落尤其明显。根据自由空间的衰减公式 ,r为距离，在100公里距离内，信号衰减范围可达100db。通常接收机正常工作的时候，需要进入接收机的功率在0dbm到-40dbm范围。因此需要接收机能够自动进行增益调节来将功率稳定到需要的范围内。
3.现有技术中，agc调节分两类。1.模拟agc，通过在中频进行模拟的信号检波，进行功率检测，然后通过反馈环路控制放大器的增益。
4.2.数字agc，通过在基带里进行数字信号处理，完成对基带信号的功率检测，然后通过控制算法完成对放大器的增益控制。常用的控制算法有a:通过在扫描不同的增益，直到检测到功率满足要求，然后完成增益控制。b：通过控制环路来进行增益调节。
5.现有技术中存在以下技术问题：1.通过模拟agc调节时，在低信噪比的时候环路的参数调节复杂，无法锁定；2.通过扫描进行的增益调节，在负信噪比的时候会存在无法检测的问题；3.通过控制环路的增益调节，环路的调节时间较长,浪费时间。
技术实现要素：
6.针对现有技术中存在的通过模拟agc调节时，在低信噪比的时候环路的参数调节复杂；通过扫描进行的增益调节，在负信噪比的时候会存在无法检测的问题；通过控制环路的增益调节，环路的调节时间较长的问题，本发明提出了一种应用于chrip通信的agc方法及系统，其目的为：通过状态机控制，保证在chirp通信中快速稳定进行增益控制。
7.为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：提供一种应用于chrip通信的agc方法，包括：s1：射频模块对射频信号进行下变频以及信号放大的增益处理，生成iq数字信号并输出到基带adc模块；s2：基带agc模块基于当前iq数字信号的功率，自动调节射频模块的增益，然后当iq数字信号的功率在阈值范围内，锁定当前增益。
8.较优的，本发明s1中，射频模块包含两级放大，为接收增益模块和滤波增益模块，并提供增益调节接口。
9.较优的，本发明接收增益模块提供的增益由低噪声放大器和跨阻放大器的组合实现，滤波增益模块提供的增益由滤波器实现。
10.较优的，本发明s2中，基带agc模块具体包括：
s2.1：对接收端的iq数字信号按照当前增益查表中的数字增益进行放大；s2.2：计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率；s2.3：增益调节状态机根据当前iq数字信号的功率对增益查表中增益索引进行调节，包括：粗调阶段、精调阶段和锁定阶段；s2.4:调节过程中将当前的增益配置通过apb接口写入射频模块；s2.5：然后重复s2.1-s2.4，直到增益调节状态机进入锁定状态，锁定状态即当iq数字信号的功率在阈值范围内，则在一段时间内进行功率检测，如果在检测时间内，功率都处于阈值范围内，则进入锁定状态。
11.较优的，本发明s2.2中计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率的公式为：其中，n=32， 表示信号的实部， 表示信号的虚部。
12.本发明还提出了一种应用于chrip通信的agc系统，包括：射频模块：负责对射频信号进行下变频以及信号放大的增益处理，生成iq数字信号并输出到基带agc模块；基带agc模块：基于当前iq数字信号的功率，自动调节射频模块的增益，然后当iq数字信号的功率在阈值范围内，锁定当前增益。
13.较优的，本发明射频模块包含两级放大，为接收增益模块和滤波增益模块，并提供增益调节接口。
14.较优的，本发明接收增益模块提供的增益由低噪声放大器和跨阻放大器的组合实现，滤波增益模块提供的增益由滤波器实现。
15.较优的，本发明基带agc模块具体包括：数字放大：对接收端的iq数字信号按照当前增益查表中的数字增益进行放大；数字功率：计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率；增益调节状态机：增益调节状态机根据当前iq数字信号的功率对增益查表中增益索引进行调节，包括：粗调阶段、精调阶段和锁定阶段；控制接口:调节过程中将当前的增益配置通过apb接口写入射频模块；增益查表：然后重复上述操作，直到增益调节状态机进入锁定状态，锁定状态即当iq数字信号的功率在阈值范围内，则在一段时间内进行功率检测，如果在检测时间内，功率都处于阈值范围内，则进入锁定状态。
16.较优的，本发明计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率的公式为：其中，n=32， 表示信号的实部， 表示信号的虚部。
17.相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：1.本发明中，由于采用纯数字实现信号的增益控制，在实现过程中就可以完成算
法逻辑的仿真，可以避免模拟后期调试的不可预见性。同时，因为不再采用传统的环路增益控制，使用增益调节状态机配合增益查表能够实现更快的增益控制，减少了环路的稳定时间。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1是本发明实施例1的的系统示意图。
20.图2是本发明实施例1的基带agc模块系统示意图。
21.图3是本发明实施例1的增益控制状态机调节示意图。
22.图4是本发明实施例1的iq数字信号调节过程示意图。
23.图5是本发明实施例1的信号的帧结构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
25.实施例1：在某一基于chirp扩频的通信系统中，接收机需要在增益范围为4-94db的范围内正确放大射频信号。信号的帧结构如图5所示。
26.本实施例1需要在同步信号到来时进行增益调节并稳定，保证payload段的信号功率稳定在-16到-22db范围内。因此提出了一种应用于chrip通信的agc方法，如图1所示，包括：s1：射频模块对射频信号进行下变频以及信号放大的增益处理，生成iq数字信号并输出到基带adc模块，进行功率判断。射频模块包含两级放大，为接收增益模块和滤波增益模块，接收增益模块提供的增益由低噪声放大器和跨阻放大器的组合实现，滤波增益模块提供的增益由滤波器实现，并提供增益调节接口。
27.s2：基带agc模块基于当前iq数字信号的功率，自动调节射频模块的增益，然后当iq数字信号的功率在阈值范围内，锁定当前增益。如图2所示，基带agc模块具体包括：s2.1：对接收端的iq数字信号按照当前增益查表中的数字增益进行放大；即对接收端的iq数字信号乘以相应的数，数的大小由增益查表中数字增益决定。用于在信号功率小于接收机灵敏度，但检测模块对于功率有一点要求的时候进行数字放大，提高信号功率。
28.s2.2：计算32个采样点内放大后iq数字信号的平均功率；公式为：
其中，n=32， 表示信号的实部， 表示信号的虚部。
29.在低信噪比的情况下，信号瞬时功率变化较大，无法正常评估当前信号大小，因此需要进行平均，同时由于chirp信号的恒模特性，信号峰均比低，因此不需要采用较长的平均时间。
30.s2.3：如图3所示，增益调节状态机根据当前iq数字信号的功率对增益查表中增益索引进行调节，包括：粗调阶段（下列粗调步骤）、精调阶段（下列精调步骤）和锁定阶段（锁定检测和锁定步骤），具体为：idle：复位后的默认状态，用于初始化变量设置。
31.粗调：用于大范围调节增益，用于快速稳定信号不溢出。在状态时，如果信号功率大于-10dbfs，进入粗减增益，如果信号小于-40dbfs，进入粗加增益状态。
32.粗调加增益：将增益索引加4，即信号增大12db。
33.粗调减增益：将增益索引减6，即信号减小18db。
34.精调：在粗调状态，已经将信号调到一个数字不溢出以及不会太小状态，此时需要精调进行小范围的增益调节，将信号最终稳定在需要的功率范围内。
35.精调加增益：将增益索引加1，即信号增大3db。
36.精调减增益：将增益索引减1，即信号减小3db。
37.锁定检测：当精调功率在目标范围内之后，需要在一段时间内进行功率检测，如果在检测时间内，功率没有出现过低或者过小之后，则进入锁定状态。
38.锁定：锁定状态增益不再改变，除非信号功率溢出或者小于设定门限一定时间，则agc退出锁定状态，重新进入粗调。
39.s2.4:调节过程中将当前的增益配置通过apb接口写入射频模块；s2.5：然后重复s2.1-s2.4，直到增益调节状态机进入锁定状态；为了快速实现正确的增益设置，通过一个增益查表将各级进行组合，每3db步进进行组合，状态机只需要进行index的增加或减少即可实现不同的增益步进，增益查表内容如下：增益索引数字增益滤波器增益接收增益总增益0004410347206410309413401241650154196018422702142580244289027431
10030434110334371203644013034043140640461509404916012405217015405518018405819021406120024406421027406722030407023033407324036407625021587926024588227027588528030588829033589130036589431336589732636581003393658103本实施例1的调节示意图如图4所示，其中：粗调阶段时，快速调节信号大小，因为初始阶段增益会偏大，导致信号超出adc范围，此时步进为18db。
40.精调阶段时，因为此时adc已经能正常采集数据，以此用于精确的稳定信号在一定功率范围内，此时步进为3db。
41.锁定阶段时，保持增益，直到信号不满足功率要求时，退出锁定状态。
42.本发明还提出了一种应用于chrip通信的agc系统，包括：射频模块：负责对射频信号进行下变频以及信号放大的增益处理，生成iq数字信号并输出到基带agc模块；射频模块包含两级放大，为接收增益模块和滤波增益模块，并提供增益调节接口。接收增益模块提供的增益由低噪声放大器和跨阻放大器的组合实现，滤波增益模块提供的增益由滤波器实现。
43.基带agc模块：基于当前iq数字信号的功率，自动调节射频模块的增益，然后当iq数字信号的功率在阈值范围内，锁定当前增益。基带agc模块具体包括：数字放大：对接收端的iq数字信号按照当前增益查表中的数字增益进行放大；数字功率：计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率；公式为：
其中，n=32， 表示信号的实部， 表示信号的虚部。
44.增益调节状态机：增益调节状态机根据当前iq数字信号的功率对增益查表中增益索引进行调节，包括：粗调阶段、精调阶段和锁定阶段；控制接口:调节过程中将当前的增益配置通过apb接口写入射频模块；增益查表：然后重复上述操作，直到增益调节状态机进入锁定状态。
45.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种应用于chrip通信的agc方法，其特征在于，包括：s1：射频模块对射频信号进行下变频以及信号放大的增益处理，生成iq数字信号并输出到基带adc模块；s2：基带agc模块基于当前iq数字信号的功率，自动调节射频模块的增益，然后当iq数字信号的功率在阈值范围内，锁定当前增益。2.根据权利要求1所述的一种应用于chrip通信的agc方法，其特征在于，s1中，射频模块包含两级放大，为接收增益模块和滤波增益模块，并提供增益调节接口。3.根据权利要求2所述的一种应用于chrip通信的agc方法，其特征在于，接收增益模块提供的增益由低噪声放大器和跨阻放大器的组合实现，滤波增益模块提供的增益由滤波器实现。4.根据权利要求1所述的一种应用于chrip通信的agc方法，其特征在于，s2中，基带agc模块具体包括：s2.1：对接收端的iq数字信号按照当前增益查表中的数字增益进行放大；s2.2：计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率；s2.3：增益调节状态机根据当前iq数字信号的功率对增益查表中增益索引进行调节，包括：粗调阶段、精调阶段和锁定阶段；s2.4：调节过程中将当前的增益配置通过apb接口写入射频模块；s2.5：然后重复s2.1-s2.4，直到增益调节状态机进入锁定状态，锁定状态即当iq数字信号的功率在阈值范围内，则在一段时间内进行功率检测，如果在检测时间内，功率都处于阈值范围内，则进入锁定状态。5.根据权利要求4所述的一种应用于chrip通信的agc方法，其特征在于，s2.2中计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率的公式为：其中，n=32，表示信号的实部，表示信号的虚部。6.一种应用于chrip通信的agc系统，其特征在于，包括：射频模块：负责对射频信号进行下变频以及信号放大的增益处理，生成iq数字信号并输出到基带agc模块；基带agc模块：基于当前iq数字信号的功率，自动调节射频模块的增益，然后当iq数字信号的功率在阈值范围内，锁定当前增益。7.根据权利要求6所述的一种应用于chrip通信的agc系统，其特征在于，射频模块包含两级放大，为接收增益模块和滤波增益模块，并提供增益调节接口。8.根据权利要求7所述的一种应用于chrip通信的agc系统，其特征在于，接收增益模块提供的增益由低噪声放大器和跨阻放大器的组合实现，滤波增益模块提供的增益由滤波器实现。9.根据权利要求6所述的一种应用于chrip通信的agc系统，其特征在于，基带agc模块具体包括：
数字放大：对接收端的iq数字信号按照当前增益查表中的数字增益进行放大；数字功率：计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率；增益调节状态机：增益调节状态机根据当前iq数字信号的功率对增益查表中增益索引进行调节，包括：粗调阶段、精调阶段和锁定阶段；控制接口:调节过程中将当前的增益配置通过apb接口写入射频模块；增益查表：然后重复上述操作，直到增益调节状态机进入锁定状态，锁定状态即当iq数字信号的功率在阈值范围内，则在一段时间内进行功率检测，如果在检测时间内，功率都处于阈值范围内，则进入锁定状态。10.根据权利要求9所述的一种应用于chrip通信的agc系统，其特征在于，计算接收端某一段时间内放大后iq数字信号的平均功率的公式为：其中，n=32，表示信号的实部，表示信号的虚部。
技术总结
本发明公开了一种应用于chrip通信的AGC方法及系统，针对现有技术中存在的通过模拟AGC调节时，在低信噪比的时候环路的参数调节复杂；通过扫描进行的增益调节，在负信噪比的时候会存在无法检测的问题；通过控制环路的增益调节，环路的调节时间较长的问题，本发明的方案包括：RF模块对射频信号进行下变频以及信号放大的增益处理，生成IQ数字信号并输出到基带ADC模块；基带AGC模块基于当前IQ数字信号的功率，自动调节射频模块的增益，然后当IQ数字信号的功率在阈值范围内，锁定当前增益。其目的为：通过状态机控制，保证在chirp通信中快速稳定进行增益控制。稳定进行增益控制。稳定进行增益控制。
