数字增益控制器及控制方法技术

本发明专利技术提供一种数字增益控制器及控制方法，该控制器包括导频缓存模块、增益计算模块、帧数据延时模块和增益控制状态机，所述增益控制状态机，用于在导频存储状态下，使导频缓存模块对目标导频段按并行顺序存储预设数目的导频值；在增益因子更新状态下，使增益计算模块从导频缓存模块中调用导频值采用增益计算公式进行迭代计算，以获得各个导频值对应的增益因子并存储；在增益因子弹出状态下，使增益因子与所属目标导频段的导频点数据，以及与对应目标导频段的数据段的用户数据分别相乘计算后输出，可以大幅度提升基带的处理速度，拓展了基带处理芯片的适用范围。

Digital gain controller and control method

The invention provides a digital gain controller and a control method. The controller includes a pilot buffer module, a gain calculation module, a frame data delay module and a gain control state machine. The gain control state machine is used for storing and presetting the target pilot band in parallel order in the pilot storage state. Number of pilot values; in the update state of gain factor, the gain calculation module calls the pilot values from the pilot buffer module and iterates with the gain calculation formula to obtain the corresponding gain factors of each pilot value and store them; in the pop-up state of gain factor, the gain factor and the pilot of the target pilot band are made. Point data and user data of corresponding target pilot band are multiplied and calculated respectively, which can greatly improve the processing speed of baseband and expand the application scope of baseband processing chip.

【技术实现步骤摘要】
数字增益控制器及控制方法
本专利技术涉及卫星通信
，尤其涉及一种数字增益控制器及控制方法。
技术介绍
现有卫星通信系统，特别是静止轨道通信卫星系统，得益于覆盖范围的广阔性，不受地面地形条件限制，在传输宽带数据时得到了广泛的应用。特别近年来以DVB-S2标准为代表的卫星通信协议有了广泛的应用。随着应用需求的不断提升，传统的C波段和L波段对庞大的数据需求已经捉襟见肘。具备大容量特点的高频Ka波段又存在着又存在着不可忽视的雨衰问题，有时高达20-30dB的衰减使得系统的传输能力在云雨条件下严重降低。对地面接收端而言，良好的自动增益控制不可或缺。与此同时，高通量卫星通信速率的不断提高至Gbps级，对现有的收发硬件提出了越来越高的要求，为了解决数字基带部分处理速度瓶颈问题，使用并行化手段提升其吞吐量，已经成为一种通用选择。高通量卫星通信一般采用自适应编码调制方式传输大带宽高速数据流，在发端，在数据段间插入帧头和导频等已知信息以便接收端进行解调。传统的数字自动增益控制手段采用迭代更新的策略，对收到的导频值与导频值应有的幅值进行大小比较，计算后更新增益系数以实现自动增益控制。这样的方法在低速串行数据流时实现方便。但是对于高速数据接收包，当采用并行解调架构后，一个有效数据时刻会同时收到多个有效导频值。采用传统的方法设计，导致迭代计算次数不足，增益系数收敛过慢；或产生时序问题，一个迭代周期内涌入导频数据来不及计算，无法充分利用所有导频数据。
技术实现思路
本专利技术提供一种数字增益控制器及控制方法，用于解决现有技术中增益处理效果不够良好的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种数字增益控制器，包括导频缓存模块、增益计算模块、帧数据延时模块和增益控制状态机，其中：帧数据延时模块，用于对输入的帧数据进行延时输出，所述帧数据包括帧头、导频段和数据段；所述增益控制状态机，用于：在导频存储状态下，向所述导频缓存模块发送导频输入信号，使所述导频缓存模块对目标导频段按并行顺序存储预设数目的导频值，所述导频段包含多个导频点数据，每个导频点数据对应一个导频值；在增益因子更新状态下，向所述增益计算模块发送增益更新计算信号，使所述增益计算模块从所述导频缓存模块中调用导频值采用增益计算公式进行迭代计算，以获得各个导频值对应的增益因子并存储；在增益因子弹出状态下，获取所述增益计算模块存储的各个增益因子，以及获取所述帧数据延时模块中所属目标导频段的导频点数据，并使增益因子与所属目标导频段的导频点数据，以及与对应目标导频段的数据段的用户数据分别相乘计算后输出。可选地，所述增益计算公式包括：αi+1＝αi-S·(D-αi·Pi)，其中，αi+1为第i+1个导频值对应的增益因子，αi是第i个导频值对应的增益因子，S是移位寄存器的调整步长，D是幅度标准值，Pi为第i个导频值，i＝1、2、3、……、k-1，k为预设数目。可选地，所述增益计算模块包括两级乘法器、两级减法器和k级移位寄存器，k为预设数目。可选地，所述导频缓存模块包括k级移位寄存器，k为预设数目。可选地，所述帧数据延时模块包括先入先出逻辑延时组件。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于上述数字增益控制器的数字增益控制方法，包括：在导频存储状态下，所述增益控制状态机向所述导频缓存模块发送导频输入信号，使所述导频缓存模块对目标导频段按并行顺序存储预设数目的导频值，所述导频段包含多个导频点数据，每个导频点数据对应一个导频值；在增益因子更新状态下，所述增益控制状态机向所述增益计算模块发送增益更新计算信号，使所述增益计算模块从所述导频缓存模块中调用导频值采用增益计算公式进行迭代计算，以获得各个导频值对应的增益因子并存储；在增益因子弹出状态下，所述增益控制状态机获取所述增益计算模块存储的各个增益因子，以及获取所述帧数据延时模块中所属目标导频段的导频点数据，并使增益因子与所属目标导频段的导频点数据，以及与对应目标导频段的数据段的用户数据分别相乘计算后输出。可选地，所述增益计算公式包括：αi+1＝αi-S·(D-αi·Pi)，其中，αi+1为第i+1个导频值对应的增益因子，αi是第i个导频值对应的增益因子，S是移位寄存器的调整步长，D是幅度标准值，Pi为第i个导频值，i＝1、2、3、……、k-1，k为预设数目。由上述技术方案可知，本专利技术所述的数字增益控制器，输入和输出的接口均为N路并行数据，易于并行化实现和与其他并行模块的衔接配合。采用了并行化结构进行数据处理，可以大幅度提升基带的处理速度，拓展了基带处理芯片的适用范围，充分开发利用了模拟元件的性能，大大提升了系统的整体速率，可实现Gbps(交换带宽)级吞吐量。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的帧结构的格式示意图；图2为本专利技术一实施例提供的数字增益控制器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术实施例中，为了便于描述，数据帧格式采用图1所示的帧结构，每一帧数据包括帧头、多个导频段和多个数据段，数据段和导频段间隔放置。本专利技术所述数字增益控制器不妨设定对N路并行数据进行增益处理，在每个导频段内含k个导频点，每段数据段内含m个数据点，k和m均可被N整除。图2示出了本专利技术一实施例提供一种数字增益控制器，包括导频缓存模块、增益计算模块、帧数据延时模块和增益控制状态机，其中：帧数据延时模块，用于对输入的帧数据进行延时输出，所述帧数据包括帧头、导频段和数据段；所述增益控制状态机，用于：在导频存储状态下，向所述导频缓存模块发送导频输入信号，使所述导频缓存模块对目标导频段按并行顺序存储预设数目的导频值，所述导频段包含多个导频点数据，每个导频点数据对应一个导频值。在增益因子更新状态下，向所述增益计算模块发送增益更新计算信号，使所述增益计算模块从所述导频缓存模块中调用导频值采用增益计算公式进行迭代计算，以获得各个导频值对应的增益因子并存储。其中，所述增益计算公式包括：αi+1＝αi-S·(D-αi·Pi)，其中，αi+1为第i+1个导频值对应的增益因子，αi是第i个导频值对应的增益因子，S是移位寄存器的调整步长，D是幅度标准值，Pi为第i个导频值，i＝1、2、3、……、k-1，k为预设数目。在增益因子弹出状态下，获取所述增益计算模块存储的各个增益因子，以及获取所述帧数据延时模块中所属目标导频段的导频点数据，并使增益因子与所属目标导频段的导频点数据，以及与对应目标导频段的数据段的用户数据分别相乘计算后输出。针对上述控制器，需要说明的是，所述导频缓存模块主要包括一个k级移位寄存器，根据增益控制状态机发送的导频输入信号，将每段导频段数据按并行顺序存储预设数目k个的导频值。所述增益计算模块包括两级乘法器、两级减法器和k级移位寄存器，k为预设数目。具体具体实施如下：对输入该模块的导频值Pi，首先通过乘法器与对应的当前增益因子αi相乘，将相乘的结果与幅度标准值D相减，相减得到的差值乘以调整步长S，最后再与αi相减得到更新的增益因子αi+1，作为导频值Pi+1对应的当前增益因子。将更新的增益因子存入移位寄存器中。所述帧数据延时模块包括先入先出逻辑延时组件，延时深度以满足输出数据时状态机完成一轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字增益控制器，其特征在于，包括导频缓存模块、增益计算模块、帧数据延时模块和增益控制状态机，其中：帧数据延时模块，用于对输入的帧数据进行延时输出，所述帧数据包括帧头、导频段和数据段；所述增益控制状态机，用于：在导频存储状态下，向所述导频缓存模块发送导频输入信号，使所述导频缓存模块对目标导频段按并行顺序存储预设数目的导频值，所述导频段包含多个导频点数据，每个导频点数据对应一个导频值；在增益因子更新状态下，向所述增益计算模块发送增益更新计算信号，使所述增益计算模块从所述导频缓存模块中调用导频值采用增益计算公式进行迭代计算，以获得各个导频值对应的增益因子并存储；在增益因子弹出状态下，获取所述增益计算模块存储的各个增益因子，以及获取所述帧数据延时模块中所属目标导频段的导频点数据，并使增益因子与所属目标导频段的导频点数据，以及与对应目标导频段的数据段的用户数据分别相乘计算后输出。

【技术特征摘要】
1.一种数字增益控制器，其特征在于，包括导频缓存模块、增益计算模块、帧数据延时模块和增益控制状态机，其中：帧数据延时模块，用于对输入的帧数据进行延时输出，所述帧数据包括帧头、导频段和数据段；所述增益控制状态机，用于：在导频存储状态下，向所述导频缓存模块发送导频输入信号，使所述导频缓存模块对目标导频段按并行顺序存储预设数目的导频值，所述导频段包含多个导频点数据，每个导频点数据对应一个导频值；在增益因子更新状态下，向所述增益计算模块发送增益更新计算信号，使所述增益计算模块从所述导频缓存模块中调用导频值采用增益计算公式进行迭代计算，以获得各个导频值对应的增益因子并存储；在增益因子弹出状态下，获取所述增益计算模块存储的各个增益因子，以及获取所述帧数据延时模块中所属目标导频段的导频点数据，并使增益因子与所属目标导频段的导频点数据，以及与对应目标导频段的数据段的用户数据分别相乘计算后输出。2.根据权利要求1所述的数字增益控制器，其特征在于，所述增益计算公式包括：αi+1＝αi-S·(D-αi·Pi)，其中，αi+1为第i+1个导频值对应的增益因子，αi是第i个导频值对应的增益因子，S是移位寄存器的调整步长，D是幅度标准值，Pi为第i个导频值，i＝1、2、3、……、k-1，k为预设数目。3.根据权利要求1或2所述的数字增益控制器，其特征在于，所述增益计算模块包括两级乘法器、两级减法器和k级移位寄存器，k为预设数目。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有政，赵少骅，齐廷宇，冯小溪，陈伊滢，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11