一种通信系统自动增益控制方法及装置专利检索

您所在的位置:网站首页 zynq chipscope 一种通信系统自动增益控制方法及装置专利检索

一种通信系统自动增益控制方法及装置专利检索

#一种通信系统自动增益控制方法及装置专利检索| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.一种通信系统自动增益控制装置,由装置本体和天线组成,其特征在于:装置本体通过射频线缆连接天线;装置本体包括:时钟模块、射频接收模块、模数转换模块、基带模块、数模转换模块、射频发射模块、调理选择模块、终端处理模块和电源模块;天线通过射频线缆连接调理选择模块的天线端,调理选择模块的射频输出端连接射频接收模块,调理选择模块的射频输入端连接射频发射模块;射频接收模块输出连接模数转换模块;模数转换模块输出连接基带模块;基带模块分四路输出,分别连接数模转换模块、射频接收模块、终端处理模块和调理选择模块;终端处理模块输出连接基带模块;数模转换模块输出连接射频发射模块;射频发射模块输出连接调理选择模块;电源模块根据各模块用电需求分别输出连接各个模块;时钟模块输出分别连接基带模块、数模转换模块和模数转换模块。2.如权利要求1所述的一种通信系统自动增益控制装置,其特征在于:调理选择模块根据基带模块输入信号选择发射射频信号至天线或者接收天线接收的射频信号,并将由天线输入的射频信号进行限幅、放大、滤波;将由射频发射模块输入的射频信号放大、滤波、耦合;射频接收模块对来自调理选择模块输出的射频信号,通过混频、滤波、放大将射频信号转变为中频模拟信号输出至模数转换模块;模数转换模块接收来自射频接收模块的中频模拟信号,使用带通采样将中频模拟信号转变为数字信号并输出至基带模块;基带模块功能有:一、对由模数转换模块传来的数字信号进行解调得到信源数据再输出至终端处理模块;二、输出数字信号至数模转化模块;三、输出控制射频接收模块增益;四、控制调理选择模块接收或者发射射频信号至天线;四、接收终端处理模块输出的信源数据;数模转换模块将基带模块输入的数字信号转换为中频模拟信号输出至射频发射模块;射频发射模块接收来自数模转换模块的中频模拟信号,经过变频、滤波、放大转变为射频信号输出至调理选择模块;时钟模块提供基带模块的基准时钟,并输出工作时钟信号至数模转换模块和模数转换模块;终端处理模块负责执行控制指令并统计各项通信指标;当通信系统自动增益控制装置处于接收状态时,接收来自基带模块输出的信源数据并进行各项通信指标处理;当通信系统自动增益控制装置处于发送状态时,发送终端处理模块中预存的信源数据至基带模块。3.如权利要求2所述的一种通信系统自动增益控制装置,其特征在于:调理选择模块由放大器、带通滤波器1、带通滤波器2、耦合器、射频开关、限幅器1、限幅器2和低噪声放大器组成,天线通过射频线缆与射频开关相连接;电源模块连接放大器、低噪声放大器和射频开关;基带模块连接射频开关控制天线收发信号;射频发射模块输出连接放大器,放大器输出连接带通滤波器2,带通滤波器2输出连接耦合器,耦合器输出至射频开关;射频开关输出至限幅器1,限幅器1输出至低噪声放大器,低噪声放大器输出至限幅器2,限幅器2输出至带通滤波器1,带通滤波器1输出至射频接收模块;射频开关:控制天线发射或接收信号,基带模块输出高电平为发射状态,基带模块输出低电平为接收状态;限幅器1:防止低噪声放大器的输入信号过大;低噪声放大器:天线接收的信号强度比较小,需要经过低噪声放大器将信号放大再进行后续处理;限幅器2:防止输入信号过大饱和,信号失真;带通滤波器1:抑制或消除杂波、干扰;放大器:对输出的调制波形进行放大;带通滤波器2:抑制带外噪声以及谐波;耦合器:检测天线发射功率。4.如权利要求3所述的一种通信系统自动增益控制装置,其特征在于:时钟模块采用了两个晶振,时钟晶振1为RPT5023J,该芯片产生LVPECL时钟40MHz,作为基带模块的全局时钟、模数转换模块的工作时钟、数模转换模块的工作时钟;时钟晶振2为FXTC-HE73PR,该芯片产生33.33MHz时钟,基带模块选用的是Xilinx公司Zynq系列FPGA,其内部有ARM核,此33.33MHz作为ARM核的工作时钟;电源模块采用LTM4641提供+5V电源供其它模块使用;基带模块采用Xilinx公司的XC7Z030FBG676-1FPGA芯片,基于Vivado2016.1开发环境采用VHDL语言实现,中频信号的检测以及增益控制状态机工作时钟为8.4MHz由FPGA芯片内部分频得到;天线采用超短波数传天线,工作频点为400~500MHz,全向天线,无增益;模数转换模块选型为ANALOG DEVICES公司的AD9268,工作时钟为40MHz,内部采样时钟为84KHz;数模转换模块选型为ANALOG DEVICES公司的AD9125,工作时钟为40MHz,内部采样时钟为84KHz;射频发射模块和射频接收模块分别由混频器、滤波器和放大器组合实现上变频和下变频。5.如权利要求3所述的一种通信系统自动增益控制装置,其特征在于:时钟模块采用了两个晶振,晶振1为RPT5023J,产生40MHz时钟,作为基带模块的全局时钟、模数转换模块和数模转换模块的工作时钟;晶振2为FXTC-HE73PR,产生33.33MHz时钟,作为基带模块ARM核的工作时钟;电源模块采用LT8612芯片,将输入的+28V电源转换为+5V电源;基带模块采用Xilinx公司的XC7Z030-2FBG6761芯片,基于Vivado2016.1开发环境采用VHDL语言实现,增益控制状态机工作时钟为8.4MHz;天线采用超短波数传天线,频点为100~200MHz,全向天线,无增益;射频发射模块、射频接收模块、数模转换模块和模数转换模块集成选型为ANALOG DEVICES公司的RF捷变收发器芯片AD9364。6.如权利要求3所述的一种通信系统自动增益控制装置,其特征在于:AD9364模式控制寄存设置为手动增益控制模式,将三档增益值对应的控制字写入增益控制寄存器内。7.一种通信系统自动增益控制装置中增益测量设备,其特征在于:设置一套通信系统自动增益控制装置为接收端,即A装置;另一套通信系统自动增益控制装置为发射端,即B装置;在A装置的天线与装置本体之间接入可调衰减器,可调衰减器量程为0~100dB。8.一种通信系统自动增益控制装置中增益测量方法,使用如权利要求7中所述增益测量设备,包括以下步骤:步骤1.A装置确定信号长度;单载波信号长度为NLen个符号,每个符号为L个采样点,自动增益控制检测的对象为NLen*L个采样点;L由模数转换器的量化位数来决定,量化位数为模数转换模块的量化精度;本装置采用的AD9364的模数转换量化精度为8bit,L=8*NLen;NLen由AGC的调控时间来决定;在波形标准中,AGC调整时间TAGC从几us到十几us不等,由通信装置的具体研制方案决定,NLen=TAGC/L;在两个通信装置之间通信发送有效数据之前,预留符号个数为NLen,NLen个符号持续的时间作为自动增益控制调控时间,在此段时间内发送单载波信号;步骤2.A装置中射频接收模块设置AGC增益控制信号3个档位;A装置中射频接收模块设置:初始增益值st0,一级增益值st1,二级增益值st2;初始增益st0设置:st0=d2-d1;其中,d1为A装置灵敏度、d2为A装置中基带模块输入信号的动态范围下限;st1代表一级增益控制值,st1=(st0-20)dB;st2代表二级增益控制值,st2=(st1-25)dB;步骤3.设置A装置的捕获门限值TH1;在可调衰减器不接入A装置的,B装置不发射信号的条件下,将A装置设置为接收状态,A装置射频接收模块将接收的自由空间射频信号转换为中频模拟信号;中频模拟信号经过模数转换模块后转换为I、Q两路数字信号,求出数字信号的信号功率值P即为A装置接收信道的底噪值,将捕获门限值TH1设置为此底噪值,其中P由公式(1)得到:P=I2+Q2                               (1)其中:I:量化为n比特的实部中频数字信号;Q:量化为n比特的虚部中频数字信号;n:模拟信号转换为数字信号的量化精度;步骤4.设置A装置的增益控制门限值TH2;将可调衰减器接入A装置,B装置发射信源数据信号,在A装置的终端处理模块统计接收的信源数据,为了保护射频模块内部器件不会因信号功率过大而饱和,初始将可调衰减器的衰减值设置为最大,使得输入信号功率最小,此时A装置的信源接收数据和信源发送数据不同,即终端处理模块统计信源出现错误,通过减小可调衰减器的衰减值使A装置接收信号功率不断增大,A装置终端处理模块统计数据比对结果,当数据相同时,即终端处理模块统计信源正确时,计算A装置的信源接收数据的信号功率PA;A装置的模数转换模块输出的中频数字信号的实部与虚部中每个采样点都是采用n比特的二进制数表示,基带模块对中频数字信号的实部与虚部分别进行平方,然后再将平方的结果求和,即通过将中频信号每个采样点的虚部和实部求平方和,得到中频信号的模值的平方;即根据式(1)可计算得出信号功率PA;将计算得到的信号功率PA设置为增益控制门限值TH2;步骤5.A装置信号捕获判断;将PA和捕获门限值TH1进行比较,若PA大于捕获门限值TH1,则判定A装置捕获到真实的射频信号,继续执行步骤6;若PA等于捕获门限值TH1,则判定A装置收到无用射频信号,继续实时计算信号功率以捕获真实的射频信号;步骤6.一级增益检测;当A装置捕获到真实射频信号后,继续实时计算输入信号的功率PA,并将PA和增益控制门限TH2进行比较,若PA大于或等于增益控制门限值TH2,执行步骤7,调整A装置射频接收模块的放大增益,得到信号功率PB;若PA小于增益控制门限值TH2,执行步骤10,保持A装置射频接收模块初始增益值st0不变;步骤7.一级增益控制响应;A装置的射频接收模块根据式(2)进行增益控制,将初始增益值st0减小20dB得到一级增益值st1,基带模块将一级增益值st1输出到射频接收模块,射频接收模块将信号功率PA调整为信号功率PB输出,继续执行步骤8;步骤8.二级增益检测对信号功率PB进行检测;若信号功率PB大于或等于增益控制门限值TH2,则表明步骤7中对射频接收模块调整的一级增益值st1较大,跳转到步骤9,进一步减小增益值;若信号功率PB小于增益控制门限值TH2,则保持一级增益值st1不变,跳转到步骤10;步骤9.二级增益控制响应根据步骤9的增益检测结果得出二级增益值;若信号功率PB大于或等于增益控制门限值TH2,依据式(3)进行自动增益控制,将一级增益值st1减小25dB得到二级增益值st2,基带模块将二级增益值st2输出到射频接收模块,射频接收模块将信号功率PB调整为信号功率PC输出,继续执行步骤10;步骤10.接收终端处理A装置的基带模块对输入信号进行捕获、解调、解码处理,并将解码后的信源数据传输至终端处理模块;在终端处理模块将接收到的信源数据与预存的信源数据作对比,统计通信系统的各项指标。9.如权利要求8所述的一种通信系统自动增益控制装置中增益测量方法,其特征在于:通信系统自动增益控制装置中的基带模块采用状态机实现。10.如权利要求9所述的一种通信系统自动增益控制装置中增益测量方法,其特征在于:状态机实现整个检测流程分为6个状态,分别为初始状态(s0)、搜索捕获状态(s1)、一级检测状态(s2)、一级增益控制响应状态(s3)、二级检测状态(s4)、二级增益控制响应状态(s5)。



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3