电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构制造技术

本发明专利技术公开了一种电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构，涉及电力线载波通信技术领域，解决了窄带干扰对信号能量准确评估影响较大的技术问题，其技术方案要点是通过能量饱和预处理单元实现的对大信号饱和的迅速调节和对脉冲干扰的准确计数分析；通过窄带干扰检测抑制单元实现对带内与带外的窄带干扰信号检测和抑制，提高了有效信号能量估计的准确度；通过指数滑动平均器实现对幅度持续改变的电力线载波信号迅速收敛，有效减小了增益调整的抖动。益调整的抖动。益调整的抖动。

【技术实现步骤摘要】
电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构


[0001]本申请涉及电力线载波通信
，尤其涉及一种电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构。

技术介绍

[0002]电力线载波通信(Power Line Communication，简称PLC)是利用已有电力线作为信号传输介质来实现数据的相互传输。作为有线通信系统的种，它具有覆盖范围广、接入成本低等特点，因此也在智能抄表、用电设备监控和智能家居等领域得到了广泛的应用。随着通信技术进步，电力线载波通信也将承担更多的业务需求。
[0003]电力线作为传输电能的媒介，其信道特性对载波通信的应用场景而言其实并不理想，主要是传输介质的特性阻抗不稳定，信号幅频响应不平坦，高频部分衰减剧烈。同时，由于传输电力线上承载的用电设备的工作状态差异也会带来各种干扰和噪声，主要包括窄带干扰，脉冲干扰和白噪声等。为了有效提高频谱利用率，载波通信采用OFDM(正交频谱复用)技术，并在信号调制过程中采用循环前缀、伪随机扰码和分集拷贝等编码技术提高抗干扰性能。但OFDM技术的特点是信号功率峰均比较大，约为12db左右，这容易导致接收信号的失真，对接收机的自动增益控制性能提出了较高的要求。
[0004]现有较为通用的电力线载波通信自动增益控制技术往往将考核重点放在动态范围和调整精度上，没有充分考虑到电力线上干扰和噪声共存的复杂电磁环境，忽略了接收信号幅度快速变化的情况，造成增益调整一致性较差，有用信号功率评估精度不够导致接收机的性能下降。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构，其技术目的是减小窄带干扰对信号能量准确评估的影响，并通过合理分配模拟增益与数字增益以提高接收机的抗干扰能力，且自动增益控制收敛结果致性较好。
[0006]本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构，包括依次连接的模拟前端模块、软件处理模块和数字硬件模块；
[0008]所述模拟前端模块包括模拟可编程放大器和模数转换器，所述模拟可编程放大器的输出输入到所述模数转换器；
[0009]所述软件处理模块包括能量饱和预处理单元、窄带干扰检测抑制单元和增益分配器；所述模数转换器的输出输入到所述能量饱和预处理单元，所述能量饱和预处理单元的输出分别输入到所述增益分配器和所述窄带干扰检测抑制单元；
[0010]所述数字硬件模块包括数字放大器、能量评估与误差计算单元和指数滑动平均器；所述窄带干扰检测抑制单元的输出输入到所述数字放大器，所述数字放大器的输出输入到所述能量评估与误差计算单元，所述能量评估与误差计算单元的输出输入到所述指数
滑动平均器；
[0011]所述指数滑动平均器与所述增益分配器连接，所述增益分配器的输出分别输入到所述数字放大器和所述模拟可编程放大器。
[0012]进一步地，所述能量饱和预处理单元包括能量饱和深度估计单元、脉冲干扰判断器、脉冲干扰限幅器和增益控制表；所述模数转换器与所述能量饱和深度估计单元连接，所述能量饱和深度估计单元与所述脉冲干扰判断器连接，所述脉冲干扰判断器连接与所述脉冲干扰限幅器和所述增益控制表都连接，所述脉冲干扰限幅器与所述增益控制表连接；所述增益控制表与所述增益分配器连接。
[0013]进一步地，所述窄带干扰检测抑制单元包括窄带检测器、窄带陷波器和FIR滤波器，所述窄带检测器与所述窄带陷波器和所述FIR滤波器都连接；所述脉冲干扰判断器与所述窄带检测器连接，所述FIR滤波器与所述数字放大器连接。
[0014]进一步地，所述能量评估与误差计算单元包括依次连接的能量计算单元、对数变换单元和能量误差计算单元；所述数字放大器与所述能量计算单元连接，所述能量误差计算单元与所述指数滑动平均器连接。
[0015]本申请的有益效果在于：根据本申请的电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构实现的自动增益控制环路，通过能量饱和预处理单元实现的对大信号饱和的迅速调节和对脉冲干扰的准确计数分析；通过窄带干扰检测抑制单元实现对带内与带外的窄带干扰信号检测和抑制，提高了有效信号能量估计的准确度；通过指数滑动平均器实现对幅度持续改变的电力线载波信号迅速收敛，有效减小了增益调整的抖动。
附图说明
[0016]图1为本申请所述数字自动增益控制结构的结构示意图；
[0017]图2为能量饱和预处理单元的结构示意图；
[0018]图3为窄带干扰检测抑制单元的结构示意图；
[0019]图4为能量评估与误差计算单元的结构示意图；
[0020]图5为指数滑动平均器的原理图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图对本申请技术方案进行详细说明。
[0022]图1为本申请所述电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构的结构示意图，如图1所示，该控制结构包括依次连接的模拟前端模块、软件处理模块和数字硬件模块。
[0023]模拟前端模块包括模拟可编程放大器和模数转换器，模拟可编程放大器的输出输入到模数转换器。具体地，模拟可编程放大器用于将电力线载波的模拟信号幅度进行合适地放大，确保模拟信号输入处于模数转换器ADC的最佳工作点位置。ADC用于对电力线载波模拟信号进行模数转换，输出数字信号为12bit，因此信号幅度最大为2^11，即2048。
[0024]其中，模拟可编程放大器的有效增益区间为18db～56db，其实际增益由外部增益控制字设置，若增益控制字超出设置范围，则取最大增益值或最小增益值。
[0025]ADC的初始最佳工作点选择为ADC输入满量程功率回退15db，可用以下公式表示：
P
ref
＝10*logA2‑
15。参考功率的选择保证了有用信号不会在ADC部分引入削波噪声，同时可以满足后续数字信号处理的所需精度。
[0026]软件处理模块包括能量饱和预处理单元、窄带干扰检测抑制单元和增益分配器；模数转换器的输出输入到能量饱和预处理单元，能量饱和预处理单元的输出分别输入到增益分配器和窄带干扰检测抑制单元。具体地，能量饱和预处理单元用于对输入数字信号能量饱和程度进行快速评估，然后将饱和信息传输给增益分配器。增益分配器用于处理信号能量评估信息，并合理调整模拟增益与数字增益，完成自动增益控制的收敛。窄带干扰检测抑制单元用于检测窄带干扰的存在信息并实现窄带抑制，保留有效信号。
[0027]其中，能量饱和预处理单元的结构示意图如图2所示，能量饱和预处理单元包括能量饱和深度估计单元、脉冲干扰判断器、脉冲干扰限幅器和增益控制表。能量饱和深度估计单元即软件以一个OFDM符号长度样点作为一段，对段内数字信号能量饱和点数数量和分布进行统计记录，即信号幅度等于2048的样点数，并结合OFDM信号特性进行信号能量饱和深度估计。如果有超过5％的样点能量饱和则启动脉冲干扰判断器，脉冲干扰判断器通过比较饱和样点的能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力线载波通信接收过程中的数字自动增益控制结构，其特征在于，包括依次连接的模拟前端模块、软件处理模块和数字硬件模块；所述模拟前端模块包括模拟可编程放大器和模数转换器，所述模拟可编程放大器的输出输入到所述模数转换器；所述软件处理模块包括能量饱和预处理单元、窄带干扰检测抑制单元和增益分配器；所述模数转换器的输出输入到所述能量饱和预处理单元，所述能量饱和预处理单元的输出分别输入到所述增益分配器和所述窄带干扰检测抑制单元；所述数字硬件模块包括数字放大器、能量评估与误差计算单元和指数滑动平均器；所述窄带干扰检测抑制单元的输出输入到所述数字放大器，所述数字放大器的输出输入到所述能量评估与误差计算单元，所述能量评估与误差计算单元的输出输入到所述指数滑动平均器；所述指数滑动平均器与所述增益分配器连接，所述增益分配器的输出分别输入到所述数字放大器和所述模拟可编程放大器。2.如权利要求1所述的控制结构，其特征在于，所述能量饱和预处理单元包括能量饱和深度估计单元、脉冲干扰判断器、脉冲干扰限幅器和增益控制表；所述模数转换器与所述能量饱和深度估计单元连接，所述能量饱和深度估计单元与所述脉冲干扰判断器连接，所述脉冲干扰判断器连接与所述脉冲干扰限幅器和所述增益控制表都连接，所述脉冲干扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭坤飞，汤颢，
申请(专利权)人：南京杰思微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：