一种基于温度计编码的自动增益控制电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于温度计编码的自动增益控制电路及控制方法，通过能量检测模块，计算输入信号功率；通过增益控制编码模块计算增益调节目标值与接收信号功率值的差，抽取符号位，进行温度计编码；通过自动增益控制模块将增益调节编码值转换为增益控制值，用于调节可变增益放大器的输出；通过帧/符号捕获模块对自动增益控制模块的输出信号进行相关峰检测，识别出信号的同步头，判断信号的有效性。采用流水延迟算法计算输入信号功率，提高输入信号功率计算的效率；采用温度计编码进行增益控制值的编码，提高编码可靠性，并大幅降低模数转换器对于无用信号的转换概率；采用检测等间隔长度数据峰值的方法识别同步头，提高同步头检测的鲁棒性。

An Automatic Gain Control Circuit and Control Method Based on Thermometer Coding

The invention discloses an automatic gain control circuit and control method based on thermometer coding, which calculates the input signal power through the energy detection module; calculates the difference between the target value of gain regulation and the power value of received signal through the gain control coding module, extracts symbol bits, and carries out thermometer coding; and converts the coding value of gain regulation into gain control through the automatic gain control module. Value control is used to adjust the output of variable gain amplifier. The correlation peak of the output signal of AGC module is detected by frame/symbol capture module, and the synchronization head of the signal is identified to judge the validity of the signal. Pipeline delay algorithm is used to calculate the input signal power to improve the efficiency of the input signal power calculation; thermometer coding is used to encode the gain control value to improve the coding reliability, and greatly reduce the conversion probability of ADC to useless signals; the method of identifying the synchronization head by detecting the peak value of data with equal interval length is used to improve the robustness of the synchronization head detection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度计编码的自动增益控制电路及控制方法
本专利技术属于正交频分复用的高速1553总线
，尤其是一种基于温度计编码的自动增益控制电路及控制方法。
技术介绍
1553B总线是一种命令响应型时分多址数据总线，其标准于1973年提出，至今仍在军事、宇航、工业等领域广泛应用。随着信息技术的日趋进步，传统1553B总线的1Mbps数据传输速率已经渐渐不能满足日益增长的高速数据传输需求。O1553总线技术由于可以将传统1553B总线的数据传输速率从1Mbps升至100Mbps，并兼容1553B总线的网络拓扑结构，保持1553B总线的可靠性，逐渐成为国内外研究机构关注的热点。O1553总线技术的协议兼容1553B总线，采用OFDM有线传输技术进行协议信号的基带调制与解调，并利用频域多载波方式对信号进行传输，提升1553B总线的数据传输速率，并对抗1553B总线信道所具有的频率选择性衰落。O1553总线信号由O1553总线协议处理单元产生，经OFDM基带调制模块调制后送出，再经过数模转换，通过功率放大器送至1553B总线信道；在信号接收时，需要采用模数转换器(Analogtodigitalconverter，ADC)将接收信号转换为数字信号，再由数字处理单元进行检测和处理，完成信号的接收。由于选定型号的模数转换器器件对于输入信号电平范围是有一定要求的，为了进行有效信号接收，输入信号电平需要调节至模数转换器的有效输入信号电平范围，因此，在模数转换器的前端需要使用可变增益放大器(Variablegaincontroller，VGA)，根据接收信号的功率(或峰峰值)大小自适应的给出不同的增益控制值，调节模数转换器的输入信号，使得模数转换器的输入信号电平范围满足要求，以保证模数转换过程的可靠性，并确保接收信号的失真度处在可以容忍的范围。但是，对于可变增益放大器的控制通常需要基于接收信号峰值检测的结果，动态控制可变增益放大器的增益以满足模数转换器的信号输入电平要求，如果信号峰峰值较小，瞬态噪声的尖峰可能会导致峰值检测错误而引起可变增益放大器误操作，此外，由于O1553信号采用OFDM信号进行调制，可变增益放大器增益连续变化，有可能降低接收信号的线性特性，从而导致信号峰均比的下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于温度计编码的自动增益控制电路及控制方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种基于温度计编码的自动增益控制电路，包括能量检测模块、增益控制编码模块、自动增益控制模块以及帧/符号捕获模块；接收模拟前端的输出信号依次经过能量检测模块、增益控制编码模块、自动增益控制模块和帧/符号捕获模块后输出或直接经过帧/符号捕获模块后输出；其中：能量检测模块用于计算接收模拟前端送至的输入信号采样值的功率累加值；并将功率累加值与设定的高、低阈值进行比较，给出高状态标志与低状态标志；将高状态标志、低状态标志和功率累加值一起分别送至增益控制编码模块和自动增益控制模块；增益控制编码模块用于确定增益调节量的动态范围，并转换为线性功率值，再计算接收到的功率累加值与所述线性功率值的差，抽取符号位，进行温度计编码，得到增益调节编码值，送至自动增益控制模块；自动增益控制模块用于将接收的增益调节编码值转换为增益控制值，并将增益控制值反馈至接收模拟前端；帧/符号捕获模块用于自动增益控制模块和接收模拟前端的输出信号的相关峰检测，并识别有效信号起始的同步头标志信号，在检测到同步头标志信号的同时没有接收到停止信号时，产生帧有效脉冲信号。一种基于温度计编码的自动增益控制方法，当控制电路处于检测状态时包括以下步骤：步骤1：通过能量检测模块接收由模拟接收前端送至的信号并送至增益控制编码模块，同时计算信号采样值的功率累加值，并将功率累加值与设定的高、低阈值进行比较，给出高状态标志与低状态标志，然后将高状态标志、低状态标志和功率累加值一起分别送至自动增益控制模块和增益控制编码模块；步骤2：通过增益控制编码模块接收能量检测模块送至的信号，同时确定信号的增益调节量的动态范围，并转换为线性功率值，并计算功率累加值与线性功率值的差，抽取符号位，进行温度计编码，得到增益调节编码值，送至自动增益控制模块；步骤3：通过自动增益控制模块接收增益控制编码模块送至的信号并送至帧/符号捕获模块，同时将接收的增益调节编码值转换为增益控制值，并将增益控制值反馈至模拟接收前端；步骤4：通过帧/符号捕获模块检测自动增益控制模块和接收模拟前端输出的有效信号起始的同步头标志信号，当检测到一个同步头标志信号，同时在没有接收到停止信号时，将产生同步头有效脉冲信号，同时控制电路迁移至锁定状态；当控制电路处于锁定状态时，自动增益控制模块反馈至模拟接收前端的增益控制值为固定值，采用固定的增益值对当前接收信号进行调节，直至当前帧的接收处理完毕。本专利技术进一步的改进在于：步骤1中计算信号采样值的功率累加值，并将功率累加值与设定的高、低阈值进行比较，给出高状态标志与低状态标志的具体方法为：1)计算当前接收信号采样点的功率值；2)根据步骤1)的功率值大小，设定功率的高、低阈值；3)采用流水延迟算法，延迟深度为N＝64，利用逻辑累加模块，计算64点信号采样值的功率累加值；4)输出64个数据的功率累加值，并与设定的阈值进行比较，给出高状态标志信号和低状态标志信号。步骤2中确定信号的增益调节量的动态范围的具体方法为：根据接收模拟前端模数转换器的输入电平需求与信道的传输特性，确定增益调节量的动态范围。步骤2中进行温度计编码的具体方法为：增益控制编码模块根据增益调节量的动态范围，在增益线性化的误差小于5‰的条件下，选取16位二进制数对增益值进行插值线性化处理，起始点为65，增益步长为1dB，增益值与增益倍数之间的对应关系为：增益倍数＝65×10增益值/10，将增益倍数以16进制形式存储于ROM中，当接收到一个有效数据时，计算该接收信号的功率值，求从ROM中读取的增益倍数与该功率值的差，提取符号位，按取值点顺序排列符号位，对每一个接收信号的功率值，找到符号位为1的第一个取值点，将其转换为二进制数，完成增益值的温度计编码。步骤3中将增益调节编码值转换为增益控制值的具体方法为：采用流水延迟算法，延迟深度为N＝32，计算长度为32的自动增益控制模块输入信号采样点的能量累加值，通过能量累加值和增益调节编码值得到映射值，将映射值作为增益控制值。步骤4中检测自动增益控制模块和接收模拟前端输出的有效信号起始的同步头标志信号的具体方法为：帧/符号捕获模块根据高、低阈值对接收到的数据的有效性进行判断，同时记录当前信号的峰值，然后将当前信号峰值与上一次记录的信号峰值进行比较，当当前信号峰值大于上一次记录的信号峰值时计数一次，当计数次数为64时，检测到一个峰值；然后清零计数次数，重新开始计数；当检测到4个峰值时，检测到一个同步头标志信号。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的自动增益控制电路，通过能量检测模块，计算接收模拟前端送至的输入信号采样值的功率累加值，并给出高状态标志与低状态标志；采用增益控制编码模块，根据接收信号功率和模数转换器的输入有效信号峰峰值电平需求，进行目标增益值与接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于温度计编码的自动增益控制电路，其特征在于，包括能量检测模块、增益控制编码模块、自动增益控制模块以及帧/符号捕获模块；接收模拟前端的输出信号依次经过能量检测模块、增益控制编码模块、自动增益控制模块和帧/符号捕获模块后输出或直接经过帧/符号捕获模块后输出；其中：能量检测模块用于计算接收模拟前端送至的输入信号采样值的功率累加值；并将功率累加值与设定的高、低阈值进行比较，给出高状态标志与低状态标志；将高状态标志、低状态标志和功率累加值一起分别送至增益控制编码模块和自动增益控制模块；增益控制编码模块用于确定增益调节量的动态范围，并转换为线性功率值，再计算接收到的功率累加值与所述线性功率值的差，抽取符号位，进行温度计编码，得到增益调节编码值，送至自动增益控制模块；自动增益控制模块用于将接收的增益调节编码值转换为增益控制值，并将增益控制值反馈至接收模拟前端；帧/符号捕获模块用于自动增益控制模块和接收模拟前端的输出信号的相关峰检测，并识别有效信号起始的同步头标志信号，在检测到同步头标志信号的同时没有接收到停止信号时，产生帧有效脉冲信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于温度计编码的自动增益控制电路，其特征在于，包括能量检测模块、增益控制编码模块、自动增益控制模块以及帧/符号捕获模块；接收模拟前端的输出信号依次经过能量检测模块、增益控制编码模块、自动增益控制模块和帧/符号捕获模块后输出或直接经过帧/符号捕获模块后输出；其中：能量检测模块用于计算接收模拟前端送至的输入信号采样值的功率累加值；并将功率累加值与设定的高、低阈值进行比较，给出高状态标志与低状态标志；将高状态标志、低状态标志和功率累加值一起分别送至增益控制编码模块和自动增益控制模块；增益控制编码模块用于确定增益调节量的动态范围，并转换为线性功率值，再计算接收到的功率累加值与所述线性功率值的差，抽取符号位，进行温度计编码，得到增益调节编码值，送至自动增益控制模块；自动增益控制模块用于将接收的增益调节编码值转换为增益控制值，并将增益控制值反馈至接收模拟前端；帧/符号捕获模块用于自动增益控制模块和接收模拟前端的输出信号的相关峰检测，并识别有效信号起始的同步头标志信号，在检测到同步头标志信号的同时没有接收到停止信号时，产生帧有效脉冲信号。2.一种基于权利要求1所述控制电路的自动增益控制方法，其特征在于，当控制电路处于检测状态时包括以下步骤：步骤1：通过能量检测模块接收由模拟接收前端送至的信号并送至增益控制编码模块，同时计算信号采样值的功率累加值，并将功率累加值与设定的高、低阈值进行比较，给出高状态标志与低状态标志，然后将高状态标志、低状态标志和功率累加值一起分别送至自动增益控制模块和增益控制编码模块；步骤2：通过增益控制编码模块接收能量检测模块送至的信号，同时确定信号的增益调节量的动态范围，并转换为线性功率值，并计算功率累加值与线性功率值的差，抽取符号位，进行温度计编码，得到增益调节编码值，送至自动增益控制模块；步骤3：通过自动增益控制模块接收增益控制编码模块送至的信号并送至帧/符号捕获模块，同时将接收的增益调节编码值转换为增益控制值，并将增益控制值反馈至模拟接收前端；步骤4：通过帧/符号捕获模块检测自动增益控制模块和接收模拟前端输出的有效信号起始的同步头标志信号，当检测到一个同步头标志信号，同时在没有接收到停止信号时，将产生同步头有效脉冲信号，同时控制电路迁移至锁定状态；当控制电路处于锁定状态时，自动增益控制模块反馈至模拟接收前端的增益控制值为固定值，采用固定的增益值对当前接收信号进行调节，直至当前帧的接收处理完毕。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑雄，王剑峰，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61