自動增益控制的實現方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種自動增益控制的實現方法及裝置，該方法包括：計算小區的AGC實際值；根據AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整小區內的所有天線的數據信號功率，并發送調整功率后的數據信號進行數字信號處理。通過本發明，區分小區，將小區內的所有天線的數據信號功率調整到合適范圍內，保證后級數字信號處理的線性范圍，保持系統的線性度，提升了系統的性能。相對于后級數字信號處理模塊采用動態比例調整的方法，節省了后級的處理時間，減少了后級處理的復雜度，從總體上降低了系統成本，提高了處理性能。另外，相對于后級數字信號處理模塊采用固定比例調整的方法，防止數據處理超出范圍，避免數據溢出的問題，改善了系統性能。
【專利說明】自動增益控制的實現方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種自動增益控制的實現方法及裝置。
【背景技術】
[0002]第三代合作伙伴計劃(3rdGeneration Partnership Project,簡稱為 3GPP)長期演進(Long-Term Evolution,簡稱為LTE)系統中涉及時頻域變換,使用了大量的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱為 FFT) / 快速傅里葉逆變換(Inverse FastFourier Transformation,簡稱為IFFT)處理。在上行接收方,需要進行時域數據到頻域數據的轉換，因此也使用了 FFT處理，對接收數據進行了時頻域轉換等信號處理功能。自動增益控制(Automatic Gain Control,簡稱為AGC)技術廣泛應用于通信領域,用于將接收信號功率調整到合適的線性范圍內，保持系統處理的線性度，進而提升系統性能。
[0003]自動增益控制裝置是一種在無線電系統中得到廣泛應用的裝置，依據負反饋的原理進行工作，主要解決在接收系統中接收到的信號強弱變化導致系統性能惡化的問題。通過對信號功率的調節，來改變接收系統處理的信號強弱，使它滿足系統的線性工作范圍，進而達到提升系統性能的目的。在現實環境中，由于受發射功率大小、收發距離遠近、電波傳播衰落等各種因素的影響，接收機所接收的信號強弱變化范圍很大。如果接收機增益不變，則信號太強或太弱時，會造成接收機的飽和或偏離線性工作范圍，降低系統的處理性能。由于射頻前端芯片內部AGC的動態范圍不滿足整個接收系統的工作要求，因此在接收機中可以增加一個AGC裝置以保證接收機的動態范圍。
[0004]LTE系統中，在接收端收到天線時域數據后，基帶物理層會對這些天線數據的信號進行時域和頻域數據的處理，以及FFT處理，完成時域到頻域的數據轉換。在數據處理過程中，需要考慮到上行接收天線的信號功率范圍，盡量要滿足信號處理的動態范圍，確保處理器能夠工作在線性范圍內，有助于提高系統的處理性能。
[0005]目前的常用方法是:當接收端射頻前端芯片內部的動態范圍不滿足整個系統的線性范圍時，可以采用由后級數字信號處理模塊來主動實施動態比例調整的措施，來完成信號處理的功能，但這會增加后級處理的復雜度和處理時間的長度。也可以在后級數字信號處理模塊采用固定比例調整的措施，這可以節省處理地復雜度和時間長度，但是又會有數據處理超出動態范圍，造成結果溢出，導致系統性能惡化的風險，這也會降低系統的處理性倉泛。

【發明內容】

[0006]本發明提供了一種自動增益控制的實現方法及裝置，以至少解決相關技術中，自動增益控制方法采用動態比例或固定比例調整功率可能會降低系統處理性能的問題。
[0007]根據本發明的一個方面，提供了一種自動增益控制的實現方法，包括:計算小區的AGC實際值；根據AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整小區內的所有天線的數據信號功率，并發送調整功率后的數據信號進行數字信號處理。[0008]優選地，計算小區的AGC實際值包括:計算小區內的所有激活天線的數據信號功率總和；根據數據信號功率總和計算小區的AGC實際值。
[0009]優選地，計算小區內的所有激活天線的數據信號功率總和包括:根據小區的天線配比以及激活天線位圖，確定小區內的所有激活天線；計算各個激活天線的數據信號功率；累加各個激活天線的數據信號功率，得到數據信號功率總和。
[0010]優選地，計算各個激活天線的數據信號功率包括:按照各個激活天線的數據信號的采樣點在各個激活天線接收的數據中確定有效的數據；根據有效的數據計算各個激活天線的數據信號功率。
[0011]優選地，根據AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整小區內的所有天線的數據信號功率包括:根據AGC實際值與AGC期望值計算小區內的各個激活天線的數據信號功率的移位值；按照移位值分別調整小區內的各個激活天線的數據信號功率。
[0012]優選地，在計算小區的AGC實際值之前，上述方法還包括:接收到小區內的所有天線的數據信號；以天線為單位存儲接收到的數據信號。
[0013]優選地，AGC期望值是一個數值范圍。
[0014]根據本發明的另一方面，提供了一種自動增益控制的實現裝置，包括:計算模塊，用于計算小區的自動增益控制AGC實際值；調整模塊，用于根據AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整小區內的所有天線的數據信號功率；發送模塊，用于發送調整功率后的數據信號進行數字信號處理。
[0015]優選地，計算模塊包括:第一計算單元，用于計算小區內的所有激活天線的數據信號功率總和；第二計算單元，用于根據數據信號功率總和計算小區的AGC實際值。
[0016]優選地，調整模塊包括:第三計算單元，用于根據AGC實際值與AGC期望值的倍數差計算小區內的各個激活天線的數據信號功率的移位值；調整單元，用于按照移位值分別調整小區內的各個激活天線的數據信號功率。
[0017]通過本發明，區分小區，將小區內的所有天線的數據信號功率調整到合適范圍內，保證后級數字信號處理的線性范圍，保持系統的線性度，提升了系統的性能。相對于后級數字信號處理模塊采用動態比例調整的方法，節省了后級的處理時間，減少了后級處理的復雜度，從總體上降低了系統成本，提高了處理性能。另外，相對于后級數字信號處理模塊采用固定比例調整的方法，防止了數據處理超出范圍，避免數據溢出的問題，改善了系統性倉泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1是根據本發明實施例的自動增益控制的實現方法的流程圖；
[0020]圖2是根據本發明實施例的自動增益控制的實現裝置的結構框圖；
[0021]圖3是根據本發明優選實施例的自動增益控制的實現裝置的結構框圖；
[0022]圖4是根據本發明另一個優選實施例的自動增益控制的實現裝置的結構框圖；
[0023]圖5是根據本發明優選實施例的計算單個天線數據信號功率的流程圖；
[0024]圖6是根據本發明優選實施例的計算小區的AGC實際值的流程圖；[0025]圖7是根據本發明優選實施例的天線數據的拆分、緩存和處理的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0027]本發明實施例提供了一種自動增益控制的實現方法，圖1是根據本發明實施例的自動增益控制的實現方法的流程圖，如圖1所示，包括如下的步驟S102至步驟S104。
[0028]步驟S102，計算小區的AGC實際值。
[0029]步驟S104，根據所述AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整所述小區內的所有天線的數據信號功率，并發送調整功率后的數據信號進行數字信號處理。
[0030]相關技術中，自動增益控制方法采用動態比例或固定比例調整功率可能會降低系統處理性能。本發明實施例中，區分小區，將小區內的所有天線的數據信號功率調整到合適范圍內，保證后級數字信號處理的線性范圍，保持系統的線性度，提升了系統的性能。相對于后級數字信號處理模塊采用動態比例調整的方法，節省了后級的處理時間，減少了后級處理的復雜度，從總體上降低了系統成本，提高了處理性能。另外，相對于后級數字信號處理模塊采用固定比例調整的方法，防止了數據處理超出范圍，避免數據溢出的問題，改善了系統性能。
[0031]在一個優選實施方式中，按照激活天線的數據信號進行計算，避免了不必要的操作。步驟S102包括:計算小區內的所有激活天線的數據信號功率總和；根據數據信號功率總和計算小區的AGC實際值。
[0032]計算小區內的所有激活天線的數據信號功率總和包括:根據小區的天線配比以及激活天線位圖，確定小區內的所有激活天線；計算各個激活天線的數據信號功率；累加各個激活天線的數據信號功率，得到數據信號功率總和。
[0033]計算各個激活天線的數據信號功率包括:按照各個激活天線的數據信號的采樣點在各個激活天線接收的數據中確定有效的數據；根據有效的數據計算各個激活天線的數據信號功率。
[0034]步驟S104包括:根據AGC實際值與AGC期望值計算小區內的各個激活天線的數據信號功率的移位值；按照移位值分別調整小區內的各個激活天線的數據信號功率。優選地，AGC期望值是一個數值范圍。可以根據該AGC期望值，計算出AGC實際值要落入該范圍內需要調整的移位值，從而進行調整，按照數值范圍進行調整，方式靈活。
[0035]在計算小區的AGC實際值之前，上述方法還包括:接收到小區內的所有天線的數據信號；以天線為單位存儲接收到的數據信號。將各個天線的數據信號分別存儲，方便對各個天線的數據信號進行移位。
[0036]本發明實施例還提供了一種自動增益控制的實現裝置，該自動增益控制的實現裝置可以用于實現上述自動增益控制的實現方法。圖2是根據本發明實施例的自動增益控制的實現裝置的結構框圖，如圖2所示，包括計算模塊22、調整模塊24和發送模塊26。下面對其結構進行詳細描述。
[0037]計算模塊22，用于計算小區的AGC實際值；調整模塊24，連接至計算模塊22，用于根據計算模塊22計算的AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整小區內的所有天線的數據信號功率；發送模塊26，連接至調整模塊24，用于發送調整模塊24調整功率后的數據信號進行數字信號處理。
[0038]如圖3所示，計算模塊22包括:第一計算單元222，用于計算小區內的所有激活天線的數據信號功率總和；第二計算單元224，連接至第一計算單元222，用于根據第一計算單元222計算的數據信號功率總和計算小區的AGC實際值。
[0039]優選地，第一計算單元222包括:確定子單元，用于根據小區的天線配比以及激活天線位圖，確定小區內的所有激活天線；計算子單元，用于計算各個激活天線的數據信號功率；累加子單元，用于累加各個激活天線的數據信號功率，得到數據信號功率總和。
[0040]優選地，計算子單元用于按照各個激活天線的數據信號的采樣點在各個激活天線接收的數據中確定有效的數據；根據有效的數據計算各個激活天線的數據信號功率。
[0041]優選地，調整模塊24包括:第三計算單元，用于根據AGC實際值與AGC期望值的倍數差計算小區內的各個激活天線的數據信號功率的移位值；調整單元，用于按照移位值分別調整小區內的各個激活天線的數據信號功率。
[0042]優選地，上述裝置還包括:接收模塊，用于接收小區內的所有天線的數據信號；存儲模塊，用于以天線為單位存儲接收到的數據信號。
[0043]優選地，AGC期望值是一個數值范圍。
[0044]由上述可知，本發明實施例在3GPP LTE系統中，對上行接收端的天線數據信號進行了 AGC處理，解決了接收系統中由于接收到的信號強弱變化而導致系統性能惡化的問題。接收機所接收的信號強弱變化范圍很大，AGC處理靠降低大信號的增益或增強小信號的增益，來保持系統線性度。通過調整輸入信號功率，使輸入信號在FFT處理器線性范圍和AGC處理的調整范圍之內，以達到預定功率輸出的目的。AGC處理擴展了接收端的動態范圍，使接收端的工作性能得到了提高。
[0045]相對于現有的后級數字信號處理模塊采用動態比例調整的情況，本方法實施例節省了處理時間，減少了后級處理的復雜度，從總體上降低了系統成本，提高了處理性能。另夕卜，相對于后級數字信號處理模塊采用固定比例調整的情況，本發明實施例可以防止數據處理超出范圍，避免數據溢出，改善了系統性能。
[0046]如圖4所示，在一個優選實施例中，上述自動增益控制的實現裝置還可以采用以下模塊:功率計算模塊42和功率調整模塊44。其中，功率計算模塊42包括有效天線激活判斷單元422、單天線數據功率計算單元424、單小區AGC參數計算單元426 ;功率調整模塊44包括緩存單元442、讀寫控制單元444、信號功率調整單元446和發送單元448。下面對各個模塊以及單元的功能進行詳細說明。
[0047]功率計算模塊42，用于在完成接收數據時，對各個小區內的天線數據信號進行功率累加的統計操作。
[0048]其中，有效天線激活判斷單元422 (實現了上述確定子單元的功能)，用于根據小區天線配比和激活天線位圖，判斷當前有效的天線個數，并給出相應的時序控制信號；單天線數據功率計算單元424 (實現了上述計算子單元和累加子單元的功能)，用于對單個天線的數據信號進行功率累加，需要對單個天線的數據信號按采樣點分實部、虛部，并求絕對值，之后進行累加；單小區AGC參數計算單元426(實現了上述第二計算單元224的功能)，用于根據小區天線配置，對小區內各個天線的數據信號功率進行加和，并根據公式，除以相應的參數值(例如:有效天線個數、采樣點個數等)，最后得到單小區的AGC計算值。
[0049]功率調整模塊44，用于對接收端的天線數據進行緩存，并按照期望的AGC值，進行功率調整。
[0050]其中，緩存單元442 (實現了上述接收模塊和存儲模塊的功能)，用于以天線為單位，進行數據緩存，將一個天線的數據，按照順序完全緩存下來；讀寫控制單元444，用于完成數據流的整體控制功能，進行數據調度和組織；信號功率調整單元446 (實現了上述調整模塊24的功能)，用于按照各小區的AGC計算值(即上述AGC實際值)將各個采樣點的實部和虛部數據分別進行相應的移位，完成數據信號功率的調整，使輸出信號滿足后級的動態范圍，確保系統的線性度；發送單元448(實現了上述發送模塊26的功能)，用于完成AGC處理后，數據的發送功能和時序對齊功能。
[0051]下面結合圖5和圖6所示的流程圖，對功率計算模塊42進行更詳細地描述。
[0052]圖5是根據本發明優選實施例的計算單個天線數據信號功率的流程圖，如圖5所示，包括如下步驟:
[0053]步驟S502，接收到單天線的數據，判斷該天線是否激活且數據是否有效；
[0054]步驟S504，實部數據取絕對值并累加；
[0055]步驟S506，虛部數據取絕對值并累加；
[0056]步驟S508，實部虛部數據加和，單天線數據累加和輸出。
[0057]圖6是根據本發明優選實施例的計算小區的AGC實際值的流程圖，如圖6所示，包括如下步驟:
[0058]步驟S602，根據小區天線配比以及有效天線的激活位圖，判斷該小區內的有效天線個數及其位置；
[0059]步驟S604，將該小區內的有效天線的數據累加；
[0060]步驟S606，計算小區的功率平均值；
[0061]步驟S608，存儲接收的該小區的AGC期望值；
[0062]步驟S610，根據AGC期望值，計算小區數據的移位值和AGC計算值，并輸出。
[0063]為了更好的理解功率調整模塊44，下面結合圖7所示的示意圖，對其進行描述。如圖7所示，接收到天線數據后，先以天線為單位分別存儲數據，根據計算的該小區的AGC計算值和移位值進行數據移位處理，然后發送處理后的數據。
[0064]在另外一個優選的實施例中，AGC處理方法如下:
[0065]第一步，將接收到的串行天線數據，按天線分別提取出來，存入各個天線對應的各自的緩存模塊中。
[0066]第二步，對單天線數據進行實部、虛部分別累加，計算單個天線的數據信號功率值。該步驟可以包括如下三個步驟:
[0067]1、判斷小區內哪些天線是有效激活的，并計算各個小區內的激活天線的總個數；
[0068]2、提供定時信號，即確定哪個時間段內接收的數據是有效的，并產生使能標志(SP有效標志);
[0069]3、根據使能標志，對于激活的天線，進行單天線數據的信號功率累加。
[0070]第三步，存儲高層下發的AGC期望值。
[0071]第四步，按照小區天線的配比，對各小區內的所有激活天線的數據進行累加和計算，并計算其AGC參數值(AGC實際值和移位值)。該步驟可以包括如下三個步驟:
[0072]1、按照小區天線的配比，對各小區內的所有激活天線的數據進行累加和計算；
[0073]2、根據一個小區內的所有激活天線的信號功率總和，計算出該小區的AGC實際值以及需要調整的移位值；
[0074]3、將計算出的AGC實際值和移位值，輸出到后級數字信號模塊，供該模塊進行數字信號處理使用。
[0075]第五步，將緩存的天線數據讀取出來，并根據移位值進行移位操作，完成信號的功率調節，然后將數據信號發送出去。
[0076]第六步，完成自動增益控制的全過程。
[0077]需要說明的是，本優選實施例中的AGC期望值是兩個數值，用來表示一個數值范圍；數據移位是針對有符號數據，要作符號位擴展，即存儲時要包括符號位。
[0078]為了使本發明的技術方案和實現方法更加清楚，下面將結合優選的實施例對其實現過程進行詳細描述。
[0079]按照小區和天線配置，對各個小區內接收到的天線數據進行功率累加統計，并根據相應的計算公式算出各個小區的AGC計算值。然后，按照系統下發的AGC期望值和計算得到的AGC計算值之間的差距，來算出需要對天線數據進行的功率調整值，對緩存的天線數據進行功率調整。在完成功率調整的操作后，通過發送模塊將各個小區的天線數據發往后級1吳塊中，完成本次的自動功率控制fe作。
[0080]下面以3小區2天線為例 ，對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0081]步驟1，將接收到的串行天線數據，轉化為并行的天線數據；
[0082]步驟2，將3個小區的并行天線0，I分別提取出來，區分有效天線的個數和具體位置，存入各個天線對應的緩存模塊中，無效天線的數據不進緩存；
[0083]步驟3，對有效的單天線數據進行實部、虛部分別取絕對值，然后進行累加；
[0084]步驟4，對天線數據的信號進行采樣點的平均化，計算單個天線的數據信號功率值data,具體計算公式如下所示；
[0085]data='~—r X (|Re( Z.(;*))| +1 !m( Z, (//))[)

1-3 x N B=0
[0086]式中，N為計算AGC的數據長度，n為天線數據的采樣點值，Zi為輸入的天線數據，data為計算出的單天線的數據信號功率值。
[0087]步驟5，存儲高層下發的AGC期望值，3個小區的期望值分別存儲；
[0088]步驟6，將同I個小區內的2個天線的信號功率值進行加和，求平均值，得到I個小區的AGC計算值；
[0089]步驟7，參考步驟6，計算出這3個小區的AGC計算值；
[0090]步驟8，把對于同一個小區的計算得到的AGC計算值和AGC期望值進行比較，得到兩者之間的倍數差；
[0091]步驟9，將該倍數差除以2，作為該小區的有效天線數據的移位值；
[0092]步驟10，重復步驟8和步驟9，分別計算出3個小區內的有效天線的移位值；
[0093]步驟11，從緩存區中將3小區2天線的數據讀取出來，并按照計算出來的移位值，對3個小區的天線數據分別進行移位，調整其功率大小；[0094]步驟12，將完成功率調節的天線數據，發送到后級模塊，完成AGC處理。
[0095]需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟。
[0096]綜上所述，根據本發明的上述實施例，提供了一種自動增益控制的實現方法及裝置。通過區分小區，將小區內的所有天線的數據信號功率調整到合適范圍內，保證后級數字信號處理的線性范圍，保持系統的線性度，提升了系統的性能。相對于后級數字信號處理模塊采用動態比例調整的方法，節省了后級的處理時間，減少了后級處理的復雜度，從總體上降低了系統成本，提高了處理性能。另外，相對于后級數字信號處理模塊采用固定比例調整的方法，防止了數據處理超出范圍，避免數據溢出的問題，改善了系統性能。
[0097]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。
[0098]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種自動增益控制的實現方法，其特征在于包括: 計算小區的自動增益控制AGC實際值； 根據所述AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整所述小區內的所有天線的數據信號功率，并發送調整功率后的數據信號進行數字信號處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算小區的AGC實際值包括: 計算所述小區內的所有激活天線的數據信號功率總和； 根據所述數據信號功率總和計算所述小區的AGC實際值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，計算所述小區內的所有激活天線的數據信號功率總和包括: 根據所述小區的天線配比以及激活天線位圖，確定所述小區內的所有激活天線； 計算各個所述激活天線的數據信號功率； 累加各個所述激活天線的數據信號功率，得到所述數據信號功率總和。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算各個所述激活天線的數據信號功率包括: 按照各個所述激活天線的數據信號的采樣點在各個所述激活天線接收的數據中確定有效的數據； 根據所述有效的數據計算各個 所述激活天線的數據信號功率。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整所述小區內的所有天線的數據信號功率包括: 根據所述AGC實際值與所述AGC期望值計算所述小區內的各個激活天線的數據信號功率的移位值； 按照所述移位值分別調整所述小區內的各個所述激活天線的數據信號功率。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在計算小區的AGC實際值之前，所述方法還包括: 接收到所述小區內的所有天線的數據信號； 以所述天線為單位存儲接收到的數據信號。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述AGC期望值是一個數值范圍。
8.一種自動增益控制的實現裝置，其特征在于包括: 計算模塊，用于計算小區的自動增益控制AGC實際值； 調整模塊，用于根據所述AGC實際值與預先存儲的AGC期望值分別調整所述小區內的所有天線的數據信號功率； 發送模塊，用于發送調整功率后的數據信號進行數字信號處理。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述計算模塊包括: 第一計算單元，用于計算所述小區內的所有激活天線的數據信號功率總和； 第二計算單元，用于根據所述數據信號功率總和計算所述小區的AGC實際值。
10.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述調整模塊包括: 第三計算單元，用于根據所述AGC實際值與所述AGC期望值的倍數差計算所述小區內的各個激活天線的數據信號功率的移位值；調整單元，用于按照所述移 位值分別調整所述小區內的各個所述激活天線的數據信號功率。
【文檔編號】H04W52/52GK103517395SQ201210208223
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月21日 優先權日:2012年6月21日
【發明者】劉剛, 呂艷 申請人:中興通訊股份有限公司