抑制脉冲噪声的动增益控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种抑制脉冲噪声的动增益控制系统，属于无线传输领域，包括依次连接的下变频模块、增益控制模块、AD采样模块和控制输出模块；所述下变频模块用于将天线接收到的无线信号进行下变频调制至基带；所述增益控制模块用于将控制输出模块发送出的控制信号增益的数字信号转换为实际的增益或衰减，并作用于实际信号上；所述AD采样模块用于将基带模拟信号转换至基带数字信号，以供控制输出模块进行数字信号处理；所述控制输出模块用于实现功率检测、计算能量误差、脉冲检测和控制输出。脉冲检测和控制输出。脉冲检测和控制输出。

【技术实现步骤摘要】
抑制脉冲噪声的动增益控制系统


[0001]本专利技术属于无线传输领域，涉及一种抑制脉冲噪声的动增益控制系统。

技术介绍

[0002]宽带微功率(Broadband micro power,BMP)是一种工作频段在470MHZ～510MHZ非授权频端的一种微功率无线传输技术。作为无线传输技术的一部分，它具有功耗低、传输距离远和抗干扰能力强等特点。也因此宽带微功率技术可以广泛应用在物联网领域，比如：智能电表采集系统、智能家居以及智能交通等领域。随着未来无线通信的技术的发展，宽带微功率领域也将适用于更多的领域，满足更多的需求。
[0003]传统的自动增益控制系统研究中大多数针对理想信号，其信号幅度稳定，无干扰。而在实际的传输条件下，信号在传输过程中可能会受到环境影响而出现明显的突发波动，导致信号起伏波动剧烈。同时在传输过程中会受到不同种类的脉冲噪声的影响，从而影响自动增益控制模块对信号增益的错误调整，使得模块对信号调整到适合幅度的时间变长甚至调整不到期望的信号大小。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于宽带微功率系统的自动增益控制装置，其技术目的是为了在宽带微功率传输的条件下快速将信号调整至合适功率大小，并通过脉冲噪声检测提高接收机的抗干扰能力。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种抑制脉冲噪声的动增益控制系统，包括依次连接的下变频模块、增益控制模块、AD采样模块和控制输出模块；
[0007]所述下变频模块用于将天线接收到的无线信号进行下变频调制至基带；
[0008]所述增益控制模块用于将控制输出模块发送出的控制信号增益的数字信号转换为实际的增益或衰减，并作用于实际信号上；
[0009]所述AD采样模块用于将基带模拟信号转换至基带数字信号，以供控制输出模块进行数字信号处理；
[0010]所述控制输出模块用于实现功率检测、计算能量误差、脉冲检测和控制输出。
[0011]进一步，所述下变频模块包括依次连接的带通滤波器、低噪声放大器和下变频；首先使用带通滤波器对接收信号进行滤波，然后经过低噪声功率放大器放大后进行下变频转换为模拟基带信号。
[0012]进一步，所述增益控制模块包括衰减器、低噪声放大器、DA转换和电压控制型放大器，所述低噪声放大器构成放大通道，所述衰减器构成衰减通道，通过两个选择开关在放大通道和衰减通道间进行选择，其中首端选择开关连接所述下变频模块，尾端选择开关连接所述电压控制型放大器；所述控制输出模块向两个选择开关发送通道选择命令，并连接DA转换，发送增益调整命令；所述DA转换分别连接衰减器和电压控制型放大器，所述电压控制
型放大器连接AD采样模块。
[0013]进一步，所述控制输出模块为FPGA，包括能量检测单元、能量误差单元、脉冲噪声识别单元、滤波器单元；
[0014]能量检测单元与能量误差单元包括依次连接的能量计算单元、对数变换单元、能量误差计算单元和指数滑动平均器单元；所述AD采样模块与所述能量计算单元连接，所述能量计算单元与所述对数变换单元器连接；所述的对数变换单元器与能量误差计算单元连接；所述能量误差计算单元所得输出通过指数滑动平均器进行平滑处理；所述指数滑动平均器所得结果通过滤波器单元进行滤波，再通过增益控制查找表获得需要调整增益大小，将增益调整指令和通道选择指令反馈至增益控制模块；所述脉冲噪声识别单元实现接收信号中的脉冲识别，产生脉冲标志。
[0015]进一步，所述能量计算单元通过下式计算能量：
[0016][0017]其中A
i
表示为第i段的峰值振幅，N2是功率估计所需要的段数，A
i
表示为如下公式：
[0018]A
i
＝max(|s((i
‑
1)*N1)|,|s((i
‑
1)*N1)+1|,...,|s(i*N1‑
1)|)
[0019]其中N1表示每个线段的采样点；
[0020]所述能量误差计算单元通过下式计算能量误差：
[0021]P
err
＝P
sig
‑
P
ref
[0022]其中P
ref
表示为预设的信号参考门限能量；
[0023]所述对数变换单元使用FPGA的ROM进行实现，对数变换单元中转换数的范围为0～511，生成20*log
10
S对应的值，其中5≤S≤511，从而生成ROM表，计算出信号的能量；
[0024]所述预设的信号参考门限能量P
ref
获取方式如下：首先将实际接收信号调整至期望功率大小，再利用逻辑分析仪抓取经过AD采样模块之后的数字信号，利用上文所使用的能量估计方法对该信号进行能量估计，所得估计值作为P
ref
；
[0025]将所述能量误差P
err
经过滤波器单元，所述滤波器单元使用如下公式表达：
[0026]G
n
＝G
n
‑1+α*P
err
[0027]其中G
n
为需要调整的误差信号，G
n
‑1为上一次执行的增益值，α是设置反馈信号水平的系数，用于调整AGC时间常数；
[0028]最后以能量误差P
err
为地址，在信号增益对应查找表中定位至需要的增益控制字，在第一次定位需要调整的控制字之后，打开累加微调模式的使能，对信号进行微调。
[0029]进一步，所述脉冲识别单元通过峰度系数迭代的方法进行脉冲在噪声的识别，表示为下式：
[0030][0031]其中表示4阶累积量的峰度系数，μ表示是迭代公式中的遗忘因子，遗忘因子越小，对脉冲噪声就会越敏感，Δ表示归一化更新因子；当接收信号中产生突发的脉冲尖峰时，幅度系数大于动态阈值，通过判决，认为该部分数据为脉冲噪声；
[0032]当脉冲噪声标志为信号中出现脉冲噪声时，本次的能量计算的结果不进行能量误
差的计算，即不调整接收链路增益。
[0033]进一步，使用FPGA中32bit寄存器暂存查找表的增益调整指令，其中高8bit为控制衰减器指令，低24bit为控制电压控制型放大器指令，通过发送不同功率的实际信号，通过串口输入增益调整指令对接收信号功率进行控制以达到理想功率大小的信号，记录增益控制指令作为FPGA增益调整表建表依据。
[0034]本专利技术的有益效果在于：本专利技术实现了自动增益控制环路，通过能量检测单元能对接收信号功率进行精准估计；通过对数变换单元器实现对幅度持续改变的无线信号迅速收敛，可以有效的减小增益调整的抖动；通过能量误差计算单元计算出实际接收信号功率和理想信号功率的误差，并通过查找表法准确的定位需要调整的增益值实现信号调整度快；通过脉冲检测单元对接收信号进行分析，提高了自动增益控制的有效性。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制脉冲噪声的动增益控制系统，其特征在于：包括依次连接的下变频模块、增益控制模块、AD采样模块和控制输出模块；所述下变频模块用于将天线接收到的无线信号进行下变频调制至基带；所述增益控制模块用于将控制输出模块发送出的控制信号增益的数字信号转换为实际的增益或衰减，并作用于实际信号上；所述AD采样模块用于将基带模拟信号转换至基带数字信号，以供控制输出模块进行数字信号处理；所述控制输出模块用于实现功率检测、计算能量误差、脉冲检测和控制输出。2.根据权利要求1所述的抑制脉冲噪声的动增益控制系统，其特征在于：所述下变频模块包括依次连接的带通滤波器、低噪声放大器和下变频；首先使用带通滤波器对接收信号进行滤波，然后经过低噪声功率放大器放大后进行下变频转换为模拟基带信号。3.根据权利要求1所述的抑制脉冲噪声的动增益控制系统，其特征在于：所述增益控制模块包括衰减器、低噪声放大器、DA转换和电压控制型放大器，所述低噪声放大器构成放大通道，所述衰减器构成衰减通道，通过两个选择开关在放大通道和衰减通道间进行选择，其中首端选择开关连接所述下变频模块，尾端选择开关连接所述电压控制型放大器；所述控制输出模块向两个选择开关发送通道选择命令，并连接DA转换，发送增益调整命令；所述DA转换分别连接衰减器和电压控制型放大器，所述电压控制型放大器连接AD采样模块。4.根据权利要求1所述的抑制脉冲噪声的动增益控制系统，其特征在于：所述控制输出模块为FPGA，包括能量检测单元、能量误差单元、脉冲噪声识别单元、滤波器单元；能量检测单元与能量误差单元包括依次连接的能量计算单元、对数变换单元、能量误差计算单元和指数滑动平均器单元；所述AD采样模块与所述能量计算单元连接，所述能量计算单元与所述对数变换单元器连接；所述的对数变换单元器与能量误差计算单元连接；所述能量误差计算单元所得输出通过指数滑动平均器进行平滑处理；所述指数滑动平均器所得结果通过滤波器单元进行滤波，再通过增益控制查找表获得需要调整增益大小，将增益调整指令和通道选择指令反馈至增益控制模块；所述脉冲噪声识别单元实现接收信号中的脉冲识别，产生脉冲标志。5.根据权利要求4所述的抑制脉冲噪声的动增益控制系统，其特征在于：所述能量计算单元通过下式计算能量：其中A
i
表示为第i段的峰值振幅，N2是功率估计所需要的段数，A
i
表示为如下公式：A
i
＝max(|s((i
‑
1)*N1)|,|s((i
‑
1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，郑建宏，徐文浩，陈卓，李卓栋，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：